本發(fā)明涉及人造板加工領域，特別涉及一種無醛膠刨花板及其制備方法。
背景技術：
為了應對人造板釋放游離甲醛的問題，不含甲醛的異氰酸酯膠得到越來越多的使用，尤其是在刨花板領域，目前已經(jīng)有多種刨花板產(chǎn)品使用異氰酸酯膠制造。例如，張國華在申請?zhí)?3143307.3(零甲醛刨花板及其生產(chǎn)方法)中公開了使用異氰酸酯膠制備無醛刨花板的方法，異氰酸酯膠的粘接強度高，但由于其反應活性高，在制備刨花板的過程中，存在粘熱壓板的問題，必須使用脫模劑以免異氰酸酯與熱壓板相粘，使得成本大幅度提高，另外，異氰酸酯膠的初粘性較差，不利于刨花的傳送及冷壓成型，使得熱壓生產(chǎn)效率大幅降低。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種無醛膠刨花板，解決了異氰酸酯膠熱壓粘板及初粘性差的問題。
本發(fā)明還提供了上述無醛膠刨花板的制備方法，與傳統(tǒng)含甲醛刨花板的制備工藝相同，不需要對生產(chǎn)設備進行改造，各項性能達到標準要求，且沒有使用甲醛，是真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：
一種無醛膠刨花板，包括表層和芯層，表層采用無醛大豆膠作為表層刨花的粘合劑，無醛大豆膠用量為表層刨花重量的15-50％，芯層采用異氰酸酯膠作為芯層刨花的粘合劑，異氰酸酯膠用量為芯層刨花重量的2-8％。優(yōu)選無醛大豆膠用量為表層刨花重量的15-40％，異氰酸酯膠用量為芯層刨花重量的2.5-4％。
作為優(yōu)選，按重量份計，所述無醛大豆膠的原料各組分配比如下：脫脂豆粉10～30份，酸堿調(diào)節(jié)劑0.1～1份，交聯(lián)劑1～30份，防霉劑0.1～1份，流平劑0.1～1份，水10～100份，增粘劑5～50份。脫脂豆粉在本發(fā)明中的作用為：作為主要膠接成分。
作為優(yōu)選，所述酸堿調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣、氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鎂、鹽酸、檸檬酸、衣康酸、亞硫酸氫鈉、草酸、乙酸中的一種或幾種；所述交聯(lián)劑為羧基丁苯膠乳、硅烷偶聯(lián)劑、環(huán)氧樹脂中的一種或幾種；所述防霉劑為有機硅季銨鹽、卡松、硫酸銅、氟化鈉中的一種或幾種；所述流平劑為聚醚改性聚硅氧烷；所述增粘劑為15％濃度的聚乙烯醇溶液、30-50％固含量的萜烯樹脂乳液、30％濃度的卡拉膠溶液、25％濃度的黃原膠溶液、40-50％固含量的硅膠乳液、15-30％固含量的羧甲基纖維素懸浮液、20-30％濃度的糊精溶液、30％固含量的面粉懸浮液、30-50％固含量的松香乳液中的一種或幾種。
作為優(yōu)選，所述異氰酸酯膠為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異弗爾酮二異氰酸酯、多苯基多亞甲基多異氰酸酯中的一種或幾種。
酸堿調(diào)節(jié)劑用于調(diào)節(jié)脫脂豆粉pH，加強其與木材之間的作用力。天然狀態(tài)的脫脂豆粉中，大豆蛋白質(zhì)呈球狀團聚態(tài)，分子鏈上的活性基團都被包埋在球狀團聚體內(nèi)，與木材不能形成強有力的粘接，而大豆蛋白對酸堿比較敏感，表現(xiàn)為：其在大豆蛋白的等電點pH 4.5附近時，蛋白質(zhì)分子折疊形成多級結(jié)構從而形成球狀聚集體，當pH偏離等電點時，蛋白質(zhì)受電荷作用，多級結(jié)構逐步打開，尤其是隨著pH的增大，多級結(jié)構打開的越徹底，從而將包埋的活性官能團(主要是羧基、氨基、羥基等)暴露出來，從而與木材之間的作用力得到增強。
