楊躍倩，徐 偉

(南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院，江蘇 南京 210037)

目前市面上最常用的木制品漆膜干燥測(cè)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(yàn)判斷干燥程度，測(cè)量時(shí)需要手指長(zhǎng)期直接接觸漆膜，對(duì)測(cè)評(píng)員健康造成一定的危害，因此會(huì)配套使用指套，但橡膠材質(zhì)的指套隔絕了手指對(duì)漆膜的觸感，降低了經(jīng)驗(yàn)對(duì)測(cè)評(píng)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(huì)深淺不一，導(dǎo)致測(cè)評(píng)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(cè)量精確度的儀器。提高測(cè)量精確度首先要做到控制變量，保證漆膜的干燥程度是測(cè)干過程中的唯一變量，且有唯一的程度結(jié)果與其相對(duì)應(yīng)[2]，即在測(cè)干過程中對(duì)漆膜表面施加的力恒定不變，干燥程度不同對(duì)應(yīng)不同的程度結(jié)果，且這種結(jié)果最好是表象易于觀察的。本研究針對(duì)以上需求對(duì)現(xiàn)有圖章工具進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出測(cè)干過程漆膜表面受力恒定且程度結(jié)果易于觀察的彈簧圖章測(cè)干器具[3]。

1 涂料干燥及其測(cè)干方法

液體涂料作為一種常見的裝飾保護(hù)材料，被運(yùn)用到越來越多的木制品當(dāng)中，涂料的測(cè)干技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，但該技術(shù)在實(shí)際使用中存在很多不規(guī)范和不安全隱患，需要對(duì)操作裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(shí)際干燥和完全干燥三個(gè)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(jìn)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(xiàng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)量漆膜的干燥程度，由于涂料要求完全干燥的時(shí)間較長(zhǎng)，故一般常測(cè)定表面干燥和實(shí)際干燥兩項(xiàng)內(nèi)容[6-7]。漆膜的干燥性能測(cè)定在涂料物性測(cè)定中屬于非常簡(jiǎn)單的范疇，漆膜干燥性能常以干燥時(shí)間來表述。干燥時(shí)間是指在一定條件下，一定厚度的涂層(即漆膜)從液態(tài)達(dá)到規(guī)定干燥狀態(tài)的時(shí)間，分為表干時(shí)間和實(shí)干時(shí)間。表干時(shí)間是指表層成膜的時(shí)間，實(shí)干時(shí)間是指全部形成固體涂膜的時(shí)間(也叫實(shí)際干燥時(shí)間)，都以小時(shí)(h)或分鐘(min)表示[8-9]?，F(xiàn)有常用于測(cè)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(rèn))和小玻璃球法GB 6753.2—86[10-11]，具體操作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

表1 漆膜測(cè)干方法的比較分析

以上測(cè)量方法都需要依賴一定的主觀判斷，缺乏精準(zhǔn)性，且在實(shí)際生產(chǎn)中為了節(jié)約時(shí)間，以及尋求便捷，大部分工人師傅會(huì)直接采用指觸法，而指觸法存在人體感知的誤差且對(duì)人體健康具有一定的危害。該改良設(shè)計(jì)在保證漆膜測(cè)干精準(zhǔn)度的同時(shí)，能避免皮膚與漆膜的直接接觸，減小對(duì)人體的危害，達(dá)到漆膜測(cè)干的標(biāo)準(zhǔn)化[12-13]。

2 漆膜測(cè)干器具的結(jié)構(gòu)改良設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)說明

針對(duì)傳統(tǒng)漆膜測(cè)干方式存在精準(zhǔn)度低、主觀性強(qiáng)和對(duì)人體存在危害等不足進(jìn)行整合調(diào)整，力求改良出適應(yīng)工廠高效生產(chǎn)、快捷測(cè)量且安全隱患低的裝置。現(xiàn)有的木制品漆膜測(cè)干裝置都是通過判斷漆膜表面軟硬程度來推測(cè)漆膜的干燥程度，根據(jù)測(cè)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(jìn)常見圖章工具的結(jié)構(gòu)，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(gè)階段，為了測(cè)量更精確，該裝置的章面上設(shè)置了三種不同的梯度，漆膜干燥程度越高表面越堅(jiān)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(duì)應(yīng)的具體干燥程度要根據(jù)測(cè)量的漆膜種類來確定，該改良設(shè)計(jì)以櫸木制品刷涂?jī)杀樗云岬钠崦鏋槔?。試?yàn)測(cè)得，當(dāng)硬物按壓漆面的力為3 N時(shí)，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(shè)計(jì)了如圖1所示的彈簧章形結(jié)構(gòu)，整體外形為一大一小兩個(gè)圓柱形。

圖1 彈簧章形結(jié)構(gòu)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(cè)干部件同時(shí)傳遞力。

印章(測(cè)干部件)凸出部分總高5 mm(每層臺(tái)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(gè)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(gè)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(duì)按鈕施力，內(nèi)部彈簧開始收縮，當(dāng)按鈕被按壓至與外殼頂部齊平時(shí)，恒定受力為3 N，上方按鈕與板片連接按壓彈簧，從而導(dǎo)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(fù)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(tái)階與漆膜接觸在印章臺(tái)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(shì)

(1)與傳統(tǒng)的漆膜測(cè)量方法相比，漆膜表面的硬度為測(cè)干時(shí)單一變量，降低了測(cè)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(cè)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(xué)高效地進(jìn)行測(cè)量，減少手指觸摸時(shí)因?yàn)槿梭w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(cè)干過程中漆膜的恒定受力，提高了測(cè)量的精準(zhǔn)度。

(4)操作人員可根據(jù)不同的漆膜測(cè)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(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的彈簧圖章測(cè)干裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，操作安全，成本低廉，應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中可節(jié)省人力，并推動(dòng)測(cè)干技術(shù)走向更標(biāo)準(zhǔn)化、人性化的未來[23-24]。