单板层积材是什么

植物单宁与甲醛（或乙醛）在催化剂（酸或碱及少量金属离子）作用下，通过亚甲基桥与多聚黄酮类化合物分子中A环的反应位置键合，生成一种不溶性聚合物，聚合物与增强剂（苯酚、间苯二酚、酚醛或脲醛等）共聚，再加入填充剂（木粉、可可粉等），即可制成热固性或冷固性单宁胶粘剂。它可以部分代替酚醛胶或苯酚—间苯二酚胶，用于室外级胶合板、刨花板、层积木和指接木的生产。

简史

1918年姆克科伊（J.P.McCoy）提出单宁可作为酚醛缩合的一种成分的见解。1932～1942年摩根（G.J.Morgan）、菲利浦斯（R.Philips）等先后用单宁研制过各种模塑材料。1950年达尔顿（L.K.Dalton）用亚硫酸盐处理黑荆树单宁、桉树皮单宁，以降低粘度，制成的树脂优于脲醛树脂。1957年普洛姆里伊（K.F.Plomley）和希利斯（W.R.Hillis）等人用黑荆树单宁和红树皮单宁制成室外级胶合板用的胶粘剂。1961年安德森（A.B.Anderson）等人研制成刨花板用松树皮单宁胶粘剂。1971年南非联邦的博克瑟斯与舒克斯股份有限公司（Boxes&Shooks ltd.）取得黑荆树单宁胶的专利权，并开始用于刨花板生产。1975年以来，赛阿伊门（H.M.Saayman）、皮兹（A.Pizzi）等先后对单宁胶的质量问题进行研究，提出不少改进方案，使单宁胶推广应用取得很大成效。

中国在1949年以前，徐僖等人曾利用五倍子单宁制成热塑材料。1976年湖南一家木材厂曾试用红根栲胶作脲醛树脂填充剂、酚醛树脂促固剂和湿法纤维板的施胶剂。1977年张英伯等研制落叶松单宁胶并进行刨花板生产应用试验，取得良好结果。

20世纪70～80年代，单宁胶特别是黑荆树单宁胶代替酚醛胶已取得很大成就，南非联邦生产船用胶合板、室外级刨花板、瓦楞纸板、指接木等已全部使用黑荆树单宁胶。澳大利亚、新西兰、芬兰、巴西、印度、马来西亚等也大量使用单宁胶作木工胶粘剂。

性质

单宁胶以含缩合类单宁的栲胶为主要原料。缩合类单宁从化学结构上分间苯二酚型（如黑荆树单宁、6745木单宁）和间苯三酚型（如落叶松单宁）单宁（见图）。缩合类单宁由黄酮体化合物聚缩而成。黄酮体化合物包括黄烷-3-醇、黄烷-3，4-二醇和羟基芪。在两个芳香核之间以碳直链相连。黄烷醇分子直链有三个碳（C6·C3·C6 型）。羟基芪的直链有两个碳（C6·C2·C6 型）。黑荆树单宁中主要的黄酮体化合物是（—）-菲瑟亭醇和（—）-刺槐亭醇，黑荆树单宁由这类化合物聚缩而成聚合度不同的单宁，其分子量在600以上，平均分子量为1250。

单宁与甲醛作用时，通过亚甲基桥（—CH2—）与A环的反应活性基（4，6位或4，8位）键合生成聚合物，由不溶直至不熔，这是制胶的基本原理。

单宁胶的理化性质包括以下内容：

粘度

随栲胶含固量、栲胶中高分子的树胶量、胶的温度、pH值等变化而改变。单宁胶主要缺点是粘度高，影响施胶。可通过化学处理，降低胶的含固量或添加粘度低的树脂加以改进。

胶凝时间

不同单宁在不同pH值条件下反应活性差别较大。35%浓度的黑荆树、红树和辐射松单宁，pH值6时的胶凝时间分别为56、13和3分钟，说明单宁的反应速度辐射松＞红树＞黑荆树。

