彩涂板涂層粘漆問題分析及改進(jìn)

李虹云

摘 要： 分析彩涂板涂層粘漆問題出現(xiàn)的原因，表明環(huán)境溫度、涂料中樹脂的玻璃化溫度、彩涂板表面硬度及抗劃傷性能、水淬溫度和基板板形等因素均與彩涂板涂層粘漆問題的出現(xiàn)息息相關(guān)，并提出了改善涂層粘漆問題的有效方法。

關(guān)鍵詞： 彩涂板；涂層；粘漆；分析；改進(jìn)

0前言

彩涂板是將成卷的金屬薄板先涂上涂料或粘貼上聚合物薄膜后，以成卷或單張形式出售的一種有機(jī)材料/金屬?gòu)?fù)合板材。用戶可直接將它加工成型，組裝或安裝后便是成品，而不需再進(jìn)行涂裝。與傳統(tǒng)的鈑金件后噴涂工藝相比，采用預(yù)涂裝彩板大大簡(jiǎn)化了金屬薄板制成成品總的生產(chǎn)工藝過程 [1] 。

由于彩涂板加工的便捷性、經(jīng)濟(jì)性，并具有良好的裝飾性能，以及環(huán)保的迫切性，使得彩涂板在建筑、家電和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。然而，有一種特殊的涂層外觀缺陷困擾著彩涂板的制造者及使用者：即隨著氣溫升高，彩涂板臥包卷取后，運(yùn)輸過程中正面涂層顏色易粘附至背面，或者背面涂料粘附至正面的缺陷。涂層粘漆問題一般爆發(fā)于夏季高溫時(shí)，并且集中在聚酯鐵青灰、聚酯銀灰、高耐久瓷藍(lán)和高耐久緋紅等涂料中有機(jī)顏料含量高的品種。因此，研究該問題的形成原因，通過生產(chǎn)工藝控制及其他相關(guān)改進(jìn)措施，避免該缺陷的發(fā)生，無論對(duì)彩涂板生產(chǎn)企業(yè)還是終端用戶來說有著積極意義。

1原因分析及討論

1.1基板板形對(duì)涂層粘漆缺陷的影響

通過質(zhì)量異議處理情況分析，目前所有彩涂板涂層粘漆缺陷的發(fā)生部位都在基板中筋處，與基板中筋缺陷呈正比關(guān)系。中筋隆起處碰上鐵青灰、高耐久緋紅這些有機(jī)顏料含量高，導(dǎo)致涂層表面較軟的彩涂板，經(jīng)長(zhǎng)途運(yùn)輸，極易發(fā)生涂層粘漆問題。

1.2涂料原因?qū)ν繉诱称崛毕莸挠绊?/p>

1.2.1涂料品種分析

統(tǒng)計(jì)涂層粘漆缺陷發(fā)生數(shù)據(jù)來看，目前僅聚酯涂料和高耐久涂料體系的鐵青灰、緋紅、海藍(lán)等顏色較深或較鮮艷的涂料品種出現(xiàn)該問題。而這些涂料品種的共性就是涂料中有機(jī)顏料含量高，涂層較軟，表面硬度低，所以易被劃傷，而白灰、灰白這些無機(jī)顏料含量高的品種則從未發(fā)生過該問題。

1.2.2涂料樹脂的玻璃化溫度（Tg）

彩涂板漆膜涂層的主要成膜物質(zhì)是一種有機(jī)高分子聚合物，在不同的溫度下，具有不同的物理狀態(tài)。

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）是指無定形或半結(jié)晶聚合物從高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變（或相反轉(zhuǎn)變）時(shí)的溫度，玻璃化轉(zhuǎn)變是高聚物的一種普遍現(xiàn)象[3]。

（1）玻璃態(tài)：當(dāng)溫度低于Tg時(shí)，高聚物是剛硬的，處于玻璃態(tài)。此時(shí)高聚物的鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，但只要溫度不低于催化溫度Tb，在較強(qiáng)外力作用下，仍能發(fā)生鏈段運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)迫高彈變形。產(chǎn)生的強(qiáng)迫高彈形變，去掉外力后不能自行恢復(fù)，但只要加熱到Tg以上，鏈段運(yùn)動(dòng)解凍，分子鏈又能卷曲起來，形變因而恢復(fù)。當(dāng)溫度低于催化溫度Tb時(shí)，玻璃態(tài)高聚物則不能發(fā)生強(qiáng)迫高彈形變變形。

（2）高彈態(tài)：當(dāng)溫度介于Tg與Tf之間時(shí)，高聚物處于高彈態(tài)（也叫橡膠態(tài)）。此時(shí)高聚物具有較高的可回復(fù)的彈性形變量，但變形的回復(fù)不是瞬時(shí)完成的。

