CN107030802B - 等离子体改性提高装饰薄木及饰面界面胶合性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了等离子体改性提高复合柔性装饰薄木及表面饰面界面胶合性能的方法，该方法的工艺步骤依次为：装饰薄木表面预处理、装饰薄木表面低温等离子体处理、塑膜表面低温等离子体处理、装饰薄木与塑膜组坯热压、塑膜增强柔性装饰薄木热压饰面。本发明采用等离子体改性处理制成的塑膜增强柔性装饰薄木进行木制品表面饰面，可省去胶黏剂及涂胶工序，产品饰面表面胶合强度可提高10～70％，漆膜附着力可提高20～40％，生产成本可降低10～50％，节能环保，操作简便、效率高。

Description

等离子体改性提高装饰薄木及饰面界面胶合性能的方法
技术领域
本发明涉及一种等离子体改性提高复合柔性装饰薄木及表面饰面界面胶合性能的方法，属于木材加工行业，是装潢装修、木制品、家具线条、门窗板材装饰领域中所采用的一种新工艺。
背景技术
随着我国家具产业和室内装饰业的快速发展，带动了对木质装饰材料的大量需求。而我国木材资源不足，特别是珍贵树种木材的资源极度短缺。为提高木制品的产品附加值和珍贵树种木材的利用率，通常将珍贵树种木材旋切或刨切制成装饰薄木(厚度0.15～0.80mm)，用于木制品的饰面加工。
一般未经处理的天然珍贵木材装饰薄木柔韧性差，横向抗拉强度低，易开裂、变形，仅局限于平面或曲率半径较大的曲面装饰。而采用纸张、非织造布、纺织品及塑膜等作为增强材料，与装饰薄木复合制成的柔性装饰薄木，具有挠曲度高、表面不易开裂的特点，可用于木制品异形曲面及浅浮雕面的表面装饰，具有广阔的发展空间。但传统无纺布或纸衬底柔性装饰薄木存在防水性差、易透胶，饰面工艺复杂及使用传统UF胶游离甲释放等问题亟待解决。
塑膜增强柔性装饰薄木制备无需涂胶，大大简化了生产工艺、提高生产效率；且在木制品表面贴面时，无需另外涂布胶黏剂，在高温下将塑膜二次熔融，即可实现与装饰薄木的热压粘合，避免了生产过程中装饰薄木的透胶问题和游离甲醛释放问题，同时节约了胶黏剂成本，保证了产品质量。
但是，塑膜与木材作为两种极性差异很大的高分子材料，大多数热塑性树脂中不含有能与木材中活性基团(如羟基)反应的官能团，其胶合界面之间难以形成良好黏合，界面胶合性能差。且塑膜为热塑性胶黏剂，其熔融温度达到130℃，且热膨胀与收缩系数与木材有较大差异，热压复合后极易造成装饰薄木变色和卷曲变形等问题，不利于工业化生产。同时，塑膜增强柔性装饰薄木产品在进行二次热压复合的木制品表面饰面过程中，也存在塑膜与木质制品表面胶合性能差等问题，表面饰面质量难以保证。
低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体分子被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。低温等离子体放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体，也叫非平衡态等离子体。如何利用等离子体辅助加工被用来制造特种优良性能的新材料，还需要更大的研究和探索，尤其优良的工艺参数，还需要深入的研究。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的难题，提供一种等离子体改性提高复合柔性装饰薄木及表面饰面界面胶合性能的方法。
本发明的技术方案如下：
等离子体改性提高复合柔性装饰薄木及表面饰面界面胶合性能的方法，该方法的工艺步骤依次为：
(1)装饰薄木表面预处理：采用旋切、刨切、拼花等工艺制成0.06mm～0.3mm厚的装饰薄木，经烘干调整含水率至8～15％；
