彩涂工藝對產(chǎn)品質量的影響

張列

[摘 要]本文從影響彩涂板質量的生產(chǎn)工藝著手，探討彩色涂層鋼板的質量缺陷成因，提出相應的控制措施。

[關鍵詞]彩涂板 前處理 涂裝 固化 質量缺陷

中圖分類號：TG335.22 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）40-0326-02

1 引言

彩涂板生產(chǎn)技術于1927年首創(chuàng)于美國。自20世紀60年代以來，生產(chǎn)得以迅速發(fā)展。在國外彩涂板已廣泛用于建筑、家電、汽車制造等行業(yè)。隨著彩涂板消費的增長和應用領域的不斷擴展，用戶對彩涂板產(chǎn)品質量要求越來越高。其產(chǎn)品質量不僅僅局限于產(chǎn)品的理化性能（膜厚、光澤、柔韌性、耐沖擊性、耐溶劑性、耐腐蝕性、耐候性等），還包括彩涂板產(chǎn)品的涂層表面質量。彩涂板產(chǎn)品的理化性能、涂層表面質量兩者相結合共同決定了彩涂板產(chǎn)品綜合質量。

2 彩涂產(chǎn)品生產(chǎn)工藝技術及產(chǎn)品缺陷

彩涂生產(chǎn)工藝對彩涂板板產(chǎn)品的物理性能、表面質量影響較大，從生產(chǎn)工藝分析控制重點包括清洗處理、化涂處理、涂裝（含初涂、精涂）和固化4個環(huán)節(jié)。具體工藝流程見圖1。

為保證彩涂板產(chǎn)品涂層質量，需在涂覆前對基板進行清洗處理，處理目的主要是為了除去基板表面附著的防銹油、灰塵、銹蝕等，清洗后在基板表面進行化學涂覆處理，形成為基本骨架的網(wǎng)狀化學轉化膜，以此增加基材與涂層之間的附著性，提高基材的防腐性和涂層的耐久性。前處理質量對涂裝質量的好壞取著決定性作用，直接影響涂層的柔韌性能、耐沖擊性能等物理指標。涂裝、固化的目的是將涂料涂覆于基板板面并采用加熱方式使涂料有機溶劑揮發(fā)，令有機涂層與基板緊密結合。涂裝固化直接影響彩涂板的外觀質量和物理性能，是生產(chǎn)過程控制的重點環(huán)節(jié)。

2.1 前處理及缺陷

前處理包括清洗脫脂處理和化涂處理。前處理工藝，有兩方面作用：一、增強涂層與基板的附著力，具體表現(xiàn)為反向沖擊和T彎性能提高，這種涂層和基板間的附著作用機理主要表現(xiàn)在材料間的物理纏連和化學結合；二、提高彩涂板的耐蝕性能。由前處理提供優(yōu)良的化學轉化膜為彩涂板的耐蝕性能提供了最基本的保證。

其中清洗脫脂處理主要是利用工業(yè)化學清洗液的溶解、皂化、乳化、潤濕、滲透和刷洗等作用去除基板表面的油污、雜質顆粒。

目前，大多數(shù)生產(chǎn)線都采用工業(yè)化學清洗劑進行板面的清洗脫脂。彩涂生產(chǎn)線所用的化學清洗液基本由絡合劑、表面活性劑、氫氧化鈉、聚磷酸等成分組成。為堿性溶液。清洗脫脂效果主要取決于清洗液的濃度、溫度以及帶鋼的清洗時間。清洗液濃度過低，基板表面油污清洗不干凈，導致后面化涂處理存在缺陷從而影響涂層質量；濃度過高鍍鋅板（鋁鋅板）所含鋅、鋁屬于兩性金屬，在熱堿溶液中鋅、鋁表面容易形成鋅酸液，造成嚴重腐蝕，影響后面化學涂覆效果?；瘜W清洗劑一般含有表面活性劑，表面活性劑發(fā)揮效果的最佳溫度有差異。溫度過高，表面活性劑穩(wěn)定性降低，降低除油污效果；溫度過低，皂化反映速度慢，油污清除不完全，并且會產(chǎn)生過多泡沫影響清洗效果。同時清洗液溫度過高會加快強堿溶液對鋅、鋁層的腐蝕。因此清洗液的溫度應盡量控制在清洗液廠家建議的控制范圍內。在清洗過程中的刷洗、漂洗主要是借助機械將油污從金屬板面去除，板面清洗干凈后必須使用離子水或自來水將表面殘留的清洗劑和鹽分洗凈并保持板面干燥，否則殘留物將影響化涂處理效果。檢查方法：用濾紙擦拭清洗后帶鋼板面，如果濾紙潔白無污，則清洗效果較好，反之清洗效果不佳。

2.2 化涂處理

化涂處理一般采用輥涂方式，使鉻酸鹽化學處理液在基材表面形成為-Cr6+或-Cr3+為基本骨架的網(wǎng)狀結構有機膜層，膜層增加了涂層的耐久性、耐酸堿性、耐腐蝕性以及基材與涂層間的附著力。同時化學轉化膜避免了鋅、鋁與涂料中的基料發(fā)生反映形成鋅、鋁皂對鋅層與涂層結合力造成破壞；另一方面也增加了表面粗糙度，增加涂層與基材表面的接觸面和附著力?；瘜W轉化膜中鉻的附著量對彩涂板彎曲性能、耐刮傷性能起著非常重要的作用。而鉻含量取決于化涂液濃度、化涂機各輥的輥速比及輥間壓力。在化涂處理過程中必須加強對化涂液、化涂機、化學涂覆層烘烤的管理?；恳涸谑褂眠^程中不可避免的混入一些雜質，雜質形成晶核加快化涂液中晶粒的形成，晶粒在化涂機輥面上停留使化涂膜出現(xiàn)空隙，導致涂層上出現(xiàn)細小的點狀脫落，因此每次停機后必須清洗化涂箱和化涂機。檢查方法：在生產(chǎn)過程在卷頭、卷尾留少量化涂板對板面化涂質量進行檢查，定期取化涂板送化涂液廠家檢測化涂膜中鉻離子含量。

