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深度解析:無醛人造板技術的趨勢和前景

文章出處:責任編輯:人氣:發表時間:2018-11-24 16:34:22【

“降低甲醛釋放量”和“尋找新材料”已經成為擋在國內人造板企業面前的兩座“大山”。新材料無醛人造板,任重道遠!

深度解析:無醛人造板技術的趨勢和前景

其實國內一些有前瞻性的企業在八十年代末就已經開始向“無醛人造板技術”、“新型替代原料”等領域進行了探索。

以“無醛 人造板 ”的專利申請趨勢(圖4)為例,這一領域專利申請量的增加可以說是伴隨著消費者對家居環境安全意識的提升而逐漸增加的。

1.中國無醛人造板專利申請趨勢及技術生命周期

從數據統計來看,“無醛人造板”技術的發展大致分為兩個階段:

(1)技術萌芽期(1989~2000年):20世紀90年代,由美國大豆協會推動的大豆蛋白基膠粘劑研究,使生物質膠粘劑領域成為新的研究熱點。我國的無醛技術則始于1989年王春雷研究廢塑料與植物纖維復合材料,隨后中國林業科學院研究了凝縮類栲膠為膠料制造硬質纖維板的方法。但此時國人對于居室環境安全的意識還相當薄弱,需求方面的缺位讓“無醛人造板技術”一直處于摸索階段,相關專利申請量也很少。

(2)技術成長期(2001年至今):2001年,國家質檢總局發布了我國第一項關于“室內裝修甲醛釋放限量”的國家強制標準,自此,“無醛人造板”技術才由科研單位的實驗室,真正走進國人的視野。但由于基礎研究薄弱,直到2006年,脲醛樹脂固化技術、甲醛清除劑、大豆蛋白基膠粘劑的研發才真正得到市場的關注。

2.申請人分析

通過對“標準申請人”的分析不難發現,無醛人造板的生產技術主要集中在高校、科研機構及板材生產企業。

其中,南京林業大學以48項專利申請高居榜首,中國林業科學院、安徽百儀家具緊隨其后。

南京林業大學申請的專利以研究無膠、改性膠粘劑、甲醛清除劑、木材重組技術及阻燃功能為主,其中又以“改性膠粘劑”研究最多;中國林業科學研究院以研究甲醛清除、塑膜、新生產工藝技術改進、大豆蛋白膠粘劑為主,其側重點在新生產工藝的改進方面;

綜合以上分析,無膠生產工藝改進、甲醛清除等領域是行業研究熱點。為了驗證這種推斷,我們需要深入分析無醛人造板生產工藝的技術功效。

3.無醛人造板生產工藝分析

目前生產無醛人造板的技術有很多種,常見的有:使用無醛膠,采用甲醛清除劑,改進生產工藝少添加膠、甚至不添加膠等,每種方式各有利弊。經過方象知產研究院的分析總結,形成了不同無醛人造板生產工藝的氣泡圖(圖7)和不同無醛人造板的性能功效圖。

分析發現,大量專利主要集中在纖維板、刨花板、膠合板及復合板的混合、干燥、熱壓等技術,特別注重防火、防水、保溫等性能的研發。然而在無醛人造板的生產流程中,甲醛的主要來源在施膠環節,而施膠環節研究較少,業界普遍認為在于無醛膠的研發難度較大、突破限制因素困難。例如,目前生產上應用較多的二苯基甲烷二異氰酸樹脂(MDI),不產生甲醛,但易與金屬產生很大粘合力,為了避免粘在墊板和熱壓板上,面層的刨花常用普通膠粘劑膠合或使用專門的脫模劑,而且MDI價格較高,2017年我國進口的純MDI平均價格為2852.63美元/噸,是普通脲醛樹脂膠的4~5倍;

另外無醛膠中研究較多的是大豆蛋白膠,這也是最早被市場化的一種無醛膠粘劑。作為一種生物基無醛膠粘劑,大豆蛋白膠以大豆粉、豆粕、大豆分離蛋白等為原料,以水為分散介質,加入其它助劑制成的膠粘劑,但在分離大豆蛋白的過程中仍然存在環境污染的問題。

