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密度板生產用膠粘劑及輔助材料

出自: 密度板 發布時間:2023年3月21日 已被瀏覽:3104 次

密度板生產用膠粘劑及輔助材料

密度板主要依靠植物纖維間的絡合及原料中的化學成分和水分,在壓力和溫度作用下達 到纖維間相互牢固結合。采用干法生產工藝制造密度板,由于纖維含水率低、可塑性差,僅靠溫度和壓力條件,達到纖維之間的結合,實現密度板應有的強度和其他性能指標要求是困 難的。為賦予密度板產品更佳的結合強度和功能性特性,以求擴大密度板的應用范圍和延長 其使用壽命.在密度板的生產過程中,按不同類型產品和用途要求,需施加不同劑量的膠粘 劑和化學藥劑等輔助材料。如為了增加纖維間結合和產品強度的膠粘劑,賦予產品功能性的 化學添加劑’如防水劑、阻燃劑、防腐防霉劑、固化劑、緩沖劑等輔助材料。

膠粘劑

膠粘劑能使纖維膠結在一起,既可提高密度板強度,又能降低密度板的吸濕、吸水性能。 膠粘劑的施加'須根據不同的產品類型、生產工藝和不同原材料,施加不同類型不同用量的 膠粘劑。尤其干法生產的硬質密度板、中密度密度板,膠粘劑的使用和選擇更為重要。

密度板生產使用的膠粘劑有:有機合成樹脂膠粘劑和無機天然膠粘劑。淀粉膠、血膠的 及瀝清等已不使用。有機合成樹脂膠粘劑,以脲醛樹脂膠粘劑(UF)和酚醛樹脂膠粘劑 (PF)使用較為普遍,干法中密度密度板多采用脲醛樹脂膠粘劑,濕法硬質密度板和軟質纖維 板常用的是酚醛樹脂膠粘劑。有機合成的三聚氰胺甲醛樹脂膠粘劑(MF)和異氰酸脂膠粘劑 (MDI)以及經過改性具備某些特性的改性樹脂膠粘劑,近年來已引起人們的關注。這幾種膠 粘劑多作為室外型或特種密度板產品用的膠粘劑。而水泥、石膏、粉煤灰等無機型的膠凝材 料,用于水泥密度板、石膏密度板以及粉煤灰密度板等已獲得成功。

脲醛樹脂膠是以尿素與甲醛為原料,在催化劑作用下縮聚而成的樹脂。脲醛樹脂膠有較 高的膠合性能,用該膠粘劑壓制的密度板產品其膠合強度較高,并具有一定的耐水性和耐腐 性。但在長時間的干、濕反復變化條件下,由于膠的老化而使膠合強度下降,故此膠粘劑不 適于室外型密度板產品的使用。脲醛樹脂膠呈無色透明或乳白色,對密度板產品色澤無影響。 但該膠在熱壓等生產過程中以及產品使用過程中會散發出游離甲醛,對人體有害和造成空氣 污染。脲醛樹脂膠主要用于室內型干法中密度密度板、模壓及浮雕等密度板產品。

酚醛樹脂膠是以酚類(苯酚、甲酚、二甲酚、間苯二酚等)與醛類(甲醛、糠醛等)為 原料,在催化劑作用下縮聚而成的樹脂,統稱酚醛樹脂膠粘劑。該膠粘劑具有很好的電絕緣 性、耐水性、耐酸性、耐熱性和耐老化性等優點。能使密度板產品具備很高的力學性能和耐 水性。但酚醛樹脂膠呈棕色或紅褐色,使密度板產品色澤受到影響。酚醛樹脂膠粘劑主要用 于室外型密度板,和采用濕法、干法密度板生產工藝的產品。

功能性添加劑

功能性添加劑,系指除纖維原材料和膠粘劑之外的其他化學藥劑,加入產品中使之具有預 期的功能性效果,可提高產品的耐水性、尺寸穩定性、阻燃性、防腐防霉性以及美化產品外觀等 性能。這些藥劑有的是無機物或有機物,有的是單體或高聚物。從功能性而言,在密度板產業 中主要可分為防水劑、阻燃劑、防腐防霉劑、尺寸穩定劑以及著色劑等。

