涂装工艺 之 涂层干燥.

22
1-溶剂继续蒸发的液体涂层 2-从下面开始逐步干结的漆层 3-基材
23
预热木材表面可以采用热接触，热辐射或热风对流等 方法。 用预热法干燥涂层，还能改善成膜质量，由于涂料 一接触热的木材，粘度立刻降低，这就有助于改善其在 木材表面的流平性。另外，由于木材经过预热，木材表 面管孔中的空气膨胀，部分被排除，所以漆膜起泡的现 象明显减少，有利于改进成膜质量。 采用预热法时，涂料的组成，木材表面温度和涂饰 涂料的方法，对流平情况和漆膜质量都有影响。预热法 用于快干涂料时，效果较显著（如挥发型漆类）；对于 慢干涂料（油性漆），则往往只能起辅助作用，这是因 为木材的热容量较小，预先蓄积在木材上的热量，对于 慢干涂料的涂层干燥过程来说，是很不够的。
2、氧化成膜漆类
如酚醛漆、醇酸漆等含有大量植物油的油性漆， 以及天然大漆都属此类漆。 这类漆成膜时，既有溶剂挥发的物理过程，也 有氧化聚合反应的化学过程。当将此类漆涂于物体 表面，油类分子中的不饱和脂肪酸吸收空气中的氧， 发生一系列复杂的氧化聚合反应，使成膜物质的分 子量增大，由小分子变成大分子，最后变成网状体 型结构的高分子漆膜。由于氧化聚合反应速度慢， 所以干燥速度较慢。为与此相适应，则采用 200# 溶 剂汽油，松节油等高沸点溶剂。油与树脂的类型不 同，油度、催干剂的类型等都将影响其干燥速度。
9
* 光敏漆的固化是由于紫外线激发光敏剂 分解游离基引发光敏树脂与单体交联反应而 聚合成膜。 所有这些聚合型漆的固化速度与成膜性 能，常受所用固化剂，引发剂的品种，数量 以及紫外线的辐射功率等因素影响，其特点 各不相同。
三、干燥速度的影响因素
在施工过程中，影响涂层干燥速度和成 膜质量的因素有：涂料类型、液体涂层的厚 度、干燥场所的温湿度、通风条件、加热涂 层的方法、设备和干燥规程等等。
3
在涂饰涂料的全过程中，涂层干燥所花 费的时间与涂饰涂料以及漆膜修整等工序所 用时间的比例极不均衡。涂饰几分钟，干燥 几小时，十几小时。因此，如何加速涂层的 固化，在生产实践中，具有很大实际意义。 按照涂料的实际干燥情况，涂层干燥可分 为三个阶段，即表面干燥、实际干燥和完全 干燥。 表面干燥的特点：液体涂层刚刚形成一 层微薄的漆膜，灰尘质点落上已经不再被粘 住而能够被吹走，有时也叫此阶段为防尘阶 段。
12
但是，木材表面涂层的加热温度是有限制的，加 热时，基材制品也被加热，温度过高，会引起含水 率变化，可能造成木材的收缩以及制品的翘曲开裂， 胶接和胶贴的木制品，当超过 60℃时，会显著降低 胶接强度。挥发型漆的涂层，干燥温度超过 60℃时， 溶剂激烈挥发，表层迅速干固，内部溶剂蒸汽到达 表层时容易形成气泡。所以，采用人工干燥方法， 表面温度一般不宜超过60℃。 在制定涂层干燥规程时，应针对具体条件（涂料 类型、涂层厚度、加热方式等）进行试验确定。一 般经验： *涂饰染料水溶液，加热不超过60℃。 * 油性漆比 60℃高些，但不超过 80℃。涂层不宜 过厚，否则涂层下部供氧困难，会大大延长干燥时 间。
17
1-已干燥的涂层 2-未干燥的液体涂层
3-基材
干燥时，热量的传递方向与木材溶剂蒸汽的跑出方向正 相反，因此，干燥初期在涂层表面形成的硬膜，阻碍着涂层 内部溶剂蒸汽的自由排出，这样就延缓了涂层的干燥过程， 甚至影响漆膜的质量，因为当涂层内部急剧蒸发的溶剂蒸汽 继续排出时，冲击表面已形成的硬膜，其结果就可能是漆膜 表面出现针孔或气泡。
