浸漬膠膜紙飾面膠合板的研究現(xiàn)狀

何宇航， 蔡聰惠， 梁星宇， 王 正*， 陳 偲

(1.南京林業(yè)大學材料科學與工程學院，江蘇 南京 210037；2.江蘇善聰木業(yè)有限公司，江蘇 灌南 223700)

浸漬膠膜紙飾面膠合板是近些年國內(nèi)率先發(fā)展起來的人造板材，又稱之為生態(tài)板。它是以膠合板為基材，再用三聚氰胺浸漬紙飾面膠合而得。由于浸漬膠膜紙的飾面工藝對人造板的平整度要求較高，因此在加工生產(chǎn)中有時需利用單板平衡，調(diào)整基層的表面平整度和板材的密度差后，再進行飾面膠合[1]。相較于浸漬膠膜紙飾面的纖維板和刨花板，膠合板具有更優(yōu)秀的尺寸穩(wěn)定性，表面更加平整。在我國所有的飾面人造板中，浸漬膠膜飾面人造板約占60%左右，主要用于家具裝修、包裝等行業(yè)。用于墻體的外墻面板時，既可起保護、裝飾作用，也能起到隔熱性能[2]。而用于戶外時，其可代替一般的木材，減少因長時間的陽光照射、雨水侵蝕、菌蟲腐蝕等復雜因素帶來的問題[3]。

1 生產(chǎn)原料現(xiàn)狀

1.1 基材

生態(tài)板是由基材和浸漬膠膜紙膠合而成，其中基材是膠合板或細木工板。由于生態(tài)板的需求量大等原因，需要選擇產(chǎn)量大的樹種。在我國，由于速生的楊木分布廣、價格低、產(chǎn)量大，適合需求量大的人造板生產(chǎn)，在膠合板和單板的生產(chǎn)中大量使用。除此之外，楊木和桉木的種植歷史悠久，在我國是最常用的兩大速生樹種，也是生態(tài)板基材的主要原料。

1.2 膠膜紙

浸漬膠膜紙(簡稱浸膠紙)是一種素色紙或者印刷裝飾紙經(jīng)過氨基樹脂的浸漬，干燥后所得到膠膜紙，再經(jīng)過熱壓可與人造板材膠合[4]。浸膠紙以其制作工藝簡單，價格便宜，有機揮發(fā)性物質(zhì)釋放量少以及其獨特的高耐磨性能深受各大表面飾面廠商的喜愛。德國最早進行浸漬膠膜紙的生產(chǎn)，我國浸漬膠膜紙起步較晚，于20世紀50年代開始，經(jīng)過60多年的發(fā)展，浸漬膠膜紙在我國生產(chǎn)生活中扮演了重要的角色。起初用于浸漬膠膜紙的樹脂是熱固型酚醛樹脂[5]，但由于其毒性較大，并且顏色較深，一定程度上影響了板材的裝飾性能，隨后改用三聚氰胺樹脂。三聚氰胺甲醛樹脂制作工藝簡單，固化快，粘結能力強，具有耐劃傷和耐高溫的性能[6]，更加適合用來制作膠膜紙?，F(xiàn)行工藝采用的則是三聚氰胺甲醛樹脂和脲醛樹脂分別浸漬。一方面，脲醛樹脂的價格更低，用于和三聚氰胺甲醛樹脂分別浸漬可降低成本，提高經(jīng)濟效益；另一方面，脲醛樹脂有更加良好的滲透性能[7-8]，使浸漬更好更快地進行，提高工作效率。

1.2.1 浸膠紙的增韌研究

除了樹脂的滲透性是浸漬膠膜的主要影響因素以外，樹脂的韌性也起很大作用。普通的三聚氰胺甲醛樹脂固化后的韌性很差，且硬度大不易彎曲[9-10]。周曉劍等[11]利用超支化聚合物聚酰胺-胺(PAMAMs)對三聚氰胺甲醛樹脂(MF)進行共混改性，樹脂浸漬紙的抗張強度和抗伸長率在改性的作用下分別提高了43%和100%，表明改性后的三聚氰胺甲醛樹脂的韌性得到極大提升。劉冉等[12]就三聚氰胺甲醛樹脂的沖擊韌性較差的缺陷，使用三元乙丙橡膠、三聚氰胺以及甲醛等原料合成三元乙丙橡膠增韌三聚氰胺甲醛合金，對三聚氰胺甲醛樹脂起到了很好的物理增韌作用。雷昆等[13]采用三-(2-羥乙基)異氰酸脲酯(THIEC)作為增韌劑對三聚氰胺甲醛樹脂(蜜胺樹脂)進行化學改性。試驗表明經(jīng)過化學改性后，在沒有損失其阻燃性能及熱絕緣性能的前提下，利用普通發(fā)泡法制成的蜜胺泡沫的力學性能得到提高。李曼曼[14]為提高MF制品的柔韌性，以聚乙二醇接枝三聚氰胺(M-PEG)替代部分三聚氰胺，并與甲醛、聚乙烯醇(PVA)在堿性條件下合成了聚乙二醇-三聚氰胺甲醛(PEG-MF)與PVA的半互穿聚合物網(wǎng)絡體系(Semi-IPN)。結果表明Semi-IPN的韌性比純MF樹脂提高了800%，最高可達到19.700 kJ/m3。

