装饰薄木饰面过程对木门表面电阻的影响∗

李 博 张占宽

2015年，我国木门年产量已超5 000万套，年产值超过了1 200亿元，产量和产值均为世界第一[1-2]。在木门产业向资源节约、环境友好方向发展的过程中，木门涂装是非常重要的一个环节。木制品静电喷涂技术以其涂料利用率高、环境污染低、自动化程度高、喷涂质量好和效率高等特点深受木制品企业的青睐，在家具部件、钢琴琴键等木制品的涂装中得到了广泛的应用。近年来，静电喷涂技术也开始在木门的涂装作业中取得应用，以广东润成创展木业有限公司为代表的国内木门生产龙头企业，率先将静电喷涂技术引进到木门涂装过程中，取得了很好的效果[3]。

木门静电喷涂的原理是使涂料微粒经雾化装置（旋杯或圆盘）带负电荷，而被涂饰的木门长度方向两个端部接地（作为正极），涂料经离心力和静电斥力得以雾化，并在电场力的作用下，向木门表面高速移动，进而吸附到木门工件表面形成均匀的涂层，实现静电喷涂的效果[4]。静电喷涂时，当木门表面相应喷涂区域到木门接地端部的电阻较大时，会减小静电喷涂时喷枪与相应喷涂区域之间的电压差，进而减小电场力，从而影响木门静电喷涂的效果（漆膜厚度及其均匀性），同时也会降低涂料的上漆率。因此，在静电电压、喷枪与工件间距、旋杯转速、涂料流量和黏度等参数保持一定的情况下，木门的表面电阻大小直接决定了其最终的静电喷涂效果，针对木门表面电阻的实验研究具有重要的实际意义。

目前，市场上的木门多以实木复合门为主，木门上下表层多以中密度纤维板作为基材，利用装饰薄木对表层中密度纤维板进行热压胶合饰面处理，探究装饰薄木饰面过程对实木复合门表面电阻的影响规律能够为其后续的静电喷涂工艺提供关键数据及理论依据。目前，针对木材电阻方面的研究，主要集中在针对单一木材含水率与电阻关系的研究上[5-6]，未涉及与本文研究相关的内容。因此，笔者就此方面展开实验研究，以木门用黑胡桃装饰薄木、中密度纤维板为研究对象，力求揭示装饰薄木与中密度纤维板热压胶合饰面过程中表面电阻的演变规律。

1 实验材料、仪器与方法

1.1 实验材料

1）黑胡桃（Juglans Nigra）装饰薄木：1个样品，规格为800 mm×150 mm×0.45 mm，产地河北；

2）胶黏剂：隆安宝冷热压贴木皮胶，型号980-2，产地广东；

3）中密度纤维板：1个样品，规格为800 mm×150 mm×7 mm，产地河南；

4）绝缘塑料膜：2张，规格2 000 mm×1 000 mm×0.2 mm，折叠使用，产地山东。

1.2 实验仪器

1）热压机，其型号为HP 8/160油热式热压机，由大连华力新德机械有限责任公司制造。参数如下：压板总尺寸为2 920 mm×1 300 mm，总压力达到160 t，开合行程450 mm，最高温度可达120 ℃，额定电压380 V。

2）ACL 800型号表面电阻测试仪，电阻的测量精度可达1%，测量电阻的量程为103～1 012 Ω，湿度量程为10%～90%RH，温度量程为0～37.8 ℃。

1.3 实验方法

1）在黑胡桃装饰薄木表面顺纹方向（长度方向）的一侧端部标记初始点，然后在其顺纹方向上依次标记距初始点距离为2.5、12.5、22.5、32.5、42.5、52.5 cm的点；在中密度纤维板长度方向的一侧端部标记初始点，在中密度纤维板的长度方向上依次标记距初始点距离为2.5、12.5、22.5、32.5、42.5、52.5 cm的点；在绝缘塑膜长度方向的一侧端部标记初始点，在绝缘塑膜的长度方向上依次标记距初始点距离为2.5、12.5、22.5、32.5、42.5、52.5 cm的点。

2）ACL 800型号表面电阻测试仪校准、记录环境的温湿度；将黑胡桃装饰薄木置于绝缘塑料膜上方，将ACL 800型号表面电阻测试仪的一个输入端置于黑胡桃装饰薄木表面上的初始点，另一个输入端置于1）中标记的黑胡桃装饰薄木表面上的其他点位，依次测量黑胡桃装饰薄木在环境温湿度下、不同测量长度的表面电阻值。再采用同样的方法测量中密度纤维板在环境温湿度下、不同测量长度的表面电阻值。

