一种胶合板及其制备方法

本发明涉及一种胶合板及其制备方法，尤其涉及一种利用植物植物纤维胶黏剂制备胶合板的方法。

背景技术：

1、胶合板通常是由相邻层单板纤维互相垂直胶合而成,相比于各向异性的天然木材，它的结构更加稳定。对胶合板制造业而言，研发环境友好且性能优良的胶粘剂是产业发展的重中之重，胶粘剂的使用直接关系到胶合板最重要的物理力学性能。胶粘剂一般划分为两大类：树脂胶粘剂与生物基胶粘剂，例如脲醛树脂、酚醛树脂都是典型的树脂胶粘剂，因良好的粘合性能和较低的成本占据着木材胶粘剂市场的主要份额，与此同时，此类胶粘剂会不断缓慢释放的甲醛气体持续危害人体健康，尽管许多研究在开发新型的无游离甲醛释的木材胶粘剂，但这些新型胶粘剂在成本上仍然不具有产业竞争力。生物基胶粘剂通常指的是壳聚糖、淀粉、木质素、大豆蛋白这类来源于天然资源的胶粘剂，它们的特点是都来源于可再生资源且价格低廉，但此类生物胶粘剂的粘接强度低、耐候性差，通常需要与树脂胶粘剂配合使用才能达到胶合板粘合强度的使用要求。

2、中国专利cn103552353a公开了一种制备全纤维素复合层压材料的方法，即将纤维素浆粕溶解在碱、尿素和硫脲所组成的混合水溶液当中，制备出纤维素溶液，然后将纤维素溶液涂覆于纸张表面，若干涂覆后的纸张叠加，在一定温度和压力下静置，然后取出在凝固浴中固化，水洗涤后干燥。本发明通过简单方法得到了一种全纤维素层压材料，强度高，无污染，绿色环保。可广泛应用于包装、功能材料领域，而且可生物降解。该专利虽然也通过纤维素非衍生化溶剂溶解植物纤维获得了纤维素溶液，并将纤维素溶液用于粘结层叠的纸张。但是，由于原木木材中含有半纤维素、木质素等其他杂质，半纤维素、木质素包覆在木材纤维表面，而纸张中的植物纤维含量和纯度是大幅高于原木木材的，因此纤维素溶液更容易与纸张中的植物纤维交联，从而粘结多层纸张。当纤维素溶液用于粘结木质单板时，由于单板表面的植物纤维未能充分暴露，纤维素溶液的交联粘结性能被削弱，导致难以胶合多层木质单板，木质单板之间的粘结强度大幅降低，不能满足胶合板的生产要求。

3、此外，上述专利在利用纤维素溶液粘结纸张时，为了再生纤维素，必须要进行无机酸溶液的浸泡固化，以破坏或置换非衍生化溶剂，但是在木质单板在粘合热压后无法再进行无机酸溶液的浸泡，因为干燥的木板成型后浸水很容易造成变形、起翘、开胶等问题，这也导致了纤维素溶液难以用于胶合板的生产。

4、最后，现有技术中均关注纤维素的溶解状况，如纤维素纤维是否在溶剂中溶解，并没有关注溶解于溶剂中的纤维素的聚合度对于纤维素溶液粘结性能的影响，导致了上述专利中虽然有效溶解了纤维素，但制得的纤维素溶液只能应用于粘结要求低的领域。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种胶合板，解决现有胶合板易挥发甲醛等有机物的问题，本发明的另一目的在于提出一种胶合板的制备方法，解决如何利用植物纤维胶黏剂制备胶合板的问题。

2、技术方案：本发明所述的一种胶合板，由天然木质单板经植物纤维胶粘剂粘合而成，植物纤维胶粘剂与天然木质单板表面纤维相互紧密交联，形成致密的微结构。

3、为了获得上述胶合板，本发明提供一种胶合板的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将木质单板在蚀刻溶液中浸泡后取出用水冲洗表面；

5、(2)烘干木质单板后在木质单板表面涂覆植物纤维胶黏剂；

6、(3)将涂覆有植物纤维胶黏剂的木质单板叠层组胚；

7、(4)将组胚后的板材热压成型得到胶合板。

8、蚀刻处理木质单板表面可以有效去除半纤维素和木质素，充分暴露木材表面的纤维，以提升再生纤维素与单板表面的交联度，保证相邻木质单板的粘合面能够紧密粘接，进而粘结界面的强度。

9、优选地，所述植物纤维胶粘剂包含纤维素非衍生化溶剂，该溶剂中溶解有聚合度为100-5000的植物纤维素，该植物纤维素占植物纤维胶黏剂的质量百分比为1-20％。本发明通过控制溶解于非衍生化溶剂中的纤维素的聚合度和溶解度有效提升了纤维素溶液的粘结性能，使得纤维素溶液能够达到木质单板的粘结要求。

10、本发明中的木质单板均由原木切割或刨削制备获得，不仅要求纤维素溶液具备较好的粘结性能，而且不能进行无机酸溶液浸泡固化。申请人意外地发现了在胶合板制备过程中，即使不进行浸泡固化，纤维胶黏剂同样可以发挥较强的粘结能力，残留的溶剂或盐类对于木质单板的粘合作用几乎没有影响，使得纤维素溶液可以应用于胶合板的层叠制备。