所述的交聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑或環(huán)氧樹脂。大豆蛋白質(zhì)是天然的線性高分子，雖然其能與木材形成強有力的粘接，但主要的粘接力來源于蛋白質(zhì)分子與木材表面的氫鍵作用，這樣形成的氫鍵粘接在干燥狀態(tài)時強度很高，但遇水后，氫鍵會遭到破壞，從而破壞粘接，因而制備大豆膠時往往還需要進行交聯(lián)處理，使得膠層形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構，從而能具有更好的耐水性。羧基丁苯膠乳或硅烷偶聯(lián)劑或環(huán)氧樹脂均含有能與羧基或氨基或羥基反應的官能團，在大豆膠熱壓固化時能與大豆蛋白質(zhì)、木材之間形成三維網(wǎng)狀的交聯(lián)結(jié)構，這樣的膠層具有較好的耐水穩(wěn)定性。
所述的防霉劑為季銨鹽衍生物、卡松、硫酸銅、氟化鈉中的一種或多種復合物，優(yōu)選季銨鹽衍生物或卡松。無醛大豆膠的主要粘接物質(zhì)為大豆蛋白質(zhì)，必須對其進行防霉處理才能保證刨花板制品的防霉性能，由于季銨鹽衍生物或卡松對蛋白質(zhì)的防霉效果好，故而作為優(yōu)選；
流平劑在本發(fā)明中的作用為：提升大豆膠的流淌性能，從而使其對木刨花更好的浸潤。
所述的增粘劑為聚乙烯醇溶液、萜烯樹脂乳液、卡拉膠溶液、黃原膠溶液、硅膠乳液、羧甲基纖維素懸浮液、糊精溶液、面粉懸浮液、松香乳液中的一種或多種復合物，優(yōu)選萜烯樹脂乳液或松香乳液。發(fā)明人在長期的實踐中發(fā)現(xiàn)，制約大豆膠在刨花板中應用的一個關鍵因素在于：在符合生產(chǎn)工藝的含水率(指刨花施膠后的含水率)情況下，施加完大豆膠的刨花初粘性非常差，表現(xiàn)在鋪裝冷壓后，刨花的預成型性非常差，刨花經(jīng)過預成型步驟后反彈嚴重，而且在傳送帶上存在掉料的問題，制得的板材靜曲強度很差，如果加大刨花的含水率至18％，則刨花能勉強預成型，但這么高的含水率不適宜連續(xù)線生產(chǎn)，連續(xù)線生產(chǎn)的刨花板表層含水率一般都在10～15％，如果繼續(xù)加大含水率，將其用于多層壓機制備刨花板，則需要大大延長刨花板制備時的排汽時間，如此低的生產(chǎn)效率不能被生產(chǎn)廠家接受。經(jīng)過大量實驗，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)聚乙烯醇溶液、萜烯樹脂乳液、卡拉膠溶液、黃原膠溶液、硅膠乳液、羧甲基纖維素懸浮液、糊精溶液、面粉懸浮液、松香乳液都能有效提升大豆膠的初粘性，解決了大豆膠施膠后刨花的初粘性問題，而且大大提升了靜曲強度，從而使得大豆膠應用于刨花板成為可能，由于萜烯樹脂乳液和松香乳液的增粘效果最好，故而作為優(yōu)選。
所述的異氰酸酯膠為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異弗爾酮二異氰酸酯、多苯基多亞甲基多異氰酸酯及其以上物質(zhì)的改性物或聚合物的一種或多種復合物，優(yōu)選二苯基甲烷二異氰酸酯。
很多研究者都嘗試將異氰酸酯膠應用于制備刨花板，但如果表層也采取異氰酸酯膠，存在初粘性差或熱壓時粘板的問題。本發(fā)明的刨花板，表層使用大豆膠，芯層采用異氰酸酯膠，解決了表芯層同時使用異氰酸酯膠時初粘性差的問題，而且熱壓時不存在粘板的問題。
無醛膠刨花板的制備方法，包括以下步驟：
(1)將無醛大豆膠與表層刨花按照配比進行施膠，同時將異氰酸酯膠與芯層刨花按照配比進行施膠；
(2)在連續(xù)式壓機或間歇式壓機生產(chǎn)線上，施膠后的刨花經(jīng)過篩分工序，鋪裝成三層結(jié)構刨花板，熱壓后得產(chǎn)品。
