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强化木地板用MDF的生产与应用
小编：张新空 发布时间2014-02-07 来源：林业英才网
1. 强化木地板从1994年进入国内市场，并以其优良的性能及适中的价位在竞争激烈的地板市场中迅速崛起，在我国地板市场中占有率以平均每年30％的速度递增。目前国内共有强化地板生产企业100多家，年生产能力可达6000万m3。许多人在谈到强化木地板时，一般比较关注地板的花色品种和表面耐磨，而往往忽视了另一个重要因素，即构成强化木地板的基材的质量情况。强化木地板在目前普遍采用低压短周期贴面工艺进行生产，在地板基材的表面胶贴耐磨层和装饰纸，背面胶贴平衡纸。从它的生产工艺和产品构成我们可以看到，强化木地板的装饰表面只不过是薄薄的一层，而基材是构成强化木地板的主体，在实际使用中起着连接榫槽、稳定形状、承受载荷的重要作用。如果基材的性能不好，会直接影响到最终产品的质量。强化木地板的许多重要指标如甲醛释放量、吸水厚度膨胀率、静曲强度、尺寸稳定性及翘曲变形等，都和基材的质量有着极为密切的关系。
2.作为强化木地板的基材，主要有中密度纤维即MDF和均质刨花板。目前在国内外只有少量的强化木地板以均质刨花板作为基材，绝大部分的强化木地板是以MDF作为基材进行生产。MDF是人造板的一个主要品种，在国内已经有近20年的生产历史。产品广泛应用于家具制造业和建筑业，还可用于船舶、车辆等代替天然板材使用。MDF的密度一般在0．45～0．88g／cm3 范围内。现在许多地板制造厂商已认识到作为地板基材使用的MDF其密度应当比着通用途MDF高一些，通常其密度在0．85～0．95g／cm3 之间，有些人将强化木地板用纤维板称为高密度纤维板（HDF），目的是与中等密度的MDF有所区别。本文仍将强化木地板用纤维板称为MDF，主要对作为强化木地板基材使用的MDF的生产工艺和使用方法进行一些探讨。由于地板使用环境条件较为苛刻，对基村提出了更高的质量要求。所以地板基材的生产与普通MDF相比较具有更为严格和独特的工艺要求。
2. 1 原料制备
3. 生产MDF的原料通常以木质材料为主。它包括采伐剩余物、造材剩余物、加工剩余物等，也可用林区生产的木片作为生产原料。在树种上应将针叶材类原料和阔叶材类原料分开堆放，在生产时按工艺要求的比例搭配使用。作为地板基材使用的MDF要更加注意控制长短纤维的合理搭配，适当增加针叶树村长纤维的比例。要严格控制原料中树皮的含量，以提高产品的静曲强度和弹性模量，改善与提高基材在榫槽成型时的加工性能。
4. 2 添加防水剂和胶粘剂
5. 木质纤维是一种亲水性材料，它会随着周围环境温度湿度的变化而吸湿或放湿，并发生相应的尺寸和形状的变化。强化木地板在实际的使用环境中，将受到以下几种水分的作用，来自于空气中的水分，来自于水泥地面的湿气，还有生活中清拭地板的水分，这几种水分作用的影响是客观存在的，而且几乎是不可避免的。因此必须对中纤板基材进行提高防水性能的处理，以满足实际使用环境的要求。
6. 在生产普通用途MDF时，通常都加入石蜡防水剂。石蜡是一种憎水物质，它与纤维间的附着力弱，不能经受住大气变化的长期考验。同时过多的石蜡附着于纤维表面会阻碍纤维之间的结合，降低产品内结合强度。目前在生产普通MDF中广泛使用脲醛树脂胶。这种普通的脲醛胶在热压的最终缩聚物中仍存有一些游离的羟甲基。当周围环境的温、湿度发生变化时，空气中的水分通过羟甲基的亲水性和木质纤维的亲水性进入胶接界面，进而侵入脲醛树脂的本体内。在水份的作用下，脲醛树脂的化学键被水解而产生龟裂。同时胶层对水分的吸收或排出时所产生的膨胀收缩内应力也会加速树脂的龟裂，最终导致胶和纤维之间的连接被破坏。
