竹帘胶合板表面塑化层老化特性的研究

11-18 19:11| 发布者: mengqingchao| 查看: | 评论: 0

竹帘胶合板表面塑化层的老化主要表现为颜色变深 ,光泽消退 ,表面平整度降低 ,塑化层剥离 ,表面出现裂纹等特征。由于竹帘胶合板不作为装饰材料 ,所以表面颜色变深 ,光泽消退不是主要问题。而表面平整度降低 ,塑化层剥离 ,表面裂纹等缺陷却直接影响到产品的使用效果和使用寿命。因此 ,本文将重点研究和探讨这些老化现象的特征 ,形成机理及相应的对策。

１塑化层的老化特性

１．１塑化层的脆性

竹帘胶合板的表面塑化层是用酚醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂作为胶粘剂 ,对原纸（一般是含防水剂较少的牛皮纸 )进行浸渍干燥后得到的胶膜纸 ,经与竹帘竹席组坯 ,一次热压成型而成。由于酚醛树脂与三聚氰胺树脂都具有脆性较大的特点 ,因此 ,竹帘胶合板表面的塑化层也具有较大的脆性。

这种脆性是存在于塑化层内部的一种固有特性 ,它具有潜在性的特点 ,在一般情况下 ,并不表现为确定的外在特征。但是 ,在塑化层受到冲击、拉伸等外力的作用下 ,就容易出现开裂、剥离 ,内结合强度下降等现象 ,严重时甚至会出现破碎 ,出现细小的碎块从基材上脱落下来 ,这种脆性因其具有隐蔽性 ,正常情况下 ,并不在外表显现出来 ,因此 ,常不被人们所注意。

１ .２塑化层的裂纹

塑化层裂纹有２种情况 ,其一是开裂 ;其二是龟裂。这２种情况从外表上看并没有明显的区别 ,但它们形成的内在机理是不同的。这种缺陷在塑化层的表面可以看到一些弯曲、不规则的细小裂纹。这些裂纹的形成除本身作用外 ,胶膜纸的脆性也是裂纹产生的直接原因之一。

１．３塑化层与基材的剥离

正常情况下 ,竹帘胶合板的表面塑化层应与基材牢固地结合 ,但出现老化现象时 ,塑化层就与基材相脱离或二者的胶合强度显著降低。

１ .４塑化层变形

竹帘胶合板的表面塑化层可以使产品表面光滑平整、生产一次热压成型 ,也为产品表面的平整创造了条件。但是 ,产品在使用一段时间后 ,由于塑化层的老化作用 ,使塑化层变形 ,胶合面的某些部位出现破坏或胶合强度降低 ,在板面上表现为这些部位出现局部隆起 ,从而使整个板面的平整度降低。

２塑化层老化的因素

２ .１树脂分子结构对塑化层脆性影响

塑化层的脆性 ,从本质来说是由胶粘剂的性质决定的 ,生产胶膜纸的胶粘剂为酚醛树脂或三聚氰胺树脂 ,这２种树脂分别是以苯酚和三聚氨胺在一定的条件下 ,与甲醛缩聚而成。

苯酚与甲醛在碱性催化下 ,进行加成反应 ,形成苯酚的羟甲基衍生物 ,而后 ,再经缩聚反应 ,形成初期的线型结构酚醛树脂 ,这种线型结构的树脂具有一定的柔软性 ,树脂的每个分子的聚合度为２～１０ ,分子量为２００～１３００。随着反应继续进行 ,最后形成不溶不熔状态的末期树脂。三聚氰胺树脂则是由三聚氰胺首先与甲醛在中性或弱碱性条件下进行加成反应 ,生成二羟甲基和三羟甲基三聚氰胺 ,随着反应的继续进行 ,最后生成不溶不熔的末期树脂。从这２类树脂看 ,它们都是具有体型结构的网状大分子 ,这种体形结构的网状大分子由于交联程度很高 ,致使分子的柔性变得很小 ,脆性变得很大 ,同时 ,在三聚氰胺树脂分子中存在大量的氢键 ,所以树脂固化不具有弹性 ,在外力的作用下 ,树脂的结构容易出现破坏 ,加之由于在固化的树脂中仍存有游离的羟甲基 ,随着时间的延长 ,游离的羟甲基会逐渐减少 ,造成树脂结构上的微隙 ,这也会使树脂的脆性增加。

２．２影响塑化层表面裂纹的因素

从酚醛树脂和三聚氰胺树脂的分子结构上可以看到它们都具有游离的羟甲基 ,这些羟甲基有些会随着时间的延长而逐渐减少 ,在树脂结构上形成微隙 ,这是塑化层出现裂纹的原因之一。另外 ,由于羟甲基对水有很强的亲合力 ,它可以吸附水分 ,在竹胶合板的使用过程中 ,表面塑化层树脂会随空气湿度和使用环境的变化而反复膨胀收缩 ,使树脂内部产生较大的内应力。当这种内应力超过树脂内部的结合力时 ,就会导致表面的开裂。与此同时 ,树脂分子结构中的羟甲基相互之间也会出现缓慢的缩聚 ,引起收缩 ,致使分子内部的某些结合被破坏 ,形成塑化层表面的龟裂。

２．３影响表面塑化层剥离及变形的因素

在基材与塑化层的胶接界面 ,由于竹材和固化了的粘接剂都具有极性很强的羟基等活性基团 ,而胶粘剂与竹材之间具有一些弱的结合 ,强极性的水分子就有可能取代这些弱的结合 ,并封闭竹材和胶粘剂的活性基团 ,使竹材与胶粘剂之间发生解吸附 ,使表面塑化层与基材脱离。同时 ,水分还有可能进入到胶粘剂分子内部 ,其中主要是进入到胶粘剂分子中的低交联密度区 ,这部分水分的作用有２方面 :一是对该区域的分子结构产生可逆的增塑作用 ;二是对该区域的分子结构产生破坏作用。增塑作用可使胶粘剂体系的分子运动性增加 ,内应力减少且趋于平衡 ;破坏作用则使体系的化学结构破坏 ,胶层产生微裂缝等缺陷。

竹帘胶合板在热压过程中 ,由于高温高压的作用 ,竹材受热软化被压缩 ,胶粘剂固化。胶粘剂固化时 ,因体积收缩而产生收缩应力。竹胶合板在冷却过程中 ,由于竹材与表面塑化层之间的热膨胀系数的差异 ,而产生内应力 ,这些内应力削弱了胶层与竹材的结合。在竹胶合板的使用过程中 ,同样由于竹材与胶粘剂之间湿胀干缩系数不同 ,在吸水吸湿和解吸过程中 ,而产生内应力 ,这种内应力的反复作用 ,加剧了解吸附作用 ,促使胶粘剂与基材之间的破坏 ,使表面塑化层与基材剥离。塑化层表面的变形 ,一方面是由于塑化层的某些部位与基材出现剥离 ;另一方面是由于基材的变形 ,其中基材变形是主要原因。竹帘胶合板的基本组成单元是篾片 ,而目前的蔑片加工大多以手工为主 ,因此 ,篾片的厚簿很不均匀 ,在热压过程中 ,篾片的受压状态也相差极大 ,导致卸压后蔑片之间回弹的很大差异 ,宏观上使板面的平整降低。同时 ,在竹胶合板使用过程中 ,由于篾片与篾片之间以及蔑片与胶粘剂之间的干缩湿胀状况的不同 ,会产生较大的板内应力 ,使板面变形 ,平整度降低。