合成树脂胶黏剂在木材工业中的应用

李 强 王建军

木材胶黏剂是一类单组分或多组分、具有优良粘接性能的、在一定条件下能使不同形态的木材（相互或与其他材料）通过粘附作用紧密地胶合在一起的物质。目前，全部使用木质材料的产品70%以上使用胶黏剂，这包括层积梁、集成材、胶合板、刨花板、纤维板、复合地板、装饰贴面板等，以及纸制品和用于人造板表面装饰的材料。

1 木材工业常用合成树脂胶黏剂的分类

1.1 脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂（UF、MF）

脲醛树脂是一种由尿素和甲醛缩聚而成的合成树脂，用脲醛树脂可制成中等耐水性胶黏剂。脲醛树脂生产过程中通过添加三聚氰胺改性可制成高等耐水性胶黏剂。

脲醛树脂的优点：胶接力好；固化速度快；高浓度时黏度低；无色；与水能很好的混合；易于调制适当的黏度和浓度；可脱水制成粉末状的胶黏剂，易于储存和运输；成本低廉；制造方便且用途广泛。脲醛树脂除可大量用作木材胶黏剂外，并可应用于纺织品、纸张、肥料及涂料等。

用脲醛树脂调制胶黏剂时，通过加入不同的助剂，可赋予胶黏剂特定的工艺性能。这些助剂包括：增黏剂、潜伏固化剂、延迟剂、甲醛捕捉剂、分散剂、阻燃剂、增强剂、活性填料、表面活性剂等。

1.2 酚醛树脂胶黏剂（PF）

酚醛树脂是木材工业中使用最广泛的胶黏剂之一，它具有成本相对较低、胶合强度高、耐水、耐热、耐磨等特性，与水能很好的混合；易于调制适当的黏度和浓度；可脱水制成粉末状胶黏剂，易于储存和运输及化学稳定性好等优点。其缺点是颜色较深、固化时间较长，生产和使用过程中产生的废水处理成本较高。即使如此，仍广泛地应用于生产耐水一类的胶合板、装饰胶合板、木材层积材等木制品。

酚醛树脂除可大量用作木材胶黏剂外，并广泛用于航天、军工、汽车、电子及磨料等众多行业。

1.3 聚醋酸乙烯酯（PVAc）

聚醋酸乙烯酯乳液（PVAc）俗称白乳胶或白胶，是醋酸乙烯酯经聚合而生成的白色乳液。在木材工业中应用广泛，主要用于人造板表面粘贴薄木，如装饰单板饰面、家具、木门等，也用于木制品的榫接或指接等。特制的白乳胶也可用于地板安装、集成材等需要一定耐水性要求的产品。它的优点非常明显，环保性能佳，使用方便、无毒无臭；缺点同样明显，耐热和耐水性不是十分理想。

1.4 水性高分子-异氰酸酯乳液型（EPI）

水性高分子-异氰酸酯胶黏剂是一种由水性高分子聚合物如聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚炳烯酸酯、丁苯橡胶乳液，以及填料助剂等为主要成分的主剂，和由异氰酸酯系化合物作为交联剂组成的胶黏剂，起源于日本，目前用于木材集成材、指接材、地板及家具等木材加工领域。由于生产过程中不添加甲醛，具有良好的环保性能；同时，由于使用异氰酸酯系化合物作为交联剂，它又具有中等强度的耐水和耐热性能。随着人们对甲醛危害的日益重视，该类型胶黏剂使用范围逐渐增大。它的缺点是使用、操作性较差，目前还没有与之相配套的大型生产设备；另外，其生产门槛过低，没有相对完善的行业标准，这也是制约其发展的因素。

1.5 聚异氰酸酯和聚氨酯胶黏剂（PUR）

以多异氰酸酯和聚氨基甲酸酯（简称聚氨酯）为主体材料的胶黏剂统称为聚氨酯胶黏剂。聚氨酯系由异氰酸酯和含羟基化合物如聚醚、聚酯、蓖麻油或其他多元醇等化合而成的弹性体。聚氨酯预聚体与木材的水分和羟基反应，固化交联而形成稳定的化学结构。该类型胶黏剂具有力学强度高、绝缘、耐热、耐水、耐腐蚀性高，用于木材工业中，使得产品具有尺寸稳定性好，不含甲醛等优点。聚氨酯技术应用于各行各业，随着其技术的飞速发展应用也越来越广。在木材加工领域，聚氨酯热熔胶已实现大批量大规模使用，但由于其清洗难度大，需要设备具有较高自动化程度，设备投入与产出比及生产成本制约了其大范围应用。