7. 提高地板基材的耐水性能除了添加少量的石蜡防水剂外，还要使用具有优良防水性能的胶粘剂，如酚醛树脂胶、三聚氰胺树脂胶、单宁胶及异氰酸酯胶粘剂等。从生产技术和降低成本的角度综合考虑，较为切实可行的方法之一是用三聚氰胺对脲醛树脂进行改性。在生产脲醛树脂时加入一定比例的三聚氰胺，经过改性后的树脂胶粘度低、贮存稳定性好、固化速度快、胶接强度高。由于在分子结构中引人耐水结构单元，所以生产的MDF具有良好的防水防潮性能，并具有较高的耐沸水能力。在外界温、湿度发生变化时不易发生降解，从而使地板的使用寿命大大延长。
8. 3 热压工艺
9. 地板铺设完毕之后，除了要长期承受各种家具在上面的静载荷之外，还要承受人们在地面上行走时产生的周期性变化的压力，这些压力除了直接作用于地板基材之外，还有很大的一部分是作用在地板连接的脲槽之间。它要求MDF要有足够的力学性能。MDF的密度与其力学性能有着极为密切的关系。在一定的范围内，板的各项物理力学性能均随板的密度的增加有显著的提高。
10. 在生产实践中，我们认为作为地板基村使用的MDF密度应高于普通MDF的密度，以保证基材具备承受各种载荷的力学强度。但密度也不能太高，过分提高板子密度将会增加原材料消耗量，而板子的力学性能也不会无止境的提高。反而会由于密度太高，使板的变形加大。
11. 在生产中除了要控制好MDF的密度之外，更为重要的一点是要控制好板坯横向密度的均匀性。要保证MDF基材在宽度方向上密度分布均匀，密度偏差应控制在土2％，否则会引起板的变形，影响地板铺装时的紧密性。在制订热压工艺时要注意设计好板的表层密度和芯层密度，板子的芯层最低密度应保持在平均密度的90％以上为好。保证有较高的表层密度和合适的芯层密度，并使断面密度曲线分布均匀，上下对称。
12. 4 砂光
13. 砂光是MDF出厂前必经的一道工序。砂光的目的有2个。第1是定厚。普通中纤板要求砂光后的厚度误差值的士 0．20mm，对于地板用MDF要求有更高的砂光精度。砂光后板的厚度偏差不得大于土 0．10mm，不得有倒角、塌边等缺陷。否则在压贴时会因为板边减薄使装饰纸无法被压贴在基材的表面。砂光的另一个目的是除去板坯表面的预固化层。在砂光操作时，应十分重视对两面砂光余量的分配。应使砂光后板面的低密度层彻底清除，露出密度较高的表层。
14. 5 降醛处理
15. 甲醛是一种十分活泼的化学物质。在常温下甲醛呈气态挥发于空气中，它有特殊的气味会刺激人们的眼睛和呼吸道粘膜。欧共体和美国环境保护署（EPA）已将甲醛列为可能致癌的物质，我国也已制定出有关限制人造板甲醛释放量的标准和法规。另一方面，甲醛又是制造人造板胶粘剂最主要的化学原料。用甲醛生产的脲醛胶、酚醛胶和三聚氰胺甲醛树脂胶在人造板工业中广为使用。它具有价格低廉、原料易得、生产技术成熟和使用方便等优点，短期内既不可能用其它胶粘剂取代，又不可能将板材完全封闭以阻止甲醛释放。因此，对胶粘剂进行改性处理以降低人造板中的甲醛释放量和改进生产工艺逐步地组织生产EI级板材，是目前企业采用较多的方法和努力奋斗的目标。
16. MDF基材中释放的甲醛来自脲醛树脂胶和木质纤维两部分，其中树脂胶释放甲醛是决定中纤板甲醛释放量的主要因素。在尿素与甲醛缩聚形成树脂的过程中，为了能够得到热固性脲醛树脂，必须使用过量甲醛。这些过量的甲醛在制胶时并没有全部和尿素反应而是有一部分成为游离甲醛。在生产MDF的热压过程中，由于胶粘剂固化不完全形成一部分不稳定的结构也会发生分解而放出甲醛。生产出的MDF在堆放和使用的过程中，受到周围环境温度、湿度变化的作用，也会发生水解放出甲醛。
