试件胶合温度探究其对密度板和刨花板内结合强度测试结果的影响

摘 要：以热熔胶为胶黏剂，粘接密度板/刨花板内结合强度测试试件，对比研究粘接金属卡头和试件时不同的金属卡头温度（50℃、70℃、90℃、110℃、130℃和150℃）对内结合强度测试结果的影响。研究表明，密度板/刨花板内结合强度测试结果随着温度的升高呈现先升后降的趋势；温度为50℃时，试件与金属卡头粘接不牢，内结合强度测定值偏低；当温度为70℃和90℃时，内结合强度测定值差异不大，内结合强度测定值处于较高；温度为110℃、130℃和150℃时，内结合强度测定值出现明显的下降，且薄板下降趋势比厚板更明显。因此，建议测试人造板内结合强度时，粘接金属卡头和试件时的金属卡头温度宜控制在70～90℃。

密度板/刨花板是将木材纤维/刨花通过施加胶黏剂热压而成，纤维、刨花与胶黏剂的结合程度可以通过内结合强度的大小表征，因此内结合强度是衡量密度板/刨花板理化性能的主要指标之一[1]。在实际检测过程中，内结合强度是密度板/刨花板产品质量检测中不合格率较高的检测项目。通过大量实际检测发现，内结合强度的检测值与试件制作过程中粘接金属卡头和试件时的金属卡头温度（以下简称胶合温度）有着密切的关联。胶合温度过高容易破坏密度板/刨花板的内部结构，过低不利于稳定胶合，而GB/T 17657—2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中并没有对这个参数作出具体的规定，所以不同检测人员或机构对相同的密度板/刨花板产品的内结合强度检测结果经常出现差异。

为此，笔者以中密度板、刨花板、饰面密度板和饰面刨花板为研究对象，在保持其他条件不变的情况下，通过改变试件制作时的胶合温度探究其对内结合强度测试结果的影响，旨在确定合适的胶合温度，为同行检测和标准制修订提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1）密度板/刨花板内结合强度测试试件。

为降低人造板类型和厚度等差异对试验结果的影响，本次试验选取了中密度板、刨花板、饰面密度板和饰面刨花板共4种人造板，每种板材又分别选取了厚、薄2种，一共选取了幅面规格均为2 440 mm×1 220 mm，性能相对均匀的人造板8张，置于温度（20±2）℃、相对湿度（65±5）%的环境中7天。8张人造板试板的厚度、密度和含水率测量值见表1，板内测量值相对偏差均小于5%。

每张大板裁边100 mm后，用精密推台锯依次制取规格为（50±1)mm×（50±1)mm的内结合强度测试试件36个，单个试件之间距离不小于100 mm。制取过程中，剔除有外观缺陷的试件，重新制取。试件制取后，置于温度（20±2）℃、相对湿度（65±5）%的恒温恒湿室中，达到质量恒定（相隔24 h两次称量结果之差不很过试件质量的0.1%）。

2）热熔胶棒（EVA）：熔点100℃，固化时间8～15 s，外购。

1.2 设备

微机控制电子拉力试验机：型号CMT-6503，量程0～5 000 N，深圳市新三思材料检测有限公司；烘箱：型号DHG-9145A，上海一恒科学仪器有限公司；电子数显卡尺：量程0～200 mm，成都成量工具有限公司；金属卡头：定做，粘合面积50 mm×50 mm。

1.3 试验设计

根据前期试验，选择50℃、70℃、90℃、110℃、130℃和150℃共6种胶合温度，每种温度每种板材测试6个试件，取6个试件内结合强度测试值的算术平均值作为该板对应温度下的测定值。由于检测过程中胶层温度很难准确控制，为了较大限度保持温度恒定，本试验将金属卡头放置在恒温干燥箱中保持1 h以上，涂胶后保持5 min，尽可能使胶层温度达到设定的胶合温度。

1.4 性能测试

按GB/T 17657—2013规定的方法，测定内结合强度。当金属卡头从设定温度的干燥箱中取出后立即将试件和卡头粘结在一起，待一面固化后，另一个面采用同样的方法进行粘结，然后将胶合组件放置在室温下自然冷却1～2 h后进行检测。根据相关研究结论[3,4]，为保证检测结果的可比性，检测过程中使用同一个万向节，以1.5 mm/min的加载速度均匀加载。

