■彭 瑶1 李克忠2 刘德友3 彭钊云4 Peng Yao1 & Li Kezhong2 & Liu Deyou3 & Peng Zhaoyun4
(1.2.3.4.中南林业科技大学家具与艺术设计学院，湖南长沙 410004）
摘 要：本文通过控制单一变量法研究双组份水性聚氨酯[1-2]干燥成膜的最佳温度和最佳湿度。从温度、湿度等水性涂料关键成膜的参数研究水性涂料在普通家具生产企业中的应用，从而获取水性涂料在家具中所需要的各个品类的工艺参数。
关键词：干燥；成膜；温度；湿度
Abstract: On the basis of single factor experiments, this paper studies the best drying film-formation temperature and humidity of twocomponent waterborne polyurethane. From the key film-formation factors of temperature, humidity and ventilation, waterborne coating was studied to apply in ordinary furniture, thus to obtain varying technical parameters of waterborne coating in different categories of furniture.
Key words: Dry; Film-formation; Temperature; Humidity
水性涂料作为一种以水为添加剂的涂料，在环保性能方面极其优于传统的油性涂料，它既没有有机溶剂气体的挥发，在喷涂过程中也没有刺激性的气味，不管是对加工人员或者消费者都是有利而无害的一款环保涂料。这对于建立资源节约型，环境友好型的新型社会是一个重大举措[3]。
1 水性涂料在各方面与油性涂料的差异
1.1 硬件要求
1.1.1 设备要求
①无尘喷房的需求：油白哑光（实色漆） 做面漆效果会稍微优于其它种类的油漆，封闭透明和开放透明的擦色漆做完面漆后，板件放在支架上自然干燥，如果干燥房和喷房不是无尘的，空气中的灰尘或者粉尘会飘落在漆膜表面上，表层水干燥后，则会出现许多凹凸小点；②烤房的要求：水性涂料干燥时间比油性涂料长，当室温低于30℃时干燥时间更久，而适合水性漆干燥的温度区间是40-50℃， 所以在水性涂料喷涂完家具产品后，需要在烤房中加温烘干，这才能加快家具生产企业的生产效率。
1.1.2 人员要求
①车间生产技术人员思想观念的转变： 他们已经熟悉了油性涂料的工艺和设备，转型成水性涂料的操作与工艺，需要从思想上做转变；②技术人员和销售人员的培训：新的技术、新的工艺、新的产品、新的知识，需要所有人去了解、去推广。
1.2 具体工艺差别
1.2.1 打磨
油性PE/PU漆在封闭底漆、底漆时一般用到的砂纸目数为180#、240#，而水性涂料在打磨要求上要高于油性，一般为240#或者更高。喷涂面漆前的一道打磨工序要求更高，要用到400#的砂纸，然后用600#的砂纸轻砂过一遍砂印。
1.2.2 干燥
水性涂料的干燥时间比油性涂料要长， 当烤房室温低于30℃时干燥时间更久。当单面干燥完后再翻面喷涂然后干燥另一面时，整个生产所需的时间就更长了，这不利于家具企业的生产。
1.2.3 技术
①由于流挂程度与涂层黏度相关，涂层黏度越低，越易流挂；涂层黏度越高，抗流挂性越好。因为水性涂料的稀释剂是水，配比完的油漆黏度低，所以容易产生流挂现象。②板材要求：因为稀释剂是水，所以对于普通的板材的要求会高于油性涂料，尤其是普通中密度纤维板，一旦吸水，漆膜表面就会产生气泡等现象。
2 基本参数实验
水性涂料不管是在配比上还是在外部条件下，都是不同的。油性涂料干燥是由里及表干燥，而水性涂料干燥是从外至里，首先是表层水的干燥，在表层水干燥的同时聚合物粒子在毛细管作用下挤压凝聚，由接近、接触、挤压变形而聚集起来，最后由粒子状态的聚合物变为分子状态的聚集而形成连续的涂膜[4]。近红外干燥能解决水性木器涂料在涂装过程中干燥速率慢的问题[5]，但是现在一般的家具企业直接由溶剂型油漆工艺转型成水性木器漆不太现实，所以现在水性涂料的攻克重点就是在常温或者温度稍高的烤房内能达到尽快干燥的工艺技术。
2.1 油漆最佳干燥温度实验
实验器材：温度可控烤房、湿度测量仪、鼓风设备；
实验内容：控制其它变量唯一，即通风量为0，湿度为60%；使温度为可控制变量，变量为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃共9组，测试底漆和面漆的最佳干燥温度。
