离心式冷水机组变频调速装置即VSD(VariableSpeedDrive)采用独特的控制逻辑，同步调节导流叶片开关度和电机转速，通过变频驱动改造，机组运行节能效果显著。适用于宾馆、医院住院大楼等24小时运行、且昼夜冷负荷有明显差异的场所。本文针对离心式冷水机组的变频调速装置，从优点、改造内容、经济性分析三方面入手，阐述了变频改造的可行性。
    一、VSD优点
    1.节能显著
    使用变频器后，离心式冷水机组主要从两个方面实现节能：一是部分负荷运行状态下的节能，二是低冷却水温度下的节能。
    ①部分负荷状态下运行的节能：
    众所周知，冷水机组99%以上的时间运行在部分负荷工况。通常，在部分负荷下，恒速离心机通过调节导流叶片开度来调节机组输出冷量，{zg}效率点通常在70%~80%负荷左右，负荷降低，单位冷量能耗增加较显著。而VSD不断监测下列参数：冷冻水温度，冷冻水温度设定值，冷媒压力导流叶片开度和电机的转速。然后自适应容量控制逻辑定出有效的调节方法。它将优化电机转速和PRV(导叶)的开度，使机组运行转速最小而效率{zg}，能耗达到最小。
    以约克500冷吨的离心机组为例，在冷却水温度为25℃时，恒速机和变频机的运行参数如下表所示：
    从以上图表可以看出，在部分负荷的情况下，变频离心机组和相同型号的恒速机组相比，其单位制冷量的能耗要低很多。这对于长期处于部分负荷的机组来说，使用变频机组无疑给用户节省了大量的电费。
    ②低冷却水温度状态下运行的节能：
    机组在夜间、过渡季节甚至是冬天运行时，冷却水的温度往往比较低。对于恒速机组，需要有恒定的工作条件，即需要有恒定的蒸发压力和冷凝压力。但冷却水温度降低后，必然使得冷凝压力相应地降低，此时，为了满足离心压缩机的工作条件，只有通过关小进口导叶，减小输气量，从而调整离心压缩机的工作点，以适应更低的冷凝压力。但以上调节却降低了机组的效率，无端地消耗了更多的能量。而使用变频器后，则可以通过调整压缩机的转速，以适应冷凝温度的变化，{zd0}限度地利用低冷却水温的节能效应，达到节能的目的。
    同样以500冷吨离心机组为例，在70%负荷时，不同冷凝温度下，恒速机和变频机的运行参数如下表所示：
    机组在低冷却水温下，使用变频器有非常明显的节能效果，且冷却温度越低，节能效果越显著，当负荷变低时，这个效果还更加明显。对于在过渡季节甚至冬季投入使用的机组来说，安装变频器的优越性是非常明显的。
    变频离心机组的众多工程应用表明：变频离心式机组节能显著，与恒速离心机组相比，同样冷量的机组，使用变频驱动，年运行费用节省30%左右。
    此外，VSD还能自动修正功率因数，在机组正常运转时保证功率因数不小于0.95。
    以上表明加装VSD后，利用独特控制逻辑，变频离心机能大大提高部分负荷性能指标，并能够充分利用过渡季节以及冬季室外温度低的优势，从而达到节能的目的。
    2.优化冷冻机组启动性能，延长设备寿命
    恒速离心机通常配置星三角启动器，启动电流可能高达满负荷电流(FLA)的500%，而变频离心机的启动电流绝不会超过机组满负荷电流(FLA)的{bfb}，这减少了设备的电流冲击，降低电器设备投资，且延长设备寿命。
    3.运行更安静
    离心式冷水机组的大部分噪声是由制冷剂高速排气造成的。约克设计冷水机组时，根据机组的性能和噪声控制要求，研究了机组的气体动力学特性。通过低负荷下降压缩机转速，从而降低了制冷剂气体的速度。VSD使机组的运行更宁静。VSD能大大降低机组在非设计工况下运行的噪声。同样由于速度的降低，延长了机组部件的寿命。
    4.防止喘振、提高机组可靠性
    “喘振”是离心机组发生故障的罪魁祸首。配置了VSD后，变频离心机组可通过变速和导流叶片协同调节容量。机组能测定现在的工作点，选择相应的容量调节模式，并能xx地预测喘振区，从而可以在{bfb}~10%负荷范围内避免“喘振”现象的发生。
    二、VSD改装
    1.拆除原有星三角起动柜，加装VSD驱动装置。
    2.加装VSD驱动器的冷却水管及循环泵。
    3.更换控制中心(或其中CMII版)。
    4.增加ACC自适应控制板。
    5.更换原有的键盘，换适应VSD操作的键盘。
    6.加装导叶的位置反馈传感器。
    [...]

