UF-G低毒脲醛树脂在胶合板上的应用研究
                      吴远彬1,陈志强1,陈金明2,刘晓辉1,刘月蓉1
(1·福建省林业科学研究院,福建福州350012; 2·福建省林业科学技术推广总站,福建福州350003) 
    摘要：UF-G低毒脲醛树脂在胶合板上的应用研究结果表明,{zj0}调胶参数为面粉添加量25%,固化剂添加量1·2%;最 佳热压工艺参数为热压温度110℃、热压压力1·2 MPa、热压时间60 s·mm-1、涂胶量300 g·m-2。在此条件下压制出的胶合板甲醛释放量达到E1级,且胶合强度满足国家标准的要求。
    关键词：低毒;UF-G;脲醛树脂;胶合板
    中图分类号：TS653·3　文献标识码：A　文章编号：1002-7351(2007)02-0028-04
    UF-G低毒脲醛树脂胶是国家林业局推广项目“UF-G低毒粉状脲醛树脂胶的推广应用”的科研成 果,其制备原理是采用碱-酸-酸-碱生产工艺,甲醛分2次投入,尿素分3次投入,并且加入增强剂与脲 醛树脂共缩聚。利用此原理制备出的UF-G脲醛树脂与普通脲醛树脂相比,具有甲醛含量大为降低,同 时利用其生产出的产品的强度不会有明显的下降。本文对UF-G低毒脲醛树脂在胶合板生产中应用进 行研究,从调胶工艺和热压工艺等参数进行大量试验,确定出{zj0}工艺参数,生产出的胶合板甲醛释放量 可直接达到E1级、同时胶合强度能满足国家标准要求。
    1　试验材料和设备
    1·1　试验材料
    1·1·1　UF-G脲醛树脂胶　实验室自制,其性能指标为:固含量62%±3%,密度1·215 g·cm-3,pH值8 ~9,粘度240~160 CP,固化时间50~65 s,游离甲醛含量≤0·15%。
    1·1·2　马尾松单板　取自直径为25~30 cm的马尾松原木,厚度2·3 mm。
    1·1·3　复合型固化剂　组分为15%氯化铵和3%草酸。
    1·1·4　工业面粉。
    1·2　试验仪器及设备
    QD型试验热压机(济南试金集团有限公司),RGT-30型电子力学试验机(深圳市瑞格尔仪器有限公 司),SP-2100型可见光分光光度计(上海光谱仪器有限公司),NDJ-1旋转式粘度计(上海天平仪器厂), DHG-9023A型电热鼓风干燥箱(上海精宏试验设备有限公司),JJ-500型电子天平(常熟市双杰测试仪 器厂)。
    2　试验方法
    2·1　胶合板试验工艺流程
                    
    2·2　检测方法
    2·2·1　甲醛释放量　按GB 18580—2001中9~11 L干燥器法进行测定。
    2·2·2　胶合强度　依据胶合板国家标准GB/T 17657-1999中胶合强度测定方法。
    3　结果与分析
    3·1　UF-G脲醛树脂调胶工艺参数水平的确定 
    3·1·1　面粉添加量与粘度的关系在调胶时加入一定量的面粉,可增加胶液的固含量、粘度和初粘性,改善板的预压性能,同时可以节约胶料,降低成 本。对面粉添加量与调胶后脲醛树脂胶粘度的关系进行试验,以便从中选择出适合于胶合板生产工艺要求的粘度范围,结果见图1。
                  
    经过试验发现,在调胶后,胶液的粘度范围 600~900 CP之间,施胶效果较好。根据图1可知 面粉添加量范围为20%~30%满足要求。
    3·1·2　调胶参数试验　
    试验以调胶时面粉添加量、单板含水率和固化剂添加量为因素,试验设计 采用3个水平,见表1;利用L9(34)正交试验表进 行胶合板压制试验,每一试验都统一采用以下热压 工艺参数:热压温度105℃,涂胶量280 g·m-2(双 面)。热压压力1·0 MPa,热压时间1 min·mm-1 陈化时间20 min。压制出的试件为5层结构,厚度 8~9 mm。
                       