防水劑

防水劑用以降低纖維材料的吸濕和吸水性,從而提高產品的防水性; 同時也降低其濕脹性,增強產品的尺寸和形狀穩定性。密度板生產使用的防水劑種類很多,如 石蠟、松香、瀝青、合成樹脂、桐油以及石蠟、松香和瀝青的乳化劑等,也有采用無機材料作高效 防水劑。目前應用較廣的是石蠟或石蠟乳化劑。

石蠟

石蠟是精煉石油時的一種副產品,它憎水、易熔、柔軟,顏色有黃、白之分,熔點在 32~75℃。用作防水劑的石蠟,熔點為48~58℃,含油量低于1.3%。石蠟的化學性能穩定,不能皂化,但能溶解于許多有機溶劑。在乳化劑作用下,石蠟易被乳化成乳液。石蠟的防水性能 好,來源豐富價格便宜,是密度板生產常用的比較好的防水材料。

松香

松香是一種透明的凝固樹脂,性脆,密度1. 01~1. 09 g/cm3.軟化溫度5 0~70 c. 熔點80~135℃。松香的顏色由淡黃到暗褐。松香的化學組成比較復雜,主要成分是樹脂酸。松 香溶于某些有機溶劑,但不溶于水。純堿或燒堿可使松香皂化,生成能溶于水的松香酸鈉。控 制用堿量可以制成游離松香含量不同的各種松香乳液。

石蠟乳化劑

石蠟乳化成高度分散的穩定乳液,施加到纖維漿料中效果更佳。乳化劑的作 用是增加乳液的穩定性,故又稱穩定劑,它能防止石蠟液滴相互聚結。凡分子的一端親水,另一 端憎水'并能溶于單體的很性化合物都可用來作乳化劑。密度板生產常用的幾種乳化劑,有油 酸銨、合成脂GZ銨、烷基磺酸鈉、硬脂酸和松香酸的鈉皂、銨皂等,均屬負離子型乳化劑。另外 還有茶皂素、GZ-A乳化劑等。

油酸銨是由油酸和氨水相互作用制成的;合成脂肪酸銨是合成脂肪酸與氨水反應的產物; 烷基磺酸鈉為淡黃色透明液體是石油的副產品;茶皂素是由茶樹種子抽提出來的一類醣甙化 合物'是一種性能良好的天然表面活性劑,具有乳化、分散、濕潤等性能;GZ-A乳化劑是蓖麻 油酸堿裂制癸二酸時的副產品——癸脂。

沉淀劑密度板生產常用的沉淀劑有硫酸鋁、硫酸、鹽酸和硫酸鐵等。

硫酸鋁[AI2 (S04)3·18H20]俗稱明礬,是白色結晶體,稍有滑膩感,含有鐵鹽、硫酸等雜 質和其他不溶物。硫酸鋁易溶于水,其溶解度隨溫度升高而增大。硫酸鋁施加量視施加后纖維 漿料pH值而定,硫酸鋁雜質不可過多,否則影響施膠效果和產品板面色澤。

硫酸鐵[Fe(SO4)2.7H2O]俗稱綠礬,是淡綠色結晶體,室溫下即可溶解于水。無水硫酸鐵 [Fe (s04) 3]的沉淀能力為硫酸鋁的2倍。

阻燃劑

使密度板產品具有耐火性,不易燃燒,或著火后火焰不致沿板材表面 蔓延,或者當火源移開后,板材上的火焰立即熄滅的化學藥劑稱為阻燃劑。對阻燃劑的要求,應 具備下述條件:耐火性能好,化學穩定性強,不易風化或老化,無腐蝕性,對人畜無害,對密度板 產品的物理力學性能影響不大,對木材和金屬不起破壞作用,又不影響密度板油漆、膠合及其 他加工性能,貨源廣泛,價格便宜。

密度板生產目前常用的阻燃劑種類較多,如磷一氮系(P-N系)、鹵素、硼系、金屬氧化物、胍 系、以及多元醇、雙氰胺、三聚氰胺等有機胺類,以及阻燃浸注劑或阻燃涂料。

磷一氮系 磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨及聚磷酸銨等被公認為是木質材料較好阻燃 劑。聚磷酸銨[ (NH4)n+2Pn03n+l]是7 0年代發展起來的新型阻燃劑,具有高效抗流失等優點而 被廣泛采用。聚磷酸銨的聚合度n<20時,溶于水作浸漬劑,n>20時難溶于水,可用阻燃涂 料、阻燃膠粘劑直接添加于纖維中生產阻燃密度板。

