家具用水性木器涂料干燥方法概述

陳江平 符英苑 范昌平

摘 要：水性木器涂料是一種以水為介質的涂料，對環境友好，環保性能突出，是國家重點推廣的涂料品種。水性木器涂料含有50%甚至更高的水分。因水分較難揮發，因此水性木器涂料的干燥技術比油性木器難度要高許多。如何使水性木器涂膜獲得良好的干燥，是實現涂裝連續化、自動化的關鍵技術，因此，研究水性木器涂料干燥是非常有應用價值的。本文主要針對家具常用水性木器涂料干燥方法進行討論。

關鍵詞：水性木器涂料；干燥方法

1 水性木器涂料的成膜過程

水性木器漆的成膜可分為3個過程：

①顆粒的堆積：由于水的蒸發，乳膠顆粒相互接近從而達到最緊密堆積的狀態。顆粒之間的空隙有乳化劑、水溶性鹽以及水分子；

②顆粒的融結：覆蓋于顆粒表面的吸附層被破壞，暴露的聚合物顆粒表面之間直接接觸，顆粒發生變形和融結而成連續性薄膜；

③顆粒的擴散：顆粒之間的空隙或融結顆粒的水溶性物質、成膜助劑等將使聚合物溶解或向聚合物擴散，聚合物表面的鏈端分子也相互滲透或擴散，從而使薄膜進一步均勻化。

2 水分揮發過程

水分揮發過程符合由表及里的垂直干燥理論，該理論認為水分揮發可分為3個階段：第一階段，乳膠樹脂顆粒進行著無規則的布朗運動，水分沿著水-空氣界面以相同的揮發速率揮發；第二階段，水介質減少，乳膠樹脂粒子之間相互靠近、堆積和聚結，水-空氣界面收縮，水分的揮發速率快速下降；第三階段，剩余水分通過膜中的毛細管道擴散到涂膜-空氣表面揮發出來。

3 干燥方式

木材的干燥過程是水分逐步排出木材內部的過程，而家具水性涂料涂膜的干燥是把水分逐步排除涂膜內部的過程，兩者有相似之處。在研究家具用水性涂料涂膜的干燥方式時可以借鑒現有相對成熟的木材干燥方式。在木材干燥領域，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、聯合干燥等方式在理論上皆適用于水性木器涂料涂膜的干燥。不同的干燥方式對水性涂料的干燥速度和成膜質量有著明顯的不同，下面就水性木器涂料的各種干燥方法概述之。

3.1 自然干燥

自然干燥是常溫放置的干燥方法。

水的蒸發潛熱很大，在一個大氣壓（0.1MPa）100℃時的蒸發潛熱為2257.2kJ/kg，因此水性涂料涂膜的水分揮發需要吸收大量的熱量。水分的揮發受大氣溫度、濕度及風速的影響，揮發速度隨著溫度的升高而加快，隨著空氣濕度的增加而降低，隨著風速的增大而變快。

自然干燥具有方法簡單、應用廣泛的優點，在自然條件下，溫度、濕度及風速是不斷變化的，干燥速度及成膜質量是極不穩定的。當在低溫高濕或濕度大的條件下，涂膜易發白，甚至縮邊。低溫時干燥速度很慢，特別是在5℃下難以成膜。

3.2 熱空氣干燥

熱空氣干燥是采用對流原理，以40～50℃溫度的熱空氣為載熱體，將熱量從涂膜表面傳遞到涂膜里層。涂膜的固化也是從表層開始，隨后逐漸擴展到底層，使底層最后干燥。常用電或蒸汽作為熱源。

采用熱空氣干燥，可加快涂膜干燥速度，且適用性強，應用廣泛。時下家具工廠采用熱空氣干燥線是溶劑型涂料強制干燥的主要形式，當改用于水性涂料時，需要干燥線各節點處的溫度、濕度、工件運行速度、干燥時間、通風條件等工藝參數進行調整，以保證最終的漆膜質量。

3.3 微波干燥

微波是指波長為1mm-1m，頻率為300MHz-300GHz，具有穿透性的電磁波。常用的微波頻率為915-2450MHz。

微波加熱利用的是介質損耗的原理，水的介電常數比干物質大得多，電磁場釋放能量大部分被涂料中的水分吸收。微波場以每秒幾億次的高速周期性地改變外加電場的方向，使水分子迅速擺動，產生顯著的熱效應，從而使涂料內部和表面的溫度同時迅速升高，達到干燥效果。

微波干燥的優點是干燥速度快，工藝時間短，不同物質對微波具有選擇性吸收，對物件沒有形狀要求，涂膜加熱均勻，不存在溫度梯度差，可以干燥厚膜。實驗證明，微波干燥在聚氨酯水性木器涂料中可脫除90%的水分，而同樣的時間內，烘箱干燥只脫除50%的水分。

3.4 紫外線干燥

紫外線用于水性UV涂料干燥，水性UV在固化前需進行脫水預干燥，之后在波長為300-400Nm的紫外線照射下固化成膜。水性UV涂料中含光敏劑，在脫水之后經紫外線照射后光敏劑吸收特定波長的紫外線，分解產生活性基團，引發成膜物質的聚合反應，形成網狀結構而使涂膜固化。

紫外線干燥具有涂膜固化速度快、涂膜質量好等特點，但是此種方法只能干燥平板狀的家具涂飾板件。

3.5 紅外線干燥

紅外線干燥是指被涂飾的家具板件及其涂膜在用遠紅外線的照射下吸收輻射能量并被轉化成熱能，從而實現涂膜的固化。

紅外線固化具有固化速度快、升溫迅速、固化質量好等優點，但是因存在明顯的溫度梯度，不適合用于干燥較厚的涂膜，且不能用來干燥立體復雜的物件。

以上僅為個人對家具用水性木器涂料干燥方法的部分應用研究，有待于眾多同仁進一步研究分析。

參考文獻：

[1]張興華.水基涂料—原料選擇·配方設計·生產工藝[M].北京：中國輕工業出版社，2000.

[2]涂料工藝編委會編.涂料工藝（第三版）[M].北京：化學工業出版社，1997.