2.3 涂裝（初涂、精涂）

涂裝即利用輥涂機將底漆、面漆、背漆涂覆在基材板面并采用加熱固化方式使涂料有機溶劑揮發(fā)，令有機涂層與基材緊密結合。涂裝、固化質量直接影響著涂料各種性能的發(fā)揮及彩涂板的涂層外觀質量。在涂裝過程中涂料黏度、涂機涂輥間壓力及輥速比決定了涂層厚度和涂層表面質量。涂層厚度直接影響到產(chǎn)品的光澤、色差、耐MEK、柔韌性能。

涂料在上機前必須調整黏度至規(guī)定上機黏度并充分攪拌均勻，生產(chǎn)過程中必須不斷攪拌保證其均勻性。涂料黏度調整及涂覆過程必須注意環(huán)境溫度影響。涂料及環(huán)境溫度過低，涂料流動性和流平性會變差，如果加入過量稀釋劑會使單位質量（體積）成膜物質減少（涂料的總固體保持不變），稀釋劑在固化過程中全揮發(fā)造成稀釋劑浪費令生產(chǎn)成本增加；同時在同等涂機工藝參數(shù)下操作，將會導致涂層實際膜厚偏低，容易產(chǎn)生氣泡。若涂料及環(huán)境溫度過高，稀釋劑蒸發(fā)速度加快，同等工藝條件下涂層膜厚容易偏厚容易造成橘皮等現(xiàn)象。因此在操作過程中必須注意對涂層室、涂層攪拌室進行恒溫控制，以保證涂料黏度的穩(wěn)定。另外必須保證涂料攪拌室、涂層室環(huán)境的清潔，否則灰塵、雜質容易帶入涂料，造成涂層表面縮孔、顆粒、脫漆等表面質量缺陷。在涂料上機后必須注意涂機涂輥之間的壓力、輥速的控制，以保證涂膜厚度和涂層的表面質量，防止產(chǎn)生輥紋、橫向條紋、發(fā)花等表面質量缺陷。此外，在涂裝室還應保持合適的濕度和通風，這些細小的環(huán)節(jié)都將影響到涂料的流平性。嚴重時會產(chǎn)生針孔等表面質量缺陷，可以說涂層的表面質量基本取決于涂機的控制。在生產(chǎn)過程中準確測量濕膜厚度尤為關鍵，因為濕膜厚度與涂料體積固體分相結合可以快速準確預測涂層干膜厚度。濕膜厚度可以通過梳規(guī)、輪規(guī)兩種濕膜儀測量。

常見涂裝質量缺陷、產(chǎn)生原因及解決辦法見表1。

從表2可以看出彩涂板的質量控制主要在于涂層的控制技術，在生產(chǎn)過程中控制涂料溫度、上機黏度，準確測量濕膜厚度，合理調整涂機參數(shù)，是保證涂層表面質量的關鍵。

2.3 固化

固化直接影響了彩涂產(chǎn)品的使用性能和表面質量，在實際生產(chǎn)中合理設置爐溫達到涂料固化所需的最高金屬板溫，令有機溶劑以合理速度完全逸出。涂層完全固化。保證產(chǎn)品性能和表面質量是控制重點，合理設置并保持爐溫可以提升涂膜性能，保持涂層質量穩(wěn)定。涂層固化過程一般分為蒸發(fā)、固化、冷卻干燥三個階段，蒸發(fā)階段為有機溶劑揮發(fā)重要階段，關系到涂層表面質量；固化階段必須達到最高金屬板溫保證涂層性能；冷卻干燥采用水冷或風冷和熱風干燥。

在固化爐控制過程中必須注意熱風壓力以及熱風流量的影響，這不僅關系到固化爐的安全運行同時還影響著涂料溶劑的揮發(fā)速率及產(chǎn)品表面質量。當基板厚度發(fā)生變化時應及時多次測量金屬板溫，防止固化爐控制溫度調整后爐內溫度變化滯后，造成過度烘烤或固化不完全，造成批量性廢次品。

固化是彩色涂層鋼板成型的關鍵工序，生產(chǎn)過程中按照涂料固化技術要求合理設定溫度對降低產(chǎn)品表面質量缺陷，提高產(chǎn)品各項性能具有決定性作用。

上述質量缺陷只是彩涂板生產(chǎn)工藝控制過程中存在的典型問題，還可能面臨其他質量問題，其產(chǎn)生具體原因較多，需仔細分析排查后消除。例如色差產(chǎn)生的可能與基板的表面光澤、鋅花大小等有關；板面表面張力不均勻將影響涂料的流平而出現(xiàn)縮孔。

3 結語

彩涂產(chǎn)品的理化性能、表面質量共同決定了彩涂板的最終產(chǎn)品質量。影響產(chǎn)品質量的因素較多，對各種缺陷的理解也各不相同，但總體可分為基材不良、前處理不當、涂裝缺陷、固化缺陷。彩涂生產(chǎn)線為連續(xù)性生產(chǎn)，一旦質量缺陷出現(xiàn)，需全線配合逐步排查，找出缺陷原因并加以解決。因此正確理解生產(chǎn)工藝、合理調整工藝參數(shù)，實行全線質量管理，不斷提高生產(chǎn)和技術人員技能是提高彩涂板產(chǎn)品質量的必要途徑。