白會平 劉 星 周小舟

(1.寶鋼股份中央研究院(武鋼有限技術(shù)中心) 湖北 武漢：430080；2.寶鋼股份武漢鋼鐵有限公司冷軋廠 湖北 武漢：430081)

0 引言

金屬漆涂料，又叫金屬閃光漆，在它的漆基中加有微細的金屬粉末(如鋁粉、銅粉)，光線射到金屬粉末上后，又透過漆膜被反射出來。因此，看上去好像金屬在閃閃發(fā)光一樣，要比素色漆具有更好的外觀裝飾性。金屬漆相比素色漆，不僅外觀好看，在硬度方面表現(xiàn)更好。金屬漆因為含有金屬成分，它的硬度會比普通漆高，漆面變硬就不容易被刮傷[1-2]。

彩色涂層鋼板是在金屬帶鋼(如熱鍍鋅板、電鍍鋅板等)上涂覆各種有機涂料制成的產(chǎn)品，具有優(yōu)良的耐蝕性、冷彎加工成型性、良好的經(jīng)濟性及環(huán)保功效[3-4]。金屬漆彩板常常用在建筑裝飾墻面和冰洗家電上，在不同的角度下，由于光線的折射，會讓墻面和家電顏色有所變化，讓外觀造型看起來更豐富、更具現(xiàn)代感，所以金屬漆彩板愈來愈受歡迎。

而作為市場需求量較大的金屬漆彩涂產(chǎn)品，由于其涂料成分的特殊性，按照普通聚酯彩涂產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，成品極易邊部產(chǎn)生堆邊和氣泡縮孔缺陷，典型形貌見圖1。本文系統(tǒng)分析了金屬漆彩板厚邊成因及改進措施。

圖1 金屬漆彩涂板邊部增厚缺陷宏觀形貌

1 金屬漆彩板邊部增厚原因分析

就卷鋼涂料的成分而言，素色漆和金屬漆幾乎由相同的樹脂和顏料組成。所不同的是金屬漆中還包含著光亮顏料(如鋁粉或者云母顏料)。卷鋼金屬漆涂料多為添加鋁粉的銀色金屬漆。鋁粉由色淺、金屬光澤高的鋁制成，它的表面光潔，能反射可見光、紫外光和紅外光的60%-90%，用含有鋁粉的涂料涂裝物體，其表面銀白光亮，這就是鋁粉反射光線的特征。鋁粉因具有銀白色金屬光澤，所以俗稱鋁銀粉或銀粉。鋁粉粒子呈鱗片狀，其片徑與厚度的比例大約為(40:1)-(100:1)，鋁粉分散到載體后具有與底材平行的特點，眾多的鋁粉互相連接，大小粒子相互填補形成連續(xù)的金屬膜。鋁粉主要可分為浮型和非浮型兩類，但無論如何，兩類鋁粉在涂層中都能以與涂層表面平行的方向定向排列。浮型鋁粉集中于涂層表面，能產(chǎn)生最高的金屬亮澤，在保護性涂膜中形成了一種表面機械屏障，防止?jié)駳饣蚱渌泻ξ镔|(zhì)的侵蝕。而對于多彩涂料來說，則要求非浮型鋁粉顏料。

金屬漆中鋁粉粒徑較大，且片狀分布，鋁粒子比表面積大，鋁粒子很容易團聚[5-6]，所以鋁粉的穩(wěn)定性能、分散性能和定向排列性能直接影響金屬漆彩板質(zhì)量。金屬漆涂料涂敷在鋼板表面后在流平段，涂料在帶鋼邊部聚集增厚，由于鋁粉的阻擋加熱致使溶劑揮發(fā)不良，導(dǎo)致邊部增厚，發(fā)生堆邊和縮孔。

要解決金屬漆彩涂產(chǎn)品的厚邊缺陷，就必須根據(jù)涂料的特性，在工藝上進行彌補優(yōu)化，制定合適的生產(chǎn)工藝，使邊部涂料溶劑充分揮發(fā)，防止涂料在邊部聚集增厚。

2 金屬漆彩板厚邊改進措施

2.1 金屬漆涂料優(yōu)化

鋁粉顏料中，鋁粉粒子的物理參數(shù)是在其生產(chǎn)過程中進行控制的，主要有平均粒徑、粒徑分布、片狀粒子的厚度和表面質(zhì)量，這些參數(shù)決定了顏料的性能特征，如光澤、白度、遮蓋力、著色力和隨角異色效應(yīng)。為了保證金屬漆涂料輥涂過程的均勻性,首先要保證金屬漆涂料中鋁粉粒子的顆粒均勻性。粒子大小不均很容易導(dǎo)致分散不均，粒子越大越容易團聚。因此生產(chǎn)過程中將涂料料盤過濾袋由150目切換為100目，避免堵塞情況發(fā)生。