(2)装饰薄木表面低温等离子体处理：将烘干处理后的装饰薄木置于低温等离子体输送带上，等离子体设备通过一个高压电极、一个负极地线电极、中间隔绝一层耐高压绝缘层产生的电离子对装饰薄木单面或双面进行低温等离子体改性处理，等离子体处理功率为500w～4kw，装饰薄木进出料速度控制在1～6m/min之内，常压状态下对装饰薄木单面或双面进行等离子体改性处理；
(3)塑膜表面低温等离子体处理：将厚度为0.02～0.05mm的塑膜置于低温等离子体输送带上，等离子体设备通过一个高压电极、一个负极地线电极、中间隔绝一层耐高压绝缘层产生的电离子对塑膜双面同时进行低温等离子体改性处理，等离子体处理功率为500w-4kw，塑膜进出料速度控制在2-10m/min之内，常压状态下对塑膜双面进行等离子体改性处理；在提高塑膜增强柔性装饰薄木制备界面胶合性能的同时，也提高了塑膜作为胶黏剂的木制品表面饰面的二次胶合强度；
(4)装饰薄木与塑膜组坯热压：将经等离子体改性处理后的装饰薄木与塑膜表面叠合形成复合坯料，在复合坯料的上、下表面分别加防粘板/膜，底面垫钢板或工业毛毡，再对复合坯料进行热压胶合制成塑膜增强柔性装饰薄木，热压温度为110-120℃，热压时间为30-150s；热压胶合后将塑膜增强柔性装饰薄木从防粘板上撕下来，即时反卷成卷状，供贴面使用；
(5)塑膜增强柔性装饰薄木热压饰面：将制得的塑膜增强柔性装饰薄木放置于木制品表面进行组坯，无需施胶，在130-160℃高温下进行木制品表面热压饰面，热压时间为1-7min，热压压力为0.4-2MPa。由于塑膜双面进行了等离子体处理，故饰面表面胶合强度可提高10—70％。
优选的，所述的等离子体设备包括但不限于：电晕放电、介质阻挡放电、辉光放电、电晕介质阻挡放电等离子体设备。
优选的，所述的低温等离子体输送带为硅胶输送带。
优选的，步骤(2)中装饰薄木与电极间距离为0.5～2mm；电极距离过小，会导致装饰薄木表面局部导管和木眼刻蚀过度被击穿，甚至出现局部变色和炭化现象；电极距离大于2mm时，会使等离子体处理能量不够，表面改性的强度低、活性弱，界面胶合强度低，特别是难以保证110～120℃下的热压复合性能。
优选的，步骤(2)中，两个电极之间间隙≤3mm。
优选的，步骤(3)中，两个电极之间间隙≤3mm。
装饰薄木和塑膜厚度均较薄，通过电极间隙和材料与电极间距离可提高等离子体处理能量强度。
优选的，步骤(3)的塑膜包括但不限于聚乙烯、聚丙烯。
优选的，步骤(3)中，塑膜与电极间距离为0.5-1.5mm，既保证其处理强度适度，又利用工业化生产。
优选的，步骤(4)热压压力为0.4-0.8Mpa。
本发明的有益效果：
(1)热压温度降低：所述的装饰薄木和塑膜表面均经常压低温等离子体改性处理后进行热压胶合，通过常压低温等离子体改性处理，从而大大改善界面胶合特性，显著降低两者之间的胶合温度，可使热压胶合温度由未处理前的130～160℃降低到110～120℃，而热压温度恰恰是引起塑膜增强柔性装饰薄木表面卷曲的直接因素，因此可通过等离子体表面改性方法，有效解决塑膜增强柔性装饰薄木制备中因热压温度过高而易导致的柔性装饰薄木卷曲和变色问题。
(2)生产能耗降低，生产时间缩短：所述的装饰薄木和塑膜复合的热压压力可大大降低，相同温度和时间下，一般可为0.4～0.8MPa，大大降低了生产能耗；所述的装饰薄木和塑膜复合的热压时间明显缩短，在压力和温度一定下，可降低到30～150s，生产效率大大提高。
(3)产品性能好，环保性好。由本发明的等离子体改性处理制备塑膜增强柔性装饰薄木，柔韧性好，防水性能优，不透胶，具有足够的横向抗拉强度，大大改善了生产环境和产品使用的环保性。
(4)饰面工艺简化，成本降低，饰面质量好。本发明的等离子改性制备塑膜增强柔性装饰薄木及饰面过程中均无需施胶，通过等离子体改性，可使复合与贴面时的剥离强度和表面胶合强度提高。剥离强度可提高25～80％，浸渍剥离性能可达到国家标准Ⅰ类要求，无甲醛释放，且热压温度可降低到110～120℃，从而大大简化了生产工艺，提高了生产效率和珍贵木材利用率解决了塑膜与装饰薄木之间胶合界面差的问题，具有很好的应用前景。