2007年，“JARN”杂志登载了英国BSRIA一份大型空调设备的全球分析报告，这份报告涵盖的市场数据有：1.冷水机组，包括往复式、涡旋式和螺杆式冷水机组以及离心式和吸收式冷水机组；2.送风类产品（Airsideproducts），包括空气处理机组（AHU）和风机盘管机组（FCU）；3.大型空调设备，包括大型单体空调（屋顶机组、柜式空调和大于17.58kW（5RT）的风管式分体空调以及大于5kW（1.4RT）的无风管分体空调。以下是这份报告的摘要。
    根据BSRIA的报告，2006年，送风类产品和大型空调设备全球市场总值为293亿美元，比2005年的255亿美元增长了14.9%。其中，冷水机组市场规模从2005年的48.73亿美元增长到2006年的52.98亿美元，增幅8.7%；送风类产品的市场规模是58.14亿美元，比2005年的54.21亿美元增长了7.2%；大型单体空调的市场规模是55.45亿美元，比2005年的53.45亿美元增长了3.7%；制冷量大于5kW的箱型空调机的市场规模是126.36亿美元，比2005年的114.81亿美元增长了10.1%。
    就冷水机组市场而言，离心式冷水机组的市场规模2006年为10.55亿美元，比2005年增长9.9%。吸收式冷水机组（>100RT）的市场规模2006年为7.1亿美元，比2005年增长了9.1%；往复式、涡旋式和螺杆式冷水机组的市场规模2006年为353.28亿美元，比2005年增长8.3%。
    亚太地区、欧洲及美国的冷水机组市场分别为20亿美元、15亿美元和10亿美元。欧洲送风机产品的市场规模达到23亿美元，为世界{dy}。亚洲地区和欧洲则在柜式空调机市场（>5kW）规模上再次{lx1}于世界。
    离心式冷水机组上位
    业界通常认为，螺杆式冷水机组用于制冷量150kW～1400kW的机型，离心式和吸收式冷水机组用于制冷量为500kW～4500kW的机型。700kW到1400kW的机型面临着激烈的竞争，这是因为在这一范围内，吸收式、螺杆式、离心式冷水机组都可使用。
    2006年铜、锌、铝和钢等原材料的价格不断上涨，很多公司不得不让一些产品涨价。
    螺杆式冷水机组在很多机型上不断取代往复式冷水机组，例如McQuay和日立积极开发使用R410A制冷剂的螺杆式冷水机组。很多压缩机制造厂也更加关注于高容量螺杆压缩机的开发。
    近几年，日本和中国的离心式冷水机组市场发展迅速。中国已经成为生产此类产品的重要生产基地。与螺杆式冷水机组相似，离心式冷水机组也有复杂的油系统。但是，制冷剂中的油将减少热交换器的传热性能。开发无油离心式冷水机组有两种方式，一种是开发磁悬浮轴承系统，另一种是采用液体制冷剂，取代冷冻机油，使轴承得到润滑和冷却。
    热泵和冰蓄冷离心系统也得到了开发，扩展了离心式冷水机组的应用领域。三菱重工推出了采用R410A的热泵离心系统。该公司还推出了MicroTurbo系列产品，制冷能力达到50RT。
    最近几年，建筑能源管理系统（BEMS）也发展得很快。霍尼韦尔（Honeywell）和约翰逊控制（JohnsonControls）成功地推出了它们的Metasys建筑自动系统，能够有效地加强其产品的节能效果。
    区域市场：亚洲夺目
    2006年，美国冷水机组市场的市场价值为8.1亿美元，比2005年增长了6.2%。往复式、螺杆式和涡旋式冷水机组的市场价值为5亿美元，占据了冷水机组市场中{zd0}的份额。离心式和吸收式冷水机组的市场规模分别约为2.88亿美元和2400万美元。空调箱（AHUs）和风机盘管（FCUs）的市场规模是15.92亿美元，比2005年的15.02亿美元增长了6.0%。离心式冷水机组在大容量冷水机组方面仍然占据主导地位。开利、特灵、约克和McQuay是美国冷水机组产业中的四家{zd0}的厂商。
