浸漬薄木與楊木單板復合制備地板表板工藝研究?

劉明利 李春風 劉彥龍 于 博

楊樹是主要速生人工林樹種之一。其密度只有0.352～0.544 g/cm3, 力學強度差, 表面硬度、耐磨性低,限制了其使用[1]。在木材資源緊缺的今天，充分挖掘楊木資源的開發(fā)潛力和利用途徑，是節(jié)約珍貴優(yōu)質木材的重要手段，是林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。

隨著復合地板市場的迅速發(fā)展，地板行業(yè)競爭日趨激烈。為了適應市場變化，增強競爭力，許多企業(yè)紛紛開發(fā)多功能地板，賦予產品高耐磨、阻燃、耐水、抗靜電等功能[2]。利用薄木代替裝飾紙裝飾板材，使板材具有了木材的天然美感，能夠最大程度地滿足人們對自然美感的追求。通過浸漬改性三聚氰胺甲醛樹脂，將薄木制成三聚氰胺浸漬薄木，然后將其粘貼于基材表面，既能體現(xiàn)薄木的天然質感，同時具有了三聚氰胺浸漬紙的耐磨、耐熱等優(yōu)點。如利用浸漬薄木對MDF(中密度纖維板)進行后成型飾面處理，體現(xiàn)了后成型后的MDF具有邊部光滑、美觀、木紋理清晰和耐磨等優(yōu)點[3]。利用浸漬薄木對水泥刨花板進行飾面處理，飾面后的產品符合GB/T 15104—2006《裝飾單板貼面人造板》[4-5]的要求。利用浸漬薄木對多層實木復合地板進行飾面，其產品符合GB/T 24507—2009《浸漬紙層壓板飾面多層實木復合地板》的要求[6]。該研究通過將珍貴樹種薄木浸漬膠黏劑后，與3～4 mm厚楊木單板進行復合，制得可以代替珍貴樹種的地板表板材料，從而實現(xiàn)劣材優(yōu)用的目的。

1 材料及方法

1.1 材料和設備

三聚氰胺甲醛樹脂：自制（黏度：18 s，固含量：46.1%，固化時間：103 s）;滲透劑;脫模劑;固化劑;楊木單板：420 mm×180 mm，厚度4 mm，含水率6%；薄木：柞木，0.4 mm。

干燥箱；分析天平（精度0.01 g）；恒溫水浴鍋；表面耐磨測定儀：JM-1漆膜磨耗儀；萬能力學試驗機：WDW-1005，濟南試金集團有限公司；熱壓機：XLB-D，湖南順利橡膠機械有限公司。

1.2 方法

1.2.1 調膠

將固化劑、脫模劑和滲透劑加入到膠黏劑中，其加入量分別為0.8%、0.3%和0.3%，攪拌均勻，待用。

1.2.2 三聚氰胺甲醛樹脂浸漬薄木的制備

三聚氰胺甲醛樹脂浸漬薄木制備流程如圖1所示（具體步驟參見該項目專利：201510286344.8）。

圖1 三聚氰胺甲醛樹脂浸漬薄木制備流程Fig.1 Preparation chart of MF impregnated veneer

1.2.3 浸漬薄木與楊木單板復合地板制備

浸漬薄木與楊木單板復合地板制備流程如圖2所示。

圖2 浸漬薄木與楊木單板復合地板制備流程圖Fig.2 Preparation chart of parquet made by impregnated veneer and poplar veneer

浸漬薄木與楊木單板復合地板制備正交試驗設計。對于楊木單板做表板的復合地板主要考慮其開裂問題與硬度性能，通過對三聚氰胺浸漬薄木浸膠量的控制、熱壓工藝參數(shù)的調整和楊木單板施膠量的控制，得到性能符合國家標準的復合地板。

1.2.4 浸漬薄木與楊木單板復合地板性能檢測

對通過2組正交實驗熱壓的18塊復合地板，其表面龜裂、浸漬剝離均按照標準GB/T 24507—2009《浸漬紙層壓板飾面多層實木復合地板》進行檢測。硬度按照GB/T 1941—2009《木材硬度試驗方法》進行檢測。浸膠量、預固化度和表面耐磨性分別按照LY/T 1143—2006《飾面用浸漬膠膜紙》和GB/T 18103—2000《實木復合地板》標準進行檢測。

表1 實驗因素水平表Tab.1 Factor and level

2 結果與討論

2.1 三聚氰胺浸漬薄木浸膠量

三聚氰胺浸漬薄木浸漬量對飾面質量影響很大。根據(jù)實驗過程中飾面的質量可知，浸漬量小于60%，板面會產生干花現(xiàn)象，影響產品的物理性能。浸漬量大于120%會出現(xiàn)粘板，板面光澤不均勻，并導致壓貼時板面出現(xiàn)氣泡，也會產生濕花，影響飾面的質量。所以三聚氰胺浸漬薄木浸漬量應控制在60%～120%之間。

2.2 三聚氰胺浸漬薄木預固化度

預固化度指浸漬薄木在干燥的過程中，部分樹脂發(fā)生了相應的聚合反應，也即預固化。預固化度包含兩方面的含義：a.膠黏劑預固化程度。b.樹脂固化程度的一致性。其大小在一定程度上反應了樹脂受熱壓后的流動性。通過研究得出預固化度對表面質量的影響，當預固化度＜40%時，由于樹脂有較大流動性，固化時產生較大收縮而出現(xiàn)裂紋，且壓貼出的板面表面出現(xiàn)無光澤斑點、濕花水跡等板面質量問題，并且預固化度過低，使制品的耐水蒸汽和耐污染、耐熱性差，同時會產生貼面層發(fā)脆、拔絲等問題；當預固化度＞60%，由于樹脂流動性差，壓貼時樹脂在沒有良好鋪展的情況下就出現(xiàn)固化，制品表面產生大量干花，表面開裂，龜裂和多孔隙，光澤差，耐污染差，表面清晰度差等缺陷，開料時易產生崩邊問題。因此通過調節(jié)預固化溫度為70～80℃和預固化時間為5 min，控制三聚氰胺浸漬薄木的預固化度在40%～60%為最佳。

