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(duì)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(guò)程中成為關(guān)鍵，通過(guò)實(shí)踐找出針對(duì)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(fēng)量；風(fēng)速

絕大部分的涂布層是在流動(dòng)狀態(tài)涂布的，但產(chǎn)品是在干燥的情況下使用的。所以干燥過(guò)程在很大程度上影響了涂布產(chǎn)品的最終質(zhì)量，它既能提高也能降低涂布產(chǎn)品的性能。一個(gè)良好的涂布工業(yè)化產(chǎn)品，除了具有最佳的化學(xué)配方外，適宜的干燥過(guò)程也是生產(chǎn)過(guò)程中極為重要的部分。本文針對(duì)高光正噴燈箱片涂層的干燥工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(guò)程的目的是將溶劑分子從被干燥的涂層內(nèi)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(shí)涂層均勻，那么干燥器必須在干燥過(guò)程中使涂層的均勻性不變。

干燥和涂布工藝各自獨(dú)立但有相互聯(lián)系。因?yàn)橥坎脊に嚨囊鬀Q定了干燥參數(shù)和對(duì)干燥器的要求，干燥器的局限性又影響涂布過(guò)程，所以必須把它們放在一起考慮。例如涂層配方變化會(huì)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(shè)計(jì)上有很大差別。膠粘體系會(huì)影響干燥過(guò)程的溫度和空氣流速。干燥器內(nèi)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(dòng)和毀壞，干燥器必須用低風(fēng)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(huì)互不相容。大多數(shù)的涂布過(guò)程運(yùn)行要選擇涂層濕厚度、車(chē)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?yàn)樗鼈兺瑯記Q定了涂層的干燥負(fù)荷和所需的駐留時(shí)間。若干燥的負(fù)荷超過(guò)了干燥段去除溶劑分子的能力，如果不降低車(chē)速，則涂層就不能收卷。

1.1 干燥區(qū)段

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

1.1.1 定型階段

在大多數(shù)料液涂布后片幅就進(jìn)入干燥段。對(duì)于低揮發(fā)性的溶劑，如水，在低溫環(huán)境下涂布時(shí)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(guò)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(gè)關(guān)鍵的區(qū)域，特別是涂布弊病可能在此形成。根據(jù)空氣條件和溶劑揮發(fā)性，在這段過(guò)渡區(qū)中可能會(huì)發(fā)生部分干燥。如果環(huán)境和空氣控制不當(dāng)，達(dá)不到與干燥空氣一樣清潔，有可能污染涂層。涂層的流平過(guò)程在此開(kāi)始。

1.1.2 恒速干燥階段

在這個(gè)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(zhì)阻力的控制，但速率可以因距離和時(shí)間的不同而改變。在這個(gè)區(qū)域中所有輸入熱量都用來(lái)蒸發(fā)溶劑，溶劑能自由移動(dòng)到表面邊界層并離開(kāi)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(nèi)部的質(zhì)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(dá)某一干度時(shí)都呈現(xiàn)干燥速度下降的特性。許多涂層沒(méi)有恒速干燥階段跡象。在另一方面雖然恒速干燥的物理過(guò)程幾乎是一致的，但是降速干燥機(jī)理更多樣化和更為復(fù)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(gè)在收卷前進(jìn)行涂層處理的附加的段區(qū)。通常這個(gè)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(shí)間。涂層的處理包括了濕含量的增加或減少。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及討論

控制涂層的干燥點(diǎn)是保障產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的一個(gè)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(diǎn)將紅外溫度計(jì)用于干燥點(diǎn)的控制。

我們選取在實(shí)驗(yàn)室階段已經(jīng)非常成熟的高光防水正噴片配方，制成涂料，進(jìn)行中試放量試驗(yàn)。

制得涂料粘度37mpa﹒s，此粘度適合擠壓坡流涂布。

根據(jù)多年從事銀鹽感光材料的經(jīng)驗(yàn)，初步設(shè)定涂布干燥參數(shù)和風(fēng)速，根據(jù)得到的產(chǎn)品狀況進(jìn)行調(diào)試。并根據(jù)調(diào)試過(guò)程找出干燥溫度和干燥風(fēng)速對(duì)產(chǎn)品干燥過(guò)程的影響程度。

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

當(dāng)濕涂層干燥時(shí)，體積收縮。因?yàn)檎澈狭勺柚雇繉釉谄矫娣较虻氖湛s，體積的縮小，只發(fā)生在厚度方向上。當(dāng)涂層已經(jīng)固化，收縮的應(yīng)力就不會(huì)再通過(guò)流體釋放出來(lái)，應(yīng)力都集中在片幅的橫向，當(dāng)我們采用2號(hào)干燥條件時(shí)，干燥定型階段和恒速干燥階段的風(fēng)速較大，涂層固化點(diǎn)提前，應(yīng)力無(wú)法通過(guò)流體釋放出來(lái)，應(yīng)力超過(guò)了涂層粘合力的強(qiáng)度，于是產(chǎn)生如圖1和圖2的裂紋。

圖1 ×10放大鏡下未進(jìn)過(guò)打印的干燥后涂層

圖2 ×100顯微鏡下打印過(guò)的干燥后涂層

而當(dāng)我們減小干燥定型階段和恒速干燥階段的風(fēng)速，提高各干燥段溫度，希望以此彌補(bǔ)干燥強(qiáng)度的不足時(shí)，我們得到的結(jié)果，如圖3和圖4所示，涂層沒(méi)有出現(xiàn)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(xiàn)，各干燥階段溫度的設(shè)置，已經(jīng)遠(yuǎn)高于該涂層所需要的溫度，雖然風(fēng)速降低了，涂層應(yīng)力得到相應(yīng)的釋放，不再產(chǎn)生裂紋，但是由于溫度的過(guò)高，使得涂層的干點(diǎn)過(guò)于提前，在涂層徹底干燥后，涂層在涂布線路上經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)彎的軸時(shí)，由于其脆性過(guò)高，導(dǎo)致產(chǎn)生此種裂紋。

圖3 ×10放大鏡下未進(jìn)過(guò)打印的干燥后涂層

3 結(jié)論

圖4 ×10放大鏡下打印過(guò)的干燥后涂層

通過(guò)對(duì)涂布干燥工藝的探討和實(shí)踐，找出了針對(duì)高光正噴燈箱片的適宜干燥工藝，干燥溫度的設(shè)置應(yīng)為：干燥溫度在準(zhǔn)備階段和降速干燥階段，視恒速干燥溫度而定，應(yīng)與室溫相接近，恒速干燥階段溫度應(yīng)控制在50-60攝氏度。干燥各階段的風(fēng)速控制在：準(zhǔn)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

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