馬鋼家電彩涂覆膜工藝優化研究

湯曉東，馬新榮，錢婷婷

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

引言

彩涂板是馬鋼“十五”期間產業結構調整系列改造項目之一，是馬鋼黑色金屬產業鏈的進一步延伸，具有色澤鮮艷、耐久性好、抗腐蝕性強、易加工成型、生產成本低、污染排放少等優點，被廣泛應用于建筑、家電等各個領域[1]。隨著彩涂產品種類越來越多，高附加值的家電彩涂板成為重點開發的品種，而家電彩涂大部分需要表面貼膜，保證貼膜質量的穩定是提升產品檔次的重點工作之一。貼膜起皺、斷膜、脫落、跑偏、殘膠等缺陷不僅對彩涂板表面造成影響，也會給用戶加工過程中帶來損失。近年因覆膜質量不穩定問題，賠付多起質量異議，為此開展相應的工藝技術改進很有必要。

1 覆膜機工作原理

彩涂機組冷貼膜機由意大利FATA 公司設計安裝，主要由芯軸、轉向輥、糾偏裝置、貼膜輥等構成，主要工作原理為通過芯軸固定冷膜卷，冷膜通過轉向輥導入生產線，再經覆膜輥通過人工輔助與鋼帶進行貼合，覆膜機的壓輥在氣缸帶動下，將膜與帶鋼進一步貼合。保護膜主要為聚乙烯(PE)材料，膠粘劑采用聚丙烯和聚氨酯[2]，芯軸及貼膜輥都由單獨的電機進行控制，貼膜過程線速度與機組速度保持一致，貼膜機配有兩根芯軸，生產中一卷膜貼完后另一備用卷能夠進行自動切換，以保證機組的連續性生產。控制系統分為巡邊及對中2 種模式，冷膜卷在芯軸的位置需與帶鋼的位置保持一致，當膜的位置與帶鋼的位置出現偏差時，可通過糾偏裝置來調整芯軸的水平位置[3]。

在覆膜機覆膜過程中，保持膜所受張力恒定是保證成品質量的一個重要條件。如果張力過大，則膜與帶鋼間受力過大從而造成膜被拉變形甚至被拉斷。反之，若張力過小，則膜會松散，在帶鋼表面覆膜會產生褶皺、氣泡等質量缺陷，甚至膜會纏繞到其他傳動輥上。為了避免上述問題的發生，需要在覆膜過程中能自動調節膜張力并使之控制在一定范圍內保持穩定[4]。

2 覆膜工藝優化

2.1 無膜缺陷改善

彩涂普通覆膜家電板包括電梯板、冰柜板、空調板等。前期保護膜來料卷徑較小，平均每卷不超過1 500 m，正常生產中，無法完全做到保護膜長度與生產卷長度匹配。因此，勢必會出現卷中換膜的情況，在板面形成膜接頭，撕除后出現無膜缺陷。按照每個子卷平均4 t統計，0.5 mm厚度的彩涂板每1.5 卷即可出現一處膜接頭，平均每個膜接頭2 m，每月成材率損失0.13%。

針對此問題，一方面增加保護膜原卷長度，彩涂生產線貼膜機最高可裝備3 000 m 保護膜，但過長的膜易導致外圈及內圈粘度不均，出現斷膜風險。評估后統一按照2 000 m 以上長度定制，降低了膜接頭比例，由原先的1.5 卷出現一處膜接頭降低為2.0 卷出現一次。另一方面降低撕膜長度，由原先一人負責對膜接頭裁剪，施行一專多能崗位優化，兩人協力操作，自制裁膜刀，減少了膜接頭長度，由原先的2 m 降低為1 m 內。按照現有舉措，平均每2 卷出現一次膜接頭，接頭長度降低為1 m，每月成材率損失0.05%，相比較改善前減少了0.08個百分點。

2.2 膜起皺缺陷改善

彩涂在線覆膜過程因保護膜與板面間隙較大，壓輥壓力不足，會導致膜內進入空氣，用戶在現場加工時，過平整機經矯直輥擠壓形成膜起皺現象。其次，部分電梯用彩涂板厚度超過1.5 mm，用戶在加工過程中剪切為1 250×2 500 mm 大板，單板重量超過36 kg，保護膜自身粘度及厚度無法承受板重，經用戶旋轉折邊時，吸盤會在膜表面形成褶皺。

針對此問題，當貼膜時發現板面起泡，迅速劃破氣泡釋放空氣，但易產生板面劃傷，且運行過程中操作不安全；后通過摸索將壓輥壓力恒定在40 kg，覆膜情況良好，如發現貼膜棍面有明顯破損，及時更換工作輥，確保產品質量。針對超厚板保護膜起皺現象，與終端用戶聯合制定了整改方案及行動計劃，在保證加工線不降速的基礎上，通過增加保護膜厚度有效地改善了起皺現象，保護膜厚度由原先的40～50 μm 提升至80～90 μm，同時避免了膜粘度增加所帶來的纏膠現象。見圖1。