    欧洲方面，2006年，欧洲7个主要国家（意大利、西班牙、法国、德国、英国、俄罗斯和希腊）的冷水机组总市场价值是22亿欧元（约合29亿美元）。其中，德国市场规模是5.55亿欧元（约合7.33亿美元），比上年增长了17%，成为欧洲{dy}。意大利紧随德国之后，市场规模为5.25亿欧元。
    俄罗斯市场的同比增长是37%，继续快速扩张，过去4年的年增长率达到30%。2006年，西班牙的市场规模是2.2亿欧元（约合2.9亿美元），比上年增长6%，主要是因为空调的销售上升很快。同期，英国的市场规模增长了10%，达到了2.93亿欧元（约合3.87亿美元）。2007年的增长幅度也有望达到类似数值。这种有利局面源于一系列因素，包括建筑业的增长以及新的建筑法规导致高效率产品的价格溢价 亚洲成为冷水机组市场的{zd0}亮点。在中国，冷水机组市场的市场价值是11.3亿美元，比2005年增长了13.1%。中国建筑业保持了快速发展势头，年增长率达到15%～20%，占GDP的7%。未来几年，由于私营外国资本的增加和2008年奥运会举办以及2010年上海世博会召开，中国建筑业仍将继续强劲发展，尤其是北京和上海两地。这些因素也推动了离心式冷水机组的快速增长。2006年涡旋式冷水机组也经历了快速发展。但是，天然气价格的上涨使吸收式冷水机组的开发速度放缓。外国公司也在中国加速发展。2006年，他们不仅设立新工厂还建立了研发中心。中国目前是离心式系统最重要的生产基地之一。
    日本方面，2006年冷水机组市场价值为3.936亿美元，与2005年的3.935亿美元基本持平。而吸收式系统（>350kW）的市场规模是1.40亿美元，与上年相比略有下降，和往复式、螺杆式以及涡旋式冷水机组的情况没有多大差异。离心式冷水机组的市场规模为8830万美元。在制造业当中，设备投资不断增长，反映出这一部分的利润相当可观。设备投资继续增长，也反映出企业收入和利润上升、需求增长等其他因素。日本冷水机组市场已经饱和，过去10年间每年的销售量是1.1万台到1.4万台。目前，离心式冷水机组的销售量仅有500台，大于350kW的吸收式冷水机组的销售量为1400台，而正排量冷水机组（positivedisplacementchiller）的销售量是9500台。吸收式冷水机组在日本有很大的市场份额。
    韩国冷水机组市场的总价值为1.122亿美元。由于韩国政府继续推行其能源使用多样化计划，而吸收式冷水机组的销售量（>350kW）是5690万美元，市场份额占据{dy}。离心式冷水机组的市场规模是3480万美元，占据第二。在其他国家，往复式、螺杆式和涡旋式冷水机组的市场规模往往占据冷水机组市场的头把交椅，但在韩国仅有2050万美元，比离心式冷水机组市场少了60个百分点。
    美国公司：各出奇招
    约克在不断发展的中东市场上继续增加其HVAC设备的份额。根据该公司的说法，它已经在中东冷水机市场占据了很大一块份额，约克是阿联酋迪拜机场扩建项目的主要承包商，并且将为巴林新建的Marina金融中心提供9万吨制冷能力的设备。约克还参加了在迪拜举行的“Big5Show”，展示了刚刚推出的400kW的氨气压缩机（SabroeSAB螺杆式压缩机）。这种产品广泛应用于可靠性强、运营成本低的工业和海事设备。
