一种低甲醛含量的刨花板.pdf

本发明属于刨花板技术领域，涉及一种低甲醛含量的刨花板，包括木屑颗粒、胶粘剂和苯甲酸丙酯。该刨花板适用于建筑、装饰、工业制造等。

1.  一种低甲醛含量的刨花板，包括，木屑颗粒、胶粘剂和苯甲酸丙酯。

2.  根据权利要求1所述的刨花板，其特征在于，所述苯甲酸丙酯的重量为胶粘剂重量的1-80％。

3.  根据权利要求1所述的刨花板，其特征在于，所述胶粘剂的重量为木屑颗粒重量的3-35％。

4.  根据权利要求1-3任一所述的刨花板，其特征在于，所述胶粘剂为脲醛树脂或改性脲醛树脂.

5.  根据权利要求4所述的刨花板，其特征在于，所述改性脲醛树脂的制备方法包括：
(1)将100重量份的甲醛加热至35-40℃，用20-25wt％氢氧化钠溶液调节pH值至7.0-8.0，加入33-35重量份尿素和0.02-0.03重量份硅藻土，升温至88-90℃反应30-40min；
(2)用20-25wt％氢氧化钠溶液调节步骤(1)产物的pH值至6.5-7.5，加入17-19重量份尿素和0.01-0.02重量份硅藻土，在85-92℃反应至当混合物滴入70-75℃水中呈白雾时终止；
(3)用25-30wt％氢氧化钠溶液调节步骤(2)产物的pH值至7.5-7.8，待温度降至75-80℃时，加入15-17重量份尿素和0.02-0.03重量份硅藻土反应20min，过滤出滤液；
(4)再向步骤(3)所得滤液中加入8-10重量份尿素和0.03-0.04重量份硅藻土，搅拌降温至35-45℃，用氢氧化钠溶液调节pH值至7.2-7.5，加入0.06-0.09重量份凹凸棒土混合均匀得到改性脲醛树脂。

6.  根据权利要求1所述的刨花板，其特征在于，还包括固化剂。

7.  根据权利要求6所述的刨花板，其特征在于，所述固化剂重量为木屑颗粒重量的0.05-1.5％。

8.  根据权利要求1所述的刨花板，其特征在于，还包括防水剂。

9.  根据权利要求8所述的刨花板，其特征在于，所述防水剂的重量为木屑颗粒重量的0.01-1％。

10.  根据权利要求1所述的刨花板，其特征在于，所述刨花板的制备方法包括：
(1)向含水率20-40wt％的木屑颗粒浆料中加入胶粘剂和苯甲酸丙酯混合均匀，干燥至含水率为8-15wt％，得到混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物预压成坯料，再等静压处理成板坯；
(3)将所得板坯热压，再经冷却、调质、砂光得到刨花板。

