干燥工艺对高光正喷灯箱片涂层的影响

姚薇，吴振娟，王桂云，马少彬

（天津海华科技发展有限公司，天津300220）

干燥工艺对高光正喷灯箱片涂层的影响

姚薇，吴振娟，王桂云，马少彬

（天津海华科技发展有限公司，天津300220）

适宜的干燥工艺在涂层研制过程中成为关键，通过实践找出针对高光正喷灯箱片的适宜干燥工艺。

高光正喷灯箱片；干燥工艺；风量；风速

绝大部分的涂布层是在流动状态涂布的，但产品是在干燥的情况下使用的。所以干燥过程在很大程度上影响了涂布产品的最终质量，它既能提高也能降低涂布产品的性能。一个良好的涂布工业化产品，除了具有最佳的化学配方外，适宜的干燥过程也是生产过程中极为重要的部分。本文针对高光正喷灯箱片涂层的干燥工艺进行实验，找出高光正喷灯箱片涂层的适宜干燥工艺。

1 基本原理

干燥过程的目的是将溶剂分子从被干燥的涂层内蒸发掉，从而使湿的涂层变为均匀的干涂层。如果涂布时涂层均匀，那么干燥器必须在干燥过程中使涂层的均匀性不变。

干燥和涂布工艺各自独立但有相互联系。因为涂布工艺的要求决定了干燥参数和对干燥器的要求，干燥器的局限性又影响涂布过程，所以必须把它们放在一起考虑。例如涂层配方变化会多方面影响干燥器，涂层溶剂的选择将极大地影响干燥器形式，如加热的热源，安全性和环境状况。蒸发水分的干燥器和蒸发易挥发的溶剂的干燥器在设计上有很大差别。胶粘体系会影响干燥过程的温度和空气流速。干燥器内低粘度配方的涂层比高粘度配方的涂层更敏感，更易破坏。为避免涂层流动和毁坏，干燥器必须用低风速。

特殊的涂布器和干燥器所要求的涂布和干燥条件可能会互不相容。大多数的涂布过程运行要选择涂层湿厚度、车速、粘度等条件。然而这些条件如不考虑到干燥器的能力也是不确定的，因为它们同样决定了涂层的干燥负荷和所需的驻留时间。若干燥的负荷超过了干燥段去除溶剂分子的能力，如果不降低车速，则涂层就不能收卷。

1.1 干燥区段

分析干燥过程的方法之一是将干燥过程分成至少由四个易于区分的区段：准备段、恒速干燥段、降速干燥段和平衡段。在这四个区段内涂层特点各有不同，虽然大部分干燥过程发生在恒速和降速区域，但涂层在其他区段特点也同样重要。

1.1.1 定型阶段

在大多数料液涂布后片幅就进入干燥段。对于低挥发性的溶剂，如水，在低温环境下涂布时在涂布区域很少发生干燥。但是使用挥发性溶剂干燥可以发生在涂布头处，如涂布坡流面。

在干燥过程中常忽视涂布头和干燥段之间的这一段。而这可能是一个关键的区域，特别是涂布弊病可能在此形成。根据空气条件和溶剂挥发性，在这段过渡区中可能会发生部分干燥。如果环境和空气控制不当，达不到与干燥空气一样清洁，有可能污染涂层。涂层的流平过程在此开始。

1.1.2 恒速干燥阶段

在这个阶段中蒸发的速度保持恒定。这里干燥的速率受到外部传质阻力的控制，但速率可以因距离和时间的不同而改变。在这个区域中所有输入热量都用来蒸发溶剂，溶剂能自由移动到表面边界层并离开液体表面。增加输入的热量可提高干燥速率，减少输入可以降低速率。

1.1.3降速干燥阶段

在降速干燥阶段，涂层内部的质量传递是控制因素，随着恒定的热量输入，温度升高而干燥速率降低。所有材料在到达某一干度时都呈现干燥速度下降的特性。许多涂层没有恒速干燥阶段迹象。在另一方面虽然恒速干燥的物理过程几乎是一致的，但是降速干燥机理更多样化和更为复杂。

1.1.4 平衡阶段

有些干燥器在主要干燥区段之后还有一个在收卷前进行涂层处理的附加的段区。通常这个较低气流速度和较低温度的区段提供了涂层与环境空气相平衡的时间。涂层的处理包括了湿含量的增加或减少。

2 实验过程及讨论

控制涂层的干燥点是保障产品质量和产量的一个重要因素。我们可以利用各干燥区段存在较大温度差的特点将红外温度计用于干燥点的控制。

我们选取在实验室阶段已经非常成熟的高光防水正喷片配方，制成涂料，进行中试放量试验。

制得涂料粘度37mpa﹒s，此粘度适合挤压坡流涂布。

根据多年从事银盐感光材料的经验，初步设定涂布干燥参数和风速，根据得到的产品状况进行调试。并根据调试过程找出干燥温度和干燥风速对产品干燥过程的影响程度。

为了取得均一性，我们把涂布车速均控制在9米/分：选取四次有代表性的中试干燥参数，采用相同的涂料，具体控制参数见表1。

当湿涂层干燥时，体积收缩。因为粘合力可阻止涂层在片幅平面方向的收缩，体积的缩小，只发生在厚度方向上。当涂层已经固化，收缩的应力就不会再通过流体释放出来，应力都集中在片幅的横向，当我们采用2号干燥条件时，干燥定型阶段和恒速干燥阶段的风速较大，涂层固化点提前，应力无法通过流体释放出来，应力超过了涂层粘合力的强度，于是产生如图1和图2的裂纹。

图1 ×10放大镜下未进过打印的干燥后涂层

图2 ×100显微镜下打印过的干燥后涂层

而当我们减小干燥定型阶段和恒速干燥阶段的风速，提高各干燥段温度，希望以此弥补干燥强度的不足时，我们得到的结果，如图3和图4所示，涂层没有出现像图1一样的裂纹，但是却布满了垂直于涂布方向的横向条纹状裂纹，分析后我们发现，各干燥阶段温度的设置，已经远高于该涂层所需要的温度，虽然风速降低了，涂层应力得到相应的释放，不再产生裂纹，但是由于温度的过高，使得涂层的干点过于提前，在涂层彻底干燥后，涂层在涂布线路上经过转弯的轴时，由于其脆性过高，导致产生此种裂纹。

图3 ×10放大镜下未进过打印的干燥后涂层

3 结论

图4 ×10放大镜下打印过的干燥后涂层

通过对涂布干燥工艺的探讨和实践，找出了针对高光正喷灯箱片的适宜干燥工艺，干燥温度的设置应为：干燥温度在准备阶段和降速干燥阶段，视恒速干燥温度而定，应与室温相接近，恒速干燥阶段温度应控制在50-60摄氏度。干燥各阶段的风速控制在：准备阶段：2-4m/s、恒速干燥阶段5-10m/s，降速干燥阶段：≤30m/s。

TQ585.3

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10.3969/j.issn.1001-0270.2014.03.23

2014-03-24