第九章 降低人造板甲醛释放量的措施

9.1概述

针对我们所面临的人造板甲醛释放的严峻形势，政府、主管部门、科技人员和广大学者共同努力，从各个方面寻找抑制甲醛释放量上涨态势的措施，通过进行学术交叉，发明或发现了多种行之有效的方法，程度不等地降低了人造板的甲醛释放量。

这里对降低人造板甲醛释放量的措施归纳为14种，在每类措施中又可划分为多种方法。每种方法处理效果又因原理及工艺的不同而异，但对各种方法的评价应当以采用性价比的方式为合理，要解决甲醛释放的问题，最根本的方法是采用无醛胶黏剂。我们在这方面已经取得了一些成 果和成功，但工艺复杂，板子性能受影响，板子成本升高的问题，从而影响了无醛胶的应用推广。

9.2采用无醛异氰酸酯胶黏剂

异氰酸酯胶黏剂是由*和甲醛在催化剂盐酸存在条件下进行复杂的缩合反应，形成亚甲基、二苯基二乙胺和多亚基多苯基多胺的混合物。然后在氯苯溶液中与光气发生复杂反应，在脱除溶剂后获得粗MDI,   再经过分离过程得到众多牌号的纯MDI 和聚合MDI。

由于异氰酸酯具有较强的碱性，尤其适用于低自由能表面的胶合，国内用于单板层积材、指接材、 MDF和PVC 薄膜贴面(在稻麦秸秆刨花板和竹青的外表面),有特别好的界面胶合效果。

国内生产的水性高分子无醛异氰酸酯木材胶黏剂被用于胶合板生产。 

选择W-600 做为胶黏剂，PM-200 为固化剂，面粉为填料，形成各种配方条件下的制成产品。

异氰酸酯以不含游离甲醛作为亮点，在国产麦稻秸秆板生产线上，得到了应用，施胶量为3%~5%,全国已经建成稻麦秸秆板生产线近十条，总产能达到30万m³。

当前，异氰酸酯胶黏剂尽管性能十分，但在市场上受制于两点，一是价格昂贵，几乎是脲醛树脂胶价格的6~8倍，虽然MDI 用量很低，但用胶量上节省下来的成本远远赶不上MDI 价贵而给生产总成本增加的压力；二是MDI 的胶接性能过强，对板坯垫板、热压板均会产生黏板现象，使工艺过程复杂化。目前已经找到了以下脱模方法：①在垫板、热压板的表面涂刷脱模剂；②在板坯的上下表面喷洒脱模液；③在板坯的上下表面放置隔离层(包括纸张、没有施胶的废料和纤维),热压后通过砂光将隔离层去除。

异氰酸酯价格将会不断下降，加工性能将会不断改善，通过使用MDI 达到建造释放环境的目标，一定可以付诸实施。

当板坯受热加压后，异氰酸酯胶黏剂和热压物料的水分发生反应，形成坚硬的固化结构，达到足够的强度，具有较好的耐水性，几乎对所有植物纤维都可以用异氰酸酯进行胶合。

上述被测材料，均用异氰酸酯压制而成，施胶量为3.5%~5%,正常检测时测不出游离甲醛，我们可视这些产品为无醛产品。

用于人造板生产的异氰酸酯对水特别敏感，这对于在较高含水率情况下进行喷胶、注胶和淋胶，可以降低用胶量和物料干燥后含水率。应当注意，当游离异氰酸酯侵入人体器官内，长期以来会引起人体病变。

9.3采用无甲醛淀粉胶黏剂

为了营造无甲醛释放的环保生态型环境，降低胶黏剂的成本，用无醛释放材料从事食品、药品和粮食服务的物流卫生条件和操作安全是非常重要的，必须给予高度的重视。

顾水祥等人选择淀粉为主要原料，通过物理改性，如预糊化淀粉、电子辐射处理淀粉、热降解淀粉等；化学改性，如酸改性淀粉、、酯化淀粉、谜化淀粉、交联淀粉、接枝共聚淀粉等；生物改性，如酶转化淀粉等，研制了复合改性淀粉胶黏剂，改性淀粉乳液胶黏剂尤其适合于制造单板类人造板，工艺条件如表9-1、9-2。

