1、12 涂于木材表面的液體涂層，逐漸轉變成固體漆膜的過程稱作涂層干燥或涂層固化。 在整個涂飾工藝過程中，是不可忽視的一道工序，沒有合理的涂層干燥過程和方法，就不可能獲得優質高效的裝飾保護漆膜。只有對涂層的固化機理，影響因素以及生產實用的干燥方法有所了解，才能正確的干燥涂層，并獲得好的漆膜質量。 3一、涂層干燥意義一、涂層干燥意義 為了保證涂飾質量，全部涂層不管是中間的或是最后的（包括膩子、著色、填孔、打底、面漆等）都必須經過適當的干燥，才能進入到下道工序加工。如果干燥不得當，由于溶劑揮發或者在成膜時物理化學變化的影響，常會在成膜過程中，出現一系列毛病或引起漆膜的破壞，根本達不到預期的質量要求。例

2、如：膩子、底漆尚未干燥，就涂上面漆，則會由于底漆中殘留溶劑的作用和不斷干縮的影響，使漆膜發白、起皺以及開裂。有的面漆（如PU漆）可連續涂飾幾遍，但每遍必須表干后才能涂下一遍。因此說，干燥工序的重要性，不亞于涂飾涂料。4 在涂飾涂料的全過程中，涂層干燥所花費的時間與涂飾涂料以及漆膜修整等工序所用時間的比例極不均衡。涂飾幾分鐘，干燥幾小時，十幾小時。因此，如何加速涂層的固化，在生產實踐中，具有很大實際意義。 按照涂料的實際干燥情況，涂層干燥可分為三個階段，即表面干燥、實際干燥和完全干燥。 表面干燥的特點：液體涂層剛剛形成一層微薄的漆膜，灰塵質點落上已經不再被粘住而能夠被吹走，有時也叫此階段為防塵階

3、段。 5 實際干燥的特點：漆膜可以經受進一步的加工打磨和拋光。但不是漆膜已經全部干透了，制品還不能使用。這個階段漆膜還在繼續干燥，硬度在增加，涂層還會有下滲現象。 完全干燥的特點：漆膜真正完全干透，漆膜不能再下滲，漆膜所應達到的裝飾、保護性能指標已完全具備，制品可以投入使用。一般完全干燥時間為24小時10天。 6二、涂層固化機理二、涂層固化機理 以前我們講過，根據成膜干燥機理，涂料可分為“揮發干燥型涂料和固化干燥型涂料”。 但就其液體涂料的干燥類型來講，涂層的固化可分為溶劑揮發成膜漆類，氧化成膜漆類和聚合成膜漆類三大類。1、揮發成膜漆類、揮發成膜漆類 即揮發型漆。涂飾后，主要是由于溶劑揮發的物

4、理過程，使涂層粘度逐漸增大，溶劑揮發終了，涂層即完全干燥，形成固體漆膜。如蟲膠漆、硝基漆，過氯乙烯漆等，均屬此類。 7 揮發型漆最大的特點是干燥快。從涂料組成看，影響揮發型漆干燥速度的因素主要是溶劑的類型及其混合比，成膜物質與溶劑的關系等。 低、中、高沸點溶劑，影響其干燥速度和干燥質量。一般揮發型漆多采用混合溶劑。 揮發型漆涂飾后，涂層上部溶劑的揮發速度決定于溶劑的沸點，但涂層內部的溶劑蒸發時，要穿越整個涂層，所以揮發的快慢不僅決定于溶劑的蒸氣壓（溶劑的蒸汽壓高，其沸點就低，易揮發），還決定于溶劑與成膜物質的關系。有的成膜物質對溶劑有一種吸留性，即成膜物質對溶劑的釋放性差。同一溶劑在從釋放性好

5、的成膜物質溶液中揮發時，從開始到最后都是一個速度，在一定時間內揮發完畢，而在釋放性差的成膜物質溶液中，揮發到后期，揮發速度很低，需要很長時間才能把部分殘余溶劑揮發完。 82、氧化成膜漆類、氧化成膜漆類 如酚醛漆、醇酸漆等含有大量植物油的油性漆，以及天然大漆都屬此類漆。 這類漆成膜時，既有溶劑揮發的物理過程，也有氧化聚合反應的化學過程。當將此類漆涂于物體表面，油類分子中的不飽和脂肪酸吸收空氣中的氧，發生一系列復雜的氧化聚合反應，使成膜物質的分子量增大，由小分子變成大分子，最后變成網狀體型結構的高分子漆膜。由于氧化聚合反應速度慢，所以干燥速度較慢。為與此相適應，則采用200#溶劑汽油，松節油等高沸

