1 試驗目的
在膠合板生產中 ,涂膠單板經陳化 ,膠液仍維持其流動性 ,再經預壓 ,使膠液脫水 ,相鄰單板之間初步粘結 ,因而在以后的操作中 ,組坯單板能夠整齊排列而避免移位。目前通用的膠粘劑要求較長的陳化時間和預壓時間 ,才能達到滿意的預壓膠合強度 ,或即便提供了合適的陳化時間 ,但又缺乏令人滿意的預壓特性。因而需要尋求一種既能夠減少陳化時間和預壓時間 ,同時又能獲得滿意預壓膠合強度的膠粘劑配方。
2 機理和工藝要求
2 . 1 機 理
生產中 ,酚醛樹脂膠粘劑的陳化時間及預壓操作特性與填充劑及樹脂保持或散失水分的能力有直接關系。研究發現 ,酚醛樹脂加入經堿處理并含有較高支鏈的淀粉 (淀粉總量中 ,含 75%以上的支鏈淀粉 )后 ,能縮減陳化時間 ,但陳化過程中仍能保持足夠的流動性 ,同時又改善了膠液的預壓特性 ,因而固化過程很少受影響。
上述方法與傳統的淀粉改性膠粘劑有很大差別。首先 ,以往的淀粉改性膠粘劑中 ,淀粉成分的分散與堿量、溫度、混合速度、淀粉與水的比例、混合時間等因素無決定性的關系 ,因而試圖通過以上條件來控制膠液性能 ,往往不能達到預期效果。而本配方所制膠液與上述各因素有決定性的關系 ,能通過調整上述調膠條件 ,有效控制膠液質量 ;其次 ,本配方能得到快速固化膠粘劑 ,平衡了操作中互相矛盾的因素 ,使得陳化時間的容限長且預壓效果好 ;第三 ,本配方能改善任何一種膠合板用酚醛樹脂膠粘劑的預壓性能。按以往經驗 ,為提高預壓膠合強度 ,需對樹脂有較大的改進 ,而本配方對這種要求則大大降低。應予說明的是 ,如果游離甲醛含量超過固體膠量的 5% ,會改變淀粉的分散度并降低其效能。
2 . 2 調膠工藝要求
支鏈淀粉首先與 2 %～ 2 0 % (占淀粉重量 )的堿金屬氫氧化物在水中化合 ,水的用量視操作中混合物所需濃度及最終膠粘劑的固體含量來決定。通常膠粘劑的固體含量為1 0 %～ 70 % (重量 ),最好為 35%～ 45%。具
體地說 ,在預處理階段中 ,至少應有占總水量 50 %的水與支鏈淀粉和堿金屬氫氧化物結合。
在預處理階段中 ,有 3個可變參數相互影響 ,它們是混合時間、溫度和堿金屬氫氧化物濃度。預處理過的高支鏈淀粉的分散度隨著水溫、混合時間和堿金屬氫氧化物含量的增加而提高 ,使在每一步驟中比處理低支鏈淀粉更容易達到穩定狀態。在實際使用中 ,冬季水溫低時 ,可用增加混合時間與堿金屬氫氧化物或者兩者兼用來補償 ;在夏季 ,當水溫較高時 ,可用上述相反的辦法。使用預熱水可進一步減少混合時間和堿金屬氫氧化物用量。使用一般淀粉改性的膠粘劑則沒有這種適應性。
3 配方的各組份及性能要求
3. 1 各組份性能要求
酚醛樹脂 :可使用任何堿性酚醛樹脂縮合物 ,游離醛含量不超過樹脂固體的 5%。最好用苯酚與甲醛 (37%或 50 %的溶液 )制備 ,但苯酚量的 1 5%亦可由甲酚、二甲酚、聚苯基酚代替。
淀粉 :本配方使用未精制、半精制和精制的天然淀粉 ,這種淀粉在其分子結構中至少含有 75%的支鏈淀粉 ,如 :馬鈴薯、山藥、甘薯、木薯淀粉、玉米淀粉等。淀粉在堿液中的分散情況 ,取決于它的分子結構 ,高支化的或支鏈淀粉的分子一般比較重 ,更容易分散在水溶液中形成高粘度 ,且具有較好的穩定性 ,加壓條件下 ,水分散失比直鏈淀粉更容易。因此支鏈淀粉含量越高 ,分支結構分越大 ,就越適合做膠合板的酚醛樹脂膠粘劑。
堿 :堿金屬氫氧化物。
其它 :常用的填料包括粘土、滑石粉、白惡粉、方解石等 ,纖維素物料如木粉、樹皮粉、堅果殼粉等。
最終的組份含有 5～ 50份 (重量 )高支鏈淀粉 ,5～ 2 5份填料和 1 0 0份酚醛樹脂固體。其他常用的添加劑如填充劑、固化劑、染料等也可加入膠料組份中。
3. 2 配方實例
本配方選用未精制的馬鈴薯淀粉 (淀粉總量中含有 78%支鏈淀粉 )、玉米芯制糠醛后的顆粒狀剩余物 ,這些顆粒可通過 1 0 0目篩網 ;所用酚醛樹脂是固體含量為 40 %的酚醛樹脂堿溶液 ,該樹脂在 2 1℃下 ,使用 Mac
Michael粘度計、用 2 6號吊絲的粘度均為1 0 2 ,酚醛樹脂是用 1 . 0克分子苯酚和約 2 . 0克分子甲醛 ,在有 0 . 75克分子 Na OH的溶液中進行縮聚 ,Na OH以 0 . 1 5,0 . 30 ,0 . 30克分子逐次分別加入 ,見下表。
實例配方表配 方重量份
水 (在 1 8～ 2 4℃下 )597
填 充 劑 2 35
未精制的馬鈴薯淀粉混合 2 min 57
酚醛樹脂 ,含水混合 2 min 1 36
50 %Na OH水溶液混合 2 5min 6 0
液態酚醛樹脂混合 5min 1 2 2 1
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