合成樹脂膠黏劑在木材工業(yè)中的應(yīng)用

李 強(qiáng) 王建軍

木材膠黏劑是一類單組分或多組分、具有優(yōu)良粘接性能的、在一定條件下能使不同形態(tài)的木材（相互或與其他材料）通過粘附作用緊密地膠合在一起的物質(zhì)。目前，全部使用木質(zhì)材料的產(chǎn)品70%以上使用膠黏劑，這包括層積梁、集成材、膠合板、刨花板、纖維板、復(fù)合地板、裝飾貼面板等，以及紙制品和用于人造板表面裝飾的材料。

1 木材工業(yè)常用合成樹脂膠黏劑的分類

1.1 脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂膠黏劑（UF、MF）

脲醛樹脂是一種由尿素和甲醛縮聚而成的合成樹脂，用脲醛樹脂可制成中等耐水性膠黏劑。脲醛樹脂生產(chǎn)過程中通過添加三聚氰胺改性可制成高等耐水性膠黏劑。

脲醛樹脂的優(yōu)點(diǎn)：膠接力好；固化速度快；高濃度時(shí)黏度低；無色；與水能很好的混合；易于調(diào)制適當(dāng)?shù)酿ざ群蜐舛龋豢擅撍瞥煞勰畹哪z黏劑，易于儲存和運(yùn)輸；成本低廉；制造方便且用途廣泛。脲醛樹脂除可大量用作木材膠黏劑外，并可應(yīng)用于紡織品、紙張、肥料及涂料等。

用脲醛樹脂調(diào)制膠黏劑時(shí)，通過加入不同的助劑，可賦予膠黏劑特定的工藝性能。這些助劑包括：增黏劑、潛伏固化劑、延遲劑、甲醛捕捉劑、分散劑、阻燃劑、增強(qiáng)劑、活性填料、表面活性劑等。

1.2 酚醛樹脂膠黏劑（PF）

酚醛樹脂是木材工業(yè)中使用最廣泛的膠黏劑之一，它具有成本相對較低、膠合強(qiáng)度高、耐水、耐熱、耐磨等特性，與水能很好的混合；易于調(diào)制適當(dāng)?shù)酿ざ群蜐舛?；可脫水制成粉末狀膠黏劑，易于儲存和運(yùn)輸及化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是顏色較深、固化時(shí)間較長，生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的廢水處理成本較高。即使如此，仍廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)耐水一類的膠合板、裝飾膠合板、木材層積材等木制品。

酚醛樹脂除可大量用作木材膠黏劑外，并廣泛用于航天、軍工、汽車、電子及磨料等眾多行業(yè)。

1.3 聚醋酸乙烯酯（PVAc）

聚醋酸乙烯酯乳液（PVAc）俗稱白乳膠或白膠，是醋酸乙烯酯經(jīng)聚合而生成的白色乳液。在木材工業(yè)中應(yīng)用廣泛，主要用于人造板表面粘貼薄木，如裝飾單板飾面、家具、木門等，也用于木制品的榫接或指接等。特制的白乳膠也可用于地板安裝、集成材等需要一定耐水性要求的產(chǎn)品。它的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，環(huán)保性能佳，使用方便、無毒無臭；缺點(diǎn)同樣明顯，耐熱和耐水性不是十分理想。

1.4 水性高分子-異氰酸酯乳液型（EPI）

水性高分子-異氰酸酯膠黏劑是一種由水性高分子聚合物如聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚炳烯酸酯、丁苯橡膠乳液，以及填料助劑等為主要成分的主劑，和由異氰酸酯系化合物作為交聯(lián)劑組成的膠黏劑，起源于日本，目前用于木材集成材、指接材、地板及家具等木材加工領(lǐng)域。由于生產(chǎn)過程中不添加甲醛，具有良好的環(huán)保性能；同時(shí)，由于使用異氰酸酯系化合物作為交聯(lián)劑，它又具有中等強(qiáng)度的耐水和耐熱性能。隨著人們對甲醛危害的日益重視，該類型膠黏劑使用范圍逐漸增大。它的缺點(diǎn)是使用、操作性較差，目前還沒有與之相配套的大型生產(chǎn)設(shè)備；另外，其生產(chǎn)門檻過低，沒有相對完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這也是制約其發(fā)展的因素。

