重组装饰单板PE膜贴面难燃胶合板生产工艺研究

张晓伟，刘元强，叶交友，詹先旭，罗来朋，陆鸣亮，翁耀列，曹建平，徐应林

(德华兔宝宝装饰新材股份有限公司，浙江 德清 313200)

随着我国城镇化建设速度的加快，城区内高楼林立，不论公共场所或居家住宅都面临室内装修防火安全问题[1]。国家制定强制标准GB 50222-2017和GB 50354-2018，从设计到施工、验收全流程规范建筑内部装修防火要求。首先，设计端明确规定各装修部位材料的燃烧性能等级，不燃(A)和难燃(B1)级建筑装饰材料被强制使用[2]。石材、瓷砖等无机材料可达到不燃A级，但人们更喜欢用木质材料装饰室内空间，因此，难燃B1级木质胶合板被广泛用于墙面、吊顶等不同部位的装饰基材以及家具制造，难燃级胶合板使用量逐年增长。

难燃胶合板通常使用氮磷硼系复配阻燃剂，达到阻燃功能和抑烟效果。氮磷硼系材料是目前较环保、使用方便、烟毒低，且性价比高的木材高效阻燃剂，深受木质阻燃制品生产、经营和用户的青睐。生产过程中通过单板真空和阻燃剂加压浸渍，赋予单板一定阻燃剂载药量，经干燥、涂胶、热压、砂光、贴面等工序制成难燃胶合板基材和成品。磷氮系阻燃剂有吸湿返卤现象，在潮湿的梅雨季节里吸湿后，难燃板含水率升高，阻燃剂顺着水分通道(木材导管、纹孔，或细胞腔空隙)渗析出来，表面发霉，锈蚀金属类轻钢龙骨，影响装饰产品的使用寿命，若用于吊顶还存在难以预估的安全隐患。

难燃胶合板的阻燃剂渗析、锈蚀、表面发霉现象，吸湿是导因。含水率低于14%的难燃胶合板水分均为细胞壁吸着水，呈现毛细管凝结水和氢键结合水分子状态[3]，在没有外来水分的情况下，阻燃剂几乎为干状形态，活性相对稳定。为了避免难燃板材不利条件下应用的尴尬处境，强化在潮湿环境下的质量保证，本文在难燃胶合板基材氧指数≥38%基础上，以热塑性PE膜为胶黏剂，重组装饰单板为面板，制作一种可隔绝潮湿空气中水分、含水率稳定、阻燃剂无渗析的难燃人造板。经检测，该产品燃烧性能达到难燃B1级，高湿环境下表面无阻燃剂渗析，物理力学性能符合相关标准要求，甲醛释放量小于0.05 mg/m3。

1 试验材料与仪器

1.1 试验材料

(1)难燃胶合板基材：德华兔宝宝装饰新材股份有限公司提供，含水率8%～14%，氮磷硼系阻燃剂，1.85 mm×7 mm杨木单板，氧指数38%～42%，甲醛释放量0.3 mg/L(干燥器法)，规格：1 240 mm×2 460 mm×12 mm。

(2)重组装饰单板：德华兔宝宝科技木公司提供，含水率8.0%～16.0%，意杨材质，甲醛释放量0.4 mg/L(干燥器法)，规格1 260 mm×2 480 mm×0.3 mm。

(3)热塑性PE膜：福建清芯木业有限公司提供，HDPE含量50%，规格1 250 mm×2 470 mm×0.04 mm。

1.2 主要试验设备和仪器

(1)热压机：原BY214x8/4-10型，苏州华翔木业机械有限公司生产，后改为7层装卸板结构。

(2)人造板万能试验机：WDW-10D型，济南鑫光试验机制造有限公司生产。

(3)智能甲醛试验柜：ZQX-1000型，杭州钱江仪器设备有限公司生产。

(4)可见光分光光度计：722s型，上海仪电分析仪器有限公司生产。

(5)电热水浴锅：DKS-24型，杭州蓝天化验仪器 厂生产。

(6)电热恒温鼓风干燥箱：101A-1型，杭州蓝天化验仪器厂生产。

2 试验方法

2.1 制备工艺流程

制备工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

2.2 工艺方案

基材定厚砂光后，两面PE膜、重组装饰单板对称组坯。组坯结构为：重组装饰单板+PE膜+难燃胶合板基材+PE膜+重组装饰单板。由于PE膜无初粘性，为了便于装机，基材一面组坯后，用塑料枪钉固定，翻转另一面用相同方法固定。本试验压机为后期改造的7层压机，装卸板机采用推拉式结构，用塑料枪钉固定是为了提高板坯的整体性，避免装机时各层错位，出现次品。大批量生产时，为了提高工序效率，可探讨小车推送结构的单层压机生产方式。本试验主要工艺过程如下。

(1)基材定厚砂光：使用多砂架砂光机定厚砂光，最后一道砂带为120～180目。砂光后厚度公差±0.2 mm，板坯表面平整，无波浪纹，无污染，无漏砂现象。

(2)单板组坯：按上述工艺方案要求组坯，塑料枪钉钉在基材四周10 mm内，便于裁切，不影响成品外观和内在质量。PE膜和单板尺寸相吻合，单板尽量罩住PE膜，若局部外露，可折叠在单板下面用枪钉固定，否则热压时出现粘板现象。