表9-1改性淀粉乳液胶黏剂制造胶合板工艺参数

表9-2 改性淀粉乳液胶黏剂主要质量指标

根据淀粉使用的工艺需要，有必要对改性淀粉乳液进行增黏剂、填充剂和增强剂处理，用量如表9-3。

表9-3改性淀粉乳液胶黏剂改性工艺条件

用复合改性淀粉胶黏剂，按上述工艺分别压制胶合板、贴面胶合板和细木工板等产品，进行批量生产，经产品检测符合国标GB/T5819-2005的要求。

浓缩乳液胶黏剂(该胶经氧化、酯化交联等处理得到),经加入增黏剂、填充剂和增强剂的润滑处理，其使用工艺与脲醛树脂胶相仿，产品达到Ⅱ类要求，淀粉复合乳液改性胶黏剂与脲醛树脂胶黏剂相比，①为达到较好的预成型效果，对预压时间控制如下：含水率≤10%,在30min 以内；含水率≥14%,在60min以内。②整个施胶到热压的时间，控制在6小时以内，最多不超过10h。

9.4采用豆蛋白无醛胶黏剂

蛋白胶黏剂是见的无醛胶黏剂之一，这里是以豆粕为原料，经过遴选配方，加入所需的化学原料，得到具备胶黏剂基本性能的豆粕基胶合材料，在我国已有很长的使用历史，在50年代，植物蛋白胶黏剂曾为我国胶合板工业的发展做出了突出的贡献，豆粕基胶黏剂是一种可再生的资源，豆粕基不含甲醛，无游离甲醛释放，作为环保友好型胶黏剂，大豆蛋白中含有较多的化学活性基团，如羟基、氨基、羧基和芳香基等官能团被隐蔽在不活泼的球蛋白中，采用各种有效的手段和措施，让活性官能团充分暴露而又不过度水解，是大豆蛋白变性的技术关键。

近年来，对大豆基胶黏剂研究主要集中在木材胶黏剂，由于大豆分离蛋白的成本比较贵，故人们很少使用豆粕作为改性胶原料，豆粕是榨油的下脚料，当下用作饲料。视为可再生资源，据资料表明，1吨豆粕可生产6吨多胶水。

大豆分离蛋白基具有环境友好，生物降解和可再生性等诸多特点，采用十二烷基*(SDS) 对大豆分离蛋白(SPI) 进行改性，研究SPS 的浓度以及各个反应因子对蛋白胶及胶合温度的影响。

试验结果表明：①在试验的SPI 含量范围内，随着SPI 含量增加，SDS改性大豆蛋白蛋胶黏结性能也增加，在10%时达到，进而下降； 

②随着SDS 含量增加，大豆蛋白胶黏剂的胶结性显著增加，在2.5%达到值，进而显著下降；③蛋白胶的黏结。随着反应温度的升高而升高，并在60%时达到值，超过60%蛋白胶的胶结性反而有所下降；④实验表明，SDS 作用于SPI, 约在4小时改性较，此时SPI 得到较大的胶合强度，随着时间推移，胶合强度反而下降。

根据上述分析，可以对以下几点产生共识：①必须采用尽可能合理的条件，为SDS 含量、SPI 浓度、温度、时间，使SPI 改性达到；②四个因子的目标值均为中间水平处发现，过了拐点处，即出现降低减少趋势，可以理解为由于因子的过度作用(改性剂过量，蛋白胶过浓，反应温度过高，反应时间过长)就有可能使蛋白胶黏剂向副作用方向发展能量。

豆蛋白胶黏剂也存在它的弱点，当数有三， 一是力学性能低；二是抗水性差；三是在潮湿条件下易发生腐变。豆蛋白胶当前，受制于用在胶合板生产，在中密度纤维板中的利用还处于试验阶段。无醛胶合板主要被大量地用于包装箱围板，供食品、药品和珍贵饰品的包装。

9.5采用酚醛树脂胶黏剂

酚类(、甲酚或等)与醛类(甲醛、糠醛),在碱性或酸性介质中，加热缩聚形成液体树脂，具有胶合强度高，耐水性强，耐热性好，化学稳定性高和抗菌虫腐蚀等优点。用于胶合生产的酚醛类树脂一般为水溶性，渗透性大，酚醛树脂适用于浸渍纸加热制成胶膜纸。

用酚醛树脂制成的人造板产品一般不检测甲醛释放量，即使检测所得值也较低。

酚醛树脂常用于定向刨花板生产。定向刨花板是一种很普通的用于房屋建筑的结构材料，对强度、耐水性、保温性、隔声性和抗生物侵害都有严格的要求，我们在试验时考虑到通用性的要求，也考虑要求人造板的甲醛释放量合格。为了使OSB 能有合理的物理力学性能，以用于屋架、梁、柱、楼板和地板，OSB 生产时可以在板子芯层用MDI,  两个表面用酚醛胶， 既运用了MDI 胶，又顺利解决了脱模问题。

