利用酚醛樹脂膠粘劑生產高密度吸塑門板,施膠量控制在210kg/m3,纖維含水率控制在10%,熱壓溫度控制在210℃,熱壓時間控制在230s,采用HBJ-01添加劑,其產品各項指標符合有關要求。
由于酚醛樹脂膠粘劑生產成本高,所以很少用于MDF或HDF的生產,國內外較為廣泛使用的為脲醛樹脂膠粘劑或其改性膠粘劑。我們之所以探索酚醛樹脂在高密度吸塑門板生產制造中應用的可能,主要是因為酚醛樹脂膠粘劑用于高密度吸塑門板生產不會給生產成本帶來太大的增高,而其對產品性能的正面影響可以彌補這一缺撼。所以我們確定的總體思路是:一邊開發研制低醛膠粘劑的生產工藝,一邊探索降低人造板甲醛釋放量的有效的生產工藝和方法。
試驗過程采用了正交試驗法,既直觀,又簡化了實驗過程。
1對比試驗階段
由于國內外已經有了較多成熟的脲醛樹脂或其改性膠粘劑的生產工藝,所以課題組是在吸取較多成熟經驗的基礎上做這一階段性的試驗的。
1.1脲醛樹脂膠粘劑的制造工藝及使用采用摩爾比F(98%)∶U(37%)=0.97,在酸(20%甲酸)、堿(20%氫氧化鈉)催化劑的作用下,尿素分三次加入的工藝生產制得的膠粘劑的各項指標為:
密度:1.15g/cm3; 粘度:21s;
固體含量:52.0%;固化時間:25s;
pH值:7.8。
生產中,采用260kg/m3的施膠量、加入1%NH4Cl為固化劑、180℃的熱壓溫度、1.9MPa的熱壓壓力、200s的熱壓時間制得的高密度吸塑門板的物理力學性能指標見表1。
| 板 厚 (mm) |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
甲醛釋放量 (mg/100 g) |
| 3.20 3.28 |
1.02 1.00 |
2.20 2.01 |
61.00 58.57 |
2.40 2.47 |
8.7 8.8 |
1.2改性脲醛樹脂膠粘劑的制造工藝及使用采用摩爾比F∶U∶三聚氰銨=11∶10∶
2,在酸(20%甲酸)、堿(20%氫氧化鈉)催化劑的作用下,尿素分兩次加入的工藝生產制得的膠粘劑的各項指標為:
密度:1.1g/cm3; 粘度:19s;
固體含量:51.2%;固化時間:24s;
pH值:7.8;
生產中,采用250kg/m3的施膠量、加入1.5%NH4Cl為固化劑、180℃的熱壓溫度、1.9MPa的熱壓壓力、180s的熱壓時間制得的高密度吸塑門板的物理力學性能指標見表2。
| 板 厚 (mm) |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
甲醛釋放量 (mg/100 g) |
| 3.22 3.30 |
1.04 1.01 |
2.24 2.09 |
59.00 55.61 |
2.58 2.42 |
7.9 8.1 |
2試驗開發階段
2.1酚醛樹脂膠粘劑的生產工藝及使用
酚醛樹脂膠粘劑用于人造板生產時,對人造板的影響主要取決于酚醛樹脂膠粘劑合成時甲階酚醛樹脂的質量和樹脂固化后的質量,所以探討酚醛樹脂膠粘劑用于人造板生產時對人造板的影響可以從上述兩個方面進行。而樹脂中游離醛等有毒物質的含量除受催化劑、反應時間和反應溫度的影響外,受樹脂合成時摩爾比的影響較大。
甲階酚醛樹脂的質量主要受原料質量、合成摩爾比、催化劑及反應溫度、時間的影響。酚醛樹脂膠粘劑固化后的質量主要取決于合成時的摩爾比、催化劑及固化溫度。
所以,從膠粘劑的生產工藝上,我們主要關注了合成時的摩爾比和催化劑對膠粘劑的影響,從膠粘劑的使用上,我們主要探討了熱壓工藝和被后期命名的HBJ-01添加劑對模板性能特別是對甲醛釋放量的影響。
2.1.1摩爾比對膠粘劑質量的影響摩爾比對膠粘劑質量的影響見表3。
| 苯酚:甲醛 摩爾比 |
固體含量 (%) |
固化時間 (s/180℃) |
粘 度 (s) |
游離酚 (%) |
游離醛 (%) |
| 1 ∶2.0 | 45.6 | 2′41″ | 30 | 0.174 | 0.166 |
| 1 ∶2.1 | 47.2 | 2′58″ | 23 | 0.114 | 0.163 |
| 1 ∶2.3 | 45.7 | 3′23″ | 25 | 0.000 | 0.1118 |
| 1 ∶2.5 | 47.6 | 3′55″ | 17 | 0.000 | 0.111 |
試驗結果表明,降低樹脂合成時的摩爾比在降低樹脂中的有害物質方面是很有效的,但是隨著摩爾比的降低,樹脂的固化時間卻隨之加長,這對提高生產效率是不利的。生產實踐中應考慮使用適當的催化劑,以提高膠接質量,這也是我們開發研制HBJ-01添加劑的較直接原因。