1.5 聚異氰酸酯和聚氨酯膠黏劑（PUR）

以多異氰酸酯和聚氨基甲酸酯（簡稱聚氨酯）為主體材料的膠黏劑統(tǒng)稱為聚氨酯膠黏劑。聚氨酯系由異氰酸酯和含羥基化合物如聚醚、聚酯、蓖麻油或其他多元醇等化合而成的彈性體。聚氨酯預(yù)聚體與木材的水分和羥基反應(yīng)，固化交聯(lián)而形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。該類型膠黏劑具有力學(xué)強(qiáng)度高、絕緣、耐熱、耐水、耐腐蝕性高，用于木材工業(yè)中，使得產(chǎn)品具有尺寸穩(wěn)定性好，不含甲醛等優(yōu)點(diǎn)。聚氨酯技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，隨著其技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)用也越來越廣。在木材加工領(lǐng)域，聚氨酯熱熔膠已實(shí)現(xiàn)大批量大規(guī)模使用，但由于其清洗難度大，需要設(shè)備具有較高自動化程度，設(shè)備投入與產(chǎn)出比及生產(chǎn)成本制約了其大范圍應(yīng)用。

1.6 乙烯-醋酸乙烯熱熔樹脂（EVA）類熱熔膠

乙烯-醋酸乙烯熱熔樹脂（EVA）熱熔膠是一種不需溶劑、不含水份、100%的固體可熔性聚合物，在常溫下為固體，加熱熔融到一定程度變?yōu)槟芰鲃忧矣幸欢ば缘囊后w粘合劑，其熔融后為淺棕色半透明體或本白色。EVA熱熔膠主要用于板式家具的封邊、組裝、包裝。具有無毒、無環(huán)境污染、制備方便等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是耐熱耐水性較差，高端家具制造領(lǐng)域有被聚氨酯熱熔膠逐步替代的趨勢。

2 膠黏劑的正確選擇和合理使用

膠合強(qiáng)度、耐水性和甲醛釋放量是判斷膠合質(zhì)量的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)。如果膠黏劑質(zhì)量不好，或者選擇不當(dāng)會出現(xiàn)各種膠合質(zhì)量問題，比如甲醛釋放量高、膠合強(qiáng)度低、耐水性差等。 即使膠本身的質(zhì)量和選擇都沒問題，但如果在使用過程中沒有控制好各種關(guān)鍵因素也同樣會出現(xiàn)膠合質(zhì)量問題。所以在選擇和使用膠黏劑時(shí)一定要注意以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1）膠黏劑的選擇。主要看是否能夠達(dá)到膠合標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，比如甲醛釋放的等級、耐水性及強(qiáng)度的高低。其次要看膠是否適合客戶的生產(chǎn)條件。另外在選擇膠黏劑的供應(yīng)商時(shí)要看其產(chǎn)品質(zhì)量，特別是質(zhì)量的穩(wěn)定性和持續(xù)性。對膠的供應(yīng)商的服務(wù)也要提出高要求，解決問題要有誠意，同時(shí)迅速和有效。作為膠的供應(yīng)商在為客戶提供膠黏劑方案時(shí)首先一定要主動全面地了解客戶的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝參數(shù)、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)氣候條件、生產(chǎn)管理水平以及成本控制等，做到心中有數(shù)，使所推薦的膠黏劑產(chǎn)品全方位地、最大限度地符合客戶的條件，同時(shí)還要和客戶一起做驗(yàn)證試驗(yàn)，用科學(xué)數(shù)據(jù)實(shí)際檢驗(yàn)所推薦的膠是否能夠真正滿足客戶的要求。另外，膠的適應(yīng)性要廣，穩(wěn)定性要強(qiáng)，以便留出一定空間來適應(yīng)客戶生產(chǎn)條件的輕微變化和波動。

2）膠黏劑本身的質(zhì)量和性能。膠的供應(yīng)商在配方設(shè)計(jì)、原料選擇、生產(chǎn)控制等方面一定要嚴(yán)格把控，保證出廠的膠黏劑產(chǎn)品完全符合質(zhì)量和性能要求。每個(gè)批次的膠產(chǎn)品要質(zhì)量穩(wěn)定一致。膠的性能要滿足客戶的要求并根據(jù)客戶情況的變化調(diào)整膠黏劑的性能和表現(xiàn)。目前，國家對膠的甲醛釋放和VOC排放的要求越來越嚴(yán)格，要滿足這些新的高標(biāo)準(zhǔn)有時(shí)就會不得不降低膠合強(qiáng)度以及膠合速度等其他性能指標(biāo)，在成本上也會有所增加， 因此如何在保證這些性能及成本不發(fā)生大的變化的同時(shí)，還能夠提高膠的環(huán)保性，這是對膠的生產(chǎn)商的考驗(yàn)，也是產(chǎn)品競爭的關(guān)鍵所在。

