CN101941224B - 利用常压冷等离子体提高木质单板胶合性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是利用常压冷等离子体提高木质单板胶合性能的方法，属于人造板制造技术领域。其工艺是先将木质单板含水率调至8～15％，置于常压冷等离子体处理***进料输送带上，调节两电极辊间距，使木质单板表面与电极间距保持在0.5～1.5mm。开启电源，调节处理功率至500～2000W，使两电极之间的空气通过介质阻挡放电产生冷等离子体。木质单板以10～40m/min的速度通过两放电电极，在常压下对其两个表面同时进行冷等离子体改性处理。单板表面涂布脲醛树脂胶，经陈化、组坯和热压制成板材。用常压冷等离子体改性处理后的单板制成的产品其胶合强度可提高10～75％。此外，这种方法节能环保，操作简便，可控性强，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用常压冷等离子体提高木质单板胶合性能的方法。属于人造板制造技术领域。
背景技术
21世纪以来，我国人造板生产正在以年均增长20％的速度飞速发展。据统计，到2009年底，已有大中型人造板企业7000余家，年总产量高达11546.65万立方米，是世界人造板生产、消费和进出口贸易的第一大国。而在众多的人造板产品中，单板类人造板(包括胶合板、多层实木复合地板基材和单板层积材等)的产量和出口量一直以来位居首位。据相关数据表明，2009年我国单板类人造板产量达4451.24万立方米，占全部人造板产量的38.55％。产品远销世界100多个国家和地区。
单板类人造板是以一定径级的原木为原料，通过旋切制成单板，在其表面涂布脲醛树脂胶经热压制成的人造板材。随着我国天然林保护工程的实施，单板类人造板生产所用大径级原木供应日益紧张。速生树种(如杨木、杉木、桉木和松木等)的成功营种大大缓解了木材资源供不应求的矛盾。然而，速生树种由于生长周期短，导致了材质疏松，组织结构不均匀，木材强度低，易变形的问题，这给单板类人造板的生产带来了技术上的难度。尤其是对胶合强度和尺寸稳定性有高要求的板材，生产上通常是通过增加胶粘剂用量来保证产品的质量。如制造多层杨木实木复合地板基材其脲醛胶用量一般为400～500g/m2(双面)，而制造普通杨木胶合板脲醛胶用量仅为280～300g/m2(双面)。涂胶量的增加有利于提高板材的胶合强度和抗变形的能力，但同时也带来了提高生产成本和增加板材游离甲醛释放量的问题。
等离子体是一种高能量的物质聚集态，其中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子、光子和自由基等活性粒子。利用等离子体对材料进行处理可引起材料表面的物理变化(如刻蚀、解吸、溅射、注入、激发和电离等)和化学变化(如氧化、分解、交联、聚合和接枝等)，以达到改变材料表面特性(包括亲水性、疏水性、粘合性、阻燃性、防腐性、防静电性以及生物适应性)的目的。等离子体按照组成粒子能量的大小及热力学性质可分为高温等离子体和低温等离子体，低温等离子体又分为热等离子体(热力学平衡)和冷等离子体(非热力学平衡)，其中热等离子体中粒子的能量约几千度到几十万度，通常用于需要高温作业的领域，如磁流体发电、等离子体焊接、切割、等离子体冶炼、等离子体喷涂、等离子体制备超细粉等。冷等离子体中不同粒子的温度是不相同的，其中电子的温度从几千度到几十万度，而离子的温度与室温相差无几，正因为如此，它有着重要的应用价值，如用于对材料表面进行改性以及光源等。
冷等离子体可以通过辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、射频放电以及微波放电等方式产生。介质阻挡放电是有绝缘介质***放电空间的一种非平衡态气体放电。在两个放电电极之间充满某种工作气体，并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖，也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。在实际应用中，管线式的电极结构被广泛的应用于各种化学反应器中，而平板式电极结构则被广泛的应用于工业中的高分子和金属薄膜及板材的改性、接枝、表面张力的提高、清洗和亲水改性中。
发明内容
本发明的目的是利用常压冷等离子体(由介质阻挡放电产生)对木质单板进行改性处理，使单板表面得到活化，提高单板的表面自由能和润湿性，促进单板与胶粘剂之间形成牢固的结合力，提高产品的胶合强度。
本发明的技术解决方案：该方法的工艺步骤依次分为，
(1)木质单板预处理：对厚度为1～3mm木质单板进行烘干处理，调整其含水率至8～15％。
