涂料的成膜与干燥.pptx

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1、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1页/共47页 第一节 有机涂料的成膜机理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。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。第一节第一节 有机涂料的成膜机理有机涂料的成膜机理第2页/共47页一、非转化型涂料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。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

2、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。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 第一节第一节 有机涂料的成膜机理有机涂料的成膜机理第3页/共47页二、转化型涂料靠化学反应交联成膜的涂料称之为转化型涂料。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。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

3、气中氧的作用氧化聚合反应固化成膜。返回 第一节第一节 有机涂料的成膜机理有机涂料的成膜机理第4页/共47页第二节 涂膜的干燥（固化）方式自然干燥自然干燥（在常温下呈自然状态干燥，俗称自干或气干）（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（100150）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 第二节第二节 涂膜的干燥方式涂膜的干燥方式加热方式有对流、辐射等第5页/共47页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

4、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。第二节第二节 涂膜的干燥方式涂膜的干燥方式第6页/共47页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 第二节第二节 涂膜的干燥方式涂膜的干燥方式第7页/共47页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

5、时间）。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）。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 第二节第二节 涂膜的干燥方式涂膜的干燥方式第8页/共47页烘箱跟踪器标准报告 第四节第四节 烘干设备及设计烘干设备及设计第9页/共47页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。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

6、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。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 第二节第二节 涂膜的干燥方式涂膜的干燥方式第10页/共47页 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

7、节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第11页/共47页一、按形状和工件的通过方式分类烘干室可分为通过式、箱式（即死端式）和多行程烘干室。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 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第12页/共47页箱 式通过式多行程式(a)(a)死端单室式（）单行程间歇通过单室式（）单行程连续通过桥式（）双行程连续通过半桥式 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第13页/共47页桥式烘干室的被涂物进

8、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 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第14页/共47页直通桥式炉 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第15页/共47页组合式固化炉 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第16页/共47页双行程连续通过半桥式炉 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第17页/共47页第18页/共47页双向

9、箱式烘干室 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第19页/共47页死端箱式炉 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第20页/共47页二、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 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第21页/共47页2、燃气烘道 P224直接加热式气体燃料通过燃烧室燃烧以后与空

10、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）。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）。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。第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第22页/共47页液化气燃烧喷嘴第23页/共47页循环风机第24页/共47页烘道热电偶探头第25页/共47页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

11、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。第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第26页/共47页辐射加热对流加热 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则三、按加热方式分类(P213)第27页/共47页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 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则第28

12、页/共47页 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9紫 绿 桔黄 波长/m 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 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则 光的不同波长示意图 第29页/共47页 高红外辐射（全波段辐射）第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则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30页/共47页 第三节第三节 固化设备的分类及选用的基本原则固化设备的分类及选用的基本原则辐射元件第31页/共47页辐射元件结构热源钨丝，温度高达22002400，辐射短波

13、高能红外线。热源外罩石英管，外表温度约800，辐射中 波红外线。定向反射屏如铝反射罩，温度可达500600，辐射低能量远红外线。第32页/共47页对流辐射加热 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。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33页/共47页 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。

14、c、易维修性 d、符合当地法规要求 第四节第四节 烘干设备及设计烘干设备及设计第34页/共47页二、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 第四节第四节 烘干设备及设计烘干设备及设计第35页/共47页 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、

15、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）第四节第四节 烘干设备及设计烘干设备及设计三、烘干室的组成第36页/共47页2023/3/182023/3/18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 板第37页/共47页烘干室进出口端结构示意图炉门左右开启第38页/共47页2023/3/182023/3/18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)第39页/共47页2023/3/182023/3/18循环空气风幕（P227）直接加热的热空气风幕第40页/共47页3、加热

16、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。第四节第四节 烘干设备及设计烘干设备及设计第41页/共47页烘道热电偶探头第42页/共47页烘箱温度跟踪检测系统 第四节第四节 烘干设备及设计烘

17、干设备及设计第43页/共47页烘箱跟踪器标准报告 第四节第四节 烘干设备及设计烘干设备及设计第44页/共47页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）第45页/共47页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。第46页/共47页感谢您的观看！第47页/共47页