3）被膠合材料的特性。在選擇膠時(shí)一定要考慮被膠合材料的材種、密度、硬度等特性。因?yàn)檫@些特性影響膠的滲透性以及膠合產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力。比如高密度高硬度的木材，膠很難滲透，需要調(diào)整膠的黏度和增加加壓壓力。而表面粗糙的樹種膠就會過度滲透，這就需要采取增加涂膠量或增加膠的固體含量等措施。另外，如果引入新的材種、新的設(shè)備或新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致膠合工藝、膠合效率和膠合標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化時(shí)，就應(yīng)要求膠的供應(yīng)商對膠本身的指標(biāo)做出相應(yīng)調(diào)整。

4）被膠合材料的加工質(zhì)量。要嚴(yán)格控制加工精度、含水率等。加工精度不好會導(dǎo)致局部缺膠和加壓壓力不均勻等問題。含水率過高或過低會影響膠的滲透和固化時(shí)間，含水率過高還會導(dǎo)致甲醛升高的問題。比如板材加工精度控制在±0.1 mm,木材的含水率控制在6%～12%之間是比較理想的狀態(tài)。

5）氣候條件。氣溫和濕度過高或過低會影響膠的固化速度，也會影響膠的操作性。要根據(jù)不同的季節(jié)選擇不同的膠，或者調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)。比如一般冬季應(yīng)選擇固化速度快的膠，而夏季要選擇活性期長的膠。這樣既能保證較高的生產(chǎn)效率，又能保持良好的操作性，便于工廠生產(chǎn)加工。

6）生產(chǎn)設(shè)備。生產(chǎn)設(shè)備要有足夠的精度和準(zhǔn)確性。比如熱壓機(jī)的溫度和壓力都要保持均勻一致；涂膠劑要保證能夠提供穩(wěn)定的涂膠量，防止出現(xiàn)因壓力、溫度和涂膠量不均勻?qū)е碌拈_膠或甲醛釋放超標(biāo)。

7）生產(chǎn)工藝參數(shù)。生產(chǎn)工藝參數(shù)的設(shè)定一定要結(jié)合客戶的生產(chǎn)條件以及膠本身的特性，而且必須要經(jīng)過事先試驗(yàn)以證明符合用戶的生產(chǎn)條件。在生產(chǎn)過程中要不斷監(jiān)測工藝參數(shù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，確保時(shí)時(shí)刻刻都要符合要求。在生產(chǎn)過程中必須經(jīng)常檢查涂膠量的變化，因?yàn)橥磕z機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后膠輥間隙會變化，導(dǎo)致涂膠量發(fā)生變化， 這就需要定時(shí)檢查并調(diào)整工藝參數(shù)。

8)質(zhì)量檢測。用戶要建立起自己的檢測設(shè)施來檢查原料和成品的質(zhì)量，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并迅速采取措施進(jìn)行調(diào)整和改正。對于膠以及其他原料要進(jìn)行主要參數(shù)的檢查并與供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)做對比。當(dāng)然前提是客戶要有具備同樣水平的檢驗(yàn)設(shè)備和采用同樣的檢測方法。

9)倉儲和物流。一定要按照膠供應(yīng)商的要求正確運(yùn)輸和儲存膠料。避免出現(xiàn)受凍、受熱以及過期等問題。同時(shí)要注意儲存期的限制，使用時(shí)要本著先進(jìn)先出的原則，防止膠過期。

3 木材工業(yè)膠黏劑的發(fā)展

我國木材工業(yè)在過去的二三十年里有了巨大的發(fā)展，已經(jīng)是地板、人造板、家具的生產(chǎn)大國，木材加工用膠黏劑也隨之發(fā)展壯大。通過不斷的產(chǎn)品研發(fā)、戰(zhàn)略布局、資源優(yōu)化等方面的努力，木材工業(yè)膠黏劑在各個(gè)方面都取得了發(fā)展和進(jìn)步，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）雖然不斷有新類型的膠黏劑在市場上出現(xiàn)，但傳統(tǒng)的幾大類膠黏劑在中國及國外的木材工業(yè)用膠領(lǐng)域仍然占有主導(dǎo)地位。經(jīng)過多年來的不斷改進(jìn)，這些膠黏劑都已經(jīng)非常成熟，應(yīng)用范圍非常廣泛。比如醛類膠黏劑，雖然人們談醛色變，但醛類膠仍然是目前木材工業(yè)應(yīng)用最廣泛的膠種。因?yàn)樗诔杀竞托詢r(jià)比上都很有競爭力，而且在膠合強(qiáng)度、耐水性以及操作性方面都有不可取代的優(yōu)勢。經(jīng)過多年的不斷探索與改進(jìn)，醛類膠黏劑的甲醛含量已經(jīng)降到很低，目前已經(jīng)有完全可以滿足中國及歐美E1、日本F☆☆☆☆、美國CARB2等甲醛釋放標(biāo)準(zhǔn)的醛類膠黏劑在各個(gè)領(lǐng)域廣泛使用。