(2)木质单板常压冷等离子体改性处理：将烘干后木质单板置于常压冷等离子体处理***进料输送带上。根据被处理木质单板的厚度调整两电极辊(电极用钢玉陶瓷覆盖)间距，使木质单板表面与电极的间距保持在0.5～1.5mm。开启电源，调节处理功率至500～2000W，使两电极之间的空气通过介质阻挡放电产生冷等离子体。使木质单板以10～40m/min的速度通过两放电电极，在常压状态下对木质单板的两个表面同时进行冷等离子体改性处理。
(3)涂胶胶合：在处理后的木质单板表面涂布脲醛树脂胶。通常，普通胶合板涂胶量为220～400g/m2(双面)，多层杨木实木复合地板基材涂胶量为300～500g/m2(双面)，非结构用单板层积材涂胶量为250～400g/m2(双面)。木质单板经常压冷等离子体改性处理后，在保证产品质量达到国家标准相关要求的前提下，涂胶量可较常规用量减少10～25％。涂胶的单板经陈化后，按各种产品结构的要求进行组坯，再经热压后制成板材。热压工艺视各种不同产品品种而定，通常热压温度为105～120℃，热压压力为1.0～1.4MPa，热压时间为40～80s/mm。
本发明的优点：(1)效果显著：木质单板经常压冷等离子体改性处理后制成的单板类人造板产品其胶合强度提高率达10～75％。因此，在产品性能达到国家相关标准要求的前提下，可大幅度降低胶粘剂用量，从而可降低生产成本，并显著降低产品的游离甲醛释放量，使产品更加环保。(2)节能环保：本项发明提出了一种木质单板的物理改性处理技术，干法处理工艺，省能源，无公害。符合当前工业化生产节能减排的要求。(3)操作简便，可控性强：可根据产品的要求通过调整处理工艺控制处理效果，且处理时间短，效率高。
具体实施方式
实施例1：
杨木单板(厚度为1mm)含水率调至8％，置于常压冷等离子体处理***进料输送带上。调整两电极辊间距，使木质单板表面与电极的间距保持在0.5mm。开启电源，调节处理功率至500W，使两电极之间的空气通过介质阻挡放电产生冷等离子体。使木质单板以10m/min的速度通过放电电极，进行冷等离子体改性。将处理后的单板表面涂布脲醛树脂胶，涂胶量为240g/m2(双面)，用五层单板组坯后热压制成普通胶合板。热压工艺：热压温度：120℃，热压压力：1.0MPa，热压时间：60s/mm。经检测，板材的胶合强度较用未处理单板在相同工艺条件下制成的板材增加11.67％。
实施例2：
杨木单板(厚度为2mm)含水率调至11％，置于常压冷等离子体处理***进料输送带上，调整两电极辊间距，使木质单板表面与电极的间距保持在1mm。开启电源，调节处理功率至1000W，使两电极之间的空气通过介质阻挡放电产生冷等离子体。使木质单板以25m/min的速度通过放电电极，进行冷等离子体改性。将处理后的单板表面涂布脲醛树脂胶，涂胶量为260g/m2(双面)，用五层单板组坯后热压制成普通胶合板。热压工艺：热压温度：120℃，热压压力：1.0MPa，热压时间：60s/mm。经检测，板材的胶合强度较用未处理单板在相同工艺条件下制成的板材增加52.71％。
实施例3：
杨木单板(厚度为3mm)含水率调至15％，置于常压冷等离子体处理***进料输送带上，调整两电极辊间距，使木质单板表面与电极的间距保持在1.5mm。开启电源，调节处理功率至2000W，使两电极之间的空气通过介质阻挡放电产生冷等离子体。使木质单板以40m/min的速度通过放电电极，进行冷等离子体改性。将处理后的单板表面涂布脲醛树脂胶，涂胶量为260g/m2(双面)，用五层单板组坯后热压制成普通胶合板。热压工艺：热压温度：120℃，热压压力：1.0MPa，热压时间：60s/mm。经检测，板材的胶合强度较用未处理单板在相同工艺条件下制成的板材增加40.24％。
Claims (1)
1.利用常压冷等离子体提高木质单板胶合性能的方法，其特征是该方法的工艺步骤依次分为，
(1)木质单板预处理：对厚度为1～3mm木质单板进行烘干处理，调整其含水率至8～15％；
(2)木质单板常压冷等离子体改性处理：将烘干后木质单板置于常压冷等离子体处理***进料输送带上，根据被处理木质单板的厚度调整两个用钢玉陶瓷覆盖的电极辊间距，使木质单板表面与电极的间距保持在0.5～1.5mm，开启电源，调节处理功率至500～2000W，使两电极之间的空气通过介质阻挡放电产生冷等离子体，使木质单板以10～40m/min的速度通过两放电电极，在常压状态下对木质单板的两个表面同时进行冷等离子体改性处理；
(3)涂胶胶合：在处理后的木质单板表面涂布脲醛树脂胶，木质单板经常压冷等离子体改性处理后，在保证产品质量达到国家标准相关要求的前提下，涂胶量可较常规用量减少10～25％，涂胶的单板经陈化后，按各种单板类人造板产品结构的要求进行组坯，再经热压后制成板材，热压工艺视各种不同产品品种而定，通常热压温度为105～120℃，热压压力为1.0～1.4MPa，热压时间为40～80s/mm。
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