水性涂料的涂層干燥是保證涂飾質(zhì)量的需要，是整個涂飾過程不可缺少的工序，直接影響到生產(chǎn)成本和工效。涂層在什么條件下進(jìn)行干燥，對最終產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大。涂層干燥不合理，漆膜會產(chǎn)生光澤差、桔皮、針孔等缺陷，嚴(yán)重的會在漆膜內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力，使漆膜附著力降低；在使用中產(chǎn)生裂縫，失去保護(hù)裝飾作用，難以保證漆膜性能穩(wěn)定與獲得良好的裝飾質(zhì)量。同時，涂層干燥是一項經(jīng)常重復(fù)而又最費(fèi)時的工序，所以，在現(xiàn)代生產(chǎn)中，如何加速涂層干燥，不僅關(guān)系到縮短生產(chǎn)周期和節(jié)約生產(chǎn)面積，而且也是實現(xiàn)施工連續(xù)化和自動化必須解決的技術(shù)關(guān)鍵問題。因此，為了保證涂飾質(zhì)量和提高涂飾工效，研究水性涂料涂層的干燥方式具有重要的意義，是提高干燥效率的重要途徑，也是發(fā)展生產(chǎn)的重要問題，具有重要的應(yīng)用價值。
木家具用水性涂料是以水為介質(zhì)的涂料。水性涂料的固含量非常低，一般只有20％-30％，含有70％左右的水分。所以，水性涂料在干燥過程中主要是水分的揮發(fā)。下面就水性涂料的成膜過程及水分揮發(fā)過程進(jìn)行闡述。
一、家具用水性涂料的成膜過程
水性涂料的成膜過程是一種分子鏈凝聚現(xiàn)象，一般可以分為3個步驟：水分揮發(fā)、粒子變形和粒子合并。施工后，首先是水分揮發(fā)，當(dāng)水性涂料的乳膠微粒占膠層的74％（體積）時，微粒相互靠近而達(dá)到密集的充填狀態(tài)；其次，水分繼續(xù)揮發(fā)，聚合物微粒子變形，毛細(xì)管壓力高于聚合物微粒的抗變形力，微粒之間產(chǎn)生壓力，介質(zhì)揮發(fā)越多，這個壓力越大，而后凝集、融合形成連續(xù)的涂膜；最后，水分繼續(xù)揮發(fā)，當(dāng)壓力達(dá)到能使每個微粒中分子鏈擴(kuò)散到另一微粒分子鏈中去時，聚合物分子鏈逐級逐漸相互擴(kuò)散，使膜均勻化，就完成了固化干燥過程。
二、水分揮發(fā)過程研究
從理論上分析，水性涂料的水分揮發(fā)過程符合由表及里的垂直干燥理論。該理論認(rèn)為水性涂料成膜時水分的揮發(fā)可分為3個階段，第一階段，樹脂顆粒進(jìn)行著無規(guī)則的布朗運(yùn)動，水分與在純水中一樣沿著水—空氣界面以相同的揮發(fā)速率揮發(fā)；進(jìn)入第二階段后，樹脂顆粒賴以懸浮的介質(zhì)減少，使得樹脂粒子之間相互靠近、堆積和聚結(jié)，引起水—空氣界面收縮，使得水—空氣界面的總面積減小、水分的揮發(fā)速率快速下降；到最后階段，水分的揮發(fā)速率不斷降低，剩余的水分通過膜中的毛細(xì)管道擴(kuò)散到涂膜—空氣表面揮發(fā)出來。整個過程由樹脂顆粒的表層逐漸向內(nèi)部發(fā)展，水分的揮發(fā)速率因水分的不斷減少、水分由粒子之間的間隙傳遞轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^聚合物傳遞而降低。
三、干燥方式
木材的干燥過程是水分逐步排除木材內(nèi)部的過程，而家具用水性涂料涂層的干燥在很大程度上是把水分逐步排除涂層內(nèi)部的過程，從一定意義上講，兩者有一定的相似之處。所以，在進(jìn)一步研究木家具用水性涂料涂層的干燥方式時可以借鑒相對成熟的木材干燥方式。在木材干燥領(lǐng)域，自然干燥、熱空氣干燥、微波干燥、紫外線干燥、紅外線干燥、太陽能干燥、高頻干燥、聯(lián)合干燥等方式在理論上皆適用于水性涂料涂層的干燥，只是需要研究各種干燥方式在水性涂層干燥應(yīng)用中的具體技術(shù)參數(shù)。
影響水性木器涂料干燥速度的主要因素是環(huán)境溫度高低、相對濕度的大小、漆膜厚薄以及氣流流動的快慢等。伍忠岳等認(rèn)為水性木器涂料實現(xiàn)流水線涂裝，可以加快干燥速度、提高涂膜硬度、降低VOC及避免“干燥慢”帶來的諸多弊端。蔡佳斌等對微波干燥在聚氨酯水性木器涂料中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，研究表明經(jīng)過微波干燥之后水性涂膜中的水分脫除了90％，而同樣時間內(nèi)烘箱干燥則只能脫除總水分的約50％。微波干燥后涂膜立即達(dá)到了實干，可以進(jìn)行打磨，能夠疊放、包裝。
不同的干燥方式對水性涂料的干燥速度和成膜質(zhì)量有著明顯的不同，下面就水性涂料的各種干燥方法概述之。
1、自然干燥
水的蒸發(fā)潛熱很大，達(dá)到2457.7KJ/Kg，水性涂料涂層的水分揮發(fā)需要吸收大量的熱量。水分的揮發(fā)受大氣溫度和濕度及風(fēng)速的影響，揮發(fā)速度隨著溫度的升高而增加，隨著空氣濕度的增加而降低，隨著風(fēng)速的增大而變大，這是因為溫度升高，分子熱運(yùn)動更加劇烈，液體水分子更容易擺脫其它水分子的吸引而變成蒸汽分子。但隨著空氣濕度的增加，空氣中的水蒸汽所占的比重增加，水蒸汽的分壓力增加，在單位時間內(nèi)使更多的水蒸汽分子變成液體水分子，因此，水的揮發(fā)速度隨著空氣濕度的增加而減小。風(fēng)速越大，單位時間內(nèi)從揮發(fā)表面帶走的水分子越多，所以揮發(fā)速度越快。
自然干燥具有方法簡單、應(yīng)用廣泛的優(yōu)點，但同時具有干燥速度慢的缺點。在自然條件下，溫度和濕度及風(fēng)速是不斷變化的，干燥速度及成膜質(zhì)量不穩(wěn)定。如果在高溫高濕或濕度比較大的情況下，涂層容易發(fā)白，干燥速度較慢。在低溫下，干燥速度很慢；特別是在5℃下，水性涂料難以成膜。這些都是制約水性涂料推廣應(yīng)用的重要原因。
2、熱空氣干燥
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