MUF共縮聚樹脂生產楊木膠合板影響因素分析

王 輝，雷 洪，周曉劍，杜官本，黃 興

（西南林業大學，云南省木材膠粘劑及膠合制品重點實驗室，云南 昆明 650224）

MUF共縮聚樹脂生產楊木膠合板影響因素分析

王 輝，雷 洪，周曉劍，杜官本，黃 興

（西南林業大學，云南省木材膠粘劑及膠合制品重點實驗室，云南 昆明 650224）

利用MUF共縮聚樹脂制備楊木膠合板，對影響膠合板的熱壓工藝要素、膠粘劑黏度、陳放方式和不同陳放時間進行了優化和分析。結果表明，熱壓工藝3要素中，對楊木膠合板膠合強度的影響主次順序為：熱壓溫度＞熱壓時間＞熱壓壓力；在楊木膠合板制備時，通過添加不同含量的淀粉，調節膠粘劑黏度，發現當淀粉添加量為膠粘劑用量的11%～15%時，膠合板膠接強度顯著提高；通過對施膠后的單板進行陳放處理，結果發現無論是開口陳放還是閉口陳放，均可提高膠接強度，同時綜合考慮陳放方式和陳放時間發現，以閉合陳放3 min時，膠接強度效果最佳。

MUF共縮聚樹脂；楊木膠合板；影響因素

膠合板在我國有著悠久的歷史[1～3]，產量位居人造板首位。隨著原材料供應結構的改變，人造速生林成為膠合板生產用原料的主要來源，伴隨著膠合板生產設備和旋切技術的不斷完善，特別是速生楊樹產業的發展給膠合板產業帶來了新的契機，楊木基膠合板產品將具有廣闊的市場前景[4，5]。然而，目前市場上的膠合板產品質量參差不齊，一方面源于速生楊木材料本身質量的影響，另一方面與部分膠合板企業管理和設備落后、技術水平不高，忽視對影響膠合板產品質量因素的分析有關[6～8]。膠合板質量的優劣，除受原材料本身性質的影響外，生產工藝、膠粘劑也是影響膠合板產品質量的重要因素[9～11]。研發合理的膠合板生產工藝和性能優異的膠粘劑對膠合板企業的發展有重要意義。

本文以前期優選的MUF共縮聚樹脂制備楊木膠合板為基，考查并分析了影響膠合板質量的部分主要工藝因素，以供楊木膠合板生產參考。

1 實驗部分

1.1 MUF共縮聚樹脂的合成

1.1.1 合成原料

甲醛，分析純（AR），純度為37%～40%，重慶川江化學試劑廠；尿素，分析純（AR），無色針狀結晶或白色結晶，天津化學試劑三廠；三聚氰胺，工業級，純度99.8%，符合GB/T9567—1997；氫氧化鈉，分析純（AR），汕頭市達濠區精細化學品有限公司；甲酸，分析純（AR），廣東光華化學廠有限公司。

1.1.2 樹脂合成工藝

MUF共縮聚樹脂合成工藝參照文獻[12]進行。

1.1.3 樹脂基本性能測試

參照GB/T14074—2006《木材膠粘劑及及其樹脂檢驗方法》中的相關要求進行檢測。

1.2 膠合板的制備

1.2.1 原料

楊木單板，尺寸：400 mm×400 mm×1.5 mm，含水率：10%～12%。

自制MUF共縮聚樹脂，基本性能參數為：固含量50%，pH值為7.2，黏度為80～100 mPa·s。

固化劑，氯化銨固體。

1.2.2 制備工藝

實驗室自制三層膠合板，手工單面涂膠，施膠量200 g/m2，紋理交錯組坯，熱壓成型，每個條件下平行壓制2塊膠合板。

采用表1中的3因素3水平進行正交試驗（暫不考慮交互作用），對熱壓工藝進行優化，在最佳熱壓工藝條件下，分析了陳放方式、陳放時間以及膠粘劑黏度對膠合板性能的影響因素。