甲醛用量

单宁所需的甲醛量很少。黑荆树单宁需3～4%（作刨花板胶粘剂需6～8%），红树单宁需4%，辐射松单宁需6%的甲醛作交联剂。

从性质上讲，单宁胶应与合成树脂性质相同。如粘度适中，生活力长，有足够的陈化时间，胶合质量达到合成树脂的标准等。

配方应用

单宁胶可分热固（100℃以上固定）和冷固（20～30℃固定）两类。

热固胶配方

热固又分室内和室外两级。单宁代替苯酚制成的胶，主要用来制造室外级刨花板、胶合板、层积板、瓦楞纸板。冷固胶用于指接木和工艺品（如乐器等）制件的粘接。

胶合板用单宁胶的配方

①室内级胶。黑荆树单宁（份重）100，水100，氢氧化钠（1.15）、椰子壳粉（10～15）、多聚甲醛（10）。这种胶质量优于脲醛树脂，但成本较高。②室外级胶。配方如下：

单宁胶

单宁—酚醛—甲醛树脂100份（其中单宁50%）

面粉（200目）

20份

木粉（200目）

5份

水 25份

甲醛（37%）2.5份

胶合条件

单板（松木）

单板含水 6～8%

施胶量 200克/立方米

加压温度 120℃

压力 9.87×105帕

加压时间 1分/毫米厚度

胶合板性质

木材破坏率（干）90～100%

湿强度（12小时煮沸）59.22×105～69.09×105帕（60～70千克/平方厘米）

木材破坏率（湿）40～70%

商品化的用于室外级的黑荆树单宁胶，已有很大改进，单宁代替苯酚量已达90%左右，胶的质量符合要求。配方如下：

改性黑荆树栲胶 36.4（份重）

脲醛加强剂 6.78

多聚甲醛 4.10

水 41.22

消泡剂 0.15

防霉剂 0.40

椰子壳粉 6.75

胶的粘度 0.23帕秒

pH 4.8～5.1（使用时）

生活力 5小时

刨花板用单宁胶（室外级）的配方 室外级胶配方如下：

黑荆树栲胶 95.0（份重）

水 138.0

氢氧化钠 1.6

增强树脂 5.0（烘干重）

多聚甲醛 15.0

胶的粘度（25℃）0.015～0.02帕秒

胶压条件

温度 160℃

压力 13.82×105帕

树脂固体（表层）14%（芯层）10%

板的质量

容重 700千克/立方厘米

质量 加压浸泡厚度增加＜12%，符合ASO115—1968要求

冷固胶配方

以单宁为原料制成具有高度活性的、交联度高的冷固化胶粘剂是80年代才发展起来的。1978年皮兹（A.Pizzi）推荐一种快速冷固单宁胶。先取90份含固66.7%的黑荆树栲胶，9.6份38%甲醛，30份甲醇和0.3份消泡剂，在室温下混合。于76℃下加热回流10～15分钟，在pH4.5时，保持回流120分钟，然后加30份99%的间苯二酚和30份水，将温度降到62℃，再加2.4份25%氢氧化钠溶液，混合物再回流60分钟，蒸出过量的甲醇，冷却、贮存。

使用时，上述树脂加16份96～97%粉状多聚甲醛，7份椰子壳粉（200目），7份木粉（200目），1份工业渗润剂，加适量水使粘度达到0.26～0.30帕秒。

用上述冷固单宁胶胶接木片，胶的干燥剪切强度为5508.9千帕（799磅/平方英寸），木材破坏率100%。达到商用苯酚—间苯二酚—甲醛冷固胶的标准。

标准

单宁胶应符合酚醛胶（室外级）和脲醛胶（室内级）标准。用作胶合板标准可分A级（相当于72小时煮沸）、B级（6小时煮沸）、C级（抗热水）和D级（抗冷水）。

趋势

缩合类单宁（特别是黑荆树单宁）能代替苯酚制成胶粘剂。胶的优点是：固化时间短、涂胶性能好、热压时间短、耐水性良好；胶的毒性小、无腐蚀作用；制造容易、成本低。这种胶已取得巨大成功，其使用价值和经济效果已受到世界各国木材加工业的关注和重视。

