板木復合衣柜門板結構的施膠性能研究

孫勝玉，萬 輝

(東北林業大學材料科學與工程學院，黑龍江哈爾濱 150000）

衣柜木質門板傳統做法通常為攢框制作。傳統攢框的制作工藝復雜，用材主要為實木，并且隨著各類名貴木材的急劇減少,而人類對木材的需求量卻不斷增多,要求的品質也不斷提高[1]?，F今家具市場板式家具以其造型的多樣性，價格可接受程度和可靠的質量深受消費者喜愛[2,3]。家具行業的發展也進入了新常態，行業需要在產品結構，加工制造，創新服務等方面不斷提升，以適應新的發展階段[3-5]。因此對人造板的應用與研究也順應了市場資源的要求，基于實木框架結構的問題，設計出一系列外觀造型仿實木框架結構的板木復合型衣柜門板。因此對人造板的應用與研究也順應了市場資源的要求，環氧樹脂膠（雙組分）、F-03型無水膠（聚氨酯系列膠黏劑）、玻璃膠、定位膠以及3種聚醋酸乙烯酯乳液——乳白膠、壓門膠、拼板膠（雙組分），分組膠合復合門板，分別測試各類膠黏劑的性能。每款門板做三個試件，對門板根據系列編號分組，觀察膠合后的門板變形量。環氧樹脂膠、定位膠以及玻璃膠只作為嘗試性測試不作為主要測試對象。選擇F-03型無水膠、壓門膠、乳白膠和拼板膠做拉力試驗，測試其膠合強度。根據實驗數據測試選擇相應的膠黏劑。

1 實驗材料和設備儀器

1.1 實驗材料

1.1.1 板材

基層板采用臨沂福貓板材廠生產的膠合板。

附加線條采用東南亞橡膠木指接板。

測試膠合強度的拉力測試用180×40×8mm的小木方。

實驗所需板材尺寸規格（表1）所示。

1.1.2 膠黏劑

實驗所需膠黏劑種類及相關參數（表2）所示。

1.2 實驗設備

該實驗所需主要儀器設備（表3）所示。

2 試驗過程與方法

2.1 板材的制備

板材的制備在實驗室車間完成，其主要制作流程如下：板材的選擇—裁切—拋光—銑槽—涂膠—覆蓋線條—氣釘槍定位（基層板無定位槽的）—冷壓—封邊。

木材特性、膠黏劑、膠合工藝是影響膠合性能的主要因素[6]。在板材的選擇時要選用相對平整的素板進行試驗，以免影響實驗結果。確有彎曲的選擇彎曲變形小的素板，在凹面進行涂膠，并且做好實驗記錄和標記。

表2 膠黏劑相關參數

2.2 強度拉力測試

選擇180×40×8mm的木方涂膠，進行膠強度的拉力測試，黏合面積為2000m2,選取壓門膠、乳白膠、拼板膠及無水膠進行測試。測試主要目的是測試F-03的主要性能、強度，壓門膠、乳白膠和拼板膠作為現在工廠常用膠在測試中作為對照參數。因此選取壓門膠、乳白膠和拼板膠各3組，無水膠10組。進行拉力測試。

2.3 工藝參數的確定

根據膠黏劑生產廠家提供的數據及產品使用說明和幾種門板款式的結構特性制作（表4）所示的工藝參數。施壓方式為冷壓強度為4.2MP，重力15T。

3 實驗結果分析

3.1 拉力測試數據分析

采用壓門膠、乳白膠、拼板膠、F-03無水膠4種膠黏劑在溫度為26.6°C。濕度60%的室內環境下對測試木條進行膠合，施壓3.0MP加壓24小時。使用拉力測試儀測得各組數據（表5）所示。

根據國標GB/T6329-1996《膠黏劑對接接頭拉伸強度的測定》的規定測試膠合強度需要5組以上的數據[7]，但作為參照組的壓門膠、乳白膠和拼板膠只做3組實驗進行比較，F-03無水膠進行了10組測試，但第10組因木材在指接位置斷裂，而測試膠層位置沒有被破壞，因此這組實驗數據無效，有效數據為9組。按照國標要求對每種膠的各組數據取平均值進行對比分析，平均值對比（圖1）所示。

根據圖中數據顯示4種膠黏劑的膠合質量相似，最大破壞載荷都達到6KN，膠合強度也都在3MP以上，其中雙組分的拼板膠的膠合質量最好，最大破壞載荷在10KN以上，膠合強度也超過4MP。作為主要測試對象的F-03無水膠其性能與乳白膠相近，符合實驗強度要求。

3.2 膠黏劑性能分析

在實際選擇膠黏劑中，不僅需要分析膠黏劑的強度，還要考慮環保性能以及膠合材料的硬度、目的和材料種類等因素[8]。本研究選用的所有膠黏劑均屬于環保材料，符合國家有關規定。在膠的使用過程中，氣溫、濕度的變化都會對膠黏劑的膠合性能產生影響。所以，在膠的選擇中需要根據季節的不同而進行適時變化，同時也需要進行生產工藝的調整。比如：在冬季選擇膠黏劑是要選擇固化速度較快的，而夏季則使用活性較好的膠黏劑。這樣才能保證膠黏劑使用的效果，保證其操作性[9]。本研究在7月份完成樣板的制作并安裝觀察，觀察時長為160天，在實驗過程中室溫在17°C~27°C之間，濕度變化量較大。具體溫濕度變化（圖2）所示。溫濕度的變化對膠黏劑的質量和木材翹曲變形的影響因子較高。該室內的溫濕度變化取值符合日常生活室內環境的溫濕度變化規律，因此其數據結果具有很強的可靠性。

