木地板工业中胶粘剂的应用及发展

现代木地板是工业产物 ,是木材和木质人造板经切割、精选、再胶合的过程。对消费者而言 ,地板出厂时只是半成品 ,至安装完毕才成为产品。对于多数地板来讲 ,安装也是胶合的过程 ,目的是防止地板拼缝开裂、收缩变形。因此 ,地板胶粘剂包括制造和安装用两种场合的胶粘剂。

常见的木地板包括指接木地板、胶合集成木地板、三层及多层实木复合地板、覆面木质地板 (高密度纤维板 HDF覆贴高压贴面板 HPL或含耐磨材料的树脂浸渍纸 )、竹木地板、拼花地板、软木地板。由于地板品种多 ,加工工艺各异 ,很难以一种胶粘剂同时满足各种加工工艺和性能的需要。常用的地板胶包括 3类 :醛类胶 (UF,MF) ;聚乙酸乙烯酯乳液(PVAc) ;聚异氰酸脂胶 (EPI)。这 3类胶的使用成本、胶粘工艺和环保性能各异。就价格言 ,EPI价格高 ,醛类胶优惠 ,PVAc居中 ;粘接性能以 EPI强。环保性能 PVAc好 ,醛类胶含有害成分甲醛 ,EPI胶则必须与毒性固化剂混合使用。但现代胶合技术可使地板中胶的有害成分减至不损人体健康的水平。

1　地板工业用胶

1 . 1　 UF胶

醛类胶是热固性胶 ,在胶合中通常是通过加热固化产生结合力。醛类胶也可在常温下冷压固化 ,但需使用强酸性的固化剂 ,并需要延长加压时间 ,不适于大规模生产。

醛类胶都是液态使用 ,但在胶出厂时有液体和固体两种形式。固体胶是液体胶进一步雾化干燥而成 ,价格比液体胶贵 ,但便于运输 ,且常温下贮存期可长达 1年 ,液体胶多可贮存 3个月。

UF是常用的醛类胶。地板制造用的脲醛胶通常含 3～ 4组分 :脲醛树脂 ,固化剂 ,改性剂 ,防水剂。不同的配比以适应不同的加工工艺、粘接性能和甲醛释放等级要求。在地板工业主要用于三层实木复合地板的层间复合 ,强化地板 HPL贴面 ,竹地板粘接等。目前 ,国内地板业使用的 E1级脲醛胶通常是用欧洲进口的固体粉状胶 ,如北欧太诺集团的 DynoritSPS系列。其特点如下 :热固型胶粘剂 ;多组分 (主剂 UF树脂 +改性剂+固化剂 )调制 ;固体含量高 (65%～ 70 % ) ,配方灵活性大 ;可适应不同树种木材的胶合 ;满足不同胶合工艺 ;高强度及高耐水性 (按日本 JAS、美国 ANSI及中国 GB(报批稿 )检验 ) ;低甲醛释放量 (欧洲标准pr EN71 7-1规定 :E1级的甲醛释放量为 0 . 1 2 5mg/m3空气 ,或与空气的重量比 0 . 1× 1 0 - 6 ) ;贮存期常温下一年。甲醛释放量控制是地板产品的重要指标 ,这是因为地板铺在室内 ,游离甲醛可直接吸入体内 ,造成头疼、粘膜和皮肤过敏 ,并有致癌的可能。减少游离甲醛的释放 ,涉及诸多方面因素 ,包括 :树脂 (UF)本身甲醛含量 (即使用低摩尔比 UF胶 ) ;有效的改性剂和固化剂以及其合理的配比 ;涂胶量与木材含水率的控制 ;适当的热压温度和热压时间 ;地板表层材料与厚度对封闭甲醛释放的作用。

游离甲醛检测的标准方法是恒温箱法 ,由欧洲标准 pr EN71 7-1所规定。是依据生活空间中家具及装饰材料 ,包括地板的平均释放面积 ,以及甲醛对健康的影响限度而制定的。释放量是指空气中的甲醛含量 ,即甲醛重 /空气体积 (mg / m3)。欧洲多数国家接受 E1级作为环保产品。

标准检测条件 :

温度 /℃　 2 3

相对湿度 / % 45

加载比 / (m2 / m3) 1

空气更换频率 / h 1

由于此种检测方法通常需要 2～ 5周时间 ,故很难在生产中应用。在生产中通常使用由此衍生出的快速简易测试法 :

(1 )穿孔萃取法 (EN1 2 0 ) :用于 MDF/ PB生产 ,E1 :小于 9mg/ 1 0 0 g板 ;

