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[摘 要]本文从影响彩涂板质量的生产工艺着手，探讨彩色涂层钢板的质量缺陷成因，提出相应的控制措施。
[关键词]彩涂板 前处理 涂装 固化 质量缺陷
中图分类号：TG335.22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0326-02
1 引言
彩涂板生产技术于1927年首创于美国。自20世纪60年代以来，生产得以迅速发展。在国外彩涂板已广泛用于建筑、家电、汽车制造等行业。随着彩涂板消费的增长和应用领域的不断扩展，用户对彩涂板产品质量要求越来越高。其产品质量不仅仅局限于产品的理化性能（膜厚、光泽、柔韧性、耐冲击性、耐溶剂性、耐腐蚀性、耐候性等），还包括彩涂板产品的涂层表面质量。彩涂板产品的理化性能、涂层表面质量两者相结合共同决定了彩涂板产品综合质量。
2 彩涂产品生产工艺技术及产品缺陷
彩涂生产工艺对彩涂板板产品的物理性能、表面质量影响较大，从生产工艺分析控制重点包括清洗处理、化涂处理、涂装（含初涂、精涂）和固化4个环节。具体工艺流程见图1。
为保证彩涂板产品涂层质量，需在涂覆前对基板进行清洗处理，处理目的主要是为了除去基板表面附着的防锈油、灰尘、锈蚀等，清洗后在基板表面进行化学涂覆处理，形成为基本骨架的网状化学转化膜，以此增加基材与涂层之间的附着性，提高基材的防腐性和涂层的耐久性。前处理质量对涂装质量的好坏取着决定性作用，直接影响涂层的柔韧性能、耐冲击性能等物理指标。涂装、固化的目的是将涂料涂覆于基板板面并采用加热方式使涂料有机溶剂挥发，令有机涂层与基板紧密结合。涂装固化直接影响彩涂板的外观质量和物理性能，是生产过程控制的重点环节。
2.1 前处理及缺陷
前处理包括清洗脱脂处理和化涂处理。前处理工艺，有两方面作用：一、增强涂层与基板的附着力，具体表现为反向冲击和T弯性能提高，这种涂层和基板间的附着作用机理主要表现在材料间的物理缠连和化学结合；二、提高彩涂板的耐蚀性能。由前处理提供优良的化学转化膜为彩涂板的耐蚀性能提供了最基本的保证。
其中清洗脱脂处理主要是利用工业化学清洗液的溶解、皂化、乳化、润湿、渗透和刷洗等作用去除基板表面的油污、杂质颗粒。
目前，大多数生产线都采用工业化学清洗剂进行板面的清洗脱脂。彩涂生产线所用的化学清洗液基本由络合剂、表面活性剂、氢氧化钠、聚磷酸等成分組成。为碱性溶液。清洗脱脂效果主要取决于清洗液的浓度、温度以及带钢的清洗时间。清洗液浓度过低，基板表面油污清洗不干净，导致后面化涂处理存在缺陷从而影响涂层质量；浓度过高镀锌板（铝锌板）所含锌、铝属于两性金属，在热碱溶液中锌、铝表面容易形成锌酸液，造成严重腐蚀，影响后面化学涂覆效果。化学清洗剂一般含有表面活性剂，表面活性剂发挥效果的最佳温度有差异。温度过高，表面活性剂稳定性降低，降低除油污效果；温度过低，皂化反映速度慢，油污清除不完全，并且会产生过多泡沫影响清洗效果。同时清洗液温度过高会加快强碱溶液对锌、铝层的腐蚀。因此清洗液的温度应尽量控制在清洗液厂家建议的控制范围内。在清洗过程中的刷洗、漂洗主要是借助机械将油污从金属板面去除，板面清洗干净后必须使用离子水或自来水将表面残留的清洗剂和盐分洗净并保持板面干燥，否则残留物将影响化涂处理效果。检查方法：用滤纸擦拭清洗后带钢板面，如果滤纸洁白无污，则清洗效果较好，反之清洗效果不佳。