據國外相關資料顯示,經過化學改性的大豆膠無論是耐沸水膠合強度,還是耐冷水膠合強度,均滿足國標中對膠粘劑膠合強度的要求。然而,通過酚醛改性雖然能跨越式的提高大豆基膠粘劑的耐水膠合強度,但酚醛類產品毒性較大,仍然對人體健康存在安全風險。近年來,國內的不少企業都宣稱自己的產品使用了大豆膠類的“零甲醛”生物粘合劑,但相關監管部門的調查結果卻并非如此。

以木地板為例,北京、天津、河北等28省市的消協(消委會、消保委)曾經聯合中國室內裝飾協會綠色家居環境技術工作委員會,依據國家標準GB18580-2001《室內裝飾材料 人造板及其制品中甲醛釋放量限值》對市場上采集的35個主流品牌樣品開展了環保性能比較試驗。結果顯示,35個樣品的甲醛釋放量達標率為97.14%,但沒有一個地板不含甲醛。

雖然從理論和技術層面講,生物膠要達到完全沒有甲醛是可以做到的,但各企業的研發能力不同,有的企業的確是在做研究,而更多的則可能為了提高宣傳效果而混淆概念欺騙消費者。浙江省林產品質檢站站長方崇榮表示,甲醛是增加膠水黏稠度、附著力的材料。當前技術條件下,復合地板的密度、吸水膨脹率的技術指標需要使用甲醛才能保證質量穩定。采用無醛粘合劑的地板產品首先成本更高,其次離開甲醛以后,地板的綜合性能難以穩定,未必能夠達到人造板的國家標準要求。 再進一步深入分析膠合板、纖維板和刨花板三種不同人造板的發展狀況:

4.中國無醛“三板”的專利申請趨勢及技術生命周期

由于從提出專利申請到公開,需要一定時間,所以近幾年的數據只能作為參考。從申請量趨勢來看,“三板”的專利申請總體趨勢處于上升狀態。

三張技術生命周期圖顯示整體趨勢均為技術成長期,雖然發展過程各異,但關于生產工藝專利的技術生命周期與人造板的相近,這里不再贅述。

從相關專利的申請量趨勢圖中不難發現,板材生產的新技術呈爆發式增長,這與市場尤其是消費者對板材環保性能的高要求密不可分。

市場的需求、消費者的關注極大的推動了相關技術的研發速度,改進脲醛膠的配比、研制開發新型的非醛類膠粘劑等,但是由于材質屬性、工藝水平、生產成本等因素的影響,目前市場上尚未出現能夠同時滿足大規模生產、工藝成熟,以及低成本產業化需求的粘結劑技術。

木材資源短缺,替代原料離我們還有多遠?

在對“無醛人造板”生產工藝探索的同時,我國的人造板生產企業還不得不面對原材料緊缺的問題。

雖然人造板產業有利于節約木材資源,緩解中國木材供需矛盾。伴隨建筑裝飾和家具業的高速發展,國內木材需求量還在急劇增長,木材供應的缺口越來越突出。尤其國內外均出臺了嚴格限制森林砍伐與限制出口政策,這對于人造板生產企業來說,無異于嬰兒斷奶、打破了飯碗!

當下,中國的人造板企業不但要面對突破“無醛人造板”的技術瓶頸,還必須盡快尋找適合的木材替代原料。這些看似無法破解的危機,卻讓那些善于思考,勇于創新的企業看到了機會。

面對國內外日益嚴苛的木材砍伐和出口限制政策,國內人造板企業亟需尋找木材的替代原料。我國幅員遼闊,自然資源豐富,其實能夠完美替代木材的原料就在我們身邊,它就是小小的竹子。

然而,我國的竹材產量雖然豐富,但面對龐大的市場需求,單憑小小的竹子能應付的了嗎?

此外,竹子的衍生品“竹炭”以其強大的吸附能力,在凈化空氣、消除異味、吸濕防霉、抑菌驅蟲等多個方面被廣泛應用。那么在面對市場對“無醛”需求愈加嚴格的挑戰時,這種竹材衍生品又能否獨當一面呢?


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