木質薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明提出的是一種木質薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置。
【背景技術】
[0002]人造板生產用主要原料包括木材和膠黏劑。膠黏劑的用量不僅影響著產品的質量，如膠合強度和游離甲醛釋放量等，而且也顯著影響著生產成本。據測算，膠黏劑成本約占生產總成本的1/4?1/3左右。可見，從經濟角度而言，實際生產中在保證產品質量的前提下，應盡可能減少膠黏劑用量。
[0003]目前，占我國人造板總產量60%以上的單板類人造板產品，如膠合板、建筑模板、單板層積材和多層實木復合地板基材等，均采用輥筒涂膠的方式對單板進行施膠，雙面施膠量約為240?400g/m2(視不同膠種而定，如脲醛樹脂膠和酚醛樹脂膠)。隨著化工原料價格的不斷上漲以及對人造板甲醛釋放限量的要求越來越高，大幅度減少膠黏劑用量是降低單板類人造板產品生產成本和提高產品質量(特別是產品的游離甲醛釋放量)行之有效的辦法。
[0004]木材膠合是一個復雜的物理化學過程，促進膠黏劑在木材表面的潤濕以及提高木材表面的反應活性是實現高效膠合的有效途徑。多年來，木材工業界眾多科研人員在該研究領域作出了不懈努力，研究了多種可以改善木材表面潤濕性，提高表面活性的物理和化學方法，以達到提高界面膠合性能的目的。上個世紀七八十年代，許多科研人員研究了運用化學方法對木材表面進行改性以提高其膠合性能。如用改變木材表面的酸度來提高木材與脲醛或酚醛樹脂膠的膠合性能，但是采用化學方法對木材表面進行改性需在木材表面添加化學藥劑，由于木材是多孔性材料，改性處理時添加的化學藥劑不僅會在木材表面擴散，而且會向木材內部滲透，因而，可能會造成對木材基體的損傷，反而會導致復合材料性能的下降。此外，化學改性法還有可能存在環境污染的問題，因而，上述方法僅限于實驗室研究，并未應用于工業化生產。此外，科研人員還開發了砂磨表面加工、激光蝕刻、電暈處理、火焰處理以及等離子處理等物理方法對木材表面進行改性，以提高其膠合性能。其中等離子體技術作為一種高效、可控、環保的材料表面改性技術近年來在木材工業中的應用備受關注。由氣體放電產生的電子、離子、原子、分子以及光子等高能量活性粒子的氣態復合體一一等離子體(Plasma)與物質的相互作用中會產生不可估量的效應，可能實現傳統化學反應所不能實現的反應。等離子體中活性粒子的能量約從幾個eV到幾十eV，大于高分子材料中典型的化學鍵解離能，因此等離子體的能量足以引起高分子材料表面化學鍵的斷裂或重組，從而改善高分子材料的親水性、疏水性、吸附性、粘合性、阻燃性、防腐性、生物適應性和防止增塑劑滲析等性能。
[0005]已有的研究結果表明木材表面經等離子體處理后會形成納米尺度的刻痕，并且會木材表面引入大量的極性基團，顯著提高了木材表面的反應活性，可大幅度提高膠黏劑在木材表面的潤濕性。膠黏劑在木材表面良好的浸潤性可以促進膠黏劑與木材表面的緊密接觸，從而形成良好的膠合。尤其是若膠黏劑能滲入木材細胞壁，與細胞壁物質緊密接觸，可能形成納米力學嵌合或與細胞壁中聚合物成分形成化學連接，形成互相滲透的聚合物網絡，有利于提高由于表面機械加工而受到損傷的界面層木材細胞的力學強度，同時增加膠黏劑和木材的界面結合性能。等離子體中高能粒子在木材表面的轟擊可在木材細胞壁表面形成納米尺度的刻痕，為膠黏劑能滲入木材細胞壁創造了有利條件。如果改變傳統的輥筒涂膠方法，采用霧化噴膠的方法，充分發揮經等離子體改性后單板表面的高潤濕性使膠液自動快速流展，在木材表面形成均勻連續的薄膠層，則可實現木質材料表面微量施膠的高效膠合(即膠黏劑用量較傳統涂膠方式用量可下降30?70%，產品仍然能獲得良好的膠合性能)。可見，開發木質薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置，應用于工業化連續生產，利于單板類人造板產品生產成本大幅度降低，產品品質顯著提升，促進我國木材加工傳統產業的轉型升級和可持續發展，具有廣闊的市場前景。
【發明內容】