1.6 乙烯-醋酸乙烯热熔树脂（EVA）类热熔胶

乙烯-醋酸乙烯热熔树脂（EVA）热熔胶是一种不需溶剂、不含水份、100%的固体可熔性聚合物，在常温下为固体，加热熔融到一定程度变为能流动且有一定黏性的液体粘合剂，其熔融后为浅棕色半透明体或本白色。EVA热熔胶主要用于板式家具的封边、组装、包装。具有无毒、无环境污染、制备方便等优点，其缺点是耐热耐水性较差，高端家具制造领域有被聚氨酯热熔胶逐步替代的趋势。

2 胶黏剂的正确选择和合理使用

胶合强度、耐水性和甲醛释放量是判断胶合质量的主要衡量标准。如果胶黏剂质量不好，或者选择不当会出现各种胶合质量问题，比如甲醛释放量高、胶合强度低、耐水性差等。 即使胶本身的质量和选择都没问题，但如果在使用过程中没有控制好各种关键因素也同样会出现胶合质量问题。所以在选择和使用胶黏剂时一定要注意以下关键环节。

1）胶黏剂的选择。主要看是否能够达到胶合标准的基本要求，比如甲醛释放的等级、耐水性及强度的高低。其次要看胶是否适合客户的生产条件。另外在选择胶黏剂的供应商时要看其产品质量，特别是质量的稳定性和持续性。对胶的供应商的服务也要提出高要求，解决问题要有诚意，同时迅速和有效。作为胶的供应商在为客户提供胶黏剂方案时首先一定要主动全面地了解客户的产品质量标准、生产设备、生产工艺参数、生产效率、生产气候条件、生产管理水平以及成本控制等，做到心中有数，使所推荐的胶黏剂产品全方位地、最大限度地符合客户的条件，同时还要和客户一起做验证试验，用科学数据实际检验所推荐的胶是否能够真正满足客户的要求。另外，胶的适应性要广，稳定性要强，以便留出一定空间来适应客户生产条件的轻微变化和波动。

2）胶黏剂本身的质量和性能。胶的供应商在配方设计、原料选择、生产控制等方面一定要严格把控，保证出厂的胶黏剂产品完全符合质量和性能要求。每个批次的胶产品要质量稳定一致。胶的性能要满足客户的要求并根据客户情况的变化调整胶黏剂的性能和表现。目前，国家对胶的甲醛释放和VOC排放的要求越来越严格，要满足这些新的高标准有时就会不得不降低胶合强度以及胶合速度等其他性能指标，在成本上也会有所增加， 因此如何在保证这些性能及成本不发生大的变化的同时，还能够提高胶的环保性，这是对胶的生产商的考验，也是产品竞争的关键所在。

3）被胶合材料的特性。在选择胶时一定要考虑被胶合材料的材种、密度、硬度等特性。因为这些特性影响胶的渗透性以及胶合产品的内应力。比如高密度高硬度的木材，胶很难渗透，需要调整胶的黏度和增加加压压力。而表面粗糙的树种胶就会过度渗透，这就需要采取增加涂胶量或增加胶的固体含量等措施。另外，如果引入新的材种、新的设备或新的产品结构，导致胶合工艺、胶合效率和胶合标准发生变化时，就应要求胶的供应商对胶本身的指标做出相应调整。

4）被胶合材料的加工质量。要严格控制加工精度、含水率等。加工精度不好会导致局部缺胶和加压压力不均匀等问题。含水率过高或过低会影响胶的渗透和固化时间，含水率过高还会导致甲醛升高的问题。比如板材加工精度控制在±0.1 mm,木材的含水率控制在6%～12%之间是比较理想的状态。

5）气候条件。气温和湿度过高或过低会影响胶的固化速度，也会影响胶的操作性。要根据不同的季节选择不同的胶，或者调整生产工艺参数。比如一般冬季应选择固化速度快的胶，而夏季要选择活性期长的胶。这样既能保证较高的生产效率，又能保持良好的操作性，便于工厂生产加工。

6）生产设备。生产设备要有足够的精度和准确性。比如热压机的温度和压力都要保持均匀一致；涂胶剂要保证能够提供稳定的涂胶量，防止出现因压力、温度和涂胶量不均匀导致的开胶或甲醛释放超标。

7）生产工艺参数。生产工艺参数的设定一定要结合客户的生产条件以及胶本身的特性，而且必须要经过事先试验以证明符合用户的生产条件。在生产过程中要不断监测工艺参数的准确性和稳定性，确保时时刻刻都要符合要求。在生产过程中必须经常检查涂胶量的变化，因为涂胶机在运转一段时间后胶辊间隙会变化，导致涂胶量发生变化， 这就需要定时检查并调整工艺参数。

8)质量检测。用户要建立起自己的检测设施来检查原料和成品的质量，以便及时发现问题并迅速采取措施进行调整和改正。对于胶以及其他原料要进行主要参数的检查并与供应商提供的数据做对比。当然前提是客户要有具备同样水平的检验设备和采用同样的检测方法。

