張列

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

[關(guān)鍵詞]彩涂板 前處理 涂裝 固化 質(zhì)量缺陷

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

1 引言

彩涂板生產(chǎn)技術(shù)于1927年首創(chuàng)于美國。自20世紀(jì)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(fèi)的增長和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，用戶對彩涂板產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高。其產(chǎn)品質(zhì)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(zhì)量。彩涂板產(chǎn)品的理化性能、涂層表面質(zhì)量兩者相結(jié)合共同決定了彩涂板產(chǎn)品綜合質(zhì)量。

2 彩涂產(chǎn)品生產(chǎn)工藝技術(shù)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(zhì)量影響較大，從生產(chǎn)工藝分析控制重點(diǎn)包括清洗處理、化涂處理、涂裝（含初涂、精涂）和固化4個(gè)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(zhì)量，需在涂覆前對基板進(jìn)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(jìn)行化學(xué)涂覆處理，形成為基本骨架的網(wǎng)狀化學(xué)轉(zhuǎn)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(zhì)量對涂裝質(zhì)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(biāo)。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(jī)溶劑揮發(fā)，令有機(jī)涂層與基板緊密結(jié)合。涂裝固化直接影響彩涂板的外觀質(zhì)量和物理性能，是生產(chǎn)過程控制的重點(diǎn)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(qiáng)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(jī)理主要表現(xiàn)在材料間的物理纏連和化學(xué)結(jié)合；二、提高彩涂板的耐蝕性能。由前處理提供優(yōu)良的化學(xué)轉(zhuǎn)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(xué)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(zhì)顆粒。

目前，大多數(shù)生產(chǎn)線都采用工業(yè)化學(xué)清洗劑進(jìn)行板面的清洗脫脂。彩涂生產(chǎn)線所用的化學(xué)清洗液基本由絡(luò)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(shí)間。清洗液濃度過低，基板表面油污清洗不干凈，導(dǎo)致后面化涂處理存在缺陷從而影響涂層質(zhì)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(yán)重腐蝕，影響后面化學(xué)涂覆效果?；瘜W(xué)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(huì)產(chǎn)生過多泡沫影響清洗效果。同時(shí)清洗液溫度過高會(huì)加快強(qiáng)堿溶液對鋅、鋁層的腐蝕。因此清洗液的溫度應(yīng)盡量控制在清洗液廠家建議的控制范圍內(nèi)。在清洗過程中的刷洗、漂洗主要是借助機(jī)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(xué)處理液在基材表面形成為-Cr6+或-Cr3+為基本骨架的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有機(jī)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(shí)化學(xué)轉(zhuǎn)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(jié)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。化學(xué)轉(zhuǎn)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(jī)各輥的輥速比及輥間壓力。在化涂處理過程中必須加強(qiáng)對化涂液、化涂機(jī)、化學(xué)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(zhì)，雜質(zhì)形成晶核加快化涂液中晶粒的形成，晶粒在化涂機(jī)輥面上停留使化涂膜出現(xiàn)空隙，導(dǎo)致涂層上出現(xiàn)細(xì)小的點(diǎn)狀脫落，因此每次停機(jī)后必須清洗化涂箱和化涂機(jī)。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(zhì)量進(jìn)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(jī)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(jī)溶劑揮發(fā)，令有機(jī)涂層與基材緊密結(jié)合。涂裝、固化質(zhì)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(zhì)量。在涂裝過程中涂料黏度、涂機(jī)涂輥間壓力及輥速比決定了涂層厚度和涂層表面質(zhì)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(jī)前必須調(diào)整黏度至規(guī)定上機(jī)黏度并充分?jǐn)嚢杈鶆颍a(chǎn)過程中必須不斷攪拌保證其均勻性。涂料黏度調(diào)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(dòng)性和流平性會(huì)變差，如果加入過量稀釋劑會(huì)使單位質(zhì)量（體積）成膜物質(zhì)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(fèi)令生產(chǎn)成本增加；同時(shí)在同等涂機(jī)工藝參數(shù)下操作，將會(huì)導(dǎo)致涂層實(shí)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(jìn)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(zhì)容易帶入涂料，造成涂層表面縮孔、顆粒、脫漆等表面質(zhì)量缺陷。在涂料上機(jī)后必須注意涂機(jī)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(zhì)量，防止產(chǎn)生輥紋、橫向條紋、發(fā)花等表面質(zhì)量缺陷。此外，在涂裝室還應(yīng)保持合適的濕度和通風(fēng)，這些細(xì)小的環(huán)節(jié)都將影響到涂料的流平性。嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生針孔等表面質(zhì)量缺陷，可以說涂層的表面質(zhì)量基本取決于涂機(jī)的控制。在生產(chǎn)過程中準(zhǔn)確測量濕膜厚度尤為關(guān)鍵，因?yàn)闈衲ず穸扰c涂料體積固體分相結(jié)合可以快速準(zhǔn)確預(yù)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(zhì)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(zhì)量控制主要在于涂層的控制技術(shù)，在生產(chǎn)過程中控制涂料溫度、上機(jī)黏度，準(zhǔn)確測量濕膜厚度，合理調(diào)整涂機(jī)參數(shù)，是保證涂層表面質(zhì)量的關(guān)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(zhì)量，在實(shí)際生產(chǎn)中合理設(shè)置爐溫達(dá)到涂料固化所需的最高金屬板溫，令有機(jī)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(zhì)量是控制重點(diǎn)，合理設(shè)置并保持爐溫可以提升涂膜性能，保持涂層質(zhì)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(gè)階段，蒸發(fā)階段為有機(jī)溶劑揮發(fā)重要階段，關(guān)系到涂層表面質(zhì)量；固化階段必須達(dá)到最高金屬板溫保證涂層性能；冷卻干燥采用水冷或風(fēng)冷和熱風(fēng)干燥。

在固化爐控制過程中必須注意熱風(fēng)壓力以及熱風(fēng)流量的影響，這不僅關(guān)系到固化爐的安全運(yùn)行同時(shí)還影響著涂料溶劑的揮發(fā)速率及產(chǎn)品表面質(zhì)量。當(dāng)基板厚度發(fā)生變化時(shí)應(yīng)及時(shí)多次測量金屬板溫，防止固化爐控制溫度調(diào)整后爐內(nèi)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(guān)鍵工序，生產(chǎn)過程中按照涂料固化技術(shù)要求合理設(shè)定溫度對降低產(chǎn)品表面質(zhì)量缺陷，提高產(chǎn)品各項(xiàng)性能具有決定性作用。

上述質(zhì)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(zhì)量問題，其產(chǎn)生具體原因較多，需仔細(xì)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(guān)；板面表面張力不均勻?qū)⒂绊懲苛系牧髌蕉霈F(xiàn)縮孔。

3 結(jié)語

彩涂產(chǎn)品的理化性能、表面質(zhì)量共同決定了彩涂板的最終產(chǎn)品質(zhì)量。影響產(chǎn)品質(zhì)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(dāng)、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(zhì)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(diào)整工藝參數(shù)，實(shí)行全線質(zhì)量管理，不斷提高生產(chǎn)和技術(shù)人員技能是提高彩涂板產(chǎn)品質(zhì)量的必要途徑。