1.2.2 降低甲醛釋放研究

三聚氰胺甲醛樹脂(MF)本身無毒性，但是其會釋放一種有毒的甲醛氣體。通常情況下，我們會選擇使用降低三聚氰胺和甲醛物質(zhì)的量之比來降低游離甲醛的含量。王凱倫等用木質(zhì)素磺酸鈉改性MF樹脂，在堿性條件下分別采用一步法和兩步法制備改性樹脂作對比，發(fā)現(xiàn)相比一步法成型的樹脂，兩步法的游離甲醛質(zhì)量分數(shù)低19%[15]。許善峰等以核桃粕(WD)為添加劑，改性三聚氰胺脲醛樹脂(MUF)，試驗表明樹脂合成過程中加入WD，經(jīng)熱壓制板后板材甲醛釋放量降低64.68%，板材膠合強度提高15.53%[16]。WeiminChen等用TiO2-SiO2納米復合氣凝膠和三聚氰胺-甲醛樹脂的混合物涂布原始裝飾紙，并將涂布的三聚氰胺浸漬紙進一步裝飾到楊木表面上，用以測試其對氣態(tài)甲醛降解和抑煙的光催化活性。結果表明：TiO2-SiO2納米復合氣凝膠中大量孔隙的存在和TiO2銳鈦礦型納米晶出現(xiàn)協(xié)同作用，使其對液態(tài)和氣態(tài)甲醛的降解率分別達到65.8%和56.6%。此外，TiO2-SiO2納米復合氣凝膠的多孔結構和不燃性也成就了高度抑煙性，實現(xiàn)了CO和CO2的最大降低[17]。Yu Liu等用納米材料增強的三聚氰胺樹脂浸漬裝飾紙，研究了納米材料類型(納米TiO2、納米MMT)和負載水平(0.5%、1%)對三聚氰胺浸漬紙人造板甲醛和VOCs排放的影響。結果表明：納米材料對板材中甲醛和VOCs的排放有顯著影響。與控制板相比，涂有0.5%納米顆粒增強的三聚氰胺浸漬紙的人造板甲醛釋放量略有下降。隨著加載水平的增加，排放下降到一個較低的值，比控制板低22.2～36.6%[18]。

2 浸漬膠膜紙飾面膠合板國內(nèi)外研究進展

浸漬膠膜紙飾面膠合板最先在中國出現(xiàn)，該板材以膠合板為基材，浸漬膠膜紙為兩側覆面材料。以膠合板為基材使得該板材具有更好的尺寸穩(wěn)定性、不易翹曲變形、握釘力強等特點。同時因為膠膜紙覆面使得板材具有耐磨、耐灼燒、耐腐蝕和耐劃傷等特點。在貼面之后，生態(tài)板相較于其他人造板有更低的甲醛釋放量，是深受大眾喜愛的一種新型板材。自從生態(tài)板問世以來，國內(nèi)學者對其進行了大量研究。但至目前為止，國外對浸漬膠膜飾面膠合板的相關研究很少。

2020年，顧水祥等[19]結合浸漬膠膜紙飾面膠合板特點以及阻燃要求，通過試驗探究生產(chǎn)常用的MUF膠和阻燃劑的配比及阻燃劑的涂布對浸膠板性能的影響。結果表明：調(diào)配的專用阻燃劑采用兩次涂膠工藝制成的浸膠板提升了板材的阻燃性能。此外，一次涂膠和二次涂膠按照優(yōu)化工藝進行，浸膠板的浸漬剝離、表面膠合強度、甲醛釋放量等性能指標均達到相應標準要求，且阻燃性能達到家居應用要求。

同年，張圓[20]對浸漬膠膜紙飾面膠合板表面性能進行研究。結果表明：對于一次覆膜法制備的浸膠板而言，在熱壓工藝為熱壓溫度100 ℃、熱壓壓力1 MPa、熱壓時間7 min時，該浸膠紙的表面膠合強度與表面耐龜裂、耐香煙灼燒、耐水蒸氣和耐污染性能較好。而改進一次覆膜法具有更優(yōu)秀的表面耐龜裂、耐香煙灼燒等性能。此外，無紡布是一種優(yōu)良的改進一次覆膜法與改進二次覆膜法的添加材料。