2.2 化涂处理
化涂处理一般采用辊涂方式，使鉻酸盐化学处理液在基材表面形成为-Cr6+或-Cr3+为基本骨架的网状结构有机膜层，膜层增加了涂层的耐久性、耐酸碱性、耐腐蚀性以及基材与涂层间的附着力。同时化学转化膜避免了锌、铝与涂料中的基料发生反映形成锌、铝皂对锌层与涂层结合力造成破坏；另一方面也增加了表面粗糙度，增加涂层与基材表面的接触面和附着力。化学转化膜中铬的附着量对彩涂板弯曲性能、耐刮伤性能起着非常重要的作用。而铬含量取决于化涂液浓度、化涂机各辊的辊速比及辊间压力。在化涂处理过程中必须加强对化涂液、化涂机、化学涂覆层烘烤的管理。化涂液在使用过程中不可避免的混入一些杂质，杂质形成晶核加快化涂液中晶粒的形成，晶粒在化涂机辊面上停留使化涂膜出现空隙，导致涂层上出现细小的点状脱落，因此每次停机后必须清洗化涂箱和化涂机。检查方法：在生产过程在卷头、卷尾留少量化涂板对板面化涂质量进行检查，定期取化涂板送化涂液厂家检测化涂膜中铬离子含量。
2.3 涂装（初涂、精涂）
涂装即利用辊涂机将底漆、面漆、背漆涂覆在基材板面并采用加热固化方式使涂料有机溶剂挥发，令有机涂层与基材紧密结合。涂装、固化质量直接影响着涂料各种性能的发挥及彩涂板的涂层外观质量。在涂装过程中涂料黏度、涂机涂辊间压力及辊速比决定了涂层厚度和涂层表面质量。涂层厚度直接影响到产品的光泽、色差、耐MEK、柔韧性能。
涂料在上机前必须调整黏度至规定上机黏度并充分搅拌均匀，生产过程中必须不断搅拌保证其均匀性。涂料黏度调整及涂覆过程必须注意环境温度影响。涂料及环境温度过低，涂料流动性和流平性会变差，如果加入过量稀释剂会使单位质量（体积）成膜物质减少（涂料的总固体保持不变），稀释剂在固化过程中全挥发造成稀释剂浪费令生产成本增加；同时在同等涂机工艺参数下操作，将会导致涂层实际膜厚偏低，容易产生气泡。若涂料及环境温度过高，稀释剂蒸发速度加快，同等工艺条件下涂层膜厚容易偏厚容易造成橘皮等现象。因此在操作过程中必须注意对涂层室、涂层搅拌室进行恒温控制，以保证涂料黏度的稳定。另外必须保证涂料搅拌室、涂层室环境的清洁，否则灰尘、杂质容易带入涂料，造成涂层表面缩孔、颗粒、脱漆等表面质量缺陷。在涂料上机后必须注意涂机涂辊之间的压力、辊速的控制，以保证涂膜厚度和涂层的表面质量，防止产生辊纹、横向条纹、发花等表面质量缺陷。此外，在涂装室还应保持合适的湿度和通风，这些细小的环节都将影响到涂料的流平性。严重时会产生针孔等表面质量缺陷，可以说涂层的表面质量基本取决于涂机的控制。在生产过程中准确测量湿膜厚度尤为关键，因为湿膜厚度与涂料体积固体分相结合可以快速准确预测涂层干膜厚度。湿膜厚度可以通过梳规、轮规两种湿膜仪测量。
常见涂装质量缺陷、产生原因及解决办法见表1。
从表2可以看出彩涂板的质量控制主要在于涂层的控制技术，在生产过程中控制涂料温度、上机黏度，准确测量湿膜厚度，合理调整涂机参数，是保证涂层表面质量的关键。
