楊躍倩，徐 偉

(南京林業(yè)大學家居與工業(yè)設計學院，江蘇 南京 210037)

目前市面上最常用的木制品漆膜干燥測量方法為指壓法，通過手指按壓的方式觸碰漆膜表面，根據(jù)壓痕深淺和觸感經(jīng)驗判斷干燥程度，測量時需要手指長期直接接觸漆膜，對測評員健康造成一定的危害，因此會配套使用指套，但橡膠材質(zhì)的指套隔絕了手指對漆膜的觸感，降低了經(jīng)驗對測評員判斷的輔助作用，只能依靠壓痕深淺來判斷，而按壓過程中無法保持恒定的壓力，即使同樣干燥程度的漆面壓痕也會深淺不一，導致測評過程產(chǎn)生誤差[1]。吹棉球法和小玻璃球法也存在類似的誤差問題，因此亟需一件可以提高測量精確度的儀器。提高測量精確度首先要做到控制變量，保證漆膜的干燥程度是測干過程中的唯一變量，且有唯一的程度結果與其相對應[2]，即在測干過程中對漆膜表面施加的力恒定不變，干燥程度不同對應不同的程度結果，且這種結果最好是表象易于觀察的。本研究針對以上需求對現(xiàn)有圖章工具進行改進，設計出測干過程漆膜表面受力恒定且程度結果易于觀察的彈簧圖章測干器具[3]。

1 涂料干燥及其測干方法

液體涂料作為一種常見的裝飾保護材料，被運用到越來越多的木制品當中，涂料的測干技術也應運而生，但該技術在實際使用中存在很多不規(guī)范和不安全隱患，需要對操作裝置進行結構上的改進，以達到標準化的目的[4]。

液體涂料涂在木制品表面，從流體層變成固體漆膜物理或化學的變化過程，通稱為涂料的干燥。干燥過程一般分為表面干燥、實際干燥和完全干燥三個階段[5]。從施工角度以漆膜干燥快為佳，但并非是越快越好，干燥越快，成膜效果不一定越好，涂料的干燥還得保證成膜后涂層的質(zhì)量，所以要進行綜合考慮，在保證成膜質(zhì)量的前提下提高干燥速度。這就要求后期有一項測量標準來測量漆膜的干燥程度，由于涂料要求完全干燥的時間較長，故一般常測定表面干燥和實際干燥兩項內(nèi)容[6-7]。漆膜的干燥性能測定在涂料物性測定中屬于非常簡單的范疇，漆膜干燥性能常以干燥時間來表述。干燥時間是指在一定條件下，一定厚度的涂層(即漆膜)從液態(tài)達到規(guī)定干燥狀態(tài)的時間，分為表干時間和實干時間。表干時間是指表層成膜的時間，實干時間是指全部形成固體涂膜的時間(也叫實際干燥時間)，都以小時(h)或分鐘(min)表示[8-9]?，F(xiàn)有常用于測定漆膜表面干燥的方法為吹棉球法、指觸法GB 1728—79(1989年確認)和小玻璃球法GB 6753.2—86[10-11]，具體操作原理及其優(yōu)缺點見表1。

表1 漆膜測干方法的比較分析

以上測量方法都需要依賴一定的主觀判斷，缺乏精準性，且在實際生產(chǎn)中為了節(jié)約時間，以及尋求便捷，大部分工人師傅會直接采用指觸法，而指觸法存在人體感知的誤差且對人體健康具有一定的危害。該改良設計在保證漆膜測干精準度的同時，能避免皮膚與漆膜的直接接觸，減小對人體的危害，達到漆膜測干的標準化[12-13]。