進一步試驗,我們采用220kg/m3的施膠量、200℃的熱壓溫度、1.9MPa的熱壓壓力、230s的熱壓時間制得的高密度吸塑門板的物理力學性能指標見表4。
| 苯酚:甲醛 摩爾比 |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
游離醛 (mg/100 g) |
| 1 ∶2.0 | 0.99 | 1.56 | 44.32 | 17.87 | 7.78 |
| 1 ∶2.1 | 1.02 | 1.49 | 42.21 | 18.11 | 6.97 |
| 1 ∶2.3 | 0.97 | 1.40 | 39.87 | 18.03 | 6.53 |
| 1 ∶2.5 | 1.06 | 1.41 | 43.25 | 19.00 | 6.04 |
采用上述同樣的生產工藝,在膠粘劑調制過程中添加1%的HBJ-01添加劑制得的高密度吸塑門板的物理力學性能指標見表5。
| 苯酚∶甲醛 摩爾比 |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
游離醛 (mg/100 g) |
| 1 ∶2.0 | 0.99 | 1.95 | 58.67 | 12.25 | 3.58 |
| 1 ∶2.1 | 1.02 | 1.79 | 58.08 | 13.01 | 2.42 |
| 1 ∶2.3 | 0.97 | 1.82 | 55.56 | 12.98 | 1.96 |
| 1 ∶2.5 | 1.06 | 1.77 | 53.49 | 13.56 | 1.24 |
根據表3、表4、表5的結果,生產實踐中采用1∶2.1的摩爾比制備酚醛樹脂膠粘劑,使用時添加適量的催化劑是可以滿足預期要求的。2.1.2催化劑對膠粘劑質量的影響人造板用酚醛樹脂膠粘劑制備過程中,催化劑的種類、用量的不同對膠粘劑的較終質量起著相當大的作用。我們在聽取專家及專業廠家的不同建議的基礎上,根據本公司的實際情況和本課題的中心思想確定了質量比苯酚∶催化劑=2∶1,制備的膠粘劑的質量見表3。
2.2熱壓工藝對膠粘劑的使用及制品甲醛釋放量的影響
熱壓工藝對制品甲醛釋放量的影響很大,尤其熱壓溫度、熱壓時間對膠粘劑的固化程度,進而對制品甲醛釋放量的影響更為突出。
| 熱壓溫度 (℃) |
熱壓時間 (s) |
纖維含水率 (%) |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
游離醛 (mg/100 g) |
| 180 | 230 | 10 | 1.02 | 0.90 | 39.36 | 25.43 | 25.77 |
| 190 | 230 | 10 | 1.01 | 1.32 | 45.55 | 19.87 | 13.55 |
| 200 | 230 | 10 | 1.01 | 1.79 | 59.32 | 14.13 | 7.78 |
| 210 | 230 | 10 | 1.03 | 1.89 | 58.89 | 14.21 | 7.11 |
是本次試驗的一些數據(施膠量為210kg/m3)。采用表6的熱壓工藝,加入1%的HBJ-01添加劑的實驗數據見表7、表8。
| 熱壓溫度 (℃) |
熱壓時間 (s) |
纖維含水率 (%) |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
游離醛 (mg/100 g) |
| 180 | 230 | 10 | 1.01 | 0.98 | 42.39 | 25.12 | 17.58 |
| 190 | 230 | 10 | 1.05 | 1.51 | 49.12 | 17.78 | 5.97 |
| 200 | 230 | 10 | 1.03 | 1.97 | 58.64 | 14.51 | 2.40 |
| 210 | 230 | 10 | 1.03 | 2.11 | 55.76 | 14.98 | 1.52 |
| 熱壓溫度 (℃) |
熱壓時間 (s) |
纖維含水率 (%) |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
游離醛 (mg/100 g) |
| 200 | 180 | 10 | 1.01 | 1.24 | 47.61 | 19.27 | 17.35 |
| 200 | 210 | 10 | 1.03 | 1.78 | 55.73 | 14.64 | 13.32 |
| 200 | 230 | 10 | 0.99 | 1.93 | 58.96 | 12.27 | 7.87 |