由于世界性的石油产品成本增高，苯酚价格昂贵，而人造板用胶粘剂的量有增无减，因而促使人们从再生资源开发质优价廉的制胶材料（如单宁）。利用再生资源生产胶粘剂，对于石油资源缺乏、石化产品短缺而又需发展木材加工业的发展中国家有着重要意义。在开发利用中，对生长快、含量高、性能好、成本低的黑荆树单宁应予高度重视。

中国需要大力发展人造板工业，与之相应的胶粘剂也要加快发展。因此，今后利用国内自然条件和加工能力，通过大力发展黑荆树，每年提供大量黑荆树单宁用来制胶，对人造板工业的发展将起到重要的保证作用。

湿地松是最常见的树种受雇于工业规模在加利西亚。其剥削要求前debarking ，这就使这一木质纤维材料，主要用作燃料，最丰富的工业废料在木材工业的加利西亚，产量约100万t /年。因此，有利可图的开采这些Calician自然资源，这是非常有趣的，一方面，制定木材粘合剂是克服上述弊端，另一方面，要搜索alternafive使用松树皮根据其化学成分。在早期阶段，苯酚甲醛单宁（肺功能）粘合剂使用合成鞣质提取马尾松松树树皮。实施这些粘合剂制造桉胶合板表明大有希望results.These树脂暗示，关于常规酚醛树脂，不仅减少了消费的石化苯酚，这是替换为可再生资源，而且还改善应用性能的胶粘剂[ 1 ] 。

在第二阶段，制定phenolurea甲醛单宁（ PUFT ）胶粘剂进行了研究。这些PUFT粘合剂，制备了copolymerisation松松树树皮单宁与酚醛脲醛（聚氨酯泡沫）预聚物。详细分析了核磁共振光谱连同评价树脂性能的表现，以便找到合适的预聚物制备条件之前， copolymerisation与单宁[ 2 ] 。 PUFT粘合剂准备雇用外部级中密度纤维板（中密度纤维板） [ 3 ]和plywoods根据欧洲标准。

这样做的目的是研究工作的固化过程中酚脲醛，单宁胶粘剂采用热分析技术：差示扫描量热法（ DSC ） ，使来确定释放的能量在固化过程（固化焓， △ H ）和评估速度和程度的化学转换和动态力学分析（的DMA ） ，占变化的力学性能的转换过程中发生的液态树脂为交联结构。

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呵呵。

以酚类与醛类在一定条件下反应的聚合物为主体材料的胶粘剂。酚类物质主要是苯酚，还包括甲酚、二甲酚、特丁基酚和苯基苯酚等；醛类物质主要是甲醛，有时也包括间苯二酚和糠醛。酚醛树脂的正式名称是苯酚—甲醛树脂，其平均分子量不大。有水溶性、醇溶性、油溶性和乳液等几种。一般呈液态，也有粉状固态的。

酚醛树脂是第一个人工合成的树脂。1872年拜耳（A.von Bayer）发现苯酚与甲醛在酸催化下能生成树脂。1883年迈克尔（A.Michael）报告碱亦可催化得树脂。1907年贝克兰（L.H.Baekeland）获得热压工艺专利，推动了酚醛树脂的应用。1909年酚醛树脂用作木材涂料。1910年酚醛纸质层压板制成。1915年有了酚醛纤维板的专利。此后，酚醛树脂的理论研究和实际应用都得到了很大发展。

反应机理

苯酚与甲醛的反应，由于催化剂的不同和反应体系pH值的高低，反应有下列类型：

强酸催化

甲醛的水溶液是平衡体系，内含甲醛单体和甲醛水化物甲二醇的缩合物。在酸性溶液里，甲二醇第一步生成羟基甲叉阳碳离子，然后与苯酚反应，生成羟甲基酚，这一步反应缓慢。在酸性条件下，生成的羟甲基酚很快与另一个苯酚分子作用，就开始缩合反应，分子链逐步加长为线性树脂，所以强酸催化的苯酚—甲醛反应相当激烈。方程式如下：