(5)本发明的等离子塑膜增强柔性装饰薄木可省去胶黏剂及涂胶工序，产品表面胶合强度可提高10～70％，生产成本可降低10～50％，节能环保，操作简便、效率高。
(6)本发明的等离子塑膜增强柔性装饰薄木，与现有技术相比，表面漆膜附着力和上漆率可明显提高。漆膜附着力可提高20～40％，生产成本可降低10～50％，节能环保，操作简便、效率高。
(7)本发明的方法有利于提高塑膜增强柔性装饰薄木饰面的表面胶合强度，从而保证木制品表面饰面质量。
具体实施方式
以下实施例和实验例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的发明范围。该技术领域的技术人员可根据上述发明的内容作出一些非本质性的改进和调整，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，及本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。
实验例1：本发明的电极间距、材料与电极间距离、等离子体处理速度和处理功率等参数，都为降低热压温度提供条件保证。根据实验研究，分别对比几种情况下塑膜与装饰薄木粘合需达到的热压温度和相应的卷曲度。
实验例2：生产能耗降低实验
实验例3：产品表面胶合强度试验
实验例4：表面漆膜附着力和上漆率试验
实施例5：表面漆膜附着力和上漆率实验。
实验例6：
实施例1等离子体改性提高复合柔性装饰薄木及表面饰面界面胶合性能的方法
采用刨切工艺制成0.2mm厚的装饰薄木，经烘干调整含水率至11％；将烘干处理后的装饰薄木置于电晕介质阻挡放电低温等离子体硅胶输送带上，等离子体设备通过一个高压电极、一个负极地线电极、中间隔绝一层耐高压绝缘层产生的电离子对装饰薄木双面进行低温等离子体改性处理，装饰薄木与电极间距离为0.8mm，等离子体处理功率为2kw，装饰薄木进出料速度为5m/min，常压状态下对装饰薄木单面或双面进行等离子体改性处理；将厚度为0.03mm的低密度聚乙烯膜置于电晕介质阻挡放电低温等离子体硅胶输送带上，通过两电极间的耐高压绝缘层产生的电离子对塑膜双面同时进行低温等离子体改性处理，塑膜与电极间距离为1mm，等离子体处理功率为2kw，塑膜进出料速度为6m/min，常压状态下对塑膜双面进行等离子体改性处理；将经等离子体改性处理后的装饰薄木与塑膜表面叠合形成复合坯料，在复合坯料的上、下表面分别加聚四氟乙烯防粘板，底面垫钢板，以热压温度为115℃，热压压力为0.6Mpa；热压时间为120s的工艺参数对复合坯料进行热压胶合制成塑膜增强柔性装饰薄木，室温下将热压胶合后的塑膜增强柔性装饰薄木从防粘板上撕下来，即时反卷成卷状，供贴面使用；将制得的塑膜增强柔性装饰薄木放置于木制品表面进行组坯，在热压温度为140℃，热压时间为3min，热压压力为1MPa热压条件下进行木制品表面热压饰面。
实施例2：
等离子体改性提高复合柔性装饰薄木及表面饰面界面胶合性能的方法，该方法的工艺步骤依次为：
(1)装饰薄木表面预处理：采用旋切、刨切、拼花等工艺制成0.1mm厚的装饰薄木，经烘干调整含水率至8％；
(2)装饰薄木表面低温等离子体处理：将烘干处理后的装饰薄木置于低温等离子体输送带上，等离子体设备通过一个高压电极、一个负极地线电极、中间隔绝一层耐高压绝缘层产生的电离子对装饰薄木单面或双面进行低温等离子体改性处理，等离子体处理功率为500w～4kw，装饰薄木进出料速度控制在1～6m/min之内，常压状态下对装饰薄木单面或双面进行等离子体改性处理；
(3)塑膜表面低温等离子体处理：将厚度为0.02～0.05mm的塑膜置于低温等离子体输送带上，等离子体设备通过一个高压电极、一个负极地线电极、中间隔绝一层耐高压绝缘层产生的电离子对塑膜双面同时进行低温等离子体改性处理，等离子体处理功率为500w-4kw，塑膜进出料速度控制在2-10m/min之内，常压状态下对塑膜双面进行等离子体改性处理；