2.3 固化
固化直接影响了彩涂产品的使用性能和表面质量，在实际生产中合理设置炉温达到涂料固化所需的最高金属板温，令有机溶剂以合理速度完全逸出。涂层完全固化。保证产品性能和表面质量是控制重点，合理设置并保持炉温可以提升涂膜性能，保持涂层质量稳定。涂层固化过程一般分为蒸发、固化、冷却干燥三个阶段，蒸发阶段为有机溶剂挥发重要阶段，关系到涂层表面质量；固化阶段必须达到最高金属板温保证涂层性能；冷却干燥采用水冷或风冷和热风干燥。
在固化炉控制过程中必须注意热风压力以及热风流量的影响，这不仅关系到固化炉的安全运行同时还影响着涂料溶剂的挥发速率及产品表面质量。当基板厚度发生变化时应及时多次测量金属板温，防止固化炉控制温度调整后炉内温度变化滞后，造成过度烘烤或固化不完全，造成批量性废次品。
固化是彩色涂层钢板成型的关键工序，生产过程中按照涂料固化技术要求合理设定温度对降低产品表面质量缺陷，提高产品各项性能具有决定性作用。
上述质量缺陷只是彩涂板生产工艺控制过程中存在的典型问题，还可能面临其他质量问题，其产生具体原因较多，需仔细分析排查后消除。例如色差产生的可能与基板的表面光泽、锌花大小等有关；板面表面张力不均匀将影响涂料的流平而出现缩孔。
3 结语
彩涂产品的理化性能、表面质量共同决定了彩涂板的最终产品质量。影响产品质量的因素较多，对各种缺陷的理解也各不相同，但总体可分为基材不良、前处理不当、涂装缺陷、固化缺陷。彩涂生产线为连续性生产，一旦质量缺陷出现，需全线配合逐步排查，找出缺陷原因并加以解决。因此正确理解生产工艺、合理调整工艺参数，实行全线质量管理，不断提高生产和技术人员技能是提高彩涂板产品质量的必要途径。
[关键词]彩涂板 前处理 涂装 固化 质量缺陷
中图分类号：TG335.22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0326-02
1 引言
彩涂板生产技术于1927年首创于美国。自20世纪60年代以来，生产得以迅速发展。在国外彩涂板已广泛用于建筑、家电、汽车制造等行业。随着彩涂板消费的增长和应用领域的不断扩展，用户对彩涂板产品质量要求越来越高。其产品质量不仅仅局限于产品的理化性能（膜厚、光泽、柔韧性、耐冲击性、耐溶剂性、耐腐蚀性、耐候性等），还包括彩涂板产品的涂层表面质量。彩涂板产品的理化性能、涂层表面质量两者相结合共同决定了彩涂板产品综合质量。
2 彩涂产品生产工艺技术及产品缺陷
彩涂生产工艺对彩涂板板产品的物理性能、表面质量影响较大，从生产工艺分析控制重点包括清洗处理、化涂处理、涂装（含初涂、精涂）和固化4个环节。具体工艺流程见图1。
为保证彩涂板产品涂层质量，需在涂覆前对基板进行清洗处理，处理目的主要是为了除去基板表面附着的防锈油、灰尘、锈蚀等，清洗后在基板表面进行化学涂覆处理，形成为基本骨架的网状化学转化膜，以此增加基材与涂层之间的附着性，提高基材的防腐性和涂层的耐久性。前处理质量对涂装质量的好坏取着决定性作用，直接影响涂层的柔韧性能、耐冲击性能等物理指标。涂装、固化的目的是将涂料涂覆于基板板面并采用加热方式使涂料有机溶剂挥发，令有机涂层与基板紧密结合。涂装固化直接影响彩涂板的外观质量和物理性能，是生产过程控制的重点环节。
