稻草刨花板薄木贴面工艺试验分析

稻草刨花板薄木贴面工艺试验分析

一、材料与方法

1.试验材料

(1)基材:来自湖北某工厂,幅面为1220mm×2440mm×18mm的稻草刨花板。参照国家标准GB/T4897—2003《刨花板》测试,板材主要理化性能指标见表1。(2)薄木:0.2mm厚的水曲柳和0.6mm厚的白橡,含水率9.6%左右。(3)胶黏剂:聚醋酸乙烯酯乳液(PVAc,俗称乳白胶),德华兔宝宝装饰新材股份有限公司;改性乳白胶(型号为GB-3),南京高宝橡塑股份有限公司,固含量50%,黏度>20Pa•s,pH6.8~7.0。

2.设备与仪器

(1)贴面设备:平板硫化机,型号XLB。(2)表面胶合强度测试仪器:微机控制电子万能力学试验机,型号CMT6104。(3)其他:表面粗糙度测试仪、电热恒温鼓风干燥箱、320#砂纸等。

3.试验方法

参照木质刨花板表面常用的处理方法,综合考虑贴面板的环保性,分别采用PVAc和GB-3对稻草刨花板基材进行薄木贴面工艺试验。

(1)试验设计:根据影响薄木饰面稻草刨花板胶合质量的工艺因素和预备试验的情况,饰贴0.6mm厚白橡薄木的涂胶量为120g/m2,饰贴0.2mm厚水曲柳薄木的涂胶量为100g/m2,对热压压力、热压温度和热压时间3个因素进行3水平的正交试验。正交试验设计如表2所示。

(2)贴面工艺:稻草刨花板表面饰贴采用“干贴法”,其工艺流程如图1所示。(1)基材锯切:将稻草刨花板锯切成400mm×300mm的幅面。(2)基材砂光:根据预备试验结果,综合考虑轮廓不平度算术平均偏差(Ra)、轮廓微观不平度平均间距(Sm)、生产效率、经济性等因素,将锯切好的板材用320#砂纸在其表面重复砂光4遍,保证表面粗糙度达到薄木贴面要求。(3)薄木拼接:由于薄木的幅面比较狭窄,弦向长度一般都小于300mm,因此需要进行薄木拼接。手工拼接时,尽量将两张薄木较齐的边拼在一起,保证不离缝或重叠;将透明宽胶带粘在上面后,再用木棒在宽胶带上来回碾压几遍,以保证在组坯、陈化等热压工序前不会脱落。(4)涂胶:按试验方案的要求施加涂胶量,用刷子均匀涂刷在基材的表面上。(5)组坯:薄木应张贴平整,要求上、下两层薄木的纹理方向一致,使其两面应力平衡,防止翘曲变形。(6)陈化:闭合陈化,时间为30min。陈化的主要目的是让胶液更好的浸润,使一部分水分挥发,保证产品的强度。(7)热压:热压前将压机上、下热压板的温度升至规定温度,再设表压力值,严格按热压时间压制试件。(8)陈放:热压后,检查薄木胶贴质量,再放置3d,消除热应力,使其应力平衡,胶黏剂充分固化。(9)修边:用裁纸刀进行修边处理。

4.性能测试

依据国家标准GB/T15104—2006《装饰单板贴面人造板》规定,对薄木贴面稻草刨花板的表面胶合强度进行测定。(1)试件锯切:将贴面板锯切成幅面尺寸为50mm×50mm的试件。(2)画线:用色笔在锯切好的试件中央画一个20mm×20mm的小方格。(3)黏方铁块:用热熔胶将定制的方铁块正面(带圆形凹槽的一面)朝上黏合在试件的中央位置。(4)陈放:陈放时间至少24h,消除热应力。(5)切割:用手工钢锯沿着方铁块的四周切断装饰层,切割深至基材表面。(6)测试:用卡头和卡具将试件固定在万能力学试验机上,在与表面垂直的方向上加载,从加载开始到试件破坏,记录试件的表面胶合强度。