2.2 膜厚分配比優(yōu)化

彩板正面涂層一般有底漆和面漆兩層組成，初涂涂覆底漆，烘烤固化完成后，精涂涂覆面漆。國標“GB/T 12754彩色涂層鋼板及鋼帶”中規(guī)定正面涂層總膜厚不得低于20微米。傳統(tǒng)膜厚分配方式為5微米底漆+15微米面漆，通過降低金屬漆彩板中面漆的膜厚來優(yōu)化調(diào)整膜厚分配，從而減少邊部堆漆和縮孔的誘因。

在制定膜厚比例的過程中，初涂的膜厚不宜太厚，精涂的膜厚不能減少太多，否則成品的色差與標準板色差相差過大，不符合放行要求。通過工藝實驗(見表1)，探索出正面涂層膜厚的最佳比例，即7微米底漆+13微米面漆。既保證了總膜厚達到要求，同時色差、光澤、MEK擦拭、反向沖擊、鉛筆硬度等各項性能滿足要求，各種性能檢測按“GB/T 13448-2019彩色涂層鋼板及鋼帶試驗方法”執(zhí)行。

表1 正面涂層膜厚工藝實驗表

機組生產(chǎn)時涂料粘度值根據(jù)膜厚來調(diào)整，根據(jù)試驗結(jié)果，在Zahn-4#杯測量值為9.5s時，初涂正面底漆膜厚為7μm；在Zahn-4#杯測量值約為18s時，初涂正面底漆膜厚為13μm。

2.3 機組工藝速度優(yōu)化

為了提高金屬漆涂料的分散性能，必須增加涂料流平時間。涂料流平時間即涂料精涂完成到進入烘烤爐烘烤固化完成的時間，所以通過降低機組生產(chǎn)速度來進行優(yōu)化調(diào)整。但是機組生產(chǎn)速度又不能太低，否則會降低生產(chǎn)效率，經(jīng)過工藝試驗(見表2)，明確金屬漆彩板的生產(chǎn)速度為100m/min，這個速度可以應(yīng)用于0.4～0.65mm以內(nèi)所有規(guī)格。

表2 機組生產(chǎn)速度工藝試驗表

金屬漆彩板Al元素分布圖(見圖2)也表明降低機組速度確實能提高鋁粉分散性，按照100m/min進行生產(chǎn)時鋁粉排列更均勻。

圖2 金屬漆彩板的局部放大輝光光譜圖

2.4 涂層工藝優(yōu)化

當(dāng)機組的速度發(fā)生變化，涂覆輥及帶料輥輥速隨之變化，一般涂覆輥輥速約為機組速度的110%～120%，帶料輥輥速為機組速度的45%～60%，涂層機壓力不隨規(guī)格變化，保持恒定，根據(jù)膜厚情況適當(dāng)調(diào)整涂覆輥壓力，調(diào)整范圍約100～300kg之間。為保證涂料良好性能與機組速度的匹配，初涂機、精涂機工藝參數(shù)如表3所示。

表3 涂層工藝參數(shù)表

2.5 優(yōu)化后金屬漆彩板耐久性能

按照優(yōu)化工藝生產(chǎn)的金屬漆彩板進行耐久性能測試。 鹽霧試驗按照“GB/T 13448-2019中耐中性鹽霧試驗”的方法進行。鹽霧箱控制溫度35±2℃，NaCl溶液濃度為50g/L，試樣擺放角度30°，噴咀壓力0.5MPa，降霧量為1.50 mL/(80cm2·h)。老化試驗按照G B /T13448-2019中紫外燈加速老化試驗的方法進行。采用熒光紫外UVA-340燈管，12小時為一個循環(huán)周期，8h紫外光照，黑板溫度為60±3℃；4h冷凝，黑板溫度50±3℃。

表4是金屬漆彩板的耐久試驗結(jié)果，結(jié)果表明：聚酯銀色金屬漆彩板的中性鹽霧試驗和耐紫外老化試驗均滿足國標要求，且優(yōu)于國標要求。

表4 金屬漆彩板耐久試驗結(jié)果

3 結(jié)論

金屬漆涂料里面含有大量的產(chǎn)生金屬效果的鋁粉顏填料，鋁粉粒徑較大，且成片狀排列，涂層后在流平段涂料在帶鋼邊部聚集增厚，導(dǎo)致邊部極易產(chǎn)生堆邊和縮孔缺陷。根據(jù)涂料的特性，通過優(yōu)化調(diào)整正面涂層膜厚分配比、增加涂料流平時間，制定合適的生產(chǎn)工藝，使邊部涂料溶劑充分揮發(fā)，解決銀色聚酯金屬漆彩板邊部增厚缺陷。