CN105643737A - 木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使单板类人造板产品胶黏剂用量较传统涂胶方式用量下降30～70％的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，它包含设备框架、木质薄板传输组件、动力组件、低温等离子体处理组件、超声气旋喷胶组件和控制器组件；低温等离子处理组件包括至少一对介质阻挡放电电极、低温等离子发生器、低温等离子体电源以及冷却排臭氧装置，其中成对电极与进料压辊平行固定在设备框架上；超声气旋喷胶组件包括超声气旋协同作用喷嘴、喷嘴支撑支架、胶量控制阀、管路清洗阀、胶黏剂贮存装置、胶黏剂收集装置和喷胶除味装置，喷嘴支撑支架固定在设备框架上，并位于出料压辊与出料传输辊组间，多个喷嘴可调节平行对称地设置于喷嘴支撑支架上。

Description

木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置

技术领域

本发明提出的是一种木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置。

背景技术

人造板生产用主要原料包括木材和胶黏剂。胶黏剂的用量不仅影响着产品的质量，如胶合强度和游离甲醛释放量等，而且也显著影响着生产成本。据测算，胶黏剂成本约占生产总成本的1/4～1/3左右。可见，从经济角度而言，实际生产中在保证产品质量的前提下，应尽可能减少胶黏剂用量。

目前，占我国人造板总产量60％以上的单板类人造板产品，如胶合板、建筑模板、单板层积材和多层实木复合地板基材等，均采用辊筒涂胶的方式对单板进行施胶，双面施胶量约为240～400g/m²(视不同胶种而定，如脲醛树脂胶和酚醛树脂胶)。随着化工原料价格的不断上涨以及对人造板甲醛释放限量的要求越来越高，大幅度减少胶黏剂用量是降低单板类人造板产品生产成本和提高产品质量(特别是产品的游离甲醛释放量)行之有效的办法。

木材胶合是一个复杂的物理化学过程，促进胶黏剂在木材表面的润湿以及提高木材表面的反应活性是实现高效胶合的有效途径。多年来，木材工业界众多科研人员在该研究领域作出了不懈努力，研究了多种可以改善木材表面润湿性，提高表面活性的物理和化学方法，以达到提高界面胶合性能的目的。上个世纪七八十年代，许多科研人员研究了运用化学方法对木材表面进行改性以提高其胶合性能。如用改变木材表面的酸度来提高木材与脲醛或酚醛树脂胶的胶合性能，但是采用化学方法对木材表面进行改性需在木材表面添加化学药剂，由于木材是多孔性材料，改性处理时添加的化学药剂不仅会在木材表面扩散，而且会向木材内部渗透，因而，可能会造成对木材基体的损伤，反而会导致复合材料性能的下降。此外，化学改性法还有可能存在环境污染的问题，因而，上述方法仅限于实验室研究，并未应用于工业化生产。此外，科研人员还开发了砂磨表面加工、激光蚀刻、电晕处理、火焰处理以及等离子处理等物理方法对木材表面进行改性，以提高其胶合性能。其中等离子体技术作为一种高效、可控、环保的材料表面改性技术近年来在木材工业中的应用备受关注。由气体放电产生的电子、离子、原子、分子以及光子等高能量活性粒子的气态复合体——等离子体(Plasma)与物质的相互作用中会产生不可估量的效应，可能实现传统化学反应所不能实现的反应。等离子体中活性粒子的能量约从几个eV到几十eV，大于高分子材料中典型的化学键解离能，因此等离子体的能量足以引起高分子材料表面化学键的断裂或重组，从而改善高分子材料的亲水性、疏水性、吸附性、粘合性、阻燃性、防腐性、生物适应性和防止增塑剂渗析等性能。

