关于木材胶合介绍

[拼音]：mucai jiaohe

[外文]：wood bonding

将木材与木材或其他材料的表面胶接成为一体的技术。它是木制品部件榫接和钉接方法的发展。人造板的诞生，就是以胶合技术为基础。胶合，还可使短材接长，薄材增厚，窄材加宽，劣材变优，提高木材的利用效果和利用水平，因而在木材加工中有重要作用。

按胶合制品的用途和选用胶粘剂的性能，分结构性胶合和非结构性胶合两类。为使胶合制品用作建筑结构材料而用胶合强度高、耐老化性能好的胶合剂进行的木材胶合，称结构胶合，此外是非结构胶合。

中国古代典籍中关于木材胶合技艺及胶合制品的记载，首见于《周礼·考工记·弓人》：“六材既聚，巧者和之……胶也者，以为和也。”此处所述六材之一的胶，是动物角胶或皮胶。“以为和也”即用以胶合之意。晋人皇甫谧所著《帝王世纪》中详述了周昭王时代胶船的情况。均说明胶合工艺应用之早。西方国家在1世纪时曾用蛋白质和石灰做木材胶粘剂。1814年，美国有了制骨胶的专利。1872年，A.von拜耳发现苯酚与甲醛能生成树脂。1896年，C.戈德施密特研究了尿素与甲醛的反应。1909年，L.H.巴克兰的热压工艺专利推动了胶合工艺的发展。到20世纪，胶合板、纤维板和刨花板相继制造成功。

木材之间的胶合主要是特性胶合（又称比胶合）和机械胶合。此外也存在化学胶合，但其作用影响较小，在考虑胶合强度时常被略去。木材和胶粘剂都是高分子化合物，高分子之间存在着物理吸引力，即范德华力和氢键力。虽然这些力的单位值小，但分子量大，其总和很可观，由它们形成对胶合强度影响大的特性胶合。又木材是一种多孔物质材料，内有不少液体通道，其体积占木材总体积的25～85％。液体胶粘剂由于毛细管张力的作用而进入通道后，可随着胶粘剂的固化而形成“胶钉”，将木材接合，称为机械胶合。这时如不克服“胶钉”的阻力，就不能使木材与胶粘剂分开。

木材胶合主要经历被胶木材的准备、涂(施)胶、组胚、晾置、闭合、加热和后处理等工序。任何木材表面放大看都是不平的。为了获得理想的胶合强度，须使胶粘剂成为液体，完全湿润木材表面；同时，液体状态的胶粘剂所具有的流动性，能使胶粘剂与粗糙不平的木材表面充分接触而形成完整、连续的胶层。胶粘剂湿润木材表面的程度与木材的表面状况、胶粘剂的性质和胶合工艺有关。其中的湿润速度主要取决于胶液的粘度以及胶液与木材表面之间的接触角。因此根据产品要求正确选用胶粘剂和相应的工艺十分重要。见表列出几种常用木材胶粘剂的主要性能和胶合工艺的部分参数。

影响胶合质量的因素很多。胶粘剂方面有树脂的性能和含量、对木材的湿润性、胶液的pH和粘度，固化条件和适用期（又称生活率），以及胶层的状态和胶厚度等。木材方面有木材的pH、缓冲能力、密度和所含提取物的性质，含水率及水分在木材中的分布，心材、边材和早、晚材的多少，纹理以及表面状况如光洁度等。胶合 *** 作方面有涂胶量、陈化时间、闭合速度以及加压的温度、压力和时间等。固化后的胶层中有内应力，是影响木材胶合强度和木材胶合耐久性的一个不利因素。如现在大量使用的氨基树脂和酚醛树脂，在其固化过程中通过缩聚反应进行交联的同时放出小分子化合物，使体积有较大的收缩，因而产生收缩应力。木材在纤维饱和点（含水率25～30％）以下时吸水或失水都会引起较大的膨胀或收缩；木材的多种细胞之间以及细胞膜与细胞质之间收缩－膨胀率的差异，也会在胶层产生应力。此外，木材与胶粘剂的热膨胀系数不同，还会在胶层产生热应力等。为了降低体积的收缩率，通常采用的方法有降低胶粘剂体系的活性官能团浓度，即尽量提高树脂的分子量，以封闭其活性官能团；加入高分子聚合物增韧剂；以及加入填料等。

胶合质量常用力学方法测定胶层破坏强度来判断，板、方材胶合质量用压缩剪切法测定；片材（单板）胶合质量用拉伸剪切法测定；碎料（刨花、锯末）胶合质量用垂直胶压平面拉伸法测定。胶合板的胶合质量，还可用刀撬法评定，即在胶层中插入小刀撬开胶合的单板，然后目测木材破坏面积占撬开面积的百分率。无损检测技术是利用胶合件承受外力后产生的引力波进行测定的新技术，在70年代末已进入工业应用阶段。

胶合耐久性的理想测定方法应在长期使用的条件下进行。但实际上只能利用人工加速老化的方法进行模拟。用天然老化试验法，即把试件完全曝露于大气之中，任其日晒、风吹、雨淋、冰冻，再定期检测，所得的数据可作为基准，用以衡量各种人工加速老化试验法的优劣。

木材胶合的发展基础是胶粘剂的开发、新工艺的发明、新设备的制造和木材科学的发展。很多学者正在研究改进的胶粘剂有木素胶、单宁胶、异氰酸酯胶等；糖类非甲醛系胶粘剂迟早也将被应用于工业生产。新工艺的创造主要表现在无胶胶合技术的发展。这些都将使未来的木材胶合技术提到一个新的水平。

参考书目

1. A. Pizzi， Wood adhesives chemistry and technology， Marcel Dekker Inc.， New York and basel，1983.
2. 半井勇三著，《木材の接着と接着剂》，森北出版株式会社，增补改訂版第一刷，東京，1977。