阅读说明：本技术 一种无醛细木工板芯及其制备方法 (formaldehyde-free joinery board core and preparation method thereof ) 是由 沈云芳 桂成胜 施晓宏 唐雨枫 戴雪枫 陆旭晨 赵建忠 陈国荣 陈学妹 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种无醛细木工板芯的制备方法,该制备方法包括对板条进行侧面施胶、组坯、热压工序,施胶工序所使用的胶水为活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶,所述的活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶的制备步骤如下：一、制备活性高岭土：在反应釜中依次加入0.5～2份硅烷偶联剂与8～12份分散剂,搅拌5～30min至均匀,得到中间体,再将中间体与100份高岭土在高速混料机中混合10～30min至均匀,即制得活性高岭土；二、制备活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶：在反应釜中依次加入水性交联剂100份,植物蛋白粉25～50份,活性高岭土10～20份,木质素磺酸钠1～5份,搅拌10～30min至均匀,即制得活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶。(The invention provides a preparation method of aldehyde-free joinery board cores, which comprises the steps of carrying out side gluing, assembling and hot pressing on boards, wherein glue used in the gluing step is active kaolin modified aldehyde-free plant protein glue, the active kaolin modified aldehyde-free plant protein glue is prepared by the steps of , preparing active kaolin, sequentially adding 0.5-2 parts of silane coupling agent and 8-12 parts of dispersing agent into a reaction kettle, stirring for 5-30 min to be uniform to obtain an intermediate, mixing the intermediate and 100 parts of kaolin in a high-speed mixer for 10-30 min to be uniform to obtain active kaolin, and preparing the active kaolin modified aldehyde-free plant protein glue by sequentially adding 100 parts of aqueous cross-linking agent, 25-50 parts of plant protein powder, 10-20 parts of active kaolin and 1-5 parts of lignin sodium sulfonate into the reaction kettle, and stirring for 10-30 min to be uniform to obtain the active kaolin modified aldehyde-free plant protein glue.)

一种无醛细木工板芯及其制备方法

技术领域

本发明属于木材加工制造领域，具体涉及一种无醛细木工板芯及其制备方法。

背景技术

细木工板俗称大芯板，是由木条沿顺纹方向组成板芯，两面与单板或胶合板组坯胶合而成的一种人造板，是在90年代随着室内外装饰装修行业的兴起而大规模发展起来的一种装饰板材。目前细木工板主要由脲醛胶制造，存在释放游离甲醛的问题。降低细木工板的甲醛释放量成为行业研究热点。中国专利CN 201410314878.2“一种低醛的细木工板加工工艺”报道的方案中，板芯仍然采用脲醛树脂胶，不能从源头上杜绝游离甲醛的释放。细木工板板芯的厚度一般为10～13.5mm，在细木工板结构中占厚度的60％以上，板芯的甲醛释放量高低直接决定了细木工板成品的甲醛释放量高低。而目前国内板芯生产企业存在规模小、自动化程度低、制造工艺标准化程度低等问题，如果用脲醛胶制造板芯，由于原材料含水率均匀度难控制、胶水适用期难控制等原因，甲醛释放量始终难以稳定，胶合强度也难以保证、耐水性差。有研究人员利用无醛胶制造无醛板芯，再制成无醛细木工板，例如中国专利CN 201410017860.6“一种利用大豆蛋白胶生产的细木工板及工艺方法”公开了利用无醛大豆胶制造细木工板，但是没有公开大豆蛋白胶的成分、制备方法等信息；中国专利CN201210578366.8“一种生态无醛细木工板”公开了利用无醛淀粉胶制造细木工板。

发明内容

本发明的目的是提供一种无醛细木工板芯。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种无醛细木工板芯的制备方法，该制备方法包括对板条进行侧面施胶、组坯、热压工序，施胶工序所使用的胶水为活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶，所述的活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶的制备步骤如下：