已有的研究结果表明木材表面经等离子体处理后会形成纳米尺度的刻痕，并且会木材表面引入大量的极性基团，显著提高了木材表面的反应活性，可大幅度提高胶黏剂在木材表面的润湿性。胶黏剂在木材表面良好的浸润性可以促进胶黏剂与木材表面的紧密接触，从而形成良好的胶合。尤其是若胶黏剂能渗入木材细胞壁，与细胞壁物质紧密接触，可能形成纳米力学嵌合或与细胞壁中聚合物成分形成化学连接，形成互相渗透的聚合物网络，有利于提高由于表面机械加工而受到损伤的界面层木材细胞的力学强度，同时增加胶黏剂和木材的界面结合性能。等离子体中高能粒子在木材表面的轰击可在木材细胞壁表面形成纳米尺度的刻痕，为胶黏剂能渗入木材细胞壁创造了有利条件。如果改变传统的辊筒涂胶方法，采用雾化喷胶的方法，充分发挥经等离子体改性后单板表面的高润湿性使胶液自动快速流展，在木材表面形成均匀连续的薄胶层，则可实现木质材料表面微量施胶的高效胶合(即胶黏剂用量较传统涂胶方式用量可下降30～70％，产品仍然能获得良好的胶合性能)。可见，开发木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，应用于工业化连续生产，利于单板类人造板产品生产成本大幅度降低，产品品质显著提升，促进我国木材加工传统产业的转型升级和可持续发展，具有广阔的市场前景。

发明内容

本发明提出的是一种木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其目的在于针对现有单板类人造板产品采用传统辊筒涂胶方式胶黏剂耗量大的不足，通过常压低温等离子体改性处理，在木质单板表面构建具有纳米尺度刻痕和高反应活性的表面层，同时采用适应这种表面结构和特性雾化微量施胶方式，实现微量施胶(胶黏剂用量较传统涂胶方式用量下降30～70％)方式制备生产成本低、胶合强度高、尺寸稳定性好和甲醛释放量低(甚至无甲醛释放，采用本专利技术使昂贵的不含甲醛的异氰酸酯胶用于单板类人造板产品生产成为可能)的高品质单板类人造板产品。

本发明的技术解决方案：木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置包括设备框架、木质薄板传输组件、动力组件、低温等离子体处理组件、超声气旋喷胶组件和控制器组件；其中所述木质薄板传输组件包括沿进料方向依次设置于设备框架上的木质薄板进料传输带、木质薄板进料感应装置、木质薄板进料压辊、木质薄板出料压辊、木质薄板出料感应装置和木质薄板出料传输辊组；动力组件位于木质薄板传输组件下方并安装在设备框架上，用于驱动木质薄板传输组件；低温等离子处理组件包括至少一对差分激励双介质阻挡放电电极、低温等离子发生器、低温等离子体电源以及低温等离子体冷却排臭氧装置，其中成对的差分激励双介质阻挡放电电极之间具有间隙且相互平行，所述差分激励双介质阻挡放电电极与所述木质薄板进料压辊平行地固定在设备框架上，且位于木质薄板进料压辊和木质薄板出料压辊之间，以便于木质薄板经过上述电极之间进行低温等离子体处理，所述差分激励双介质阻挡放电电极与低温等离子体发生器以及低温等离子体电源通过高绝缘线缆可靠连接，低温等离子体发生器与低温等离子体电源固定在设备框架上，低温等离子体冷却排臭装置包括外部冷却排臭氧装置和电极内部冷却装置，冷却排臭装置对低温等离子处理区域冷却排臭氧；超声气旋喷胶组件包括超声气旋协同作用喷嘴支撑支架、超声气旋协同作用喷嘴、胶量控制阀、管路清洗阀、胶黏剂贮存装置、胶黏剂收集装置和喷胶除味装置，喷嘴支撑支架固定在设备框架上，并位于木质薄板出料压辊与木质薄板出料传输辊组之间，多个超声气旋协同作用喷嘴可调节平行对称地设置于喷嘴支撑支架上，胶量控制阀和管路清洗阀固定在喷嘴支撑支架侧面，并通过管路与超声气旋协同作用喷嘴连接，胶黏剂贮存装置固定在喷嘴支撑支架的上部，胶黏剂收集装置固定在喷嘴支撑支架的下部，喷胶除味装置固定在喷嘴支撑支架的侧板上，通过波纹管与风机连接；控制器组件包括触摸屏操控平台，触摸屏操控平台安装在设备框架侧面。

上述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，木质薄板进料压辊的结构是由一对表面光滑的金属压辊和可以调节压辊压力的螺栓组成，用于辅助进料传输带传输木质薄板悬空通过低温等离子体处理区域，使其双面同时进行低温等离子体改性处理。