(2 )细颈瓶法 (EN 71 7-3 ) :代替穿孔法 ,测每 kg绝干试样的甲醛含量 (mg/ kg) ;

(3 )气体分析法 (EN71 7-2 ) :用于测定胶合板 ,分 A,B,C三级测每 m2试样每 h甲醛释放量 [mg/(h· m2 ) ];

(4)干燥器法 :主要在美、日国家使用。

1 . 2　聚乙酸乙烯酯胶 (PVAc)

聚乙酸乙烯酯 (PVAc)乳胶 ,俗称白乳胶 ,是热塑性水基类胶 ,出厂时已经反应完全 ,使用时靠胶的水分蒸发及 p H值的物理变化而固化。可室温下冷压 ,也可热压 ,目的在于加速蒸发胶中的水分使胶层固化。PVAc在地板业主要用于三层实木复合地板的面板拼板 ;强化地板的 HPL贴面 ;地板安装 ;地板材指接等。此胶无毒、无刺激气味、不燃、无腐蚀性 ,具有环保性能 ,可以单组分使用 ,胶合操作方便 ,储藏期也较长 ,常温下可达 6～ 1 2个月 ,但在高温下 PVAc胶层有软化现象。故其产品不宜长时间置于高温环境下 ,如远洋热带运输时 ,集装箱内温度达 70～ 80℃的情况 ,木地板应力会造成胶层错动而破坏胶合。另外 ,PVAc胶的防水性较差。胶粘剂的防水性能可依照欧洲标准 EN 2 0 4/ 2 0 5检测。此标准的等级分为 4级 ,由 D1 ,D2 ,D3至 D4逐渐升高。地板用胶通常要达到 D3级以上。

1 . 3　聚异氰酸酯乳液胶 (EPI)

EPI(Emulsion Polymer Isocynate)胶为双组分胶。主剂为几种聚合物和共聚物组成的乳液 ,固化剂为二苯基甲烷异氰酸脂 (MDI)。主剂本身为热塑性 ,但与固化剂混合后可发生接枝性反应 ,生成热固性的聚合物。这种聚合物用于粘接木材 ,具有很高的防水性和抗溶剂性。

通常地板用 EPI胶的主剂对固化剂的配比为1 0 0∶ 1 5,树种、加压温度和其它工艺条件不同时 ,需作适当调整。地板用 EPI胶可用于指接地板和集成材地板 ,耐水性好 ,可满足欧洲 EN 2 0 4/ 2 0 5的 D4级标准 ;胶合强度好 ;抗溶剂性好 ;可中低温热压(90℃ ) ,也可常温冷压 (1 0～ 3 5℃ )或高频加压。大规模生产好使用定量混胶机 ,以增加混胶精度并减少使用浪费。

2　胶合工艺

2 . 1　三层实木复合地板

2 . 1 . 1　表板拼接　通常采用 PVAc胶拼接 ,要求达到表板组坯的工艺及强度要求 ,且不起胶线。防水达D3级 ,耐热 (WATT91 ) ,抗溶剂。手工刷涂或机器喷涂时 ,要求胶的粘度在 50 0 0～ 90 0 0 m Pa·s范围内。固化速度 :40～ 60 s/ 75℃ ,或 5～ 1 0 min/室温。

2 . 1 . 2　层间复合　采用 UF树脂 ,生产适用标准 :日本的 JAS,欧洲的 EN,美国的 ANSI及我国的 GB。适用工艺 :表、背板分别涂胶 ,芯板涂胶 ,主剂与固化剂混合涂施或分别涂施 ;组坯后预压或不预压。上中下层木材的树种、木材密度、含水率及厚度不同时 ,涂胶量亦不同。常用胶种为粉状脲醛树脂胶。粉状脲醛树脂胶在使用时应注意 :各组分的配比应准确 ;混胶均匀 ,无块状 ;涂胶量应适中、均匀 ,表面加工精度差时 ,需适当增加涂胶量 ,防止局部缺胶 ;基材含水率适中 ;基材加工精度越高越好 ;基材树种不同时 ,胶的使用参数应适当调整 ;陈放时间不宜太长 ,以防胶中水分过度蒸发 ;加压温度、时间、压力 :应遵照使用说明设定 ,保证胶充分固化。以上因素如控制不当 ,将影响地板的甲醛释放量、胶合强度等性能指标。影响粉状脲醛树脂胶使用成本的因素有 :胶的单价、混胶比、涂胶量、操作损耗及胶粘剂供应商的水平。用户宜选用具有研发能力的供应商 ,以获得有效且低成本的配方 (减少高成本组分 ,如改性剂 ,防水剂 )。应使用自动混胶、定量设备 ,以确保混胶比正确 ,减少人为操作误差带来的质量问题和相关损耗。