(3)装机：将组坯好的板坯人工放入装板机架上，待热压条件成熟后快速推进压机。

(4)热压：基材和单板表面光洁，高压选择0.6 MPa，低压0.2 MPa，热压时间为高压90 s，低压150 s，温度135±2 ℃。本PE膜低密度含量占50%，120 ℃后融化且粘接性能良好。

(5)养生：热压后板坯堆垛存放，冷却至室温后进入下一道工序。

(6)砂光：根据应用要求决定是否进行面砂。若阻燃产品用于装饰基材，一般不进行表面砂光，用于粘结或装饰面可砂光。砂光带目数180～240目为宜。

(7)裁边：成品规格：1 220 mm×2 440 mm。裁切后四角方正、平直、光洁，无明显锯痕、焦边、毛边等缺陷。

2.3 性能测试

(1)物理力学性能测试：含水率、浸渍剥离试验、胶合强度、表面胶合强度按GB/T 18101-2013规定进行。

(2)甲醛释放量测试：按GB 18580-2017中气候箱法检测。低于0.05 mg/m3，符合GB/T 35601-2017绿色产品评价(人造板和木质地板)标准要求[4]。

(3)燃烧性能测试：按GB/T 18101-2013难燃胶合板标准检测和判定。

2.4 吸湿性测试

(1)测试材料制备：制取普通胶合板、普通难燃胶合板、本试验PE膜难燃胶合板试样各3块，规格均为150 mm×150 mm×12 mm。面底板来源于同一批材料，厚度、规格相同。普通胶合板所用芯板和本试验一致，无阻燃剂处理，使用MUF胶黏剂粘结。普通难燃胶合板基材、表板和本试验相同，贴面时使用MUF胶黏剂。

(2)测试方案：将上述试样放入环境温度23±3 ℃的40 L干燥器内。干燥器底部加去离子水，保持相对湿度95%以上。普通难燃胶合板(含水率12.8%，表面正常)内磷氮系阻燃剂在高湿环境下易于吸湿、发霉，作为对照组，普通胶合板(含水率10.6%，表面正常)内无阻燃剂，吸湿性一般，作为空白组。60天后观察3组试样表面水痕、是否发霉、阻燃剂渗析以及整体吸湿(含水率变化)情况。

3 试验结果与分析

试样理化性能测试结果见表1，试样燃烧性能测试结果见表2，试样吸湿性测试结果见表3。

表1 杨木重组装饰单板PE膜贴面难燃胶合板理化性能指标

表2 杨木重组装饰单板PE膜贴面难燃胶合板燃烧性能指标

表3 试样、空白组、对照组吸湿性对比测试结果

(1)PE膜为热塑性树脂，作为胶黏剂和木质材料复合可制作木塑胶合板。木质单板表面呈多孔形态，树脂熔融后渗透至表层缝隙内，增强膜与单板的胶合性能。影响胶合强度的主要因素为塑料成分构成、热压温度，而热压时间对胶合强度的影响不显著[5-7]。本试验选用50%低密度聚乙烯树脂，内含偶联剂，可与木材形成新的化学键，提高木材与塑料之间的界面胶合强度。

(2)本试验所用难燃胶合板基材的氧指数>38%，经检测其燃烧性能优于国家标准GB 8624规定的B1-C级。使用PE膜和表板复合时，鉴于单板和膜厚度尺寸小，对燃烧性能影响不大，加上基材本身富余阻燃能力，胶合后整体燃烧性能仍然达到B1-C(s1，d0，t1)要求，满足建筑装饰材料室内防火设计和应用需求。

(3)使用PE膜与基材和表板胶合，主要是为了解决难燃胶合板在高湿环境下的吸湿问题，阻止阻燃剂渗析和板面发霉现象。PE膜熔融冷却后具备隔绝水分的能力，经过40 L干燥器试验测试，空白组和对照组都有严重的吸湿(含水率/水痕)和发霉现象，对照组试样阻燃剂渗析严重。试验样品无阻燃剂渗析和发霉现象，仅表板水痕突出，含水率为13.7%，用刀片剔除表板薄层后，基材无水分渗透现象，含水率小于12%。说明干燥器内的高湿环境仅导致试验板表层吸水，PE膜阻止了阻燃剂渗析和基材水分的吸收。若所处环境变化，表层水分会快速蒸发，还原和基材一致的含水率性能。试验板表层有水痕而未发霉，可能与低密度聚乙烯的植物激素性能有关。乙烯分子为植物抑制剂，能促进植物成熟、器官脱落和衰老。其机理推测为乙烯干扰植物或RNA和蛋白质的合成，使细菌和霉菌无法于其表面生存。

4 结束语

本试验方案制取了重组装饰单板和PE膜贴面难燃胶合板，热塑性乙烯树脂膜起到了胶黏剂和隔绝高湿环境下水分作用的。在基材含水率<14%、面板厚度0.2 mm、PE膜0.04 mm、热压温度135 ℃、0.6～0.2 MPa两段热压时间240 s条件下，试样物理力学性能、燃烧性能符合GB/T 18101-2013标准要求，甲醛释放量小于0.05 mg/m3，常温高湿环境下60天无阻燃剂渗析。

该批试验样板组坯时，使用塑料枪钉双面(翻板)固定，工序繁琐，劳动强度大。下一步探讨小车推送结构的单层压机生产方式，采用双面组坯和热压，无需多层固定流程，减少板坯装机时出现的各种缺陷，适应高效批量产业化模式。