上述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，所述木质薄板进、出料感应装置由可调节式反射型光电传感器及护罩支架组成，并且由电气控制柜的PLC控制，用于自动控制低温等离子体电源和超声气旋协同作用喷嘴的启动与关闭，以节省生产过程中的电能和物料消耗，当被处理木质薄板前端完全遮挡进料感应装置，低温等离子体电源开启，差分激励双介质阻挡放电电极放电，同时超声气旋协同作用喷嘴开启，开始喷胶工作，当被处理木质薄板末端完全离开出料感应装置后，停止喷胶工作，差分激励双介质阻挡放电电极停止放电。

上述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，木质薄板出料压辊是由一对硅胶辊和可调节压辊压力的调压装置组成，用于传输木质薄板离开低温等离子体处理区域进入喷胶区域。

上述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，动力组件包括变速齿轮箱、动力马达、传输链条和变频调节器，变频调节器控制动力马达，动力马达输出的动力通过变速齿轮箱和传输链条驱动木质薄板进料传输带和木质薄板出料传输辊组，并可调整传输速度。

上述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，所述差分激励双介质阻挡放电电极包括四对平行圆柱电极，该平行圆柱电极由空心铜管表面覆盖一层刚玉陶瓷介质构成，成对电极之间的间隙处通过放电获得宽幅均匀的低温等离子体，木质薄板悬空通过电极间隙，两个表面同时进行低温等离子体处理，处理木质薄板的厚度范围为0.5～10mm，低温等离子体电源的输出电压调节范围5KV～30KV，频率范围为10～30KHz。

上述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，外部冷却排臭氧装置通过波纹通风管与高压风机连接，进行低温等离子电极外围冷却，并将产生的臭氧排出，内部冷却装置是通过钢丝软管将低温等离子体电极内部空心铜管与涡旋风机连接，通过气流使低温等离子体电极内部温度达到稳定值。

上述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，三组六个超声气旋协同作用喷嘴通过不锈钢滑块平行对称地固定在喷嘴支撑支架上，通过不锈钢滑块调节喷嘴与木质薄板表面的距离，从而调控每组喷嘴的胶液喷施面积，以实施调控木质薄板表面施胶量的目的，喷嘴与木质薄板表面距离的调节范围为200-400mm。

上述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其特征是三组六个超声气旋协同作用喷嘴通过通气管与进气压力装置连接，进气压力装置气压范围为0.01-0.1MPa，使胶黏剂雾化，同时控制喷嘴工作频率为42±3KHz，功率为1～5W，产生超声波使胶液颗粒进一步细化，胶量控制阀调节流量范围为1-50ml/min；开启管路清洗阀与超声气旋协同作用喷嘴，可用于清洗各管路，清洗后的废液流入胶黏剂收集装置内。

本发明的优点：1.一体化处理显著降低生产成本和设备投资：采用木质薄板低温等离子体改性与微量施胶一体化处理方式，充分利用低温等离子体改性获得的木质薄板高反应活性的表面特性和特殊的纳米结构，实现微量施胶(胶黏剂用量较传统涂胶方式用量下降30～70％)，既大幅度节省了单板类人造板产品生产所需原材料——胶黏剂，又无需对单板类人造板产品传统生产工艺所用设备做大的改造，只需将现有传统辊筒涂胶机更换为木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，该装置的出料辊组可直接与现有的自动组坯生产线连接，实现自动连续化作业，且该装置的投资成本与传统辊筒涂胶机相当，因而，采用该装置可显著降低人造板产品的生产成本，提高产品品质，增强产品市场竞争力；

2.可处理大幅面多品种木质材料：该装置低温等离子体处理组件采用差分激励双介质阻挡放电，可在宽幅和放电间隙最大达到15mm的空间内产生均匀低温等离子体，对0.5～10mm厚的宽幅木质薄板(装置的有效处理宽度可根据木质薄板的宽度随机调节)进行处理，能满足现有多种人造板产品生产的需要，如可以用于对厚度为0.5～10mm的单板进行处理，以提高单板类产品(如胶合板、单板层积材、水泥模板、人造薄木，多层实木复合地板等)的胶合强度，也可以用于对厚度为0.5～10mm的实木板材、中密度纤维板和刨花板表面进行处理，以提高表面装饰材料与实木板材、中密度纤维板和刨花板基材间的结合强度，改善表面装饰效果，且采用四对电极串联设置的方式，使被处理木质薄板依次通过四对电极，相当于同一个被处理位置依次叠加处理四次，强化了木质薄板的表面低温等离子体改性效果；