    特灵方面，2006年5月，特灵宣布从2006年6月1日开始，其在亚洲的冷水机产品价格全面上升5%到8%。特灵在亚洲四个区域有生产厂，即中国大陆和台湾地区、马来西亚、泰国。特灵仅在中国大陆就设有31个销售办公室和7个服务中心。特灵还参加了2006年举办的几乎所有重要的展会，展出了离心式冷水机组和螺杆式冷水机组等。由于节能变得越来越重要，特灵开发了很多节能产品。2006年，公司改进了冰蓄冷和废热回收技术。2006年为中国上海的一座豪华公寓楼“凯旋华庭”提供了中央空调系统，并采用了两项重要的节能技术——冰蓄冷技术和废热回收技术。采用冰蓄冷技术尽管整个空调系统最初的成本要比通常高30%，但是只需要一到两年，节约的成本就将抵消掉增加的成本。第二个技术是废热回收。通常空调系统产生的热量传送到冷却塔。采用{zx1}技术的特灵新产品能够将热水（大约40℃～50℃）传送给用户的热水器，就像为居民提供了额外的锅炉。热水能够满足居民大多数情况下的需求。如果用户需要更热的水，利用电能或天然气的系统能够继续把水加热。这项技术能大幅度降低电能和天然气的消耗，其售价仅比最初购买价格略微高一些。
    和其他大型厂商一样，McQuay对新崛起的市场也十分重视。2006年，Voltas有限公司把印度Hyderabad国际机场一期工程{zd0}的单笔订单之一——价值100万美元的离心式冷水机组订单给了McQuay。这一订单包括7634吨R314a机组。2006年，McQuay在中国也非常成功。2006年10月，它在湖北省武汉琴台文化和艺术中心安装和测试成功了一台冷水机组系统。这座中心面积为6万平方米，是武汉市的一座地标建筑。2006年，日本{lx1}的空调制造商大金收购了McQuay。这次兼并给大金一次极好的机会，无论是名义上还是实质上大金都将成为世界{dj0}的空调企业。
    Dunham-Bush（盾安）是一家全球性的空调公司，在马来西亚、美国、英国和中国生产各种型号的空调和制冷设备。它的产品在新建建筑和对已建建筑进行改造时，能提供舒适的生活和工作环境。创新的产品开发和迅速增长帮助该公司参与到全球市场中。Dunham-Bush在世界各地的运营单位利用有效的技术转让，创造出符合客户期望的新创新性解决方案。这些解决方案“量体裁衣”，满足了美国、加拿大、墨西哥以及亚太地区、中东、中美洲和欧洲的客户需求。2006年12月，Dunham-Bush被一家俄罗斯公司收购。
    Mammoth（美意）在美国和美国之外设有15家工厂，世界各地的分支机构共有1万多名员工。2006年，该公司在中国浙江省成立了一个新的生产基地。该工厂的产品包括水源热泵系统、商业冷水机组和AHUs等。多年来，Mammoth一直致力于开发节能和环保的新技术和新产品。公司还为客户“量身定做”高效的中央空调系统。自从在中国开办业务后，Mammoth更是不遗余力地推行节能产品，加强节能空调系统整体解决方案的研制，为中国的节能型社会建设贡献自己的力量。在美国驻中国大使馆和领事馆商务处的主办下，从2006年10月22日至27日，Mammoth在中国一些重要城市中举办了“节能空调系统整体解决方案”的路演。这些活动的目的是推动高质量节能中央空调系统在绿色建筑中的应用，加快节能型社会的建设。
    日本市场：经济带动产业增长
    日本经济从2002年年初开始持续复苏，这种复苏的过程已经历了近5年半的时间。2003年和2004年财年的增长率分别为2.1%和2.0%，而2005年财年实际的GDP增长创纪录地达到了2.4%，2006年财年的增长率则为2.1%。
    领导经济复苏的是制造业，设备投资的持续增长反映出企业的利润可观。在经历了泡沫经济所带来的后遗症，如过度就业、过多设备和过多的债务之后，企业的金融结构得以稳固，可以增加对新设备和系统的投资。
    随着设备投资的复苏，2004年到2006年大型制冷和空调设备的出货量增长较快。
