涂膜干燥的过程及对环境条件的要求

涂膜干燥的过程及对环境条件的要求

涂膜的干燥过程对涂料涂装质量有重要影响，明白涂膜干燥机理及涂膜干燥对环境条件的要求，对于做好涂装工程有着至关重要的作用，涂膜干燥的过程及对环境条件的要求如下。

一、涂膜干燥的基本过程

涂料只有通过涂装，并干燥成膜，才能达到被使用的目的。湿涂膜的干燥，也称固化。液态的涂料涂覆在被涂物件上形成的是“湿涂膜”，要经过一定时间的干燥或固化过程才能形成所需要的固体的连续的涂膜。

涂膜干燥是涂料施工的三个主要内容之一，“湿涂膜”只有经过正确的干燥过程，才能得到预期理想的涂膜，完成涂料施工的整个工作要求。涂膜干燥除了影响涂料施工的效果以外，由于它往往耗用时间很长，因而，对涂料施工的效率等也有很大影响。

涂膜干燥的方式主要由涂料的成膜机理所确定。不同形态所组成的涂料各有其成膜机理，由涂料组成中的成膜物质的品种和性质所决定，根据成膜物质的性质分为转化型涂料和非转化型涂料两类。通常见到的双组分涂料都是转化型涂料，单组分涂料大多效是非转化型涂料，但也有少量单组分涂料是转化型涂料，例如醇酸涂料和油脂类涂料。因此，涂布于被涂物件表面的湿涂膜也分为液态的非转化型涂料涂膜和转化型涂料涂膜两类。

非转化型涂料涂膜的干燥形式通常有挥发干燥和凝聚干燥两种形式，通常都是单组分涂料。挥发干燥依靠涂膜中溶剂或分散介质在常温下挥发而成为固体涂膜。凝聚干燥主要是乳胶漆，当其中的水分挥发后，聚合物微粒互相凝聚而成膜。

转化型涂料涂膜按涂料的组成分为两类：一类是不含挥发性溶剂的无溶剂油脂涂料和树脂涂料;另一类是含挥发性溶剂或分散介质的涂料。它们通过化学反应而干燥成膜，通称化学性干燥。对后一类或称之为物理化学混合型干燥，依据现有涂料品种的成膜原理，可分为氧化聚合、引发剂引发聚合和氢转移聚合形式三种。

(1)氧化聚合形式 含有干性油的涂料的湿膜依靠空气中的氧化作用而聚合成固体的干膜。不含溶剂的油脂涂料是氧化聚合干燥成膜的典型品种。后来发展的含有有机溶剂的油脂涂料，以及含有干性油的天然树脂涂料(不包括大漆)、酚醛树脂涂料、醇酸树脂涂料、环氧酯涂料等品种，都是在进行溶剂挥发同时依靠氧化聚合成膜的。一般在常温下进行，提高温度则能促进其干燥。

(2)引发剂引发聚合形式 依靠湿膜组分内的引发剂引发成膜物质加成聚合形成固体的干膜。不含挥发有机溶剂的不饱和聚酯涂料是这类干燥形式的典型品种。

(3)氢转移聚合反应形式 含有两种或两种以上的可互相反应的官能团的成膜物质组成的涂料，可以依靠官能团间所起的反应而组成大分子物质，从而使湿膜固化成干膜，在成膜过程中没有小分子物生成。双组分的聚氨酯涂料、环氧树脂涂料等都以这类方式干燥成膜。

常见的水性建筑涂料，例如以前大量使用的水溶性的聚乙烯醇类涂料、单组分的尤机涂料等都属于挥发干燥成膜，双组分的硅酸盐类涂料则属于反应固化型干燥成膜。对于乳胶漆来说，由于其是聚合物在水中的分散体，其成膜机理和水溶性涂料又不相同。乳胶漆中的聚合物颗粒和颜、填科颗粒因双电层和屏蔽稳定而处于分散稳定状态。在涂装成湿涂膜以后，颗粒随着水分逐渐挥发而靠近，当失去约80%的水分时，颗粒因形成凝胶状而失去流动性。接着，水进一步挥发，湿膜的体积收缩，毛细管力开始起作用，体积的收缩力

和毛细管力克服颗粒而凝聚成涂膜。若环境温度低于最低成膜温度，聚合物颗粒不能变形聚结成膜，所以乳胶漆成膜温度必须高于最低成膜温度。

水分挥发后，乳胶漆中的表面活性剂转变成与水相中相反形态的胶束，即亲水部分聚集成束，亲油端朝外。在干燥的乳胶漆涂膜中，非离子型表面活性剂胶束因与聚合物混溶而存在于涂膜单体中，而离子型表面活性剂和保护胶则夹杂于涂膜中，并影响涂膜的耐水性和光泽等。成膜助剂在乳胶漆成膜过程中通过两种作用来促进乳胶漆成膜：一是对聚合物颗粒起溶胀作用使之变软更易变形聚结;二是帮助水相中的亲水组分的聚结。