3.可实现木质薄板的工业化连续化处理：该装置设有调速系统，可以同步调节低温等离子体处理速度和木质薄板通过喷胶组件的速度(速度调节范围为0～40m/min)，可与人造板生产过程中木质材料干燥设备和自动组坯生产线的速度相匹配，并与这两道工序无间歇连接，易于实现工业化连续生产；

4.结构合理，操作简便，可控性强，节能低耗：该装置将木质薄板低温等离子体处理组件与超声气旋喷胶组件合理设计为一体化装置，结构紧凑，同步调控，辅助部件(如冷却装置、除味装置、回收装置以及清洗装置)配备齐全；系统控制全自动化，通过触摸屏操控平台控制，操作非常简便；可根据被处理材料的幅面尺寸及处理效果要求，灵活调整装置尺寸及处理工艺，可控性强；该装置还设置了进出料感应装置，用于自动控制低温等离子体处理组件和超声气旋喷胶组件的开启与关闭，避免传输带上没有待处理木质薄板时依然开启低温等离子体处理组件和超声气旋喷胶组件，而造成电能和胶黏剂的浪费，此外，木质薄板的整个处理过程在常压空气中进行，处理成本低廉，效率高。

附图说明

附图1是木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置正视结构示意图；

附图2是木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置后视结构示意图；

附图3是木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置左视结构示意图；

附图4是木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置右视结构示意图；

附图5是木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置俯视结构示意图；

附图6是木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置立体结构示意图。

图中的1是设备框架、2是低温等离子体电源、3是触摸屏操控平台、4是动力组件((包含变速齿轮箱4-1、动力马达4-2和变频调节器4-3)、5是木质薄板进料压辊、6是差分激励双介质阻挡放电电极、7是木质薄板出料压辊、8是胶黏剂收集装置、9是低温等离子体发生器、10是外部冷却排臭氧装置、11是胶黏剂贮存装置、12是喷胶除味装置、13是进气压力装置、14是超声气旋协同作用喷嘴、15喷嘴支撑支架、16不锈钢滑块、17是管路清洗阀、18是胶量控制阀、19是木质薄板进料传输带、20是木质薄板进料感应装置、21是木质薄板出料感应装置、22是木质薄板出料传输辊组。

具体实施方式

对照附图1-6，木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置包括设备框架、木质薄板传输组件、动力组件、低温等离子体处理组件、超声气旋喷胶组件和控制器组件；其中所述木质薄板传输组件包括沿进料方向依次设置于设备框架1上的木质薄板进料传输带19、木质薄板进料感应装置20、木质薄板进料压辊5、木质薄板出料压辊7、木质薄板出料感应装置21和木质薄板出料传输辊组22，用于传输木质薄板连续通过低温等离子体处理组件和超声气旋喷胶组件；动力组件位于木质薄板传输组件下方并安装在设备框架1上，用于驱动木质薄板传输组件；低温等离子处理组件包括四对差分激励双介质阻挡放电电极6、低温等离子发生器9、低温等离子体电源2以及低温等离子体冷却排臭氧装置，其中成对的差分激励双介质阻挡放电电极6之间具有间隙且相互平行，差分激励双介质阻挡放电电极6与木质薄板进料压辊5平行地固定在设备框架1上，且位于木质薄板进料压辊5和木质薄板出料压辊7之间，以便于木质薄板经过上述电极之间进行低温等离子体处理，差分激励双介质阻挡放电电极6与低温等离子体发生器9以及低温等离子体电源2通过高绝缘线缆可靠连接，低温等离子体发生器9与低温等离子体电源2固定在设备框架1上，低温等离子体冷却排臭装置包括外部冷却排臭氧装置10和电极内部冷却装置，冷却排臭装置对低温等离子处理区域冷却排臭氧；超声气旋喷胶组件包括超声气旋协同作用喷嘴支撑支架15、超声气旋协同作用喷嘴14、胶量控制阀18、管路清洗阀17、胶黏剂贮存装置11、胶黏剂收集装置8和喷胶除味装置12，喷嘴支撑支架15固定在设备框架1上，并位于木质薄板出料压辊7与木质薄板出料传输辊组22之间，三组六个超声气旋协同作用喷嘴14可调节平行对称地设置于喷嘴支撑支架15上，胶量控制阀18和管路清洗阀17固定在喷嘴支撑支架15侧面，并通过管路与超声气旋协同作用喷嘴14连接，胶黏剂贮存装置11固定在喷嘴支撑支架15的上部，胶黏剂收集装置8固定在喷嘴支撑支架15的下部，喷胶除味装置12固定在喷嘴支撑支架的侧板上，通过波纹管与风机连接；控制器组件包括触摸屏操控平台3，触摸屏操控平台3安装在设备框架1侧面。

