石敏任 遲 洋 胡冬英*

（1.崇左市林業(yè)發(fā)展中心，廣西 崇左 532299；2.廣西大學資源環(huán)境與材料學院，廣西 南寧 530004）

在傳統(tǒng)的飾面膠合板生產(chǎn)過程中，當膠合板基材表面質量不佳時，常常采用的是在膠合板基材表面壓貼材質均勻平整的楊樹人工速生材單板或薄木，然后再壓貼浸漬膠膜紙，稱為直貼法[1-5]，對生產(chǎn)工藝、裝備及單板質量的要求較高[6]。因人工林木材的天然缺陷較多[7]，不易滿足該要求。因此，目前生產(chǎn)上常采用更加均質平整的科技木皮替代楊木單板[8-9]作為基材和飾面之間的襯墊[10]。為了進一步提高生產(chǎn)效率和質量穩(wěn)定性，常用復貼法進行生產(chǎn)，浸膠紙先和單板或薄木或科技木皮熱壓膠合在一起，再將它們熱壓到基材之上形成飾面板材[11-13]。在板材的制造過程中，浸膠紙經(jīng)過了兩次熱壓[14-16]。此外，實際生產(chǎn)中更多地是對膠合板表面裂縫等缺陷處采用刮膩子、砂光處理[17-18]，以保證板材表面的平整性，防止板材不平整處的缺陷反映到浸漬膠膜紙上，影響飾面膠合板的外觀質量和美觀程度[19]。

上述幾種方法在一定程度上可滿足一般飾面膠合板的要求，尤其是基材裂縫缺陷的刮膩子、砂光處理，工藝簡單、成本低廉[20]。然而，就高光飾面膠合板而言，對基材的平整度要求更高，基材輕微的裂縫、不平整、或其他紋理結構缺陷，在壓制過程中有可能導致板材鼓泡，從而引起的板材表面凸起造成表面缺陷[21]。此外，熱壓墊板凹凸不平、墊板表面有雜物或單板表面有異物，都會造成膠合板板面局部出現(xiàn)凹凸痕跡，即板面壓痕[22-25]。這些缺陷最終會導致板材表面的不平整，影響美觀及后續(xù)使用，對實現(xiàn)板材的后續(xù)飾面處理造成阻礙，也會直接影響飾面的高光性[26-28]。

針對目前高光飾面膠合板生產(chǎn)面臨的由于桉木結構及工藝影響而無法直接飾面（覆貼膠膜紙）、板表面平整度與飾面要求不匹配而造成整體高光性能不佳等問題，開發(fā)基材平整度調控覆面填補材料尤為重要[29]。因此，本研究致力于采用與膠合板材性相近的木粉或木纖維，開發(fā)新型膠合板水性木質復合覆面填補材料，用于膠合板表面修飾，兼具與膠合板基材相容性好、干燥速度快、耐水性好、打磨性好、粘結強度高、打磨后粗糙度低、不容易脫落、可直接飾面等優(yōu)點。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

膨潤土、黃豆淀粉、玉米淀粉、脲醛膠、鈦白粉、硬脂酸鋅乳液、綠豆淀粉、磷酸三丁酯、納米氧化硅、凹凸棒、羥丙基甲基纖維素、三乙醇胺、聚乙二醇、聚乙烯醇等購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。桉木粉、楊木粉、松木粉由廣西桂福林木業(yè)有限公司提供，木纖維由廣西當?shù)乩w維板生產(chǎn)廠家提供，詳細參數(shù)見文中描述部分。

1.2 試驗方法

1.2.1 水溶性膠體制備

將6 份膨潤土、11 份玉米淀粉（黃豆淀粉）、11 份脲醛膠、9 份鈦白粉、11 份硬脂酸鋅乳液與24 份水混合，在65～90 ℃條件下攪拌，得到均勻的膠體。

1.2.2 淀粉漿料制備

在11 份綠豆淀粉中加入20 份水配置成淀粉漿料，再在淀粉漿料中添加3 份磷酸三丁酯，用酸調節(jié)pH值為5，在80～100 ℃的溫度下，攪拌得到綠豆淀粉漿料。

1.2.3 水性膩子制備

將上述制得的膠體和綠豆淀粉漿料混合均勻后，加入分散劑和156 份水，分散攪拌，得到混合膠體，隨后在混合膠體中依次加入6 份納米氧化硅、5 份凹凸棒、2 份羥甲基纖維素和6 份三乙醇胺，攪拌均勻后，在80～100 ℃溫度下加入1 份聚乙烯醇得到水性膩子。

1.2.4 填補材料制備

將水性膩子與木粉或木纖維攪拌混合得到所述膠合板填補材料：木粉為150～500 目的桉木粉、楊木粉、松木粉、雜木粉中任一種；木纖維粒徑為10～50 目；木粉或木纖維占總組分的2%～11%。

