脲醛树脂废胶液制造胶合板工艺及性能研究 周雪平１， 成继烈１ ，胡青松１ ，何 盛２ ，卢晓相１
１． 茂友木材股份有限公司，浙江 嘉兴 ３１４２０１；２． 国家林业和草原局竹子研究开发中心，杭州 ３１００１２
摘要：研究将脲醛树脂废胶液与水混合、中和处理、异味处理、磨浆、过滤得到混合浆液，将混合浆液按一定比例添加至酚醛树脂中，用于Ⅰ类胶合板及竹木复合集装箱底板用胶合板生产。研究结果显示，混合浆液添加比例8%和15%条件下，7层胶合板和21层竹木复合集装箱底板用胶合板胶合强度、浸渍剥离性能均满足Ⅰ类胶合板指标要求；混合浆液添加比例为12%～18%的酚醛树脂可用于竹木复合集装箱底板用胶合板生产，其各项性能高于国家标准要求；同时不改变胶合板的生产工艺，减少了危险固体废物的
产生，实现脲醛树脂废胶液的资源化再利用。
关键词：脲醛树脂废胶液；混合浆液；酚醛树脂；胶合板；资源化再利用
中图分类号：TS653 文献标志码：B 文章编号：1673-5064（2021）03-0029-06
Manufacture Technology and Properties of Plywood Prepared from
Waste UF-resin
Zhou Xueping1, Cheng Jilie1, Hu Qingsong1, He Sheng2, Lu Xiaoxiang1
1. M. Y. Timber Co. Ltd., Jiaxing, Zhejiang 314201, China;
2. China National Bamboo Rearch Center, Hangzhou 310012, China
Abstract: The prent study was conducted in order to realize the utilization of waste urea-formaldehyde (UF) resin in wood-bad panels production. After process such as mixing with water, neutralization treatment, odor treatment, pulping, filtration treatment, the rous fluid was prepared. It was added to phenol formaldehyde resin (PF) in designated proportion, and the PF resin
was ud to the manufacture of type Ⅰ plywood and bamboo-wood composite container floorings. The experimental results indicated: when 8% and 15% rous fluid was added to the PF resin, 7 layered plywood and 21 layered wood container floorings’ properties such as bonding strength and dipping peeling performance would meet the standard requirements for type Ⅰ plywood; 12%～18% was the proper proportion for the PF resin to be ud in the manufacture of bamboo-wood composite container floorings. The utilization of waste UF resin did not change the manufacture technology of wood-bad panel, did not produce other harmful factors, and reduced the risk of solid waste.
Key words: waste UF resin; rous fluid; PF resin; plywood; resource re-utilization
