[發明專利]利用常壓冷等離子體提高木質單板膠合性能的方法

有效

• 申請號: 201010266266.2
• 申請日: 2010-08-30
• 公開（公告）號: CN101941224A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 周曉燕;章蓉;湯麗娟;周定國;梅長彤;潘明珠;徐詠蘭;鄭菲;許娟;錢瀅;唐苾君;劉學源
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: B27K5/00
• 分類號: B27K5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種利用常壓冷等離子體提高木質單板膠合性能的方法。屬于人造板制造技術領域。

背景技術

21世紀以來，我國人造板生產正在以年均增長20％的速度飛速發展。據統計，到2009年底，已有大中型人造板企業7000余家，年總產量高達11546.65萬立方米，是世界人造板生產、消費和進出口貿易的第一大國。而在眾多的人造板產品中，單板類人造板(包括膠合板、多層實木復合地板基材和單板層積材等)的產量和出口量一直以來位居首位。據相關數據表明，2009年我國單板類人造板產量達4451.24萬立方米，占全部人造板產量的38.55％。產品遠銷世界100多個國家和地區。

單板類人造板是以一定徑級的原木為原料，通過旋切制成單板，在其表面涂布脲醛樹脂膠經熱壓制成的人造板材。隨著我國天然林保護工程的實施，單板類人造板生產所用大徑級原木供應日益緊張。速生樹種(如楊木、杉木、桉木和松木等)的成功營種大大緩解了木材資源供不應求的矛盾。然而，速生樹種由于生長周期短，導致了材質疏松，組織結構不均勻，木材強度低，易變形的問題，這給單板類人造板的生產帶來了技術上的難度。尤其是對膠合強度和尺寸穩定性有高要求的板材，生產上通常是通過增加膠粘劑用量來保證產品的質量。如制造多層楊木實木復合地板基材其脲醛膠用量一般為400～500g/m²(雙面)，而制造普通楊木膠合板脲醛膠用量僅為280～300g/m²(雙面)。涂膠量的增加有利于提高板材的膠合強度和抗變形的能力，但同時也帶來了提高生產成本和增加板材游離甲醛釋放量的問題。

等離子體是一種高能量的物質聚集態，其中含有大量的電子、離子、激發態的原子、分子、光子和自由基等活性粒子。利用等離子體對材料進行處理可引起材料表面的物理變化(如刻蝕、解吸、濺射、注入、激發和電離等)和化學變化(如氧化、分解、交聯、聚合和接枝等)，以達到改變材料表面特性(包括親水性、疏水性、粘合性、阻燃性、防腐性、防靜電性以及生物適應性)的目的。等離子體按照組成粒子能量的大小及熱力學性質可分為高溫等離子體和低溫等離子體，低溫等離子體又分為熱等離子體(熱力學平衡)和冷等離子體(非熱力學平衡)，其中熱等離子體中粒子的能量約幾千度到幾十萬度，通常用于需要高溫作業的領域，如磁流體發電、等離子體焊接、切割、等離子體冶煉、等離子體噴涂、等離子體制備超細粉等。冷等離子體中不同粒子的溫度是不相同的，其中電子的溫度從幾千度到幾十萬度，而離子的溫度與室溫相差無幾，正因為如此，它有著重要的應用價值，如用于對材料表面進行改性以及光源等。

冷等離子體可以通過輝光放電、電暈放電、介質阻擋放電、射頻放電以及微波放電等方式產生。介質阻擋放電是有絕緣介質插入放電空間的一種非平衡態氣體放電。在兩個放電電極之間充滿某種工作氣體，并將其中一個或兩個電極用絕緣介質覆蓋，也可以將介質直接懸掛在放電空間或采用顆粒狀的介質填充其中，當兩電極間施加足夠高的交流電壓時，電極間的氣體會被擊穿而產生放電，即產生了介質阻擋放電。在實際應用中，管線式的電極結構被廣泛的應用于各種化學反應器中，而平板式電極結構則被廣泛的應用于工業中的高分子和金屬薄膜及板材的改性、接枝、表面張力的提高、清洗和親水改性中。

發明內容

本發明的目的是利用常壓冷等離子體(由介質阻擋放電產生)對木質單板進行改性處理，使單板表面得到活化，提高單板的表面自由能和潤濕性，促進單板與膠粘劑之間形成牢固的結合力，提高產品的膠合強度。

本發明的技術解決方案：該方法的工藝步驟依次分為，

(1)木質單板預處理：對厚度為1～3mm木質單板進行烘干處理，調整其含水率至8～15％。

(2)木質單板常壓冷等離子體改性處理：將烘干后木質單板置于常壓冷等離子體處理系統進料輸送帶上。根據被處理木質單板的厚度調整兩電極輥(電極用鋼玉陶瓷覆蓋)間距，使木質單板表面與電極的間距保持在0.5～1.5mm。開啟電源，調節處理功率至500～2000W，使兩電極之間的空氣通過介質阻擋放電產生冷等離子體。使木質單板以10～40m/min的速度通過兩放電電極，在常壓狀態下對木質單板的兩個表面同時進行冷等離子體改性處理。