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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.88.2002.tde-12032014-202931
Document
Author
Full name
Washington Luiz Esteves Magalhães
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2002
Supervisor
Committee
Souza, Milton Ferreira de (President)
Calil Junior, Carlito
Leão, Alcides Lopes
Mei, Lucia Helena Innocentini
Mota, Rogério Pinto
Title in Portuguese
Deposição de filmes protetores sobre madeira pela técnica do plasma frio
Keywords in Portuguese
Deposição polimérica
Madeira maciça
Plasma frio
Revestimento
Abstract in Portuguese
A madeira maciça é um compósito polimérico natural que pode sofrer tratamentos para atender a diversas especificações técnicas. Uma característica da madeira é a sua higroscopicidade. A madeira úmida é vulnerável ao ataque de térmitas e fungos, além de perder estabilidade dimensional. Os tratamentos mais usados são a impregnação e/ou o revestimento com tintas e vernizes. Uma técnica promissora para o revestimento de madeira maciça é o plasma frio ou descarga luminescente. Neste trabalho produziu-se plasmas frios através de descargas elétricas luminescentes em gases rarefeitos. Os precursores gasosos usados foram o etileno, acetileno, 1-buteno, e vapor de metil metacrilato e de acetato de vinila. A superfície de madeira maciça tratada por estes plasmas ficaram hidrofóbicas, sendo que os melhores resultados foram alcançados usando 1-buteno como gás precursor. Apesar do tratamento promover repelência à água, a superfície tratada continuou permeável ao vapor d'água. Com o emprego de uma mistura gasosa formada por vapor de TEOS e O2, foi possível constatar a ineficiência da descarga luminescente capacitiva em revestir o interior de orifícios em madeira. A deposição de filmes finos a partir de plasmas de 1-buteno foi caracterizada, tendo apresentado propriedades distintas do polímero convencional. O filme depositado por plasma apresentou hidrofobicidade, resistência química, insolubilidade em solventes comuns, e resistência contra teste acelerado de intemperismo. A espectroscopia de infravermelho e a análise elementar também revelaram diferenças entre os filmes convencional e depositado por plasma. As reações químicas no plasma podem ser controladas através de ajustes na potência transferida ao reator, pressão da câmara, vazão dos gases, e tempo de exposição à descarga. Com o uso de plasmas menos energéticos é possível produzir filmes poliméricos com estruturas menos entrecruzadas. Duas técnicas distintas foram testadas neste trabalho: o plasma capacitivo e o jato de plasma. Ambas as técnicas são promissoras em função do baixo nível de vácuo necessário, baixas freqüências, pequeno consumo de energia, ausência de poluição e solventes, e o uso de reagentes disponíveis em escala industrial.
Title in English
Coating films deposited on to wood surface by cold plasma technique
Keywords in English
Coating
Cold plasma
Polymeric deposition
Solid wood
Abstract in English
Solid wood is a natural polymer composite that can be subjected to a wide variety of treatments to make it suitable for specific technical applications. The greatest disadvantage of solid wood is its hygroscopicity. Moist wood is vulnerable to attack by fungi and termites, and loses its dimensional stability. The most widely used treatments for solid wood are impregnation and coating with paint and varnish. A promising future technique for solid wood surface coating is a plasma treatment in a glow discharge. Cold plasmas were produced by electrical glow discharges in a gas medium at reduced pressure. The precursor gases used were ethylene, acetylene, 1-butene, and vapor of vinyl acetate. The treatment caused the solid softwood surface to become hydrophobic; 1-butene-plasma produced the best results. Although the surface plasma treatment resulted in water repellence, permeability to water vapor remained. Using a mixture of tetraethyl orthosilicate vapor (TEOS) and oxygen (O2) it was possible to investigate the inability of the glow discharge to coat the surface of wood orifices. Deposition of non-conventional polymeric thin films were observed on solid wood substrate after injecting a 1-butene-argon gas mixture into a glow discharge chamber. The deposited film showed water repellence, chemical resistance, insolubility in most common organic solvents and some protection against weathering. Infrared analyses revealed differences between conventional and plasma polymerized 1-butene. Plasma chemistry can be controlled by external conditions of plasma, such as input power, gas flow rate, pressure, and the time of exposure. Using low energetic plasmas the deposited film can be polymer like with a less crosslinked structure. Two different techniques - known capacitive coupled plasma and plasma jet - were tested in this study. Both these techniques appear promising in view of the low vacum level and low frequency, low power supply required, the lack of pollutants and solventes, and the use of industrial chemicals.
 
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Publishing Date
2014-03-18
 
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