6、點溶劑。油與樹脂的類型不同，油度、催干劑的類型等都將影響其干燥速度。 93、聚合成膜漆類、聚合成膜漆類 除上述兩類以外的漆類，如聚氨脂漆，不飽和聚酯漆，光敏漆等統稱為聚合型漆。 此類漆成膜過程比較復雜，既有溶劑揮發的物理過程，更主要的是由于各種類型的聚合或縮合的交聯化學反應，而形成網狀體型結構高分子漆膜。如： *雙組分羥基固化型聚氨脂漆的固化，是由于多異氰酸酯與含羥基聚酯之間的加成聚合反應的結果。 *不飽和聚酯漆的成膜，是由過氧化物引發劑，引發不飽和聚酯游離基聚合反應的進行，并與單體交聯固化成膜。10 *光敏漆的固化是由于紫外線激發光敏劑分解游離基引發光敏樹脂與單體交聯反應而聚合成膜。 所有這

7、些聚合型漆的固化速度與成膜性能，常受所用固化劑，引發劑的品種，數量以及紫外線的輻射功率等因素影響，其特點各不相同。三、干燥速度的影響因素三、干燥速度的影響因素 在施工過程中，影響涂層干燥速度和成膜質量的因素有：涂料類型、液體涂層的厚度、干燥場所的溫濕度、通風條件、加熱涂層的方法、設備和干燥規程等等。 11 *不同類型涂料的固化速度差別很大，揮發型漆干燥快，油性漆干燥慢，聚合型漆的干燥情況相差很大。 *一次涂飾較薄的涂層，對干燥速度和成膜質量都有好處，但總施工周期較長。 *要有相應的通風措施，有適宜的空氣流通，以便及時排走溶劑蒸汽。但新鮮空氣的供應質量以及涂層表面的風度，應經過計算和試驗，不能隨

8、便吹風，防止影響質量。油性漆干燥，要及時供應氧氣。 *對于空氣濕度，大部分涂料在相對濕度為4560%的空氣中干燥最為合適。如空氣過分潮濕，不僅干燥過程緩慢，而且漆膜模糊不清，也容易出現其它質量問題，尤其對揮發型漆更加重要。對干燥速度影響不明顯，但對成膜質量關系很大，尤其當氣溫低，相對濕度高時，涂層極易產生“發白”現象。 12 對于油性漆，當相對濕度超過70%時，對干燥速度的影響比溫度對其的影響還要顯著。同一品種的油性漆，在北方施工（溫度低、濕度低），要比在南方施工（溫度高、濕度高）干燥要快些。但也不是空氣越干越好，要考慮對木材含水率的影響。 *溫度的影響，在所有的施工影響因素中，溫度最重要。當

9、涂層周圍空氣溫度高，或者基材表面溫度高，或者涂層本身溫度高，都會加速涂層的流平，改善成膜質量。因此，溫度（熱能）對任何漆種涂層干燥的物理與化學變化過程，都會促使其加速進行。 13 但是，木材表面涂層的加熱溫度是有限制的，加熱時，基材制品也被加熱，溫度過高，會引起含水率變化，可能造成木材的收縮以及制品的翹曲開裂，膠接和膠貼的木制品，當超過60時，會顯著降低膠接強度。揮發型漆的涂層，干燥溫度超過60時，溶劑激烈揮發，表層迅速干固，內部溶劑蒸汽到達表層時容易形成氣泡。所以，采用人工干燥方法，表面溫度一般不宜超過60。 在制定涂層干燥規程時，應針對具體條件（涂料類型、涂層厚度、加熱方式等）進行試驗確定

10、。一般經驗： *涂飾染料水溶液，加熱不超過60。 *油性漆比60高些，但不超過80。涂層不宜過厚，否則涂層下部供氧困難，會大大延長干燥時間。 14 *揮發型漆涂層，一般在4050，常采取低、高、低分段加熱方式，以免開始溶劑激烈蒸發形成氣泡。 *對于蠟型聚酯漆涂層，適宜的溫度是1530，如果溫度低于15，石蠟會在涂層內結晶，引起漆膜模糊；而當高于30時，涂層膠凝進行很快，溶入漆中的石蠟來不及全部浮出，使表面固化情況惡化，漆膜模糊發粘，無法研磨。 非蠟型聚酯漆的涂層，可以在較高的溫度條件下固化。 從生產效率的角度來考慮，干燥越快越好，但干燥速度的提高，必須以保證質量為前提，即速度應該服從質量。我們