金属离子催化

在一定的酸碱度范围内（pH4～7），以二价金属盐作催化剂，如钙、镁、锌的醋酸盐，同时酚过量。这种树脂的特点是固化速度快，生产过程中的反应热难于控制。方程式如下：

碱催化

甲醛对苯酚的摩尔比为1.5～3.0，多数大于1.5，以氢氧化钠作催化剂，可生成甲阶段酚醛树脂（简称甲阶酚）。一般公认的反应过程是：

在低于60℃和高pH情况下，羟甲基酚的缩合反应缓慢，通常在60～100℃时生成树脂。

氨催化

氨催化甲阶酚，黄色，表明有甲亚胺基（—CH＝N—），并且分子量较大，明显不同于其他碱催化反应物。已知道在氨催化的树脂中含有类似于二苄胺和三苄胺的结构。

树脂制备的发展

20世纪70年代，乳液酚醛得到应用。它以水为介质，无公害；分子量比水溶性树脂大得多，性能好。通常有两种制备方法：其一，先在碱催化下生成酚醛树脂，然后在近乎中性的条件下，借助保护胶体的作用，使树脂悬浮于水，并且分子量进一步增长。1975年，中国已用于胶合板水泥模板的生产。其二是先在碱性条件下缩合树脂到预定的分子量范围，加入乳化剂，强力机械搅拌呈乳液，制成的乳液亦已用于造纸厂抄纸机上的尼龙干网处理。高邻位线性酚醛树脂，因解决了反应热的问题而可生产。

树脂的固化

酚醛树脂的固化，是从可溶可熔的液态转变为不溶不熔的固态的过程。至今，人们对这个十分复杂的固化过程还不太清楚。甲阶酚经加热（在碱性条件下）或加酸都能固化。一般认为固化有两个阶段，先生成亚甲基醚8967，再醚键断裂，交联度增加。醚键如何断裂有不同见解，倾向性的看法是断裂成亚甲基醌，再进一步交联。甲阶酚在酸性情况下固化，其机理类同线性酚醛的生成，反应速度很快，放出的大量热又反过来促进固化。

线性酚醛树脂没有足够的羟甲基，是热塑性树脂，加入含亚甲基的成分，如六次甲基四胺才能固化。其机理尚未完全清楚，仅从固化后的树脂呈现黄色，推断含有亚胺基。

固化的酚醛树脂是无定形的，其强度低于理论计算值，显微照片显示有微泡存在。一些研究者认为交联不多，有的推断固化后的酚醛树脂有两相，高分子化合物形成的骨架和充填于骨架中的低分子化合物。

应用

酚醛树脂胶接强度高，有优良的耐水性和耐久性，耐热性也很好，一般作为结构用胶或室外用胶。胶合板常用苛性钠催化的甲阶酚，胶压的板材能耐水、耐候，如滑翔机用航空胶合板即用该胶。纤维板为了增加强度和抗水性，在加防水剂的同时，也加入碱催化的酚醛树脂，利用它在铝盐和酸作用下析出的特点，使其沉积于纤维上。刨花板用于室外或作结构材料者，需用酚醛树脂胶粘剂。由于酚醛树脂固化较慢、对刨花含水率要求严及价格较高等原因，在刨花板的生产中应用较少。旋切单板浸渍酚醛树脂（醇溶性或水溶性）可压制成木材层积塑料，用于制造机械零件、耐磨材料、纺织梭子等。纸质层压板有工业用板和装饰用板两类。工业用层压板是将浸胶纸或浸胶布组坯热压成型，用作电气绝缘材料或耐磨材料。装饰板以牛皮纸浸酚醛树脂的胶膜纸作底层，上盖装饰纸等热压成型。此外，酚醛树脂还可用于涂料、模塑、研磨材料以及制酚醛纤维等方面。