为了降低生产成本，许多工厂采用了两种或两种以上胶混用的方式，也存在着要用两种或两种以上原料合用的模式。

同样，为了降低酚醛胶制造成本，人们采用各种各样的方法从果壳、树皮中提炼出单宁，用其替代制成单宁-酚醛树脂胶。据研究，植物类单宁成分与酚醛树脂共聚成的胶黏剂，该胶所具有的性质符合纯酚醛树脂要求达到的各项指标，而且经过处理，还能把游离甲醛量控制在较低的水平。

迄今，已在生产上应用的各种单宁和替代物有落叶松树皮和其他一些树种的树皮，葡萄皮单宁，花生壳单宁酚醛树脂，椰子壳单宁酚醛树脂和油菜籽壳单宁酚醛树脂等。

9.6  胶黏剂的改性处理

在人造板生产中，胶黏剂的改性是以改性目标作为最终追求的，比如可以是降低板材的甲醛释放量，提高板材的胶合强度，提升板子的尺寸稳定性，改造板材的热学、声学、阻燃、抗生物侵害以及耐气候等功能特性。其中以降低甲醛释放量为追求目标是一项面广量多，难度大的系统工程，战斗在该技术领域的科技人员和企业工人，从理论和实践两个方面取得了很大的进步和成功。

用三聚氰胺对脲醛树脂进行改性(见表9-4),国内的绝大多数单位是为了降低甲醛释放量，当然也可以同时带来提高强度和耐水性的作用，我国相当部分中密度纤维板厂，刨花板厂使用的所谓E1 级脲醛树脂，实质上就是用三聚氰胺改性的脲醛树脂胶 (MUF)。

王飚等人在林产工业杂志上发表了题《改性脲醛树脂胶的研制及其应 用》一文，系统地介绍了用三聚氰胺作改性剂的反应机理，制胶工艺，实验结果及产品性能。 

表9-4用三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的性能指标

加入三聚氰胺有利于降低游离甲醛含量，且随着三聚氰胺加入量的增加，甲醛释放量降低的效果就越明显，但到了一定值，降低的速率下降。生产工艺对甲醛释放量的影响也不容忽视，热压温度和热压时间都是重要的影响因子。

9.7添加甲醛捕捉剂法

胶黏剂完成制胶过程后作为化工原料被送往板材生产车间，通过严格的检测，可以得出胶黏剂的游离甲醛含量，标准中限定值≤0.3%,放上一段时间后，这个数值还会增大，为了抑制脲醛树脂的游离甲醛释放，人们把一些具有吸附甲醛功能的材料加入脲醛胶中，经过充分的搅拌使甲醛捕捉剂尽可能地分散在胶黏剂中，使二者充分进行接触，以创造更多的吸附 机会，争取更广的吸附区域。

甲醛捕捉剂的作用是制约板材中形成两方面甲醛，达到降低板材游离甲醛及其释放量的目的，两个方面的甲醛来源是：①原树脂中没有参加反应的甲醛；②热固化时羟甲基和亚甲基醚键分解释放出的甲醛。

加入甲醛捕捉剂的方法应用相当普遍，常用的甲醛捕捉剂有尿素、三聚氰胺、氨、、血粉、豆粉、面粉以及其他矿石粉。近来，随着科学技术的发展，人们又广开新路，研发成功了农作物秸秆(比如稻秸秆、 豆秸、油菜秸秆),坚果皮壳粉屑(比如花生壳粉屑、核桃壳粉屑)和磷材料，蒙脱土等材料，形成了一个包括不同种类，不同来源，不同加工方法， 不同施加机理和降低甲醛释放效果的甲醛捕捉剂的研究体系。

甲醛捕捉剂添加的方式：常见于直接加入到液态胶黏剂中，由于甲醛 捕捉剂多为粒径较小，表面积较大的粉末状材料，在液体胶中常出现结团 现象，不能达到均匀分散的效果。如果用于中密度纤维板或刨花板生产， 就难以用喷头施胶，而更多要在施胶工艺上引起关注，甲醛捕捉剂在胶合 板生产上，多采用辊式涂胶机，所用的胶黏剂浓度可高一点、黏度可大一点。