一种低甲醛含量的刨花板
技术领域
本发明属于刨花板技术领域，具体涉及一种低甲醛含量的刨花板。
背景技术
甲醛是公认的致癌物质，国内外科学研究已经证实，甲醛通过调控DNA表达可以引起细胞的凋亡、对生物大分子(蛋白质、DNA)造成氧化性损伤，引起细胞癌变。
目前，国内生产的刨花板绝大多数残留有游离甲醛。游离甲醛的主要来源有：i.制造刨花板普遍使用的脲醛树脂以甲醛为主要原料，脲醛树脂中仍会残留有未反应的游离甲醛；ii.树脂不稳定基团在热压或使用过程中会释放出甲醛；iii.木材中的半纤维素逐渐分解出甲醛。刨花板残留的游离甲醛会危害人体的健康，因此需要降低甲醛的含量。
许多研究和生产表明，目前主要通过改进脲醛树脂的生产与应用来降低刨花板的甲醛含量，例如，通过将尿素分批投料，改变投料摩尔比，调整反应的温度、pH值与制板热压条件等。虽然降低脲醛树脂生产中甲醛/尿素的摩尔比是最有效的方法，但这容易造成胶的分子结构发生变化，胶接性能下降。而通过降低脲醛树脂的比例，添加提高板材物理性能的三聚氰胺生产刨花板，这种方式生产的刨花板成本较普通板高，而且外观较差，板面偏黄不美观，其残留的游离氨也容易造成二次污染。
刨花板密度一般在600-700公斤/m³，厚度由4mm到40mm不等，广泛应用于家具制造、音箱、强化地板、室内装修用墙板，是重要的建筑材料。
目前尚须生产全新类型的低甲醛含量刨花板。
发明内容
本发明要解决的技术问题是目前的低甲醛刨花板要么胶接强度低，要么成本高且容易发生二次污染。本发明申请人通过加入苯甲酸丙酯，获得了一种低甲醛含量的刨花板，该刨花板的胶接强度高、成本低，并且不含三聚氰胺等易造成二次污染的化学物质。
为达到上述目的，本发明提供了一种低甲醛含量的刨花板，其包括木屑颗粒、胶粘剂和苯甲酸丙酯。
本发明任一项的实施方式中，所述苯甲酸丙酯的重量为胶粘剂重量的1-80％；具体地，所述苯甲酸丙酯的重量为胶粘剂重量的4-50％；更具体地，所述苯甲酸丙酯的重量为胶粘剂重量的5-20％，优选为5％、6％、7％、8％、10％、12％、15％、18％、20％。
本发明任一项的实施方式中，所述胶粘剂的重量为木屑颗粒重量的3-35％；具体地，所述胶粘剂的重量为木屑颗粒重量的5-20％；更具体地为5-10％，优选为5％、6％、7％、8％、9％、10％。
本发明的一个实施方式中，以重量份计，低甲醛含量的刨花板由如下组分组成，
木屑颗粒         80-100；
胶粘剂      4-10；
苯甲酸丙酯  0.6-5。
本发明任一项的实施方式中，所述木屑颗粒包括亚麻、甘蔗、麦秸、稻草等非木材植物的碎料、木刨花、锯末及类似物中的一种或多种，优选木刨花和/或锯末。
本发明任一项的实施方式中，所述木屑颗粒由10-20wt％大于10目的颗粒、40-50wt％大于40目且小于10目的颗粒和30-40wt％小于40目的颗粒组成。
本发明任一项的实施方式中，所述胶粘剂为脲醛树脂或改性脲醛树脂；具体地，所述脲醛树脂为商购的脲醛树脂胶粘剂；具体地，所述改性脲醛树脂包括脲醛树脂和硅藻土，可选地，所述改性脲醛树脂还包括 凹凸棒土；更具体地，所述改性脲醛树脂由脲醛树脂、硅藻土和凹凸棒土组成；进一步具体地，所述改性脲醛树脂的制备方法包括：
(1)将100重量份的甲醛加热至35-40℃，用20-25wt％氢氧化钠溶液调节pH值至7.0-8.0，加入33-35重量份尿素和0.02-0.03重量份硅藻土，升温至88-90℃反应30-40min；
(2)用20-25wt％氢氧化钠溶液调节步骤(1)产物的pH值至6.5-7.5，加入17-19重量份尿素和0.01-0.02重量份硅藻土，在85-92℃反应至当混合物滴入70-75℃水中呈白雾时终止；
(3)用25-30wt％氢氧化钠溶液调节步骤(2)产物的pH值至7.5-7.8，待温度降至75-80℃时，加入15-17重量份尿素和0.02-0.03重量份硅藻土反应20min，过滤出滤液；
(4)再向步骤(3)所得滤液中加入8-10重量份尿素和0.03-0.04重量份硅藻土，搅拌降温至35-45℃，用氢氧化钠溶液调节pH值至7.2-7.5，加入0.06-0.09重量份凹凸棒土混合均匀得到改性脲醛树脂。
其中，步骤(1)-步骤(3)加入的硅藻土催化甲醛和尿素反应，生成脲醛树脂。步骤(4)加入的硅藻土除催化作用外，还能吸收未反应掉的甲醛和不稳定树脂基团分解释放的甲醛。凹凸棒土耐高温、盐碱，在后续的压板、使用过程中持续吸收残留的游离甲醛。
本发明的一个实施方式中，所述苯甲酸丙酯重量为脲醛树脂胶粘剂重量的55-65％时，刨花板的甲醛含量达到3.4mg/100g以下。优选，苯甲酸丙酯重量为脲醛树脂胶粘剂重量的55％、65％。
本发明的一个实施方式中，所述改性脲醛树脂胶粘剂由上述方法制备，所述苯甲酸丙酯重量为改性脲醛树脂胶粘剂重量的15-30％时，刨花板的甲醛含量达到2.5mg/100g以下。优选，苯甲酸丙酯重量为改性脲醛树脂胶粘剂重量的15％、30％。
