专利名称：真空—冷等离子体处理降低人造板甲醛释放量的方法
技术领域：
本发明涉及一种通过真空一冷等离子体处理降低人造板甲醛释放量的方法。属
于环保人造板制造技术领域。
背景技术：
目前，国内人造板产品绝大多数是用脲醛树脂胶制造的。由于制胶和制板工艺以 及板材使用环境条件的原因，用脲醛胶制造的人造板存在着游离甲醛释放问题，且具有长 期性、缓慢性和反复性。人造板产品作为一种主要的室内装饰材料，其甲醛释放已成为居室 空气的主要污染源。根据资料调查，目前，降低人造板甲醛释放量的途径主要有三条(l) 从胶粘剂入手包括降低胶粘剂中尿素和甲醛的摩尔比、改进制胶工艺以及添加甲醛捕捉 剂等；(2)从生产工艺入手包括选择木材材种、控制木材单元干燥条件、优化热压工艺条 件以及改进冷却措施等；(3)从后期处理入手包括对板材进行热处理、氨处理、尿素溶液 喷洒处理、贴面封闭处理以及改善板材使用环境条件等。途径(1)所示方法已在工业生产 中有应用，通过这些方法可使人造板产品的游离甲醛释放量显著下降，但同时会带来生产 成本增加，产品物理力学性能受影响，生产能力下降等问题。途径(2)所示方法是通过控制 人造板产品生产工艺来实现降低产品游离甲醛释放量的目的。由于生产工艺的调整必须满 足使产品性能达标的要求，因而，调整范围有限，降醛效果不明显。途径(3)所示方法在工 业生产中也已有应用，降醛效果比较理想，但是这些后期处理方法有些对产品物理力学性 能有较大负面影响，有些会产生二次污染的问题，还有些对降醛不具有持久性。人造板产品 甲醛释放问题一直以来是我国木材加工行业的技术难题。 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)。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。 目前，利用等离子体处理去除空气中甲醛的技术较成熟，也是公知的。其机理在 于一是等离子体中的电子直接和甲醛碰撞，电子在放电过程获得的能量分布范围为2 20eV，甲醛分子中C-H键能为4. 3eV， C = 0键能为7. 7eV，两键键能均小于20eV，因此，放 电过程中产生的电子完全可能将甲醛分子破坏，从而使甲醛分子电离、解离和激发；二是各 种活性基团以及原子与甲醛分子之间的化学作用，它们和破坏后的甲醛分子之间发生一系 列的物理化学反应，从而彻底将甲醛分子分解。这种方法用于净化空气效果比较显著。然
3而，由于人造板产品的甲醛释放具有长期性、缓慢性和反复性，仅靠净化空气是无法从根本上解决人造板产品甲醛释放问题的。对各类人造板产品中的甲醛进行控制和清除，是解决室内装修污染的重点。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，提供一种通过真空——冷等离子体处理，使人造板产品中的甲醛部分得到去除和释放受到控制的方法。 本发明的技术解决方案是针对人造板产品甲醛释放的两个必要条件一是人造板产品内部甲醛气体压力高于外界，二是人造板产品与外界具有甲醛气体散发通道提出的。具体通过以下工艺步骤来实施 (1)真空处理将人造板产品(包括中密度纤维板、刨花板、胶合板等)置于冷等离子体改性设备样品室中，封闭样品室，打开真空泵，抽至2 5Pa的本底真空，并保持5 10min。真空处理是利用负压作用促使人造板产品中游离甲醛的释放，并被抽吸出来，从而达到去除产品中部分游离甲醛的目的。 (2)表面改性完成真空处理后，通入适量工作气体氧气，保持真空度在10 30Pa，启动射频电源，调节处理功率至100 300W，样品室内工作气体起辉，利用射频辉光放电产生氧冷等离子体，对人造板进行表面改性处理。处理时间为1 5min。在外加电场的作用下，氧气放电产生含有大量携能电子、离子和自由基等活性粒子的氧冷等离子体。这些高能粒子不仅能使从人造板产品中释放出来的甲醛分子电离、解离和激发，而且还能与之发生化学反应而使甲醛得到分解，使处理室内甲醛气体的压力远低于板材内部甲醛气体的压力，而促使板材内的甲醛气体不断向外界释放，达到去除板材内游离甲醛的目的。此外，冷等离子体还会使人造板产品表面发生一系列复杂的物理和化学变化，提高了产品的表面能、润湿性和粘结性，为其与贴面材料之间形成无间隙胶合界面创造了条件，从而可有效地减少人造板产品游离甲醛向外界释放的通道。 (3)聚合成膜完成表面改性处理后，关闭工作气体流量阀，通入氨气，保持真空度在50 80Pa，启动射频电源，调节处理功率至100 300W，样品室内气体起辉，利用射频辉光放电产生氨冷等离子体，对人造板产品进行聚合成膜处理，处理时间为6 10min。氨气通过放电在等离子体状态下形成一群化学活性粒子，其中一些活性粒子再聚合沉积在改性后的人造板产品表面，形成一层无针孔聚合膜。聚合膜层可部分封闭人造板产品游离甲醛向外界释放的通道。此外，氨气电离后获得的冷等离子体活性粒子与甲醛发生化学反应形成结构稳定的化合物，起到固定游离甲醛的作用。 (4)贴面胶合用三聚氰胺浸渍纸对处理后的人造板进行贴面封闭。贴面工艺热压温度150 200。C，热压压力2. 0 3. OMPa，热压时间50 120s。 本发明的优点(l)效果显著通过真空——冷等离子体处理后人造板产品的游离甲醛释放量下降率达10 30%。同时产品的力学性能有不同程度的提高。(2)无污染本项发明提出了一种物理改性处理技术，处理过程中不产生废水、废气和废渣等污染物，环保清洁。符合当前工业化生产节能减排的要求。(3)操作简便，可控性强可通过调整处理工艺控制处理效果。