3）在绝缘塑膜上均匀涂布一层胶黏剂，将ACL 800型号表面电阻测试仪的一个输入端置于绝缘塑膜表面上的初始点，另一个输入端置于1）中标记的绝缘塑膜表面上的其他点位，测试湿胶层在环境温湿度下、不同测量长度的表面电阻值；将涂布胶黏剂的绝缘塑膜放置通风良好处，待湿胶层完全凝固干燥后，再采用同样的方法测试干胶层在环境温湿度下、不同测量长度的表面电阻值。

4）将黑胡桃装饰薄木粘贴于涂有胶黏剂的中密度纤维板之上，整平，在胶黏剂湿润状态下，将ACL 800型号表面电阻测试仪的一个输入端置于黑胡桃装饰薄木表面上的初始点，另一个输入端置于1）中标记的黑胡桃装饰薄木上的其他点位，测试此时含有湿胶层的胶合试件在环境温湿度下、不同测量长度的表面电阻值。

5）将步骤4）中含有湿胶层的胶合试件置于热压机下进行热压处理，使胶黏剂层完全干燥、凝固。

6）取出热压机下的胶合试件，将ACL 800型号表面电阻测试仪的一个输入端置于黑胡桃装饰薄木表面上的初始点，另一个输入端置于1）中标记的黑胡桃装饰薄木上的其他点位，测量此时含有干胶层的胶合试件在环境温湿度下、不同测量长度的表面电阻。

7）将6）中获得的含有干胶层的胶合试件放置环境中3 h以上，待其完全冷却，将ACL 800型号表面电阻测试仪的一个输入端置于黑胡桃装饰薄木表面上的初始点，另一个输入端置于1）中标记的黑胡桃装饰薄木上的其他点位，测量此时胶合试件在环境温湿度下、不同测量长度的表面电阻。

2 结果与分析

该实验于2016年3月底在广东润成创展木业有限公司的木门静电喷涂生产线上完成。经过测试，实验环境湿度为66.2%、温度为25.7 ℃，实测结果如表1所示。

2.1 中密度纤维板、黑胡桃装饰薄木的表面电阻

表1 表面电阻的实测结果Tab.1 Measurement results of surface resistance

在实验环境的温湿度下，当测量长度在2.5～52.5 cm之间变化时，中密度纤维板的表面电阻在1×108～5.25×108Ω变化，量级在108Ω；黑胡桃装饰薄木的表面电阻在3.11×108～4.12×109Ω变化，量级在108～109Ω之间。由于中密度纤维板的质地比黑胡桃装饰薄木更加致密，并且其自身含有一定量导电性较好的胶黏剂，因此其表面电阻比黑胡桃装饰薄木的更小，导电特性更好。

2.2 绝缘塑膜上湿胶层与干胶层的电阻

在实验环境的温湿度下，将胶黏剂均匀涂布在绝缘塑膜上，当测量长度在2.5～52.5 cm之间变化时，绝缘塑膜上湿胶层的电阻在7.62×104～5.67×105Ω变化，量级在104～105Ω之间。由于液体状态的胶黏剂含有导电填充材料与高分子聚合物[7-8]，其电阻远远小于中密度纤维板和黑胡桃装饰薄木的表面电阻。

经过长时间的冷却干燥，待绝缘塑膜表面的胶黏剂层完全凝固干燥后，测试其电阻。当测量长度在2.5～52.5 cm之间变化时，绝缘塑膜上干胶层的电阻在2.76×107～1.29×108Ω变化，量级在107～108Ω之间。同样温湿条件下，凝固状态的胶黏剂电阻仍然小于中密度纤维板和黑胡桃装饰薄木的表面电阻。

2.3 热压前中密度纤维板与黑胡桃装饰薄木贴合形成的胶合试件的表面电阻

在人造板表层均匀涂布一层胶黏剂，将黑胡桃装饰薄木置于湿胶层之上，整平贴合，在胶层处于湿润的状态下，测得此胶合试件的表面电阻。当测量长度在2.5～52.5 cm之间变化时，胶合试件的表面电阻在3.47×106～5.54×106Ω变化，量级在106Ω。在液态胶黏剂良好导电特性的影响下，胶合试件的表面电阻大于湿胶层的电阻、小于装饰薄木与中密度纤维板的表面电阻，胶合试件的导电性得到了提高。电流在胶合试件的传导路径如下：电流从正极出发，首先穿越黑胡桃装饰薄木的厚度方向向下传导，在导电特性更好的湿胶层向负极传导，最后再次穿越黑胡桃装饰薄木的厚度方向向上传导，最终达到负极。