2.1 前处理及缺陷
前处理包括清洗脱脂处理和化涂处理。前处理工艺，有两方面作用：一、增强涂层与基板的附着力，具体表现为反向冲击和T弯性能提高，这种涂层和基板间的附着作用机理主要表现在材料间的物理缠连和化学结合；二、提高彩涂板的耐蚀性能。由前处理提供优良的化学转化膜为彩涂板的耐蚀性能提供了最基本的保证。
其中清洗脱脂处理主要是利用工业化学清洗液的溶解、皂化、乳化、润湿、渗透和刷洗等作用去除基板表面的油污、杂质颗粒。
目前，大多数生产线都采用工业化学清洗剂进行板面的清洗脱脂。彩涂生产线所用的化学清洗液基本由络合剂、表面活性剂、氢氧化钠、聚磷酸等成分組成。为碱性溶液。清洗脱脂效果主要取决于清洗液的浓度、温度以及带钢的清洗时间。清洗液浓度过低，基板表面油污清洗不干净，导致后面化涂处理存在缺陷从而影响涂层质量；浓度过高镀锌板（铝锌板）所含锌、铝属于两性金属，在热碱溶液中锌、铝表面容易形成锌酸液，造成严重腐蚀，影响后面化学涂覆效果。化学清洗剂一般含有表面活性剂，表面活性剂发挥效果的最佳温度有差异。温度过高，表面活性剂稳定性降低，降低除油污效果；温度过低，皂化反映速度慢，油污清除不完全，并且会产生过多泡沫影响清洗效果。同时清洗液温度过高会加快强碱溶液对锌、铝层的腐蚀。因此清洗液的温度应尽量控制在清洗液厂家建议的控制范围内。在清洗过程中的刷洗、漂洗主要是借助机械将油污从金属板面去除，板面清洗干净后必须使用离子水或自来水将表面残留的清洗剂和盐分洗净并保持板面干燥，否则残留物将影响化涂处理效果。检查方法：用滤纸擦拭清洗后带钢板面，如果滤纸洁白无污，则清洗效果较好，反之清洗效果不佳。
2.2 化涂处理
化涂处理一般采用辊涂方式，使鉻酸盐化学处理液在基材表面形成为-Cr6+或-Cr3+为基本骨架的网状结构有机膜层，膜层增加了涂层的耐久性、耐酸碱性、耐腐蚀性以及基材与涂层间的附着力。同时化学转化膜避免了锌、铝与涂料中的基料发生反映形成锌、铝皂对锌层与涂层结合力造成破坏；另一方面也增加了表面粗糙度，增加涂层与基材表面的接触面和附着力。化学转化膜中铬的附着量对彩涂板弯曲性能、耐刮伤性能起着非常重要的作用。而铬含量取决于化涂液浓度、化涂机各辊的辊速比及辊间压力。在化涂处理过程中必须加强对化涂液、化涂机、化学涂覆层烘烤的管理。化涂液在使用过程中不可避免的混入一些杂质，杂质形成晶核加快化涂液中晶粒的形成，晶粒在化涂机辊面上停留使化涂膜出现空隙，导致涂层上出现细小的点状脱落，因此每次停机后必须清洗化涂箱和化涂机。检查方法：在生产过程在卷头、卷尾留少量化涂板对板面化涂质量进行检查，定期取化涂板送化涂液厂家检测化涂膜中铬离子含量。
2.3 涂装（初涂、精涂）
涂装即利用辊涂机将底漆、面漆、背漆涂覆在基材板面并采用加热固化方式使涂料有机溶剂挥发，令有机涂层与基材紧密结合。涂装、固化质量直接影响着涂料各种性能的发挥及彩涂板的涂层外观质量。在涂装过程中涂料黏度、涂机涂辊间压力及辊速比决定了涂层厚度和涂层表面质量。涂层厚度直接影响到产品的光泽、色差、耐MEK、柔韧性能。