木质薄板进料压辊5的结构是由一对表面光滑的金属压辊和可以调节压辊压力的螺栓组成，用于辅助进料传输带传输木质薄板悬空通过低温等离子体处理区域，使其双面同时进行低温等离子体改性处理。

木质薄板进料感应装置20和出料感应装置21由可调节式反射型光电传感器及护罩支架组成，并且由电气控制柜的PLC控制，用于自动控制低温等离子体电源2和超声气旋协同作用喷嘴14的启动与关闭，以节省生产过程中的电能和物料消耗，当被处理木质薄板前端完全遮挡进料感应装置20，低温等离子体电源2开启，差分激励双介质阻挡放电电极6放电，同时超声气旋协同作用喷嘴14开启，开始喷胶工作，当被处理木质薄板末端完全离开出料感应装置21后，停止喷胶工作，差分激励双介质阻挡放电电极6停止放电。

木质薄板出料压辊7是由一对硅胶辊和可调节压辊压力的调压装置组成，用于传输木质薄板离开低温等离子体处理区域进入喷胶区域。

动力组件4包括变速齿轮箱4-1、动力马达4-2、传输链条和变频调节器4-3，变频调节器4-3控制动力马达4-2，动力马达4-2输出的动力通过变速齿轮箱4-1和传输链条驱动木质薄板进料传输带19和木质薄板出料传输辊组22。通过变频调节器4-3控制传输带速度，以调节低温等离子体处理速度和木质薄板通过喷胶区域的速度，速度调节范围0～40m/min。

差分激励双介质阻挡放电电极6包括四对平行圆柱电极，该平行圆柱电极由空心铜管表面覆盖一层刚玉陶瓷介质构成，成对电极之间的间隙处通过放电获得宽幅均匀的低温等离子体，木质薄板悬空通过电极间隙，两个表面同时进行低温等离子体处理，处理木质薄板的厚度范围为0.5～10mm，低温等离子体电源的输出电压调节范围5KV～30KV，频率范围为10～30KHz。

外部冷却排臭氧装置10通过波纹通风管与高压风机连接，进行低温等离子电极外围冷却，并将产生的臭氧排出，内部冷却装置是通过钢丝软管将低温等离子体电极内部空心铜管与涡旋风机连接，通过气流使低温等离子体电极内部温度达到稳定值。

三组六个超声气旋协同作用喷嘴14通过不锈钢滑块16平行对称地固定在喷嘴支撑支架14上，通过不锈钢滑块16调节喷嘴14与木质薄板表面的距离，从而调控每组喷嘴的胶液喷施面积，以实施调控木质薄板表面施胶量的目的，喷嘴与木质薄板表面距离的调节范围为200-400mm；三组六个超声气旋协同作用喷嘴14通过通气管与进气压力装置13连接，进气压力装置气压范围为0.01-0.1MPa，使胶黏剂雾化，同时控制喷嘴工作频率为42±3KHz，功率为1～5W，产生超声波使胶液颗粒进一步细化，胶量控制阀调节流量范围为1-50ml/min；开启管路清洗阀17与超声气旋协同作用喷嘴14，可用于清洗各管路，清洗后的废液流入胶黏剂收集装置8内。

木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的工作过程：

由动力组件4中的变频调节器控制动力马达，动力马达输出的动力通过变速齿轮箱和传输链条驱动进料传输带。由进料传输带将木质薄板输送至低温等离子体处理区域。当木质薄板前端完全遮挡进料感应装置20，自动启动低温等离子体电源2和超声气旋协同作用喷嘴14。当四对差分激励双介质阻挡放电电极6上的电压达到空气放电电压时，在电极间形成介质阻挡放电，产生低温等离子体，木质薄板悬空从四对电极间隙中连续通过进行低温等离子体处理，同时产生的臭氧和热能经外部冷却排臭氧装置以及内部冷却装置排到室外。经过低温等离子体处理后的木质薄板由出料压辊7输送至喷胶区域。将调制好的胶液倒入胶黏剂贮存装置11中，利用其重力通过高硅胶管到达超声气旋协同作用喷嘴14，通过超声气旋协同作用将10～80g/m²的微量胶黏剂雾化为直径小于40μm的颗粒，均匀地喷施于经低温等离子体处理后的木质薄板表面。施胶后的木质薄板由出料传输辊组22输送离开喷胶区域，当被处理木质薄板末端完全离开出料感应装置19后，自动关闭低温等离子体电源2和超声气旋协同作用喷嘴14，停止喷胶工作，放电电极停止放电。

