بهبود چسبندگی پوشش‌های رنگی به چوب با استفاده از آمایش سطحی پلاسما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

در این تحقیق تاثیر استفاده از آمایش سطحی پلاسما در بهبود چسبندگی پوشش پایه آب و پایه حلال پلی­یورتان در چوب مورد ارزیابی قرار گرفت. به همین منظور نمونه­های چوبی از گونه صنوبر با رطوبت 8 درصد به ابعاد(L×R×T) 2×10× 15 میلی‌متر تهیه و سطوح آنها با استفاده از پلاسما به مدت 60، 120، 300 و 600 ثانیه آمایش گردید. سپس، سطوح نمونه­ها با پوشش پلی­یورتان پایه حلال و پایه آب پوشش داده شد و پس از خشک شدن آن توسط دستگاه چسبندگی کششی (Pull off) میزان مقاومت به چسبندگی آنها اندازه‌گیری گردید. نتایج آزمون زاویه تماس نشان داد که تیمار پلاسما باعث کاهش زاویه تماس و افزایش خواصیت ترشوندگی سطح چوب شده است. همچنین، نتایج مطالعات چسبندگی کششی نشان دهنده آن است که کمترین و بیشترین میزان چسبندگی پس از آمایش پلاسما به ترتیب مربوط به پوشش پایه حلال با نسبت میانگین 2.9 (Mpa) و پوشش پایه آب با نسبت میانگین 3.4(Mpa) بود، که می­توان یکی از عوامل موثر آن را آب‌دوستی سطح چوب در اثر تیمار پلاسما دانست. تیمار با پلاسما اثر قابل توجهی بر افزایش چسبندگی پوشش داشته، به طوری که با افزایش زمان تیمار میزان چسبندگی بهبود یافته استو همچنین، بیشترین میزان تغییرات تاثیر پلاسما در واحد زمان مربوط به نمونه 60 ثانیه پلاسما شده بود. بنابراین، می­توان گفت؛ توانایی تیمار پلاسما برای افزایش چسبندگی پوشش­ها بستگی به نوع رزین پوشش و زمان تیمار پلاسما دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Plasma Modification to Improve the Adhesion Resistance of the Wood Coating

نویسنده [English]

  • H. Gholamiyan
Department of Wood and Paper Science & Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]

In this study, the effect of plasma modification on improving the adhesion resistance of solvent-borne and waterborne polyurethane coatings in wood was evaluated. For this purpose, wood samples of poplar with a moisture content of 8% and dimensions of 2×10×15 (L×R×T) mm were prepared and their surfaces treated with plasma for 60, 120, 300 and 600 seconds. Then, the surfaces were coated with a solvent and waterborne polyurethane coatings and they were measured by a Pull-off adhesive strength. The results of the contact angle test indicate that the plasma treatment reduced the contact angle and increase the wettability of wood surface. Also, the results of adhesion test after plasma treatment showed that the lowest and highest parameter were related to the solvent-borne (2.9 Mpa) and waterborne (3.4 Mpa) coating respectively, one of the effective factors is increase the surface hydrophilicity of wood by plasma treatment. Plasma treatment had a significant effect on increasing adhesion, so that the adhesion is improved with increasing treatment time, and the highest change in the plasma's effect per unit time was the 60-second. Thus, it can be claimed that the ability of plasma treatment to improve the adhesion of coatings depends on the type of coating resin and plasma treatment time. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plasma
  • Wood
  • Adhesion
  • Waterborne coating
  • solvent-borne coating
  1. L. Tolvaj, L. Persze, L. Albert, Thermal degradation of wood during photodegradation. J. Photochem. Photobiol. B. 105(2011), 90-93.
  2. R. Herrera, J. Sandak, E. Robles, T. Krystofiak, J. Labidi, Weathering resistance of thermally modified wood finished with coatings of diverse formulations. Prog. Org. Coat. 119(2018), 145-154.
  3. J. Profili, O. Levasseur, A. Koronai, L. Stafford, N. Gherardi, Deposition of nanocomposite coatings on wood using cold discharges at atmospheric pressure. Surf. Coat. Technol. 309 (2017), 729-737.
  4. J. E. Custodio, M. I. Eusebio, Waterborne acrylic varnishes durability on wood surfaces for exterior exposure. Prog. Org. Coat. 56 (2006), 59-67.
  5. N. Tuck, Waterborne and solvent based alkyds and their end user applications. John Wiley & Sons in Association with SITA Technology Ltd., London. 2000. 150.
  6. B. Kaygin, E. Akgun, Comparison of conventional varnishes with nanolake UV varnish with respect to hardness and adhesion durability. Int. J. Mol. Sci. 9 (2008), 476-485.
  7. J. Cool, R. E. Hernández, Improving the sanding process of black spruce wood for surface quality and water-based coating adhesion. Forest Products J. 61(2011), 372-380.
  8. ه. غلامیان، ا. طارمیان، ک. پورطهماسی، بررسی میکروسکوپی اثرات اصلاح سطح چوب با فرایند سل ژل بر کیفیت پوشش دهی آن با پوشش های آلکیدی و پلی اورتان. مجله صنایع چوب و کاغذ ایران. 8 (1396)، 520-509.
  9. م. غفرانی، س. خجسته، اثر کیفیت پرداخت سطح چوب بر مقاومت چسبندگی در شفاف پوشه‌ها. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. 7 (1392)، 345-339.

