豆胶制造速生杨木Ⅱ类胶合板的工艺研究

1、豆胶制造速生杨木类胶合板的工艺研究研究与探讨张洋,周定国,杨波.,柯小华.(1.南京林业大学,南京210037;2.黄山灵全公司,安徽黄山245000)摘要:研究了热压温度,热压压力,热压时间和涂胶量对豆胶制造速生杨木类胶合板性能的影响,得出了较佳工艺参数.关键词:豆胶;杨木;胶合板中图分类号:TS653文献标致码:B文章编号:16735064(2007)05000703StudyonManufacturingProcessofTypeIIPoplarPly,vood,vithSoybeanAdhesiveZHANGYangZHOUDing-guoYANGBoKEXiaohua(1.Nanji

2、ngForestryUniversity,Nanjing210037,China;2.HuangshanLingquanCompany,Huangshan,Anhui245000,China)Abstract:AsoybeanadhesivewasusedtostudythemanufactureofType1Ipolarplywood.Theeffectofhot-pressingvariablesiepresstemperature,presspressure,presstimeandgluespreadonplywoodpropertieswereexamined,andoptimumv

3、aluesforthesevariablesdetermined.Keywords:soybeanadhesive;poplar;plywood1豆基木材胶粘剂发展概况上个世纪20年代,世界上就出现了以大豆粉为基料的胶合板胶粘剂.由于此类胶粘剂制造的胶合板耐水性能差,只能在较小领域中使用,其发展受到限制.随着国际社会对环境问题日益关注,特别是人造板生产使用的三醛胶中存在甲醛,苯酚等有害成分影响消费者身体健康等问题,使人们重新考虑用可再生原料制造胶粘剂,引发了对大豆蛋白胶粘剂研究的新热潮.目前我国速生杨木已经广泛用于胶合板生产,绝大部分采用三醛胶为胶粘剂.利用单一豆基胶粘制造速生杨木类胶合板几乎

4、为空白.本研究采用黄山灵全公司生产的大豆基木材胶粘课题资助项目:江苏省高校自然科学重大基础研究项目”速生杨树木材品质改良研究”05KJA22019剂,制造出的胶合板其性能达到国家标准中类胶合板的要求,并且游离甲醛接近于零.2材料和方法2.1试验材料杨木单板来源于工厂,树种为意杨.意杨边芯材pH值差异较大,而且不同地区生长的意杨pH值也不同.通常,意杨边芯材呈中性或弱酸性,但有的地区产的意杨芯材甚至呈弱碱性.意杨材质松软,密度较低,一般小于0.4g/cm.在旋切单板时,旋切木段不需要蒸煮软化,可以直接旋切.意杨的不同部位含水率差异较大,且分布不均.意杨弦向干燥收缩率大而且不均匀,径向与弦向的干缩

5、差异大.意杨单板干燥时易产生干缩应力,造成单板干燥后翘曲不平,变形比较严重.大豆基木材胶粘剂来源于黄山灵全公司,外观为茶褐色粘稠状液体,黏度为40004500mPa?S,固含量窖研究与探讨为25%-28%,pH值3.1-3.5.2,2试验方法2.2.1r艺本研究仅就热压条件和涂胶量对胶合强度的影响进行了试验.采用的工艺流程如下:单板剪裁一干燥_叫彦补一涂胶一陈化一组坯一陈化一预压热压一后期处理由于大豆基木材胶粘剂固含量较低,陈化时间较长,试验采用开口和闭口陈化的方法.2.2.2正交试验设计采用正交设计方法,选定热压温度,单位压力,加压时间,涂胶量为主要因素,研究各因素对胶合板胶合性能的影响,并

6、对正交试验结果进行方差分析,筛选最佳胶合工艺参数.胶合板主要检测指标为胶合强度指标和木破率.选择L(3)正交表安排试验,分别选取热压温度,单位压力,涂胶量,加压时间4个因素各3个水平(见表1).按照国家标准GB/T176571999的规定,测试胶合板的湿状胶合强度,将试件放人63±3oC的恒温水浴锅中处理3h,取出冷却后进行剪切强度试验.表1正交实验因素水平表了普通脲醛胶类胶合板105120oC的热压温度范围.从图1中还可以看出,若继续升高温度,有可能得到更高的胶合强度,但温度升得越高,成本也将加大;并且温度愈高,板内蒸气压力也愈高,易产生鼓泡等质量缺陷;还会造成板内热量在板堆放过程

