导 读
介绍了3种生产环保防潮人造板的方法，包括胶黏剂改性、降醛助剂的使用和防水材料的选择。使用改性脲醛树脂配合降醛助剂，同时使用石蜡与纳米防水剂混合的防水材料生产环保防潮人造板，解决了甲醛释放量和吸水厚度膨胀率这两个重要指标之间的矛盾，同时在力学性能上也体现了一定优势。
近年来，具有一定防潮功能的纤维板、刨花板产品在板材市场需求量越来越大，防潮中密度纤维板和刨花板一般用在橱柜和浴室柜等潮湿室内环境中，防潮高密度纤维板则主要用于制作强化木地板。一般而言，防潮纤维板和刨花板的生产，主要是通过添加防水材料，如熔融石蜡或石蜡乳液等。近年国家环保要求越来越高， 国家强制性标准GB 18580—2017《室内装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量》的颁布，对板材甲醛释放限量提出了更进一步的要求。但随着板材甲醛释放量的降低，防水性能控制难度加大，主要原因是实现低醛目标最直接有效的方式即降低胶黏剂物质的量之比，而物质的量之比降低会导致防水性能变差，只有通过加大胶黏剂用量、延长热压周期、增加石蜡使用量等措施来保证各项性能达标。
笔者经过大量实验室小试和几条中型、大型生产线在线测试，总结出一种更有效、低成本的环保防潮纤维板生产工艺，该工艺对环保防潮刨花板也有一定的借鉴意义。
1 几种提高人造板环保和防潮性能的方法
1.1 三聚氰胺改性脲醛树脂
三聚氰胺是改善脲醛树脂防水性能、降低甲醛释放量最直接有效的改性材料之一，尤其是耐热水性能，会随着脲醛树脂中三聚氰胺比例的增加显著提高。三聚氰胺、甲醛、尿素三者在树脂合成过程中主要反应如图1所示，甲醛与尿素反应生成含有羟甲基脲结构的物质，三聚氰胺与甲醛反应物为三羟甲基三聚氰胺，羟甲基脲与三聚氰胺、羟甲基脲与羟甲基三聚氰胺之间进行更进一步的交联反应，形成网状结构的胶黏剂分子。
反应体系中三聚氰胺的增加，减少了亲水基团-OH 和-CONH的数量，树脂结构中有了较多耐水、耐热的三氮杂环，从而提高了固化后胶层的耐热耐水性能。一般三聚氰胺的比例在5%～20%，具体施加比例根据板材性能要求而异，但随着三聚氰胺比例增加，缩聚反应速度加快，容易引起凝胶，需要在制胶工艺上采取温和的反应条件，或引入能够缓和反应速度，稳定树脂结构的助剂。控制缩聚反应前物质的量之比和pH以及采取三聚氰胺多次投料的方法，能够有效控制缩聚反应速度。
1.2 使用降醛助剂提高胶黏剂物质的量之比
随着GB 18580—2017执行日期的日益临近，很多企业已经开始着手准备产品的环保升级。目前市场上多数降醛产品为铵盐、尿素、氨水或相近物质，降醛效果有限，且对板材吸水厚度膨胀率影响较大，很难大量应用。本公司自2014年开始设立专项课题，研发一种快速高效的降醛产品HC系列环保促进剂，借鉴脲醛树脂反应原理，将甲醛在最短时间内捕捉、接枝到胶黏剂-木纤维体型网络结构中，且由于此类反应不可逆、分子结构高度稳定，避免了甲醛分子因逆反应和水解反应重新释放。
在其他工艺条件完全相同的情况下，使用环保促进剂的12 mm高密度纤维板性能检测结果如表1所示。试验选取了未使用环保促进剂（对照组）和使用了环保促进剂（试验组）的高密度纤维板样品各3张，按照GB/T 17657—2013《人造板及饰面人造板理化性能测试方法》进行性能检测，结果表明相同工艺条件下，使用环保促进剂后，降醛幅度达到50%～60%，其他性能指标稳定。
1.3 纳米防水剂替代部分石蜡
防潮人造板生产的另一重要角色是石蜡，为实现防水性能的提升，石蜡用量往往达到每立方米10 kg以上。熔融石蜡在热磨机中与纤维接触，在高温高压下经磨片揉搓作用渗透到纤维缝隙中，用物理填充的方式堵塞了水分子进入板材的通道。石蜡分子、纤维和胶黏剂间的主要作用力为范德华力，当石蜡量增加到一定程度，石蜡分子的存在会影响纤维与纤维之间、纤维与胶黏剂之间氢键的结合力，导致板材强度下降。在防潮人造板生产中，我公司专利纳米防水剂与石蜡的相互配合使用，在很大程度上可以弥补使用石蜡的缺陷。微观结构上，纳米防水剂的微胶囊结构是一种类似脲醛树脂的胶黏剂，囊芯为被剪切到纳米尺寸的石蜡小分子。纳米防水剂与施胶前纤维在喷放管道中先混合均匀再施胶、干燥。因为有了类似偶联剂作用的微胶囊结构，纳米防水剂的施加量不再受到限制，与纤维大小尺寸不同相适应，石蜡大分子与纳米防水剂小分子互相配合，在纤维和胶黏剂缝隙中产生众多的“蜡钉”结构，大大改善了纤维板的防水性能。
使用石蜡和使用石蜡与纳米防水剂混合方式生产的厚度15 mm、密度700 kg/m3的中密度纤维板（原料为30% 杨木枝丫材、70%旋切单板废料）性能对比如表2所示。试验选取了仅使用石蜡（对照组）和使用石蜡与纳米防水剂混合方式（试验组）的中密度纤维板样品各3张，按照GB/T 11718—2009《中密度纤维板》标准进行了性能检测，结果如表2显示，只使用石蜡的中密度纤维板的吸水厚度膨胀率指标难以满足GB 11718—2009中潮湿状态下使用的中密度纤维板指标要求，而使用石蜡与纳米防水剂混用的方式，完全解决了这个问题，产品指标达到了GB 11718—2009要求。
2 环保防潮人造板生产新工艺
为解决环保防潮人造板同时兼顾低甲醛释放和防水性能的问题，我公司与某大型连续生产线共同合作开发出一种环保防潮人造板，即采用8%～12%的三聚氰胺对物质量之比1.03～1.05的脲醛树脂进行改性，使用10 kg/m3 的环保促进剂HC，采用石蜡与防水剂混用的工艺生产低甲醛高防潮地板基材，其性能检测结果如表3所示。结果显示，该工艺生产的12 mm高密度纤维板，甲醛释放量几乎稳定控制在穿孔萃取法5.0 mg/100 g左右。产品甲醛释放量满足出口美国CARBⅡ的标准，同时其他性能指标高于LY/T 1611—2011《地板基材用纤维板》。
同等甲醛释放量，如果不使用环保促进剂和纳米防水剂，而是使用传统方法，需要将胶黏剂的物质的量之比调低至0.95～0.98，使用13 kg/m3熔融石蜡，其他性能会因胶黏剂物质的量之比的下降有所影响，尤其2 h沸水煮后内结合强度不能达到LY/T 1611—2011要求，性能指标如表4所示。
3 结论
从单项测试数据和综合测试数据结果看，使用三聚氰胺改性脲醛树脂，在后工序施加环保促进剂，再配合纳米防水剂和石蜡两种防水材料，这种新的复合工艺生产的环保防潮人造板，能够很大程度上弥补低醛人造板在胶黏剂物质的量之比降低方面带来的不利影响，解决甲醛释放量和吸水厚度膨胀率这两个重要指标之间的矛盾。