2.4 热压后中密度纤维板与黑胡桃装饰薄木贴合形成的胶合试件的表面电阻

将中密度纤维板与黑胡桃装饰薄木贴合形成的胶合试件进行热压处理，形成粘贴牢固的胶合试件。将胶合试件取下，在自身温度还未下降之前，测试其表面电阻。当测量长度在2.5～52.5 cm之间变化时，胶合试件的表面电阻在1.07×109～9.46×109Ω变化，量级在109Ω，电阻骤然升高，其表面电阻值分别高于装饰薄木、中密度纤维板、湿胶层的表面电阻。原因如下：热压的过程中表层装饰薄木的水分大量蒸发，其电阻大幅度升高；温度升高使得干胶层的电阻有所升高。

2.5 胶合试件完全冷却后其表面电阻

将中密度纤维板与黑胡桃装饰薄木热压贴合后形成的胶合试件，放置3 h以上，待其完全冷却后，测量其表面电阻。当测量长度在2.5～52.5 cm之间变化时，胶合试件的表面电阻在7.51×107～4.42×108Ω变化，量级在107～108Ω之间，电阻数值比热压后立即测量的数值要小，这是完全冷却后胶合试件大量吸收了空气中的水分使得表层装饰薄木电阻降低、温度降低使得干胶层电阻有所降低的原因导致的。此时胶合试件表面电阻的数值大于绝缘塑膜表面干胶层的电阻、小于装饰薄木与中密度纤维板的表面电阻。

综合2.1、2.2、2.3、2.4、2.5章节中所述可得，木门表面热压贴合装饰薄木，当木门完全冷却下来与环境温湿度达到平衡后，木门表层装饰薄木的特性基本上与装饰薄木单独存在的时候差异不大，内部常用的中密度纤维板材料也与其单独存在的时候差异不大，最大的差异是在装饰薄木与中密度纤维板之间引入了胶黏剂层。因此，导致木门装饰薄木饰面后表层电阻降低、导电特性提高的最重要原因就是胶黏剂层的引入，在南方潮湿的环境下，经过装饰薄木饰面后的木门，放置一段时间后，可以不经过加湿处理，直接进行静电喷涂；在北方干燥的环境下，经过装饰薄木饰面后的木门，在静电喷涂之前就一定要进行加湿处理，抑或进一步提高凝固状态下胶黏剂的电阻，可在胶黏剂中适当地填充少量石墨粉[9]、镍粉[10]或有机导电填料[11]（如掺杂性导电聚苯胺）。

3 结论

1）在相同的温湿度环境下，中密度纤维板、黑胡桃装饰薄木、绝缘塑膜上湿胶层、绝缘塑膜上干胶层中，装饰薄木的表面电阻最大（108～109Ω量级），中密度纤维板次之（108Ω量级），绝缘塑膜上干胶层第三（107～108Ω量级），绝缘塑膜上湿胶层最小（104～105Ω量级）。

2）在相同的温湿度环境下，热压前中密度纤维板与黑胡桃装饰薄木贴合形成的胶合试件，在液态胶黏剂层良好导电特性的影响下，胶合试件的表面电阻大于绝缘塑膜表面湿胶层的电阻、小于装饰薄木与中密度纤维板的表面电阻，量级在106Ω，胶合试件的导电性得到了提高。

3）在相同的温湿度环境下，中密度纤维板与黑胡桃装饰薄木贴合形成的胶合试件热压后完全冷却，胶合试件表面电阻的数值大于绝缘塑膜表面干胶层的电阻、小于装饰薄木与中密度纤维板的表面电阻，量级在107～108Ω之间，导致木门装饰薄木饰面后表层电阻降低、导电特性提高的最重要原因就是胶黏剂层的引入。南方潮湿的环境下，经过装饰薄木饰面后的木门，放置一段时间后，可以不经过加湿处理，直接进行静电喷涂；在北方干燥的环境下，经过装饰薄木饰面后的木门，在静电喷涂之前就一定要进行加湿处理，抑或进一步提高凝固状态下胶黏剂的电阻。

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