第五章胶合板胶合

第一节 胶合原理
一、胶合理论 两种不同材料相接触时，由于表面分子、原子、离子和官能团的作用形成一种新的连接叫胶合， 这种作用叫胶合作用。 1、机械胶合理论：这种理论认为，从微观上看，材料表面是凸凹不平的，内部也有裂隙和孔隙，胶 粘剂渗透到裂隙和孔隙中，固化后形成一种机械啮合的胶钉。 这种机械胶合理论对于多孔性材料（如木材）来说作用较大，但对于无孔材料来说作用不大。 2、吸附理论： 持这种理论的人认为：胶粘剂将被胶合物胶接在一起，是由于吸附作用的结果，即由范德华力和 氢键作用的结果。 粘合力的大小与分子之间的距离和极性有关。这种理论认为只有极性分子之间或非极性分子之间 才能表现出较高的粘合力，而极性分子与非极性分子之间是不可能有较高的胶合强度的。当两物体的 分子距离很近时，范德华力是很大的（理想表面相距10°A时，它们的引力可达10-100MPa）当距离 为3-4°A时，引力可达100-1000Mpa，这个数值远远超过现代最好胶粘剂所能达到的胶合强度。但 实际上两物体表面不可能接触很好，即使精密抛光，两个平面之间的接触面积不过总面积的1/100， 而液体和固体的接触只要液体对固体表面充分浸润就可以了，但许多事实证明，完全浸润是产生吸附 的必要条件，并不是充分条件，因为有些物体即使被胶粘剂安全浸润，胶合性能也很差，这就说明引 力对胶合强度起一定作用，但不是完全的。 3、扩散理论 这种理论认为，两个物体或胶与被胶物体仅仅相互接触是不够的，必须相互扩散才能形成牢固的 胶接。由于胶粘剂属高分子物质，被胶合物木材也是高分子物质，都具有链状结构的分子，在一定条 件下，分子的布朗运动而相互扩散，分子在界面产生共溶，两种材料的界面就消失了，变成一个过渡 区域，这对胶合是有利的。
第三节 单板施胶
单板施胶：就是将一定数量的胶粘剂均匀地涂施在单板的表面上的一道工序。板坯施胶胶合后， 要求在胶合面形成一个厚度均匀的连续胶层。且胶层的厚度越薄越好，因此，施胶质量的好坏，直接 影响胶合质量。 一、施胶的方法 单板施胶有单面施胶和双面施胶两种。 单面施胶就是在单板的一面上施胶，而另一面靠另一张单板表面施胶来胶合，这种方法在淋胶， 挤胶法施胶应用。除面板不施胶外，其余各层单板均单面施胶。 双面施胶是在一张单板的两个面施胶，而相邻层单板不施胶，因此，在胶合板的偶数层单板上双 面施胶，也就是在芯板（或横纹单板）上施胶，以此类推。这种方法适于辊涂。 另外，按胶的状态可分为干法施胶和液体施胶两种。 1、干法施胶有两种方式 （1）胶膜纸法：是将厚度为20mm特制纸张，浸渍树脂胶（酚醛树脂）后，经干燥、剪裁制成胶膜 底，组坯时夹在单板中间，热压时靠胶膜纸把单板胶合在一起。 优点：使用和运输方便，胶量分布均匀，胶合质量好。 缺点：成本高，目前只用在少数高级的贴面板中或用于航空胶合板生产。 （2）粉状施胶：将粉状的树脂胶直接铺撒在单板表面上，胶合时，在热的作用下，胶熔化后流层， 布满整个胶合面。这种方法一般应用于湿单板。 2、液体施胶：就是将胶液均匀地涂布在单板的表面上。一般胶合板生产都采用液体施胶。 其施胶的方法有四种。 （一）辊筒涂胶法，有双辊筒和辊筒两种， Ⅰ、双辊筒涂胶（图5-12） 工作原理是下辊筒浸在胶槽中，胶液的高度一般浸没下胶辊直径的1/3为宜，太多太少都会影响涂 胶质量和施胶量。
图5—2 图5—3 2、四辊筒涂胶机，图5-3 四辊筒涂胶机比双辊筒涂胶机多了两个辊筒（钢制的），称为挤胶辊，其线速度比涂胶辊低1520%，起刮胶作用，它与涂胶辊的距离是可调的，因此控制胶量，而不需要靠对单板的加压来控制涂 胶量，胶辊也不须浸在胶槽中，而是靠泵将胶液注入到涂胶辊和挤胶辊之间，上下辊同时供胶，解决 了双辊的缺胶和涂布不均匀现象。
第五章胶合板胶合
胶合板胶合是由单板施胶、组坯和胶合等工序组成，是决定产品质量的重要 环节。本章首先介绍胶合的一般原理，进一步引申说明胶合板各种胶合方法和各 生产工序具体工艺问题，以便更好地掌握胶合工艺理论及有关生产知识。