本发明任一项的实施方式中，低甲醛含量的刨花板还包括固化剂；具体地，所述固化剂重量为木屑颗粒重量的0.05-1.5％。
本发明的一个实施方式中，所述固化剂包括氯化铵、三乙醇胺、六 亚甲基四胺和磷酸；具体地，所述固化剂由35-50wt％氯化铵、10-30wt％三乙醇胺、10-35wt％六亚甲基四胺和5-10wt％磷酸组成。
本发明任一项的实施方式中，低甲醛含量的刨花板还包括防水剂；具体地，所述防水剂的重量为木屑颗粒重量的0.01-1％。
本发明的一个实施方式中，所述防水剂为丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯或丙烯酸丁酯。
本发明任一项的实施方式中，所述中密度板的密度为600-700kg/m³。
本发明任一项的实施方式中，所述刨花板的内结合强度为0.4-1.5MPa。
本发明任一项的实施方式中，所述刨花板的静弯曲强度为15-50MPa。
本发明任一项的实施方式中，所述刨花板的表面结合强度为0.9-1.3MPa。
本发明任一项的实施方式中，所述刨花板2h吸水试验的厚度膨胀率为0.5-3％。
本发明任一项的实施方式中，所述刨花板的制备方法包括：
(1)向含水率20-40wt％的木屑颗粒浆料中加入胶粘剂和苯甲酸丙酯混合均匀，干燥至含水率为8-15wt％，得到混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物预压成坯料，再等静压处理成板坯；
(3)将所得板坯热压，再经冷却、调质、砂光得到刨花板。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，热压条件为：温度160-170℃；在20-30s内升至13.5-19MPa，保压60-120s；再在10-15s内减压至3.5-5.5MPa，保压65-135s；然后在10-15s内升至6-8.5MPa，保压50-75s；最后在30-45s内均匀减压至0MPa。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，预压压力为4-5MPa，预压时间为30-40s。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，等静压的压力为6.5-8MPa，等静压处理的温度为50-70℃，时间为40s-1.5min。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，木屑颗粒浆料、胶粘 剂和苯甲酸丙酯的重量比为(125-167)∶(3-35)∶(0.03-28)；具体为，(125-167)∶(5-20)∶(0.2-10)；优选为，(125-167)∶(5-10)∶(0.25-2)。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，所述木屑颗粒浆料优选为刨花和/或锯末。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，步骤(1)中还包括加入防水剂与木屑颗粒浆料、胶粘剂、苯甲酸丙酯一起混合。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，所述防水剂的重量为木屑颗粒浆料重量的0.006-0.8％；具体地，所述防水剂为丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯或丙烯酸丁酯。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，还包括向步骤(1)所得混合物中加入固化剂搅拌均匀后，再进行预压、等静压处理和步骤(3)。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，所述固化剂的重量为木屑颗粒浆料重量的0.03-1.2％。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，所述木屑颗粒浆料的制备步骤包括：
(1)将非木材植物碎料、木刨花和锯末中的一种或多种干燥，再用粉碎机破碎成颗粒，筛选出颗粒并分流去除粉尘；
(2)将步骤(1)筛选出的颗粒在60-80℃下加水搅拌，得到含水率为20-40wt％的木屑颗粒浆料。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，步骤(1)中优选以木刨花和/或锯末为原料。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，优选原料中木刨花和锯末的总重量百分比不低于40％。
本发明任一项实施方式的刨花板制备方法中，步骤(1)中，筛选出的颗粒由10-20wt％大于10目的颗粒、40-50wt％大于40目且小于10目的颗粒和30-40wt％小于40目的颗粒组成。
本发明的有益效果：
