板木复合衣柜门板结构的施胶性能研究

孙胜玉，万 辉

(东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150000）

衣柜木质门板传统做法通常为攒框制作。传统攒框的制作工艺复杂，用材主要为实木，并且随着各类名贵木材的急剧减少,而人类对木材的需求量却不断增多,要求的品质也不断提高[1]。现今家具市场板式家具以其造型的多样性，价格可接受程度和可靠的质量深受消费者喜爱[2,3]。家具行业的发展也进入了新常态，行业需要在产品结构，加工制造，创新服务等方面不断提升，以适应新的发展阶段[3-5]。因此对人造板的应用与研究也顺应了市场资源的要求，基于实木框架结构的问题，设计出一系列外观造型仿实木框架结构的板木复合型衣柜门板。因此对人造板的应用与研究也顺应了市场资源的要求，环氧树脂胶（双组分）、F-03型无水胶（聚氨酯系列胶黏剂）、玻璃胶、定位胶以及3种聚醋酸乙烯酯乳液——乳白胶、压门胶、拼板胶（双组分），分组胶合复合门板，分别测试各类胶黏剂的性能。每款门板做三个试件，对门板根据系列编号分组，观察胶合后的门板变形量。环氧树脂胶、定位胶以及玻璃胶只作为尝试性测试不作为主要测试对象。选择F-03型无水胶、压门胶、乳白胶和拼板胶做拉力试验，测试其胶合强度。根据实验数据测试选择相应的胶黏剂。

1 实验材料和设备仪器

1.1 实验材料

1.1.1 板材

基层板采用临沂福猫板材厂生产的胶合板。

附加线条采用东南亚橡胶木指接板。

测试胶合强度的拉力测试用180×40×8mm的小木方。

实验所需板材尺寸规格（表1）所示。

1.1.2 胶黏剂

实验所需胶黏剂种类及相关参数（表2）所示。

1.2 实验设备

该实验所需主要仪器设备（表3）所示。

2 试验过程与方法

2.1 板材的制备

板材的制备在实验室车间完成，其主要制作流程如下：板材的选择—裁切—抛光—铣槽—涂胶—覆盖线条—气钉枪定位（基层板无定位槽的）—冷压—封边。

木材特性、胶黏剂、胶合工艺是影响胶合性能的主要因素[6]。在板材的选择时要选用相对平整的素板进行试验，以免影响实验结果。确有弯曲的选择弯曲变形小的素板，在凹面进行涂胶，并且做好实验记录和标记。

表2 胶黏剂相关参数

2.2 强度拉力测试

选择180×40×8mm的木方涂胶，进行胶强度的拉力测试，黏合面积为2000m2,选取压门胶、乳白胶、拼板胶及无水胶进行测试。测试主要目的是测试F-03的主要性能、强度，压门胶、乳白胶和拼板胶作为现在工厂常用胶在测试中作为对照参数。因此选取压门胶、乳白胶和拼板胶各3组，无水胶10组。进行拉力测试。

2.3 工艺参数的确定

根据胶黏剂生产厂家提供的数据及产品使用说明和几种门板款式的结构特性制作（表4）所示的工艺参数。施压方式为冷压强度为4.2MP，重力15T。

3 实验结果分析

3.1 拉力测试数据分析

采用压门胶、乳白胶、拼板胶、F-03无水胶4种胶黏剂在温度为26.6°C。湿度60%的室内环境下对测试木条进行胶合，施压3.0MP加压24小时。使用拉力测试仪测得各组数据（表5）所示。

根据国标GB/T6329-1996《胶黏剂对接接头拉伸强度的测定》的规定测试胶合强度需要5组以上的数据[7]，但作为参照组的压门胶、乳白胶和拼板胶只做3组实验进行比较，F-03无水胶进行了10组测试，但第10组因木材在指接位置断裂，而测试胶层位置没有被破坏，因此这组实验数据无效，有效数据为9组。按照国标要求对每种胶的各组数据取平均值进行对比分析，平均值对比（图1）所示。

根据图中数据显示4种胶黏剂的胶合质量相似，最大破坏载荷都达到6KN，胶合强度也都在3MP以上，其中双组分的拼板胶的胶合质量最好，最大破坏载荷在10KN以上，胶合强度也超过4MP。作为主要测试对象的F-03无水胶其性能与乳白胶相近，符合实验强度要求。

3.2 胶黏剂性能分析

在实际选择胶黏剂中，不仅需要分析胶黏剂的强度，还要考虑环保性能以及胶合材料的硬度、目的和材料种类等因素[8]。本研究选用的所有胶黏剂均属于环保材料，符合国家有关规定。在胶的使用过程中，气温、湿度的变化都会对胶黏剂的胶合性能产生影响。所以，在胶的选择中需要根据季节的不同而进行适时变化，同时也需要进行生产工艺的调整。比如：在冬季选择胶黏剂是要选择固化速度较快的，而夏季则使用活性较好的胶黏剂。这样才能保证胶黏剂使用的效果，保证其操作性[9]。本研究在7月份完成样板的制作并安装观察，观察时长为160天，在实验过程中室温在17°C~27°C之间，湿度变化量较大。具体温湿度变化（图2）所示。温湿度的变化对胶黏剂的质量和木材翘曲变形的影响因子较高。该室内的温湿度变化取值符合日常生活室内环境的温湿度变化规律，因此其数据结果具有很强的可靠性。

