所謂干燥,就是漆膜涂布后從流體態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w態(tài)的過(guò)程。水性漆和油性漆的最大區(qū)別之一就是干燥過(guò)程的不同,不同的干燥過(guò)程也很大程度影響了水性漆的干燥速度。無(wú)論是水性漆還是油性漆,干燥過(guò)程主要是分散介質(zhì)(水、溶劑)的揮發(fā)。對(duì)于油性漆而言,揮發(fā)速率受環(huán)境溫濕度的影響不太大,且通過(guò)調(diào)整快/慢干溶劑很容易達(dá)到調(diào)節(jié)干燥速度的目的;而水性漆則受環(huán)境溫濕度影響非常大,且分散介質(zhì)以水為主,調(diào)整起來(lái)要相對(duì)困難。因此,水性漆的干燥速度更要考慮多個(gè)方面的影響因素。
一
干燥環(huán)境干燥環(huán)境是水性漆干燥最為重要的影響因素。溫度越高、濕度越低,水性漆的干燥速度越快。
就好比夏天晾衣服很快就可以干透,而冬天晾衣服往往要很久才能晾干。同樣的道理,水性漆在較高的溫度下水分會(huì)快速揮發(fā)掉,而低溫環(huán)境下會(huì)干燥很慢。
濕度對(duì)水性漆干燥速度的影響也是不言而喻的?諝庵兴吭礁撸云嶂械乃衷诫y揮發(fā)到空氣中。北方氣候干燥,南方濕度相對(duì)較高,所以同樣溫度條件下,北方應(yīng)用水性漆干燥速度會(huì)快一些。
溫度和濕度也是相互關(guān)聯(lián)的,空氣溫度越高,它容納水蒸氣的能力也就越高。1m³空氣在10℃下可以吸收9.41g水分,30℃下可以吸收30.38g水分。因此,溫度較低的情況下,更容易達(dá)到濕度極限。
當(dāng)相對(duì)空氣濕度達(dá)到85%或以上時(shí),空氣中的濕度幾乎處于飽和狀態(tài),在這種環(huán)境下,水性漆漆膜中的水分幾乎就不揮發(fā)了。
二
漆膜表面空氣的流動(dòng)速率在有風(fēng)的環(huán)境中,漆膜能更快干燥。簡(jiǎn)單的理解是,風(fēng)可以將漆膜周?chē)鷵]發(fā)出來(lái)的水分子帶走,從而給后面待揮發(fā)的水分騰出空間。這和我們生活中的常識(shí)一致,例如有風(fēng)的環(huán)境晾曬衣服,吹風(fēng)機(jī)吹頭發(fā)等。
常用的干燥輔助設(shè)備大多有排風(fēng)功能,但過(guò)快的空氣流動(dòng)對(duì)漆膜也有不利的影響,特別是針對(duì)較厚的漆膜,有可能出現(xiàn)開(kāi)裂或是結(jié)皮的現(xiàn)象。因此在利用空氣流動(dòng)來(lái)加速漆膜干燥的時(shí)候,更多的是建議“排風(fēng)(或抽風(fēng))”,而非“吹風(fēng)”。
三
漆膜厚度漆膜厚度對(duì)干燥速度的影響是顯而易見(jiàn)的。厚度增加不僅導(dǎo)致需要揮發(fā)的水分增多,上層漆膜也會(huì)影響下層水汽通過(guò),導(dǎo)致表干時(shí)間非線性增加。
另外,漆膜厚度增加也會(huì)增加開(kāi)裂、流掛、縮邊等許多漆膜弊病的風(fēng)險(xiǎn)。所以對(duì)于厚度要求較高的漆膜,薄涂多道是有一定道理的。
對(duì)于水性醇酸樹(shù)脂漆而言,如果一次涂覆過(guò)厚,漆膜表面干燥后,表面致密的漆膜會(huì)將漆膜內(nèi)部的水分和助溶劑封在里面,變成了“增塑劑”,使漆膜永遠(yuǎn)軟,嚴(yán)重影響性能。
四
溶劑水性漆一般并非全無(wú)溶劑,一般會(huì)含有5-10%左右的溶劑,相對(duì)于油性漆和水溶性漆要少得多。
溶劑在水性漆中的作用一般有助溶、助成膜、防凍等作用。溶劑與水有不同的沸點(diǎn)和揮發(fā)速率,所以也會(huì)影響水性漆的干性。