(1)本发明申请人惊奇地发现苯甲酸丙酯能显著降低刨花板游离甲醛的含量，得到低甲醛含量的刨花板。苯甲酸丙酯去除甲醛的机理，可能是通过化学或络合作用将甲醛分子束缚于苯甲酸丙酯周围，从而减少了游离甲醛。
(2)制备改性脲醛树脂时，前三步加入的硅藻土可以催化树脂合成，最后一步中甲醛、尿素含量较低，硅藻土主要起到吸收甲醛的作用。最终加入的凹凸棒土耐高温、酸碱环境，适于在热压等制备过程和使用过程中持续吸收游离甲醛分子。添加该改性脲醛树脂使刨花板甲醛含量进一步降低。
(3)等静压处理使苯甲酸丙酯、胶粘剂、木屑颗粒在混合物中分布均匀，有助于苯甲酸丙酯均匀吸收板材各位置的游离甲醛，同时有助于提高板材各处胶接强度的均匀性。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
所用材料：
(1)木屑颗粒浆料：制备方法如下，
将木刨花和锯末干燥后，再用粉碎机破碎成颗粒，筛选颗粒并分流去除粉尘，筛选出的颗粒由10-20wt％大于10目的颗粒、40-50wt％大于40目且小于10目的颗粒和30-40wt％小于40目的颗粒组成。将筛选出的颗粒在60-80℃下加水搅拌，得到含水率为20-40wt％的木屑颗粒浆料。
(2)改性脲醛树脂：制备方法如下，
将100重量份的甲醛加热至35-40℃，用20-25wt％氢氧化钠溶液调节 pH值至7.0-8.0，加入33-35重量份尿素和0.02-0.03重量份硅藻土，升温至88-90℃反应30-40min；用20-25wt％氢氧化钠溶液调节上述产物的pH值至6.5-7.5，加入17-19重量份尿素和0.01-0.02重量份硅藻土，在88-92℃反应至当混合物滴入70-75℃水中呈白雾时终止；用25-30wt％氢氧化钠溶液调节上述产物的pH值至7.5-7.8，待温度降至75-80℃时，加入15-17重量份尿素和0.02-0.03重量份硅藻土反应20min，过滤出滤液；再向所得滤液中加入8-10重量份尿素和0.03-0.04重量份硅藻土，搅拌降温至35-45℃，用氢氧化钠溶液调节pH值至7.2-7.5，加入0.06-0.09重量份凹凸棒土混合均匀得到改性脲醛树脂，反应收率为75-88％，反应时间总共约90-110min。
(3)固化剂：由35-50wt％氯化铵、10-30wt％三乙醇胺、10-35wt％六亚甲基四胺和5-10wt％磷酸混合均匀而成。
实施例1
125重量份木屑颗粒浆料、10重量份脲醛树脂、6.5重量份苯甲酸丙酯在搅拌釜中混合均匀，将混合物在50-70℃干燥至含水率为15wt％，得到混合物。将混合物在4-5MPa下预压30s成坯料，坯料在8MPa、70℃下等静压处理1min成板坯。将板坯进行热压，热压条件为：温度160-170℃；在20-30s内升至13.5-19MPa，保压60-120s；再在10-15s内减压至3.5-5.5MPa，保压65-135s；然后在10-15s内升至6-8.5MPa，保压50-75s；最后在30-45s内均匀减压至0MPa。热压后的板材冷却至常温，经调质、砂光，得到厚度为25mm的刨花板A。
经测定，刨花板A的组成为85wt％木屑颗粒、10wt％脲醛树脂和5wt％苯甲酸丙酯。
实施例2
167重量份木屑颗粒浆料、20重量份脲醛树脂、11重量份苯甲酸丙酯在搅拌釜中混合均匀，将混合物在60-70℃干燥至含水率为10wt％，得到混合物。将混合物在4-5MPa下预压40s成坯料，坯料在7MPa、 70℃下等静压处理50s成板坯。将板坯进行热压，热压条件为：温度160-170℃；在20-30s内升至13.5-19MPa，保压60-120s；再在10-15s内减压至3.5-5.5MPa，保压65-135s；然后在10-15s内升至6-8.5MPa，保压50-75s；最后在30-45s内均匀减压至0MPa。热压后的板材冷却至常温，经调质、砂光，得到厚度为25mm的刨花板B。
经测定，刨花板B的组成为76wt％木屑颗粒、15wt％脲醛树脂、8.8wt％苯甲酸丙酯。
实施例3
140重量份木屑颗粒浆料、15重量份改性脲醛树脂、4.5重量份苯甲酸丙酯在搅拌釜中混合均匀，将混合物在80℃干燥至含水率为10wt％，得到混合物。将混合物在4-5MPa下预压1min成坯料，坯料在7-8MPa、60-70℃下等静压处理50s成板坯。将板坯进行热压，热压条件为：温度160-170℃；在20-30s内升至13.5-19MPa，保压60-120s；再在10-15s内减压至3.5-5.5MPa，保压65-135s；然后在10-15s内升至6-8.5MPa，保压50-75s；最后在30-45s内均匀减压至0MPa。热压后的板材冷却至常温，经调质、砂光，得到厚度为25mm的刨花板C。
经测定，刨花板C的组成为85wt％木屑颗粒、11wt％改性脲醛树脂和3.7wt％苯甲酸丙酯。
实施例4