通讯作者：何盛，男，助理研究员，国家林业和草原局竹子研究开发中心。
Ｅ－ｍａｉｌ： ｈｅｓｈｅｎｇ＿ｃｂｒｃ＠１６３．ｃｏｍ
脲醛树脂具有生产成本低、固化快、干状胶结强度
高等优点，在人造板生产中被广泛应用。据统计，２０１８ 笞刑
技术服务费合同年我国人造板产量２．９９ 亿ｍ３，脲醛及改性脲醛树脂（固
体含量１００％）消耗量１ ４９２ 万ｔ，占人造板胶黏剂消耗总
量的９０．９％［１］。在人造板生产的施胶成型过程中，约产生
２％～５％的脲醛树脂剩余废胶液。在设备清洗、工艺调
整时也会产生大量的脲醛树脂废胶液。为避免对环境造
成污染，废胶液不能直接排放。而企业普遍缺乏废胶液
处理装备，委托专业污染物处理企业处理成本较高，增加企业运行成本。因此，人造板企业的废胶处理问题，是当前影响企业生产效益、事关环境保护亟待解决的问题。
目前，对人造板生产过程中产生的废胶液，一般采用两种方式进行处理。一种是，在废胶液中加入锯末，自然固化成胶块后焚烧。但胶块属于危险固体废物，焚烧会产生大量有害气体，造成环境污染［２］；废胶液在自然固化过程中，由于面粉团发酵及其他杂质的影响而产生异味，影响环境质量。另一种是，在废胶液加水稀释后，选择适当的废水处理工艺进行处理［３－４］。该处理方式要求企业配套相关设备，且废水处理成本较高。
针对脲醛树脂废胶液处理难题，笔者结合所在公司的科技木及竹木复合集装箱底板工业化生产实际，开展废胶液资源化利用研究。废胶液来源于公司科技木生产过程的涂胶工序。通过沉淀、磨浆等工序，获得脲醛树脂废胶液混合浆液，按一定比例加入至酚醛树脂胶中使用，用于公司的竹木复合集装箱底板用胶合板生产，其产品胶合性能满足Ⅰ类胶合板浸渍剥离性能要求。本研究减少了废胶液对环境的污染，实现废胶液的资源化再利用，具有良好的经济和社会效益。１ 材料和方法１．１ 试验材料
１）脲醛树脂废胶液：科技木
生产用脲醛树脂胶黏剂废胶液，主要为科技木组坯成型过程中，由于单板涂胶、工艺调整、设备清洗等原因产生的废胶液。固体含量≥６０％，ｐＨ值７．５～８．５，黏度２００～３６０ ｍＰａ·ｓ，游离甲醛≤０．３％。
２）酚醛树脂胶黏剂：集装箱底板用胶合板用酚醛树脂胶黏剂，固体含量≥４８％，ｐＨ值１１～１３，黏度２００～４００ ｍＰａ·ｓ，游离甲醛≤０．３％。竹帘浸胶时稀释至固体含量约３０％。
３）竹帘：２．０ ｍｍ厚毛竹弦向剖蔑编织竹帘，幅面６３０ ｍｍ×６３０ ｍｍ，浸胶后干燥至含水率５％～８％。
４）旋切单板：１．５ ｍｍ厚杨木，１．６ ｍｍ厚橡胶木，１．９ ｍｍ厚马尾松木及１．６ ｍｍ厚桦木，幅面６３０ ｍｍ×６３０ ｍｍ，辊涂涂胶，涂胶量４００ ｇ／ｍ２（双面）。
５）氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾，工业纯，购于浙江省嘉化能源化工股份有限公司。茶多酚、桉叶油，工业纯，购于东莞万特化工有限公司。１．２ 试验方法
１）混合浆液加工。
采用图１所示工艺流程对科技木生产过程中产生的脲醛树脂废胶液加工成混合浆液，用于Ⅰ类胶合板和竹木复合集装箱底板用胶合板（以下简称木质箱板）生产。
处理过程中，将科技木生产中产生的脲醛树脂废胶液加入适量的水搅拌混合，使其呈流体状态，加入氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种中和剂，调节混合液的ｐＨ值；以茶多酚、桉叶油作为添加剂除去异味，经过反应、磨浆机磨浆、滤网过滤后得到混合浆液。通过目测方法进行混合浆液外
观性能检测；固体含量和ｐＨ值按ＧＢ／Ｔ １４７３２—２０１７《木材工业胶粘剂用脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛树脂》中固体含量、ｐＨ值检测方法检测。
图１ 脲醛树脂废胶液处理工艺流程图
２）胶合板和竹木复合集装箱底板用胶合板制造。
混合浆液作为填充剂加入酚醛树脂胶，用于胶合板
和竹木复合集装箱底板用胶合板制造。加工７层胶合板
和２１层木质箱板各３张。其中，７层胶合板组坯结构如图２
所示，调胶比例按表１规定进行。选用的涂胶、热压工艺