生产中有时尽管加了甲醛捕捉剂，降醛效果不一定很明显。也不能保 证用某种甲醛捕捉剂就一定能够生产出E0 级 E1 级产品，还有必要以工艺 配合和后期处理。

9.8非醛类热塑型树脂胶合板

近年来，有些科技人员根据从根本上攻克无甲醛人造板的瓶颈出发， 做出了用非醛类热塑树脂生产胶合板的构想，取得了实验和工业化生产的 成功。并起草和发布了行业标准 (LY/T1860-2009) 。 标准规定，此标准 适用于以木质单板为原料，以聚乙烯、聚丙烯等非甲醛类热塑性树脂为胶 黏剂制造的普通型胶合板。这类胶合板按国标GB/T9846.4-2004 的规定执 行，其中5.5.3节中规定甲醛释放量不大于0.20mg/L,  甲醛释放量的测定 方法按GB/T17657-2001  相关规定执行，即干燥器法测量。

非醛类热塑型树脂胶合板具有通过受热或冷却，可反复被软化和硬化 的线型或支链结构特征。应当注意到在高温季节时，会出现单板与热塑型 树脂之间滑移，防止板材单元结构之间失效而发生险状，此外反复频繁地 受热或冷却也会引起板材结构的老化和损坏，至于板材在测试甲醛释放量 时可能会显示出微量的数值，可能是表层单板发生热解放出的甲醛。

9.9采用水泥刨花板

水泥刨花板是以木材为原料，水泥为胶黏剂，经混合搅拌、成型加压和养护加热而制成的一种人造板。水泥刨花板主要成分为硅酸盐，研究过 程和固化过程分为：起始期、诱导期、加速期和衰退期。

水泥刨花板生产过程包括备料、搅拌、铺装、加压、加热养护、后期 加工，用冷压法和热压法，行业中发明了水泥刨花板的快速固化工艺。水

 泥刨花板不测甲醛释放量。

表9-5给出了中国、德国和日本3个国家的水泥刨花板物理力学性能。 

表9-53个国家的水泥刨花板物理力学性能对比

9.10采用石膏刨花板

石膏板是以石膏为胶黏剂，以木材作为基体材料制成的一种板材，作为建材用材得到广泛应用，被列为新型建筑材料(比如外墙板、内墙板、吊顶板等)。

石膏刨花板由三大物料构成，即植物纤维(基体材料),石膏(量占石膏刨花板原料总量大部分)和化学添加剂(含缓凝剂、促凝剂)。

石膏刨花板生产工艺过程包括原料制备、搅拌、铺装、加压、堆垛、干燥、 裁边和砂光。影响石膏刨花板生产的因素有树种、刨花形态、原料配比(含木膏比、水膏比)。

表9-6德国工业标准的物理力学性能

 9.11采用合理的工艺条件

在人造板制造过程中，把握好工艺条件这一关，是控制板材甲醛释放 量的重要举措。具体分析工艺参数对人造板甲醛释放量的影响，有以下诸点切切注意。

(1)树种：实验证明，在相同的生产条件下，榉树刨花板的甲醛释放量明显低于松木刨花板，树皮种类对板子的甲醛释放量影响显著,分别用云 杉树皮和松树树皮制成的刨花板其甲醛释放量低于用山毛榉树皮制成的刨花板 ；

(2)废旧木材原料使用：采用旧料回用(废家具、废建材、废人造板材料等),用量比例越大，制成的板材甲醛释放量越高；

(3)生产线中产生的废料或碎料：板材生产过程中会产生砂光或裁边的废料，料中含有游离甲醛会导致板中甲醛含量增加。板坯生产线会出现废坯，往往为节省原料而回收利用，产生二次施胶，无疑提高了板材中甲醛含量，降低脲醛树脂胶中的甲醛用量，应当尽可能降低尿素甲醛摩尔比。如果有效地采用低摩尔比的脲醛树脂，可以把板材的甲醛浓度降低至8mg/100g 。一般看来，过多地降低甲醛用量，可能导致板子耐久性恶化。减少脲醛树脂胶的用量会对板子的层间胶层结构，胶中甲醛用量的减少对树脂的反应特性、固化特性和耐久性，产生不良影响；

(4)热压和刨花含水率：树脂含甲醛量降低，板子的甲醛释放量也相应降低，影响到板子热压过程中的甲醛释放量，含水率过高会推迟胶料的交联反应，并延长胶结时间；

(5)板子堆放：板子热压后堆放对甲醛的释放量有显著影响，刨花板在热压期间甲醛释放量的降低和改善空气中的甲醛浓度成反比，通过后续固化板子缓慢地冷却。

(6)板子结构：板子分层结构，芯层可以用异氰酸酯或酚醛树脂，表层能用脲醛树脂，不含甲醛或含很少甲醛的表层起到了隔离甲醛外泄的作用，故能有效地降低板子的甲醛释放量。

