三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板工艺研究

潘亚东，李春风

(北华大学 林学院，吉林 132013)

三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板工艺研究

潘亚东，李春风*

(北华大学 林学院，吉林 132013)

以薄木饰面板为基材，涂饰三聚氰胺改性树脂，经热压后在薄木饰面板表层形成一定厚度的树脂胶膜，并利用正交实验法研究装饰工艺中热压温度、热压时间、涂胶量和预固化时间4个因素，对三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板的表面粗糙度、附着力和耐磨性等性能的影响，确定出最佳的固化工艺参数，优化装饰工艺，改善传统装饰板耐磨性差、易翘曲和工艺复杂的问题。实验结果表明，胶膜附着力等级均达到2级及以上，耐磨性均达到了优等和一等。对三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板的性能影响大小为：热压温度>热压时间>涂胶量>预固化时间。最佳的固化工艺为：涂胶量 450 g/m2，预固化时间15 min，热压温度160 ℃，热压时间为120 s。

涂饰；三聚氰胺改性树脂；工艺研究；薄木饰面板

0 引言

人造板广泛应用于橱柜、家具、地板、镶板、建筑等工业产品中，多利用油漆、层压塑料或者树脂浸渍纸做为表面装饰材料[1]，浸渍薄木饰面人造板由于采用珍贵树种木材的薄木饰面，其保持了珍贵木材特有的纹理和色调，具有实木感强、美观和手感好等优点[2]，但利用薄木装饰人造板往往会出现板面透胶变色、表面裂纹、翘曲、胶层龟裂等问题[3]。三聚氰胺树脂具有耐水性、耐磨性、耐候性和透明性好等优点，常用于人造板的表面装饰材料[4，5]。但纯三聚氰胺树脂固化后胶层脆性高，表面易开裂，需要进行增韧改性。无机纳米材料添加到三聚氰胺树脂中，不仅能增加树脂的柔韧性，同时热压到人造板表面，还能够减少人造板中游离甲醛和VOCs的排放，提高表面耐磨性[6-8]。

本实验利用聚乙二醇处理纳米二氧化硅，在三聚氰胺树脂缩聚反应前期加入，得到性能优良的高韧性三聚氰胺树脂。利用合成好的三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板，以改进传统薄木饰面装饰板易翘曲、开裂和耐磨性不高等问题。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料与仪器

三聚氰胺，纯度>99.8%，河南金大地化工有限责任公司；甲醛，含量<37%；尿素，含氮量>42.6%，黑化股份有限公司；聚乙烯醇，天津市瑞金特化学品有限公司；聚乙二醇-200，天津市永大化学试剂有限公司；纳米二氧化硅(SS-200)，赤峰盛森硅业科技发展有限公司；薄木饰面板自制；热风循环烘箱(CT-C0)，常州中贝干燥设备有限公司；漆膜磨耗仪(JM-I型)，上海涂料工业机械厂；平板硫化机(XLB-D)，湖州顺力模胶机械有限公司；脱模剂；渗透剂；固化剂。

1.2 三聚氰胺改性树脂的制备

先将纳米二氧化硅配成5%的水溶液，然后再缓慢加到在高速搅拌下的聚乙二醇中混合10 min，聚乙二醇用量为树脂总量6%。在装有搅拌器、温度计的三口烧瓶内，加入一定量的甲醛，用30%的氢氧化钠调节pH在9～10，依次加入聚乙烯醇0.3%、三聚氰胺、尿素，升温到40 ℃加入聚乙二醇二氧化硅混合液，升温到78 ℃保持pH值在8.5以上，保温一段时间后，采用浑浊实验法[9]确定反应终点，若达到要求，快速降温，即得到浅黄色的三聚氰胺树脂液。甲醛与三聚氰胺的摩尔比为3.5，三聚氰胺与尿素的质量比为1.5。

1.3 三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板工艺

以纳米二氧化硅作为改性剂增韧三聚氰胺树脂，同时树脂耐磨性也有所提高[10]，加入渗透剂0.3%、脱模剂0.3%和固化剂0.6%搅拌均匀，将调制好的三聚氰胺改性树脂按一定的涂胶量刷涂到薄木饰面板表面，将涂饰好的薄木饰面板陈放在热风循环烘箱中，在80 ℃条件下预固化一段时间后热压，热压压力为1 MPa。

实验选取影响三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板性能的涂胶量、预固化时间、热压温度和热压时间4个指标作为试验因素，每个试验因素选取3个水平，各因素水平见表1。采用L9(34)正交试验设计，每一试验条件重复3次，确定出三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板的最佳工艺条件。

1.4 性能检测

根据正交实验要求，在不同试验条件下制作出的薄木饰面板，对其进行表面粗糙度、附着力和耐磨性检测。表面粗糙度采用表面粗糙度测量仪测量饰面板表面的微观不平度十点高度Rz值；附着力按国标GB 4893.4-85家具表面漆膜附着力交叉切割测定法进行，评级方法根据文献[11]所述判定；耐磨性按国标GB 4893.8-84家具表面漆膜耐磨性测定法检测。

表1 正交试验因素水平表Tab.1 Table of various factor levels of orthogonal experiment

2 试验结果与讨论

2.1 附着力分析

表2 胶膜附着力等级表Tab.2 The classing table of film adhesion

表2是在正交试验中附着力的测定结果。从表2可知，三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板的附着力均达到2级及以上，使用三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板对饰面板的附着力没有不利影响。预固化时间、热压温度和热压时间对饰面板的附着力都有影响，而涂胶量对附着力没有影响。试件1的实验水平都是最低的，三聚氰胺树脂未完全浸透，热压时间也太短，可能是树脂固化不完全引起的；试件9是由于涂胶量太大，而热压时间短，树脂固化不完全引起的。在只考虑附着力指标的前提下，三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板的最佳固化工艺为：涂胶量250 g/m2，预固化时间15 min，热压温度150 ℃，热压时间120 s。