2 结果与分析

2.1 中密度板试样的内结合强度

不同胶合温度时，中密度板试样的内结合强度测试结果，如图1所示。

由图1可知，中密度板内结合强度随着胶合温度的升高呈现先升后降的趋势，当温度为70℃时，不管是薄板（MDF1）还是厚板（MDF2）内结合强度测试值均达到较大值，温度升高至150℃，薄板的内结合强度值降低了45%，厚板的内结合强度值降低了38%。

当胶合温度为50℃时，中密度板的内结合强度测试值比较低，因为在此胶合温度下，热熔胶还没有完全熔融，胶层流动性差，试件与金属卡头不能很好地粘结在一起，边角很容易出现缺胶的现象，检测时试件往往不是从中间拉开，而是从边角部分开始破坏。

当胶合温度为90℃时，中密度板薄板的内结合强度与70℃相比有略微降低，而厚板的内结合强度值保持不变，说明在这两个温度范围之间，中密度板的内结合强度测试结果受胶合温度的影响不大。

当胶合温度从90℃升到130℃时，中密度板的内结合强度值出现明显的下降，且薄板的下降幅度大于厚板，说明此时的胶合温度对中密度板内结合强度测试结果影响较大，对薄板的影响大于厚板。随着胶合温度的升高，中密度板内部的水分快速蒸发，应力变大，且高温下试件中的脲醛树脂固化变脆，木纤维也有皱缩和炭化的趋势，从而降低了纤维间的联结强度，使得内结合强度值降低，且试件越薄热效应越大，影响也就越大。

当胶合温度从130℃升到150℃时，中密度板的内结合强度测试值下降幅度基本不变，说明此时胶合温度对中密度板的内结合强度的影响差异不大，可推测当温度在130℃时，试件内部可能已经破坏。

2.2 刨花板试样的内结合强度

不同胶合温度时，刨花板试样的内结合强度测试结果，如图2所示。

由图2可知，刨花板内结合强度测试结果随胶合温度升高的变化规律与中密度板的变化规律基本一致，整体呈现先升后降的趋势，温度升高至150℃时，刨花板薄板（PB1）的内结合强度测试值降低了43%，刨花板厚板（PB2）的内结合强度降低了34%。对比发现，不管是薄板还是厚板，随着胶合温度的升高，刨花板内结合强度测试值的降幅都比中密度板降幅低，这是由刨花板疏松多孔的内部结构决定的，高温下不容易发生热传导，内部结构破坏的程度相对较小。

2.3 饰面板试样的内结合强度

不同胶合温度时，饰面密度板试样和饰面刨花板的内结合强度测试结果，如图3和图4所示。

由图3和图4可知，饰面密度板与饰面刨花板内结合强度测试结果随胶合温度升高的变化规律，与之前讨论的中密度板和刨花板试样的变化规律一致，随着胶合温度的升高，内结合强度测试结果均先升高后降低，温度升高至150℃时，饰面密度板薄板（SMDF1）的内结合强度测试值降低了42%，饰面密度板厚板（SMDF2）降低了36%，饰面刨花板薄板（SPB1）降低了40%，饰面刨花板厚板（SPB2）降低了33%。对比发现，不管是密度板还是刨花板，饰面处理后，内结合强度的降幅都比素板内结合强度测试结果的降幅低，这可能与饰面材料有一定的关系，饰面材料将基材与热熔胶进行了阻隔，降低了高温对基材结构的破坏。

3 结论与建议

密度板/刨花板内结合强度测试值，随着粘接时金属卡头温度升高呈现先升后降的趋势，温度升高至150℃时，薄板的内结合强度测试结果降低了40%～45%，厚板降低了33%～39%。当温度为50℃时，内结合强度测试结果普遍比较低，此时试件与金属卡头粘接不牢；当温度为70℃和90℃时，内结合强度测定值差异不大，基本处于较高；当温度从90℃到130℃时，内结合强度测定值出现明显的下降，且薄板的下降幅度大于厚板，此时的温度对内结合强度的影响较大，且薄板的影响大于厚板；当温度从130℃升到150℃时，温度对内结合强度测定值的影响差异不大。综合考虑，试件与卡头胶结时建议金属卡头的温度控制在70～90℃。