2.3 抗龜裂性

由表2中各試件的開裂程度可知，浸漬薄木的浸膠量對其抗裂性影響最大。如果要獲得較好的抗裂性，60%～90%的浸膠量為最優(yōu)。

2.4 浸漬剝離

根據(jù)國家標準，試件每一邊浸漬剝離的長度小于邊長的三分之一為合格。由表2可知，試驗中試件的剝離長度均小于邊長的三分之一，達到國家標準的要求。

表2 復合地板檢測結果Tab.2 Test results of parquet

2.5 硬度

表3 楊木單板復合地板表板硬度影響因素Tab.3 The effect factors on parquet surface veneer hardness of poplar veneers

由表3可以看出，對楊木單板復合地板硬度影響的順序為熱壓時間＞浸漬薄木浸膠量＞熱壓溫度＞單板涂膠量。從圖3(a)中可以看出，隨著浸漬薄木施膠量的提高，復合地板表板的硬度呈上升趨勢。由于浸漬薄木浸膠量的提高，導致膠層逐漸加厚，膠層固化后的硬度影響整體硬度，所以復合地板硬度增加。由圖3(b)中可以看出，隨著楊木單板的涂膠量增加，對硬度影響并不明顯；從圖3(c)可以看出，隨著熱壓溫度的升高復合地板的表面硬度增加，這是由于隨著溫度的升高其表面的壓密程度增加，因此增加了表面的密度，從而增加了復合地板的表面硬度；圖3(d)中可以看出，隨著熱壓時間增加其復合地板的表面硬度降低，可能是由于隨著熱壓時間的增加使浸膠的膠層產生過度固化或者老化，從而導致單板的脆性增大，硬度降低。

2.6 表面耐磨性

根據(jù)國家表面耐磨度的標準，磨損的質量小于0.08 g/100 r為合格。

從表4可以看出，表面耐磨性的影響主次因素為熱壓溫度＞單板涂膠量＞浸漬薄木施膠量=熱壓時間。從圖4(a)中可以看出，隨著浸漬薄木浸膠量的提高，復合地板表板的表面耐磨度提高。由于浸漬薄木浸膠量的提高，膠層加厚，所以表面磨耗減少，耐磨度增加。從圖4(b)可以看出，隨著單板涂膠量的提高，復合地板表板的表面耐磨度先增加后減少，涂膠量為200 g/m2的時候復合地板表板的表面耐磨度達到最大值。由圖4(c)可知，隨著熱壓時間的增加表面耐磨度增加，隨著熱壓時間增加膠黏劑的固化更加充分。但達到一定時間后膠層容易產生老化現(xiàn)象；從圖(d)可以看出，隨著熱壓溫度的提高，復合地板的磨耗值先降低后升高，其原因可能是由于熱壓溫度的升高膠黏劑充分固化，但隨著溫度繼續(xù)增加其膠層發(fā)生了老化現(xiàn)象，因此其表面磨耗增加。

表4 正交試驗楊木單板復合地板表板表面耐磨度影響因素Tab.4 The effect factors on surface abrasion resistance of poplar veneer parquet during orthogonal experiment

圖3 工藝對復合地板表板硬度的影響Fig.3 The effect of technology on parquet surface veneer hardness

圖4 處理工藝對單板復合地板表板表面耐磨度的影響Fig.4 The effect of technology on parquet surface veneer abrasion resistance

3 結論

通過正交試驗的分析可得出：

1）考慮浸漬薄木的抗裂性，通過調節(jié)預固化溫度為70～80 ℃和預固化時間為5 min，控制其預固化度為40%～60%為最佳。

2）綜合考慮表面硬度及表面耐磨性，優(yōu)化得到制備復合地板表板工藝條件：浸漬薄木浸膠量為90%，單板涂膠量為150 g/m2，熱壓時間為6 min，熱壓溫度為130 ℃。復合地板的最優(yōu)性能指標為：表面耐磨度為0.060 8 g/100 r，硬度為2.87 kN，沒有出現(xiàn)表面龜裂，浸漬剝離合格。

[1]張久榮, 吳玉章. 人工林楊木利用現(xiàn)狀及前景[J]. 中國林業(yè)產業(yè),2006(11):24-26.

[2]錢小瑜. 中國木地板行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 家具與室內裝飾,2012(5):34-37.

[3]劉明利, 李春風, 劉彥龍, 等. 中密度纖維板浸漬薄木后成型飾面工藝[J]. 北華大學學報, 2014, 15(6):838-840.

[4]李春風, 劉明利, 胡海威, 等. 三聚氰胺浸漬薄木飾面水泥刨花板的研究[J]. 林產工業(yè), 2014, 41(3):17-19.

[5]劉明利, 劉彥龍, 李春風, 等. 一種柔性薄木飾面水泥刨花板:中國,103422647 A[P]. 2012-07-23.

[6]劉彥龍, 于長海, 唐朝發(fā), 等.三聚氰胺浸漬薄木在多層實木復合地板中的應用[J]. 林產工業(yè), 2012, 39(1):39-40.

[7]劉明利, 李春風, 劉彥龍. 一種地板表板及其制造方法:中國,105014766A[P]. 2015-07-15.