    替换设备的需求大于对安装新设备的需求。而且，最近原油价格的飙升影响用户在购买能耗较高的冷水机组和大型空调设备时的选择，也影响到他们选择何种能源：电能、LNG还是其他油类或是天然气。大型设备的用户如工厂、饭店和办公楼为了降低设备耗能，比较能耗成本，评估使用周期成本包括最初购买价格、运行和维护成本，挑选和引进那些使用低价能源的高效能、低维护成本的设备和系统。
    最近几年，半导体和液晶显示器工厂的投资巨大，随之而来的是对高效热资源系统的投资增加。选择高效离心式和螺杆式冷水机组的趋势越来越明显。尽管办公楼的空调采用了吸收式冷水机组，但是对于冷却工艺的工厂来说，更适合采用电力驱动的冷水机组（尽管日立也向冷却工艺的工厂出售了吸收式冷水机组，但数量不大）。
    吸收式冷水机组的性能也在不断改善，在建筑和其他大型设施市场竞争上占据优势。三洋电子2007年推出了一种新产品，在改进了部分运行环节的循环效率后，运行成本比原来的型号降低15%。由于日本三大天然气公司在吸收式冷水机组-加热机上采用了“绿色机械”系统，Genelink（利用废热）和其他高效设备的销售量上升，也使其生产厂家的总销售额节节攀升。此外，COP为1.6的三效吸收式冷水机组（2005年由KTE公司研制）的销售量逐步上升。

近年来，我国溴化锂制冷机市场发展缓慢。究其原因，这种制冷机的冷衰问题最为主要。本文将就溴化锂制冷机产生冷衰的原因进行具体分析，并提出一些可以防止冷衰产生的措施。
 
    1 溴冷锂制冷机产生冷衰的原因
    冷衰是指制冷机的制冷量随时间而衰减的现象，与制冷机本身制造和运行条件有关，一般为每年1%左右。如果年冷衰率达到3%～5%，那就是严重冷衰；如果超过铭牌值10%，并且经过维修仍然超过10%，那就表明机组性能已经很差。
    溴化锂制冷机的冷衰与气密性、水质稳定性、溶液、泵等有关，它们影响机组的真空度、热交换、内循环量，从而使制冷能力衰减。
    1.1 气密性
    溴化锂制冷机要求真空度在100Pa以下，保证制冷剂的蒸发。真空度越高，制冷能力越强。因此，机组在运行过程中如果气密性受到影响，从而影响真空度，便影响机组制冷能力。
    影响机组气密性的因素有：①密封性焊缝；②换热管的胀接；③阀门、泵、视镜密封处。
    1.2 水质稳定性
    与溴化锂制冷机组运行有关系的介质有冷却水、冷媒水、水蒸汽。水蒸汽由锅炉提供，用水经过处理，一般不会有水垢、藻类、泥沙，水质可以得到保证，对机组没有影响。机组运行时，放气阀放气时要带出一部分水，系统膨胀、收缩亦会有一部分水损失。为保证机组正常运行，要补充水，一般运行24小时要补充十几公斤水，补充量不大，对机组运行影响不大。冷却水是通过冷却塔降温来获得的，蒸发量达1%～2%/h。机组运行24h，要补充大量的水来获取冷却水，因此对水质应有较高的要求，保证不结垢、无腐蚀、不长藻、无生泥，否则便会影响机组换热效果，从而影响机组制冷量。
    1.3 溴化锂溶液
    在溴化锂制冷机组中，溴化锂水溶液的平均浓度约为55%，负责传热、传质和循环运行。溴化锂水溶液的质量直接影响机组的制冷能力，其PH值和缓蚀剂是机组防腐蚀的关键，因为它们吸附在换热管表面后会影响换热效果；而腐蚀产生的杂质会堵塞喷嘴、淋激板孔，从而直接影响喷淋效果；同时，杂质会堵塞管路和屏蔽泵滤网，直接影响溶液循环量；如果杂质进入屏蔽泵，会影响屏蔽泵的转动和溶液流动；如果屏蔽泵内部冷却液通道被堵塞的话，还会烧坏屏蔽泵。    1.4 屏蔽泵
    屏蔽泵在溴化锂制冷机组中的作用好比人的心脏，是运动部件，本身存在性能衰降的问题。若不定期检修，或者屏蔽泵本身性能不佳，均会影响溶液循环，导致冷衰。
    除此外，冷却塔、水泵、汽、燃油、燃气等因素也对溴化锂制冷机的制冷能力有影响。
    2 冷衰的防治
