2007年2月・第24卷・第1期
轧 钢
烘烤固化工艺对彩涂板质量的影响
梅淑文, 齐长发, 刘洪兵
( 唐山 063016)
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
中图分类号:T G 335122 文献标识码:B 文章编号:-(2007) --E ffect of B 22, 2, L IU Hong 2bing
Tangshan Iron &Steel Co 1, Ltd 1, Tangshan 063016, China )
Abstract :It is the key process of baking 2curing for color coated sheet 1The influence of oven type , parameters of curing and environment of oven on quality and performance of color coated sheet were analyzed 1K ey w ords :color coated sheet ; baking 2curing ; technology parameters ; product quality
1 前言
时的加热方式, 固化炉一般有热风固化炉、感应彩涂板又叫预涂钢板, 是指将有机涂料在连固化炉和红外线固化炉3种[1]。
续生产工艺中涂敷在钢带基板表面, 经烘烤而成热风固化即用循环热风喷吹涂层带钢表面, 的产品。彩涂板作为一种复合材料, 不仅强度使涂料固化。热风固化技术成熟, 能适应多规格高、易成型, 而且有良好的耐腐蚀性能, 同时有多品种生产的需要, 操作简单, 比较经济, 并且机涂料可配成各种不同的颜色, 并可借助于印余热回收利用率高, 是目前应用最多的固化方花、压花等技术制成仿木纹、皮革纹等各种图式。但由于热风直接喷吹到涂层表面, 所以循环案, 使彩涂板具有很好的装饰性能, 因而其在建热风的纯净度和喷吹压力会影响涂层的表面质筑、家电和交通运输上得到了越来越广泛的应量。
用。
感应固化是通过电磁涡流对钢带进行感应加在彩涂板生产过程中, 固化是关键工序, 涂热, 其涂层均匀, 表面质量很好。该类型炉适用料涂敷到钢板上后, 需加热使湿涂层中的溶剂得于对涂层质量要求较高的家电和汽车用板。
以挥发, 同时使有机物在催化剂的作用下发生聚红外线固化炉利用电磁波辐射涂层进行加合或交联反应。固化不但使涂层牢固地和带钢粘热, 使涂层固化; 该类型炉长度不长, 涂层表面结在一起, 还使其具有一定的力学和物理性能, 质量很好, 但投资和运行费用高, 使用较少。
因此固化工艺参数的控制直接影响到彩涂板的产3 固化工艺对彩涂板性能的影响
品性能。
为使湿涂层中所含有的溶剂得以完全挥发, 2 固化炉型式对彩涂板表面质量的影响
使有机物聚合或交联完全, 固化时需严格控制烘涂层的固化是在固化炉内完成的, 按照固化
烤固化温度、烘烤时间以及带钢的升温过程, 并
收稿日期:2006-07-15 收修改稿日期:2006-09-06
作者简介:梅淑文(1973-) , 女(汉族) , 河北唐山人, 工程师。
且要保证炉内洁净、无有害气体。311 烘烤固化温度对彩涂板性能的影响
轧 钢 2007年2月出版
31111 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ΔE 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, 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～
) , 色差基本稳定。对于比较敏感的绯红, 241℃
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
。
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PM T 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PM T 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。
图1 烘烤温度对色差的影响
31112 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PM T 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M E K 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PM T 波动在±5℃内, 以保证涂层性能稳定。
表1 烘烤温度对涂层性能的影响
试样号
123
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016mm 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014mm 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。313 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PM T 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
烘烤铅笔
耐ME K 光泽度
温度/℃硬度/H 249>[1**********]>[1**********]>[1**********]>[1**********]>10035114T 弯/T
10212反向冲击/J
>9>9>9>9>9 注:聚酯海蓝面漆, PM T 温度为224～249℃。
312 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PM T 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
第24卷・第1期 轧 钢
温度相同, 即带钢温度呈直线上升趋势, 虽然可过短, 交联密度低, 因而会使涂层的耐磨性、耐保证带钢最后达到固化温度, 但因在此温度时间
溶剂性等降低。
表2 烘烤时间对彩涂板性能的影响
产品规格/mm
涂料颜色烘烤时间/s
PM T 温度/℃
光泽度铅笔硬度/H
T 弯/T 冲击功/J
色差ΔE
014白灰[1**********]>90181014白灰[1**********]>90184016白灰[1**********]>90159016白灰[1**********]>90163018白灰[1**********]>90178018白灰[1**********]>90179014海蓝[1**********]>90151014海蓝[1**********]>9015101
6海蓝[1**********]>90172016海蓝[1**********]>90173018海蓝4822457133>0182018
海蓝
48
224
5813
>9
0178
, 炉内的酸性气二氧化硫、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图2 带钢固化曲线
产品产生影响, 增加了分析和调整的难度。另314 炉内环境的影响
外, 由于各生产线工艺布置的差异以及所使用涂在彩涂板生产前, 应保证固化炉内无灰尘等
料体系的不同, 需要在生产中逐渐摸索规律, 建异物, 以免生产时落在涂层板表面造成缺陷。
立一定的对应关系, 以便更好地控制产品的质量。
当漆膜吸有水分时, 易出现膨胀、白垩化等参考文献:
异常现象。另外, 湿度大时, 漆膜中溶剂的挥发受到阻止[1]梅淑文, 徐 广, 苏晨光, 等. 浅谈彩涂生产技术[J].