9)仓储和物流。一定要按照胶供应商的要求正确运输和储存胶料。避免出现受冻、受热以及过期等问题。同时要注意储存期的限制，使用时要本着先进先出的原则，防止胶过期。

3 木材工业胶黏剂的发展

我国木材工业在过去的二三十年里有了巨大的发展，已经是地板、人造板、家具的生产大国，木材加工用胶黏剂也随之发展壮大。通过不断的产品研发、战略布局、资源优化等方面的努力，木材工业胶黏剂在各个方面都取得了发展和进步，具体体现在以下几个方面：

1）虽然不断有新类型的胶黏剂在市场上出现，但传统的几大类胶黏剂在中国及国外的木材工业用胶领域仍然占有主导地位。经过多年来的不断改进，这些胶黏剂都已经非常成熟，应用范围非常广泛。比如醛类胶黏剂，虽然人们谈醛色变，但醛类胶仍然是目前木材工业应用最广泛的胶种。因为它在成本和性价比上都很有竞争力，而且在胶合强度、耐水性以及操作性方面都有不可取代的优势。经过多年的不断探索与改进，醛类胶黏剂的甲醛含量已经降到很低，目前已经有完全可以满足中国及欧美E1、日本F☆☆☆☆、美国CARB2等甲醛释放标准的醛类胶黏剂在各个领域广泛使用。

2）传统的合成树脂胶黏剂得到不断的改进和完善，以求继续保持和发挥各自的长处和特点，在木材工业继续长期生存和发展下去。而且各种类型的传统胶黏剂正在相互弥补各自的不足之处，可以在各种应用领域相互通用，为用户提供更加灵活和多样的选择。常用的木工胶黏剂，产品之间的通用性和互补性已经发展得很强，例如传统的非醛类实木拼板胶在开放时间和活性期等方面经过调整和改进后已经可以用在地板、贴面等领域，为这些应用领域的用胶增加了新的选择，可以满足更加严格的甲醛释放要求。

3）木工胶黏剂正朝着更加环保的方向发展，表现在更加低的甲醛含量和释放量。国家标准对甲醛释放的要求越来越严格，不断地和国际接轨。CARB2、F☆☆☆☆等国外甲醛释放标准也越来越多地用在出口产品上。同时，总挥发性有机物（VOC）等新的指标也纳入到了木工胶黏剂的环保控制上。比如国家标准GB18583—2008《室内装饰装修材料胶黏剂中有害物质限量》要求胶黏剂的VOC释放量不能高于350 g/L。

4）胶黏剂的发展也在跟随和配合木材工业的发展步伐，比如要适应向定制化、规模化和集成化的生产方式发展。胶黏剂在胶的操作性、效率以及胶合性能上都在不断改进和提高，以适应和满足这种新的市场需求。目前一些胶黏剂生产商可提供各种快速固化、操作性强、适合大规模生产的胶黏剂，以满足不断提高的机械化和自动化加工设备和工艺的要求。比如胶的组成成分变得更加少而简单，从而简化混胶操作的程序，提高生产的流畅性，更加适应连续化的流水作业；另外也可采用特殊的固化剂大幅度提高胶的固化速度以缩短加压时间，提高生产效率，但同时还能够在胶固化前保持一定的活性期，为其他操作环节留出充足的操作时间。

5）胶黏剂的制造过程也更加清洁化和安全化，对环境的污染和对人员健康产生危害的生产操作受到严格的限制，不符合安全、环保和能耗要求的胶黏剂制造企业正在退出。胶黏剂制造的总体环境正变得更加绿色和安全，并正在向集中供胶的方向发展。更加专业的制胶，更加高的标准、全方位的环境保护方案与设施使制胶过程中对环境的影响降到最低。一些先进的胶黏剂生产厂商坚持清洁生产、节能减排、循环使用，采用先进的在线报警和互锁自动控制、以及自动批次生产，再辅助友好的人机互动及过程确认等，实现了制胶生产操作的数据化、信息化和自动化，有效地控制了设备故障、原料差异、意外事件等各种因素可能导致的生产意外的发生和质量的不稳定，极大地提高了安全生产的可靠性，并保证生产出的胶产品品质的稳定性。

6）国际企业在中国投资生产，把先进的产品、技术和服务本土化，缩短运输距离，降低物流成本，更快更好地反馈市场及客户的需求，使得胶黏剂生产商对信息的掌握及时准确。

[1]王恺.木材工业实用大全.胶黏剂卷[M].北京:中国林业出版社,2003.

[2]蔡祖善.木工胶黏剂在工艺技术与设备上的演变[J].林产工业,2013,40(5):50-52.

[3]张忠涛.我国木材工业用胶黏剂产业与发展[J].林产工业,2013,40(6):3-4.