專利名稱：真空—冷等離子體處理降低人造板甲醛釋放量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過真空一冷等離子體處理降低人造板甲醛釋放量的方法。屬
于環(huán)保人造板制造技術領域。
背景技術：
目前，國內人造板產(chǎn)品絕大多數(shù)是用脲醛樹脂膠制造的。由于制膠和制板工藝以 及板材使用環(huán)境條件的原因，用脲醛膠制造的人造板存在著游離甲醛釋放問題，且具有長 期性、緩慢性和反復性。人造板產(chǎn)品作為一種主要的室內裝飾材料，其甲醛釋放已成為居室 空氣的主要污染源。根據(jù)資料調查，目前，降低人造板甲醛釋放量的途徑主要有三條(l) 從膠粘劑入手包括降低膠粘劑中尿素和甲醛的摩爾比、改進制膠工藝以及添加甲醛捕捉 劑等；(2)從生產(chǎn)工藝入手包括選擇木材材種、控制木材單元干燥條件、優(yōu)化熱壓工藝條 件以及改進冷卻措施等；(3)從后期處理入手包括對板材進行熱處理、氨處理、尿素溶液 噴灑處理、貼面封閉處理以及改善板材使用環(huán)境條件等。途徑(1)所示方法已在工業(yè)生產(chǎn) 中有應用，通過這些方法可使人造板產(chǎn)品的游離甲醛釋放量顯著下降，但同時會帶來生產(chǎn) 成本增加，產(chǎn)品物理力學性能受影響，生產(chǎn)能力下降等問題。途徑(2)所示方法是通過控制 人造板產(chǎn)品生產(chǎn)工藝來實現(xiàn)降低產(chǎn)品游離甲醛釋放量的目的。由于生產(chǎn)工藝的調整必須滿 足使產(chǎn)品性能達標的要求，因而，調整范圍有限，降醛效果不明顯。途徑(3)所示方法在工 業(yè)生產(chǎn)中也已有應用，降醛效果比較理想，但是這些后期處理方法有些對產(chǎn)品物理力學性 能有較大負面影響，有些會產(chǎn)生二次污染的問題，還有些對降醛不具有持久性。人造板產(chǎn)品 甲醛釋放問題一直以來是我國木材加工行業(yè)的技術難題。 等離子體是一種高能量的物質聚集態(tài)，其中含有大量的電子、離子、激發(fā)態(tài)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(fā)和電離等)和化學變化(如氧化、分解、交聯(lián)、聚合和 接枝等)。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(yè)的領域，如磁 流體發(fā)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。 目前，利用等離子體處理去除空氣中甲醛的技術較成熟，也是公知的。其機理在 于一是等離子體中的電子直接和甲醛碰撞，電子在放電過程獲得的能量分布范圍為2 20eV，甲醛分子中C-H鍵能為4. 3eV， C = 0鍵能為7. 7eV，兩鍵鍵能均小于20eV，因此，放 電過程中產(chǎn)生的電子完全可能將甲醛分子破壞，從而使甲醛分子電離、解離和激發(fā)；二是各 種活性基團以及原子與甲醛分子之間的化學作用，它們和破壞后的甲醛分子之間發(fā)生一系 列的物理化學反應，從而徹底將甲醛分子分解。這種方法用于凈化空氣效果比較顯著。然