, 会影响漆膜的固化质量, 因此要求固唐钢科技, 2001, (3) :1-5.
化炉内的湿度要低。
[2]张启富, 黄建中. 有机涂层钢板[M ].北京:化学工业出
当使用环氧树脂(含有脂肪酯) 、醇酸树脂
版社. 2003.
美国纽柯公司新建特种棒材厂
美国纽柯钢铁公司最近已正式选定在碳钢、合金钢圆钢, 圆角方钢和六角钢, 人, 预计2008年1季度试生产。
田纳西州的Memphis 新建1个特种棒材年产量85万t , 主要用于汽车、机械行本刊摘自《Iron &Steel T echnology 》
生产厂, 产品为Φ76～Φ229mm 的高质量
业。该厂总投资213亿美元, 定员200
2006, (12)
大连TAGAL 公司将建设第2条彩涂线
位于大连的TA GAL 钢铁公司是鞍司计划新建第2条彩涂线, 使其总产能翻制系统。
钢与德国蒂森克虏伯共同出资50%的合番, 主要设备由西门子公司、CMI 公司、
本刊摘自《MPT INTERNATIONAL 》
资公司, 早于2003年12月投产了1条年Drever 公司提供, 其中西门子公司负责
2006, (6)
产40万t 的钢板彩涂线。日前, 合资公
传动设备、基础自动化和过程自动化的控
2007年2月・第24卷・第1期
轧 钢
烘烤固化工艺对彩涂板质量的影响
梅淑文, 齐长发, 刘洪兵
( 唐山 063016)
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
中图分类号:T G 335122 文献标识码:B 文章编号:-(2007) --E ffect of B 22, 2, L IU Hong 2bing
Tangshan Iron &Steel Co 1, Ltd 1, Tangshan 063016, China )
Abstract :It is the key process of baking 2curing for color coated sheet 1The influence of oven type , parameters of curing and environment of oven on quality and performance of color coated sheet were analyzed 1K ey w ords :color coated sheet ; baking 2curing ; technology parameters ; product quality
1 前言
时的加热方式, 固化炉一般有热风固化炉、感应彩涂板又叫预涂钢板, 是指将有机涂料在连固化炉和红外线固化炉3种[1]。
续生产工艺中涂敷在钢带基板表面, 经烘烤而成热风固化即用循环热风喷吹涂层带钢表面, 的产品。彩涂板作为一种复合材料, 不仅强度使涂料固化。热风固化技术成熟, 能适应多规格高、易成型, 而且有良好的耐腐蚀性能, 同时有多品种生产的需要, 操作简单, 比较经济, 并且机涂料可配成各种不同的颜色, 并可借助于印余热回收利用率高, 是目前应用最多的固化方花、压花等技术制成仿木纹、皮革纹等各种图式。但由于热风直接喷吹到涂层表面, 所以循环案, 使彩涂板具有很好的装饰性能, 因而其在建热风的纯净度和喷吹压力会影响涂层的表面质筑、家电和交通运输上得到了越来越广泛的应量。
用。
感应固化是通过电磁涡流对钢带进行感应加在彩涂板生产过程中, 固化是关键工序, 涂热, 其涂层均匀, 表面质量很好。该类型炉适用料涂敷到钢板上后, 需加热使湿涂层中的溶剂得于对涂层质量要求较高的家电和汽车用板。
以挥发, 同时使有机物在催化剂的作用下发生聚红外线固化炉利用电磁波辐射涂层进行加合或交联反应。固化不但使涂层牢固地和带钢粘热, 使涂层固化; 该类型炉长度不长, 涂层表面结在一起, 还使其具有一定的力学和物理性能, 质量很好, 但投资和运行费用高, 使用较少。
因此固化工艺参数的控制直接影响到彩涂板的产3 固化工艺对彩涂板性能的影响
品性能。
为使湿涂层中所含有的溶剂得以完全挥发, 2 固化炉型式对彩涂板表面质量的影响
使有机物聚合或交联完全, 固化时需严格控制烘涂层的固化是在固化炉内完成的, 按照固化
烤固化温度、烘烤时间以及带钢的升温过程, 并
收稿日期:2006-07-15 收修改稿日期:2006-09-06
作者简介:梅淑文(1973-) , 女(汉族) , 河北唐山人, 工程师。
且要保证炉内洁净、无有害气体。311 烘烤固化温度对彩涂板性能的影响
轧 钢 2007年2月出版
31111 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ΔE 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, 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～
) , 色差基本稳定。对于比较敏感的绯红, 241℃
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
。