北欧太诺集团提供的不同型号的特殊粉状胶Dynorit SPS系列有 :

(1 ) L50 5,A93 2 / A942 ,H2 3 2 / H2 3 1 ,M765:满足美国标准 ANSI,欧洲标准 pr EN 71 7-1 E1级

(2 ) L50 5,A93 2 / A942 ,H40 7:胶液 /固化剂分涂 ,高频加热 ,美国标准 ANSI,欧洲标准 pr EN71 7-1 E1级

(3 ) L 50 5,A93 2 / A942 ,H2 40 :适合预压工艺 ,满足日本标准 JAS/国标 (审批稿 ) ,欧洲标准 pr EN 71 7-1 E1级

(4) L780 ,A952 ,H2 3 0 :满足日本标准 JAS/国标 (审批稿 ) ,欧洲标准 pr EN 71 7-1 E1级

2 . 2　HPL覆面的强化地板

2 . 2 . 1　HPL 覆面用胶　覆面工艺有高温热压和常温冷压 2种。冷压工艺地板变形小 ,通常多层垛放 ,室温加压约 3～ 4h。所用胶种有 :

(1 ) UF胶 :含主剂和固化剂双组分 ,分别涂施 ,主剂涂到基材表面 ,固化剂涂到 HPL 背面 ,当 HPL与基材表面接触时胶即开始固化反应。如果要求地板达到低游离醛释放 ,主剂中还须填加改性剂。

(2 ) PVAc胶 :要求胶具有欧标防水 D3级 ,同时要求高固体含量 (50 %以上 ) ,以减少基材 HDF的吸水膨胀。粘度在保证高固体含量基础上尽量小 ,以便涂布操作。

热压工艺的生产效率高 ,所用胶粘剂也有 2种 :

(1 ) UF胶 ,含主剂和固化剂双组分 ,固化剂可与主剂混合后涂施到基材表面 ,主剂添加改性剂 ,生产低游离醛释放的产品。通常热压温度为 1 0 0℃ ,加压时间 2～ 4min。

(2 ) PVAc胶 ,与冷压用胶相同。采用热压可加速固化。热压温度略低于 UF胶 ,应低于 90℃ ,以避免胶层过热软化。生产厂家可根据生产效率 ,灵活调整热压温度及相应加压时间。

2 . 2 . 2　地板安装用胶　地板安装是地板终成为可使用的成品前的一个重要操作。

地板本身加工质量及拼装胶的质量直接影响使用效果。即使地板企口精度做的完美无缺 ,由于基材吸水膨胀的原因 ,地板也可能产生变形翘曲。为此 ,除了要求基材耐水性要好外 ,胶的防水性能也致关重要。地板安装通常使用 PVAc胶。要求胶防水性达 D3级 ;固含量达 50 %～ 52 % ;贮藏期常温下至少一年。PVAc胶的常用检测项目为 :1胶性能标准 (参照 EN 2 0 4/ 2 0 5D3测定 ) ;2固体含量 ;3地板拼装胶合性能检测 (目前尚无统一标准 ,各生产厂家及供应商多按自定方法检测。较常用的是检测地板在不同浸水条件下的吸水厚度膨胀率 )。

2 . 3　竹地板

竹地板的胶合有别于木材胶合 ,是因为竹材材硬 ,变形大 ,加工困难 ,精度难保证 ;竹条尺寸小 ,须手工涂胶 ;表面透胶严重 ,易粘热压板 ,也高温炭化。为此 ,要求胶液的粘度低、固体含量高且能低温固化。目前国内出口欧洲的几家大的竹地板生产厂大多使用太诺集团的 UP41 1 6/ UP43 72 ,A93 2 / A942+H2 40。

2 . 4　指接地板

根据指接地板的胶合特点 :要求胶粘剂具防反弹 ;室温快速固化 ;高耐水性 (日本标准 JAS,欧洲标准 EN2 0 4中 D4级 ) ;多树种适应性。通常使用双组分 EPI胶。

3　结语

地板用胶粘剂的发展正向着环保、高性能、低成本、多标准、多树种及多工艺适应性的方向发展 ,不同种类的地板需要使用不同的胶粘剂。选择胶粘剂的主要考虑因素包括 :

1 )地板投放市场及该地区适用的产品质量标准 ;

2 )地板的生产工艺、所用树种及胶粘剂的使用成本 ;

3 )胶粘剂供应商的服务水平 (包括产品的齐全性、质量水平及稳定性、供应及时性、服务到位、供需配合一体性、提供必要的设施 )。