涂料在上机前必须调整黏度至规定上机黏度并充分搅拌均匀，生产过程中必须不断搅拌保证其均匀性。涂料黏度调整及涂覆过程必须注意环境温度影响。涂料及环境温度过低，涂料流动性和流平性会变差，如果加入过量稀释剂会使单位质量（体积）成膜物质减少（涂料的总固体保持不变），稀释剂在固化过程中全挥发造成稀释剂浪费令生产成本增加；同时在同等涂机工艺参数下操作，将会导致涂层实际膜厚偏低，容易产生气泡。若涂料及环境温度过高，稀释剂蒸发速度加快，同等工艺条件下涂层膜厚容易偏厚容易造成橘皮等现象。因此在操作过程中必须注意对涂层室、涂层搅拌室进行恒温控制，以保证涂料黏度的稳定。另外必须保证涂料搅拌室、涂层室环境的清洁，否则灰尘、杂质容易带入涂料，造成涂层表面缩孔、颗粒、脱漆等表面质量缺陷。在涂料上机后必须注意涂机涂辊之间的压力、辊速的控制，以保证涂膜厚度和涂层的表面质量，防止产生辊纹、横向条纹、发花等表面质量缺陷。此外，在涂装室还应保持合适的湿度和通风，这些细小的环节都将影响到涂料的流平性。严重时会产生针孔等表面质量缺陷，可以说涂层的表面质量基本取决于涂机的控制。在生产过程中准确测量湿膜厚度尤为关键，因为湿膜厚度与涂料体积固体分相结合可以快速准确预测涂层干膜厚度。湿膜厚度可以通过梳规、轮规两种湿膜仪测量。
常见涂装质量缺陷、产生原因及解决办法见表1。
从表2可以看出彩涂板的质量控制主要在于涂层的控制技术，在生产过程中控制涂料温度、上机黏度，准确测量湿膜厚度，合理调整涂机参数，是保证涂层表面质量的关键。
2.3 固化
固化直接影响了彩涂产品的使用性能和表面质量，在实际生产中合理设置炉温达到涂料固化所需的最高金属板温，令有机溶剂以合理速度完全逸出。涂层完全固化。保证产品性能和表面质量是控制重点，合理设置并保持炉温可以提升涂膜性能，保持涂层质量稳定。涂层固化过程一般分为蒸发、固化、冷却干燥三个阶段，蒸发阶段为有机溶剂挥发重要阶段，关系到涂层表面质量；固化阶段必须达到最高金属板温保证涂层性能；冷却干燥采用水冷或风冷和热风干燥。
在固化炉控制过程中必须注意热风压力以及热风流量的影响，这不仅关系到固化炉的安全运行同时还影响着涂料溶剂的挥发速率及产品表面质量。当基板厚度发生变化时应及时多次测量金属板温，防止固化炉控制温度调整后炉内温度变化滞后，造成过度烘烤或固化不完全，造成批量性废次品。
固化是彩色涂层钢板成型的关键工序，生产过程中按照涂料固化技术要求合理设定温度对降低产品表面质量缺陷，提高产品各项性能具有决定性作用。
上述质量缺陷只是彩涂板生产工艺控制过程中存在的典型问题，还可能面临其他质量问题，其产生具体原因较多，需仔细分析排查后消除。例如色差产生的可能与基板的表面光泽、锌花大小等有关；板面表面张力不均匀将影响涂料的流平而出现缩孔。
3 结语
彩涂产品的理化性能、表面质量共同决定了彩涂板的最终产品质量。影响产品质量的因素较多，对各种缺陷的理解也各不相同，但总体可分为基材不良、前处理不当、涂装缺陷、固化缺陷。彩涂生产线为连续性生产，一旦质量缺陷出现，需全线配合逐步排查，找出缺陷原因并加以解决。因此正确理解生产工艺、合理调整工艺参数，实行全线质量管理，不断提高生产和技术人员技能是提高彩涂板产品质量的必要途径。