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PM T 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PM T 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。
图1 烘烤温度对色差的影响
31112 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PM T 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M E K 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PM T 波动在±5℃内, 以保证涂层性能稳定。
表1 烘烤温度对涂层性能的影响
试样号
123
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016mm 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014mm 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。313 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PM T 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
烘烤铅笔
耐ME K 光泽度
温度/℃硬度/H 249>[1**********]>[1**********]>[1**********]>[1**********]>10035114T 弯/T
10212反向冲击/J
>9>9>9>9>9 注:聚酯海蓝面漆, PM T 温度为224～249℃。
312 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PM T 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
第24卷・第1期 轧 钢
温度相同, 即带钢温度呈直线上升趋势, 虽然可过短, 交联密度低, 因而会使涂层的耐磨性、耐保证带钢最后达到固化温度, 但因在此温度时间
溶剂性等降低。
表2 烘烤时间对彩涂板性能的影响
产品规格/mm
涂料颜色烘烤时间/s
PM T 温度/℃
光泽度铅笔硬度/H
T 弯/T 冲击功/J
色差ΔE
014白灰[1**********]>90181014白灰[1**********]>90184016白灰[1**********]>90159016白灰[1**********]>90163018白灰[1**********]>90178018白灰[1**********]>90179014海蓝[1**********]>90151014海蓝[1**********]>9015101
6海蓝[1**********]>90172016海蓝[1**********]>90173018海蓝4822457133>0182018
海蓝
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0178
, 炉内的酸性气二氧化硫、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图2 带钢固化曲线
产品产生影响, 增加了分析和调整的难度。另314 炉内环境的影响
外, 由于各生产线工艺布置的差异以及所使用涂在彩涂板生产前, 应保证固化炉内无灰尘等
料体系的不同, 需要在生产中逐渐摸索规律, 建异物, 以免生产时落在涂层板表面造成缺陷。
立一定的对应关系, 以便更好地控制产品的质量。
当漆膜吸有水分时, 易出现膨胀、白垩化等参考文献:
异常现象。另外, 湿度大时, 漆膜中溶剂的挥发受到阻止[1]梅淑文, 徐 广, 苏晨光, 等. 浅谈彩涂生产技术[J].
, 会影响漆膜的固化质量, 因此要求固唐钢科技, 2001, (3) :1-5.
化炉内的湿度要低。
[2]张启富, 黄建中. 有机涂层钢板[M ].北京:化学工业出
当使用环氧树脂(含有脂肪酯) 、醇酸树脂
版社. 2003.
美国纽柯公司新建特种棒材厂
美国纽柯钢铁公司最近已正式选定在碳钢、合金钢圆钢, 圆角方钢和六角钢, 人, 预计2008年1季度试生产。
田纳西州的Memphis 新建1个特种棒材年产量85万t , 主要用于汽车、机械行本刊摘自《Iron &Steel T echnology 》
生产厂, 产品为Φ76～Φ229mm 的高质量
业。该厂总投资213亿美元, 定员200
2006, (12)
大连TAGAL 公司将建设第2条彩涂线
位于大连的TA GAL 钢铁公司是鞍司计划新建第2条彩涂线, 使其总产能翻制系统。
钢与德国蒂森克虏伯共同出资50%的合番, 主要设备由西门子公司、CMI 公司、
本刊摘自《MPT INTERNATIONAL 》
资公司, 早于2003年12月投产了1条年Drever 公司提供, 其中西门子公司负责
2006, (6)
产40万t 的钢板彩涂线。日前, 合资公
传动设备、基础自动化和过程自动化的控