木质薄板进料传输带端头装有张力调节器，以防传输带偏行。进料压辊用于辅助进料传输带传输木质薄板悬空通过低温等离子体处理区域，使其双面同时进行低温等离子体改性处理，同时通过压辊的压力对木质薄板起到整平作用，使之能顺利通过低温等离子体处理区域并得到均匀处理。压辊端头安装的压力调节螺栓可用于调节压辊间的间距和压力。动力组件是由变频调节器控制动力马达，动力马达输出的动力通过变速齿轮箱和传输链条驱动进料传输带和出料传输辊组，并可调整传输速度，从而达到同步调整低温等离子体处理速度和木质薄板通过喷胶装置速度的目的，处理速度的调节范围为0～40m/min。木质薄板离开低温等离子体处理区域进入喷胶区域是通过出料压辊实现的。出料压辊采用硅胶辊是为了减小压辊和木质薄板表面的摩擦，以免影响已经低温等离子体处理的木质薄板表面的处理效果。木质薄板进料感应装置安装在低温等离子体处理区域的进口端，当木质薄板前端完全遮挡进料感应装置，自动启动低温等离子体电源和超声气旋喷胶装置。木质薄板出料感应装置安装于胶黏剂喷施区域的出口端，当出料传输辊传输木质薄板的末端完全离开出料感应装置，自动关闭低温等离子体电源和超声气旋协同作用喷嘴。这种自动控制系统可避免传输带上没有待处理木质薄板时依然开启低温等离子体电源和超声气旋协同作用喷嘴，而造成电能和胶黏剂的浪费。此外，这套自动控制系统也可在能实现木质薄板连续自动化进给的生产线上关闭，保持低温等离子体电源和超声气旋协同作用喷嘴处于连续运作的状态。施胶后的木质薄板通过出料传输辊组传输出料。采用传输辊是为了减小板材与传输部件的接触面积，以尽可能保持经低温等离子体处理后未施胶木质薄板表面(即木质薄板背面)的处理效果，确保其在组坯过程中与相邻层的木质薄板施胶表面之间形成良好的胶合。

低温等离子体的产生通过低温等离子体电源2、低温等离子体发生器9和四对平行圆柱型差分激励双介质阻挡放电电极6实现。低温等离子体电源2和低温等离子体发生器9用于提供介质阻挡放电能量，使介质阻挡放电电极产生低温等离子体。放电电极由空心铜管表面覆盖一层刚玉陶瓷介质构成。电极间的间隙为低温等离子体产生和处理区域，可容被处理木质薄板连续通过。当电极间隙所加电压达到间隙间空气的放电电压时，空气放电产生低温等离子体。低温等离子体电源2采用差分激励电源，相比常用电源，差分激励电源的输出为差分输出，即输出两路大小相等，相位相反的电压，经低温等离子体发生器9变为高压后加于放电电极上，使电极间的电压为电源输出的两路差分电压之和。相同条件下，电极间的放电间隙最少可比采用常用电源时大一倍，即采用差分激励电源能在较大间隙范围内放电获得均匀的低温等离子体，使其能用于同时处理具有一定厚度材料的两个表面。该装置的放电间隙最大达15mm，处理木质薄板的厚度范围为0.5～10mm。电源的输出电压调节范围5KV～30KV，频率范围为10～30KHz。此外，设置四对电极，使被处理木质薄板依次通过四对电极，相当于同一个被处理位置依次叠加处理四次，强化了木质薄板的表面低温等离子体改性效果。