10. غ. معنوی، م. غفرانی، س. میرشکرایی، بررسی تاثیر نوع، درصد رطوبت چوب و نوع رنگ بر روی مقاومت چسبندگی کششی رنگ های شفاف رایج در صنایع مبلمان. تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران، 27 (1391)، 753-743.

11.آ. طلایی، م. رضوانی، ه. دوست محمدی، بررسی مقاومت چسبندگی پوشش‌های شفاف آلکیدی و نیتروسلولزی در فرآیندهای مختلف اصلاح گرمایی چوب صنوبر. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. 12 (1397)،
180-171.

12.H. Taghiyari, Nano-zycosil in MDF: Gas and liquid permeability. Eur J Wood Prod, 71(2013), 353-360.

13.S. Wang, C. Liu, G. Liu, M. Zhang, J. Li, C. Wang, Fabrication of superhydrophobic wood surface by a sol-gel process. Appl. Surf. Sci. 258 (2011), 806-810.

14.H. Ma, D. Li, Ch. Liua, Zh. Huang, D. He, Q. Yan, P. Liua, Ph. Nash, D. Shena, An investigation of (NaPO3)6 effects and mechanisms during micro-arc oxidation of AZ31 magnesium alloy. Surf. Coat. Tech. 266 (2015), 151-159.

15.A. Fahmy, J. Friedrich, F. Poncin-Epaillard, D. Debarnot, Plasma polymerized allyl alcohol/O2 thin films embedded with silver nanoparticles. Thin Solid Films. 616 (2016), 339-347.

16.A. Y. Nikiforov, X. Deng, I. Onyshchenko, D. Vujosevic, V. Vuksanovic,  U. Cvelbar,  N. De Geyter, R. Morent, C. Leys, Atmospheric pressure plasma deposition of antimicrobial coatings on non-woven textiles. Eur. Phys. J. Appl. Phys. 75 (2016), 24710.

17.A. Wolkenhauer, G. Avramidis, E. Hauswald, H. Militz, W. Viöl, Plasma treatment of wood-plastic composites to enhance their adhesion properties. J. Adhes. Sci. Technol. 22 (2008), 2025-2037.

18.P. Rehn, A. Wolkenhauer, M. Bente, S. Förster, W. Viöl, Wood surface modification in dielectric barrier discharges at atmospheric pressure. Surf. Coat. Technol. 174 (2003), 515-518.

19.B. Riedl, C. Angel, J. Prégent, P. Blanchet, L. Stafford, Effect of wood surface modification by atmospheric-pressure plasma on waterborne coating adhesion. BioResources. 9 (2014), 4908-4923.

20.V. Blanchard, P. Blanchet, B. Riedl, Surface energy modification by radiofrequency inductive and capacitive plasma at low pressures on sugar maple: An exploratory study. Wood Fiber Sci. 41 (2009), 245-254.

21.M. N. Acda, E. E. Devera, R. J. Cabangon, H. J. Ramos. Effect of plasma on adhesion properties of wood. Int. J. Adhes. Adhes. 32 (2012), 70-75.

22.D. Lukowsky, G. Hora, Pretreatments of wood to enhance the performance of outdoor coatings. Macromol. Symp. 187 (2002), 77-85.

23.M. D. Meijer, Review on the durability of exterior wood coatings with reduced VOC-content. Prog. Org. Coat. 43 (2001), 217-225.

24.P. D. Evans, S. Vollmer, J. D.W. Kim, G. Chan, S. Kraushaar Gibson, Improving the performance of clear coatings on wood through the aggregation of marginal gains. Coat. 6 (2016), 66-75.

25.V . Rijckaert, M. Stevens, J. Van Acker, Effect of some formulation parameters on the penetration and adhesion of water-borne primers into wood. Eur. J. Wood Wood Prod. 59 (2001), 344–350.

26.J. G. Haase, L. H. Leung, P. D. Evans, Plasma pre-treatments to improve the weather resistance of polyurethane coatings on black spruce wood. Coatings. 9 (2019), 1-14.