彩涂清洗及固化工藝分析與控制

摘 要：彩涂板清洗和固化工藝是彩涂生產(chǎn)中兩大關(guān)鍵工藝，文章結(jié)合國內(nèi)某工程實際情況研究彩涂清洗和固化工藝對產(chǎn)品性能的影響。通過對相關(guān)工藝參數(shù)的合理控制，確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能滿足用戶需求。

關(guān)鍵詞：彩涂板；清洗工藝；固化工藝；帶鋼峰值溫度（PMT）

引言

進(jìn)入21世紀(jì)，彩涂板在家電、建筑等行業(yè)的需求加大，國內(nèi)彩涂行業(yè)發(fā)展飛速。特別是近三四年來，新上線的彩涂機(jī)組逐漸增多，導(dǎo)致彩涂產(chǎn)品供大于求，用戶對彩涂板的外觀質(zhì)量和性能要求也相應(yīng)提高。要想在彩涂市場處于有利地位，首先必須保證產(chǎn)品質(zhì)量，在彩涂生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)進(jìn)行合理工藝控制。生產(chǎn)中往往只重視油漆涂鍍工藝，而忽視了涂鍍前帶鋼清洗工藝和涂鍍后固化工藝的控制，最終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的降低。文章結(jié)合彩涂生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況，對彩涂清洗和固化工藝進(jìn)行研究，同時對其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理控制，極大提升了彩涂產(chǎn)品質(zhì)量和性能。

1 清洗脫脂工藝

為了使油漆涂料和鍍鋅基板表面有良好的附著性，需要對鍍鋅基板表面進(jìn)行處理。首先把附著在鍍鋅基板表面的油脂和臟物清洗干凈，否則會影響油漆涂層的附著力，因此需先進(jìn)行脫脂清洗處理。

1.1 工藝流程

清洗工藝是為了去除基板表面的油污、鐵粉或?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量有不利影響的轉(zhuǎn)化膜（如鍍鋅鈍化膜）等，給后續(xù)工序提供潔凈的表面，最終為提高基板與油漆間的附著力和產(chǎn)品耐腐蝕性能奠定基礎(chǔ)。它是采用連續(xù)堿噴淋、堿刷洗和兩級水噴淋，且最后一級水噴淋為新鮮水，以增強(qiáng)脫脂效果，徹底清除帶鋼表面的油污，確保產(chǎn)品質(zhì)量。其主要工藝流程為：噴淋→堿涮→1#水噴→2#水噴→干燥。

1.2 清洗質(zhì)量問題分析

基體表面的脫脂清洗效果對彩涂產(chǎn)品的質(zhì)量和性能將產(chǎn)生重大影響，基體表面脫脂清洗不徹底，將產(chǎn)生不連續(xù)化涂鈍化膜，導(dǎo)致油漆涂層的粘附力下降，主要表現(xiàn)為涂層T彎、沖擊、杯突等產(chǎn)品性能降低；此外清洗不干凈還會造成彩板油漆涂層起泡、掉漆等表面質(zhì)量缺陷，如表1所示。

表1 脫脂清洗缺陷分析

1.3 堿液溫度對性能的影響

通過生產(chǎn)實踐研究，其他條件相同且游離堿點為12時，不同的堿液溫度對彩涂產(chǎn)品的性能影響不一樣，如表2所示。通過表中分析得出：提高堿液溫度，可加速堿液和油污的皂化和乳化反應(yīng)，提高脫脂劑的溶解度，同時加速清洗液的對流速度，油污的粘度也隨溫度的升高而降低，最終提高產(chǎn)品擦拭和T彎等性能。但溫度不宜過高，太高的溫度反而會降低產(chǎn)品的相關(guān)物理性能。通過實踐確認(rèn)：清洗液溫度應(yīng)控制為50～70℃為宜。

1.4 堿液濃度對性能的影響

在其他工藝條件和參數(shù)不變的情況下，不同的游離堿濃度（常用堿點表示）對彩涂產(chǎn)品物理性能影響如表3所示。通過表中分析可知：當(dāng)游離堿濃度較低時，帶鋼表面油污清洗不徹底，降低了基板的涂層附著力，致使產(chǎn)品擦拭和T彎等性能下降，但由于堿液與油污的皂化反應(yīng)隨著游離堿濃度的上升而下降；但游離堿濃度過高時，皂化反應(yīng)產(chǎn)生的肥皂泡沫在較高濃度的堿液中其溶解度降低，不溶解的肥皂在帶鋼表面附著包圍，影響了脫脂效果，最終致使產(chǎn)品擦拭和T彎等性能降低。經(jīng)驗證，生產(chǎn)中控制堿噴和堿淋脫脂液的堿點應(yīng)為10～20較好。