作為優(yōu)選，將無醛大豆膠與表層刨花進行施膠的具體施膠方式選擇以下方式之一：
方式一：將脫脂豆粉、酸堿調(diào)節(jié)劑、交聯(lián)劑、防霉劑、流平劑和水混合攪拌，形成均勻的懸浮狀流體得膠水，采取噴淋的方式將膠水噴至混料倉中的刨花表面，增粘劑作為另一組份單獨施膠；
方式二：將脫脂豆粉、酸堿調(diào)節(jié)劑、交聯(lián)劑、防霉劑、水和流平劑分成粉體和液體兩種組分，粉體組分采用螺旋式稱料計量的方式加入到混料倉中與刨花均勻混合，同時將液體組分混勻后噴淋至混料倉中的刨花表面，增粘劑作為另一組份單獨施膠。
作為優(yōu)選，將異氰酸酯膠與芯層刨花進行施膠的具體施膠方式為：將異氰酸酯膠與水按照1：1～2的重量配比同時噴淋至混料倉中的刨花表面。
作為優(yōu)選，表層中添加占表層刨花重量2％以下的融化石蠟或乳化石蠟作為防水劑，芯層中添加占芯層刨花重量2％以下的融化石蠟或乳化石蠟作為防水劑。
作為優(yōu)選，所述熱壓壓力為2～5MPa，熱壓時間為5～20s/mm。
作為優(yōu)選，刨花材質(zhì)為松木、杉木、楊木、樺木、桉木、甘蔗渣、麥秸稈、稻草稈、棉桿、蘆葦桿、豆桿中的一種或幾種的混合物。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)表層使用大豆膠作為粘合劑的方式，解決了表層使用異氰酸酯膠時存在的熱壓粘板問題；
(2)通過使用增粘劑，解決了刨花施大豆膠后初粘性差的問題，大大提升了熱壓效率。
(3)本發(fā)明的刨花板制備方法，不需要對現(xiàn)有生產(chǎn)設備進行改造，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
(4)采用無醛膠作為粘接物質(zhì)，從源頭上避免了甲醛的使用，制備的刨花板綠色環(huán)保，符合當今綠色發(fā)展的大趨勢。
具體實施方式
下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步的具體說明。
本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設備等均可從市場購得或是本領域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規(guī)方法。
設定刨花板密度700Kg/m3，210℃熱壓，制備16mm厚的刨花板樣品。按照GB/T 17657-1999中的要求將樣品鋸成370mm長、50mm寬測靜曲強度和彈性模量，鋸成50mm×50mm測內(nèi)結(jié)合強度和吸水厚度膨脹率。
實施例1
本例表層所用無醛大豆膠按重量份計組成如下：
脫脂豆粉：30份
氫氧化鈉(酸堿調(diào)節(jié)劑)：0.3份
硅烷偶聯(lián)劑KH560(交聯(lián)劑)：5份
卡松(防霉劑)：0.7份
聚醚改性聚硅氧烷(流平劑，BYK-320)：0.5份
水：48.5份
松香乳液(增粘劑，40％固含量)：25份。
施膠前，將氫氧化鈉、硅烷偶聯(lián)劑、卡松、聚醚改性聚硅氧烷、水混合均勻，作為液體組份施膠，脫脂豆粉作為粉體組份施膠，松香乳液作為另外一個組份單獨施膠，將無醛大豆膠與表層刨花按照重量配比26：100進行施膠，本例表層采用無醛大豆膠，芯層采用二苯基甲烷二異氰酸酯，將二苯基甲烷二異氰酸酯、水與芯層刨花按照重量配比2.8：4：100進行施膠：將二苯基甲烷二異氰酸酯與水同時噴淋至混料倉中的刨花表面，施膠后表層含水率13.5％、芯層含水率6.4％，初粘性良好，預成型性良好。
本例中，表層添加占刨花重量0.7％的融化石蠟作為防水劑，芯層不添加防水劑，熱壓壓力(高壓)為4MPa，熱壓時間為9s/mm，所用刨花材質(zhì)為松木和桉木混合料。
實施例2
本例表層所用無醛大豆膠按重量份計組成如下：
脫脂豆粉：20份