9.12人造板甲醛释放后期处理

人造板后期处理是指降低人造板甲醛释放量的物理处理或化学处理，通常有3种方法。

(1)对于用氨基类树脂作为胶黏剂制成的刨花板来说，氨可以中和游离甲醛反应成六甲苯四胺，这种方法可以有效捕捉游离甲醛，在反应过程中， 氨能够同板子中的游离甲醛反应，以降低甲醛数值，这种方法，还具有防水性能。

甲酸铵可以与氨树脂发生反应而后产生甲酸，借助甲酸铵可以增强氨处理，降低甲醛的作用。设计有三个处理室的处理系统，即吸收室、脱吸室和固气室。

(2)用气体氨处理降低木材甲醛释放量的方法，通常在处理室里完成。  在板子上加罩导入氨空气混合气体，在板子上的下方也有一个半盒罩，其 中真空度为(1000~60000),借助真空抽吸作用，氨-氯空气混合体可为板  材所吸收，在接触足量时间后，被输送带运出处理室。用氯处理后的板子， 其甲醛释放量显著降低。历经一定的时间后，发现板子的甲醛释放能力在  某种程度上重新有些回升。但肯定低于其原来未处理的水平，经过三个月 后，不同板子其甲释放量降低57%~71%。

(3)用尿素和释放氨化合物处理，在堆放前，用一定浓度尿素溶液进行 处理，可以使板子的甲醛释放量下降30%以下，甚至达到50%。尿素的作 用是多种多样的， 一是可以和甲醛化学反应并与之结合。另一方面，尿素 在水溶中热分解，让形成的铵离子和甲醛一起反应生成六次甲基四胺。当 用甲酸和温度继续促进尿素分解，酸的作用在于与氨结合使pH 值向平衡 状态推移。

研究了用真空处理降低人造板甲醛释放量的方法，三个因子， 即温度、真空度和处理时间对板子的甲醛释放量有着重大影响。关于连续式甲醛处理机，我国曾从国外进口了一台，也是国内正式投入工业生产的一台。

9.13关于采用封闭处理

，通过各种各样的表面处理可以降低人造板的甲醛释放量。

(1)用浸渍合成树脂的单板或纺织物品在人造板表层贴面；

(2)用装饰的微薄木、单板或胶合板贴面；

(3)用三聚氰胺浸渍纸或高压三聚氰胺层压板封闭板材表面；

(4)用不含甲醛的涂料进行表面封闭；

经过试验发现，板材断面的甲醛释放能力是平面的2倍以上，板材表面的抗渗透能力越强，甲醛释放量就越小。因此，家具生产时，要用具有密闭功能的板材。板子的端面具有不同程度的孔，因此与表面相比抗渗透 能力比较低。另一方面，家具常常需要钻孔、开槽、锯边、砂边等加工，而产生较大表面积，使板子的甲醛释放成倍增加。因此，更必须改进渗水方式和提高排泄能力。

9.14关于环保型室内环境的建造

降低人造板甲醛释放量，除了采取一系列具体措施外，还有必要实施综合处理体系。形成一种摆放植物、慎用建材、调节通风和调控居室空气质量多方面集成的降甲醛、保环境的氛围。

(1)室内植物：人们喜欢在室内用器皿养君子兰、吊兰、仙人掌、仙人球等植物，发挥植物的光合作用，减少二氧化碳的排放，改善室内的空气质量，降低室内空气甲醛浓度。

(2)加强室内通风：经常开窗透气，促进空气流通，尤其是每天早晨，室内经过人们一昼夜的呼吸，已趋空气污染。在开窗后一段时间，尤其在有换气装置的条件下，室内空气的甲醛浓度就会降下来，但是关窗后不长时间内，室内甲醛浓度就逐步接近初始水平。

(3)室内装修要把好材料关：要真正选用甲醛指标合格的材料，做到屋面材料、墙面材料、地面材料、家具材料、床上用品、门装材料，其甲醛释放量均有标准，有限值。

(4)确保室内空气不产生甲醛污染：要严禁在室内抽烟，尤其在幼儿园、托儿所、病房等处更应该向吸烟告别。禁止用木材燃料做饭、烧水和取暖，杜绝烧人造板裁边废料，保持室内烟气外排畅通，避免发生中毒事故。