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水性涂料涂抹家具的常见干燥方式
2020年06月02日    阅读量:2644    新闻来源:水漆助手  |  投稿

水性涂料的涂层干燥是保证涂料质量的需要,是整个涂装过程中不可缺少的工序,直接影响到生产成本和效率。


涂层干燥后,对最终产品的质量有很大的影响。如果涂层干燥不好,漆膜会有光泽差、桔皮、针孔等缺陷,漆膜会产生严重的内应力,降低漆膜的附着力;使用过程中会出现裂纹,失去保护和装饰作用,因此很难保证涂层薄膜性能的稳定性和获得良好的装饰质量涂料在线coatingol.com


同时,涂层干燥是一个频繁且最耗时的过程。所以,在现代生产中,如何加快涂料干燥,不仅关系到缩短生产周期、节约生产面积,而且是实现施工连续性和自动化需要解决的关键技术问题。


因此,研究水性涂料的干燥方法,对保证涂料质量、加速涂料施工效率具有重要意义,也是改善涂层干燥效率的重要途径,还是生产发展中的一个重要问题,具有重要的应用价值。


木质家具所用到的水性涂料是一种以水为介质的涂料。水性涂料的固含量很低,一般只有20%-30%,含水量约为70%。因此,水性涂料在干燥过程中最要注意的是水分的蒸发。


接下来为大家介绍水性涂料的成膜过程和水蒸发过程。


PART 1

水性涂料涂抹家具的成膜过程


水性涂料成膜过程是一种分子链凝聚现象,一般可分为三种步骤:水挥发、颗粒变形、颗粒合并。

施工结束后,首先是水分挥发。当水性涂料的乳胶粒占胶层的74%(体积)时,胶粒相互接近,达到密实的填充状态;其次,水分继续挥发,聚合物颗粒变形。毛细管压力高于聚合物颗粒的抗变形力。介质越易挥发,压力越大。然后,聚合物颗粒凝聚并融合形成连续的涂层;最后,水分继续挥发。当压力达到使每个颗粒中的分子链向另一个颗粒分子链扩散时,聚合物分子链逐步向彼此扩散,使涂层薄膜均匀,固化干燥过程完成。


PART 2

研究水分挥发过程


理论上,这是一个水性涂料的蒸发过程从表面到内部符合垂直干燥理论。在第一阶段,树脂颗粒发生不规则的布朗运动,水在水-空气界面上的挥发速率与在纯水中相同;进入第二阶段后,树脂颗粒的悬浮介质减少,使树脂颗粒相互靠近、聚集、凝聚,导致水空气界面收缩,减小了水-空气界面的总面积,并迅速降低了水的蒸发速率;在最后阶段,水的蒸发速率不断降低,剩余的水通过薄膜中的毛细管扩散到薄膜空气表面。

整个过程由树脂颗粒的表层向内部发展,水分蒸发速率随水分含量的降低而降低,水分含量由颗粒间的间隙转移向聚合物转移转变。


PART 3

干燥方式


木材的干燥过程是从木材内部逐渐去除水分的过程,而家具所用的水性涂料的干燥过程在很大程度上是从涂料内部逐渐去除水分的过程。从某种意义上说,两者有一些相似之处。因此,在进一步研究木质家具水性涂料的干燥方法时,可以借鉴比较成熟的干燥方法。在木材干燥领域,自然干燥、热风干燥、微波干燥、紫外线干燥、红外干燥、太阳能干燥、高频干燥、组合干燥等干燥方法理论上都适用于水性涂料的干燥,但各种干燥方法在水性涂料干燥应用中的具体技术参数还需要研究。

影响水性涂料涂抹木质家具的干燥速度主要因素是环境温度、相对湿度、漆膜厚度和气流速度。伍忠跃等人认为,水性木器涂料可以加快干燥速度,提高涂料硬度,降低VOC,避免“慢干”带来的诸多弊端。蔡家斌等。研究了微波干燥在聚氨酯水性木器涂料中的应用。结果表明,微波干燥后涂层中90%的水分被去除,而烘箱干燥的水分去除率仅为50%左右。经微波干燥后,可对涂层进行干燥、抛光、堆放和包装。