同年，Jianfeng Xu[21]用小分子聚丙烯酸酯-聚乙二醇(PEG)膠粘劑實現(xiàn)了無甲醛加入的浸漬體系，并用高碘酸鈉和三乙二胺改性的二醛改性CNF(D-CNF)來提高浸漬裝飾紙的表面性能。結果表明：摻入D-CNF和三乙二胺的浸漬裝飾紙具有良好的物理強度和表面性能。當復合乳液中加入0.3 wt% D-CNF和3 mL/100 g三乙二胺時，浸漬裝飾紙粘接纖維板的硬度、耐磨性和表面粘接強度分別達到3 H、損傷330 r和1.13 MPa。

2018年，楊生等[22]采用浸漬膠膜紙作為電熱層的膠合材料，碳纖維紙電熱膜鋪設電極作為電熱層，通過熱壓制備電熱功能膠合板，初步探討了電熱功能膠合板的結構對溫升、結構穩(wěn)定性的影響。結果表明：電熱層置于第一層和第二層單板之間、同時平衡層置于第九層和十層單板之間時，電熱功能膠合板的耐熱尺寸穩(wěn)定性均達到了實木復合地板的相關要求。

2017年，池永亮[23]從外觀質(zhì)量和理化性能兩方面闡述了浸漬膠膜紙飾面膠合板存在的主要質(zhì)量問題。詳細總結了質(zhì)量問題發(fā)生的原因，從生產(chǎn)實際出發(fā)。同時從生產(chǎn)原料、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)管理三個方面介紹了浸漬膠膜紙飾面膠合板的質(zhì)量控制途徑。其中，飾面膠合板壓貼的適宜工藝如下：對于單層熱壓機，熱壓溫度為120～150 ℃、熱壓壓力為0.6～0.8 MPa、熱壓時間為3～7 min；對于多層熱壓機，熱壓溫度為130～150 ℃、熱壓壓力為0.8～1.1 MPa、熱壓時間為6～10 min。

2017年，汪小葉[24]對浸膠紙飾面膠合板和細木工板制備及表面性能進行研究，結果表明：表面熱壓工藝對飾面板的表面性能影響因板材厚度不同而不同，浸漬膠膜紙飾面桉木膠合板在熱壓溫度為135 ℃、160 ℃時，板材表面出現(xiàn)龜裂的試件數(shù)多；而浸漬膠膜紙飾面杉木細木工板出現(xiàn)龜裂的熱壓溫度為110 ℃、160 ℃。如果熱壓溫度過高，還會導致浸漬膠膜紙的韌性降低。

2016年，詹先旭等闡述了浸漬膠膜紙飾面膠合板和細木工板覆貼法和直貼法的生產(chǎn)工藝，并指出了浸漬膠膜紙飾面膠合板的加工技術較差和甲醛釋放量偏高的事實，最終提出了健全質(zhì)量管理體制，增加科研合作等一系列措施。

2004年，G?kayNemli等[25]研究了尿素甲醛-三聚氰胺甲醛樹脂吸附率、原紙重量、浸漬/涂層工藝、總樹脂吸附率(TRPU)對三聚氰胺浸漬紙(三聚氰胺涂料)抗劃傷(SR)、耐磨(AR)、卷煙燃燒和著色性能的影響。結果表明：TRPU的增加提高了SR和AR值，一步法的SR和AR值高于兩步法。此外，浸漬過程對其抗污性和抗煙燒性有重要影響。

3 結論與展望

浸漬膠膜飾面膠合板作為一種新型人造板材，融合浸漬膠膜紙和膠合板或細木工板的優(yōu)點，在家具業(yè)、包裝業(yè)和裝飾裝修等行業(yè)領域中展現(xiàn)出巨大的應用前景。近年來經(jīng)過國內(nèi)科研人員的創(chuàng)新研究，浸漬膠膜飾面膠合板已在阻燃、耐磨、耐水、防劃傷等性能水平上均有較大突破；同時還在甲醛含量測定及控制、浸漬膠膜紙增韌、生產(chǎn)工藝方法等方面取得了較好成果。當然，該產(chǎn)品在生產(chǎn)與性能等方面的研究水平有待提升。同時還需在膠黏劑、防蟲、阻燃、隔音等方面開展更多的功能性探索，綜合多種性能優(yōu)勢，以期為浸漬膠膜紙飾面膠合板在我國有更加高效長遠的發(fā)展。