固化工艺参数对彩涂板的产品性能的影响

作者：印花彩涂　来源：www.wxshengshu.com　日期：2016-4-20 12:47:41　点击：1394　属于：质量控制

     彩涂板又叫预涂钢板, 是指将有机涂料在连续生产工艺中涂敷在钢带基板表面, 经烘烤而成的产品。彩涂板作为一种复合材料, 不仅强度高、易成型, 而且有良好的耐腐蚀性能, 同时有机涂料可配成各种不同的颜色, 并可借助于印花、压花等技术制成仿木纹、皮革纹等各种图案, 使彩涂板具有很好的装饰性能, 因而其在建筑、家电和交通运输上得到了越来越广泛的应用。
 

       在彩涂板生产过程中, 固化是关键工序, 涂料涂敷到钢板上后, 需加热使湿涂层中的溶剂得以挥发, 同时使有机物在催化剂的作用下发生聚合或交联反应。固化不但使涂层牢固地和带钢粘结在一起, 还使其具有一定的力学和物理性能,因此固化工艺参数的控制直接影响到彩涂板的产品性能。

 

固化炉型式对彩涂板表面质量的影响
      涂层的固化是在固化炉内完成的, 按照固化时的加热方式, 固化炉一般有热风固化炉、感应固化炉和红外线固化炉3 种[ 1] 。热风固化即用循环热风喷吹涂层带钢表面,使涂料固化。热风固化技术成熟, 能适应多规格多品种生产的需要, 操作简单, 比较经济, 并且
余热回收利用率高, 是目前应用最多的固化方式。但由于热风直接喷吹到涂层表面, 所以循环热风的纯净度和喷吹压力会影响涂层的表面质量。感应固化是通过电磁涡流对钢带进行感应加热, 其涂层均匀, 表面质量很好。该类型炉适用于对涂层质量要求较高的家电和汽车用板。红外线固化炉利用电磁波辐射涂层进行加热, 使涂层固化; 该类型炉长度不长, 涂层表面质量很好, 但投资和运行费用高, 使用较少。

 

固化工艺对彩涂板性能的影响
      为使湿涂层中所含有的溶剂得以完全挥发,使有机物聚合或交联完全, 固化时需严格控制烘烤固化温度、烘烤时间以及带钢的升温过程, 并且要保证炉内洁净、无有害气体。

 

烘烤固化温度对彩涂板性能的影响
      带钢的固化温度是由涂料的特性决定的, 首先必须达到使涂料中树脂聚合或交联的最低温度, 当烘烤固化不足时, 涂料的硬度和化学性质明显降低; 但烘烤过分时, 其粘附性、光泽、T弯性能等急剧恶化, 颜色变黄。通常用PMT 表示涂料固化完好时带钢所需达到的峰值温度, 一般为216~ 250 e , 涂料在所规定的PMT 范围内均能得到性能合格的产品, 但在此范围内的变化也会使涂层的性能产生差异。

 

烘烤固化温度对彩涂板色差的影响
      色差是彩涂板特有的性能指标, 用$E 表示涂层产品和标准板的颜色在CIE 标准色度系统上的差异, 烘烤固化温度对不同颜色的色差影响不同, 。对于白灰、海蓝等大多数涂料, 在一定的温度范围内( 通常在224 ~241 e ) , 色差基本稳定。对于比较敏感的绯红,烘烤固化温度对色差的影响很大, 这是因为绯红涂料中通常添加有机颜料, 稳定性差, 对温度较敏感, 因此绯红涂料在生产时更需严格控制固化温度。

 

烘烤固化温度对彩涂板其他性能的影响
      烘烤固化温度对彩涂板的其他性能也有影响。对一块试样涂覆后, 控制不同的PMT 温度, 固化后的性能见表1。由表1 可以看出, 随着烘烤温度的升高, 涂层的光泽度降低、硬度上升、T 弯下降, 这是由于随着固化温度的升高,涂料的交联固化程度提高, 涂层的致密程度提高, 从而涂层的耐MEK 擦拭、硬度及耐划伤性等提高, 而T 弯性能下降。因此, 生产中应控制带钢PMT 波动在? 5 e 内, 以保证涂层性能稳定。

 

烘烤时间对涂层性能的影响
      当带钢规格或炉温发生变化时, 为使涂层达到所需要的PMT 温度, 需改变烘烤时间, 不同烘烤时间下彩涂板的性能见表2。由表2 可看出, 当钢板的烘烤温度相同时, 不同烘烤时间下彩涂板的性能除色差外基本无影响, 对色差的影响也较小。但对于不同颜色的涂料产品, 色差随固化时间的变化趋势不同, 白灰涂料生产01 6mm 产品时的色差最小, 延长或缩短固化时间都使色差增大; 而海蓝涂料生产01 4mm 产品时, 固化时间最短时色差最小, 随固化时间的延长色差增大, 这与涂料生产配色时所使用的标准板和固化条件有关。因此确定各颜色标准板时应使用产量最大的规格, 并结合实际固化参数。

 

升温曲线对彩涂板性能的影响
      钢板在烘烤过程中, 板温逐渐升高, 使涂料中的溶剂得以挥发并逐渐交联固化完全。由于固化炉的各段温度可分别控制, 因此可使带钢通过不同的升温曲线最终达到PMT 值。但通常控制炉子的第1、第2 段带钢温度稍低, 使漆膜中的溶剂能在漆膜固化前充分挥发掉, 如果升温太快, 涂层内溶剂溢出过快, 或漆膜中的溶剂来不及挥发漆膜就已固化, 会使表面产生气泡等缺陷。在炉子的第3、第4 段, 带钢温度略高于涂料的固化温度。当带钢进入第3 段时, 溶剂已基本挥发掉, 这时漆膜开始固化。此时主要是化学干燥过程, 涂料进行聚合反应, 因此应加强热风循环, 加快反应的进行; 但如果风速过大, 会破坏漆膜形成过程中各阶段的平衡, 容易出现折皱、光泽降低等缺陷[ 2] 。在炉子的第5 段, 带钢温度略变低或不变, 如图2 所示。如果采用各段温度相同, 即带钢温度呈直线上升趋势, 虽然可保证带钢最后达到固化温度, 但因在此温度时间过短, 交联密度低, 因而会使涂层的耐磨性、耐溶剂性等降低。

 

炉内环境的影响
      在彩涂板生产前, 应保证固化炉内无灰尘等异物, 以免生产时落在涂层板表面造成缺陷。当漆膜吸有水分时, 易出现膨胀、白垩化等
异常现象。另外, 湿度大时, 漆膜中溶剂的挥发受到阻止, 会影响漆膜的固化质量, 因此要求固化炉内的湿度要低。当使用环氧树脂( 含有脂肪酯) 、醇酸树脂和密胺树脂等的混合涂料树脂时, 炉内的酸性气体( 过氧化氢、二氧化硫、二氧化碳) 在涂层表面会发生接触性反应, 易产生折皱、深裂等缺陷。

 

结束语
      固化工艺是彩涂生产中的关键工序, 其温度、时间以及钢板升温曲线的控制直接影响彩涂板的T 弯、铅笔硬度、光泽、耐磨性、耐溶剂等性能, 并对不同颜色涂料的色差产生不同的影响。在实际生产过程中, 这些因素会综合作用对产品产生影响, 增加了分析和调整的难度。另外, 由于各生产线工艺布置的差异以及所使用涂料体系的不同, 需要在生产中逐渐摸索规律, 建立一定的对应关系, 以便更好地控制产品的质量。

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