0 前 言
水性涂料的干燥与水有密切关系,如果“水”无法快速挥发或“水分”未挥发完全就再上涂水性涂料,除影响成膜后的物性外,其生产线必须延长,造成不良品的增加,如何能让水快速挥发将是推广水性涂料的关键。水性木器涂料的干燥受温度、湿度(尤其是湿度)的影响很大,如果涂装环境的温度、湿度变化太大及长期在不稳定的环境之下,其干燥成膜后的物性也不稳定,生产效率也无法掌控,对计划生产的家具厂是一大瓶颈。水性木器涂料喷涂后可使用自然待干、热风或红外干燥、微波干燥、除湿干燥等,取代表性干燥方式(自然干燥、热风干燥、微波干燥)做对比中国涂料在线coatingol.com。
1 原 理
(1)常规干燥(自然干燥及热风干燥)是以空气作干燥介质,以对流方式(加热可增快对流速度)使水分挥发而干燥。
(2)微波是一种高频电磁波,在电磁波的光谱中它是介于超短波和红外线之间,微波穿透力极大,由于微波的照射使涂膜内部水分子高速运动,产生能量加速水分挥发。
(3)自然干燥及热风干燥因空气对流,所以涂膜表面先干,内部的水就较难挥发出来,而微波穿透力强能使内部快速干燥。
2 试验部分
试验目的:比较自然干燥、传统热风干燥、微波干燥的差异,并以不同温度、湿度、不同黏度、不同固体含量等方式测试。
2.1 以不同的前置时间测试(喷涂后到进入烘房的时间)
条件:温度30 ℃,湿度60%,涂布量80 g/m2,测试结果见表1。
注:1)热风干燥时间为前置时间+烘烤时间+烘烤后冷却时间。2)微波时间为前置时间+微波时间+微波后冷却时间。3)微波时间为微波1 min +停止1 min +微波1 min +停止min +微波1 min,共5 min。
由表1可见,前置时间对干燥影响不大(后面的测试均采用15 min的前置时间)。
2.2 在高温高湿、高温低湿、低温高湿、低温低湿4种环境下测试(见表2)
表2 在高温高湿、高温低湿、低温高湿、低温低湿4种环境下测试结果
注: 1)热风干燥时间为前置时间(15 min)+50 ℃×30 min烘烤+5 min冷却,共50 min。2)微波干燥时间为前置时间(15min)+微波1 min、停止1 min、微波1 min、停止1 min、微波1 min(共5 min)+冷却时间5 min,共25 min。3)自然干燥时间为喷涂到可打磨的时间。4)涂装条件为:黏度岩田2#杯 20 s、涂布量80 g/m2。
由表2可见:
(1)自然干燥受环境温度及湿度的影响很大。
(2)烘烤为固定温度,微波也为固定时间,受外界温湿度影响很小。
(3)因热风干燥及微波干燥的时间较为固定,家具厂能有效地控制生产量及稳定的质量。
(4)微波干燥的效力大于热风干燥与自然干燥。
2.3 同样的固体含量(M=30%)、不同黏度(增稠剂的添加量不同)之微波干燥(见表3)
注:1)喷涂量80 g/m2、温度30 ℃、湿度76%。2)干燥条件:前置时间15 min,微波后冷却时间5 min。3)微波间隔为每微波1 min停止1 min再微波。共5 min。
由表3可见,微波干燥受黏度的影响不大。
2.4 相同黏度(岩田2#杯20 s)不同固体含量(含水量不同)之微波干燥(见表4)
注:1)喷涂量80 g/m2、温度31 ℃、湿度58%。2)前置待干为15 min。3)都先微波3 min,未干的样板再追加微波时间。
由表4可见,微波时间与水性涂料的含水分有关,水分越多需微波的时间越长。
2.5 不同黏度、不同固含量之微波干燥
以同一种涂料加不同水稀释测试其微波干燥,结果见表5。
由表6可见,对木材除水速度来判断,微波是3min,热风为1 h×50 ℃,效率相差很多。
2.7 物理性能对比
相同底面漆、相同喷涂量、相同涂装工艺(同为2次底漆2次面漆),相同之被涂物(贴Cherry薄片之木板)只干燥方式不同,涂装条件温度29 ℃,湿度68%,底漆喷涂量80 g/m2,面漆喷涂量60 g/m2。不同干燥方式的物性对比见表7。
由表7对比可见,微波干燥之物性稍好。
3 分析与讨论
(1)以内部空间1 m3(长宽高各为1 m)计算,热风烤箱需功率为7kVA(12.124 kW),而微波烘箱为1 kW灯管5支共5 kW,再计算烘烤时间,微波的耗电量比传统烘箱省很多。
(2)在干燥时间及生产变数掌控,采用烘烤及微波均具有正面效果,尤其是微波干燥更能缩短待干时间及缩小空间。
(3)尚需评估微波对人体健康的影响。
(4)以上的测试仅对水性木器涂料的干燥作探讨,微波干燥是否对涂膜或家具有副作用需再进一步测试。
4 结 论
综合以上的测试,微波干燥具有时效性、节能的功能,可降低成本和人员,亦能缩减厂房空间,于水性木器及涂装具有极高的实用性,值得大家共同努力推广,促使水性木器涂料能早日在市场上有所进展。