| 210 | 250 | 10 | 1.01 | 2.01 | 56.21 | 12.22 | 7.72 |
采用表8的熱壓工藝,加入1%的HBJ-01添加劑的實驗數據見表9、表10。
| 熱壓溫度 (℃) |
熱壓時間 (s) |
纖維含水率 (%) |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
游離醛 (mg/100 g) |
| 200 | 180 | 10 | 1.03 | 1.34 | 47.77 | 17.23 | 17.00 |
| 200 | 210 | 10 | 1.03 | 1.78 | 53.58 | 14.58 | 10.42 |
| 200 | 230 | 10 | 1.05 | 1.93 | 59.10 | 14.11 | 5.51 |
| 200 | 250 | 10 | 1.01 | 2.01 | 56.21 | 13.55 | 3.14 |
| 熱壓溫度 (℃) |
熱壓時間 (s) |
纖維含水率 (%) |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
游離醛 (mg/100 g) |
| 200 | 210 | 8 | 0.98 | 1.71 | 52.33 | 14.97 | 7.29 |
| 200 | 210 | 9 | 1.01 | 1.82 | 55.57 | 13.27 | 6.88 |
| 200 | 210 | 10 | 1.00 | 1.87 | 56.81 | 12.56 | 6.18 |
| 200 | 210 | 11 | 1.03 | 1.92 | 59.11 | 12.53 | 5.67 |
| 200 | 210 | 12 | 1.04 | 1.88 | 57.14 | 14.28 | 6.57 |
采用表10的熱壓工藝,加入1%的HBJ-01添加劑的實驗數據見表11。
| 熱壓溫度 (℃) |
熱壓時間 (s) |
纖維含水率 (%) |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
游離醛 (mg/100 g) |
| 200 | 210 | 8 | 1.02 | 1.65 | 53.53 | 18.28 | 3.12 |
| 200 | 210 | 9 | 1.03 | 1.78 | 57.25 | 16.91 | 2.54 |
| 200 | 210 | 10 | 1.02 | 1.83 | 58.21 | 13.51 | 2.11 |
| 200 | 210 | 11 | 1.03 | 1.89 | 58.88 | 12.19 | 1.75 |
| 200 | 210 | 12 | 1.05 | 1.84 | 59.13 | 12.56 | 2.43 |
綜合上述試驗數據,我們不難看出,使用酚醛樹脂膠粘劑壓制3.2mm厚的高密度吸塑門板,綜合考慮,降低制品甲醛釋放量的較佳熱壓工藝為:
熱壓溫度:210℃;
熱壓時間:230s;
較佳纖維含水率:10%左右。
2.3施膠量對制品中甲醛釋放量的影響
較佳施膠量的探討,不僅是為了在保證產品質量的情況下盡可能地降低生產成本,也是為了降低制品在使用過程中的污染。表12所反應的數據表明,適當降低施膠量可以有效地降低制品中的甲醛釋放量。
| 施膠量 (kg/m3 ) |
密 度 (g/ cm3) |
內結合強度 (MPa) |
靜曲強度 (MPa) |
吸水厚度膨脹率 (%) |
游離醛 (mg/100 g) |
| 190 | 1.01 | 0.37 | 35.21 | 29.54 | 2.99 |
| 200 | 1.05 | 0.55 | 46.13 | 17.54 | 3.05 |
| 210 | 1.02 | 0.99 | 52.13 | 15.22 | 3.11 |
| 220 | 1.03 | 1.80 | 58.52 | 14.33 | 3.14 |
| 230 | 1.02 | 1.77 | 55.74 | 14.28 | 3.52 |
3結論
3.1酚醛樹脂膠粘劑用于高密度吸塑門板的生產是可行的,其施膠量可控制在210kg/m3左右。
3.2本公司開發研制的HBJ-01添加劑,用于酚醛樹脂膠粘劑生產高密度吸塑門板,對降低制品中的甲醛釋放量是有效的,其施加量控制在1%左右即可。
3.3熱壓過程中,纖維含水率控制在10%左右,熱壓溫度控制在210℃左右,熱壓時間控制在230s左右,對保持產品物理力學性能指標、降低制品甲醛釋放量是有效的。