檸檬酸(酸堿調(diào)節(jié)劑)：5份
環(huán)氧樹脂(交聯(lián)劑)：10份
硫酸銅(防霉劑)：1份
聚醚改性聚硅氧烷(流平劑，BYK-320)：1份
水：50份
萜烯樹脂乳液(增粘劑，40％固含量)：33份。
施膠前，將檸檬酸、環(huán)氧樹脂、硫酸銅、聚醚改性聚硅氧烷、水混合均勻，作為液體組份施膠，脫脂豆粉作為粉體組份施膠，萜烯樹脂乳液作為另外一個組份單獨施膠，將無醛大豆膠與表層刨花按照重量配比20：100進行施膠，芯層采用多苯基多亞甲基多異氰酸酯，將多苯基多亞甲基多異氰酸酯、水與芯層刨花按照重量配比3：5：100進行施膠，施膠后表層含水率10.5％、芯層含水率7％，初粘性良好，預成型性良好。
本例中，表層、芯層均添加占刨花重量1.5％的乳化石蠟作為防水劑，熱壓壓力(高壓)為4MPa，熱壓時間為8s/mm，所用刨花材質(zhì)為松木和桉木混合料。
實施例3
本例表層所用無醛大豆膠按重量份計組成如下：
脫脂豆粉：20份
草酸(酸堿調(diào)節(jié)劑)：5份
環(huán)氧樹脂(交聯(lián)劑)：10份
硫酸銅(防霉劑)：1份
聚醚改性聚硅氧烷(流平劑，BYK-320)：1份
水：50份
松香乳液(增粘劑，40％固含量)：13份。
施膠前，將草酸、環(huán)氧樹脂、硫酸銅、聚醚改性聚硅氧烷、水混合均勻，作為液體組份施膠，脫脂豆粉作為粉體組份施膠，松香乳液作為另外一個組份單獨施膠，無醛大豆膠與表層刨花按照重量配比20：100進行施膠，芯層采用甲苯二異氰酸酯，將甲苯二異氰酸酯、水與芯層刨花按照重量配比5：6：100進行施膠，施膠后表層含水率10.5％、芯層含水率8％，初粘性良好，預成型性良好。
本例中，表層添加占刨花重量0.8％的融化石蠟作為防水劑，芯層不添加防水劑，熱壓壓力(高壓)為4MPa，熱壓時間為7s/mm，所用刨花材質(zhì)為楊木和桉木混合料。
對比例1
本例表層大豆膠中不使用增粘劑，所用無醛大豆膠按重量份組成如下：
脫脂豆粉：20份
檸檬酸(酸堿調(diào)節(jié)劑)：5份
環(huán)氧樹脂(交聯(lián)劑)：10份
硫酸銅(防霉劑)：1份
聚醚改性聚硅氧烷(流平劑，BYK-320)：1份
水：63份。
施膠前，將檸檬酸、環(huán)氧樹脂、硫酸銅、聚醚改性聚硅氧烷、水混合均勻，作為液體組份施膠，脫脂豆粉作為粉體組份施膠，表層采用無醛大豆膠，將無醛大豆膠與表層刨花按照重量配比30：100進行施膠，芯層采用二苯基甲烷二異氰酸酯，將二苯基甲烷二異氰酸酯、水與芯層刨花按照重量配比2.8：8：100進行施膠，施膠后表層含水率18％、芯層含水率10％，初粘性差，預成型性差。
本例中，表層、芯層均添加占刨花重量0.7％的融化石蠟作為防水劑，熱壓壓力(高壓)為3MPa，熱壓時間為20s/mm，所用刨花材質(zhì)為松木和桉木混合料。
表1刨花板的力學性能對比
表1中的數(shù)據(jù)可以看出，當表層大豆膠中不使用增粘劑時，對比例1中，即使施膠后表芯層含水率分別高達18％和10％，刨花的初粘性仍然較差、預成型性不好，導致板材的力學性能不能滿足國標的要求，其中，靜曲強度僅為9.2MPa、內(nèi)結(jié)合強度僅為0.29MPa，而國標要求靜曲強度和內(nèi)結(jié)合強度要分別大于13MPa和0.35MPa；另外，由于含水率高、預成型性不好導致輸送帶速度慢，從而生產(chǎn)效率低。采取本發(fā)明制備方法的實施例1～3，使用增粘劑的表層大豆膠，刨花施膠后的含水率大大降低，滿足了實際生產(chǎn)線的參數(shù)要求，而且初粘性及預成型性得到保證，從而各項檢測指標均滿足國標要求，另外，由于含水率低、預成型性好，從而生產(chǎn)效率得到提升。
以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。