(4)装饰薄木与塑膜组坯热压：将经等离子体改性处理后的装饰薄木与塑膜表面叠合形成复合坯料，在复合坯料的上、下表面分别加防粘板/膜，底面垫钢板或工业毛毡，再对复合坯料进行热压胶合制成塑膜增强柔性装饰薄木，热压温度为110-120℃，热压时间为30-150s；热压胶合后将塑膜增强柔性装饰薄木从防粘板上撕下来，即时反卷成卷状，供贴面使用；
(5)塑膜增强柔性装饰薄木热压饰面：将制得的塑膜增强柔性装饰薄木放置于木制品表面进行组坯，在130-160℃高温下进行木制品表面热压饰面，热压时间为1-7min，热压压力为0.4-2MPa；
所述的等离子体设备为电晕介质阻挡放电等离子体设备；
所述的低温等离子体输送带为硅胶输送带；
步骤(2)中装饰薄木与电极间距离为0.5～2mm；
步骤(2)中，两个电极之间间隙≤3mm；
步骤(3)中，两个电极之间间隙≤3mm；
步骤(3)的塑膜包为聚乙烯；
步骤(3)中，塑膜与电极间距离为0.5-1.5mm；
步骤(4)热压压力为0.4-0.8Mpa。

Claims (9)

1.等离子体改性提高装饰薄木及饰面界面胶合性能的方法，其特征在于该方法的工艺步骤依次为：
(1)装饰薄木表面预处理：采用旋切、刨切、拼花等工艺制成0.06mm～0.3mm厚的装饰薄木，经烘干调整含水率至8～15％；
(2)装饰薄木表面低温等离子体处理：将烘干处理后的装饰薄木置于低温等离子体输送带上，等离子体设备通过一个高压电极、一个负极地线电极、中间隔绝一层耐高压绝缘层产生的电离子对装饰薄木单面或双面进行低温等离子体改性处理，等离子体处理功率为500w～4kw，装饰薄木进出料速度控制在1～6m/min之内，常压状态下对装饰薄木单面或双面进行等离子体改性处理；
(3)塑膜表面低温等离子体处理：将厚度为0.02～0.05mm的塑膜置于低温等离子体输送带上，等离子体设备通过一个高压电极、一个负极地线电极、中间隔绝一层耐高压绝缘层产生的电离子对塑膜双面同时进行低温等离子体改性处理，等离子体处理功率为500w-4kw，塑膜进出料速度控制在2-10m/min之内，常压状态下对塑膜双面进行等离子体改性处理；
(4)装饰薄木与塑膜组坯热压：将经等离子体改性处理后的装饰薄木与塑膜表面叠合形成复合坯料，在复合坯料的上、下表面分别加防粘板/膜，底面垫钢板或工业毛毡，再对复合坯料进行热压胶合制成塑膜增强柔性装饰薄木，热压温度为110-120℃，热压时间为30-150s；热压胶合后将塑膜增强柔性装饰薄木从防粘板上撕下来，即时反卷成卷状，避免塑膜增强柔性装饰薄木卷曲现象，供贴面使用；
(5)塑膜增强柔性装饰薄木热压饰面：将制得的塑膜增强柔性装饰薄木放置于木制品表面进行组坯，在130-160℃高温下进行木制品表面热压饰面，热压时间为1-7min，热压压力为0.4-2MPa。
2.如权利要求1所述的方法：其特征在于：所述的等离子体设备包括但不限于：电晕放电、介质阻挡放电、辉光放电、电晕介质阻挡放电等离子体设备。
3.如权利要求1所述的方法：其特征在于：所述的低温等离子体输送带为硅胶输送带。
4.如权利要求1所述的方法：其特征在于：步骤(2)中装饰薄木与电极间距离为0.5～2mm。
5.如权利要求1所述的方法：其特征在于：步骤(2)中，两个电极之间间隙≤3mm。
6.如权利要求1所述的方法：其特征在于：步骤(3)中，两个电极之间间隙≤3mm。
7.如权利要求1所述的方法：其特征在于：步骤(3)的塑膜包括聚乙烯或聚丙烯。
8.如权利要求1所述的方法：其特征在于：步骤(3)中，塑膜与电极间距离为0.5-1.5mm。
9.如权利要求1所述的方法：其特征在于：步骤(4)热压压力为0.4-0.8MPa 。
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