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低温等离子体木材改性技术及在杨木胶合板生产中的应用

ttc.njfu.edu.cn   2014-3-21

组织鉴定单位:江苏省教育厅

鉴定时间:2012年9月28日

完成单位:南京林业大学

江苏法尔胜泓昇集团有限公司

南京苏曼电子有限公司

主要完成人员:周晓燕、刘翔、周定国、杜官本、梅长彤、徐信武、潘明珠、陈敏智、汤丽娟

章  蓉、韩志平、万京林

成果简介及推广应用前景:

本项目来源于教育部新世纪优秀人才支持计划(编号:NCET-10-0177)。开发成功了低温等离子体木材改性技术,可在大幅度降低胶粘剂用量的情况下,利用改性木材制备高品质人造板产品,研制成功了木质材料低温等离子体改性连续处理装置,并进行了工业化生产试验,形成了自主知识产权。项目由南京林业大学、江苏法尔胜泓昇集团公司和南京苏曼电子有限公司共同完成。

本项目的主要内容为:

(1)优化了低温等离子体木材改性工艺(等离子体处理工艺参数和速生木材胶合工艺参数等),实现了木材表面特性的有机调控;

(2)阐明了低温等离子体木材改性机理在于等离子体中高能活性粒子对木材表面的刻蚀作用以及活性官能团的引入;

(3)研制开发了木质材料低温等离子体改性连续处理装置,实现了不同厚度宽幅木质材料的均匀连续处理,并可与单板干燥和涂胶设备集成组装;

(4)获得了低温等离子体木材改性工业化应用成套技术,在保证产品质量达到国家标准相关要求的前提下,胶合板系列产品的胶粘剂用量可较常规用量减少10~25%,显著降低了生产成本,明显改善了产品的环境质量指标。

在项目实施过程中,申报了7件发明专利和1件实用新型专利,其中5件已授权,形成了以下创新点:

(1)利用低温等离子体技术对木材表面进行改性处理,改变木材表面微观结构,并在其表面引入极性基团,形成特殊的纳米结构层,从而改变木质复合材料的界面胶合模式,在大幅度降低涂胶量的前提下,制备高强度低游离甲醛释放量的产品。

(2)采用差分激励方式的介质阻挡放电,实现了在常压空气中获得宽幅大放电间隙的均匀低温等离子体,可有效地连续处理不同厚度的宽幅木质材料。

本项成果可望获得良好的经济效益和社会效益。采用低温等离子体改性木质单板制造多层胶合板,每立方米多层胶合板处理成本3元左右。若每立方米板材节省胶粘剂用量按20%计,扣除等离子体处理成本,每立方米板材可降低成本47.4元。一条年产5万m3多层胶合板生产线每年可降低生产成本约237万元。可应用于单板系列人造板产品(如多层胶合板、单板层积材、水泥建筑模板、多层实木复合地板以及人造薄木等)生产线,具有广阔的应用前景。对于实现木材资源的高附加值利用,缓解我国木材资源供应紧张的矛盾,促进木材加工产业转型升级,推动木材工业的可持续发展具有重要的现实意义。

1、推广应用前景

我国木材产业正面临着原材料价格不断上涨、劳动力成本不断增加、产品环保性能指标要求不断提高的严峻形势,开发低成本高品质人造板产品已成为产业可持续发展的迫切需求。应用速低温等离子体木材改性技术,可大幅降低胶合板系列产品的胶粘剂用量,显著降低生产成本,明显改善产品的环境质量指标,具有广阔的市场前景。

据统计,目前我国胶合板产量达7139.66万m3,江苏省胶合板产量达2219万m3,位居全国第一。我国胶合板产业规模以上企业约4000家,产能达到万立方米的企业约1800家,本项成果的推广应用前景十分广阔。

2、推广措施

根据我国人造板企业不同的规模,形成年产1.5万、3万和5万m3系列速生木材低温等离子体改性工业化应用成套技术,供不同的企业选用。

根据低温等离子体改性后木材的表面特性,通过技术创新,改进胶粘剂的施加方式,进一步降低生产成本,提高产品附加值。

在获得本项成果的基础上,通过再研究再开发,将本项技术应用扩展到刨花板和纤维板产品的生产中。

 

 
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