17. 通过多年的研究，人们已经认识到降低脲醛树脂中游离甲醛的含量，是减少板材甲醛释放量的主要途径。目前MDF用脲醛树脂正在向低摩尔比方向发展。降低甲醛、尿素摩尔比的关键是选择一个合适的比值，它既能保证胶粘剂有优良的性能，又能使板子的甲醛释放量达到国家标准的要求。此外在制胶过程中或热压前加入甲醛捕捉剂也是近年来国际上比较流行的做法。如使用尿素、酰胺类、铰盐及各种过硫化物等捕捉剂，可以有效地减少游离甲醛的释放。由于降低甲醛摩尔比使树脂的凝胶时间变长，热压周期增加，会提高制造成本。过低的摩尔比还会导致树脂和板的性能降低。添加各种甲醛捕捉剂也要增加制造成本。因此这些方法目前还处于不断研究、逐步完善并扩大应用范围的阶段。
18. 降低MDF基材甲醛释放量的另一种方法是对板材进行后期处理。福州人造板厂利用从美国引进的专利技术和设备，对MDF基材进行降醛处理。在专用的处理室内，使氨与板材中的游离甲醛反应生成六次甲基四肢，这种反应可以在板中一步完成。而且氨还可以中和板中的酸，降低脲醛树脂的水解。这种处理方法简便易行、成本较低，对基材的物理力学性能几乎没有影响。我厂使用经过降醛处理后MDF为基材生产的强化木地板，经国家人造板质量监督检验中心的检验，甲醛释放量完全可以达到国家标准中A类产品和绿色环保产品认证的要求。
19. 6 地板基材的使用
20. 作为地板基材用的MDF应具有组织结构均匀、密度高、板面坚实平滑、尺寸精度高、力学性能好等特点，才适合进行表面装饰和成型加工。
21. MDF基村只是一种中间产品，要用它生产出高质量的强化木地板，还需要在生产过程中掌握正确的使用方法。
22. 1．刚生产出来的MDF经过强制冷却后，板子内部的含水率较低。当它与大气相接触时，会吸收空气中的水分直到与大气湿度相平衡。由于板材各部位吸湿的不均匀性，极易产生翘曲变形。所以MDF基材在使用前，应置于通风干燥处进行自然调质处理，使板材与周围环境的温、湿度达到平衡，并使吸入板中的水分在板内的分布趋于均匀。这样做可以防止变形，提高板的稳定形，增加板的强度。在进行自然调质处理时，应注意控制MDF的含水率在4．0～6．0％之间，含水率过高在压贴时易导致爆板和翘曲变形。
23. 2．基材板在运输和堆放时，应注意保持平直，四角要整齐。因堆放不当使板产生的翘曲变形在后面的加工工序中将难以得到纠正。
24. 3．地板压贴后所产生的变形除了与MDF基材的性能有关外，还与压贴时浸渍纸的配置、热压工艺的设定有很大的关系。在配纸时，要注意保持表层纸、装饰纸和平衡纸之间的平衡，根据原纸的克数和浸胶量进行正确配置。在设计热压工艺时，注意调整好上下热压板的温度，这对于获得平直的强化木地板来说是十分重要的。
25. 4．MDF基村经过二次加工贴面热压后，板子中的温度和含水率都会发生很大的变化，并容易在产品边缘部分吸收水分。所以在进行成型加工前，必须进行充分的养生，以保证贴面板能适应周围环境的温湿度并与之达到平衡。如果产品没得到充分的养生，在进行榫槽成型加工后会由于产品边缘吸收水分而导致板块产生纵向变形，即出现所谓的“香蕉变形”。
26. 只有在使用和加工的每一个环节中，都充分注意到MDF基材的特性，采用正确适宜的生产工艺和方法，才能充分发挥MDF基材的优越性能，生产出质量上乘的强化木地板。
27. 随着我国环保国策的执行力度逐渐加大，生产环保型MDF、开发绿色板材已成为当务之急。随着强化木地板的功能趋向更加实用化、多样化，地板基材的防水、阻燃、隔音、防蛀功能将会得到加强。随着新型地板材料研究的进步，以均质刨花板为代表的各种新型材料将被广泛地应用于强化木地板的生产中。
28. 中国加入WTO后，国门将更加开放，中国地板将要走向世界。国外的著名品牌地板也将大规模地涌入中国市场。面对国内外激烈的市场竞争，我们的企业必须不断地进行研究与开发，提高强化木地板基材的质量，降低生产成本，以面对未来的强化木地板国际市场，永远立于不败之地。