家具用水性木器涂料干燥方法概述

陈江平 符英苑 范昌平

摘 要：水性木器涂料是一种以水为介质的涂料，对环境友好，环保性能突出，是国家重点推广的涂料品种。水性木器涂料含有50%甚至更高的水分。因水分较难挥发，因此水性木器涂料的干燥技术比油性木器难度要高许多。如何使水性木器涂膜获得良好的干燥，是实现涂装连续化、自动化的关键技术，因此，研究水性木器涂料干燥是非常有应用价值的。本文主要针对家具常用水性木器涂料干燥方法进行讨论。

关键词：水性木器涂料；干燥方法

1 水性木器涂料的成膜过程

水性木器漆的成膜可分为3个过程：

①颗粒的堆积：由于水的蒸发，乳胶颗粒相互接近从而达到最紧密堆积的状态。颗粒之间的空隙有乳化剂、水溶性盐以及水分子；

②颗粒的融结：覆盖于颗粒表面的吸附层被破坏，暴露的聚合物颗粒表面之间直接接触，颗粒发生变形和融结而成连续性薄膜；

③颗粒的扩散：颗粒之间的空隙或融结颗粒的水溶性物质、成膜助剂等将使聚合物溶解或向聚合物扩散，聚合物表面的链端分子也相互渗透或扩散，从而使薄膜进一步均匀化。

2 水分挥发过程

水分挥发过程符合由表及里的垂直干燥理论，该理论认为水分挥发可分为3个阶段：第一阶段，乳胶树脂颗粒进行着无规则的布朗运动，水分沿着水-空气界面以相同的挥发速率挥发；第二阶段，水介质减少，乳胶树脂粒子之间相互靠近、堆积和聚结，水-空气界面收缩，水分的挥发速率快速下降；第三阶段，剩余水分通过膜中的毛细管道扩散到涂膜-空气表面挥发出来。

3 干燥方式

木材的干燥过程是水分逐步排出木材内部的过程，而家具水性涂料涂膜的干燥是把水分逐步排除涂膜内部的过程，两者有相似之处。在研究家具用水性涂料涂膜的干燥方式时可以借鉴现有相对成熟的木材干燥方式。在木材干燥领域，自然干燥、热空气干燥、微波干燥、紫外线干燥、红外线干燥、太阳能干燥、高频干燥、联合干燥等方式在理论上皆适用于水性木器涂料涂膜的干燥。不同的干燥方式对水性涂料的干燥速度和成膜质量有着明显的不同，下面就水性木器涂料的各种干燥方法概述之。

3.1 自然干燥

自然干燥是常温放置的干燥方法。

水的蒸发潜热很大，在一个大气压（0.1MPa）100℃时的蒸发潜热为2257.2kJ/kg，因此水性涂料涂膜的水分挥发需要吸收大量的热量。水分的挥发受大气温度、湿度及风速的影响，挥发速度随着温度的升高而加快，随着空气湿度的增加而降低，随着风速的增大而变快。

自然干燥具有方法简单、应用广泛的优点，在自然条件下，温度、湿度及风速是不断变化的，干燥速度及成膜质量是极不稳定的。当在低温高湿或湿度大的条件下，涂膜易发白，甚至缩边。低温时干燥速度很慢，特别是在5℃下难以成膜。

3.2 热空气干燥

热空气干燥是采用对流原理，以40～50℃温度的热空气为载热体，将热量从涂膜表面传递到涂膜里层。涂膜的固化也是从表层开始，随后逐渐扩展到底层，使底层最后干燥。常用电或蒸汽作为热源。

采用热空气干燥，可加快涂膜干燥速度，且适用性强，应用广泛。时下家具工厂采用热空气干燥线是溶剂型涂料强制干燥的主要形式，当改用于水性涂料时，需要干燥线各节点处的温度、湿度、工件运行速度、干燥时间、通风条件等工艺参数进行调整，以保证最终的漆膜质量。

3.3 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。

微波加热利用的是介质损耗的原理，水的介电常数比干物质大得多，电磁场释放能量大部分被涂料中的水分吸收。微波场以每秒几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，从而使涂料内部和表面的温度同时迅速升高，达到干燥效果。

微波干燥的优点是干燥速度快，工艺时间短，不同物质对微波具有选择性吸收，对物件没有形状要求，涂膜加热均匀，不存在温度梯度差，可以干燥厚膜。实验证明，微波干燥在聚氨酯水性木器涂料中可脱除90%的水分，而同样的时间内，烘箱干燥只脱除50%的水分。

3.4 紫外线干燥

紫外线用于水性UV涂料干燥，水性UV在固化前需进行脱水预干燥，之后在波长为300-400Nm的紫外线照射下固化成膜。水性UV涂料中含光敏剂，在脱水之后经紫外线照射后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膜固化。

紫外线干燥具有涂膜固化速度快、涂膜质量好等特点，但是此种方法只能干燥平板状的家具涂饰板件。

3.5 红外线干燥

红外线干燥是指被涂饰的家具板件及其涂膜在用远红外线的照射下吸收辐射能量并被转化成热能，从而实现涂膜的固化。

红外线固化具有固化速度快、升温迅速、固化质量好等优点，但是因存在明显的温度梯度，不适合用于干燥较厚的涂膜，且不能用来干燥立体复杂的物件。

以上僅为个人对家具用水性木器涂料干燥方法的部分应用研究，有待于众多同仁进一步研究分析。

参考文献：

[1]张兴华.水基涂料—原料选择·配方设计·生产工艺[M].北京：中国轻工业出版社，2000.

[2]涂料工艺编委会编.涂料工艺（第三版）[M].北京：化学工业出版社，1997.