11、說每種涂料在一定的干燥條件下，都有一個合理的干燥時間，不可強求任何品種的涂料都要干燥很快，而應該經過試驗，慎重選擇和確定干燥規程。 15第二節 涂層干燥方法 目前用于木材涂飾的涂料干燥方法有兩大類，即自然干燥和人工干燥。前者是在常溫條件下的自然干燥，干燥時間長；后者則是采用各種人工措施加速涂層的固化，以縮短干燥時間。 人工干燥包括：木材預熱干燥，對流干燥，紅外線輻射干燥和紫外線干燥。分述如下： 16一、自然干燥一、自然干燥 不采用任何人工措施，利用自然的溫度條件，進行涂層干燥的方法。方法簡單，不需任何設備，不用復雜技術，不消耗過多能源，但是干燥時間長，生產率低，占地面積大，涂層容易沾附灰塵。

12、自然干燥條件指的是室溫，即1825，相對濕度4560%左右，所以對干燥場地，也應控制其溫度和空氣流通情況。我們說，溫度高，濕度低干燥快，反之溫度低，濕度高則干燥慢，并容易出現質量問題。一般地講，自然干燥的溫度不能低于10，相對是濕度不高于75%，加強改善空氣的流通情況。 17二、對流干燥二、對流干燥 對流干燥也稱熱空氣（或熱風）干燥，即首先將空氣加熱到4080，然后再用熱空氣加熱涂層的一種干燥方法。一般揮發型漆，在4060條件下干燥，非揮發型漆，可在6080的條件下干燥。 對流加熱時，涂層的上表面先開始接觸熱空氣，在干燥初期，表層的溶劑蒸發也最強烈。熱量從表面開始，逐漸擴及內部涂料與木材的交界

13、處最后被干燥。見圖。 18 干燥時，熱量的傳遞方向與木材溶劑蒸汽的跑出方向正相反，因此，干燥初期在涂層表面形成的硬膜，阻礙著涂層內部溶劑蒸汽的自由排出，這樣就延緩了涂層的干燥過程，甚至影響漆膜的質量，因為當涂層內部急劇蒸發的溶劑蒸汽繼續排出時，沖擊表面已形成的硬膜，其結果就可能是漆膜表面出現針孔或氣泡。1-已干燥的涂層 2-未干燥的液體涂層 3-基材19 針對這一情況，在進行對流干燥之前，應先在常溫（20左右）條件下靜置（陳放）一段時間，根據涂料中揮發分組成的不同，可預先靜置520分鐘，以便使大部分溶劑蒸發，然后再在較高的溫度下使涂層進一步干燥。 為了獲得優質漆膜，干燥規程可分段進行。如硝基漆

14、涂層干燥時，開始干燥時溫度低些（2025），此時溶劑激烈蒸發，然后提高加熱溫度（4045），這時溶劑已不大量蒸發，涂層基本固化，最后再降低溫度（2025），使漆膜穩定，結束干燥。至于每段干燥時間長短，根據涂料種類和涂層厚度來確定。 20 如前面講過，影響涂層固化的因素，除溫度外，還有氣流的速度和方向，相對濕度，干燥裝置內的氣體容積及換氣情況等。 對流干燥比自然干燥快很多，在國內外家具與木材加工企業生產中應用較廣泛，較普遍。 對流干燥需有專門的干燥裝置，以便使熱量不致散失，并使加熱空氣能按一定方向循環，及時排出含有大量溶劑蒸汽的空氣。 按照作業方式，干燥裝置可分為周期式和連續式兩種。 213-熱

15、風干燥室22三、預熱干燥三、預熱干燥 預熱干燥法就是在涂飾涂料之前，預先將木材表面加熱，當涂飾涂料之后，由木材蓄積的熱量傳遞給涂層，促進涂層內溶劑的蒸發以及化學反應的進行，從而加速了涂層的固化一種干燥方法。 預先加熱材料表面，對涂層干燥是十分有利的，因為這時熱量的傳遞是自下而上的進行，熱量是從木材傳到涂層，與溶劑蒸汽蒸發的方面一致。于是，首先是涂層的下層被加熱，涂層自下而上干燥固化，涂層中的熔劑蒸發可以順利地從涂層中散發出來，從而縮短了干燥時間。見圖。23 1-溶劑繼續蒸發的液體涂層 2-從下面開始逐步干結的漆層 3-基材24 預熱木材表面可以采用熱接觸，熱輻射或熱風對流等方法。 用預熱法干燥

