浸渍薄木与杨木单板复合制备地板表板工艺研究∗

刘明利 李春风 刘彦龙 于 博

杨树是主要速生人工林树种之一。其密度只有0.352～0.544 g/cm3, 力学强度差, 表面硬度、耐磨性低,限制了其使用[1]。在木材资源紧缺的今天，充分挖掘杨木资源的开发潜力和利用途径，是节约珍贵优质木材的重要手段，是林业可持续发展的迫切需要。

随着复合地板市场的迅速发展，地板行业竞争日趋激烈。为了适应市场变化，增强竞争力，许多企业纷纷开发多功能地板，赋予产品高耐磨、阻燃、耐水、抗静电等功能[2]。利用薄木代替装饰纸装饰板材，使板材具有了木材的天然美感，能够最大程度地满足人们对自然美感的追求。通过浸渍改性三聚氰胺甲醛树脂，将薄木制成三聚氰胺浸渍薄木，然后将其粘贴于基材表面，既能体现薄木的天然质感，同时具有了三聚氰胺浸渍纸的耐磨、耐热等优点。如利用浸渍薄木对MDF(中密度纤维板)进行后成型饰面处理，体现了后成型后的MDF具有边部光滑、美观、木纹理清晰和耐磨等优点[3]。利用浸渍薄木对水泥刨花板进行饰面处理，饰面后的产品符合GB/T 15104—2006《装饰单板贴面人造板》[4-5]的要求。利用浸渍薄木对多层实木复合地板进行饰面，其产品符合GB/T 24507—2009《浸渍纸层压板饰面多层实木复合地板》的要求[6]。该研究通过将珍贵树种薄木浸渍胶黏剂后，与3～4 mm厚杨木单板进行复合，制得可以代替珍贵树种的地板表板材料，从而实现劣材优用的目的。

1 材料及方法

1.1 材料和设备

三聚氰胺甲醛树脂：自制（黏度：18 s，固含量：46.1%，固化时间：103 s）;渗透剂;脱模剂;固化剂;杨木单板：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）；恒温水浴锅；表面耐磨测定仪：JM-1漆膜磨耗仪；万能力学试验机：WDW-1005，济南试金集团有限公司；热压机：XLB-D，湖南顺利橡胶机械有限公司。

1.2 方法

1.2.1 调胶

将固化剂、脱模剂和渗透剂加入到胶黏剂中，其加入量分别为0.8%、0.3%和0.3%，搅拌均匀，待用。

1.2.2 三聚氰胺甲醛树脂浸渍薄木的制备

三聚氰胺甲醛树脂浸渍薄木制备流程如图1所示（具体步骤参见该项目专利：201510286344.8）。

图1 三聚氰胺甲醛树脂浸渍薄木制备流程Fig.1 Preparation chart of MF impregnated veneer

1.2.3 浸渍薄木与杨木单板复合地板制备

浸渍薄木与杨木单板复合地板制备流程如图2所示。

图2 浸渍薄木与杨木单板复合地板制备流程图Fig.2 Preparation chart of parquet made by impregnated veneer and poplar veneer

浸渍薄木与杨木单板复合地板制备正交试验设计。对于杨木单板做表板的复合地板主要考虑其开裂问题与硬度性能，通过对三聚氰胺浸渍薄木浸胶量的控制、热压工艺参数的调整和杨木单板施胶量的控制，得到性能符合国家标准的复合地板。

1.2.4 浸渍薄木与杨木单板复合地板性能检测

对通过2组正交实验热压的18块复合地板，其表面龟裂、浸渍剥离均按照标准GB/T 24507—2009《浸渍纸层压板饰面多层实木复合地板》进行检测。硬度按照GB/T 1941—2009《木材硬度试验方法》进行检测。浸胶量、预固化度和表面耐磨性分别按照LY/T 1143—2006《饰面用浸渍胶膜纸》和GB/T 18103—2000《实木复合地板》标准进行检测。

表1 实验因素水平表Tab.1 Factor and level

2 结果与讨论

2.1 三聚氰胺浸渍薄木浸胶量

三聚氰胺浸渍薄木浸渍量对饰面质量影响很大。根据实验过程中饰面的质量可知，浸渍量小于60%，板面会产生干花现象，影响产品的物理性能。浸渍量大于120%会出现粘板，板面光泽不均匀，并导致压贴时板面出现气泡，也会产生湿花，影响饰面的质量。所以三聚氰胺浸渍薄木浸渍量应控制在60%～120%之间。

2.2 三聚氰胺浸渍薄木预固化度

预固化度指浸渍薄木在干燥的过程中，部分树脂发生了相应的聚合反应，也即预固化。预固化度包含两方面的含义：a.胶黏剂预固化程度。b.树脂固化程度的一致性。其大小在一定程度上反应了树脂受热压后的流动性。通过研究得出预固化度对表面质量的影响，当预固化度＜40%时，由于树脂有较大流动性，固化时产生较大收缩而出现裂纹，且压贴出的板面表面出现无光泽斑点、湿花水迹等板面质量问题，并且预固化度过低，使制品的耐水蒸汽和耐污染、耐热性差，同时会产生贴面层发脆、拔丝等问题；当预固化度＞60%，由于树脂流动性差，压贴时树脂在没有良好铺展的情况下就出现固化，制品表面产生大量干花，表面开裂，龟裂和多孔隙，光泽差，耐污染差，表面清晰度差等缺陷，开料时易产生崩边问题。因此通过调节预固化温度为70～80℃和预固化时间为5 min，控制三聚氰胺浸渍薄木的预固化度在40%～60%为最佳。