    将压制好的胶合板放置7d后,根据标准方法测定每块板的甲醛释放量和胶合强度,并进行极差分析,结果见表2。

    3·1·3　调胶试验结果与分析　①面粉添加量的影响:从极差分析上看,面粉添加量对胶合强度影响{zd0}, 随着面粉添加量的增加,胶合板的胶合强度呈下降趋势。但面粉的添加量提高,减少了脲醛树脂的用量, 有利于降低甲醛含量。从试验结果上看,当面粉填加量在25%左右时,既能保证低甲醛释放量,又能满足 强度要求。②固化剂填加量的影响:从表2可知,固化剂添加量对胶合板的胶合强度和甲醛释放量的影响 并不明显,但在实际操作中,对胶合板的预压效果有较明显的影响,因为预压效果取决于胶液调胶后的粘 度和浓度,固化剂添加量大,在温度低的情况下,有较大优势,它能在短时间内发挥作用,使胶液达到一定 粘度,相对于低添加量,更能明显改善板坯预压效果的。③单板含水率的影响:单板含水率是影响甲醛释 放量的最主要因素。随着原料单板含水率的提高,产品的甲醛释放量明显增加,单板含水率从8%提高到 12%时,胶合板甲醛释放量由1·17 mg·L-1增加至1·67 mg·L-1,单板含水率除了甲醛释放量有影响外。 对胶合强度也有一定的影响。单板中含有过多的水分,会影响胶粘剂分子量增长和粘度提高的速度,使胶粘剂过度向单板内部渗透,造成胶接质量下降,胶合强度降低,因此单板含水率不应太高。
    3·2　胶合板热压工艺参数确定
    在热压工艺参数研究中,采用正交试验法进行分析,选定的影响因素4个:热压压力、热压温度、热压 时间和涂胶量,制定了3个水平(见表3),选用L9(34)正交试验表进行试验,在试验中,单板含水率为8%, 面粉添加量为25%,固化剂添加量为1·2%。

    为了便于分析各因素对性能的影响趋势,根据正交试验所压制的胶合板进行检测,测定结果绘制了极 差分析图(图2),从图中可以较直观地看出,热压工 艺参数对板材甲醛释放量和胶合强度的影响趋势。
                    
    3·2·1　热压温度的影响　
    从图2可知,热压温度对 胶合强度和甲醛释放量的影响还是比较大的。在本 试验研究的水平内,当热压温度100℃时,胶合强度 {zd1},在此温度下,因为脲醛树脂胶的固化不充分, 胶合强度降低,甲醛释放量也高。随着热压温度的 上升,胶合板的胶合强度开始明显上升,在110℃时 达到{zg}值,当温度达到120℃后又逐渐下降。因 此在本试验条件下,热压温度选用110℃比较理想。
    3·2·2　热压压力的影响　
    随着压力的增大能够使胶合板的胶合强度明显提高,但随着压力增加到一 定程度,胶合强度增加的幅度减小,并且板材的压缩 率增大,出材率降低。从甲醛释放量上看,过高的压 力和过低的压力都会使甲醛释放量略有提高,但并 不显著。根据上述综合来看,在试验中,热压压力为 1·2 MPa时,强度已经达到国家标准的要求,且甲醛 释放量较低。因此在此参数中选择热压压力为1·2 MPa。
    3·2·3　热压时间的影响　
    试验结果显示,随着热压时间增加,胶合强度和甲醛释放量都呈现增长势态,但 整体增长趋势较为缓慢。热压时间再延长,虽然板材的胶合强度没有明显的降低,但板材的压缩率会增 大,使出材率降低,另一方面,热压时间长,导致胶层受热太久,而发生降解,使得板材的甲醛释放量也相应 升高。因此在本试验条件下,热压时间选用60 s·mm-1较为适当。
    3·2·4　涂胶量的影响　
    从试验中可知,涂胶量对胶合板的胶合强度影响和甲醛释放量的影响是十分显著 的,随着涂胶量的增大,产品的胶合强度明显增大,当涂胶量为300 g·m-2时,其胶合强度已经达到较高的 程度,当涂胶量超过300 g·m-2后,板材的胶合强度虽有所增加但不明显,这样从成本上算xxx不高,而 且由于胶层变厚,试验时容易透胶,固化后应力增大,会影响胶合板的质量,从试验上看,压制胶合板时,要 使胶合板的胶合强度达到国家标准的要求,涂胶量控制在300 g·m-2左右就可以了,这样甲醛释放量也较低,同时有利于生产成本的降低。
    4　结论
    1)使用UF-G低毒液状脲醛树脂压制胶合板,其{zj0}调胶参数为面粉添加量25%,固化剂添加量 1·2%,{zj0}热压工艺参数为热压温度110℃、热压压力1·2 MPa、热压时间60 s·mm-1、涂胶量300 g· m-2。这样压制出的胶合板甲醛释放量达到E1级,且胶合强度满足国家标准的要求。
    2)涂胶量增大,胶合强度明显增大,当涂胶量超过一定量后,板材的胶合强度有所增加但不显著,而甲 醛释放量则随着施胶量的增加而明显增加。
    3)增大热压压力能使胶合板的胶合强度得到较明显提高,随着压力的继续增加,胶合强度增加的幅度减小。过高的压力和过低的压力都会使甲醛释放量略有提高,但并不明显。
    4)热压温度对胶合强度和甲醛释放量的影响也十分明显,随着热压温度的上升,胶合板的胶合强度会有明显上升。但过高的温度会使固化的胶层发生热降解,使胶合强度逐渐下降,甲醛释放量明显提高。
    5)热压时间对胶合强度和甲醛释放量的影响不是很明显,随着热压时间增加胶合强度和甲醛释放量都呈现增长势态,但整体增长趋势较为缓慢。
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