7、中难以释放,造成胶层热分解;温度高也易造成板材变形.热压温度在170oC时,胶合板胶合强度已明显优于国家标准的规定.综合考虑这些因素,认为没有必要将热压温度定得太高,取160oC较好.主媸如热压温度/图1热压温度与胶合强度的关系图2可见:随着热压压力的增高,胶合强度缓慢的增大,当压力升至1.2MPa以上后胶合强度上升不显着.压力升高使物料接触增多,胶合性能提高,但压力过大会影响胶合板的压缩率,因此需要根据用户要求的胶合强度,尽量选用较小的压力.3结果及分析至3.1施胶量及热1岂的影响施胶量及热压工艺对胶合板胶合强度的影响见表2,凳直观分析图见图14.表2正交实验测定结果试验号热压温度/热压压力

8、/qCMPa时间/双面施胶量/胶合强度/(s/mm)(dm)MPa从图1中可以看出:随着热压温度升高,胶合板胶合强度随之升高.由于本试验采用的胶料不是传统的脲醛树脂胶而是新型大豆蛋白胶,所以选用热压温度超过8中国人造板2007/5热压压力/MPa图2热压压力与胶合强度的关系图3表明:热压n-JI1过长,大于80s/mm(板厚)时,胶合强度缓慢下降.通过补充试验发现,热压温度为160C,热压时间取70s/mm(板厚)较好.此外,随施胶量的增大,胶合强度也越大(见图4),也就是施胶量增加,胶合强度提高,但是其生产成本也会随之增加.当涂胶量过大时,胶层变厚,固化后应力增加.3.2豆胶胶粘剂热分析为了

9、能更好地分析热压过程中大豆基木材胶粘剂的热反应,采用德国NETZSCH公司生产的DSC200型差示研究与探讨扫描量热仪,测试不同条件下的大豆基木材胶粘剂的热反应.DSC200差示扫描量热仪是在控制温度下,测量输给物质与参比物的功率差与温度关系的一种仪器.而这种功率差则是由于被测物质发生相变或者化学反应时的吸热或放热效应引起的变化,在DSC曲线上表现为一个(或多个)吸热(或放热)峰.在放热峰上任一点的高度表示某一温度(或时间)时反应的热流速度,峰面积表示反应过程中总的放热量,可以通过对DSC曲线积分求得.哇235如要1l0:鑫0热压时间/(s/mm)图3热压时间与胶合强度的关系双面施胶量/(g/

10、m)图4施胶量与胶合板胶合强度的关系通过DSC热分析技术直接跟踪其化学及物理变化的热效应见图5.在图5中虚线表示升温曲线,实线表示大豆基木材胶粘剂的热反应曲线.时间/min图5大豆基木材胶粘剂的热反应特征(从25快速升温到100,保温20min)从图中可见:一个明显的吸热峰,在快速升温到100的过程中,分别在0.6min和2.6min时发生停顿,此时有少量放热反应发生.时间/min图6大豆基木材胶粘剂的热反应特征(分段升温,从25升到50,2/min,至50时保温10min,再升温到200,10/min)在图6中,同样红色虚线表示升温曲线,绿色实线表示大豆基木材胶粘剂的热反应曲线.从图中可见:

11、从25升到50期间,吸热反应峰线较平缓,反应不剧烈,从50升到200期间,主要的热反应是在160以下完成,所以热压温度可以选择160,一方面加快传热速度,另一方面完成大豆基木材胶粘剂的胶合反应.4结论1)采用黄山灵全公司生产的大豆基木材胶粘剂制造类胶合板是可行的,并且此类胶合板几乎不含游离甲醛;2)大豆基木材胶粘剂的热反应曲线表昵温度从25升到50期间,吸热反应峰线较平缓,反应不剧烈,100以前大豆基木材胶粘剂的热反应也不剧烈;3)对于杨木胶合板,双面施胶量为360g,mz时,较佳工艺参数为,热压温度:160,热压压力:1.4MPa,热压时间:70s/mm(板厚).参考文献:f11任文春.浅谈室内装修空气污染物对人体健康的危害及防治卟云南环境科学,2005,24(增刊):178179.【2】刘玉环,阮榕生.大豆基木材胶粘剂的研发卟福建林业科技,2005,32(4)