    ①在产品制造过程中严格做到“清洁密封”。清洁，就是防止杂质和灰尘在制造过程中进入机组内部，并且在制造过程完成后用洁净空气和洁净水清洗机组内部。密封，就是保证焊缝、胀管处没有泄漏。应适当提高气密性检查要求，并用氮罩法进行泄漏总量检测。
    ②严格控制溴化锂溶液的杂质和PH值。使用效果较好的钼酸锂做缓蚀剂。要定期检测溶液的总杂质、PH值、钼酸锂含量和异辛醇（能量增强剂），确保在要求范围内。
    ③选用质量好的泵、阀门、视镜等，并在装入机组前进行有效检测，不符合要求者不用。
    ④定期检测冷却水。如果水质较差，要加除垢剂和除藻剂，并在管路上安装电子除垢仪。每个季节运行前加入的冷媒水，水质必须达到要求，必要时要经过净化处理。
    ⑤对于冷却塔、水泵等辅助设备，除按产品规范进行选用外，还要进行定期维修保养和检测。
    ⑥若发现机组有泄漏，要查出漏，并通过补焊、补胀、更换部件等办法予以修复，同时进xx密性试验，以达到规定指标。
    ⑦冷却水、冷媒水管路结垢严重时，要通过机械除垢和化学除垢清洗管路，使管路保持良好的换热效果。
    ⑧可通过杂质过滤xx、加氢氧化锂调整PH值、加钼酸锂保持溶液缓蚀性能、加异辛醇增强制冷能力等办法再生溶液。
    3 结语
    溴化锂制冷机的冷衰是客观存在，不可等闲视之。只要认真对待，采取切实有效的措施，它是xx可以控制的。

引言     水性木器涂料和传统溶剂型木器涂料粉碎机的{zd0}区别在于所使用的稀释剂不同。溶剂型木器涂料使用较易挥发的有机溶剂,水性木器涂料则是用水作为稀释剂,因此水性木器涂料的干燥更易受到环境温度和湿度的影响。为了避免不同地域、不同季节温度和湿度的影响,早在1993年欧洲工业界就开始了微波干燥水性木器涂料的研究。经过10多年的研究和优化,到2007年全球已有300多条微波干燥生产线成功应用于几十家公司的工业水性涂料生产,并且这一数字还在不断地增长[1]。本文阐述了微波在干燥水性木器涂料上的优势,研究了微波干燥对于单组分和双组分水性木器涂料的性能和涂膜组成的影响。
    1水性木器涂料的干燥
    1.1传统干燥方式
    水性木器涂料由于使用水作为分散介质,使得其干性较溶剂型木器涂料更易受到温度和湿度的影响。当遇到低温或潮湿的天气时,涂料施工人员普遍采用的就是热风干燥和红外加热干燥,但是这两种强制干燥方式对于水性木器涂料都存在一定的缺陷。热风干燥的特点是设备投入较简单,但是在于对底材和湿膜的加热速度较慢,这就延长了整个干燥过程所需要的时间；并且施工情况和外界环境因素的改变也易引起干燥效果的变化,如涂膜的厚度、空气的湿度以及热风的温度等。红外加热干燥相比热风干燥来能够缩短整个干燥过程；但是会产生明显的温度梯度,它的干燥是由表面向内部延伸的,这就使得它不适合用于干燥较厚的涂膜；红外干燥只能加热红外线能够照射到的区域,不能用来干燥立体的物件，并且红外干燥对于能量的消耗也较大[1]。
    1.2微波干燥
    从1946年微波的发现到1947年{dy}台微波炉的发明,开创了食物加热的新方式[2]。在过去的10多年里微波被广泛地应用于许多工业加热领域。1993年,意大利的GIARDINA率先开始了微波干燥水性木器涂料的研究,经过多年的改进和创新,完善了微波干燥水性木器涂料的工艺,使得微波干燥成为一种高效的水性木器涂料干燥方法[1]。微波是指波长为1mm～1m,频率为300MHz～300GHz,具有穿透性的电磁波,常用的微波频率为915～2450MHz。微波加热利用的是介质损耗的原理,而水的介电常数比干物质大得多,电磁场释放能量的绝大部分被涂料中的水分吸收。微波场以每秒几亿次的高速周期性地改变外加电场的方向,使水分子迅速摆动,产生显著的热效应,从而使涂料内部和表面的温度同时迅速升高[3-4]。微波干燥的优点在于干燥速度特别快[5]；不同的物质对于微波具有选择性吸收；对于被干燥物件没有形状要求；对于涂膜的加热很平均,不存在温度梯度,可以干燥厚膜；能源的利用率高。通常,微波干燥设备的能耗在8～12kW,而达到同样脱水能力的红外干燥设备的能耗则要达到60～150kW[2-6]。经研究,对于水分子,频率2450MHz的微波具有{zj0}的能量转化和损耗的平衡。该频率的微波可以穿透30mm厚度的水层,所以可以用来干燥木器涂装各种膜厚的水性涂膜[6]。