4
实际干燥的特点：漆膜可以经受进一步 的加工——打磨和抛光。但不是漆膜已经全 部干透了，制品还不能使用。这个阶段漆膜 还在继续干燥，硬度在增加，涂层还会有下 渗现象。 完全干燥的特点：漆膜真正完全干透， 漆膜不能再下渗，漆膜所应达到的装饰、保 护性能指标已完全具备，制品可以投入使用。 一般完全干燥时间为24小时——10天。
24
对于涂饰方法来讲，预热法干燥涂层，适 用于辊涂或淋涂法涂饰涂料，此时效果较好； 如果进行喷涂，由于涂料微粒落在热的木材 表面上蒸发太快（几乎在瞬间），涂料的流 平情况反而不好。 预热法在国外应用较多，如家具板式部件， 地板、门板、方料、门框以及装饰板等的涂 层干燥。 由于在涂饰涂料之后的第一阶段里，挥 发分激烈蒸发，因此对于经过预热并涂饰过 涂料的零部件，还需要有一个专门的场所 （干燥室或干燥装置），用于稳定涂层，并 装设较大的通风系统。
涂装工艺 之 涂层干燥
1
涂于木材表面的液体涂层，逐渐转 变成固体漆膜的过程称作涂层干燥或涂 层固化。 在整个涂饰工艺过程中，是不可忽 视的一道工序，没有合理的涂层干燥过 程和方法，就不可能获得优质高效的装 饰保护漆膜。只有对涂层的固化机理， 影响因素以及生产实用的干燥方法有所 了解，才能正确的干燥涂层，并获得好 的漆膜质量。
13
* 挥发型漆涂层，一般在 40—50℃，常采取低、高、 低分段加热方式，以免开始溶剂激烈蒸发形成气泡。 * 对于蜡型聚酯漆涂层，适宜的温度是 15—30℃， 如果温度低于 15℃，石蜡会在涂层内结晶，引起漆 膜模糊；而当高于 30℃时，涂层胶凝进行很快，溶 入漆中的石蜡来不及全部浮出，使表面固化情况恶 化，漆膜模糊发粘，无法研磨。 非蜡型聚酯漆的涂层，可以在较高的温度条件下 固化。 从生产效率的角度来考虑，干燥越快越好，但 干燥速度的提高，必须以保证质量为前提，即速度 应该服从质量。我们说每种涂料在一定的干燥条件 下，都有一个合理的干燥时间，不可强求任何品种 的涂料都要干燥很快，而应该经过试验，慎重选风干燥室
21
三、预热干燥
预热干燥法就是在涂饰涂料之前，预先将 木材表面加热，当涂饰涂料之后，由木材蓄 积的热量传递给涂层，促进涂层内溶剂的蒸 发以及化学反应的进行，从而加速了涂层的 固化一种干燥方法。 预先加热材料表面，对涂层干燥是十分 有利的，因为这时热量的传递是自下而上的 进行，热量是从木材传到涂层，与溶剂蒸汽 蒸发的方面一致。于是，首先是涂层的下层 被加热，涂层自下而上干燥固化，涂层中的 熔剂蒸发可以顺利地从涂层中散发出来，从 而缩短了干燥时间。见图。
14
第二节 涂层干燥方法
目前用于木材涂饰的涂料干燥方法有两 大类，即自然干燥和人工干燥。前者是在常 温条件下的自然干燥，干燥时间长；后者则 是采用各种人工措施加速涂层的固化，以缩 短干燥时间。 人工干燥包括：木材预热干燥，对流 干燥，红外线辐射干燥和紫外线干燥。分述 如下：
15
一、自然干燥
不采用任何人工措施，利用自然的温度条件，进 行涂层干燥的方法。方法简单，不需任何设备，不 用复杂技术，不消耗过多能源，但是干燥时间长， 生产率低，占地面积大，涂层容易沾附灰尘。 自然干燥条件指的是室温，即 18—25℃，相对 湿度 45—60% 左右，所以对干燥场地，也应控制其 温度和空气流通情况。我们说，温度高，湿度低干 燥快，反之温度低，湿度高则干燥慢，并容易出现 质量问题。一般地讲，自然干燥的温度不能低于 10℃，相对是湿度不高于 75% ，加强改善空气的流 通情况。