圖1 保護膜增厚在吸盤機器加工褶皺改善明顯

2.3 膜跑偏改善

保護膜跑偏現象集中在縮寬膜產品上（空調產品），客戶要求貼膜寬度較板寬縮窄，但實際生產中由于貼膜張力的存在，對保護膜有一定的拉伸，大部分產品所使用的保護膜比板寬，按照原有的保護膜寬度匹配生產縮寬產品，會產生一側超寬。

通過重新匹配保護膜寬度，原有的板寬+10 mm會導致單側跑偏，直接訂購同板寬的保護膜在張力作用下會縮寬超過5 mm，經過反復試驗，決定采用板寬+5 mm 匹配保護膜寬度，實際生產中可經過糾偏調整，有效控制兩側各縮寬0～5 mm，滿足客戶要求。

2.4 殘膠缺陷改善

保護膜殘膠現象集中在低粘膜產品上，客戶因需要保護膜在加工后易撕，要求膜粘度需比正常粘度降低，粘度過低會造成加工撕膜后板面出現纏膠等現象。見圖2。

圖2 保護膜纏膠形成白色斑點

針對性設計一款低粘膜，此款膜粘度由原先的中粘0.7～1.4 N/cm 降低至0.1～0.7 N/cm，厚度由原先的50 μm 降低至45 μm，粘度降低50%，厚度降低10%，滿足了用戶要求。

2.5 保護膜脫落改進

前期因保護膜與產線工藝不匹配造成多起客戶加工過程膜脫落問題，主要集中在某客戶X 產品上，但同型號保護膜貼覆其它產品效果良好，分析二者差異主要在光澤度不同，其中保護膜脫落產品主要是中低光產品，而不脫落產品為中高光產品，光澤度對其影響較大。現將X產品光澤度在其原有光澤度基礎上提高20%，但仍有脫落情況，改用另一型號低粘產品，同時將張力在原有基礎上降低20%左右可較好解決加工脫落問題，目前每批次產品均會根據使用情況抽檢保護膜剝離力，基本解決了保護膜脫落問題。見圖3。

圖3 改進后保護膜覆膜情況良好

2.6 二次貼膜工藝優化

彩涂二次貼膜產品主要集中在皺紋面彩涂板，這部分產品因板面橘皮紋的特殊效果，普通保護膜工藝無法牢固的粘附在板面上，需在首批涂層板生產后固化爐降溫重新上線二次貼膜，在板溫達到特定溫度時使用無膠膜貼附，在一定溫度的作用下，無膠膜的PE層會釋放粘性物質，溶解于板面凹槽及膜層中，冷卻后達到牢固貼膜的效果。但由于二次貼膜工藝的特殊性，在彩涂重復上線，低速易產生煙氣不符合環保要求，且大大增加了能耗成本及剪切損耗，嚴重影響作業效率。

目前分別與A、B、C 及D 等保護膜廠家開展合作開發皺紋面專用一次上線保護膜。現場進行工藝優化，速度40～50 m/min，張力8～13 N/m2。其中C、D 廠家開發的兩款保護均可一次上線完成覆膜，保護膜剝離力正常，滿足客戶要求。見圖4。

圖4 皺紋面一次上線覆膜效果圖

2.7 實施效果

2.7.1 合格率

通過一系列的工藝改進優化，目前各類家電產品貼膜情況良好，因家電板貼膜產生的質量損失及不合格品率持續下降。2020 年1-12 月份家電板貼膜合格率數據統計見表1所列。

表1 家電覆膜產品合格率統計

2.7.2 經濟效益

貼膜成材率由之前的90.95%提升至96.71%，上升5.76 個百分點，按照每提升1 個百分點降本12 元/t 計算，全年家電貼膜產品總量3000 t，另覆膜質量異議在前期基礎上降低80%，經濟效益約53 萬元。

3 結論

通過對機組覆膜生產過程出現的無膜、膜起皺、膜跑偏、板面殘膠、膜脫落及保護膜二次上線等問題產生原因的深入分析，有針對性地開展提高保護膜長度、優化覆膜壓力、精準控制覆膜張力，重新匹配合適保護膜等工藝改進，很好地改善了保護膜加工不穩定問題。在馬鋼彩涂提質增效的關鍵時期，確保家電彩涂板貼膜質量、提高貼膜合格率、降低貼膜不良品數量，不僅有利于內部損失的降低，對外提升彩涂品牌也有著重要的意義。