1.2.5 測試方法

1）表干時間：將膩子涂抹在底材上厚度約0.5 mm，在100 ℃的條件下，表層膩子膜干燥所用的時間。

2）耐水性：將涂抹膩子的試樣放入(23±2) ℃ 的蒸餾水中浸泡4 h后取出，用濾紙吸干表面水分，檢查試樣表面情況，無脫落、起泡脫落等現(xiàn)象。

3）耐磨性：使用320 砂紙、1 000 砂紙、2 000 砂紙分別打磨樣品，共打磨100 次，需打磨后樣品表面平整，未見底。磨耗值g，面積5 cm×8 cm。

4）干強度：用鋸機切割膩子層觀察表面情況，最高等級設為0 級，即切割邊緣完全平滑、網(wǎng)格內無脫落。

5）濕強度：樣品浸泡4 h后，用鋸機切割膩子層觀察表面情況，最高等級設為0 級，即切割邊緣完全平滑、網(wǎng)格內無脫落。

6）粗糙度：膩子層經(jīng)過砂光后，使用表面粗糙度儀測定膩子層表面的粗糙度。

7）相容性：觀察膩子層與試件間的界面是否契合。8）穩(wěn)定性：觀察樣品是否有透底、鼓泡、透膠的現(xiàn)象。

2 結果與分析

2.1 木粉種類/目數(shù)差異影響分析

2.1.1 耐水性、干/濕強度、相容性、穩(wěn)定性

根據(jù)LY/T 2056—2012 《木粉膩子》 的要求，對制備的膩子進行性能檢測，結果如表1所示。

表1 基于木粉種類/目數(shù)差異復合膩子性能分析Tab.1 Property analysis of composite putty based on wood powder difference

由表1數(shù)據(jù)可知，所添加木纖維目數(shù)的增加有利于耐水性的提高，即優(yōu)選是500 目。同時，木粉種類的差異性對于耐水性也存在一定的影響，耐水性最優(yōu)為桉木粉，其次為楊木粉、雜木粉、松木粉、竹粉。

對于干強度而言，細的木纖維比粗的木纖維干強度大，即優(yōu)選是500 目。濕強度顯示出同樣的規(guī)律。干強度最強的為桉木粉、雜木粉、楊木粉，其次為松木粉、竹粉。濕強度最強的為桉木粉、楊木粉、雜木粉、松木粉，其次為竹粉。

對于相容性而言，木粉的添加解決了傳統(tǒng)膩子與桉木膠合板素板基材材性差異大，相容性差的問題，可以滿足高光飾面膠合板生產(chǎn)需要。

2.1.2 表干時間、耐磨性、粗糙度

分別對添加了150、300、500 目的竹粉、松木粉、楊木粉、雜木粉以及桉木粉的膩子進行表干時間、耐磨性、粗糙度的對比分析。如圖1(a)所示，細的木粉比粗的木粉干得更快，即優(yōu)選是500 目。然而，木粉種類的差異性對于表干時間的長短沒有顯著影響。如圖1(b)所示，細的木纖維比粗的木纖維磨耗值更小，即優(yōu)選是500 目，更易打磨且磨耗值最低的為楊木粉。如圖1(c)所示，粗的木纖維比細的木纖維膩子層粗糙度大，即優(yōu)選是500 目。膩子層粗糙度最小的為桉木粉，其次為楊木粉、雜木粉、松木粉、竹粉。

2.2 木纖維粒徑差異影響分析

2.2.1 耐水性、干/濕強度、相容性、穩(wěn)定性

根據(jù)LY/T2056—2012 《木粉膩子》 的要求，對制備的膩子進行性能檢測，結果如表2所示。

表2 基于木纖維粒徑差異復合膩子性能分析Tab.2 Property analysis of composite putty based on wood fiber particle size difference

根據(jù)表2可知，除試驗13外,其余膩子的耐水性、干強度、濕強度、相容性、穩(wěn)定性總體上均優(yōu)于對照組。說明添加適量的木纖維能夠改善膩子的耐水性等性質。綜合分析，添加30 目7%的木纖維可以得到良好的效果。

2.2.2 各反應溫度對表干時間的影響

復合膩子制備各階段反應溫度對表干時間的影響如圖2所示。其中，圖2(a)、(b)、(c)分別代表階段1、階段2以及階段3的反應溫度與表干時間的關系圖。

圖2 各反應溫度對表干時間的影響Fig.2 The influence of reaction temperature on surface drying time

選用的木粉皆為30 目固含量為7%的木纖維。如圖2所示，階段1和階段2，表干時間隨著溫度的升高而增加，故階段1的優(yōu)選溫度是65 ℃，階段二的優(yōu)選溫度是80 ℃。階段3隨著溫度的升高表干時間先減小后增大，故優(yōu)選溫度是90 ℃。

2.2.3 粒徑和固含量對表干時間的影響

按照各階段溫度分別為65、80、90 ℃，木纖維占總量7%的標準進行試驗。如圖3(a)所示，隨著目數(shù)的增加，膩子的表干時間逐漸減小，說明木纖維顆粒越細小水分易揮發(fā)。但30 目與50 目的差異不顯著，綜合考量后，優(yōu)選目數(shù)為30 目。