11、优选地，所述纤维素非衍生化溶剂包括碱/尿素混合溶液、氯化锂/二甲基乙酰胺溶液、离子液体、n-甲基吗啉-n-氧化物中的一种。

12、优选地，所述植物纤维胶粘剂按如下方法制得：将含纤维素的原料与纤维素非衍生化溶剂混合，混合物在-20-105℃下搅拌溶解0.5-3h，恢复至室温，得到植物纤维胶粘剂；所述含纤维素的原料包括滤纸浆、溶解浆、阔叶木浆中的至少一种。

13、优选地，所述含纤维素的原料与纤维素非衍生化溶剂的料液比为5-25g：100ml。

14、优选地，在步骤(1)中，蚀刻溶液为氢氧化钠溶液、亚硫酸钠溶液、次氯酸钠溶液中的一种或多种，蚀刻溶液的浸泡时间为30-180min；所述木质单板的材质为针叶木材或阔叶木材中的一种或多种。针叶木材可以为杉木或松木，阔叶木材可以为椴木、榉木、轻木、榆木、杨木、胡桃木等。

15、优选地，在步骤(2)中，木质单板烘干后的含水率低于25wt％；植物纤维胶黏剂在木质单板表面的涂覆量为30-300g/m2。

16、优选地，在步骤(3)中，相邻木质单板的纤维方向呈0-90°夹角进行层叠组胚。

17、优选地，在步骤(4)中，板材热压成型的热压温度为50-100℃，热压压力0.01-1mpa。

18、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、本发明制备的植物纤维胶黏剂能够高强度粘合木质单板，界面剪切强度可达4.5mpa，且不含甲醛等有有毒有害溶剂，易降解，解决了现有植物纤维胶黏剂无法用于粘合木质单板的问题。2、本发明采用植物纤维胶黏剂制备胶合板的方法基于蚀刻步骤充分发挥再生纤维素的交联粘结作用，大幅提高了植物纤维胶黏剂的木质板材表面粘结强度，该方法制得的胶合板全生命周期不释放甲醛及其他挥发性有机物。

技术特征：

1.一种胶合板，其特征在于，由天然木质单板经植物纤维胶粘剂粘合而成，植物纤维胶粘剂与天然木质单板表面纤维相互紧密交联，形成致密的微结构。

2.如权利要求1所述胶合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述胶合板的制备方法，其特征在于，所述植物纤维胶粘剂包含纤维素非衍生化溶剂，该溶剂中溶解有聚合度为100-5000的植物纤维素，该植物纤维素占植物纤维胶黏剂的质量百分比为1-20％。

4.根据权利要求3所述胶合板的制备方法，其特征在于，所述纤维素非衍生化溶剂包括碱/尿素混合溶液、氯化锂/二甲基乙酰胺溶液、离子液体、n-甲基吗啉-n-氧化物中的一种。

5.根据权利要求3所述胶合板的制备方法，其特征在于，所述植物纤维胶粘剂按如下方法制得：将含纤维素的原料与纤维素非衍生化溶剂混合，混合物在-20-105℃下搅拌溶解0.5-3h，恢复至室温，得到植物纤维胶粘剂；所述含纤维素的原料包括滤纸浆、溶解浆、阔叶木浆中的至少一种。

6.根据权利要求5所述胶合板的制备方法，其特征在于，所述含纤维素的原料与纤维素非衍生化溶剂的料液比为5-25g：100ml。

7.根据权利要求2所述胶合板的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，蚀刻溶液为氢氧化钠溶液、亚硫酸钠溶液、次氯酸钠溶液中的一种或多种，蚀刻溶液的浸泡时间为30-180min；所述木质单板的材质为针叶木材或阔叶木材中的一种或多种。

8.根据权利要求2所述胶合板的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，木质单板烘干后的含水率低于25wt％；植物纤维胶黏剂在木质单板表面的涂覆量为30-300g/m2。

9.根据权利要求2所述胶合板的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，相邻木质单板的纤维方向呈0-90°夹角进行层叠组胚。

10.根据权利要求2所述胶合板的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，板材热压成型的热压温度为50-100℃，热压压力0.01-1mpa。

技术总结本发明公开了一种胶合板及其制备方法。胶合板由天然木质单板经植物纤维胶粘剂粘合而成，植物纤维胶粘剂与天然木质单板表面纤维相互紧密交联，形成致密的微结构。其制备方法包括如下步骤：将木质单板在蚀刻溶液中浸泡后取出用水冲洗表面；烘干木质单板后在木质单板表面涂覆植物纤维胶黏剂；将涂覆有植物纤维胶黏剂的木质单板叠层组胚；将组胚后的板材热压成型得到胶合板。本发明利用蚀刻步骤配合植物纤维胶黏剂能够高强度粘合木质单板，本发明生产无醛胶合板工艺简便易行、热压生产效率高且板材粘合强度高，无甲醛及其他挥发性有机物的释放，力学性能优异、产品尺寸稳定性高。技术研发人员：祝名伟,黄仲雷,陈延峰受保护的技术使用者：南京大学技术研发日：技术公布日：2024/4/29