16、涂層，還能改善成膜質量，由于涂料一接觸熱的木材，粘度立刻降低，這就有助于改善其在木材表面的流平性。另外，由于木材經過預熱，木材表面管孔中的空氣膨脹，部分被排除，所以漆膜起泡的現象明顯減少，有利于改進成膜質量。 采用預熱法時，涂料的組成，木材表面溫度和涂飾涂料的方法，對流平情況和漆膜質量都有影響。預熱法用于快干涂料時，效果較顯著（如揮發型漆類）；對于慢干涂料（油性漆），則往往只能起輔助作用，這是因為木材的熱容量較小，預先蓄積在木材上的熱量，對于慢干涂料的涂層干燥過程來說，是很不夠的。 25 對于涂飾方法來講，預熱法干燥涂層，適用于輥涂或淋涂法涂飾涂料，此時效果較好；如果進行噴涂，由于涂料微粒落在

17、熱的木材表面上蒸發太快（幾乎在瞬間），涂料的流平情況反而不好。 預熱法在國外應用較多，如家具板式部件，地板、門板、方料、門框以及裝飾板等的涂層干燥。 由于在涂飾涂料之后的第一階段里，揮發分激烈蒸發，因此對于經過預熱并涂飾過涂料的零部件，還需要有一個專門的場所（干燥室或干燥裝置），用于穩定涂層，并裝設較大的通風系統。 26四、紅外線輻射干燥四、紅外線輻射干燥1、電磁輻射的產生原理、電磁輻射的產生原理 我們都知道，物質都是由分子和原子構成，并且分子和原子都有電子繞其運動。通常情況下，分子和原子處于一定穩態，每個穩態對應一定的能量值。如果分子受熱或其它能量激發，就能從低能態躍遷到高能態，但這種能態并

18、不穩定，又會自發地躍遷回到原來的狀態或較低的能態。當分子在兩個能態之間自發躍遷時，分子就能發射出電磁波。分子的能量不同所發射電磁波的波長也不同，紅外線、可見光、紫外線都在其中。當電磁輻射的頻率與涂料分子的（自身）振蕩頻率相同或接近時，就可以加速涂料分子與原子之間的相對振動，靠激烈的摩擦產生熱量，加速涂層固化。 272、紅外線性質、紅外線性質 當我們用一個三棱鏡透射太陽光時，可以把它分成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色可見光，另外，在紅色光和紫色光以外還存在著肉眼看不見的輻射線，這就是紅外線和紫外線。紅外線、可見光、紫外線都是電磁波，其區別僅僅在于波長不同。不同波長的電磁波排列在一起，就構成了電磁

19、波譜，按波長順序，它們是這樣的： 宇宙射線 r射線 x射線 紫外線 0.20.4微米（um） 可見光 0.40.75微米（um） 紅外線 0.751000微米（um） 微波28 由此可見，紅外線是波長比微波短而比可見光長的一段電磁波。紅外線具有一定的輻射能，以輻射的方式傳遞熱能。當一束紅外線投射到物體表面時，見圖。 一部分被物體表面反射，其余部分射入物體內部，而進入物質內部的紅外線，一部分將透過物質，其余部分被物質吸收，在這個過程中輻射能轉變為熱（能），由于這種自發熱效應直接產生在物體內部，所以能快速有效地加熱物體。 29 通常將紅外線分成兩部分，波長小于5.6 um，離紅色光較近的稱為近紅外

20、線；波長大于5.6um，離紅色光較遠的稱為遠紅外線。 紅外線的產生與溫度有著密切的關系。自然界里任何固體或液體在其溫度大于絕對零度（-273）時，都會輻射紅外線。其輻射能量的大小和按波長的分布情況，直接由物體的表面溫度決定。物體表面的輻射能量與物體表面絕對溫度的四次方成正比，即： Wb=T4（W/m2） 式中： 常數 5.67310-8W/m2 k4 T溫度（K） 30 因此，紅外線加熱時，都設法提高輻射元件的溫度。另外，一個物體的溫度越高，越能輻射波長較短的近紅外線，而溫度較低時能輻射波長較長的遠紅外線。 紅外線和可見光一樣，都是直線傳播，傳播速度也與光速（3108cm/s）一樣。 不同物質