1.3 膠合板性能測試

膠接性能測試參照GB/T17657—1999中的相關規定。濕狀膠合強度分為冷水和耐沸水2種膠合強度。冷水濕狀膠合強度是指常溫下試件在冷水中浸泡24 h后的測試值，耐沸水強度是指將樣品在沸水中煮2 h后的測試值。

表1 熱壓工藝因素及水平表Tab.1 Factors and levels of hot pressing process

2 結果與討論

2.1 膠合板熱壓工藝優化

2.1.1 正交試驗結果分析（表2）

對表2的膠合強度測試結果分析發現，膠合強度值越高，效果越好，由此發現熱壓工藝最優組合為A1B2C2。而通過對濕狀膠合強度的方差結果分析可知，熱壓工藝最優組合為A1B2C3，即熱壓3要素對膠合板膠合強度的影響主次順序為：溫度＞時間＞壓力。

表2 正交試驗結果Tab.2 Results of orthogonal experiments

2.1.2 最佳工藝的驗證

分別在試驗和理論最佳工藝組合條件下，進行三層膠合板的壓制，所測膠合強度結果如表3所示。

表3 最佳工藝驗證試驗結果Tab.3 Resuts of verification tests of optimal process

根據表3的測試結果可知，A1B2C3是制備膠合板熱壓工藝的最佳組合，即在熱壓壓力為1 MPa，熱壓溫度為150 ℃，熱壓時間為4 min的工藝條件下，膠合板的膠合強度值達到最佳。因此，后期的影響因素分析均在此最優工藝條件下進行。

2.2 膠粘劑黏度對膠合強度的影響

膠粘劑的黏度對其在板材表面的滲透性有很大影響。膠粘劑的黏度越高，滲透性越差；黏度越低，滲透性越好。但是，過渡的滲透會造成膠接表面缺膠，產生不良膠合效果，反之，如果滲透不佳，亦無法產生優良的膠接性能[13～15]。因此，在使用膠粘劑時，可通過加入與膠粘劑不產生反應的淀粉填料物質，對膠粘劑黏度進行調節，填料物質的加入量分別為膠粘劑量的3%、7%、11%、15%、19%，其膠合強度測試結果如圖1所示。

圖1 淀粉添加量對膠合強度的影響Fig.1 Effects of starch content on plywood strength

由圖1可知，干狀膠合強度在淀粉添加量為15%時達到最大值，而經過冷水、沸水處理后的膠合強度則分別在淀粉添加量為11%和7%時為最優。由于當淀粉添加量為7%時，干強度和冷水強度都比較低，綜合效果不明顯，而當添加量為11%和15%時，綜合效果相差不大，因此，從經濟性角度考慮，淀粉的優選添加量為11%，或者根據實際需要在11%～15%間進行調節。具體添加量要根據實際用膠的黏度情況進行判斷，如果基體膠液已能達到區間黏度（120～150 mPa·s）要求，則無需添加。如果從控制成本角度出發，在不對膠接性能產生較大影響條件下，可以通過后期添加填料的方式進行實施。

2.3 陳放方式和陳放時間對膠合強度的影響

在最佳工藝和最佳黏度條件下，考查了不同的陳放時間和陳放方式（開口陳放和閉口陳放）對楊木膠合板膠合強度的影響，測試結果如圖2和圖3所示。

由圖2和圖3可以看出，經過陳放后，膠合強度明顯得到提高。首先，在開口陳放方式條件下，隨著陳放時間的增加，干狀強度呈曲折上升，經過冷水24 h浸泡后的濕強度先增加后降低，耐熱水強度逐漸緩慢上升。綜合考慮，在開口陳放方式條件下，陳放時間為9 min時效果最優。其次，在閉口陳放方式條件下，耐熱水強度在7 min時出現急劇上升，但與其對應的干強度和耐冷水強度均處于低谷；在7 min以下，陳放時間為3 min時，綜合效果較優；大于7 min時，在9 min和13 min時，出現了一定的增長，綜合考慮，3 min陳放時間即為最佳。與未經陳放時相比，經過2種不同陳放方式處理后，膠合強度均得到提升。閉口陳放在短時間內可以達到提升綜合膠合效果的作用，而在開口陳放條件下，耗時長，綜合膠合效果提升幅度較閉口陳放方式低。應根據實際需求，選擇不同的陳放方式，使其綜合強度達到最優。