3而，由于人造板產(chǎn)品的甲醛釋放具有長期性、緩慢性和反復性，僅靠凈化空氣是無法從根本上解決人造板產(chǎn)品甲醛釋放問題的。對各類人造板產(chǎn)品中的甲醛進行控制和清除，是解決室內裝修污染的重點。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種通過真空——冷等離子體處理，使人造板產(chǎn)品中的甲醛部分得到去除和釋放受到控制的方法。 本發(fā)明的技術解決方案是針對人造板產(chǎn)品甲醛釋放的兩個必要條件一是人造板產(chǎn)品內部甲醛氣體壓力高于外界，二是人造板產(chǎn)品與外界具有甲醛氣體散發(fā)通道提出的。具體通過以下工藝步驟來實施 (1)真空處理將人造板產(chǎn)品(包括中密度纖維板、刨花板、膠合板等)置于冷等離子體改性設備樣品室中，封閉樣品室，打開真空泵，抽至2 5Pa的本底真空，并保持5 10min。真空處理是利用負壓作用促使人造板產(chǎn)品中游離甲醛的釋放，并被抽吸出來，從而達到去除產(chǎn)品中部分游離甲醛的目的。 (2)表面改性完成真空處理后，通入適量工作氣體氧氣，保持真空度在10 30Pa，啟動射頻電源，調節(jié)處理功率至100 300W，樣品室內工作氣體起輝，利用射頻輝光放電產(chǎn)生氧冷等離子體，對人造板進行表面改性處理。處理時間為1 5min。在外加電場的作用下，氧氣放電產(chǎn)生含有大量攜能電子、離子和自由基等活性粒子的氧冷等離子體。這些高能粒子不僅能使從人造板產(chǎn)品中釋放出來的甲醛分子電離、解離和激發(fā)，而且還能與之發(fā)生化學反應而使甲醛得到分解，使處理室內甲醛氣體的壓力遠低于板材內部甲醛氣體的壓力，而促使板材內的甲醛氣體不斷向外界釋放，達到去除板材內游離甲醛的目的。此外，冷等離子體還會使人造板產(chǎn)品表面發(fā)生一系列復雜的物理和化學變化，提高了產(chǎn)品的表面能、潤濕性和粘結性，為其與貼面材料之間形成無間隙膠合界面創(chuàng)造了條件，從而可有效地減少人造板產(chǎn)品游離甲醛向外界釋放的通道。 (3)聚合成膜完成表面改性處理后，關閉工作氣體流量閥，通入氨氣，保持真空度在50 80Pa，啟動射頻電源，調節(jié)處理功率至100 300W，樣品室內氣體起輝，利用射頻輝光放電產(chǎn)生氨冷等離子體，對人造板產(chǎn)品進行聚合成膜處理，處理時間為6 10min。氨氣通過放電在等離子體狀態(tài)下形成一群化學活性粒子，其中一些活性粒子再聚合沉積在改性后的人造板產(chǎn)品表面，形成一層無針孔聚合膜。聚合膜層可部分封閉人造板產(chǎn)品游離甲醛向外界釋放的通道。此外，氨氣電離后獲得的冷等離子體活性粒子與甲醛發(fā)生化學反應形成結構穩(wěn)定的化合物，起到固定游離甲醛的作用。 (4)貼面膠合用三聚氰胺浸漬紙對處理后的人造板進行貼面封閉。貼面工藝熱壓溫度150 200。C，熱壓壓力2. 0 3. OMPa，熱壓時間50 120s。 本發(fā)明的優(yōu)點(l)效果顯著通過真空——冷等離子體處理后人造板產(chǎn)品的游離甲醛釋放量下降率達10 30%。同時產(chǎn)品的力學性能有不同程度的提高。(2)無污染本項發(fā)明提出了一種物理改性處理技術，處理過程中不產(chǎn)生廢水、廢氣和廢渣等污染物，環(huán)保清潔。符合當前工業(yè)化生產(chǎn)節(jié)能減排的要求。(3)操作簡便，可控性強可通過調整處理工藝控制處理效果。
具體實施方式
實施例1 : 以中密度纖維板產(chǎn)品(密度為O. 85g/cm 厚度為6mm，含水率為8X)為試驗材料。首先將板材置于冷等離子體改性設備樣品室中進行真空處理，工作參數(shù)真空度3Pa，處理時間8min。其次，向樣品室中通過入氧氣進行改性處理，工作參數(shù)真空度20Pa，處理功率200W，處理時間3min。然后，關閉工作氣體流量閥，通入氨氣進行聚合處理，工作參數(shù)真空度60Pa，處理功率200W，處理時間8min。最后取出試驗材料進行貼面加工，工作參數(shù)熱壓溫度19(TC，熱壓壓力3. OMPa，熱壓時間80s。之后將試驗材料放置24小時后進行甲醛釋放量和力學性能的測定。其甲醛釋放量較未處理板材下降27. 6%，靜曲強度提高5. 8%、彈性模量和內結合強度基本保持不變。