160重量份木屑颗粒浆料、20重量份改性脲醛树脂在搅拌釜中混合均匀，将混合物在80℃干燥至含水率为8wt％，得到混合物。将混合物在4-5MPa下预压40s成坯料，坯料在7-8MPa、60-70℃下等静压处理1.5min成板坯。将板坯进行热压，热压条件为：温度160-170℃；在20-30s内升至13.5-19MPa，保压60-120s；再在10-15s内减压至3.5-5.5MPa，保压65-135s；然后在10-15s内升至6-8.5MPa，保压50-75s；最后在30-45s内均匀减压至0MPa。热压后的板材冷却至常温，经调质、砂光，得到 厚度为25mm的刨花板D。
经测定，刨花板D的组成为87wt％木屑颗粒、13wt％改性脲醛树脂。
实施例5
160重量份木屑颗粒浆料、20重量份改性脲醛树脂、3重量份苯甲酸丙酯、1.8重量份固化剂和1.2重量份丙烯酸乙酯在搅拌釜中混合均匀，将混合物在80℃干燥至含水率为8wt％，得到混合物。将混合物在4-5MPa下预压40s成坯料，坯料在7-8MPa、60-70℃下等静压处理1.5min成板坯。将板坯进行热压，热压条件为：温度160-170℃；在20-30s内升至13.5-19MPa，保压60-120s；再在10-15s内减压至3.5-5.5MPa，保压65-135s；然后在10-15s内升至6-8.5MPa，保压50-75s；最后在30-45s内均匀减压至0MPa。热压后的板材冷却至常温，经调质、砂光，得到厚度为25mm的刨花板E。
经测定，刨花板E包括82wt％木屑颗粒、13wt％改性脲醛树脂、2.5wt％苯甲酸丙酯和其它添加剂。
对比例1
167重量份木屑颗粒浆料、20重量份脲醛树脂在搅拌釜中混合均匀，将混合物在60-70℃干燥至含水率为10wt％，得到混合物。将混合物在4-5MPa下预压40s成坯料，坯料在7MPa、70℃下等静压处理50s成板坯。将板坯进行热压，热压条件为：温度160-170℃；在20-30s内升至13.5-19MPa，保压60-120s；再在10-15s内减压至3.5-5.5MPa，保压65-135s；然后在10-15s内升至6-8.5MPa，保压50-75s；最后在30-45s内均匀减压至0MPa。热压后的板材冷却至常温，经调质、砂光，得到厚度为25mm的刨花板I。
对比例2
125重量份木屑颗粒浆料、10重量份脲醛树脂、6.5重量份苯甲酸丙 酯在搅拌釜中混合均匀，将混合物在50-70℃干燥至含水率为15wt％，得到混合物。将混合物在4-5MPa下预压30s成板坯，将板坯进行热压，热压条件为：温度160-170℃；在20-30s内升至13.5-19MPa，保压60-120s；再在10-15s内减压至3.5-5.5MPa，保压65-135s；然后在10-15s内升至6-8.5MPa，保压50-75s；最后在30-45s内均匀减压至0MPa。热压后的板材冷却至常温，经调质、砂光，得到厚度为25mm的刨花板II。
对比例3
将100重量份的甲醛加热至35-40℃，用20-25wt％氢氧化钠溶液调节pH值至7.0-8.0，加入33-35重量份尿素，升温至88-90℃反应1-2h；用20-25wt％氢氧化钠溶液调节上述产物的pH值至6.5-7.5，加入17-19重量份尿素，在88-92℃反应至当混合物滴入70-75℃水中呈白雾时终止(约反应60-80min)；用25-30wt％氢氧化钠溶液调节上述产物的pH值至7.5-7.8，待温度降至75-80℃时，加入15-17重量份尿素反应40-60min；再向所得产物中加入8-10重量份尿素，搅拌降温至35-45℃，用氢氧化钠溶液调节pH值至7.2-7.5，反应30-40min得到脲醛树脂，反应收率为72-85％，反应时间总共约190-300min。
检测实验
1.检测刨花板A-E、I的甲醛含量、密度、内结合强度、静弯曲强度、表面结合强度和2h吸水厚度膨胀率，检测方法参照国家标准GB/T 4897.2-2003第1-2部分，结果见表1。
表1

由表1数据可知，本发明刨花板的各项标准符合GB/T 4897.2-2003国家标准。
本发明刨花板的甲醛释放量远低于常规方法生产的刨花板I，而且，本发明刨花板的密度、内结合强度、静弯曲强度、表面结合强度高于刨花板I，吸水膨胀率低于刨花板I。
2.实施例中，本发明改性脲醛树脂反应收率为75-88％，反应时间总共约90-110min。
对比例3中合成脲醛树脂，反应收率为72-85％，反应时间总共约190-300min。
本发明添加硅藻土有效提高了甲醛和尿素的反应速率，缩短了反应时间。
3.分别检测刨花板A和II的材料均匀性。方法：分别在板材中心、四个侧边中部取样，得到5个试样，参照国家标准GB/T 4897.2-2003检测各试样的甲醛释放量、密度和内结合强度，结果见表2-3。
表2刨花板A均匀性检测结果

表3刨花板II均匀性检测结果

由表2-3可知，本发明方法中采用等静压工艺能显著提高板材各部位的均匀性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。