中国木材工业中常用的酚醛树脂见下表。

优点：极性大、粘接力强；刚性大、耐热性高；耐老化性好；耐水、耐油、耐化学介质、耐霉菌；本身易于改性，也能对其他胶粘剂进行改性。

缺点：颜色较深、有一定的脆性、易龟裂，特别是水溶性酚醛树脂与脲醛树脂相比固化时间较长、固化温度高，对单板含水率要求严格。

注意事项：

1、酚醛胶粘剂含有溶剂，一般涂胶2~3次每次均需晾置一定时间，有时还要升温烘烤后趁热粘接。

2、固化时必须施加压力，防止气孔产生，保证胶层致密。

3、升温分段进行，以使温度均匀稳定。

4、达到规定的固化时间后，应缓慢降温冷却，以避免或减少产生内应力。

5、胶含有易燃溶剂，加热固化时还会有苯酚和甲醛气味注意通风防火。

6、胶液含有无机填料的储存易有沉淀，用前一定要搅匀用后应盖严密封。

人造板，顾名思义就是利用木材在加工过程中产生的边角废料，混合其他纤维制作成的板材。人造板种类很多，常用的有刨花板、中密度纤维板、细木工板（大芯板、木工板）、胶合板、科技木、木或竹地板等。因为它们有各自不同的特点，被应用于不同的家具制造领域。

二、主要种类

（一）胶合板

胶合板由杂木皮和胶水通过层压而成，一般压合时采用横、坚交叉压合。目的是起到增强强度作用。一般12厘板以上厚度要求9层以上，10厘厚5层以上。胶合板按类别有4类，即耐气候、耐潮胶合板为I类，耐水胶合板为 II类、耐潮胶合板III类，不耐潮胶合板IIII类。不同类价格相差较大，应依不同用途选配。

（二）细木工板

细木工是由芯板拼接而成，两个外表面为胶板贴合。此板握钉力均比胶合板、刨花板高。此板价格比胶合板、刨花板均贵，适合做高档柜类产品，加工工艺与传统实木差不多。

（三）蜂窝板

蜂窝板又能称蜂巢纸，它是由200g左右牛皮纸加工成蜂窝形状，并可伸缩拉伸产品共分A、B、C三级。它的优点是：重量轻，不易变形，但它要和中纤板或刨花板结合才单独使用。特别适合做防变形大跨度台面，或易潮变形的门芯。但生产时要冷或热压加工，因而生产效率较低。

（四）纤维板

纤维板由木材经过纤维分离后热压复合而成。它按密度分高密度、中密度。平时使用较多为中等密度纤维板，比重约0.8左右。它的优点为表面较光滑，容易粘贴波音软片，喷胶粘布，不容易吸潮变形，缺点是有效钻孔次数不及刨花板，价格也比刨花板高5-10%。

（五）刨花板

刨花板主要以木削经一定温度与胶料热压而成。木削中分木皮木削、甘蔗渣、木材刨花等主料构成。一般质量刨花板以木材刨花原料制造，它由芯材层、外表层及过渡层构成。外表层中含胶量较高，可增加握钉力、防潮、砂光处理，由刨花板加工过程运用胶料及一定溶剂，故导致含有一定量苯成份化学物质，按其含量不同分有E0、E1、E2级同时刨花板中还分出防潮型刨花板，价格略高于普通刨花板。

（六）科技木

科技木是以普通木材（速生材）为原料，利用仿生学原理，通过对普通木材、速生材进行各种改性物化处理生产的一种性能更加优越的全木质的新型装饰材料。与天然材相比，几乎不弯曲、不开裂、不扭曲。其密度可人为控制，产品稳定性能良好，在加工过程中，它不存在天然木材加工时的浪费和价值损失，可把木材综合利用率提高到85%以上。

三、主要生产工艺流程

人造板的生产工艺相对比较复杂，但是一般可以包含以下5个主要工艺。

（一）切削

原材料处理和产品最终加工，都要应用切削工艺，如单板的旋切、刨切,木片、刨花的切削，纤维的研磨分离，以及最终加工中的锯截、砂磨等。将木材切削成不同形状的单元，按一定方式重新组合为各种板材，可以改善木材的某些性质，如各向异性、不均质性、湿胀及干缩性等。大单元组成的板材力学强度较高，小单元组成的板材均质性较好