二、涂膜干燥的环境条件要求

上述成膜过程需要一定的环境条件予以保证。对于水性建筑涂料来说，一般要求温度存15℃～30 ℃之间，湿度在40%～65%。这是较适宜的环境条件。在该范围之外，例如温度低于l5℃，涂料的黏度升高.施工性能受到影响：高于30℃，干燥可能太快，造成一些涂膜弊病。同样，湿度较大时涂膜干燥较慢，不利于成膜;湿度较小，则会使涂膜干燥较快。但是，水性墙面涂料在施工时很难人为地营造温度和湿度的环境条件，内墙面施工时，还可适当考虑，外墙面则根本无法考虑。这就要靠涂料有较宽温度和湿度范围的施工适应性。

大部分溶剂型涂料对于施工时的湿度条件要求不像水性涂料那样高，但对于温度条件的要求则是相近的。应在合适的环境条件下刷涂料，例如气温、湿度、光线和卫生条件等，这样能够保证涂装质量。

关于温度条件，最好在15～25℃下刷涂。温度太低涂料干燥慢，有些涂料甚至不能固化;温度过高(超过35℃)，涂刷性能受到影响。聚酯漆施工时温度有不同的要求，非蜡型聚

酯清漆可以在较高温度条件下进行固化，而蜡型聚酯清漆涂饰与固化的适宜温度是15～30℃，当环境温度超过38℃时，则涂层的胶凝作用进行得很快，含在漆中的石蜡来不及浮出表面隔氧，导致涂层固化情况迅速恶化，漆膜模糊并且发黏，不能打磨。当环境温度低于15℃时，石蜡在涂层内结晶，也不能起到隔氧的作用，并使漆膜因含蜡而模糊不透明。

空气湿度除对大漆与湿固化型的聚氨酯漆有利以外，对大多数涂料都不利，尤其在涂装水老粉、水色、酒色、拼色以及硝基漆、虫胶漆等挥发性漆时，都不应在潮湿阴雨天气施工，否则要造成发白或干燥缓慢等弊病。

光线对于刷涂施工有很大影响，一般应选在光线充足的房间内进行，这样可以得到纯正的色泽，涂漆时能够看清，因而能及时避免漏刷及流挂等现象。

涂料施工场所应该适当通风，保持有适量的新鲜空气，这样既有利于漆工的健康又可避免火灾的危险。涂层的固化与氧气供应有关。但是空气流通的速度不可过高，这样也会影响涂层质量。

刷涂施工环境必须保持干净，涂装过程中容易产生粉尘与磨屑的工序应与罩面工序在时间上与空间上严格分开，否则会使漆膜的装饰质量很差。在厨房里涂刷涂料很容易受水蒸气与烟气的影响而使漆膜产生裂纹与失光等弊病。

三、涂膜(层)的干燥与固化方法一般可以分为自然干燥、烘干和辐射固化三类。

1. 自然干燥

在自然条件下，利用空气对流使溶剂蒸发、氧化聚合成与固化剂反应而成膜的方法，

成为自然干燥。适用于挥发性涂料、气干性涂料、固化剂固化型涂料等自干性涂料。

自然干燥受环境条件影响很大。环境湿度大时抑制溶剂挥发，干燥慢，并形成涂膜发白等缺陷，因此作业环境宜低不宜高。温度高时溶剂挥发快，固化反应快，干燥也快，这时减少灰尘粘附有利，但可能是流平性变差，因此自然晾干区最好设置空气过滤系统，以保证涂膜质量。

2. 烘干

(1) 根据烘干温度低可分为低温烘干、中温烘干和高温烘干。

① 低温烘干。固化温度低于100℃称为低温烘干，主要是对自干性涂料实施强制干燥对耐热性很差的材质表面涂膜进行干燥，干燥温度通常在60℃～80℃，可使自干性涂料固化时间大幅度缩短，以满足工业化流水线作业方式。

② 中温烘干。中温烘干温度在100℃～150℃，主要用于缩合聚合反应固化成膜的涂料。当温度过高时，涂膜发黄，脆性增大，此类涂料的最佳固化温度一般在120℃～140℃之间。

③ 高温烘干。固化温度在150℃以上的为高温固化，如粉末涂料、电泳涂料等。

底漆由于只要求防护性，对涂膜色泽无要求，因此都采取高温烘干方式。

为了防止涂膜在烘干过程中产生针眼、橘皮等缺陷，湿涂膜在烘干之前应根据涂膜厚度预先晾干3～8min。

(2) 根据加热固化的方式，烘干又可分为热风对流，远红外线辐射三种方式。

① 热风对流烘干。此法是利用风机将热源产生的燃烧气体或加热后的高温空气引入烘干室，并在烘干室内循环，从而使被涂物对流受热。运用高质量涂层，不受工件形状和结构复杂程度影响，加热温度范围宽，所以该方式应用很广泛。

② 远红外线辐射烘干。远红外线辐射烘干。远红外线辐射电加热器件又远红外加热板、远红外电加热带和远红外加热灯等，安装方便，调试简单，易于维修管理。适用于形状简单的工件。

③ 热风对流加辐射烘干。热风对流加热与远红外线辐射加热各有特点，为充分发挥各自的优点，在烘干室设计时可将两者结合起来，一般先辐射后对流，利用辐射升温快的优点，使工件升温并使溶剂挥发，再利用热风对流保温，保证烘干质量。

3. 辐射固化

辐射固化是利用电子束、紫外线照射固化涂料的一种新型固化方式，此法具有固化时间短(几秒、几十秒至几分钟)、常温固化、装置价格相对较低等优点。但辐射有盲点，只适用于形状简单的工件，辐射距离控制严格。