对于油性漆，当相对湿度超过 70% 时，对 干燥速度的影响比温度对其的影响还要显著。 同一品种的油性漆，在北方施工（温度低、 湿度低），要比在南方施工（温度高、湿度 高）干燥要快些。但也不是空气越干越好， 要考虑对木材含水率的影响。 *温度的影响，在所有的施工影响因素中， 温度最重要。当涂层周围空气温度高，或者 基材表面温度高，或者涂层本身温度高，都 会加速涂层的流平，改善成膜质量。因此， 温度（热能）对任何漆种涂层干燥的物理与 化学变化过程，都会促使其加速进行。
6
挥发型漆最大的特点是干燥快。从涂料组成看， 影响挥发型漆干燥速度的因素主要是溶剂的类型及 其混合比，成膜物质与溶剂的关系等。 低、中、高沸点溶剂，影响其干燥速度和干燥质 量。一般挥发型漆多采用混合溶剂。 挥发型漆涂饰后，涂层上部溶剂的挥发速度决 定于溶剂的沸点，但涂层内部的溶剂蒸发时，要穿 越整个涂层，所以挥发的快慢不仅决定于溶剂的蒸 气压（溶剂的蒸汽压高，其沸点就低，易挥发）， 还决定于溶剂与成膜物质的关系。有的成膜物质对 溶剂有一种吸留性，即成膜物质对溶剂的释放性差。 同一溶剂在从释放性好的成膜物质溶液中挥发时， 从开始到最后都是一个速度，在一定时间内挥发完 毕，而在释放性差的成膜物质溶液中，挥发到后期， 挥发速度很低，需要很长时间才能把部分残余溶剂 7 挥发完。
19
如前面讲过，影响涂层固化的因素，除温 度外，还有气流的速度和方向，相对湿度， 干燥装置内的气体容积及换气情况等。 对流干燥比自然干燥快很多，在国内外家 具与木材加工企业生产中应用较广泛，较普 遍。 对流干燥需有专门的干燥装置，以便使热 量不致散失，并使加热空气能按一定方向循 环，及时排出含有大量溶剂蒸汽的空气。 按照作业方式，干燥装置可分为周期式 和连续式两种。
5
二、涂层固化机理
以前我们讲过，根据成膜干燥机理，涂料 可分为 “ 挥发干 燥型涂 料和固化干燥型涂 料”。 但就其液体涂料的干燥类型来讲，涂层 的固化可分为溶剂挥发成膜漆类，氧化成膜 漆类和聚合成膜漆类三大类。 1、挥发成膜漆类
即挥发型漆。涂饰后，主要是由于溶剂挥发的 物理过程，使涂层粘度逐渐增大，溶剂挥发终了， 涂层即完全干燥，形成固体漆膜。如虫胶漆、硝基 漆，过氯乙烯漆等，均属此类。
8
3、聚合成膜漆类
除上述两类以外的漆类，如聚氨脂漆，不饱和聚 酯漆，光敏漆等统称为聚合型漆。 此类漆成膜过程比较复杂，既有溶剂挥发的物理 过程，更主要的是由于各种类型的聚合或缩合的交 联化学反应，而形成网状体型结构高分子漆膜。如： *双组分羟基固化型聚氨脂漆的固化，是由于多 异氰酸酯与含羟基聚酯之间的加成聚合反应的结果。 *不饱和聚酯漆的成膜，是由过氧化物引发剂，引 发不饱和聚酯游离基聚合反应的进行，并与单体交 联固化成膜。
18
针对这一情况，在进行对流干燥之前，应先在常 温（ 20℃左右）条件下静置（陈放）一段时间，根 据涂料中挥发分组成的不同，可预先静置5—20分钟， 以便使大部分溶剂蒸发，然后再在较高的温度下使 涂层进一步干燥。 为了获得优质漆膜，干燥规程可分段进行。如硝 基 漆 涂 层 干 燥 时 ， 开 始 干 燥 时 温 度 低 些 （ 20— 25℃），此时溶剂激烈蒸发 ，然后提高加热温度 （ 40—45℃），这时溶剂已不大量蒸发，涂层基本 固化，最后再降低温度（ 20—25℃），使漆膜稳定， 结束干燥。至于每段干燥时间长短，根据涂料种类 和涂层厚度来确定。