一、制备活性高岭土，制备方法如下：

按重量份数计，在反应釜中依次加入0.5～2份硅烷偶联剂与8～12份分散剂，搅拌5～30min至均匀，得到中间体，再将中间体与100份高岭土在高速混料机中混合10～30min至均匀，即制得活性高岭土；

二、制备活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶，制备方法如下：

按重量份数计，在反应釜中依次加入水***联剂100份，植物蛋白粉25～50份，活性高岭土10～20份，木质素磺酸钠1～5份，搅拌10～30min至均匀，即制得活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶。

在本发明实施方式中，所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570种的一种或多种混合物，硅烷偶联剂在此作为高岭土的增强剂，保障高岭土加入后植物蛋白胶的强度；

在本发明实施方式中，所述的分散剂为丙三醇三缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚，1、4丁二醇二缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或多种混合物，分散剂的作用是保障硅烷偶联剂能均匀分散于高岭土表面。

在本发明实施方式中，所述的高岭土目数不小于350目，高岭土的密度约为2.6g/cm³,加入植物蛋白胶后，明显提升植物蛋白胶的密度，从而提升流动性能，便于生产操作，经检测，未加高岭土的植物蛋白胶，密度只有0.9g/cm³，流动性差，而高岭土加入后，密度提升到1.1g/cm³左右，流动性能明显增强。但是未经过偶联剂活化改性的高岭土，会导致胶水湿强度的降低；

在本发明实施方式中，所述的水***联剂是固含量为3～6％的聚酰胺胺-环氧氯丙烷树脂水溶液，水***联剂中的氮杂环结构，在加热固化时与植物蛋白质分子上的氨基、羧基等集团发生交联反应，形成三维网络结构，达到耐水的效果；

在本发明实施方式中，所述的植物蛋白粉是高温豆粕粉、棉籽蛋白粉中的一种或两种混合物，植物蛋白胶经过多年的研发推广，已经广泛应用于胶合板等单板类人造板的粘接，为了保障涂覆性能、冷压效果等工艺流程，都是采用低温脱脂豆粕粉作为原材料，因为在制造低温脱脂豆粉的工艺中，采取的是低温工艺，蛋白质的活性得以保留，因而在胶黏剂中，蛋白质分子链伸展，从而体现出优异的初黏性，从而保障涂覆性能及冷压效果，低温脱脂豆粉价格5000元/吨，通常应用于制造蛋白食品；而高温脱脂豆粉，价格3500元/吨，由于在制造过程中失去了蛋白活性，通常只能用于动物饲料，尚没有人将其应用于木材胶黏剂。细木工板芯的制造工艺与单板类人造板的制造工艺差异大，主要体现在制作细木工板芯时，对胶水的初黏性、涂布性能要求不高，且没有冷压流程，因而对胶水的冷压效果没有要求，发明人在应用实践中创造性地发现，使用初黏性较差的高温豆粕粉、棉籽蛋白粉，基本能满足细木工板芯的生产工艺流程，且具有优异的胶合强度和耐水性能。高温豆粕粉、棉籽蛋白粉的应用，大大降低了现在市场上大豆胶的成本，有利于无醛胶在细木工板芯的全面应用；

在本发明实施方式中，所述的木质素磺酸钠，与水***联剂聚酰胺胺-环氧氯丙烷树脂相互作用，能提升胶黏剂的初黏性，尤其是辊涂时，可以保障涂布量，否则容易因为涂不上胶而导致胶合强度不足；

在本发明一些实施方式中，所述的侧面施胶，包含手工涂刷和辊涂涂胶两种施胶方式，施胶量250～350g/张规格板；

在本发明一些实施方式中，所述的热压工序，正面压力0.5～0.7MPa，侧面压力0.8～1.5MPa，热压温度145～165℃，时间140～220秒。通常用于制造板芯的板条有杉木、杨木、马六甲、桐木、松木、白木楠等树种，热压工艺参数需根据树种、厚度、含水率的不同而适当调整。