圖3 粒徑(a)和固含量(b)對表干時間的影響Fig.3 Influence of particle size (a) and solid content (b) on surface drying time

按照各階段溫度分別為65、80、90 ℃，木纖維目數(shù)為30 目的標準進行試驗。如圖3(b)所示，隨著固含量的增加，膩子的表干時間逐漸增大。但若未添加木纖維，則耐水性、強度、相容性等特性會下降，綜合分析優(yōu)選固含量為7%。

2.2.4 各反應溫度對耐磨性的影響

復合膩子制備各階段反應溫度對耐磨性的影響如圖4所示。其中，圖4(a)、(b)、(c)分別代表階段1、階段2以及階段3的反應溫度與耐磨性的關系圖。

圖4 各反應溫度對耐磨性的影響Fig.4 The influence of reaction temperature on wear resistance

選用的木粉皆為30 目固含量為7%的木纖維。如圖4所示，階段1優(yōu)選65 ℃，其耐磨性最低；階段2耐磨性最低的為80 ℃和90 ℃，綜合考量優(yōu)選80 ℃；階段3優(yōu)選90 ℃，其耐磨性最低。

2.2.5 粒徑和固含量對耐磨性的影響

按照各階段溫度分別為65、80、90 ℃，木纖維占總量7%的標準進行試驗。如圖5(a)所示，用30 目木纖維制備的膩子經(jīng)砂光后質量損失最小，故優(yōu)選目數(shù)為30 目。

圖5 粒徑(a)和固含量(b)對耐磨性的影響Fig.5 The influence of particle size (a) and solid content (b) on wear resistance

按照各階段溫度分別為65、80、90 ℃，木纖維目數(shù)為30 目的標準進行試驗。如圖5(b)所示，隨著木纖維固含量的增加，膩子的耐磨性整體呈下降趨勢，綜合考量優(yōu)選固含量為7%。

2.2.6 各反應溫度對粗糙度的影響

復合膩子合成各階段反應溫度對粗糙度的影響如圖6所示。其中，圖6(a)、(b)、(c)分別代表階段1、階段2以及階段3的反應溫度與粗糙度的關系圖。

圖6 各反應溫度對粗糙度的影響Fig.6 The influence of reaction temperature on the roughness

選用的木粉皆為30 目固含量為7%的木纖維。如圖6所示，階段1優(yōu)選溫度為65 ℃，階段2優(yōu)選溫度為80 ℃，階段3理論優(yōu)選溫度為80 ℃，但考慮到80 ℃與90 ℃對粗糙度的影響不大，從總體上綜合分析優(yōu)選90 ℃。

2.2.7 粒徑和固含量對粗糙度的影響

按照各階段溫度分別為65、80、90 ℃，木纖維占總量7%的標準進行試驗。如圖7a所示，隨著木纖維目數(shù)的增加，膩子表面粗糙度降低。但30 目與50 目對粗糙度的影響不大，考慮到耐磨性等綜合因素，優(yōu)選目數(shù)為30 目。

圖7 粒徑(a)和固含量(b)對粗糙度的影響Fig.7 The influence of particle size (a) and solid content (b) on roughness

按照各階段溫度分別為65、80、90 ℃，木纖維目數(shù)為30 目的標準進行試驗。如圖7b所示，隨著木纖維固含量的增加。膩子的粗糙度整體呈上升趨勢，綜合考量優(yōu)選固含量為7%。

3 結論

本文探究了制備復合膩子各階段反應溫度，所添加木粉種類、木纖維目數(shù)以及用量對膩子的表干時間、耐水性、耐磨性、干強度、濕強度、粗糙度、相容性及穩(wěn)定性的影響?？偨Y了各項性能最佳的合成溫度，需添加的木纖維的最佳種類、目數(shù)以及用量。主要得出以下結論：

1）木纖維的添加可以解決傳統(tǒng)膩子與桉木膠合板素板基材材性差異大，相容性差的問題，可以滿足高光飾面膠合板生產(chǎn)需要。

2）合成膩子的各階段最佳反應溫度分別是65、80、90 ℃，合成膩子的最佳目數(shù)為500 目，木纖維的最佳用量為反應物總量的7%。

3）所添加木纖維種類對膩子的干強度、濕強度、耐磨性、粗糙度性能有著顯著影響，對表干時間、相容性、穩(wěn)定性沒有顯著影響。其中，對于膩子的濕強度與粗糙度，按照性能由高到低排列依次是：桉木粉、楊木粉、雜木粉、松木粉、竹粉。對于膩子的干強度，按照性能由高到低排列依次是：桉木粉、雜木粉、楊木粉、松木粉、竹粉，對于膩子的耐磨性，按照性能由高到低排列依次是：楊木粉、松木粉、雜木粉、桉木粉、竹粉。