实验设计：裁取100*100mm中密度纤维板90块，5块一组分为18组，测试底漆9组，测试面漆9组。分别分9次将做好油漆的实验板件放入已设定温度的烤房中，记录进入烤房的时间，等板件干燥后记录其所需时间。
2.1.1 底漆
结论分析：从五组平均值所绘制的线性走势图可以看出，当温度在大于40℃时，底漆所需的干燥时间基本一致，会稍微有所下降； 但是当温度大于50℃时，由于温度过高，底漆表面会起痱子，使之达不到基本的性能需求。当温度在40℃时，不管是对于生产企业而言， 还是其最终效果都是最佳的（见表1、图1)。
■图1 底漆参数分析
2.1.2 面漆
结论分析：从五组平均值所绘制的线性走势图可以看出，当温度在大于40℃时，面漆所需的干燥时间基本一致，会稍微有所下降； 但是当温度大于50℃时，由于温度过高，面漆表面会起痱子，使之达不到基本的性能需求。当温度在40℃时，不管是对于生产企业而言， 还是其最终效果都是最佳的（见表2、图2)。
■图2 面漆参数分析
2.2 油漆最佳干燥湿度实验
实验器材：温度可控烤房、湿度测量仪、鼓风设备。
实验内容：控制其它变量唯一，即温度为40℃，通风量为0；使湿度为可控制变量，变量为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%共9组，测试底漆和面漆的最佳湿度。
实验设计：裁取100*100mm中密度纤维板90块，5块一组分为18组，测试底漆9组，测试面漆9组。分别分9次将做好油漆的实验板件放入已设定湿度的烤房中，记录进入烤房的时间，等板件干燥后记录其所需时间。
2.2.1 底漆
结论分析：从五组平均值所绘制的线性走势图可以看出，当湿度20%-60%rh时，底漆所需的干燥时间相差不大；但是当湿度大于60%rh时，由于湿度过高，使得漆膜中的水分难以挥发到空气中，所以干燥时间过长。当湿度小于50%rh时，漆膜表面水分干燥过快，会产生气泡或者痱子等现象，尤其是在10%rh的情况下，产品干燥已完全起痱子。因南方湿度本来就较大，当湿度在60%rh时，不管是对于生产企业而言，还是其最终效果都是最佳的（见表3，图3)。
■图3 底漆参数分析
2.2.2 面漆
结论分析：从五组平均值所绘制的线性走势图可以看出，当湿度在20%-60%rh时，面漆所需的干燥时间相差不大；但是当湿度大于60%rh时，由于湿度过高，使得漆膜中的水分难以挥发到空气中，所以干燥时间过长。当湿度小于50%rh时，漆膜表面水分干燥过快，会产生气泡或者痱子等现象，尤其是在10%rh的情况下，产品干燥已完全起痱子。因南方湿度本来就较大，当湿度在60%rh时，不管是对于生产企业而言，还是其最终效果都是最佳的（见表4，图4）。
■图4 面漆参数分析
3 结语
综上所述，水性涂料在40-50℃的温度、60%rh的湿度时，是其最佳的干燥参数。通过研究这些生产参数既有助于企业的生产与发展，也能推进水性涂料的发展进程，在这个在绿色环保快速发展的情况下，家具作为室内环境中不可分割的重要组成部分[6]，它的绿色环保尤为凸显，所以“油”转“水”是大势所趋。
（责任编辑：贺 辉）
参考文献：
[1]Byung K,Jong C L.Waterborne polyurethane and their properties[J]. Journal of Polymer Science Part A:Polymer Chemistry,1996,(6):1095-1104.
[2]Noble K L.Waterborne polyurethanes[J]. P r o g r e s s i n O r g a n i c C o a t i ng,1997,(32):131-136.
[3]柳翰.论家具产业发展的深绿色理念[J]. 家具与室内装饰,2013,(8):80-81.
[4]奚祥.水性木器涂料的干燥速度与相关因素讨论[J].中国涂料,2011,(7):58-62.
[5]曹明,邱藤,段敏,等.水性木器涂料涂装过程中的近红外干燥研究[J].涂料工业,2012,(9):69-73.
[6]王小雪,陈星.家具设计与空间环境的可持续性发展初探[J].家具与室内装饰,2015,(8):84-85.
基金项目:欧派家居集团股份有限公司家具产品研发基金项目
作者简介:彭瑶(1991-),男,硕士研究生,研究方向:家具与室内设计工程,E-mail:446769975@qq.com
通讯作者:李克忠(1963-),男,教授,研究方向:家具与室内设计工程,E-mail:136928544@qq.com
引文格式:彭瑶,李克忠,刘德友,等.水性涂料成膜关键技术研究——以在家具中应用为例[J].家具与室内装饰,2016,(4):64-65.
注：本文来源于《家具与室内装饰》2016年第4期
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