實施例2: 以多層膠合板產(chǎn)品(層數(shù)為五層，厚度為12mm，含水率為6X)為試驗材料。首先將板材置于冷等離子體改性設備樣品室中進行真空處理，工作參數(shù)真空度5Pa，處理時間10min。其次，向樣品室中通過入氧氣進行改性處理，工作參數(shù)真空度30Pa，處理功率300W，處理時間5min。然后，關閉工作氣體流量閥，通入氨氣進行聚合處理，工作參數(shù)真空度80Pa，處理功率300W，處理時間10min。最后取出試驗材料放置24小時后進行甲醛釋放量和力學性能的測定。膠合板可直接進行表面涂飾封閉處理， 一般不做浸漬紙貼面處理。其甲醛釋放量較未處理板材下降19. 8%，膠合強度增加2. 5%。
實施例3: 以刨花板產(chǎn)品(密度0.65g/cm 厚度為16mm，含水率為9% )為試驗材料。首先將板材置于冷等離子體改性設備樣品室中進行真空處理，工作參數(shù)真空度2Pa，處理時間5min。其次，向樣品室中通過入氧氣進行改性處理，工作參數(shù)真空度10Pa，處理功率IOOW，處理時間lmin。然后，關閉工作氣體流量閥，通入氨氣進行聚合處理，工作參數(shù)真空度50Pa，處理功率IOOW，處理時間6min。最后取出試驗材料進行貼面加工，工作參數(shù)熱壓溫度17(TC，熱壓壓力2. 5MPa，熱壓時間100s。之后將試驗材料放置24小時后進行甲醛釋放量和力學性能的測定。其甲醛釋放量較未處理板材下降10. 1%，靜曲強度和彈性模量分別提高4. 6%和2. 3%、內結合強度基本保持不變。
權利要求
真空——冷等離子體處理降低人造板甲醛釋放量的方法，其特征是該方法的工藝步聚依次分為，(1)真空處理將人造板產(chǎn)品置于冷等離子體改性設備樣品室中進行真空處理，工作參數(shù)真空度2～5Pa，處理時間5～10min；(2)表面改性完成真空處理后，通入工作氣體氧氣，保持真空度在10～30Pa，啟動射頻電源，調節(jié)處理功率至100～300W，樣品室內工作氣體起輝，對人造板基材進行表面改性處理，處理時間為1～5min；(3)聚合成膜完成表面改性處理后，關閉工作氣體流量閥，通入氨氣，保持真空度在50～80Pa，啟動射頻電源，調節(jié)處理功率至100～300W，樣品室內氣體起輝，對人造板產(chǎn)品進行聚合成膜處理，處理時間為6～10min；(4)貼面膠合用三聚氰胺浸漬紙對處理后的人造板進行貼面，貼面工藝熱壓溫度150～200℃，熱壓壓力2.0～3.0MPa，熱壓時間50～120s。
全文摘要
本發(fā)明是真空—冷等離子體處理降低人造板甲醛釋放量的方法，其工藝是首先將人造板置于冷等離子體改性設備樣品室中，抽真空至2～5Pa，處理5～10min。然后，通入工作氣體氧氣，保持真空度10～30Pa，啟動射頻電源，調節(jié)處理功率至100～300W，進行表面改性處理，處理時間1～5min。而后，關閉工作氣體流量閥，通入氨氣，保持真空度50～80Pa，啟動射頻電源，調節(jié)處理功率至100～300W，進行聚合成膜處理，處理時間6～10min。最后取出處理后的人造板進行貼面加工熱壓溫度150～200℃，熱壓壓力2.0～3.0MPa，熱壓時間50～120s。經(jīng)處理后人造板產(chǎn)品游離甲醛釋放量下降10～30％，產(chǎn)品力學性能有不同程度提高。此外，該方法無污染，操作簡便，可控性強。
文檔編號A62D3/19GK101704264SQ20091021357
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權日2009年11月6日
發(fā)明者周定國, 周曉燕, 張小培, 徐信武, 徐萌萌, 梅長彤, 湯麗娟, 潘明珠, 許冬, 邵漢良, 鄭菲 申請人:南京林業(yè)大學