（二）干燥

干燥包括单板干燥、刨花干燥、干法纤维板工艺中的纤维干燥及湿法纤维板的热处理。干燥的工艺和过程控制与成材干燥有所不同。成材干燥的过程控制是以干燥介质的相对湿度为准，必须注意防止干燥应力的产生；而人造板所用片状、粒状材料的干燥则是在相对高温、高速和连续化条件下进行的，加热阶段终了立即转入减速干燥阶段。单板及刨花等材料薄,表面积大,干燥应力的影响甚小或者不存在。加之在切削过程中木材组织发生不同程度的松弛，水分扩散阻力小，木材内部水分扩散规律对单板、刨花等就失去意义。干燥的热源大都是用蒸气或燃烧气体。

（三）施胶

施胶包括单板涂胶、刨花及纤维施胶。单板涂胶在欧洲仍沿用传统的滚筒涂胶，美国自70年代起许多胶合板厂已改用淋胶。中国胶合板厂也用滚筒涂胶。淋胶方法适宜于整张化中板和自动化组坯的工艺过程。刨花及纤维施胶现在主要用喷胶方法。

（四）成型

成型和加压胶合板的组坯，刨花板纤维板的板坯成型和加压都属于人造板制造的成型工艺。加压分预压及热压。使用无垫板系统时必需使板坯经过预压。它使板坯在推进热压机时不致损坏。热压工序是决定企业生产能力和产量的关键工序，人造板工业中常用的热压设备主要是多层热压机，此外，单层大幅面热压机和连续热压机也逐渐被采用。刨花板工厂多用单层热压机，中密度纤维板制造中使用单层压机就可以实现高频和蒸气联合使用的复式加热，有利于缩短加压周期和改善产品断面密度的均匀性。

（五）其他处理

最终加工板材从热压机卸出后，经过冷却和含水率平衡阶段，即进行锯边、砂光，硬质纤维板需经热处理及调湿处理。根据使用要求，有些板材还需进行浸渍、油漆、复面、封边等特殊处理。

五、主要职业危害因素

人造板生产企业主要存在甲醛等高毒物质、粉尘、噪声及其他有毒有害物质等多种职业危害因素。

有毒有害物质主要存在于胶粘剂，职业危害主要存在于制胶工序和施胶工序。木材及人造板工业胶粘剂按主要合成原料分为脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂等。

（一）脲醛树脂

按用途分为冷压用、胶合板和细木工板用、刨花板用、中（高）密度纤维板用、浸渍用。加入少量三聚氰胺的改性脲醛树脂也用于生产中E0、E1级高密度纤维板和刨花板。主要原料为甲醛和尿素，辅料是液碱、甲酸、氨水、三乙醇胺、硫酸铵等。

脲醛树脂对人体的主要危害是游离甲醛。标准要求脲醛胶游离甲醛含量≤0.3%。

（二）酚醛树脂

按用途分为浸渍用和胶合用。主要原料为苯酚和甲醛，辅料是液碱。

酚醛树脂对人体的主要危害是游离甲醛和游离苯酚。标准要求酚醛胶游离甲醛含量≤0.3%，游离苯酚含量≤6%。

苯酚在常温下为无色针状结晶或白色结晶熔块，皮肤接触苯酚水溶液或纯苯酚时，会引起麻醉中毒，并变以溃疡，具有强烈的腐蚀性。

（三）三聚氰胺甲醛树脂

用途主要是浸渍用。主要原料是三聚氰胺和甲醛，辅料为液碱、己内酰胺、二乙二醇、1.4—丁二醇。

三聚氰胺甲醛树脂对人体的主要危害是游离甲醛。标准要求脲醛胶游离甲醛含量≤0.3%。

注：

1、游离甲醛：通俗的讲就是在板材、家具、涂料、胶粘剂生产过程中，需要大量的甲醛作为载体，但甲醛在高温的生产线中，大部分的甲醛已经生成了胶，已不再是甲醛，这类已经反应掉的甲醛对人体已经没有危害。在生产的过程中，有一小部分的甲醛没有参加反应，就变成了游离甲醛。

2、游离苯酚：不易化合或很易从化合物中分离的苯酚叫做游离苯酚，其实说的通俗一些就是在溶液中还未反应的苯酚。当然，要注意易从化合物中分离这个概念，说明游离苯酚是可以存在于化合物中的，只是加上其他条件易分离出来就是游离苯酚。