大气等离子表面处理机对PVC板与单板胶合性能的影响

木材作为天然的高分子材料,表面具有较高的亲水性,呈现出极性,而塑料作为高分子化合物,大多为非极性材料,具有化学惰性,表面呈现憎水性,难以润湿和粘合,因此木材和塑料之间的胶钉因二者界面润湿性不同存在一定的困难。目前已有一些解决木材与高分子材料界面不相容问题的工艺,如使用微波处理、超声处理、电晕处理、光接枝处理、等离子表面处理等物理方法、以及使用乙酰化或偶联剂处理、原子转移自由基聚合、硅烷化处理、溶胶-凝胶法、化学腐蚀法等化学方法,以改善材料表面润湿性,提高材料的界面相容性。其中使用等离子体表面处理技术的研究逐年增多,这种技术能够改变材料表面的润湿性,同时对材料性质几乎没有影响,已引起各领域研究人员的关注。按照气压分类,等离子表面处理机又分为低压等离子表面处理机和大气(常压)等离子表面处理机,低压等离子表面处理机不适用于板材的工业生产,因为处理前需对样品环境进行抽真空,然后在特定气体氛围下对材料进行处理,虽然能够明显改变材料的润湿性,但处理材料的幅面受装置大小限制,相较于大气等离子表面处理机耗费更多的时间和能源。大气等离子表面处理机在大气中即可进行,处理的均匀程度虽不如低压等离子体处理,但对被处理试件的尺寸没有限制,可进行连续处理,更节省时间和生产成本,因此更适用于工业生产。如果大气等离子体处理技术能够改善木材与塑料板材之间界面相容性,将推动塑料与木材复合板材的发展与应用。

大气等离子表面处理机对PVC板表面润湿性的影响

处理高度的影响

固定等离子体处理速度(60mm·s-1),功率(600W)不变,在不同处理高度下对发泡PVC板胶合面进行大气等离子处理,处理后测试其表面水接触角,接触角达到平衡时进行测量。从图1中可以看出,经大气等离子体处理后的PVC板表面接触角明显减小,随着处理高度的升高,接触角有上升的趋势,说明在速度和功率一定的情况下,高度越高,接触角越大。这是因为随着处理高度的增大,与PVC板表面接触的等离子体数量减少,处理效果减弱。

大气等离子体处理高度 对 PVC 板表面接触角的影响

大气等离子表面处理机处理高度对 PVC板表面接触角的影响

处理功率的影响

固定等离子体处理速度(60mm·s-1),高度(10mm)不变,在不同处理功率下对PVC板表面进行大气等离子体处理,处理后测试其表面水接触角,接触角达到平衡时进行测量。从图2中可以看出,随着大气等离子体处理功率的增大,发泡PVC板表面接触角呈现波动变化,接触角先减小,但功率继续增大时,接触角又会增大。开始接触角减小润湿性增强是由于大气等离子体处理对PVC板表面产生了刻蚀作用,但随着等离子体处理功率的进一步增加,等离子体能量提高,使PVC板表面被刻蚀程度增大,使原本为纳米级别的空隙变为微米级,导致接触角波动变化。

大气等离子体处理功率 对 PVC 板表面接触角的影响

大气等离子表面处理机处理对PVC板表面接触角的影响

处理速度的影响

固定等离子体处理功率(600W),高度(10mm)不变,在不同处理速度下对发泡PVC板表面进行大气等离子体处理,处理后测试其表面水接触角,接触角达到平衡时进行测量。从图3中可以看出,接触角波动变化。这是因为试验使用的大气等离子体处理仪的喷头采用的是阵列型等离子体射流源,等离子体射流呈点状排布,速度大小与处理时间负相关;速度加快,喷射时间短,使得等离子体处理发泡PVC板表面不够均匀,导致接触角平均值增大。

大气等离子体处理速度 对 PVC 板表面接触角的影响

大气等离子表面处理机处理PVC 板表面接触角的影响

处理高度、处理功率和处理速度都会影响大气等离子表面处理机的处理效果,大气等离子体处理会刻蚀发泡PVC板的表面,进而影响发泡PVC板表面润湿性。随着处理高度减小,发泡PVC板的润湿性会增强;处理功率和处理速度对发泡PVC板表面的润湿性有不同程度的影响,也影响着发泡PVC板与杨木单板之间胶合性能。大气等离子表面处理机处理能改善发泡PVC板表面的润湿性,进而有效提高了发泡PVC板与杨木单板之间的胶合性能,。