一份改变人类的新型无醛生物质胶黏剂试验报告

2019-12-30 08:43粟道科技
1:试验背景及目的
1.1果香板现状介绍
万华旗下“果香板”是栖霞公司本土产品,其物理指标优异、不易变形霉变、防潮性能好等特点已广为人知,但同时目前的板材亦存在较多瓶颈与弊端,主要存在于以下几点:

a)MDI胶黏剂特性问题,其自身性能发“艮”,在加工使用过程中容易黏糊刀具,造成加工效率低,同样一把刀具,开料加工数量远低于普通刨花板,造成下游家具厂使用困难,产生抵触心理(家具厂开料加工属计件工资,如频繁更换刀具工人不愿使用);

b) MDI胶黏剂施胶量较少,特别在表层施胶时(4.5%),不易充分包裹细小原料,极易导致表层局部原料施胶不均不足,产生局部粗糙、针孔等缺陷;

c)MDI后固化反应严重,生产在线检测指标偏低时,存放冷却后检测极易达标,同理在线检测达标时,存放冷却后指标又极易远超标准,刨花板加工使用不是指标越高越好,故此不易于工艺质量把控,在线检测无法正确的指导生产,对后期板材加工使用、成本核算都有较多的影响。

1.2试验目的
为弥补优化MDI胶黏剂带来的上述问题,提高板材表面质量、加工性能、降低生产成本及提高生产效率为目的,针对各种新型无醛添加的胶黏剂进行系列小试、中试,选取符合生产工艺、设备的**无醛胶黏剂类型。

1.3小试结果
针对不同种类的新型胶黏剂分别进行小试试验(植物类、生物类等),从小试理化结果等各方面筛选,目前试用的新型无醛生物质胶黏剂其流动性、雾化状态及成品板材理化强度等方面均优于其余几种,故针对无醛生物质胶黏剂进行中试及大试,确保其符合生产工艺。

2:试验工艺方案

2.1工艺方案及设计
2.1.1工艺方案
本次系列试验主要针对新型无醛生物质胶的添加状态、使用量、物理指标、表面质量、生产效率等方面进行验证复核,故本次试验方案如下:

a) 首先进行表层施胶量确认,新型无醛生物质胶黏剂方案为8%、10%,MDI 施胶量2.5%、3.0%,分别进行生产试验,根据理化及砂光后分选检验结果,确定表层施胶量的**添加比例;

b) 其次进行芯层施胶量确认,新型无醛生物质胶黏剂方案为2.0%、2.5%、3.0%,MDI 施胶量2.0%,分别进行生产试验,根据生产板材质量及理化结果等方面,确定芯层施胶量的**添加比例;

c)最后进行热压周期调整确认,因表、芯层增加新型无醛生物质胶黏剂,其加速MDI固化反应,故在原热压工艺450-480秒基础上,缩短方案:380秒、400秒,根据砂光后理化及分选情况确定热压周期时间;
注:下述报告内容中,“新型无醛生物质胶黏剂”使用“新胶”代替表述。
2.2工艺设计

2.2.1原料制备



原料的构成及配比

制备纤维尺寸配置

表层

100%杨木

使用4614环式刨片机进行制备,且伸刀量要求≤1mm

芯层

50%杨木+50%果木


2.2.2原料干燥

因添加使用新型无醛生物质胶黏剂,其自身含水率较高,故针对原料干燥后含水率要求进行调整如下:



干燥后含水率要求

表层

8~10%

芯层

4~5%

2.2.3施胶工艺添加设计

施胶添加工艺(表芯层一致)

施胶系统(表芯层一致)



新胶添加方式参考“哥乐巴MDI施胶系统”,由图可见,胶黏剂在储胶罐分出后由计量齿轮泵输出经电磁流量计,后进入分配器内蓄压(高于气源压力,产生雾化效果),经管路输送至滚筒内喷头喷涂。滚筒内MDI与新型胶黏剂的喷头互相交错喷洒,确保达到充分混合的目的。


2.2.4板坯铺装
因本次试验仅针对新胶的使用及热压工艺进行验证,故铺装方面未做调整,保持原生产工艺试验,表芯层铺装比例4:6,毛板密度720~740kg/m³,密度偏差要求±8。

2.2.5板坯热压

闭合加压到位

高压

中压

排气

总周期

60″

150″

110″

80″

400″

60″

140″

100″

80″

380″


3:试验过程及检测结果

3.1表层施胶方案确认

分批次针对工艺设计方案进行试验生产,首先进行方案a里关于 MDI添加量的确认,根据生产线在线检测理化结果如下:



由上表可以看出,表层MDI施胶添加量变动对强度影响无明显区别,其理化强度均超过GB/4897-2015的标准要求,因强度差异不大,考虑成本计算方面,故此确定表层MDI添加量为2.5%。

新胶添加量继续进行8%及10%两种参数试验,且进行砂光后表面质量分选,最终确定新型无醛生物质胶添加比例方案做在线理化检测如下:



上表可以看出,在物理指标方面A1-1与A1-2均符合标准要求,A1-2表结合强度略高于A1-1,本次试验分别生产4车毛板,砂光后分选结果如下:



编号

产品等级

张数

所占比例

A1-1(共计94张,2张初检废品)

A1

29

30.9%

A2

45

47.9%

A3

14

14.9%

B

4异物

4.3%

C




编号

产品等级

张数

所占比例

A1-2(共计96张)

A1

31

32.3%

A2

42

43.8%

A3

15

15.6%

B

6漏砂、异物

6.3%

C

2分层

2.1%


由上述检板分选结果可以看出,A1-1的合格品板与A1-2的合格品相差无几,其A1板材低于A1-2板材1.9%,但A2板材高于A1-2板材4.1%,整体A1+A2产品比例已达到78.8%,A品板整体比例达到93.7%(A1为大客户使用用板,无任何瑕疵板,A2为局部有轻微较小瑕疵,A3为局部有轻微粗糙瑕疵,对贴面设备及工艺要求较多,需内部自己压贴使用板),在质量无明显差别情况下,考虑成本核算方面,确定表层施胶比例为2.5%MDI + 8%新型无醛生物质胶黏剂工艺。

3.2芯层施胶方案确认

同表层方案相同,分批次进行芯层胶黏剂施胶量确认,方案b确认根据生产线在线检测理化结果如下:


试验过程中,因芯层原料剩余旧料,前2车芯层原料含水率偏高,导致有零星分层现象,施胶后芯层含水率6~7%时,无分层现象发生。

由上表可以看出,芯层新胶施胶量变动,其内结合强度波动不大,均达到国家标准要求,且通过在线检测数据可以看出,芯层添加新胶后会加速MDI固化反应,原生产线在线检测内结合、握钉力、静曲强度及弹性模量很难直接检测合格,一般均需要放置冷却砂光后复检合格,本次试验芯层增加新胶后,基本在线检测均全部合格,确定芯层施胶比例为2.0%MDI+2.0%新型无醛生物质工艺。

3.3热压周期方案确认

因通过新胶自身特性,及系列试验证明,其确实可以加速MDI固化反应,故针对此特点,进行缩短热压周期的试验确认(生产各工段工艺参数不变,维持已确认工艺方案,仅针对热压周期进行验证),根据生产线在线检测理化结果如下:



由上表可以看出,热压周期缩短至380秒后,其物理指标未受到较大影响,其物理指标均合格,确定了新胶对固化反应时间的影响,确定热压周期方案为380秒。
注:上述所有试验的在线理化检测,均挑选为连续正常稳定的车次进行抽检结果。

4:后期加工及试用

4.1贴面加工
毛板砂光分选后,挑选A2板进行贴面试验(栖霞公司贴面压机),贴面工艺如下:

共计压贴120张,板面无鼓泡、白斑等外观缺陷,板面质量优异。

4.2开料试用

本次试验板材由红富士家具厂及爱和家家具厂分别试用,首先进行家具厂试用,跟踪反馈如下:



上表可见,红富士家具厂本次开料使用最为普通的双刃直刀头,此普通刀头开原纯MDI胶板材仅能开6-7张,本次使用试验板材开料,连续开料29张出现轻微崩边。


爱和家家具厂试用,跟踪反馈如下:

上表可见,爱和家家具厂本次开料使用同为普通的双刃直刀头,此普通刀头在爱和家开原纯MDI胶板材仅能开6-7张,本次使用试验板材开料,连续开料28张出现轻微崩边。

通过两次不同家具厂的开料试用情况可以看出,添加使用新胶的“果香板”,使用相同的普通双刃直刀头开料(雅登φ8mm),均能保证连续开28-29张板材,较比原纯MDI板材有了质的提升。

5:结论

通过新型无醛生物质胶黏剂的系列试验,现已基本确定其施胶、热压工艺如下:

表层MDI

表层新胶

芯层MDI

芯层新胶

2.5%

8%

2.0%

2.0%

热压周期   :380秒


本次新型无醛生物质胶黏剂体现优点如下:

1、 表层施胶量使用新胶后大于原MDI施胶量,故其对物料纤维的包裹性较好,整体提升板材表面质量,弥补原施胶不均不足导致的系列表面质量缺陷;

2、 因新胶施胶比例高,其在板坯铺装过程中有良好的初粘性,解决了板坯运输过程中,因抖动等造成的塌边、虚边缺陷;

3、 降低表层MDI胶黏剂使用量后,对后期家具厂开料加工亦有较为明显的提升,更加适用于下游客户使用,本次试验结果显示,使用新胶与原纯MDI胶黏剂对刀具的使用效率提升314~383%;

4、新胶会加快MDI固化反应,通过试验结论,热压周期由原450~480秒缩短至380秒,生产效率提升21%,且因加速固化反应,针对生产在线检测数据更有指导性意义。


综上所述,新型无醛生物质胶黏剂替代部分MDI胶黏剂使用具有可行性,且针对板材系列性能均有明显提升。