После нанесения на поверхность жидкий ЛКМ превращается в твердую лакокрасочную пленку. Отверждение происходит в результате испарения растворителей (спиртовые, нитро — целлюлозные, акриловые лаки), либо в результате реакции
окисления (масляные лаки), либо за счет реакции полимеризации или конденсации, либо за счет испарения растворителей с одновременным химическим превращением. Термин «сушка», который применяют на практике для названия операции отверждения, как видим, не вполне отражает, физико-химическую сущность процесса.
Скорость отверждения покрытий зависит от вида ЛКМ, толщины покрытия, температуры и способа сушки и других факторов, а степень высыхания — от твердости покрытия и определяется трем стадиями.
Высыхание до степени 5 соответствует такому состоянию, когда к поверхностной пленке не прилипают частички пыли. При высыхании до степени 3 пленка имеет такую твердость, что ее можно обрабатывать дальше (шлифовать, полировать). При этом твердость по маятниковому прибору М-3 для нитро — лаковых покрытий должна составлять 0,30-0,35, для полиэфирных — 0,35-0,55. Полное высыхание — это такое состояние покрытия, при котором дальнейшая твердость не меняется и процесс усадки пленки прекращается. Эти стадия отверждения достигается в процессе эксплуатации. В производственных условиях покрытия достаточно сушить до степени 3.
Различают сушку естественную, при температуре воздуха 18-23 °С, и горячую. Продолжительность последней по сравнению с естественной уменьшается в 5-6 раз и более.
Интенсификация отверждения покрытий имеет большое значение для организации процесса на автоматических линиях, при больших объемах производства. При малых объемах производства применение интенсивных методов отверждения лакокрасочных покрытий экономически не оправдано.
Существуют следующие виды горячей сушки: с конвективным и терморадиационным нагревом и с предварительным аккумулированием тепла.
Конвективный нагрев осуществляется теплым воздухом (40-80 °С). Нитролаковые покрытия сушат при температуре 40-60 °С, беспарафиновые полиэфирные — при 60-80 °С, При более высокой температуре на поверхности появляются пузыри, сморщенные пленки.
Процесс высыхания начинается на поверхности покрытия. Образующаяся сверху твердая пленка препятствует свободному удалению паров растворителей, находящихся в нижележащих слоях. Это увеличивает время сушки и ухудшает качество пленки, так как на ее поверхности образуются пузыри и кратеры. Поэтому сушка ведется ступенчато: в начальный период, т. е. при интенсивном испарении растворителя, при пониженной температуре, а затем при повышенной.
На практике применяют различные конвективные сушильные камеры периодического непрерывного действия. Теплоносителем является пар, реже — горячая вода. Камеры периодического действия изготовляют в виде тупиковых кабин, куда закатывают этажерки с деталями. Камеры непрерывного действия более прогрессивные. Транспортные органы в них выполнены в виде передвижных напольных или подвесных этажерок.
Терморадиационный нагрев основан на способности лакокрасочного материала пропускать инфракрасные лучи определенной длины. В результате их поглощения подложка нагревается. В этом случае направление потока тепла (от древесины к наружной поверхности лакового покрытия) совпадает с направлением движения летучих веществ JIKM, в результате чего сокращается продолжительность сушки и улучшается качество покрытий.
Для сушки применяют инфракрасные лучи с длиной волны 0,75-0,8 мкм. Лучшая проникающая способность их наблюдается при длине волны 1-4 мкм, т. е. при температуре нагревателя 450 °С и выше. В качестве источника тепла применяются чаще трубчатые электронагреватели, реже — электролампы и обогреваемые панели.
Сушка методом предварительного аккумулирования тепла заключается в том, что отделываемую деталь предварительно нагревают, а затем на горячую поверхность наносят лакокрасочное покрытие. В результате нагрева воздух из поверхностных пор частично удаляется и, следовательно, уменьшается количество пузырей при сушке лакового покрытия. Этому способствует и то, что пары растворителя беспрепятственно удаляются через покрытие. Предварительно нагрев поверхностей деталей можно производить любым способом.
Фотохимическое отверждение полиэфирных покрытий ультрафиолетовыми лучами (УФ) является одним из наиболее эффективных способов. Для облучения покрытий используют волны длиной 320-400 нм (ультрафиолетовые). Молекулы, поглощающие энергию УФ-лучей, скачкообразно переходят в электронно-возбужденное состояние и становятся более реакционноспособными. Скорость полимеризации зависит от интенсивности УФ-излучения.
Чтобы повысить чувствительность полиэфирного лака к УФ-излучению, в него вводят сенсибилизатор, который в реакции сополимеризации не участвует, но служит для переноса поглощенной им энергии на молекулы реагирующих компонентов. Он интенсивнее, чем ненасыщенные смолы, поглощает свет в ультрафиолетовой области.
Используемый при отделке парафинсодержащий лак вначале должен медленно полимеризоваться, чтобы на поверхности покрытия образовался защитный слой парафина. Поэтому покрытия облучают сначала лампами низкого давления (люминесцентными), а затем высокого (ртутно-кварцевыми) с более высокой мощностью. После сушки поверхности можно шлифовать и полировать сразу, без выдержки.
Полиэфирные парафинсодержащие лаки стали заменяться беспарафиновыми (а в последнее время и они в Беларуси почти не применяются). Поверхности, отделанные беспарафиновыми полиэфирными материалами, облучают ультрафиолетовыми лампами высокого давления (ДРТ-12000) мощностью 1-12 кВт. Такие покрытия после сушки не требуют облагораживания.
С увеличением мощности УФ-облучения процесс отверждения ускоряется, но есть опасность перегрева покрытия. Поэтому широко используется импульсное УФ-облучение, при котором энергия подводится короткими импульсами продолжительностью около 0,001 с (1ST-метод).
Продолжительность отверждения составляет несколько десятков секунд.