第六章___涂料的成膜与干燥.ppt

第六章 涂料的成膜与干燥第一节 有机涂料的成膜机理 第二节 涂膜的干燥方式 第三节 固化设备的分类及选用 第四节 烘干设备及设计 复习题本章教学要求1．了解涂膜干燥机理，善于选择干燥方法； 2．了解固化设备分类及选用的基本原则； 3． 清楚对流加热和辐射加热各自的工作原理及优缺点第一节 有机涂料的成膜机理Ø涂料的固化——泛指液态漆膜或粉末状态涂膜转变成固 态涂膜的过程Ø涂料成膜主要靠物理作用和化学作用来实现的依据其 成膜物质的性质，分为非转化型涂料和转化型涂料两种 第一节 有机涂料的成膜机理一、非转化型涂料Ø仅靠物理作用成膜的涂料称之为非转化型涂料 非转化型涂料本身就是大分子，固化前后分子结 构不会发生变化无化学作用 Ø液态的非转化型涂料湿膜的干燥方式通称为挥发 干燥，它靠涂料中溶剂或分散介质的挥发而成为 固体涂膜，可以在常温下进行，也可以在加温下 进行 Ø热塑性粉末涂料的涂膜，只需要加热使其熔融形 成连续的涂膜，冷却即得 返回第一节 有机涂料的成膜机理二、转化型涂料Ø 靠化学反应交联成膜的涂料称之为转化型涂料 Ø 转化型涂料固化前后分子结构会发生变化，分子量较小的树脂 通过缩合、加聚或氧化聚合交联成网状大分子的固态涂膜。

Ø 转化型涂料包括：烘干聚合型涂料——如氨基烘漆、自反应性丙烯酸烘漆等，通 过加热缩合反应固化成膜固化剂固化型涂料——如不饱和聚酯、环氧、聚氨酯、丙烯酸 等双组分涂料则通过加聚反应固化成膜氧化聚合型涂料——如酚醛漆、醇酸漆、环氧酯涂料、聚氨酯 改性油等依赖空气中氧的作用氧化聚合反应固化成膜返回第一节 有机涂料的成膜机理第二节 涂膜的干燥（固化）方式自然干燥（在常温下呈自然状态干燥，俗称自干或气干）加热干燥 （固化）低温（100℃以下）热风干燥（加热方式以对流为主，也采用辐射方式）中温（100—150）℃烘干高温（150℃以上）烘干干燥 （固化）紫外线固化电子束固化照射固化干燥第二节 涂膜的干燥方式加热方式有对流、辐射等涂膜干燥场所应具备下列条件：a、烘干室内或自干场所要清洁，无灰尘，空气要干净 b、温度应符合涂料的技术要求，过高过低都会影响干燥效率和涂膜质量 c、空气要流动 d、无论在自干场所，还是在烘干场所都要设置排风装置第二节 涂膜的干燥方式1、自然干燥 即在常温条件下湿膜随时间推移逐渐干燥 自然干燥的速度与涂料的组成、涂膜厚度、施工环 境条件如气温、湿度、通风和光照等都密切相关。

不 同的季节，气温的高低，阳光的强弱，空气中的湿度 及天气阴晴的变化，对涂料的干燥影响很大 返回自然干燥第二节 涂膜的干燥方式2、加热干燥 又可分为烘干和强制干燥，前者系指靠加热 使涂膜固化，后者系指采用低温烘干办法来促进自干 型涂料的成膜或溶剂、水分挥发（缩短干燥时间） Ø烘干规范（即烘干温度和时间）取决于被烘干的涂料 类型、工件材质及热容量和加热方式等因素，一般用 温度——时间的变化曲线图表示（P214） Ø烘干时间包括升温时间和保温时间返回工业制品,农产品烘干干燥,加热第二节 涂膜的干燥方式烘箱跟踪器标准报告第四节 烘干设备及设计3、照射固化干燥是借助于能量照射实现化学配方（涂料、油墨和 胶粘剂）由液态转化为固态的加工过程 Ø 电子束固化（EB，Electron beam curing）利用电子加速器产 生的高能电子流，直接引发化学反应，在极短的时间内形成固 体漆膜电子束固化涂料组成与紫外光固化涂料相似，主要差 异在于一般不需要光引发剂，也不受颜料的影响目前主要品 种为不饱和聚酯树脂、丙烯酸型低聚物 Ø 紫外线固化（UV，Ultra-Violet Ray）紫外光固化涂料中的光 引发剂或光敏剂吸收紫外线光谱（波长200nm-350nm）中的某 些特殊波长的光而产生断键情形，这些断键的物质再去撞击单 体和预聚合体而产生连锁反应，瞬间将涂料由液态变成固态。