2）傳統(tǒng)的合成樹脂膠黏劑得到不斷的改進(jìn)和完善，以求繼續(xù)保持和發(fā)揮各自的長處和特點(diǎn)，在木材工業(yè)繼續(xù)長期生存和發(fā)展下去。而且各種類型的傳統(tǒng)膠黏劑正在相互彌補(bǔ)各自的不足之處，可以在各種應(yīng)用領(lǐng)域相互通用，為用戶提供更加靈活和多樣的選擇。常用的木工膠黏劑，產(chǎn)品之間的通用性和互補(bǔ)性已經(jīng)發(fā)展得很強(qiáng)，例如傳統(tǒng)的非醛類實(shí)木拼板膠在開放時(shí)間和活性期等方面經(jīng)過調(diào)整和改進(jìn)后已經(jīng)可以用在地板、貼面等領(lǐng)域，為這些應(yīng)用領(lǐng)域的用膠增加了新的選擇，可以滿足更加嚴(yán)格的甲醛釋放要求。

3）木工膠黏劑正朝著更加環(huán)保的方向發(fā)展，表現(xiàn)在更加低的甲醛含量和釋放量。國家標(biāo)準(zhǔn)對甲醛釋放的要求越來越嚴(yán)格，不斷地和國際接軌。CARB2、F☆☆☆☆等國外甲醛釋放標(biāo)準(zhǔn)也越來越多地用在出口產(chǎn)品上。同時(shí)，總揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）等新的指標(biāo)也納入到了木工膠黏劑的環(huán)?？刂粕?。比如國家標(biāo)準(zhǔn)GB18583—2008《室內(nèi)裝飾裝修材料膠黏劑中有害物質(zhì)限量》要求膠黏劑的VOC釋放量不能高于350 g/L。

4）膠黏劑的發(fā)展也在跟隨和配合木材工業(yè)的發(fā)展步伐，比如要適應(yīng)向定制化、規(guī)模化和集成化的生產(chǎn)方式發(fā)展。膠黏劑在膠的操作性、效率以及膠合性能上都在不斷改進(jìn)和提高，以適應(yīng)和滿足這種新的市場需求。目前一些膠黏劑生產(chǎn)商可提供各種快速固化、操作性強(qiáng)、適合大規(guī)模生產(chǎn)的膠黏劑，以滿足不斷提高的機(jī)械化和自動化加工設(shè)備和工藝的要求。比如膠的組成成分變得更加少而簡單，從而簡化混膠操作的程序，提高生產(chǎn)的流暢性，更加適應(yīng)連續(xù)化的流水作業(yè)；另外也可采用特殊的固化劑大幅度提高膠的固化速度以縮短加壓時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，但同時(shí)還能夠在膠固化前保持一定的活性期，為其他操作環(huán)節(jié)留出充足的操作時(shí)間。

5）膠黏劑的制造過程也更加清潔化和安全化，對環(huán)境的污染和對人員健康產(chǎn)生危害的生產(chǎn)操作受到嚴(yán)格的限制，不符合安全、環(huán)保和能耗要求的膠黏劑制造企業(yè)正在退出。膠黏劑制造的總體環(huán)境正變得更加綠色和安全，并正在向集中供膠的方向發(fā)展。更加專業(yè)的制膠，更加高的標(biāo)準(zhǔn)、全方位的環(huán)境保護(hù)方案與設(shè)施使制膠過程中對環(huán)境的影響降到最低。一些先進(jìn)的膠黏劑生產(chǎn)廠商堅(jiān)持清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排、循環(huán)使用，采用先進(jìn)的在線報(bào)警和互鎖自動控制、以及自動批次生產(chǎn)，再輔助友好的人機(jī)互動及過程確認(rèn)等，實(shí)現(xiàn)了制膠生產(chǎn)操作的數(shù)據(jù)化、信息化和自動化，有效地控制了設(shè)備故障、原料差異、意外事件等各種因素可能導(dǎo)致的生產(chǎn)意外的發(fā)生和質(zhì)量的不穩(wěn)定，極大地提高了安全生產(chǎn)的可靠性，并保證生產(chǎn)出的膠產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。

6）國際企業(yè)在中國投資生產(chǎn)，把先進(jìn)的產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)本土化，縮短運(yùn)輸距離，降低物流成本，更快更好地反饋市場及客戶的需求，使得膠黏劑生產(chǎn)商對信息的掌握及時(shí)準(zhǔn)確。

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