圖2 開口陳放時間對膠合強度的影響Fig.2 Effects of open stay time on plywood strength

圖3 閉口陳放時間對膠合強度的影響Fig.3 The effects of closed stay time on plywood strength

3 結論

（1）通過正交試驗對楊木膠合板生產工藝進行優化發現，相對于熱壓時間和熱壓壓力而言，熱壓溫度對膠合強度的形成起主要作用。

（2）用淀粉對膠粘劑的黏度進行調節，發現當淀粉添加量為11%～15%時，膠接強度的提升效果顯著。

（3）無論是開口陳放還是閉口陳放，對膠合板的膠合強度均有一定的提升作用。閉合陳放3 min效果最佳。

[1]肖小兵.我國人造板產業發展現狀[J].木材工業,2016,30(2):11-14.

[2]胡顯寧.人造板產品發展趨勢分析[J].中國人造板,2014,21(11):4-7.

[3]陳紅兵.淺談我國人造板產業發展與變革[J].中國人造板,2015,22(3):26-28.

[4]毛秋芳,吳盛富.我國膠合板行業存在問題剖析[J].中國人造板,2015,22(8):1-3.

[5]吳盛富.我國楊木資源與膠合板工業的發展[J].中國人造板,2008,15(3):24-28.

[6]蔡杰彥.中歐膠合板生產工藝及設備的對比[J].木材工業,2016,30(2):60-64.

[7]孫文君,程寶棟,龐新生.中國膠合板國際競爭力的比較分析[J].北京林業大學學報(社會科學版),2014,13(4):67-72.

[8]胡延杰.膠合板產業發展現狀和原料供應情況調查(一)[J].國際木業,2015,38(5):1-5.

[9]王舒婷,郭福思,陳婷婷,等.尿素-雙醛淀粉樹脂膠合板熱壓工藝優化[J].森林與環境學報,2016,36(2):240-245.

[10]張亞慧,于文吉.改性豆基蛋白膠粘劑的膠合工藝初探[J].林產工業,2008,35(1):48-50.

[11]姚利宏,王喜明,費本華,等.膠合工藝對桉/楊I類膠合板膠合強度的影響[J].木材工業,2008,22(6):34-36.

[12]王輝,杜官本,駱建林,等.三聚氰胺含量對MUF性能的影響[J].中國膠粘劑,2012,21(10):26-29.

[13]宋斐,張世鋒,李建章,等.阻燃E0級膠合板的制備及性能研究[J].中國膠粘劑,2010,19(5):29-32.

[14]孫建軍.試論影響粘接質量的主要因素[J].中國膠粘劑,2014,23(1):56-58.

Abstracts：The poplar plywood glued with MUF resin was prepared, and the factors to influence the strength of plywood, including the hot press parameters, adhesive viscosity, stay ways and stay time, were investigated. The results showed that, the parameters to influence the plywood strength for the hot press, in descending orger, were hot press temperature, hot press time and hot press pressure, respectively; the adhesive viscosity was adjusted by adding starch during the preparation of plywood, and the strength was the best when the starch content was 11%～15% of adhesive; finally, it was beneficial for improving the strength of plywood to keep some time after gluing adhesive to veneers whether by open or closed ways, and the best effect was to keep 3 min by closed way after gluing adhesives.

Key words：poplar plywood; MUF co-condensed resin; influencing factor

Analysis of some factors to influence quality of poplar plywood glued with MUF resin

WANG Hui, LEI Hong, ZHOU Xiao-jian, DU Guan-ben, HUANG Xing
(Southwest Forestry University, Yunnan Provincial Key Laboratory of Wood Adhesives and Glued Products, Kunming,Yunnan 650224, China)

TQ433.4+31

A

1001-5922（2017）10-0035-04

2017-02-06

王輝（1983-），女，博士，講師。研究方向：木材膠粘劑與人造板。E-mail：w20030608016@126.com。

西南林業大學科研啟動項目（111421）；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2015BAD14B03）。