点燃快干涂料中的可燃溶剂气体,可使涂层燃烧达到驱除溶剂的目的。要求涂层表面挥发物达到一定浓度,浓度越高,溶剂的沸点越低,越容易着火。因此甲醇比乙醇更易着火,异丙醇比乙醇难着火。
涂料中含固态附加物比液态附加物更易着火。例如在涂料中含等量(3%)的蓖麻油与膨润土,都不溶于乙醇,前者不着火,后者易着火。这可能是因为油膜覆盖涂层表面使涂层表面挥发性气体含量降低,达不到开始燃烧所需的最低可燃气体量。
溶剂容易渗入到砂型或砂芯孔隙中,因此涂料在砂型或砂芯表面覆盖后,可引燃的时间是有限的,点火时间越迟,挥发物越稀薄,引燃越困难。因此采用自燃干燥方法要求上涂料效率要高。因此,选择喷涂是一种较高效的方法。
自燃干燥应从溶剂燃烧的快慢进行控制。以常用的乙醇树脂涂料为例,一开始涂料燃烧时,乙醇转化为气体燃烧,火焰为淡蓝色,燃烧后期树脂被部分引燃,游离碳被灼热而发火光,火焰转为*色,虽为时不长,但砂型或砂芯已经过烧。为了控制自燃干燥,使涂料中粘接剂不被焦化,可往乙醇中添加发热值较低的溶剂。
醇基涂料的优点是可点燃快干,但有一个不能忽视的问题是干燥后常常在涂层表面留下大小参差不齐的气泡,浇注时金属液容易冲破气泡表面薄膜渗入涂层或型砂中,引起铸件表面粗糙或粘砂。
砂型在涂覆涂料后,由表及里可分为涂料层、涂料渗透层、载液渗透层和砂层本体。醇基涂料一般多用树脂、松香、PVB等作粘接剂、悬浮剂。这些高分子聚合物遇热容易生成连续的表面膜层,涂层点燃时,载液和其他汽化物形成的气体从涂层表面逸出,如果急速排出的气体受到已形成的致密高聚物表面膜层的阻碍,则在涂层停留下来,形成起泡;若气体压力过大,甚至可以冲破涂层,形成麻坑。由此可见,点燃起泡现象产生的关键是表面膜层的致密程度和形成时机,从涂层表面排出的气体的量和激烈程度。它与涂料的组分有直接的关系。
PVB聚乙烯醇缩丁醛是一种增稠效果很强的聚合物,是醇基涂料良好的悬浮剂,同时也起到粘接剂的作用,尤其是与酚醛树脂配合使用效果更好。PVB加入量越多,涂料的抗点燃起泡性能越差。PVB是易形成致密表面膜的物质,加入量超过0.1%时就可导致涂层起泡。酚醛树脂在点燃干燥过程中粘度铸件增大以至成膜,阻碍了载液蒸汽的排除,促进了涂层起泡。试验表明,酚醛树脂的加入量为1.5%时,涂层强度较好,当点燃起泡性能却不能满足要求。因此PVB、酚醛树脂等高聚物在醇基涂料点燃干燥时形成致密的表面膜层,是涂层点燃起泡的重要原因之一,在满足悬浮性、强度要求的前提下,加入量越少越好。
试验还表明,乙醇和异丙醇为载液的醇基涂料都有起泡现象,而甲醇和正丁醇没有。这可从高聚物表面膜和气体排除的激烈程度来理解。甲醇燃烧和蒸发都很快,在表面膜还未正式定型时气体已经基本排出;正丁醇燃烧慢,蒸发也较慢,气体通过表面膜时能有序缓慢逸出,二者都不容易产生气泡。乙醇的蒸发和燃烧速度不利于气体迅速或平稳有序的从涂层排出,是涂层点燃起泡的重要原因之一。在乙醇载液中加入适量的甲醇或正丁醇,可以克服乙醇涂料的气泡问题。
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