干燥工藝對高光正噴燈箱片涂層的影響

姚薇，吳振娟，王桂云，馬少彬

（天津海華科技發(fā)展有限公司，天津300220）

干燥工藝對高光正噴燈箱片涂層的影響

姚薇，吳振娟，王桂云，馬少彬

（天津海華科技發(fā)展有限公司，天津300220）

適宜的干燥工藝在涂層研制過程中成為關鍵，通過實踐找出針對高光正噴燈箱片的適宜干燥工藝。

高光正噴燈箱片；干燥工藝；風量；風速

絕大部分的涂布層是在流動狀態(tài)涂布的，但產品是在干燥的情況下使用的。所以干燥過程在很大程度上影響了涂布產品的最終質量，它既能提高也能降低涂布產品的性能。一個良好的涂布工業(yè)化產品，除了具有最佳的化學配方外，適宜的干燥過程也是生產過程中極為重要的部分。本文針對高光正噴燈箱片涂層的干燥工藝進行實驗，找出高光正噴燈箱片涂層的適宜干燥工藝。

1 基本原理

干燥過程的目的是將溶劑分子從被干燥的涂層內蒸發(fā)掉，從而使?jié)竦耐繉幼優(yōu)榫鶆虻母赏繉?。如果涂布時涂層均勻，那么干燥器必須在干燥過程中使涂層的均勻性不變。

干燥和涂布工藝各自獨立但有相互聯系。因為涂布工藝的要求決定了干燥參數和對干燥器的要求，干燥器的局限性又影響涂布過程，所以必須把它們放在一起考慮。例如涂層配方變化會多方面影響干燥器，涂層溶劑的選擇將極大地影響干燥器形式，如加熱的熱源，安全性和環(huán)境狀況。蒸發(fā)水分的干燥器和蒸發(fā)易揮發(fā)的溶劑的干燥器在設計上有很大差別。膠粘體系會影響干燥過程的溫度和空氣流速。干燥器內低粘度配方的涂層比高粘度配方的涂層更敏感，更易破壞。為避免涂層流動和毀壞，干燥器必須用低風速。

特殊的涂布器和干燥器所要求的涂布和干燥條件可能會互不相容。大多數的涂布過程運行要選擇涂層濕厚度、車速、粘度等條件。然而這些條件如不考慮到干燥器的能力也是不確定的，因為它們同樣決定了涂層的干燥負荷和所需的駐留時間。若干燥的負荷超過了干燥段去除溶劑分子的能力，如果不降低車速，則涂層就不能收卷。

1.1 干燥區(qū)段

分析干燥過程的方法之一是將干燥過程分成至少由四個易于區(qū)分的區(qū)段：準備段、恒速干燥段、降速干燥段和平衡段。在這四個區(qū)段內涂層特點各有不同，雖然大部分干燥過程發(fā)生在恒速和降速區(qū)域，但涂層在其他區(qū)段特點也同樣重要。

1.1.1 定型階段

在大多數料液涂布后片幅就進入干燥段。對于低揮發(fā)性的溶劑，如水，在低溫環(huán)境下涂布時在涂布區(qū)域很少發(fā)生干燥。但是使用揮發(fā)性溶劑干燥可以發(fā)生在涂布頭處，如涂布坡流面。

在干燥過程中常忽視涂布頭和干燥段之間的這一段。而這可能是一個關鍵的區(qū)域，特別是涂布弊病可能在此形成。根據空氣條件和溶劑揮發(fā)性，在這段過渡區(qū)中可能會發(fā)生部分干燥。如果環(huán)境和空氣控制不當，達不到與干燥空氣一樣清潔，有可能污染涂層。涂層的流平過程在此開始。

1.1.2 恒速干燥階段

在這個階段中蒸發(fā)的速度保持恒定。這里干燥的速率受到外部傳質阻力的控制，但速率可以因距離和時間的不同而改變。在這個區(qū)域中所有輸入熱量都用來蒸發(fā)溶劑，溶劑能自由移動到表面邊界層并離開液體表面。增加輸入的熱量可提高干燥速率，減少輸入可以降低速率。

1.1.3降速干燥階段

在降速干燥階段，涂層內部的質量傳遞是控制因素，隨著恒定的熱量輸入，溫度升高而干燥速率降低。所有材料在到達某一干度時都呈現干燥速度下降的特性。許多涂層沒有恒速干燥階段跡象。在另一方面雖然恒速干燥的物理過程幾乎是一致的，但是降速干燥機理更多樣化和更為復雜。

1.1.4 平衡階段

有些干燥器在主要干燥區(qū)段之后還有一個在收卷前進行涂層處理的附加的段區(qū)。通常這個較低氣流速度和較低溫度的區(qū)段提供了涂層與環(huán)境空氣相平衡的時間。涂層的處理包括了濕含量的增加或減少。

2 實驗過程及討論

控制涂層的干燥點是保障產品質量和產量的一個重要因素。我們可以利用各干燥區(qū)段存在較大溫度差的特點將紅外溫度計用于干燥點的控制。

我們選取在實驗室階段已經非常成熟的高光防水正噴片配方，制成涂料，進行中試放量試驗。

制得涂料粘度37mpa﹒s，此粘度適合擠壓坡流涂布。

根據多年從事銀鹽感光材料的經驗，初步設定涂布干燥參數和風速，根據得到的產品狀況進行調試。并根據調試過程找出干燥溫度和干燥風速對產品干燥過程的影響程度。

為了取得均一性，我們把涂布車速均控制在9米/分：選取四次有代表性的中試干燥參數，采用相同的涂料，具體控制參數見表1。

當濕涂層干燥時，體積收縮。因為粘合力可阻止涂層在片幅平面方向的收縮，體積的縮小，只發(fā)生在厚度方向上。當涂層已經固化，收縮的應力就不會再通過流體釋放出來，應力都集中在片幅的橫向，當我們采用2號干燥條件時，干燥定型階段和恒速干燥階段的風速較大，涂層固化點提前，應力無法通過流體釋放出來，應力超過了涂層粘合力的強度，于是產生如圖1和圖2的裂紋。

圖1 ×10放大鏡下未進過打印的干燥后涂層

圖2 ×100顯微鏡下打印過的干燥后涂層

而當我們減小干燥定型階段和恒速干燥階段的風速，提高各干燥段溫度，希望以此彌補干燥強度的不足時，我們得到的結果，如圖3和圖4所示，涂層沒有出現像圖1一樣的裂紋，但是卻布滿了垂直于涂布方向的橫向條紋狀裂紋，分析后我們發(fā)現，各干燥階段溫度的設置，已經遠高于該涂層所需要的溫度，雖然風速降低了，涂層應力得到相應的釋放，不再產生裂紋，但是由于溫度的過高，使得涂層的干點過于提前，在涂層徹底干燥后，涂層在涂布線路上經過轉彎的軸時，由于其脆性過高，導致產生此種裂紋。

圖3 ×10放大鏡下未進過打印的干燥后涂層

3 結論

圖4 ×10放大鏡下打印過的干燥后涂層

通過對涂布干燥工藝的探討和實踐，找出了針對高光正噴燈箱片的適宜干燥工藝，干燥溫度的設置應為：干燥溫度在準備階段和降速干燥階段，視恒速干燥溫度而定，應與室溫相接近，恒速干燥階段溫度應控制在50-60攝氏度。干燥各階段的風速控制在：準備階段：2-4m/s、恒速干燥階段5-10m/s，降速干燥階段：≤30m/s。

TQ585.3

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10.3969/j.issn.1001-0270.2014.03.23

2014-03-24