具体实施方式
实施例1 : 以中密度纤维板产品(密度为O. 85g/cm 厚度为6mm，含水率为8X)为试验材料。首先将板材置于冷等离子体改性设备样品室中进行真空处理，工作参数真空度3Pa，处理时间8min。其次，向样品室中通过入氧气进行改性处理，工作参数真空度20Pa，处理功率200W，处理时间3min。然后，关闭工作气体流量阀，通入氨气进行聚合处理，工作参数真空度60Pa，处理功率200W，处理时间8min。最后取出试验材料进行贴面加工，工作参数热压温度19(TC，热压压力3. OMPa，热压时间80s。之后将试验材料放置24小时后进行甲醛释放量和力学性能的测定。其甲醛释放量较未处理板材下降27. 6%，静曲强度提高5. 8%、弹性模量和内结合强度基本保持不变。
实施例2: 以多层胶合板产品(层数为五层，厚度为12mm，含水率为6X)为试验材料。首先将板材置于冷等离子体改性设备样品室中进行真空处理，工作参数真空度5Pa，处理时间10min。其次，向样品室中通过入氧气进行改性处理，工作参数真空度30Pa，处理功率300W，处理时间5min。然后，关闭工作气体流量阀，通入氨气进行聚合处理，工作参数真空度80Pa，处理功率300W，处理时间10min。最后取出试验材料放置24小时后进行甲醛释放量和力学性能的测定。胶合板可直接进行表面涂饰封闭处理， 一般不做浸渍纸贴面处理。其甲醛释放量较未处理板材下降19. 8%，胶合强度增加2. 5%。
实施例3: 以刨花板产品(密度0.65g/cm 厚度为16mm，含水率为9% )为试验材料。首先将板材置于冷等离子体改性设备样品室中进行真空处理，工作参数真空度2Pa，处理时间5min。其次，向样品室中通过入氧气进行改性处理，工作参数真空度10Pa，处理功率IOOW，处理时间lmin。然后，关闭工作气体流量阀，通入氨气进行聚合处理，工作参数真空度50Pa，处理功率IOOW，处理时间6min。最后取出试验材料进行贴面加工，工作参数热压温度17(TC，热压压力2. 5MPa，热压时间100s。之后将试验材料放置24小时后进行甲醛释放量和力学性能的测定。其甲醛释放量较未处理板材下降10. 1%，静曲强度和弹性模量分别提高4. 6%和2. 3%、内结合强度基本保持不变。
权利要求
真空——冷等离子体处理降低人造板甲醛释放量的方法，其特征是该方法的工艺步聚依次分为，(1)真空处理将人造板产品置于冷等离子体改性设备样品室中进行真空处理，工作参数真空度2～5Pa，处理时间5～10min；(2)表面改性完成真空处理后，通入工作气体氧气，保持真空度在10～30Pa，启动射频电源，调节处理功率至100～300W，样品室内工作气体起辉，对人造板基材进行表面改性处理，处理时间为1～5min；(3)聚合成膜完成表面改性处理后，关闭工作气体流量阀，通入氨气，保持真空度在50～80Pa，启动射频电源，调节处理功率至100～300W，样品室内气体起辉，对人造板产品进行聚合成膜处理，处理时间为6～10min；(4)贴面胶合用三聚氰胺浸渍纸对处理后的人造板进行贴面，贴面工艺热压温度150～200℃，热压压力2.0～3.0MPa，热压时间50～120s。
全文摘要
本发明是真空—冷等离子体处理降低人造板甲醛释放量的方法，其工艺是首先将人造板置于冷等离子体改性设备样品室中，抽真空至2～5Pa，处理5～10min。然后，通入工作气体氧气，保持真空度10～30Pa，启动射频电源，调节处理功率至100～300W，进行表面改性处理，处理时间1～5min。而后，关闭工作气体流量阀，通入氨气，保持真空度50～80Pa，启动射频电源，调节处理功率至100～300W，进行聚合成膜处理，处理时间6～10min。最后取出处理后的人造板进行贴面加工热压温度150～200℃，热压压力2.0～3.0MPa，热压时间50～120s。经处理后人造板产品游离甲醛释放量下降10～30％，产品力学性能有不同程度提高。此外，该方法无污染，操作简便，可控性强。
文档编号A62D3/19GK101704264SQ20091021357
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年11月6日
发明者周定国, 周晓燕, 张小培, 徐信武, 徐萌萌, 梅长彤, 汤丽娟, 潘明珠, 许冬, 邵汉良, 郑菲 申请人:南京林业大学