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胶合木是用什么胶水进行胶合制作的?

2021-05-06 新弘瑞森

木材粘合剂在现代工业木材建筑中起着关键作用。胶粘剂有助于节省木材,它们可用于建造轻巧但结实的结构,并减轻木材固有的水分保持力带来的膨胀和收缩。现代工业木材胶粘剂已经过量身定制,以满足木材工业的需求,并且在不断发展。我们请一位行业领导者向我们介绍一些胶粘剂及其对木材性能的影响。

胶粘剂用于控制结构木材产品(胶合木)的生产中。这些产品包括指接锯材,胶合层材,层压原木,CLT(交叉层压木材),胶合板和LVL (层压单板木材)。


胶合木制品

常用的胶粘剂类型

在制作胶合木制品中使用了几种化学上不同的胶粘剂。最常见的粘合剂类型是酚基酚醛(PF),苯酚-间苯二酚- 甲醛( PRF),间苯二酚-甲醛粘合剂(RF),氨基树脂基(三聚氰胺 - -甲醛粘合剂(MUF)),湿气- 固化聚氨酯胶粘剂( PUPUR)和乳液聚合物异氰酸酯胶粘剂(EPI )。在每种情况下,最终产品的要求,物料的服务等级( 123 )和生产线类型都会影响选择。

酚基胶粘剂主要用于结构胶合板和LVL生产,这意味着它们可用于胶合单板。苯酚粘合剂具有两种或三种成分,可在高温下固化,并形成持久但可见的深色粘合剂接缝。 

MUF胶粘剂或三组分三聚氰胺--甲醛胶粘剂用于许多结构木制品的生产,尤其是指接和胶合木的生产。 MUF 在高温下固化,形成无色的
粘合缝。

单组分PUR粘合剂(也称为聚氨酯粘合剂)用于指接,胶合木,层压原木和CLT的生产。聚氨酯粘合剂还用于粘合LVL 片层(面粘合)。聚氨酯木材胶粘剂在室温下暴露于湿气时会固化,并形成无色胶粘剂接头。聚氨酯粘合剂是使用多元醇和异氰酸酯反应制备的,这会产生氨基甲酸酯键。在日常环境中的其他地方也使用类似的成分,包括家具装饰泡沫和运动鞋。

乳液聚合物异氰酸酯粘合剂由分散粘合剂和异氰酸酯固化制成。胶粘剂通过在室温下干燥来硬化。EPI胶粘剂在欧洲以外的地区更常用于生产小尺寸指接,胶合木和层压原木。

胶粘剂的使用和排放

基于甲醛(酚基/氨基树脂)和异氰酸酯(聚氨酯/环氧)的固化反应的胶粘剂用于结构粘接,因为它们在固化时具有足够的结构强度和耐久性。这些胶粘剂用于工业环境,必须注意确保按照其材料安全数据表使用。

在固化过程中,甲醛或异氰酸酯发生反应并形成粘合剂接缝,并在粘合剂聚合物之间以及木材和胶水之间形成新的化学键。例如,湿气固化的聚氨酯粘合剂的固化主要是由于木材之间木材水分的影响。一旦固化,现代粘合剂就不含溶剂,几乎不存在排放物。几种胶粘剂甚至可以满足排放等级M1作为曝光膜的要求。

长期粘接和测试

对于胶粘剂,欧洲标准EN 301(酚醛和氨基树脂胶粘剂),EN 15425(聚氨酯胶粘剂)或EN 16254 EPI胶粘剂)表明了结构粘接的适用性,其中EN 301EN 15425 I型胶粘剂为适用于所有使用类别( 123),并且 II 类胶粘剂和EN 16254 I类胶粘剂适用于1类和2 类使用。为了符合使用条件,胶粘剂必须通过适用标准要求的测试。

针对不同标准的测试(取决于粘合剂,大约有十种不同的测试)着眼于短期或长期负载下的耐温度和湿度应力。这些测试本质上是激烈的短期测试(例如,耐沸水或分层测试),或者是在恒定负载下以及在持续36 12个月的变化条件下进行的长期测试。根据测试,木纤维通常会在粘合缝之前断裂,这意味着对于长期耐用性而言,结构保护和对正确使用等级的考虑比粘合缝更重要。

最新标准已引入标记以指示测试结果。这些标记应在不干胶标签或产品手册上找到。例如,适用于所有用途类别的单组分湿固化聚氨酯粘合剂将具有通用标记EN 15425 1 70 GP 0.3。标记表示已测试粘合剂的标准(EN 15425),粘合剂的类型(类型 1 ),常规测试温度(70°C),预期用途(GP =常规用途)和允许的最大使用量粘合剂的厚度,在这种情况下为0.3 毫米。所有胶粘剂的其他应用选项是FJ (指接)或SP(专用)。


胶合木

胶粘剂和木材的湿润性能

胶粘剂测试的目的是表明该产品适用于结构性木材胶粘剂的主要用途,这意味着制作一种比木材坚固的胶粘剂接头,并且在结构的整个设计寿命中特别耐潮和温度波动,可能超过50年,75年,甚至100 年。由于当前使用粘合剂的用户体验比其典型设计寿命短,因此需要对所得的粘合线进行严格的长期行为测试。例如,在胶合层胶合板,层压原木和CLT的质量控制中,一般分层测试旨在预测使用寿命,并且是在实际的多年环境测试的基础上开发的。在分层测试中,

木材的水分保持力会在粘合线上造成应变,粘合剂应能抵抗数十年。粘合剂形成了粘合木制品结构的一部分,因此影响了其耐湿性。研究表明,与相同尺寸的实木相比,木材粘合剂可以减少木材产品的水分。通常,预制木制品的水分性质对木制品的表面层影响最大,并且在粘合剂结合线的深度处,水分变化已经较小。

粘合剂粘合线对木材产品中水分转移的影响取决于所用的粘合剂,粘合剂粘合线的厚度以及粘合剂粘合不同侧的湿度差异。在显微镜下检查时,被粘的木质表面并不完全平坦。现代粘合剂可在不平坦的木材表面之间产生微观水平的平均粘合线厚度,约为0.1毫米。因此,所得的粘合线包含较厚和较薄的区域以及由气体或干燥引起的间隙。粘合剂不会形成致密的不可渗透的薄膜。取而代之的是,水分通过胶接在木材内部转移。

当木材水分正常时,粘合剂粘结层的水分含量较低,但是随着木材接近其纤维点,所有粘合剂类型的粘合剂粘合层的水分含量都会增加。与干式接头相比,粘合剂中的水分会稍微降低粘合剂的机械强度。

使用同位素追踪方法对水进行的研究表明,水分通过粘合线穿过,因此,经过足够的时间后,胶合木制品与周围环境水分保持平衡。此外,由于木材的结构,水分的吸收和蒸发在不同的木材产品中沿不同的方向发生。例如,CLT中的每一层都与前一层成90 度角,与实木相比,它提高了水分稳定性。


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