为涂胶量４００ ｇ／ｍ２（双面），热压温度１３０ ℃，热压／保压
时间１５ ｍｉｎ ／５ｍｉｎ，热压压力１．６ ＭＰａ。分析添加混合浆液
（添加量８％）对酚醛树脂胶合性能的影响，并调整混合
浆液添加比例，用于２１层木质箱板加工，进一步确定其
用于集装箱底板用胶合板生产的可能性。２１层木质箱板组
坯结构如图３所示。涂胶、热压工艺为涂胶量４００ ｇ／ｍ２（双
面），热压温度１３５ ℃，热压／保压时间３５ ｍｉｎ ／５ ｍｉｎ，热压
压力２．０ ＭＰａ。参照ＧＢ／Ｔ ９８４６—２０１５《普通胶合板》中Ⅰ
类胶合板性能要求，检测胶合强度及浸渍剥离性能。
鲫鱼汤怎么做
︱ — ︱ — ︱ — ︱
杨 松 桦 松 桦 松 杨
德语难学吗
注：杨：杨木，厚1.5 mm； 桦：桦木，厚1.6 mm；松：马尾松，厚1.9 mm。
︱表示顺纹方向，—表示垂直纹理方向。
图２ ７层胶合板组坯结构
表１ 胶合板用混合浆液调胶比例
％
２１层木质箱板
在确定添加混合浆液的酚醛树脂用于木质胶合板加
工后，进一步将其用于竹木复合集装箱底板用胶合板工
业化生产，并确定适合的混合浆液添加比例。按表２所忠实的意思
述，选取４种添加比例进行胶黏剂调配。采用目前常用
的２１层竹木复合集装箱底板用胶合板组坯结构（图４）。涂
胶、热压工艺为涂胶量４００ ｇ／ｍ２（双面），热压温度１３５ ℃，
热压／保压时间４０ ｍｉｎ ／１０ ｍｉｎ，热压压力３．０ ＭＰａ，采用冷
进冷出工艺。按ＧＢ／Ｔ １９５３６—２０１５《集装箱底板用胶合
板》要求检测弹性模量、静曲强度、短跨距剪切力、集
中载荷、浸渍剥离性能。
１００２５
２ 结果与讨论
２．１ 混合浆液处理方案
脲醛树脂废胶液混合浆液加工过程中，初沉池、
二沉池和三沉池底部相通，由于水流作用，各沉降池中
的沉降物细度有所不同。废水经初步沉降，上部废水从
三沉池经水泵抽出进入污水处理系统。其中，废胶液
与水的比例为１∶（０．５～３）；氧化钙、氢氧化钠、氢
氧化钾等中和剂添加比例为０．１％～３％，混合液ｐＨ值为
７．２～８．８；茶多酚、桉叶油添加比例为０．１％～１％，经磨浆
机磨浆后采用２０～１００目滤网过滤后得到浆液。
由于废水中ＣＯＤ／ＢＯＤ指标较高，沉淀物未及时清理
易产生异味，可由压缩空气（或单独配置空压机）进行
曝气和搅拌，沉降物经抽出后进入磨浆机研磨到６０目以
上细度，从磨浆机出来的混合浆液（浆料）进入混合浆
液罐。混合浆液在压缩空气持续搅拌下用碱液调节ｐＨ在︱ ︱ ︱ — ︱ — 丨 ︱ — ︱ ︱ ︱ — ︱ ︱ — 丨 — ︱ ︱ ︱
克隆 杨 桦 桦 桦 橡 桦 杨 桦 杨 桦 杨 桦 杨 桦 橡 桦 桦 桦 桦 桦
注：克隆：厚1.2 mm；杨：杨木，厚1.5 mm； 桦：桦木，厚1.6 mm；橡：橡胶木，厚1.6 mm。︱表示顺纹方向，—表示垂直纹理方向。
图３ ２１层木质箱板组坯结构（一）
＃ ︱ — ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ — ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ — ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ — ︱
纸 松 桦 桦 桦 Ｚ Ｚ 橡 Ｚ 橡 Ｚ 橡 Ｚ 橡 Ｚ 橡 Ｚ Ｚ 桦 Ｚ 桦 松
注：纸：浸渍纸；松：松木，厚1.2 mm； 桦：桦木，厚1.6 mm；橡：橡胶木，厚1.6 mm；Z：竹帘，厚2.0 mm。︱表示顺纹方向，—表示垂直纹理方向。
图４ ２１层木质箱板组坯结构（二）
７．２～８．８待用。混合浆液作为胶合板生产用辅料，以无明显分层的析出水为初步使用标准，浆状物有一定的细度，易搅拌。经泵抽出后按调胶量的适当比例加入酚醛树脂混合液中搅拌均匀，按正常使用工艺直接用于Ⅰ类胶合板及竹木复合集装箱底板用胶合板的生产。
处理后的混合浆液要求如表３所示。
固体含量
≥２８％
２．２ 胶合板试验结果
按ＧＢ／Ｔ ９８４６—２０１５中Ⅰ类胶合板胶合强度及浸渍剥离试验标准要求，对７层胶合板和２１层木质箱板进行沸水循环蒸煮处理试验。表４为７层胶合板胶合强度及木破率测试结果。