鹵素

包括氟、氯、溴、碘的鹽類。阻燃效果按此順序遞增。氟化物離解所需能量高,阻燃 效果不佳;碘化物又太不穩定;溴化物價高毒性大。只有含氯阻燃劑適用于木質材料,但氯有破 壞臭氧層的作用,近年來不用含氯阻燃劑呼聲日高。

硼系

含硼化合物阻燃效果好,對人體毒性低,并兼有防腐防蟲功能因而備受歡迎。木質 材料阻燃劑配方中常用的硼系化合物有硼酸、硼砂、硼酸銨、硼酸鋅等。近年來國外在開發研制 硼酸酯等有機硼化物,如硼酸三甲酯[(CH30)3B]。

金屬氧化物

氧化鎂、三氧化二鋁、氧化鈦等金屬氧化物。主要用于防火涂料,也可直接與 纖維混合生產阻燃密度板。

胍系

硫酸胍[(CH5N3) 2H2S04]、磷酸胍[(CH5N3)3H3P04]、氨基磺酸胍[CHsN3. HS03.NH2]等胍鹽,是繼磷酸銨后發展起來的新型阻燃劑,用于配制浸漬劑、涂料生產阻燃 板材。

多元醇

季戊四醇[C(CH20H)4],二、三季戊四醇等用于防火涂料。

雙氰胺、三聚氰胺等有機類用于合成難燃樹脂,生產阻燃膠粘劑及阻燃人造板。

防腐防霉劑

因為密度板生產原料中常夾雜帶有一定生長缺陷的低質廢材’加 之在生產過程中半纖維素、纖維素及木質素部分分解成可溶低聚物等。所以容易促使密度板在 適宜溫濕度條件下被真菌、細菌和蟲腐蝕。為此,提高密度板特別是軟質密度板的耐腐蝕和抗 霉變性,就顯得十分重要。

密度板生產過程中施加防腐防霉劑,就是為了抑制危害密度板的微生物及昆蟲、腐菌生長 的化學藥劑。要求防腐防霉劑不僅對各種真菌、細菌和昆蟲有殺傷力;還要求藥劑具有穩定性 好、不蒸發和不易被水沖洗掉;對人畜無害;貨源廣泛價格低;藥劑能夠被纖維吸附。不溶于水 的防腐劑必須呈粉末狀,水溶性防腐防霉劑必須在加入沉淀劑后能沉淀,能均勻分布在纖維表 面上。并要求不影響密度板產品的力學強度。

防腐防霉劑大致分為水溶性、油溶性和油類涂料型。

水溶性防腐防霉劑 是具有殺死微生物、菌類和害蟲能力的金屬鹽類和氟化物。過去常 采用單一的化合物,現在多采用幾種化合物的復方防腐防霉劑,如砷化合物、鉻化合物、銅 化合物和氟化合物等。

油溶性防腐防霉劑

為溶解于有機溶劑的殺菌、殺蟲毒性藥劑的溶液,所用有機溶劑通 常為石油產品的油類。此類毒性藥劑如五氯酚、環烷酸銅和有機錫化合物等。

油類防腐防霉劑

是不溶或微溶于水,揮發性低的油類藥劑,如煤焦油與雜酚油等。 密度板尤其是軟質密度板生產常用的防腐防霉劑,是指銅、鉻、砷等水溶性藥劑和以五 氯酚為主的油溶性(或稱有機溶劑型)的藥劑。這些藥液可采用直接加入纖維漿料中與纖維 混合的方法(又稱混合法),也可采用將藥劑噴涂或浸漬在密度板板面上的方法。

