微波干燥是水性涂料干燥的有效方法

姚若灵

副总经理
家具   家具漆  
如何快速有效地去除水性木器涂料施工中带进来并浸入木质材料中的水分,是水性木器涂料应用能否成功的关键!水性木器涂料的应用最大难点也就是如何在短时间内将木质材料中吸入的水清除掉。
研究课题:家具漆、涂料

一、水性木器涂料的应用难点

木材系多孔性物质,具有干缩湿胀的特性。

由于木材“怕”水,特别是人造板贴木皮家具更“怕”水,使用水性涂料涂饰工艺,容易造成家具部件的脱胶、鼓泡、板件变形,木皮开裂等。家具及家具板件要防止变形、开裂,木质材料就要干燥到规定的含水率。“水”的问题不解决,水性涂料的应用肯定受阻。因此,如何快速有效地去除水性木器涂料施工中带进来并浸入木质材料中的水分,是水性木器涂料应用能否成功的关键!水性木器涂料的应用最大难点也就是如何在短时间内将木质材料中吸入的水清除掉。

二、微波干燥是干燥水性木器涂料的有效方法

水性涂料常见的干燥方式:

自然干燥、热空气干燥、红外线干燥等都是几种常用的干燥方式。

它们都是利用热传导、对流、热辐射将热量首先传递给被加热物的表面,再通过热传导逐步使中心温度升高(即常称的外部加热)。

由于外热内冷,使涂料的表层先成膜,阻碍了水分蒸发,容易造成家具部件的脱胶、鼓泡、板件变形,木皮开裂等。

微波干燥的加热方式属于内部加热方式,是被加热介质物料中的极性分子,它在频率300兆赫到300千兆赫的电磁波作用下,其极性取向将随着外电场的变化而变化,极性分子的高速运动、摩擦、发热使物料温度升高,从而达到微波加热干燥的目的。(水是很强的极性分子)

微波的透射性能使物料内外介质同时受热,由于内部缺乏散热条件,造成内部温度高于外部的温度梯度分布,形成驱动内部水分向表面渗透的蒸汽压差,加速了水份的迁移蒸发速度,在短时间内使水离开家具板件。另外,由于微波具有穿透性,因此,干燥时可以干燥异型的板件。

金属材料不吸收微波,只能反射微波。如铜、铁、铝等。用金属(不锈钢板)作微波炉的炉膛,来回反射作用在加热物质上。

绝缘体可以透过微波,它几乎不吸收微波的能量。如玻璃、陶瓷、塑料(聚乙烯、聚苯乙烯)、聚四氟乙烯、石英、纸张等,它们对微波是透明的,微波可以穿透它们向前传播。这些物质都不会吸收微波的能量,或吸收微波极少。

极性分子的物质会吸收微波。极性分子在微波场中随着微波的频率而快速变换取向,来回转动,使分子间相互碰撞摩擦,吸收了微波的能量而使温度升高。

水是强极性分子,因此水性涂料在微波干燥时的加热效率很高。

微波与无线电波、红外线和可见光一样都是电磁波,所不同的就是它们的频率不同,通常所谓的微波是指频率在300兆赫(0.3GHz)至300千兆赫(300GHz)之间的电磁波(波长在1米→1毫米之间)。

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应用微波干燥的对比试验(冷却后全部可达到正常打磨的要求):

表一、同一微波功率不同干燥时间的测试结果(喷涂一个半十字)

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从表一可以看出

(1)同一微波功率下,干燥时间越长,基材的温度越高;

(2)微波时间太长(表中的5分20秒)会把板件中原有的水分抽出。

备注:表中的“灯”,指的是磁控管。

表二、同一干燥时间不同微波功率的测试结果(喷涂一个半十字)

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 从表二可以看出:

(1)、随着微波功率的降低,基材的温度也在降低;

(2)、从打磨效果看,15灯(10KW)的效果最好;

(3)、11灯(8KW)、13灯(9KW)、15灯(10KW)的微波功率下,其基材的温度都在50-60度之间,不会因为温度太高使板件发生变形。

表三、40℃热风干燥试验结果(喷涂一个半十字)

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从表三可以看出:

40度烘烤2小时和3.5小时,板的重量基本没有变化,说明烘烤2小时后,涂层已成膜,水分已经很难排出。

表四、自然干燥的测试结果(喷涂一个半十字)

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从表四可以看出:

自然烘干的板材,由于空气湿度较高(测试时的空气湿度为90%,温度为31℃),会吸收空气中的水分,时间长了,含水率也会提高,板的重量也增加了。也就是说,在潮湿状态下,水性涂料采用自然干燥是不能将涂料中的水分蒸发掉的。

从上述试验可以看出,微波干燥确实是水性木器涂料干燥的有效方法。(当然;对于吸水性不强的木质材料和比较干燥的北方,没有微波干燥设备时水性木器涂料也能勉强应用,但存在风险!)


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