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中兩大關鍵工藝，文章結合國內某工程實際情況研究彩涂清洗和固化工藝對產品性能的影響。通過對相關工藝參數的合理控制，確保產品質量和性能滿足用戶需求。

關鍵詞：彩涂板；清洗工藝；固化工藝；帶鋼峰值溫度（PMT）

引言

進入21世紀，彩涂板在家電、建筑等行業的需求加大，國內彩涂行業發展飛速。特別是近三四年來，新上線的彩涂機組逐漸增多，導致彩涂產品供大于求，用戶對彩涂板的外觀質量和性能要求也相應提高。要想在彩涂市場處于有利地位，首先必須保證產品質量，在彩涂生產過程中各個環節進行合理工藝控制。生產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，最終導致產品質量的降低。文章結合彩涂生產現場實際情況，對彩涂清洗和固化工藝進行研究，同時對其相關參數進行合理控制，極大提升了彩涂產品質量和性能。

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、鐵粉或對產品質量有不利影響的轉化膜（如鍍鋅鈍化膜）等，給后續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品耐腐蝕性能奠定基礎。它是采用連續堿噴淋、堿刷洗和兩級水噴淋，且最后一級水噴淋為新鮮水，以增強脫脂效果，徹底清除帶鋼表面的油污，確保產品質量。其主要工藝流程為：噴淋→堿涮→1#水噴→2#水噴→干燥。

1.2 清洗質量問題分析

基體表面的脫脂清洗效果對彩涂產品的質量和性能將產生重大影響，基體表面脫脂清洗不徹底，將產生不連續化涂鈍化膜，導致油漆涂層的粘附力下降，主要表現為涂層T彎、沖擊、杯突等產品性能降低；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，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品的相關物理性能。通過實踐確認：清洗液溫度應控制為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不變的情況下，不同的游離堿濃度（常用堿點表示）對彩涂產品物理性能影響如表3所示。通過表中分析可知：當游離堿濃度較低時，帶鋼表面油污清洗不徹底，降低了基板的涂層附著力，致使產品擦拭和T彎等性能下降，但由于堿液與油污的皂化反應隨著游離堿濃度的上升而下降；但游離堿濃度過高時，皂化反應產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，最終致使產品擦拭和T彎等性能降低。經驗證，生產中控制堿噴和堿淋脫脂液的堿點應為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的熱煙氣與從固化爐內抽出的循環氣體混合后，通過各段的熱風循環風機，將熱氣體快速噴向帶鋼表面，將帶鋼加熱到規定的PMT（Peak Metal Temperature指帶鋼表面峰值溫度），從而達到固化溫度，使帶鋼表面的溶劑揮發，同時涂料有機物在催化劑作用下發生聚合或交聯反應，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行研究，以便合理控制相關工藝參數。

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，生產中首先必須達到使涂料樹脂聚合或交聯的最低溫度，當烘烤固化溫度不足時，涂料的硬度和化學性能降低；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到的峰值溫度PMT確定為224～232℃最佳，以聚酯海藍面漆為例，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，涂料的交聯固化程度提高，涂層的致密程度提高。因此，生產中需控制帶鋼PMT波動±3℃為宜，以保證涂層性能穩定。

2.2 烘烤時間對性能的影響分析

當帶鋼規格或爐溫發生變化時，為使涂層達到所需要的PMT溫度，需調整烘烤時間，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并逐漸交聯固化。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到確定的PMT，加熱固化曲線如圖1所示。

現爐子共分4段，通常帶鋼在進爐子的第1段溫度稍低，油漆中溶劑在油漆固化前充分揮發，如果帶鋼升溫過快，涂層內溶劑揮發加速或漆膜中的溶劑來不及揮發漆膜就已固化，使涂層表面產生氣泡等表面缺陷；在第2、3段，帶鋼溫度高于涂料的固化溫度，溶劑已基本揮發掉，漆膜開始固化，主要是化學干燥過程，涂料進行聚合反應，因此應加強熱風循環，加快反應的進程，但如果風速太高，會破壞漆膜形成過程中各階段的平衡，容易出現折皺；在第4段時，帶鋼表面達到所規定的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到固化溫度，但因固化溫度時間過短，交聯密度低，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 結束語

通過研究清洗和固化工藝對質量和性能的影響以及對相關工藝參數的控制，增強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-），一重集團大連國際科技貿易有限公司。