紫外光固化不适合形状复杂的制品，难以固化不透明的有色涂 层 返回管式辐射器第二节 涂膜的干燥方式第三节 固化设备的分类及选用的基本原则一、按形状和工件的通过方式分类 二、按所用能源分类 三、按加热方式分类第三节 固化设备的分类及选用的基本原则一、 按形状和工件的通过方式分类Ø烘干室可分为通过式、箱式（即死端式）和多行程烘干 室 Ø根据被涂物进出烘干室的进出口端的结构不同，通过式 烘干室又可分为直通式、桥式和半桥式（又称“U”型） 烘干室返回第三节 固化设备的分类及选用的基本原则箱 式通过式多行程式(a)死端单室式（ｂ）单行程间歇通过单室式（ｃ）单行程连续通过桥式（ｄ）双行程连续通过半桥式第三节 固化设备的分类及选用的基本原则桥式烘干室的被涂物进出口端有一定的倾斜角（悬挂式输送的倾 斜角为200-350；地面输送为150-170左右桥式烘干室也可设 计成隐含式，以减少热损失）循环风机电加热管送风道工件第三节 固化设备的分类及选用的基本原则直通桥式炉第三节 固化设备的分类及选用的基本原则组合式固化炉第三节 固化设备的分类及选用的基本原则双行程连续通过半桥式炉第三节 固化设备的分类及选用的基本原则双向箱式烘干室第三节 固化设备的分类及选用的基本原则死端箱式炉第三节 固化设备的分类及选用的基本原则二、按所用能源分类涂装用烘干室的加热源有：气体燃料（天然气、煤 气、石油液化气）、油（轻质柴油、煤油）、电、 蒸汽等。

P213返回1、电加热烘道电能使用方便、干净，温度容 易控制，但成本高电加热适用于 对流、辐射等加热方式电加热固化炉第三节 固化设备的分类及选用的基本原则2、燃气烘道 P224 Ø直接加热式——气体燃料通过燃烧室燃烧以后与空 气混合直接送进烘道（产品表面质量要求不太高时 采用，如底漆烘干） Ø间接加热式——通过热交换器间接加热烘道内的空 气（产品表面质量要求特别高时采用，如面漆、罩 光漆烘干） Ø燃气燃烧是否完全，受燃烧嘴的结构和燃气与新鲜 空气的混合比例等因素影响第三节 固化设备的分类及选用的基本原则液化气燃烧喷嘴循环风机烘道热电偶探头3、燃油烘道以柴油作燃料，在燃烧室燃烧后，再以热交换器间 接加热烘道内的空气以油作为燃料，生产成本低 廉，但燃烧系统设备比较复杂，一次性设备投资较 大 4、蒸汽烘道以过热蒸汽通过蒸汽热交换器加热烘道中的空气 烘道结构简单，但工作温度一般不超过100℃，只能 用于工件前处理后的烘干工序和自干但能采用低温 烘干的涂料第三节 固化设备的分类及选用的基本原则辐射加热对流加热第三节 固化设备的分类及选用的基本原则三、按加热方式分类(P213)1、热风循环对流加热——受热方式由外向内。

