大氣等離子表面處理機對PVC板與單板膠合性能的影響

木材作為天然的高分子材料,表面具有較高的親水性,呈現出極性,而塑料作為高分子化合物,大多為非極性材料,具有化學惰性,表面呈現憎水性,難以潤濕和粘合,因此木材和塑料之間的膠釘因二者界面潤濕性不同存在一定的困難。目前已有一些解決木材與高分子材料界面不相容問題的工藝,如使用微波處理、超聲處理、電暈處理、光接枝處理、等離子表面處理等物理方法、以及使用乙酰化或偶聯劑處理、原子轉移自由基聚合、硅烷化處理、溶膠-凝膠法、化學腐蝕法等化學方法,以改善材料表面潤濕性,提高材料的界面相容性。其中使用等離子體表面處理技術的研究逐年增多,這種技術能夠改變材料表面的潤濕性,同時對材料性質幾乎沒有影響,已引起各領域研究人員的關注。按照氣壓分類,等離子表面處理機又分為低壓等離子表面處理機和大氣(常壓)等離子表面處理機,低壓等離子表面處理機不適用于板材的工業生產,因為處理前需對樣品環境進行抽真空,然后在特定氣體氛圍下對材料進行處理,雖然能夠明顯改變材料的潤濕性,但處理材料的幅面受裝置大小限制,相較于大氣等離子表面處理機耗費更多的時間和能源。大氣等離子表面處理機在大氣中即可進行,處理的均勻程度雖不如低壓等離子體處理,但對被處理試件的尺寸沒有限制,可進行連續處理,更節省時間和生產成本,因此更適用于工業生產。如果大氣等離子體處理技術能夠改善木材與塑料板材之間界面相容性,將推動塑料與木材復合板材的發展與應用。

大氣等離子表面處理機對PVC板表面潤濕性的影響

處理高度的影響

固定等離子體處理速度(60mm·s-1),功率(600W)不變,在不同處理高度下對發泡PVC板膠合面進行大氣等離子處理,處理后測試其表面水接觸角,接觸角達到平衡時進行測量。從圖1中可以看出,經大氣等離子體處理后的PVC板表面接觸角明顯減小,隨著處理高度的升高,接觸角有上升的趨勢,說明在速度和功率一定的情況下,高度越高,接觸角越大。這是因為隨著處理高度的增大,與PVC板表面接觸的等離子體數量減少,處理效果減弱。

大氣等離子體處理高度 對 PVC 板表面接觸角的影響

大氣等離子表面處理機處理高度對 PVC板表面接觸角的影響

處理功率的影響

固定等離子體處理速度(60mm·s-1),高度(10mm)不變,在不同處理功率下對PVC板表面進行大氣等離子體處理,處理后測試其表面水接觸角,接觸角達到平衡時進行測量。從圖2中可以看出,隨著大氣等離子體處理功率的增大,發泡PVC板表面接觸角呈現波動變化,接觸角先減小,但功率繼續增大時,接觸角又會增大。開始接觸角減小潤濕性增強是由于大氣等離子體處理對PVC板表面產生了刻蝕作用,但隨著等離子體處理功率的進一步增加,等離子體能量提高,使PVC板表面被刻蝕程度增大,使原本為納米級別的空隙變為微米級,導致接觸角波動變化。

大氣等離子體處理功率 對 PVC 板表面接觸角的影響

大氣等離子表面處理機處理對PVC板表面接觸角的影響

處理速度的影響

固定等離子體處理功率(600W),高度(10mm)不變,在不同處理速度下對發泡PVC板表面進行大氣等離子體處理,處理后測試其表面水接觸角,接觸角達到平衡時進行測量。從圖3中可以看出,接觸角波動變化。這是因為試驗使用的大氣等離子體處理儀的噴頭采用的是陣列型等離子體射流源,等離子體射流呈點狀排布,速度大小與處理時間負相關;速度加快,噴射時間短,使得等離子體處理發泡PVC板表面不夠均勻,導致接觸角平均值增大。

大氣等離子體處理速度 對 PVC 板表面接觸角的影響

大氣等離子表面處理機處理PVC 板表面接觸角的影響

處理高度、處理功率和處理速度都會影響大氣等離子表面處理機的處理效果,大氣等離子體處理會刻蝕發泡PVC板的表面,進而影響發泡PVC板表面潤濕性。隨著處理高度減小,發泡PVC板的潤濕性會增強;處理功率和處理速度對發泡PVC板表面的潤濕性有不同程度的影響,也影響著發泡PVC板與楊木單板之間膠合性能。大氣等離子表面處理機處理能改善發泡PVC板表面的潤濕性,進而有效提高了發泡PVC板與楊木單板之間的膠合性能,。