主要内容： 1、胶响胶合质量的主要因素和常见的胶合缺陷
第三节 单板施胶
涂胶辊下面装有清洗槽，为洗涤胶辊和排除污水用。辊筒的沟纹磨损到一定程度则要重新复修， 只有这样才能保证涂胶均匀和胶量一致。 随着生产技术发展，四辊涂胶机有以下几个改进，配合总板整张化加长了辊筒的长度，在硬橡的 内侧加一层软橡胶，防止压坏单板，涂胶速度提高到90-100m/min。使用时应注意以下几点： （1）使用时，应保证辊筒与单板接触（调整好间隙），零片涂胶时，应在辊筒长度方向上使用机会 相同，保持沟纹的磨损相同。 （2）每班必须清洗辊筒，去污。 淋头 （3）沟纹磨损后要及时修复，沟纹的斜向应一致。 （二）淋胶： 这是一种高效率的旋胶方法，这种方法是在油漆行业中移植过 来的。它主要有淋头（淋头上开一个槽口），底部有单板运输机， 单板 等速运行，淋头装在运输机的上面，胶液用泵供给到淋头中，然后 再淋头底部的槽口流下，形成一道胶幕，单板从底下的运输机上通 运输机 过时，就淋上了一层胶。槽口的大小可以调节，以控制胶量。另外， 涂胶量的大小也可以通过高速单板通过的速度来控制。 接胶槽 泵 其特点是：多余的胶可以回收，结构简单，便于使用和维修， 价格便宜，胶层易于控制。但对单板平整度要求高，对胶的粘度要 求严格。 （三）挤胶 图5—4 挤胶法是将高粘度胶或打泡的胶经过挤胶器的小孔施加到单板表面上。其工作原理如5-4图所示 当单板由运输带带着从挤胶孔下面通过时，从挤胶孔中挤出的胶条落在单板上，胶条应为单板 的纤维方向垂直，施胶单板有一半面积没有胶，预压时可使胶液扩展成为连续的胶层。也可以用表面 覆有一层硅橡胶的辊筒将单板上的胶条展平。
第一节 胶合原理
高分子物质之间互溶必须具备一定的条件，绝大多数情况下不同的高分子互相不溶的，整个分 子必须在高温下才能进行。因此，这个理论有很大的局限性。 4、双电层理论： 这个理论是根据各种物质的原子和分子对电子亲合力的大小不同，相互接触时产生接触起电现象 建立起来的。这种理论认为，在胶合表面两侧存在着符号相反的双电层，而胶合力主要是由于双电层 所产生的静电引力引起的，剥离时，分离两个表面要消耗一定的能量，并产生放电现象。 从上可知，胶合中确实存在静电引力，但属性相同或相近的物质之间以及外极性物质之间不具有 这种粘合力或很小，而实际情况胶合力的确很大，说明这种静电引力也不是胶合的必要条件。 5、化学键理论 这种理论认为，某些胶粘剂与被胶合物表面之间形成化学键，而化学键比氢键和分子间的引力大 得多。许多人研究表明，许多胶粘剂与木材分子之间确有化学键产生，但实际中并不是每一接触表面 都产生化学键，在单位面积上，化学键要比其他次价键少得多。 综上所述无论哪种理论，都有一定的局限性。 二、胶粘剂对胶合表面的润湿（浸润） 从以上几种理论中可以看出，无论是哪种理论，都有一个分子间的距离问题，各种引力只有在一 定的距离内才能起作用，所以，胶粘剂对被胶合物表面的充分浸润（接触）是得到高胶合强度的必要 条件。 浸润速度快慢与浸润的程度与被胶合物体表面结构，胶粘剂的粘度和表面张力的大小有关。表面 粗糙和带有油污的都不利于浸润，胶粘剂的粘度大，表面张力大也不利于浸润。浸润的好坏用胶粘剂 和物体表面的接触角表示。一般来说，当胶粘剂与被胶合表面的接触角小于90°时，胶粘剂就会很 好地浸润被胶合物体的表面。因此，改善胶合表面的状态和降低粘度对浸润有利。当Q角等于0时,表 示固体表面能被液体完全浸润，Q<90°时，液体能对固体很好浸润，Q>90°时，液体对固体的浸润 不能自发进行。
第二节 胶粘剂的调制