2试验部分
    2.1试验材料、设备和干燥条件
    2.1.1试验材料
    BayhydrolXP2593/1(水性聚氨酯分散体)、BayhydrolXP2470(水性羟基丙烯酸二级分散体)、BayhydurXP2655(脂肪族亲水性聚异氰酸酯),拜耳材料科技；BYK022、BYK346、BYK028,毕克助剂;Tegowet280,Evonik;乙二醇丁醚,国药集团。
    2.1.2微波干燥设备
    10m微波干燥机,上海引明机械设备有限公司；微波频率;(2450±50)MHz；
    微波功率：10kW(0.85kW×12)；输出形式：矩形波导；电耗：<15kW。
    2.1.3干燥条件
    室温干燥：20℃,60％相对湿度；
    烘箱加热干燥：45℃烘烤6min后室温干燥;
    微波干燥：3.4kW微波干燥6min后室温干燥。
    2.2微波干燥下单组分水性木器涂料
    2.2.1配方(见表1)
表1 单组分聚氨酯水性木器涂料配方
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    2.2.2试验步骤
    依照表1所示单组分聚氨酯水性木器涂料配方配制样漆,喷涂施工3块样板,分别称出施工于各样板的涂膜重量,再分别采用室温干燥、45℃烘箱加热和微波干燥3种不同干燥方式,各干燥1块样板,干燥6min之后测试各板涂膜的重量损失,然后3块样板放置于室温条件下继续干燥。此后相隔一段时间称取一次重量。以每次称重后涂膜重量的减少来表征涂膜中水分脱除的速度。室温养护2周后测试涂膜最终性能,测试方法参考室内用水性木器涂料标准HG/T3828-2006。
    2.2.3除水效果
    从图1中可以看到微波干燥方式对于涂膜中水分挥发速度的影响非常显著。在经过微波干燥之后水性涂膜中的水分脱除了90％,混合机而同样时间内烘箱加热干燥则只能脱除总水分的约50%。微波干燥后涂膜立即达到了实干,可以进行打磨,能够叠放、包装。
图1 不同干燥条件下聚氨酯水性木器涂料的水分挥发速度
2.2.4微波干燥下单组分水性木器涂料的性能比较(见表2)
表2 单组分聚氨酯水性木器涂料性能测试
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    注：*：具体测试方法参考室内用水性木器涂料标准HG/T3828-2006,室温养护2周后测试涂膜性能耐化学品测试结果：0-好,5－差。
    **:烘箱干燥6min后室温放置9min。
    微波干燥在快速脱水的同时没有影响到乳液颗粒的融合、成膜,最终涂膜的性能没有受到影响。
    2.3微波干燥机下双组分水性木器涂料
    随着多元醇分散体合成技术和聚异氰酸酯改性技术的发展,双组分聚氨酯水性木器涂料的性能得到了长足的进步,在性能上已经xx可以和传统溶剂型双组分聚氨酯木器涂料相媲美。但是现在阻碍其发展的最主要问题还是双组分聚氨酯水性木器涂料对于施工条件的要求相比单组分来得更加严格。双组分水性聚氨酯涂料主要的反应是聚异氰酸酯与多元醇组分上羟基的活泼氢反应,生成以氨基甲酸酯为特征结构的聚氨酯,其反应可以表示如下：
微波干燥在聚氨酯水性木器涂料中的应用