本发明具有如下有益效果：

1、创造性地以可再生资源高温豆粕粉或棉粕粉作为无醛胶的原材料，实现了农副产品的集约利用，符合可持续发展理念；

2、用活性高岭土改性植物蛋白胶，即提升了胶水密度从而保障流动性能，又保障了胶水的耐水强度；

3、无醛胶的制备过程简单、成本低，且不改变现有细木工板芯的加工工艺，便于工业化生产；

3、本发明得到的无醛细木工板芯，不释放游离甲醛，从源头上杜绝了细木工板的甲醛释放，且胶合强度高、耐水性好；

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本发明的保护范围不受实施例的限制，本发明的保护范围由权利要求书决定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

1)活性高岭土的制备：

按重量份数计，在反应釜中依次加入1份KH560硅烷偶联剂与10份丙三醇三缩水甘油醚分散剂，搅拌10min至均匀，得到中间体，再将中间体与100份高岭土在高速混料机中混合15min至均匀，即制得活性高岭土；

2)活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶的制备：

按重量份数计，在反应釜中依次加入5％固含量的水***联剂聚酰胺胺-环氧氯丙烷树脂水溶液100份，高温豆粕粉40份，活性高岭土10份，木质素磺酸钠2份，搅拌20min至均匀，即制得活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶，原材料成本2027元/吨；

按照GB/T 17657-2013中4.17的A型试件(实验材料为3.2mm杨木单板)，用4.17.5.2.2规定的方法对试件预处理(63℃水浸泡3小时)，对制得的活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶进行耐水强度测试，检测结果为1.07MPa。

3)无醛细木工板芯的制备：

用上述活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶对板条侧面进行辊涂涂胶，施胶量300g/张规格板，组坯后热压，热压参数：正面压力0.6MPa，侧面压力1.0MPa，热压温度160℃，时间180秒，热压即制得本发明的无醛细木工板芯，板芯用胶成本0.608元/张板；

按照GB/T 17657-2013中4.19.4.1.b的方法(63℃水浸泡3小时，63℃烘箱烘3小时)，对无醛细木工板芯进行耐水性能测试，无开裂。气候箱法测试甲醛0.01mg/m³、干燥器法测试甲醛0.1mg/L。

实施例2

实施步骤与实施例1一样，将实施例1种的高温豆粕粉改为棉籽蛋白粉，制得活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶，原材料成本2100元/吨。

按照GB/T 17657-2013中4.17的A型试件(实验材料为3.2mm杨木单板)，用4.17.5.2.2规定的方法对试件预处理(63℃水浸泡3小时)，对制得的活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶进行耐水强度测试，检测结果为1.67MPa。

用上述活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶对板条侧面进行辊涂涂胶，施胶量350g/张规格板，组坯后热压，热压参数：正面压力0.6MPa，侧面压力1.0MPa，热压温度160℃，时间180秒，热压即制得本发明的无醛细木工板芯，板芯用胶成本0.735元/张板；

按照GB/T 17657-2013中4.19.4.1.b的方法(63℃水浸泡3小时，63℃烘箱烘3小时)，对无醛细木工板芯进行耐水性能测试，无开裂。气候箱法测试甲醛0.01mg/m³、干燥器法测试甲醛0.1mg/L。

实施例3

1)活性高岭土的制备：

在反应釜中依次加入1.5份KH570硅烷偶联剂与12份聚乙二醇二缩水甘油醚分散剂，搅拌30min至均匀，得到中间体，再将中间体与100份高岭土在高速混料机中混合20min至均匀，即制得活性高岭土；

2)活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶的制备：

在反应釜中依次加入5％固含量的水***联剂聚酰胺胺-环氧氯丙烷树脂水溶液100份，高温豆粕粉25份，活性高岭土20份，木质素磺酸钠3份，搅拌20min至均匀，即制得活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶，原材料成本2180元/吨；