[0006]本發明提出的是一種木質薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置，其目的在于針對現有單板類人造板產品采用傳統輥筒涂膠方式膠黏劑耗量大的不足，通過常壓低溫等離子體改性處理，在木質單板表面構建具有納米尺度刻痕和高反應活性的表面層，同時采用適應這種表面結構和特性霧化微量施膠方式，實現微量施膠(膠黏劑用量較傳統涂膠方式用量下降30?70%)方式制備生產成本低、膠合強度高、尺寸穩定性好和甲醛釋放量低(甚至無甲醛釋放，采用本專利技術使昂貴的不含甲醛的異氰酸酯膠用于單板類人造板產品生產成為可能)的高品質單板類人造板產品。
[0007]本發明的技術解決方案:木質薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置包括設備框架、木質薄板傳輸組件、動力組件、低溫等離子體處理組件、超聲氣旋噴膠組件和控制器組件;其中所述木質薄板傳輸組件包括沿進料方向依次設置于設備框架上的木質薄板進料傳輸帶、木質薄板進料感應裝置、木質薄板進料壓輥、木質薄板出料壓輥、木質薄板出料感應裝置和木質薄板出料傳輸輥組;動力組件位于木質薄板傳輸組件下方并安裝在設備框架上，用于驅動木質薄板傳輸組件；低溫等離子處理組件包括至少一對差分激勵雙介質阻擋放電電極、低溫等離子發生器、低溫等離子體電源以及低溫等離子體冷卻排臭氧裝置，其中成對的差分激勵雙介質阻擋放電電極之間具有間隙且相互平行，所述差分激勵雙介質阻擋放電電極與所述木質薄板進料壓輥平行地固定在設備框架上，且位于木質薄板進料壓輥和木質薄板出料壓輥之間，以便于木質薄板經過上述電極之間進行低溫等離子體處理，所述差分激勵雙介質阻擋放電電極與低溫等離子體發生器以及低溫等離子體電源通過高絕緣線纜可靠連接，低溫等離子體發生器與低溫等離子體電源固定在設備框架上，低溫等離子體冷卻排臭裝置包括外部冷卻排臭氧裝置和電極內部冷卻裝置，冷卻排臭裝置對低溫等離子處理區域冷卻排臭氧;超聲氣旋噴膠組件包括超聲氣旋協同作用噴嘴支撐支架、超聲氣旋協同作用噴嘴、膠量控制閥、管路清洗閥、膠黏劑貯存裝置、膠黏劑收集裝置和噴膠除味裝置，噴嘴支撐支架固定在設備框架上，并位于木質薄板出料壓輥與木質薄板出料傳輸輥組之間，多個超聲氣旋協同作用噴嘴可調節平行對稱地設置于噴嘴支撐支架上，膠量控制閥和管路清洗閥固定在噴嘴支撐支架側面，并通過管路與超聲氣旋協同作用噴嘴連接，膠黏劑貯存裝置固定在噴嘴支撐支架的上部，膠黏劑收集裝置固定在噴嘴支撐支架的下部，噴膠除味裝置固定在噴嘴支撐支架的側板上，通過波紋管與風機連接;控制器組件包括觸摸屏操控平臺，觸摸屏操控平臺安裝在設備框架側面。
[0008]上述的木質薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置，木質薄板進料壓輥的結構是由一對表面光滑的金屬壓輥和可以調節壓輥壓力的螺栓組成，用于輔助進料傳輸帶傳輸木質薄板懸空通過低溫等離子體處理區域，使其雙面同時進行低溫等離子體改性處理。
[0009]上述的木質薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置，所述木質薄板進、出料感應裝置由可調節式反射型光電傳感器及護罩支架組成，并且由電氣控制柜的PLC控制，用于自動控制低溫等離子體電源和超聲氣旋協同作用噴嘴的啟動與關閉，以節省生產過程中的電能和物料消耗，當被處理木質薄板前端完全遮擋進料感應裝置，低溫等離子體電源開啟，差分激勵雙介質阻擋放電電極放電，同時超聲氣旋協同作用噴嘴開啟，開始噴膠工作，當被處理木質薄板末端完全離開出料感應裝置后，停止噴膠工作，差分激勵雙介質阻擋放電電極停止放電。
[0010]上述的木質薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置，木質薄板出料壓輥是由一對硅膠輥和可調節壓輥壓力的調壓裝置組成，用于傳輸木質薄板離開低溫等離子體處理區域進入噴膠區域。
[0011]上述的木質薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置，動力組件包括變速齒輪箱、動力馬達、傳輸鏈條和變頻調節器，變頻調節器控制動力馬達，動力馬達輸出的動力通過變速齒輪箱和傳輸鏈條驅動木質薄板進料傳輸帶和木質薄板出料傳輸輥組，并可調整傳輸速度。
[0012]上述的木質薄板低溫等離子體改性和