惰性填料不会改变胶的性能，如白垩、高岭土等，主要是增加胶的体积。填料的粒度是一项重要 特征，填料微粒尺寸一般在1-20mm范围内，加量也要适当，太多也会降低胶合强度。 木粉 3-5% 石膏 1.5-3% 小麦粉 10-30% 高岭土 3-6% 果壳 30-45% 白垩 3-5% (四)改性剂 脲醛胶和酚醛胶虽然性能都很好，但也有某些不足之处，常在胶中加入某种物质使其具有某些 特殊性能，如在脲醛树脂中加入聚乙烯醇和橡胶乳剂，可改善其性能，提高初粘剂，酚醛胶中加入栲 胶可缩短热压时间25-30%，加入间苯二酚也可以获得同样效果。 二、胶粘剂的调制工艺 进行调胶时应注意胶的配比量，混合时应注意顺序，并将混合后的胶液充分搅拌均匀，很好的 分散，短时间内不沉淀。 （一）泡沫胶调制 （二）预压胶的调制 （三）酚醛树脂胶调制
第一节 胶合原理
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三、胶粘剂的固化 液体的胶粘剂几乎没有什么抗剪强度，因此，只有胶固化后，才能承受负荷。对于溶剂型胶粘 剂可以通过溶剂的挥发使胶固化，热熔胶通过冷却使胶固化，而热固性胶粘剂则要通过化学反应即使 胶缩聚或聚合来完成固化。而胶合板所用的树脂胶是热固性树脂，其固化必须一定的温度和在一定的 压力下保持一段时间。 （1）加压的目的是使胶接面紧密接触，距离靠近使其胶合，也使胶产生流动，使胶层均匀也便于浸 润。 （2）加温是使胶粘剂固化，在温度较高的情况下，溶剂挥发快，各种化学反应速度加快，而有些化 学反应必须在一定温度下才能进行。 （3）无论是胶对被胶合物的浸润还是胶的固化，都需要一定的时间。
第三节 单板施胶
这种涂胶机的优点是：结构简单，操作方便，便于维修。 缺点是：（1）易压碎单板和产生跳动，因为要降低涂胶量，就得减少上下辊之间的间隙，增加 了对单板的压力，对薄单板则易压碎，而厚单板又易产生跳动。（2）涂胶量不易控制，易造成缺胶 和涂胶不均匀。因为上胶辊上的胶是下胶辊带给的，当遇到长而亮的单板时，易产生缺胶。即当单板 长度大于辊筒周长时，上胶辊由于旋转一周后就没胶了。所以，必须保证辊筒周长大于单板长度。 （3）效率低：因为双辊筒涂胶机不能连续涂胶，涂完一张单板后，必须空转一周后再继续涂胶，否 则上辊无胶。另外，涂胶机也不能高速转动，因高速转动时，下胶辊在胶槽中，高速搅动产生泡沫影 响涂胶质量。
第二节 胶粘剂的调制
国内胶合板用胶多是液体胶，而且以合成树脂为主，这里主要介绍合成树脂的调胶工艺。 （一）合成树脂 主要是脲醛树脂和酚醛树脂。 （1）脲醛树脂价格便宜，有良好的胶合强度和一定的耐水性，固化速度快应用广泛，80%以上的胶 合板用脲醛树脂胶。但其耐气候和耐老化性能不如酚醛树脂，只适于生产室内用胶合板。 （2）酚醛树脂具有耐气候、耐老化，胶合强度高的特点，可用于生产室外用板。但是它颜色深、易 污染板间、价格也高，因此，使用范围受到限制。 （二）固化剂 固化剂是胶粘剂固化时的催化剂，可加速胶的固化。胶合板用脲醛树脂属酸固化树脂。其最常 用的固化剂为NH4Cl。NH4Cl价格便宜、无毒无味、水溶性好，使用十分方便，所以应用最为广泛。 除此之外，还可以用盐酸、苯酸、苯磺酸和强酸弱碱性盐类（如硫酸铵，氯化锌等）必要时加入 一些尿素，六次甲基四胺等延长活性期。一般应保证活性期在4小时以上，最低不低于3个小时。 酚醛树脂活性大，加热很快形成网状结构，所以，一般不利固化剂，冷压时可以加苯磺酸或石油 磺酸等固化剂。 （三）填料 加入填料可降低胶的成本，有些填料可作为甲醛的捕捉剂，降低游离甲醛量，又能防止透胶， 减少胶层的脆性，提高胶合强度和耐老化性能，也可以延长胶的活性期。 （1）有机填料有面粉、豆粉、淀粉、果壳分、木素和α羟甲基纤维素等。这类填料对改善胶层的性 能有很大作用。 （2）无机填料有高岭土、白垩、石棉、石膏和玻璃粉等。这类材料对胶的粉剂影响小，但可以堵塞 木材的管孔防止单板透胶，减少胶层与木材的受热膨胀系数的差异。填料有活性和惰性之分， 活性填料可提高胶合性能，强化胶层，提高弹性模量的改变其它性能，如淀粉，果壳，二氧化 钛等，但这些材料用过多反而会降低胶合性能。