按照GB/T 17657-2013中4.17的A型试件(实验材料为3.2mm杨木单板)，用4.17.5.2.2规定的方法对试件预处理(63℃水浸泡3小时)，对制得的活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶进行耐水强度测试，检测结果为1.26MPa。

3)无醛细木工板芯的制备：

用上述活性高岭土改性的无醛植物蛋白胶对板条侧面进行手工涂胶，施胶量350g/张规格板，组坯后热压，热压参数：正面压力0.6MPa，侧面压力1.0MPa，热压温度160℃，时间180秒，热压即制得本发明的无醛细木工板芯，板芯用胶成本0.763元/张板。

按照GB/T 17657-2013中4.19.4.1.b的方法(63℃水浸泡3小时，63℃烘箱烘3小时)，对无醛细木工板芯进行耐水性能测试，无开裂。气候箱法测试甲醛0.01mg/m³、干燥器法测试甲醛0.1mg/L。

对比例1

在反应釜中依次加入5％固含量的水***联剂聚酰胺胺-环氧氯丙烷树脂水溶液100份，高温豆粕粉25份，未经活化改性的高岭土20份，木质素磺酸钠3份，搅拌20min至均匀，即制得普通高岭土改性的无醛植物蛋白胶，原材料成本1650元/吨；

按照GB/T 17657-2013中4.17的A型试件(实验材料为3.2mm杨木单板)，用4.17.5.2.2规定的方法对试件预处理(63℃水浸泡3小时)，对制得的普通高岭土改性的无醛植物蛋白胶进行耐水强度测试，检测结果为0.36MPa。

用上述普通高岭土改性的无醛植物蛋白胶对板条侧面进行手工涂胶，施胶量350g/张规格板，组坯后热压，热压参数：正面压力0.6MPa，侧面压力1.0MPa，热压温度160℃，时间180秒，热压即制得普通无醛细木工板芯，板芯用胶成本0.578元/张板。

按照GB/T 17657-2013中4.19.4.1.b的方法(63℃水浸泡3小时，63℃烘箱烘3小时)，对制得的普通无醛细木工板芯进行耐水性能测试，试件全部开裂。气候箱法测试甲醛0.01mg/m³、干燥器法测试甲醛0.1mg/L。

对比例2

按照GB/T 17657-2013中4.17的A型试件(实验材料为3.2mm杨木单板)，用4.17.5.2.2规定的方法对试件预处理(63℃水浸泡3小时)，对市场常规脲醛树脂胶进行耐水强度测试，检测结果为0.25MPa。

用上述常规脲醛树脂胶对板条侧面进行手工涂胶，施胶量300g/张规格板，组坯后热压，热压参数：正面压力0.6MPa，侧面压力1.0MPa，热压温度160℃，时间180秒，热压即制得普通脲醛胶细木工板芯，脲醛树脂胶3000元/吨，板芯用胶成本0.9元/张板。

按照GB/T 17657-2013中4.19.4.1.b的方法(63℃水浸泡3小时，63℃烘箱烘3小时)，对制得的普通脲醛胶细木工板芯进行耐水性能测试，试件全部开裂。气候箱法测试甲醛0.04mg/m³、干燥器法测试甲醛0.8mg/L。

表1细木工板芯的性能对比

表1的数据可以看出，对比例1中，虽然甲醛释放量降低了，但是高岭土未经活化改性，导致无醛植物蛋白胶的耐水胶合强度仅为0.36MPa，浸渍剥离测试全部开胶。对比例2中，使用市场上的脲醛树脂胶，不但耐水性差(胶合强度只有0.25MPa，浸渍剥离测试开胶)，而且甲醛释放量高达0.8mg/L。而本发明的方案，实施例1-3中，高岭土经过活化改性，用活性高岭土改性植物蛋白胶，不但甲醛释放量低，而且耐水胶合强度均为1.0MPa以上、浸渍剥离测试不开胶、成本低于脲醛胶。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。