适合结构复杂的工件加热 2、辐射加热——由内向外涂层基材同时受热适合结构简单的工件加热 3、辐射—对流加热——适用于任何情况返回第三节 固化设备的分类及选用的基本原则0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9紫 绿 桔黄 波长/μm蓝 黄 红0.35 正常的可见光 0.75红外线区0.32 外可见光紫外线区第三节 固化设备的分类及选用的基本原则光的不同波长示意图 高红外辐射（全波段辐射）第三节 固化设备的分类及选用的基本原则E短>E中>E长 E短E中E长第三节 固化设备的分类及选用的基本原则辐射元件辐射元件结构Ø热源——钨丝，温度高达2200~2400℃，辐射短波高能红外线 Ø热源外罩——石英管，外表温度约800℃，辐射中波红外线 Ø定向反射屏——如铝反射罩，温度可达500~600℃，辐射低能量远红外线对流—辐射加热Ø 辐射—对流加热能实现快速固化的3个条件： a、保证工件在固化过程中上中下温度均匀； b、不论工件大小、质量如何，加热元件能瞬间提供大能量的热源； c、保证工件表面达到较高温度。

Ø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 质量第四节 烘干设备及设计一、选用、设计烘干室考虑的原则（P217） a、质量性能方面：加热区温度场分布均匀 b、节省能源方面：减少热量辐射，做到能源回收利用 c、易维修性 d、符合当地法规要求 第四节 烘干设备及设计二、选用烘干室加热形式应考虑的因素a、涂料所要求的固化温度和时间 b、工件的材质、尺寸大小和形状复杂程度 c、涂层的颜色、质量要求 d、用户的能源供应状况 e、产品的生产批量大小 第四节 烘干设备及设计包括：烘干室室体、烘干室两端的进出口壳体、加热 系统、温控系统等组成 1、烘干室的室体作为烘干室的保温壳体，一般内壁采用镀锌钢板，外壁 采用冷轧钢板刷漆或彩涂板，中间填充不同厚度的保温 层通常是插板拼装式结构（P219）2、烘干室两端的进出口壳体三种设计形式a、设置上下升降和左右开启的炉门b、设置斜式进出口端或垂直升降式进出口端c、烘干室进出口端设置风幕间隔区段（P218） 第四节 烘干设备及设计三、烘干室的组成*烘干室室壁的插板拼装设计岩 棉外 板硅酸铝板接缝（放大）内 板烘干室进出口端结构示意图炉 门 左 右 开 启*桥式烘干室端部 (适用于悬挂式输送链)“”字型烘干室端部 (适用于地面滑撬输送)*循环空气风幕（P227）直接加热的热空气风幕3、加热系统（ P222 ）加热系统一般由风管、空气过滤器、空气加热器和风机等部件组 成，而风管又由送风管和吸风管组成，它们在烘干室内布置的方 式较多，无论哪种设计，结构设计上都不应存在死角，防止产生 气涡，避免热风短路。

4、烘干室的电控和测温记录系统 （ P227 ）加热元件通常是分成若干组进行常加热、调节加热控制，通过接 通或断开一组和几组加热元件来实现升温或降温，达到调节炉温 的目的测温记录系统是借助测温仪随加热工件在炉膛内运行测 出的炉温测定曲线来反映炉膛内温度的均匀性 第四节 烘干设备及设计烘道热电偶探头烘箱温度跟踪检测系统第四节 烘干设备及设计烘箱跟踪器标准报告第四节 烘干设备及设计本章复习思考题本章复习思考题1、对学过的涂料品种能按非转化型涂料或转化型涂料进行分类 2、简述紫外线固化干燥的机理及其特点 3、涂膜干燥场所应具备的条件包括哪些内容？（至少谈出3点） 4、烘干时间包括哪些内容？各自是怎样定义的？ 5、烘道设计应遵循哪些原则？（至少能列举3点）6、按工件的通过方式分类，烘干室有几种形式？ 7、烘干室常用的热源有哪些？各自的加热特点？ 8、烘道加热方式和选型应考虑哪些因素？（至少能列举4点） 9、简述热风循环加热和辐射加热原理及特点，分析汽车涂装底漆、中涂、面漆最常用的加热方式及理由。