21、對紅外線反射、吸收和透射的情況是不同的，即使是同一物質，也因其結構和表面狀況的不同而有差異。同一物體對不同波長的紅外線，其反射、吸收和透射的情況也不同。 313、紅外線輻射干燥、紅外線輻射干燥 各種物質對紅外線輻射都有一定的吸收能力，但其吸收能力的大小及相應的吸收波長范圍，隨物質不同而不同。 當用近紅外線輻射涂層表面時，其輻射能量約10%被涂層吸收，約30%被涂層表面反射，其余約60%透過涂層被基材吸收，轉化成熟能，從涂層下面加熱涂層（同預熱干燥相似）。 當用遠紅外線輻射涂層表面時，約有50%的輻射能被涂層吸收，涂層表面對紅外線的反射率很低，低于5%，余下的約45%是被基材吸收，轉化成熟能，從

22、涂層下面加熱涂層。 32 涂料能很好地吸收紅外線輻射能，是因為這些有機高分子物質的振蕩波譜為3-10 um，對3-50 um的遠紅外線能很好的吸收，是由于輻射的紅外線頻率與涂料高分子物質的分子振蕩頻率相匹配，引起涂料高分子產生激烈的分子共振現象，涂層內部迅速均勻加熱，加熱速度快，效果好，所以，用遠紅外線比用近紅外線干燥涂層的效果更高、更好。 紅外線干燥特點：（1）干燥速度快，干燥時間比熱空氣對流干燥可縮短35倍； （2）干燥質量好，可以避免或大大減少由于熔劑揮發而產生的針孔、氣泡等現象。 33（3）升溫迅速，熱效率高（直接傳遞熱能）。（4）操作簡單，溫度調節方便。（5）由于直線傳播，對形狀復雜

23、的工件，紅外線照射不到的部位不易干燥，應考慮輻射器的排列方式，特別是反射板的設計，必須考慮盡量提高照射效率。（6）由于涂層升溫迅速，短時間內（2030min）涂層固化，有時溶劑來不及蒸發，也影響成膜質量，應加以控制。 （7）溫度過高，漆膜有變色變脆的危險，淡紅色的漆膜往往更容易變色。 344、遠紅外線輻射器、遠紅外線輻射器 遠紅外線輻射器也稱輻射元件，它是遠紅外線加熱的主要設備。遠紅外線輻射器常用的有三種：即管狀、燈狀和板狀。為適應不同形狀的零部件干燥，也常有其它異型的輻射元件。各種類型的輻射器，其結構都包括兩個基本部分熱源和遠紅外線輻射層。通常采用的熱源有電熱、氣體燃燒熱和蒸汽熱，應用最多的

24、是用電阻絲加熱。當輻射層被熱源加熱后，其表面即輻射出與其溫度相適應的紅外線輻射能量。 35 輻射層由遠紅外線輻射材料和金屬或陶瓷基體組成。能夠有效的輻射遠紅外線的輻射材料很多，如某些金屬的氧化物、碳化物、硼化物和氮化物等，目前常用的有鐵、鈦、鋯、鉻、錳和釔等金屬氧化物。根據使用對象，選擇一種或幾種混合制成與被加熱物體的紅外線吸收特性相匹配的輻射材料。 36375、紅外線輻射干燥室、紅外線輻射干燥室 當采用遠紅外線輻射干燥涂層時，常用一定數量的遠紅外線輻射器組成連續式遠紅外線輻射干燥室。干燥室應根據生產的具體條件加以設計。 設計時注意選擇合適的輻射器，并合理配置，確定最佳的輻射溫度和輻射距離，干燥室內的保溫和通風等。 3839五、紫外線干燥五、紫外線干燥 紫外線干燥又稱光固化，是利用紫外線照射光敏漆涂層，使其迅速固化的一種干燥方法。1、紫外線光源、紫外線光源 如前所述，紫外線也是一種電磁波，波長在0.20.4 um，但和紅外線干燥機理是不同的，紅外區的光只能加速分子的振動，而紫外光的能量很大，可以使分子斷鏈，形成自由基。光敏漆中由于含有光敏劑，當在紫外線照射下，吸收一定波長的光能而分解產生游離基，引發光敏樹脂與單體