二、结果与分析

影响薄木贴面板质量的主要指标是表面胶合强度和透胶率,本试验通过对这两项性能指标的测定来评价贴面质量。

1.透胶率

薄木贴面试验的透胶率情况见表3。由表3可见,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类试验中薄木贴面的透胶率均为0,达到了国家标准GB/T15104—2006薄木贴面装饰板优等品的等级;Ⅰ类试验中薄木贴面的透胶率为0.1%,达到了薄木贴面装饰板一等品的等级。当胶黏剂选用PVAc时,0.2mm厚水曲柳贴面试验7(热压压力为0.8MPa、热压温度为90℃、热压时间为240s)有透胶现象,透胶率为1%,也达到了薄木贴面装饰板合格品的等级。由于试验采用的胶黏剂为PVAc或改性PVAc(型号为GB-3),均是热塑性胶黏剂,且渗透性差,可防止透胶。通过预备试验,饰贴0.6mm厚白橡的涂胶量为120g/m2,饰贴0.2mm厚水曲柳的涂胶量为100g/m2,这既保证了胶合强度,又可防止透胶。组坯后闭合陈化30min,使胶黏剂充分流平,以防透胶。

2.表面胶合强度

(1)薄木贴面试验的表面胶合强度情况见图2。由图2可知,薄木贴面的表面胶合强度完全符合国家标准GB/T15104—2006对装饰单板贴面刨花板表面胶合强度的要求(≥0.40MPa)。(2)如图2所示:水曲柳贴面的表面胶合强度明显优于白橡贴面,这与薄木的厚度有直接关系;对于0.2mm厚水曲柳贴面试验,选用PVAc胶黏剂的表面胶合强度要优于GB-3胶黏剂;对于0.6mm厚白橡贴面试验,选用GB-3胶黏剂的表面胶合强度要明显优于PVAc胶黏剂。(3)级差R值反映了各因素对实验结果影响的大小。由表4可见,0.2mm厚水曲柳贴面试验,无论选用PVAc还是GB-3,因素C的R值均最大,可知因素C(热压时间)对贴面板表面胶合强度的影响最大。随着热压时间的延长,胶黏剂固化充分,表面胶合强度明显提高;但热压时间进一步延长,树脂老化,表面胶合强度反而下降。0.6mm厚白橡贴面试验,无论选用PVAc还是GB-3,因素A的R值均最大,可知因素A(热压压力)对贴面板表面胶合强度的影响最大。由于胶黏剂的预压性和初黏性好,随着单位压力的增加,表面胶合强度明显提高。(4)对于0.2mm厚水曲柳贴面试验,选用PVAc胶黏剂,热压压力0.7MPa、热压温度100℃、热压时间120s时,其表面胶合强度最大;选用GB-3胶黏剂,热压压力0.8MPa、热压温度90℃、热压时间180s时,其表面胶合强度最大(图3)。(5)对于0.6mm厚白橡贴面试验,选用PVAc胶黏剂,热压压力为0.8MPa、热压温度为90℃、热压时间为240s时,其表面胶合强度最大;选用GB-3胶黏剂,热压压力为0.7MPa、热压温度为90℃、热压时间为180s时,其表面胶合强度最大(图4)。(6)由于试验采用的胶黏剂为PVAc或改性PVAc(型号为GB-3),在一定的热压温度作用下,PVAc中的水分逐渐蒸发或渗透到基材中,使胶液的浓度不断增大,之后在表面张力的作用下,使高分子胶体颗粒发生凝聚而变硬。

三、结论

采用上述工艺对稻草刨花板进行薄木贴面试验,并检测其性能,结果为其性能指标表面胶合强度和透胶率均达到国家标准GB/T15104—2006《装饰单板贴面人造板》的要求。用0.2mm厚水曲柳贴面稻草刨花板,在选用PVAc胶黏剂且涂胶量为100g/m2时,较佳工艺参数分别为:热压压力为0.7MPa、热压温度为100℃、热压时间为120s;在选用GB-3胶黏剂且涂胶量为100g/m2时,较佳工艺参数分别为:热压压力为0.8MPa、热压温度为90℃、热压时间为180s。用0.6mm厚白橡贴面稻草刨花板,在选用PVAc胶黏剂且涂胶量为120g/m2时,较佳工艺参数分别为:热压压力为0.8MPa、热压温度为90℃、热压时间为240s;在选用GB-3胶黏剂且涂胶量为120g/m2时,较佳工艺参数分别为:热压压力为0.7MPa、热压温度为90℃、热压时间为180s。此外,稻草刨花板贴面后板面无透胶变色、表面裂纹、板面翘曲等现象,扩大了使用范围。(本文图、表略)

本文作者:饶鑫 杨静 孙淑英 单位:江苏农林职业技术学院 郑州航空工业管理学院