表４ ７层胶合板胶合强度及木破率测试结果
根据标准要求，利用杨木、桦木及马尾松单板加工的Ⅰ、Ⅱ类胶合板胶合强度应大于１．０ ＭＰａ。检测结果显示，利用添加８％混合浆液的酚醛树脂加工的７层胶合板胶合强度平均值为１．８０ ＭＰａ，高于标准值，且木破率平均值达到６３．５７％。
进一步检测胶合板浸渍剥离性能。通过循环沸水蒸煮、干燥后，试件各层之间无剥离（图５）。而国家标准要求试件的一个侧面连续分层长度不超过２５ ｍｍ，由此可见其浸渍剥离性能可满足标准要求。
图５ ７层胶合板浸渍剥离性能测试结果
上述性能测试结果表明，混合浆液添加量为８％时，
酚醛树脂性能可满足Ⅰ类胶合板的胶合强度要求。为探索其用于集装箱底板用胶合板工业化生产的可行性，在混合浆液添加量为１５％时，检测２１层木质箱板胶合强度和木破率。结果显示（见表５），其胶合强度和木破率同样可满足Ⅰ类胶合板要求。由此可见，混合浆液添加比例从８％增至１５％，胶合板层数从７层增加至２１层，胶黏剂性能不受影响，胶合强度可满足产品质量要求。参照胶合板Ⅰ类浸渍剥离试验方法检测其浸渍剥离性能发现，试件无分层和剥离现象（见图６），说明添加混合浆液后的酚醛树脂具有良好的耐水性。
表５ ２１层木质箱板胶合强度及木破率测试结果
图６ ２１层木质箱板浸渍剥离性能测试结果
２．３ 竹木复合集装箱底板用胶合板试验结果
７层胶合板及２１层木质箱板试验结果显示，在酚醛树脂中添加混合浆液后，胶合强度和耐水性可满足产品质量要求。目前，集装箱底板用胶合板普遍采用竹木复合结构，即采用竹帘、竹席等竹质单元和木质单板经胶合，形成多层复合结构［６－９］。竹材与木材复合过程中，由于竹材结构致密，渗
透性较木材更差［１０］，要获得良好的竹木复合界面胶合性能，对胶黏剂提出了更高要求。为了将添加混合浆液的酚醛树脂推广应用至竹木复合集装箱底板用胶合板生产，对利用不同混合浆液添加量的酚醛树脂加工的竹木复合箱板进行性能测试。
表６为混合浆液调胶比例８％、１２％、１８％及２５％条件下，竹木复合集装箱底板性能测试结果。根据ＧＢ／
Ｔ １９５３６—２０１５要求，纵向和横向弹性模量应分别不小于
１０ ０００ ＭＰａ和３ ５００ ＭＰａ，纵向和横向静曲强度应分别不小于８５ ＭＰａ和３５ ＭＰａ，短跨距剪切力应不小于６ ９００ Ｎ，集中载荷不小于４８ ＫＮ。混合浆液添加比
例小于２５％时，纵横向弹性模量、静曲强度等物理力学性能均高于标准要求。由此可见，添加混合浆液的酚醛树脂性能可满足竹木复合集装箱底板生产要求。
在脲醛树脂混合浆液中，其主要成分为水、脲醛树脂、填料（如面粉）及后期混合浆液加工过程中添加的氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、茶多酚、桉叶油等物质。在人造板工业中，胶黏剂中填料的加入可以增加胶黏剂黏度，提高胶黏剂在材料表面的附着力，降低胶层的脆性，提高胶合强度［１１］；但填料过多则会使胶液黏度过高，不易于胶液的流动和铺展，降低胶合强度。将混合浆液作为胶黏剂辅料添加至酚醛树脂中，在保证胶黏剂性能的同时，实现脲醛树脂废胶液的资源化再利用。以竹木复合集装箱底板的纵向静曲强度为例，从试验结果可以看出，在混合浆液添加比例为８％时，产品纵向静曲强度较对照样略高。在添加量为１２％和１８％时，性能与对照样相当。但在添加量增大至２５％时，其静曲强度下降明显。因此，在利用脲醛树脂废胶液同时，为保证产品质量，混合浆液添加比例以１２％～１８％为宜。
３ 结语
本研究利用脲醛树脂废胶液制成混合浆液，将其作为填料添加至酚醛树脂中，用于竹木复合集装箱底板等Ⅰ类胶合板产品工业化生产，实现其资源化再利用，得到以下主要结论：
１）利用脲醛树脂废胶液制造混合浆液，废胶液与水的比例为１∶（０．５～３）；氧化钙、氢氧化
国家公示系统官网
钠、氢氧化钾等中和剂添加比例为０．１％～３％，混合液ｐＨ值为７．２～８．８；茶多酚、桉叶油添加比例为０．１％～１％。
２）混合浆液添加量为８％和１５％时，７层胶合板及２１层木质箱板性能测试结果显示，其胶合强度和木破率可满足Ⅰ类胶合板要求。
３）混合浆液可应用于竹木复合集装箱底板用胶合小螺号歌词
轻开头的成语
注：每种性能测试试件15个，结果为15个试件平均值，括号内为对应的标准差。