如乙醇沸點(diǎn)是78℃,分子量很小是46,所以極易在揮發(fā)的時(shí)候帶走水分,所以乙醇添加的時(shí)候往往作為快干助劑。
成膜助劑一般以高沸點(diǎn)的醇醚類(lèi),12碳醇酯為主,往往沸點(diǎn)越高干燥速度越慢,水溶性越差,成膜效果越好。另外,成膜助劑一般不會(huì)太大的影響水分揮發(fā),所以成膜助劑更多的是影響實(shí)干。且沸點(diǎn)越高,表干速度越慢(特別是醇醚類(lèi)溶劑),實(shí)干速度越慢,硬度建立也更慢。
在有助溶劑存在的水性體系里,還需要考慮‘臨界相對(duì)濕度CRH”,在臨界相對(duì)濕度以下,水分揮發(fā)更快,漆膜中助溶劑濃度會(huì)增高;在臨界相對(duì)濕度以上,助溶劑揮發(fā)更快,漆膜中水的濃度會(huì)增高。漆膜中水與助溶劑濃度的改變,也會(huì)影響到漆膜的干性和成膜性能,也是需要我們注意的。
五
固含、顏填料水性漆是以水為分散介質(zhì)的涂料,水及溶劑等在漆膜干燥的過(guò)程中會(huì)離開(kāi)漆膜,剩余的部分形成漆膜,即固含部分。
在其他條件不變的情況下,如果提升漆液的固含,漆膜的干燥速度也會(huì)提高,這顯而易見(jiàn)。另一方面,提升固含也有利于提升漆膜的豐滿度,降低施工遍數(shù)。
但現(xiàn)實(shí)情況是,市場(chǎng)一味的要求低價(jià),涂料企業(yè)不得不降低固含,多加水及增稠劑來(lái)降低成本,于是包括干燥速度在內(nèi)的很多性能就被無(wú)形中降低了。
增加顏填料也是增加固含的一種方式,另外顏填料可以吸附一定量的水分,使漆膜更快表干。
六
助劑常用的助劑添加量小,對(duì)表干影響不大。如潤(rùn)濕劑、消泡劑、流平劑、殺菌劑等都不太會(huì)影響漆膜的干燥。但也有部分助劑會(huì)產(chǎn)生一定的影響,如增稠劑。
纖維素是非常親水的大分子,很多領(lǐng)域用來(lái)保水增稠,因此纖維素對(duì)水性涂料的干燥肯定有延緩作用。所幸纖維素在水性工業(yè)漆中的應(yīng)用不多。
堿溶漲增稠劑可以通過(guò)主鏈吸附水分提高粘度,對(duì)于涂料的干燥速度也會(huì)有一定的影響。
另外,如纖維素、堿溶漲增稠劑等增稠后漆液表現(xiàn)為明顯的假塑性,流動(dòng)性降低,導(dǎo)致漆膜上下微觀流動(dòng)降低,也不利于表干。相對(duì)而言,聚氨酯增稠劑就有些許的優(yōu)勢(shì)了。
七
樹(shù)脂本身樹(shù)脂本身的性能差異也是影響干燥速度的重要因素之一。
簡(jiǎn)單歸納來(lái)講:
a.相同成膜助劑添加量的情況下,高Tg樹(shù)脂干燥速度更快。但高Tg樹(shù)脂需要添加更多的成膜助劑保證成膜,就另當(dāng)別論了。
b.其他條件相同,小粒徑的樹(shù)脂干燥更快。一是小粒徑樹(shù)脂通常流動(dòng)性更好,促進(jìn)水分揮發(fā);二是小粒徑樹(shù)脂平均分子間距更小,更容易相互接觸成膜。
c.單組份的一般比雙組份干燥更快;雙組份乳液型一般比分散體型干燥更快。
d. 乳液型的干性一般要快于樹(shù)脂型的,比如丙烯酸乳液的干性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于水性醇酸樹(shù)脂。
總結(jié)從上面可以看到,水性漆干燥速度的影響因素方方面面。從原材料選擇到配方設(shè)計(jì),從助劑使用到施工應(yīng)用,都有很大的關(guān)系。
但是水性漆絕對(duì)不是干燥越快越好,我們的最終目的是得到完美的漆膜。水性漆干燥過(guò)快可能會(huì)產(chǎn)生很多弊病,如開(kāi)裂、橘皮、成膜不良、附著力下降、痱子、發(fā)朦等。在滿足漆膜性能的同時(shí),兼顧生產(chǎn)效率才是最重要的。
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