第6章 涂层固化.ppt

1、第6章 涂层固化,6.1 涂层固化的机理 涂料固化成膜主要靠物理作用或化学作用来实现，按其固化机理可分为非转化型和转化型两大类 。 6.1.1 非转化型涂料 仅靠物理作用成膜的涂料称之非转化型涂料，包括挥发性涂料、热塑性粉末涂料、乳胶漆及非水分散涂料等 。,1）挥发性涂料,挥发性涂料完全靠溶剂挥发便能形成干爽的硬涂膜，常温下表干很快，多采取自然干燥或低温强制干燥。 常见的挥发性涂料：硝基涂料、过氯乙烯涂料、热塑性丙烯酸树脂涂料、沥青树脂涂料等。,1）挥发性涂料,对同一挥发性涂料，应控制空气流速、温度和湿度。 湿阶段溶剂大量挥发，表面溶剂蒸汽达到饱和，提高空气流速有利于涂膜的表干。 提高温度使涂

2、膜中溶剂扩散性增加，有利于实干和降低溶剂保留率；温度提高使溶剂饱和蒸汽压大幅度增加，结果涂膜表干太快，流平性很差，在低温烘干强制干燥时，可通过控制一定的闪干时间来解决这一矛盾。 湿度增大，溶剂蒸发过程中空气中水分易在涂层凝结，一般控制相对湿度低于60%。,6.1.2 转化型涂料,靠化学反应由小分子交联成高分子而成膜的涂料称之为转化型涂料。 缩合反应 加成聚合反应 氧化聚合反应 氨基烘漆、热固性丙烯酸树脂涂料等，固化温度都 在120以上。,6.1.2 转化型涂料,靠氧化聚合成膜的涂料，依赖于空气中O2的作用，既可常温固化，又可加热固化，如酚醛涂料、醇酸涂料、环氧酯型环氧树脂涂料等。,6.1.2

3、转化型涂料,加成聚合反应固化成膜，一般可在常温下较快反应固化成膜，一般为双组分涂料。如丙烯酸聚氨酯涂料、双组分环氧树脂涂料、湿固化聚氨酯涂料等。 为了提高涂层的光泽度和硬度，该类涂料通常在常温固化后，再进一步低温烘干流平 。,6.2 涂层的固化方法,按涂膜固化过程中的干燥方法可分为自然干燥、烘干和辐射固化三类 。 1） 自然干燥,2） 烘干,烘干分低温烘干、中温烘干和高温烘干。 低温烘干：固化温度低于100。 主要是对自干性涂料实施强制干燥或对耐热性很差的材质表面涂膜进行干燥。,2） 烘干,中温烘干：温度在100150，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

4、类涂料的最佳固化温度一般在120140之间。 高温固化：固化温度在150，如粉末涂料、电泳涂料等。,烘干加热固化方式,热风对流； 远红外线辐射； 热风对流加辐射。,热风对流式,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。 对流式烘干室分为直接燃烧加热型和使用热交换器的间接加热型两种。,特点,热风对流加热均匀、温度控制精度高，适合于高质量涂层，不受工件形状和结构复杂程度影响，加热温度范围宽。 升温速度相对较慢，热效率低，设备庞大，占地面积大，防尘要求高。 涂层温度由外向里逐渐升高，外表先固化，内部溶剂挥发时，容易造成涂层针孔、气泡、起皱等弊病

5、。,热 源,蒸汽、电、柴油、煤气、液化气和天然 气等。 选择热源时应根据固化温度、涂层的质量要求、固化温度、当地资源及综合经济效果。,热辐射,通常使用红外线、远红外线辐射到物体后，直接吸收转换成热能，使底材和涂料同时加热。,特 点,升温速度快、热效率高，溶剂蒸气自然排出，不需要大量的循环风，室体内尘埃数量减少，涂层质量高； 烘干室短，占地面积小。 温度不易均匀，只适用于形状简单的工件。 红外线的波长范围为0.751000m 。,辐射加加对流式,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。,固化过程,涂层在烘干室中，工件涂层的温度随时间而变化

6、的过程可分为三段： 即升温段、保温段和冷却段。 固化温度与时间的关系称为涂层的固化曲线。,升温段,涂层从室温升至所要求的烘干温度为升温段，所需时间为升温时间。 升温时间需要大量的热量来加热工件，而大部分溶剂在此段迅速挥发，需要在此段加强通风，排除溶剂蒸气和补加新鲜空气。 升温速度过快，溶剂挥发不均匀，涂层可能出现橘皮等缺陷。,升温段,升温时间加长，涂层溶剂慢慢挥发，涂层质量好，但生产效率低，运行成本增加； 溶剂沸点低，升温时间宜长，这 样可以防止溶剂沸腾造成涂层的缺陷。 一般涂层内90%的溶剂在510min内逸出，因此升温时间一般为510min内选择。,保温时间,涂层达到所要求的烘干温度后，延

7、续的时间称为保温段，所需时间为保温时间（即烘干时间）。 使涂层起化学作用而成膜，但也有少量溶剂蒸发，所以不但需要热量，还需要新鲜空气，但需要量比升温段少。 保温时间长短，根据涂层材料、涂层质量要求和烘干方式等因素选择，具体数据可参考供应商提供的资料，也可以通过实验确定 。,冷却时间,涂层温度从烘干温度开始下降，这段时间称为冷却时间，一般指烘干室的出口区域。 工件离开烘干室的温度一般比烘干温度低几十度，对于工件烘干后马上就要喷漆的情况（一般要求工件温度不高于40），烘干室后需要设置强制冷却段。,3） 辐射固化,辐射固化是利用电子束、紫外线照射电子束固化涂料和UV涂料的一种新型固化方式。 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。 但照射有盲点，只适合于形状简单的工件，照射距离控制严格。,6.3 固化设备分类及选用的基本原则,6.3.1 固化设备的分类 按烘干室的形状分为通过式烘干室和间歇式烘干室。通过式烘干室分为直通式和桥式两种。,6.3.2烘干室选用需要注意的问题,（1） 涂层在烘干室内的固化过程 明确涂层在烘干室内的整个固化过程中，工件涂层的温度随时间变化情况，即升温段、保温段和冷却段的时间、温度等条件。,（2） 热源的选择,热源的选择受需要固化涂料的温度、涂层