五氯酚及五氯酚銅鹽是密度板生產常用的防腐防蟲藥劑,純五氯酚(C6Cl50H)為白色 針形結晶,冰點190.2℃,木材工業用五氯酚其冰點為174~176℃。五氯酚性質穩定,高溫 不分解,能適應纖維干燥以及熱壓和熱處理條件。五氯酚對真菌、細菌、白蟻等有很強的殺 傷力’對人畜也有一定毒性;五氯酚銅鹽的防腐效果比五氯酚好。五氯酚銅鹽可以在纖維漿 料中直接反應生成,即五氯酚溶于氫氧化鈉水溶液后加入堿性纖維漿料里,然后再加入適量的 硫酸銅即可生成五氯酚銅鹽沉淀。五氯酚銅鹽雖然防腐效果好于五氯酚,但生產工藝較復雜。

五氯酚的技術指標(~級):

氯酚(以五氯酚表示)≥90%(濕基)

苯不溶物 ≤6.0%(濕基)

堿不溶物 ≤1.0%(濕基)

游離物(以HCl計) ≤0.3%(濕基)

冰點(凝固點) ≥185℃

水分及揮發物 ≤5%

由于五氯酚及砷類藥劑毒性很大,對人畜有害,近年來有些國家已禁止使用,而考慮采 用鉻、銅、硼、氟等化合物。如銅鉻硼(CCB)復合藥劑,在殺菌作用方面的效果與銅鉻砷復 合藥劑相同;硼酸、硼砂和氟化鈉(BBF)復合防腐藥劑,對白腐菌、褐腐菌的毒性較大;另 外,氟硅酸鈉(NaZSF6)、氟化鈉(NaF)氟化合物;五水硫酸銅(cuSO4.5H2O)、氫氧化 銅[Cu(OH)2]等銅化合物;以及鉻酸鈉(Na2Cr207.2H2O)、重鉻酸鉀(K2Cr2O7)、鉻酸 鈉(Na2Cr04)等鉻化合物,均有較好的防腐、防蟲、防霉效果。

固化劑

在密度板生產過程中,為使膠粘劑迅速固化,加入能使高聚物分子間 產生交聯形成體型結構的物質,稱之為固化劑。

固化劑有以下幾種:單組分固化劑,如氯化銨、苯磺酸;多組分固化劑,如氯化銨與氯 化鋅合用,氯化銨與尿素、六亞甲基四銨合用;潛伏性固化劑,即在常溫下呈化學惰性,在 某特定溫度下起作用的固化劑,如有機醇胺類化合物,環氧氯丙烷尿素共聚物等;微膠囊固 化劑,其表面有一層保護膜(膠囊)在常溫常壓下由于表層膠囊的隔離不起作用,在高溫或 高壓下,表層膠囊破壞,膠囊內固化劑與樹脂接觸而起固化作用。

固化劑的選擇和用量,是根據樹脂的特性、用途及使用時的環境溫度而定。用于脲醛樹 脂的固化劑是與樹脂混合時能放出酸的強酸銨鹽,如氯化銨、硫酸銨、鹽酸苯胺等。或是弱 的酸性物質,如草酸、苯磺酸、無水苯甲酸等有機酸。以密度板生產常用的氯化銨為例,它 的反應機理為:

4NH4Cl+6HCHO—4HCl+(CH2)6N4+6H20

NH4Cl+H20 -NH40H+HC1

氯化銨與甲醛和水作用都能放出酸,從而使脲醛樹脂膠液的pH值下降,很快固化。

另外,應根據密度板生產工藝,特別是生產三層結構或特厚的密度板時,由于表芯層纖維受熱時間長短不同。故要求表芯層分別施膠,所選用固化劑也要求不同。表層膠要選擇多 組分固化劑,如氯化銨與氨水合用以減慢固化速度;芯層膠要選用單組分的氯化銨固化劑,以 加快膠的固化速度。

在密度板生產期間,環境溫度以及膠粘劑貯存時間,對膠液的活性期也有很大影響。膠 液活性期在室溫條件下(20~25℃),一般要求4~6h。為了保證合適的固化時間和活性期,在 配制膠粘劑和使用膠粘劑時,應根據環境溫度來選擇固化劑的種類和用量。

著色劑

為使密度板具有一定的顏色,擴大產品使用價值。將顏料、染料等混 入纖維漿料,使纖維著色;或將顏料、染料的溶液噴淋在密度板坯表面,使板坯表面層著色 壓制成色彩鮮艷美觀的密度板產品。

著色劑常用的有無機或有機合成顏料或染料,以及太白粉、石灰料和漂白紙漿等。