不同干燥方法对水性涂料的干燥速度和成膜质量有明显的影响。以下是水性涂料各种干燥方法的概述。


自然干燥


水的蒸发潜热很大,达到2457.7kj/kg。水基涂料的蒸发需要吸收大量的热量。水的挥发受大气温度、湿度和风速的影响。挥发速率随温度的升高而增大,随空气湿度的增大而减小,随风速的增大而增大。这是因为温度升高,分子的热运动更剧烈,液态水分子更容易摆脱其他水分子的吸引而变成水蒸气分子。然而,随着空气湿度的增加,水蒸气在空气中的比例增大,水蒸气的分压增大,单位时间内更多的水蒸气分子变成液态水分子。因此,水的蒸发率随空气湿度的增加而降低。风速越高,单位时间内从挥发性表面带走的水分子越多,蒸发速度越快。

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自然干燥具有方法简单、应用广泛的优点,但也存在干燥速度慢的缺点。在自然条件下,温度、湿度和风速不断变化,干燥速度和成膜质量不稳定。如果温度高、湿度大或湿度大,涂层容易变白,干燥速度慢。在低温下,干燥速度很慢,特别是在5℃时,水性涂料成膜困难。这些都是制约水性涂料应用的重要原因。


热风干燥


热风干燥是以40-60℃的热风为热载体,将热能传递到工件表面的涂层上,涂层吸收能量后固化成膜的一种加热干燥方法。一般以电或蒸汽为热源,先加热空气,通过对流将热空气传给涂层表面,使涂层迅速干燥。

用热风干燥时,涂层周围的热风是加热介质。涂层总是有一定厚度的。从涂层表面到内层边界的传热需要一定的时间。传热速度取决于涂层的厚度及其导热系数。因此,当对流加热时,涂层表面总是先被加热。在干燥初期,表层水分挥发最强,涂层的固化从表层开始,然后逐渐向底层扩展,导致底层最后干燥。


热风干燥技术的应用可以明显加快涂料的干燥速度,具有适应性强的特点。它是一种广泛使用的干燥形式。在大型家具厂,热风干燥线是目前溶剂型涂料强制干燥的主要形式。它被用来干燥水性涂料。由于水性涂料干燥时间长,一方面需要研究干燥设备,另一方面需要研究干燥过程。而干燥线各部分的温度、湿度、运行速度(干燥时间)和通风条件将会影响到干燥质量和最终涂层成膜的重要关键。


微波干燥


微波是指波长为1mm-1m,频率为300mhz-300ghz,具有穿透性的电磁波。常用的微波频率为915-2450mhz。

微波加热采用介质损耗原理,水的介电常数远大于干物质的介电常数。电磁场释放的大部分能量被涂层中的水吸收。

微波场以每秒数亿次的高速周期性地改变外加电场的方向,使水分子迅速摆动,产生显著的热效应,使涂层内外的温度同时迅速升高。微波加热的优点是干燥速度快,不同物质对微波有选择性吸收;对干燥物无形状要求;薄膜加热非常均匀,没有温度梯度,厚膜可以干燥。对于水分子,2450MHz微波具有最佳的能量转换和损耗平衡。这种频率的微波能穿透30mm厚的水层,可适用于干燥各种厚度涂层的水性涂料。


紫外线干燥


对于水性涂料,可以采用紫外线固化的干燥方式。所谓紫外线固化是指水性涂料的UV在波长为300-400nm的紫外线照射下进行固化的干燥方式。

在水性涂料中含有少量的光敏剂,在紫外线的照射下,光敏剂吸收特定波长的紫外线,分解产生活性基团,引发成膜物质的聚合反应,形成网状结构而使涂层固化。紫外线固化具有涂层固化速度快、涂膜质量好等特点。但是。此种方法只能用来对付水性涂料的涂层,并且只能干燥成平板状的家具涂饰板件。


红外线干燥


红外线固化可用于水性木器涂料的干燥。所谓红外线固化,实际上是指家具面板及其涂料在红外线的照射下,吸收辐射能并转化为热能,从而实现涂层的固化。

红外线是介于可见光和微波之间的一种不可见光。波长为0.72-1000um。按波长范围可分为“近”、“中”、“远”三种红外线,常用于涂层的干燥。

红外固化具有固化速度快、升温快、固化质量好等优点。但是,采用红外加热干燥涂层时,存在明显的温度梯度,其干燥从表面向内部延伸,不适合干燥厚涂层;红外线干燥只能加热红外线能到达的区域,不能用于干燥三维物体。


标签:家装家具涂料辅料与设备涂装应用技术中心家具漆涂装
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