2.3 抗龟裂性

由表2中各试件的开裂程度可知，浸渍薄木的浸胶量对其抗裂性影响最大。如果要获得较好的抗裂性，60%～90%的浸胶量为最优。

2.4 浸渍剥离

根据国家标准，试件每一边浸渍剥离的长度小于边长的三分之一为合格。由表2可知，试验中试件的剥离长度均小于边长的三分之一，达到国家标准的要求。

表2 复合地板检测结果Tab.2 Test results of parquet

2.5 硬度

表3 杨木单板复合地板表板硬度影响因素Tab.3 The effect factors on parquet surface veneer hardness of poplar veneers

由表3可以看出，对杨木单板复合地板硬度影响的顺序为热压时间＞浸渍薄木浸胶量＞热压温度＞单板涂胶量。从图3(a)中可以看出，随着浸渍薄木施胶量的提高，复合地板表板的硬度呈上升趋势。由于浸渍薄木浸胶量的提高，导致胶层逐渐加厚，胶层固化后的硬度影响整体硬度，所以复合地板硬度增加。由图3(b)中可以看出，随着杨木单板的涂胶量增加，对硬度影响并不明显；从图3(c)可以看出，随着热压温度的升高复合地板的表面硬度增加，这是由于随着温度的升高其表面的压密程度增加，因此增加了表面的密度，从而增加了复合地板的表面硬度；图3(d)中可以看出，随着热压时间增加其复合地板的表面硬度降低，可能是由于随着热压时间的增加使浸胶的胶层产生过度固化或者老化，从而导致单板的脆性增大，硬度降低。

2.6 表面耐磨性

根据国家表面耐磨度的标准，磨损的质量小于0.08 g/100 r为合格。

从表4可以看出，表面耐磨性的影响主次因素为热压温度＞单板涂胶量＞浸渍薄木施胶量=热压时间。从图4(a)中可以看出，随着浸渍薄木浸胶量的提高，复合地板表板的表面耐磨度提高。由于浸渍薄木浸胶量的提高，胶层加厚，所以表面磨耗减少，耐磨度增加。从图4(b)可以看出，随着单板涂胶量的提高，复合地板表板的表面耐磨度先增加后减少，涂胶量为200 g/m2的时候复合地板表板的表面耐磨度达到最大值。由图4(c)可知，随着热压时间的增加表面耐磨度增加，随着热压时间增加胶黏剂的固化更加充分。但达到一定时间后胶层容易产生老化现象；从图(d)可以看出，随着热压温度的提高，复合地板的磨耗值先降低后升高，其原因可能是由于热压温度的升高胶黏剂充分固化，但随着温度继续增加其胶层发生了老化现象，因此其表面磨耗增加。

表4 正交试验杨木单板复合地板表板表面耐磨度影响因素Tab.4 The effect factors on surface abrasion resistance of poplar veneer parquet during orthogonal experiment

图3 工艺对复合地板表板硬度的影响Fig.3 The effect of technology on parquet surface veneer hardness

图4 处理工艺对单板复合地板表板表面耐磨度的影响Fig.4 The effect of technology on parquet surface veneer abrasion resistance

3 结论

通过正交试验的分析可得出：

1）考虑浸渍薄木的抗裂性，通过调节预固化温度为70～80 ℃和预固化时间为5 min，控制其预固化度为40%～60%为最佳。

2）综合考虑表面硬度及表面耐磨性，优化得到制备复合地板表板工艺条件：浸渍薄木浸胶量为90%，单板涂胶量为150 g/m2，热压时间为6 min，热压温度为130 ℃。复合地板的最优性能指标为：表面耐磨度为0.060 8 g/100 r，硬度为2.87 kN，没有出现表面龟裂，浸渍剥离合格。

[1]张久荣, 吴玉章. 人工林杨木利用现状及前景[J]. 中国林业产业,2006(11):24-26.

[2]钱小瑜. 中国木地板行业现状与发展趋势[J]. 家具与室内装饰,2012(5):34-37.

[3]刘明利, 李春风, 刘彦龙, 等. 中密度纤维板浸渍薄木后成型饰面工艺[J]. 北华大学学报, 2014, 15(6):838-840.

[4]李春风, 刘明利, 胡海威, 等. 三聚氰胺浸渍薄木饰面水泥刨花板的研究[J]. 林产工业, 2014, 41(3):17-19.

[5]刘明利, 刘彦龙, 李春风, 等. 一种柔性薄木饰面水泥刨花板:中国,103422647 A[P]. 2012-07-23.

[6]刘彦龙, 于长海, 唐朝发, 等.三聚氰胺浸渍薄木在多层实木复合地板中的应用[J]. 林产工业, 2012, 39(1):39-40.

[7]刘明利, 李春风, 刘彦龙. 一种地板表板及其制造方法:中国,105014766A[P]. 2015-07-15.