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    由于双组分聚氨酯水性涂料里有大量的水分存在,所以异氰酸酯会与水反应生成不稳定的氨基甲酸,很快分解生成胺和二氧化碳,反应过程表示如下:
微波干燥在聚氨酯水性木器涂料中的应用
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    若在过量异氰酸酯存在下,所生成的胺会与异氰酸酯继续反应生成脲,反应过程表示如下：
微波干燥在聚氨酯水性木器涂料中的应用
水与异氰酸酯的反应略慢于仲醇,但比脲要快[7]。从表3中可以看出常温条件下涂膜中有大量的脲键存在,随着水分挥发速度的加快以及反应速度的加快,涂膜中氨酯键的比例会极大地得到增加。脲键也能提供交联,但是这是我们配方设计计算中希望能尽量避免的,高比例过量的n(-NCO)：n(-OH)会增加生产成本[9]。
表3 双组分聚氨酯水性涂料中异氰酸酯反应的产物[8]
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    双组分聚氨酯水性木器涂料的干燥主要分两个阶段：{dy}阶段为水和少量成膜助剂的挥发；第二阶段则是树脂和固化剂的化学反应。如果干燥条件不利于水分快速挥发,则会造成大量的水分与聚异氰酸酯竞争反应,从而使涂膜中产生气泡。CO2的产生还会降低体系的pH值,导致聚集粒子收缩,如果挥发物蒸出前有太多反应,可能会发生分散粒子的不xx聚结[9]。伴随着交联反应的进行,体系的分子量在加大,黏度在升高,这时产生的泡是非常难脱除的,影响最终涂膜的外观。
    2.3.1配方(见表4)
表4 双组分聚氨酯水性木器涂料配方
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    2.3.2试验步骤
    依照表2配方配制双组分聚氨酯水性木器涂料,制得n(-NCO)∶n(-OH)分别为2.2和1.7的漆样,喷涂施工后分别进行室温干燥和微波干燥,测试干燥时间、硬度和耐化学品性。
2.3.3不同干燥条件下双组分聚氨酯水性木器涂料的性能比较(见表5)
表5 不同干燥条件下双组分聚氨酯水性木器涂料的性能比较
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    *具体测试方法参考室内用水性木器涂料标准HG/T3828-2006,室温养护2周后测试涂膜性能耐化学品测试结果：0-好,5－差。
    **:微波干燥6min后室温放置4min。
    微波干燥：3.4kW微波干燥6min;
    室温干燥：20℃,60％相对湿度。
    微波干燥可以明显加快水分的挥发,减少异氰酸酯和水的副反应。且微波干燥的涂膜硬度要高于室温干燥的涂膜,甚至较少异氰酸酯用量n(-NCO)∶n(-OH)=1.7的涂膜微波干燥后其硬度高于室温干燥下异氰酸酯用量n(-NCO)∶n(-OH)=2.2的涂膜硬度。
    3结论
    微波花生干燥具有环保、高效、节能的特点。对单组分或双组分聚氨酯水性木器涂料,都能大幅加快水分的挥发,从而避免不同气候、不同空气湿度对聚氨酯水性木器涂料的施工的影响。对于单组分聚氨酯水性木器涂料,微波干燥后的涂膜可以立即打磨和包装处理,从而大幅缩短每道工艺所需要的时间,极大地提高了生产效率。微波干燥双组分聚氨酯水性木器涂料可以缩短涂膜表干时间,提高涂膜的硬度,在涂膜耐溶剂性能要求不高的情况下可适量减少固化剂的用量达到高硬度要求,从而达到降低成本的目的。

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