3.2.1 嘗試性測試組分析

①定位膠、玻璃膠性能分析：定位膠和玻璃膠兩種膠都屬于硅酮膠，主要用于木線背面啞口處、潔具、坐便器、衛生間里的化妝鏡、洗手池與墻面的縫隙處等。施膠方式都是用膠槍擠壓施膠，膠層為透明膠狀體。根據門板變形量的數據顯示，這兩種膠在裝配完成上墻前的變形量較小僅為0.67mm和0.53mm，性能較優，但這兩膠的價格相對較高，且施膠方式為膠槍擠壓，不適合工廠的批量化生產模式。

②環氧樹脂膠：環氧樹脂膠是一種雙組分膠黏劑，具有良好的耐水性和耐高溫的性能，膠合強度牢固，通過觀察其變形量為0.53mm，變形程度小。但是其活性期較短，需在配膠完成30分鐘內使用完畢，且價格較高，成本高。

表3 主要儀器設備

表4 各款式門板施膠類別及工藝參數

注：最大相對變化量為5次測試結果的最大翹曲度與最小翹曲度的差。最大變形量為掛墻前翹曲度與掛墻后最大翹曲度差值。

為參照中華人民共和國國家標準GB/T3659～1999對試件短邊長度在400～500mm之間的翹曲度公差的規定制作[10]。

3.2.2 實驗組數據分析

①乳白膠：乳白膠屬于聚醋酸乙烯酯乳液，是一種水溶性膠粘劑，是由醋酸乙烯單體在引發劑作用下經聚合反應而制得的一種熱塑性黏合劑。該膠在木材工業中使用比較多，一般會在人造板上面粘貼薄木中使用，白乳膠也可以在集成材料、地板的安裝上使用。該膠具有很好的環保性，而且使用比較方便，無臭五毒，具有很好的耐水性、耐熱性。本次實驗乳白膠共進行兩組的測試。根據（圖3）顯示的結果來看，乳白膠粘合的兩組板件的最大變形量最小，達到了國標規定的膠合板變形的1級公差等級。但是其相對變形量較大，說明其在變形的過程中形狀的回彈變形嚴重，這一方面有膠黏劑的影響因素，但最主要的因素還是跟結構有關。木材變形與膠黏劑關系最大的是掛墻前的變形，聚醋酸乙烯酯類膠黏劑就是通過水分的揮發進行固化膠和，而揮發的水分引起木材含水率的變化，進而使木材產生變形，然后隨著時間木材再與空氣中的含水率不斷平衡引起后續的木材變形，因此掛墻前的變形量與膠黏劑的選擇關系緊密。對比其他膠黏劑的數據乳白膠的掛墻前變形量相對較小，說明其對板材的變形影響小。

②壓門膠：壓門膠同屬于聚醋酸乙烯酯乳液，相對于乳白膠粘稠度較高。壓門膠進行了5組實驗，結果顯示壓門膠在掛墻前的變形量最大，但是B1組實驗板材在涂膠前就存在較大的變形（實驗過程記錄），但通過對其他兩組使用壓門膠的樣板實驗結果看，壓門膠的變形情況相對于和它同種結構的其他膠類變形度最小，如此來看壓門膠的性能較優越[11]。

③拼板膠：拼板膠也屬于聚醋酸乙烯酯乳液，屬于雙組分膠,根據拉力測試其膠合強度要比乳白膠和壓門膠的強度高。而且通過（圖3）可以看出拼板膠的各項指標都是4種黏粘劑中最好的。這就充分說明了其性能的優越。

④F-03無水膠：F-03屬于PU系列膠黏劑，剪切剝離強度大，韌性、耐水性、耐濕熱老化性能優異，固化時間一般為室溫60分鐘，F-03無水膠共進行了3組實驗，在3組實驗中F-03無水膠的各項指標都是相對較差的，掛墻前的變形平均值更是達到0.93mm，低于國標膠合板翹曲度等級的3級標準。

圖1 各膠種性能測試平均值

圖2 室內溫濕度變化圖

圖3 各膠種變形度對比圖

4 結語

①嘗試性測試組

選擇的玻璃膠、定位膠、環氧樹脂膠作為嘗試性測試，通過實驗數據和工藝操作方面分析考慮，這3種膠黏劑施工工藝不快捷，不適合工廠使用，價格成本高，因此這3種膠粘均不適合作為新型板木復合的膠黏劑。

②實驗組

選擇的4種膠黏劑各有優點和不足，乳白膠和壓門膠的性能接近，價格也類似，也是市場中比較常見的膠黏劑。拼板膠的性能是最優越的，不管是膠合后的變形情況還是膠合強度都是最好的，但是這種雙組分的膠黏劑的使用一方面要進行膠黏劑的配置，這就多出一道工序，對生產效率有一定影響，另一方面雙組分的膠黏劑活性期短，因此可能會造成一定的浪費。F-03無水膠最為新的嘗試性膠黏劑，其結果顯示性能并不是特別的理想，但它的膠黏劑形態使得其涂膠方式比較便利和快捷，生產的效率比較高，而且它形成的膠層便于邊部處理。因此綜合考慮，在溫度高的季節，使用活性期長，性能較優的乳白膠或壓門膠，在溫度低時，膠黏劑的活性期可相對延長，可使用性能最優質的拼板膠。