（3）粘流態(tài)：當(dāng)溫度高于Tf時(shí)，高聚物處于粘流態(tài)。此時(shí)高聚物分子鏈作為一個(gè)整體可以相對(duì)滑動(dòng)，在外力的作用下，像液體一樣粘性流動(dòng)，形變則不可逆了。

故涂料一般在玻璃化溫度以下使用，而涂料配方中樹脂的玻璃化溫度Tg值決定了其涂膜的硬度和抗劃傷性能，Tg值越高則涂膜越硬，抗劃傷性能越強(qiáng)；反之，Tg值越低，其涂膜硬度越低，其抗劃傷性能越差。所以涂料夏季高溫時(shí)，涂層變軟、易沾污，是Tg值高低對(duì)涂層表面硬度及抗劃傷性能最直觀的影響規(guī)律。

目前卷鋼涂料使用的樹脂，一般玻璃化溫度基本在30℃～35℃范圍內(nèi)，夏季高溫時(shí)，廠房?jī)?nèi)的環(huán)境溫度早已超過涂料樹脂的Tg值，使得彩涂板涂層處于粘流態(tài)，導(dǎo)致涂層失去聚合性變軟，變軟的涂層再加上運(yùn)輸途中摩擦，尤其是存在基板中筋的彩涂卷，極易因運(yùn)輸摩擦導(dǎo)致涂層發(fā)生粘漆缺陷，所以提高涂料中樹脂的玻璃化溫度Tg值，使其處于玻璃態(tài)，是減少涂層粘漆問題的關(guān)鍵之一。

2采取的改進(jìn)措施

2.1改進(jìn)基板板形

為了減少涂層粘漆缺陷，首先上線前要對(duì)基板板形檢驗(yàn)把關(guān)，對(duì)板形不良的基板加以嚴(yán)格控制，杜絕不良品上線使用，防患于未然。同時(shí)，包裝方式采用立式包裝，對(duì)改善粘漆問題也有一定效果。

2.2增加精涂水淬水冷系統(tǒng)

在環(huán)境溫度高于30℃時(shí)，檢測(cè)精涂水淬中彩涂板的板溫可達(dá)到50℃以上，考慮到涂料樹脂的玻璃化溫度，同時(shí)為防止板溫過高，出現(xiàn)過固化問題，影響涂層的附著力，在精涂水淬中增加水冷系統(tǒng)。室溫32℃以上時(shí)投用，彩涂板板溫在半小時(shí)內(nèi)下降至30℃以下。

2.3提高涂料玻璃化溫度

涂料樹脂的玻璃化溫度雖然是涂層粘漆的關(guān)鍵指標(biāo)，但在實(shí)際彩涂板生產(chǎn)時(shí)，無法在線檢測(cè)該指標(biāo)，但根據(jù)Tg值原理，可通過檢測(cè)鉛筆硬度與耐劃傷性能指標(biāo)，間接反映Tg值。涂料Tg值改進(jìn)前數(shù)據(jù)見表1，改進(jìn)后數(shù)據(jù)見表2。

通過對(duì)比涂料樹脂Tg值未提高和提高后的彩涂板鉛筆硬度及耐劃傷性能參數(shù)，可明顯看出，提高Tg值后對(duì)這兩項(xiàng)性能指標(biāo)起促進(jìn)作用，對(duì)涂層粘漆缺陷改進(jìn)也起直接作用。

3結(jié)論

（1）改善基板中筋等板形狀況，且彩涂板成品卷采用立包的包裝方式，可有效減少因基板板形問題，對(duì)涂層造成的不良影響。

（2）增加水淬冷卻系統(tǒng)，可在夏季高溫生產(chǎn)時(shí)，及時(shí)冷卻彩涂板溫度，保證彩涂板各涂層間的附著力。

（3）改進(jìn)涂料配方體系，提高涂料樹脂的玻璃化溫度，跟蹤彩涂板鉛筆硬度及耐劃傷性能參數(shù)，使涂料體系更適合夏季高溫時(shí)生產(chǎn)，是減少涂層粘漆缺陷的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]肖佑國(guó)，祝福君.預(yù)涂金屬卷材及涂料.北京：化學(xué)工業(yè)出版社[M]，2003：1.

[2]溫乃盟，任玉苓，張星.家電用彩涂板表面壓斑形成機(jī)理.腐蝕與防護(hù)[J]，2012：247-250.

[3]王季昌.丙烯酸樹脂玻璃化溫度（Tg）的設(shè)計(jì)和選擇.中國(guó)涂料[J]，2008：52-56.