2 漆膜測干器具的結構改良設計

2.1 設計說明

針對傳統(tǒng)漆膜測干方式存在精準度低、主觀性強和對人體存在危害等不足進行整合調(diào)整，力求改良出適應工廠高效生產(chǎn)、快捷測量且安全隱患低的裝置?，F(xiàn)有的木制品漆膜測干裝置都是通過判斷漆膜表面軟硬程度來推測漆膜的干燥程度，根據(jù)測干的理論依據(jù)，筆者將手指或指套接觸改為恒定受力的硬物接觸，由此聯(lián)想到市面上常見的圖章工具，通過改進常見圖章工具的結構，使其按壓接觸漆面的受力恒定，再根據(jù)壓痕就可以判斷漆膜的干燥程度[14]。

由于漆膜的干燥分為三個階段，為了測量更精確，該裝置的章面上設置了三種不同的梯度，漆膜干燥程度越高表面越堅硬，在恒定受力下所能壓出的壓痕面積就越小。不同壓痕面積對應的具體干燥程度要根據(jù)測量的漆膜種類來確定，該改良設計以櫸木制品刷涂兩遍水性漆的漆面為例。試驗測得，當硬物按壓漆面的力為3 N時，可在表面干燥的漆面上留下清晰的印痕，在完全干燥的漆面上留下淺淺的印痕[15-20]。根據(jù)該數(shù)據(jù)理論設計了如圖1所示的彈簧章形結構，整體外形為一大一小兩個圓柱形。

圖1 彈簧章形結構1.按鈕；2.彈簧A；3.外殼；4.板片；5.彈簧B；6.彈簧C；7.印章

彈簧A的規(guī)格為：簧線徑d1=1 mm，直徑D1=35 mm，h1=27 mm，K1=2。彈簧A和B、C與測干部件同時傳遞力。

印章(測干部件)凸出部分總高5 mm(每層臺階高僅為1 mm)。

彈簧B、C的規(guī)格相同：線徑d2=0.5 mm，直徑D2=0.4 mm，h2=24 mm，K2=1。

在整個裝置按壓過程中，只有彈簧收縮。依據(jù)彈簧的規(guī)格可知彈簧受力與收縮情況如下：F(A)=3 N，收縮量為15 mm；F(B)=F(C)=0.5 N，收縮量均為5 mm；故整個彈簧裝置最大收縮量為20 mm，因此按鈕凸出部分高20 mm[21-22]。

2.2 操作使用

無外力情況下，內(nèi)部彈簧處于放松狀態(tài)，按鈕受到彈簧的支撐暴露于外殼上端，對按鈕施力，內(nèi)部彈簧開始收縮，當按鈕被按壓至與外殼頂部齊平時，恒定受力為3 N，上方按鈕與板片連接按壓彈簧，從而導致印章向下凸出，凸出部分與漆膜接觸；接觸后松開釋放按壓按鈕的力，裝置恢復初始狀態(tài)；由于漆膜表面干燥程度不同硬度也有所不同，按壓后表面留下的壓痕面積也不同，所以觀察印章臺階與漆膜接觸在印章臺階上留下的痕跡面積，即可判斷漆膜的干燥程度。使用過程中，圖章內(nèi)部彈簧的收縮變化情況如圖2所示。

圖2 操作圖

2.3 性能優(yōu)勢

(1)與傳統(tǒng)的漆膜測量方法相比，漆膜表面的硬度為測干時單一變量，降低了測干過程中多重變量的不確定性，具有創(chuàng)新性。

(2)與指觸法相比，避免了測量人員直接接觸器具漆膜存在的安全隱患，操作人員能夠更加科學高效地進行測量，減少手指觸摸時因為人體感知而產(chǎn)生誤差。

(3)與吹棉球法和小玻璃球法相比，保證了在測干過程中漆膜的恒定受力，提高了測量的精準度。

(4)操作人員可根據(jù)不同的漆膜測干硬度需求不同，更換不同勁度系數(shù)的彈簧，做到一章多用，綠色環(huán)保。

3 結束語

設計的彈簧圖章測干裝置結構簡單，使用方便，操作安全，成本低廉，應用到實際生產(chǎn)中可節(jié)省人力，并推動測干技術走向更標準化、人性化的未來[23-24]。