低温等离子体冷却排臭氧组件是包括电极内部冷却装置和外部冷却排臭氧装置两部分组成。电极内部冷却装置包括涡旋风机、钢丝软管以及电极内置空心铜管。由涡旋风机产生高压高速气流，通过与放电电极内置铜管连接的钢丝软管将气流源源不断地送入电极内部，并在铜管内部快速流动，把电极内部的热量及时带出，使得电极内部的温度在达到一定程度后能保持稳定，起到内部冷却的作用。外部冷却排臭氧装置包括分别置于四对放电电极上面和下面的金属罩、波纹通风管和高压风机。用风机向外抽风，即可以排除臭氧，同时对电极进行外部冷却。内外两套冷却装置可确保放电过程中，电极外覆盖的介质不会应长期处于高温下而变形，从而导致电极间产生的等离子体不均匀而影响处理效果。

经低温等离子体处理后的木质薄板表面微量施胶是通过超声气旋喷胶组件实现的。放于胶黏剂贮存装置11中的胶液在重力作用下通过高硅胶管到达超声气旋协同作用喷嘴14，在超声波和空气压力的协同作用下，将胶黏剂通过喷嘴被雾化为直径小于40μm的颗粒，再利用经低温等离子体处理后木质薄板表面的高润湿性使喷施于其表面的微细胶滴迅速流展，并通过低温等离子体处理后形成的纳米尺度刻痕渗透到木质薄板表层的细胞壁中，进而在木质薄板表面形成均匀的连续薄胶层，而单面喷施胶黏剂用量仅需10～80g/m²。胶黏剂的施加量通过控制木质薄板传输速度、喷嘴位置、胶液流量、气体压力、功率、系统工作频率等来调整。控制系统工作频率为42±3KHz，功率为1～5W，进气压力装置13调节气压范围为0.01-0.1MPa，胶量控制阀18调节流量范围为1-50ml/min。通过调整不锈钢滑块16在喷嘴支撑支架15上的位置，调节喷嘴与木质薄板表面的距离，从而调控喷嘴的胶液喷施面积，喷嘴与木质薄板表面距离的调节范围为200-400mm。胶黏剂可选用脲醛树脂胶、三聚氰胺改性脲醛树脂胶、酚醛树脂胶和异氰酸酯胶中的一种，为保证胶黏剂顺利被雾化为细小颗粒，其粘度应小于40s，优选控制在20～30s。

胶黏剂贮存装置11固定在喷嘴支撑支架15的上部，胶黏剂贮存装置带盖，可打开以便清理。胶黏剂收集装置8固定在喷嘴支撑支架15的下部，可对漏下的胶液进行回收再利用，并且在喷嘴支撑支架15下部胶黏剂滴落处设置了V字形导流槽，防止从超声气旋协同作用喷嘴14喷出的胶液滴落在喷嘴支撑支架15上凝结成较大胶滴落在木质薄板表面而影响施胶均匀性。此外，通过开启管路清洗阀17与超声气旋协同作用喷嘴14，可用于停产时清洗各管路，清洗后的废液流入固定胶黏剂收集装置8内，确保装置重新开启时的正常运行。固定在喷嘴支撑支架15侧板上的喷胶除味装置12通过波纹管将除味口与风机连接，抽出喷胶时产生的胶味，以确保该装置工作环境的清洁性。

Claims (9)

1.木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其特征在于：该装置包括设备框架、木质薄板传输组件、动力组件、低温等离子体处理组件、超声气旋喷胶组件和控制器组件；其中所述木质薄板传输组件包括沿进料方向依次设置于设备框架上的木质薄板进料传输带、木质薄板进料感应装置、木质薄板进料压辊、木质薄板出料压辊、木质薄板出料感应装置和木质薄板出料传输辊组；动力组件位于木质薄板传输组件下方并安装在设备框架上，用于驱动木质薄板传输组件；低温等离子处理组件包括至少一对差分激励双介质阻挡放电电极、低温等离子发生器、低温等离子体电源以及低温等离子体冷却排臭氧装置，其中成对的差分激励双介质阻挡放电电极之间具有间隙且相互平行，所述差分激励双介质阻挡放电电极与所述木质薄板进料压辊平行地固定在设备框架上，且位于木质薄板进料压辊和木质薄板出料压辊之间，以便于木质薄板经过上述电极之间进行低温等离子体处理，所述差分激励双介质阻挡放电电极与低温等离子体发生器以及低温等离子体电源通过高绝缘线缆可靠连接，低温等离子体发生器与低温等离子体电源固定在设备框架上，低温等离子体冷却排臭装置包括外部冷却排臭氧装置和电极内部冷却装置，冷却排臭装置对低温等离子处理区域冷却排臭氧；超声气旋喷胶组件包括超声气旋协同作用喷嘴支撑支架、超声气旋协同作用喷嘴、胶量控制阀、管路清洗阀、胶黏剂贮存装置、胶黏剂收集装置和喷胶除味装置，喷嘴支撑支架固定在设备框架上，并位于木质薄板出料压辊与木质薄板出料传输辊组之间，多个超声气旋协同作用喷嘴可调节平行对称地设置于喷嘴支撑支架上，胶量控制阀和管路清洗阀固定在喷嘴支撑支架侧面，并通过管路与超声气旋协同作用喷嘴连接，胶黏剂贮存装置固定在喷嘴支撑支架的上部，胶黏剂收集装置固定在喷嘴支撑支架的下部，喷胶除味装置固定在喷嘴支撑支架的侧板上，通过波纹管与风机连接；控制器组件包括触摸屏操控平台，触摸屏操控平台安装在设备框架侧面。

