摘  要：烘烤固化是彩涂板生产中的关键工序。分析了固化炉的型式、固化工艺参数(烘烤固化温度、时间和升温曲线)及炉内环境对彩涂板质量和性能的影响。

关键词：彩涂板；烘烤固化；工艺参数；产品质量

1  前言

    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。

2  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。

    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。

3  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。

3．1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℃，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。

3．1．1  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C1E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，如图1所示。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℃)，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。

3．1．2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℃内，以保证涂层性能稳定。

3．2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0．6mm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0．4mm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。

3．3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。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。

3．4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。

4  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。