2 烘烤固化工藝分析

固化工藝是將來自于焚燒爐排煙系統(tǒng)的熱煙氣與從固化爐內(nèi)抽出的循環(huán)氣體混合后，通過各段的熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，將熱氣體快速噴向帶鋼表面，將帶鋼加熱到規(guī)定的PMT（Peak Metal Temperature指帶鋼表面峰值溫度），從而達(dá)到固化溫度，使帶鋼表面的溶劑揮發(fā)，同時涂料有機(jī)物在催化劑作用下發(fā)生聚合或交聯(lián)反應(yīng)，最終將涂料固化。下面主要從固化溫度、烘烤時間和升溫曲線等三方面進(jìn)行研究，以便合理控制相關(guān)工藝參數(shù)。

2.1 固化溫度研究

帶鋼的固化溫度是由涂層厚度、涂料的特性以及爐子特點共同決定的，生產(chǎn)中首先必須達(dá)到使涂料樹脂聚合或交聯(lián)的最低溫度，當(dāng)烘烤固化溫度不足時，涂料的硬度和化學(xué)性能降低；而烘烤固化溫度過高時，其粘附性、光澤、T彎性能等下降，涂層顏色變暗黃，色差較大。涂料固化完好時帶鋼所需達(dá)到的峰值溫度PMT確定為224～232℃最佳，以聚酯海藍(lán)面漆為例，控制不同的PMT溫度，其固化后的性能見表4。由此得出，隨著烘烤溫度的升高，涂層的光澤度降低、硬度上升、T彎下降，這是由于隨著固化溫度的升高，涂料的交聯(lián)固化程度提高，涂層的致密程度提高。因此，生產(chǎn)中需控制帶鋼PMT波動±3℃為宜，以保證涂層性能穩(wěn)定。

2.2 烘烤時間對性能的影響分析

當(dāng)帶鋼規(guī)格或爐溫發(fā)生變化時，為使涂層達(dá)到所需要的PMT溫度，需調(diào)整烘烤時間，也即控制工藝速度，不同烘烤時間下彩涂板的性能見表5。由此得出，當(dāng)鋼板的烘烤溫度相同時，不同烘烤時間下除色差外其他性能變化并不大。

表4 固化溫度對性能的影響 表5 烘烤時間對性能影響

2.3 升溫曲線探討

帶鋼在烘烤過程中，板溫逐漸升高，使涂料中的溶劑揮發(fā)并逐漸交聯(lián)固化。由于固化爐的各段溫度可分別控制，因此可使帶鋼通過不同的升溫曲線最終達(dá)到確定的PMT，加熱固化曲線如圖1所示。

現(xiàn)爐子共分4段，通常帶鋼在進(jìn)爐子的第1段溫度稍低，油漆中溶劑在油漆固化前充分揮發(fā)，如果帶鋼升溫過快，涂層內(nèi)溶劑揮發(fā)加速或漆膜中的溶劑來不及揮發(fā)漆膜就已固化，使涂層表面產(chǎn)生氣泡等表面缺陷；在第2、3段，帶鋼溫度高于涂料的固化溫度，溶劑已基本揮發(fā)掉，漆膜開始固化，主要是化學(xué)干燥過程，涂料進(jìn)行聚合反應(yīng)，因此應(yīng)加強(qiáng)熱風(fēng)循環(huán)，加快反應(yīng)的進(jìn)程，但如果風(fēng)速太高，會破壞漆膜形成過程中各階段的平衡，容易出現(xiàn)折皺；在第4段時，帶鋼表面達(dá)到所規(guī)定的PMT，油漆固化完成。如果爐子各段控制溫度均相同，即帶鋼溫度呈直線上升趨勢，雖然可保證帶鋼最后達(dá)到固化溫度，但因固化溫度時間過短，交聯(lián)密度低，因而會使涂層的耐磨性、耐溶劑性降低，故采用曲線加熱方式為宜。

3 結(jié)束語

通過研究清洗和固化工藝對質(zhì)量和性能的影響以及對相關(guān)工藝參數(shù)的控制，增強(qiáng)了涂層的粘附力和耐腐蝕性，提升了涂層的固化程度和綜合性能。

作者簡介：夏鴻杰（1978，3-），一重集團(tuán)大連國際科技貿(mào)易有限公司。