2.根据权利要求1所述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其特征在于：木质薄板进料压辊的结构是由一对表面光滑的金属压辊和可以调节压辊压力的螺栓组成，用于辅助进料传输带传输木质薄板悬空通过低温等离子体处理区域，使其双面同时进行低温等离子体改性处理。

3.根据权利要求1所述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其特征在于：所述木质薄板进、出料感应装置由可调节式反射型光电传感器及护罩支架组成，并且由电气控制柜的PLC控制，用于自动控制低温等离子体电源和超声气旋协同作用喷嘴的启动与关闭，以节省生产过程中的电能和物料消耗，当被处理木质薄板前端完全遮挡进料感应装置，低温等离子体电源开启，差分激励双介质阻挡放电电极放电，同时超声气旋协同作用喷嘴开启，开始喷胶工作，当被处理木质薄板未端完全离开出料感应装置后，停止喷胶工作，差分激励双介质阻挡放电电极停止放电。

4.根据权利要求1所述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其特征在于：木质薄板出料压辊是由一对硅胶辊和可调节压辊压力的调压装置组成，用于传输木质薄板离开低温等离子体处理区域进入喷胶区域。

5.根据权利要求1所述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其特征在于：动力组件包括变速齿轮箱、动力马达、传输链条和变频调节器，变频调节器控制动力马达，动力马达输出的动力通过变速齿轮箱和传输链条驱动木质薄板进料传输带和木质薄板出料传输辊组，并可调整传输速度。

6.根据权利要求1所述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其特征在于：所述差分激励双介质阻挡放电电极包括四对平行圆柱电极，该平行圆柱电极由空心铜管表面覆盖一层刚玉陶瓷介质构成，成对电极之间的间隙处通过放电获得宽幅均匀的低温等离子体，木质薄板悬空通过电极间隙，两个表面同时进行低温等离子体处理，处理木质薄板的厚度范围为0.5～10mm，低温等离子体电源的输出电压调节范围5KV～30KV，频率范围为10～30KHz。

7.根据权利要求1所述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其特征在于：外部冷却排臭氧装置通过波纹通风管与高压风机连接，进行低温等离子电极外围冷却，并将产生的臭氧排出，内部冷却装置是通过钢丝软管将低温等离子体电极内部空心铜管与涡旋风机连接，通过气流使低温等离子体电极内部温度达到稳定值。

8.根据权利要求1所述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其特征在于：三组六个超声气旋协同作用喷嘴通过不锈钢滑块平行对称地固定在喷嘴支撑支架上，通过不锈钢滑块调节喷嘴与木质薄板表面的距离，从而调控每组喷嘴的胶液喷施面积，以实施调控木质薄板表面施胶量的目的，喷嘴与木质薄板表面距离的调节范围为200-400mm。

9.根据权利要求1所述的木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置，其特征在于：三组六个超声气旋协同作用喷嘴通过通气管与进气压力装置连接，进气压力装置气压范围为0.01-0.1MPa，使胶黏剂雾化，同时控制喷嘴工作频率为42±3KHz，功率为1～5W，产生超声波使胶液颗粒进一步细化，胶量控制阀调节流量范围为1-50ml/min；开启管路清洗阀与超声气旋协同作用喷嘴，可用于清洗各管路，清洗后的废液流入胶黏剂收集装置内。