2.2 粗糙度分析

由表3粗糙度直观分析表中极值R的大小可以看出，各因素对三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板粗糙度影响程度的大小：热压温度>涂胶量>预固化时间>热压时间。根据表4的粗糙度方差分析得出各因素对三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板的粗糙度都没有显著性影响。

表3 粗糙度直观分析表Tab.3 The analysis of extreme differences of the roughness

表4 粗糙度方差分析表Tab.4 The analysis of standard square differences of the roughness

从表3可以看出各因素对三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板粗糙度的影响情况，由均值K大小的变化可以明显的看出涂胶量和预固化时间值逐渐增大，粗糙度Rz值均呈下降趋势，说明涂胶量越大、预固化时间越长，饰面板的粗糙度Rz值就越小，板面越平整。而热压温度从140 ℃升高到160 ℃时，粗糙度Rz值先增加后减小；热压时间从120 s升高到160 s时，粗糙度Rz值先减小后又增大。在只考虑粗糙度指标的前提下，装饰的最佳工艺为：涂胶量450 g/m2，预固化时间25 min，热压温度160 ℃，热压时间140 s。

2.3 耐磨性分析

耐磨性是指漆膜表面抵抗磨损的程度，以漆膜磨耗的质量(精确到0.001g)大小来表示其耐磨性的优劣[12]。根据GB/T18103-2000的规定，磨耗100转后，漆膜耐磨磨耗值小于0.15 g/100r且漆膜未磨透为合格，耐磨磨耗值小于0.08 g/100r且漆膜未磨透为优等和一等。

表5 耐磨性试验结果Tab.5 The result of abrasion resistance

表5是三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板在磨耗100转后的失重结果，磨耗值最低为0.058 g/100r，磨耗值最大为0.066 g/100r，均达到了优等和一等。热压温度和热压时间对耐磨性的影响较大，与附着力测定结果相一致，这是因为热压时的热压温度和时间对三聚氰胺树脂胶膜的固化程度和表层硬度、密度等的影响较大[13]，其次是涂胶量，预固化时间对三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板耐磨性影响最小。

各影响因素的直观分析图如图1所示。由图1可以看出，随着涂胶量的增加，胶膜磨耗值呈直线下降，耐磨性增加，这是由于涂胶量增加胶膜涂层厚度增大，耐磨性在一定程度上有所提高[14-15]；预固化时间从15 min变化到20 min，胶膜磨耗值不变，在到25 min时磨耗值增大，耐磨性降低，这是预固化时间过长导致树脂液流失板面缺胶引起的；热压温度从140 ℃到150 ℃，胶膜磨耗值增加，热压温度在变化到160 ℃，胶膜磨耗值快速下降，耐磨性增大，这是因为在160 ℃下树脂固化较充分，胶层硬度增加；热压时间从120 s变化到160 s，胶膜磨耗值呈直线增大，耐磨性下降，这是由于热压时间延长，树脂固化过度，胶层产生裂纹或表层脆性增加引起的。在只考虑耐磨性指标时，最佳的固化工艺为：涂胶量450 g/m2，预固化时间15 min，热压温度160 ℃，热压时间120 s。

3 结论

(1)经过改性后的三聚氰胺树脂韧性显著提高，涂饰到薄木饰面板上的树脂胶膜附着力均达到2级及以上，磨耗值在0.058～0.066g/100r，耐磨性均达到了优等和一等，使用三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板可以有效提高饰面板的性能。

(2)通过正交实验分析，热压温度、热压时间、涂胶量对饰面板附着力有较大影响，而预固化时间无影响；热压温度和热压时间对粗糙度的影响较大，涂胶量次之预固化时间最小；热压温度对耐磨性的影响最大，涂胶量排第二，预固化时间排第三，热压时间的影响最少。综合分析得，影响三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板性能大小的因素为：热压温度>热压时间>涂胶量>预固化时间。

图1 耐磨性直观分析图Fig.1 Analyzable figure of the abrasion resistance 【参 考 文 献】

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Technical Study on Veneer Decorative Panels Paintedusing Melamine Modified Resin

Pan Yadong，Li Chunfeng

(Forestry College of Beihua University，Jilin 132013)

Veneer decorative board was used as the basic material and painted using the melamine modified resin.A certain thickness of resin film was formed on the surface of veneer decorative board after hot pressing.Effects of hot pressing temperature，hot pressing time，glue spreading content and pre-curing time on the surface roughness，adhesion and resistance of surface coatings were investigated by using orthogonal test method.The best curing process parameters were determined and the surface quality of the veneer decorative board was improved.The results showed that the film adhesion level was above level two and abrasion resistance were up to the superior and class one.The results of range analysis demonstrated that the order of various factors from the most to the least was hot pressing temperature，hot pressing time，glue spread content and pre-curing time.The optimal process parameters were glue spread content of 450 g·m-2，pre-curing time of 15min，hot pressing temperature of 160℃ and the hot pressing time of 120 s，respectively.

painting；melamine modified resin；technical study；veneer decorative board

2016-11-25

国家自然科学基金项目(31400503)

潘亚东，硕士研究生。研究方向：林业工程。

*通信作者：李春风，博士，副教授。研究方向：胶粘剂及木材改性。E-mail：lichunfeng17@163.com

潘亚东，李春风.三聚氰胺改性树脂涂饰薄木饰面板工艺研究[J].森林工程，2017，33(3)：44-47.

S 781

A

1001-005X(2017)03-0044-04