3.2.1 尝试性测试组分析

①定位胶、玻璃胶性能分析：定位胶和玻璃胶两种胶都属于硅酮胶，主要用于木线背面哑口处、洁具、坐便器、卫生间里的化妆镜、洗手池与墙面的缝隙处等。施胶方式都是用胶枪挤压施胶，胶层为透明胶状体。根据门板变形量的数据显示，这两种胶在装配完成上墙前的变形量较小仅为0.67mm和0.53mm，性能较优，但这两胶的价格相对较高，且施胶方式为胶枪挤压，不适合工厂的批量化生产模式。

②环氧树脂胶：环氧树脂胶是一种双组分胶黏剂，具有良好的耐水性和耐高温的性能，胶合强度牢固，通过观察其变形量为0.53mm，变形程度小。但是其活性期较短，需在配胶完成30分钟内使用完毕，且价格较高，成本高。

表3 主要仪器设备

表4 各款式门板施胶类别及工艺参数

注：最大相对变化量为5次测试结果的最大翘曲度与最小翘曲度的差。最大变形量为挂墙前翘曲度与挂墙后最大翘曲度差值。

为参照中华人民共和国国家标准GB/T3659～1999对试件短边长度在400～500mm之间的翘曲度公差的规定制作[10]。

3.2.2 实验组数据分析

①乳白胶：乳白胶属于聚醋酸乙烯酯乳液，是一种水溶性胶粘剂，是由醋酸乙烯单体在引发剂作用下经聚合反应而制得的一种热塑性黏合剂。该胶在木材工业中使用比较多，一般会在人造板上面粘贴薄木中使用，白乳胶也可以在集成材料、地板的安装上使用。该胶具有很好的环保性，而且使用比较方便，无臭五毒，具有很好的耐水性、耐热性。本次实验乳白胶共进行两组的测试。根据（图3）显示的结果来看，乳白胶粘合的两组板件的最大变形量最小，达到了国标规定的胶合板变形的1级公差等级。但是其相对变形量较大，说明其在变形的过程中形状的回弹变形严重，这一方面有胶黏剂的影响因素，但最主要的因素还是跟结构有关。木材变形与胶黏剂关系最大的是挂墙前的变形，聚醋酸乙烯酯类胶黏剂就是通过水分的挥发进行固化胶和，而挥发的水分引起木材含水率的变化，进而使木材产生变形，然后随着时间木材再与空气中的含水率不断平衡引起后续的木材变形，因此挂墙前的变形量与胶黏剂的选择关系紧密。对比其他胶黏剂的数据乳白胶的挂墙前变形量相对较小，说明其对板材的变形影响小。

②压门胶：压门胶同属于聚醋酸乙烯酯乳液，相对于乳白胶粘稠度较高。压门胶进行了5组实验，结果显示压门胶在挂墙前的变形量最大，但是B1组实验板材在涂胶前就存在较大的变形（实验过程记录），但通过对其他两组使用压门胶的样板实验结果看，压门胶的变形情况相对于和它同种结构的其他胶类变形度最小，如此来看压门胶的性能较优越[11]。

③拼板胶：拼板胶也属于聚醋酸乙烯酯乳液，属于双组分胶,根据拉力测试其胶合强度要比乳白胶和压门胶的强度高。而且通过（图3）可以看出拼板胶的各项指标都是4种黏粘剂中最好的。这就充分说明了其性能的优越。

④F-03无水胶：F-03属于PU系列胶黏剂，剪切剥离强度大，韧性、耐水性、耐湿热老化性能优异，固化时间一般为室温60分钟，F-03无水胶共进行了3组实验，在3组实验中F-03无水胶的各项指标都是相对较差的，挂墙前的变形平均值更是达到0.93mm，低于国标胶合板翘曲度等级的3级标准。

图1 各胶种性能测试平均值

图2 室内温湿度变化图

图3 各胶种变形度对比图

4 结语

①尝试性测试组

选择的玻璃胶、定位胶、环氧树脂胶作为尝试性测试，通过实验数据和工艺操作方面分析考虑，这3种胶黏剂施工工艺不快捷，不适合工厂使用，价格成本高，因此这3种胶粘均不适合作为新型板木复合的胶黏剂。

②实验组

选择的4种胶黏剂各有优点和不足，乳白胶和压门胶的性能接近，价格也类似，也是市场中比较常见的胶黏剂。拼板胶的性能是最优越的，不管是胶合后的变形情况还是胶合强度都是最好的，但是这种双组分的胶黏剂的使用一方面要进行胶黏剂的配置，这就多出一道工序，对生产效率有一定影响，另一方面双组分的胶黏剂活性期短，因此可能会造成一定的浪费。F-03无水胶最为新的尝试性胶黏剂，其结果显示性能并不是特别的理想，但它的胶黏剂形态使得其涂胶方式比较便利和快捷，生产的效率比较高，而且它形成的胶层便于边部处理。因此综合考虑，在温度高的季节，使用活性期长，性能较优的乳白胶或压门胶，在温度低时，胶黏剂的活性期可相对延长，可使用性能最优质的拼板胶。