1 前言

鋁型材行業(yè)在我國(guó)已經(jīng)有20多年的發(fā)展歷史，形成一個(gè)十分完整的鋁型材加工工業(yè)體系，成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。無(wú)論是產(chǎn)量、品種還是質(zhì)量都飛速進(jìn)步。如今我國(guó)鋁型材產(chǎn)量已躍居世界前列，品種大大豐富，質(zhì)量也得到了很大提高，在滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的同時(shí)大量出口世界各地。

鋁型材電泳涂漆技術(shù)20世紀(jì)60年代首創(chuàng)于日本，而我國(guó)鋁型材電泳涂漆80年代中期開(kāi)始被引進(jìn)應(yīng)用于生產(chǎn)，后經(jīng)歷十幾年發(fā)展得到推廣。隨著鋁型材電泳涂漆技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，工藝技術(shù)也不斷得到提高、改進(jìn)，對(duì)電泳涂漆型材產(chǎn)品的性能也提出了更高的要求，然而對(duì)于電泳涂漆型材來(lái)說(shuō)最為關(guān)鍵的生產(chǎn)工藝，也是最終決定電泳涂漆型材產(chǎn)品性能好壞的生產(chǎn)工藝，就是電泳涂漆型材生產(chǎn)的最后一道工藝——固化工藝。本研究以探索固化工藝條件的變化對(duì)電泳涂漆型材產(chǎn)品性能的影響程度為目的，并開(kāi)展該項(xiàng)目的一系列試驗(yàn)。

電泳漆屬熱固型涂料，電泳涂層只有經(jīng)過(guò)一定的高溫烘烤后才具有相應(yīng)的性能，如硬度、機(jī)械強(qiáng)度、防腐蝕、耐酸性……等等。故可想而知，電泳涂層固化系統(tǒng)的作用是多么的重要。之前為大家講解過(guò)《電泳設(shè)備超濾裝置有什么作用》，今天飛揚(yáng)涂料小編再為大家講解一下“電泳涂裝烘干固化系統(tǒng)”。

鋁型材電泳涂裝后，需要在適當(dāng)?shù)臈l件下烘烤。目前市售的環(huán)氧系列陰極電泳漆，往往以20min的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，給定其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)烘烤溫度，一般為160℃~200℃。在這里要說(shuō)明一下的是，此溫度指的是工件表面溫度，而非烘爐氣溫。故在大生產(chǎn)中，我們經(jīng)?？吹降暮婵厩闆r是200℃以上的爐溫設(shè)定。實(shí)際的工件表面烘烤溫度是多少？是需要用爐溫跟蹤儀來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。因而，應(yīng)定期進(jìn)行爐溫跟蹤測(cè)試，以作校正，確保應(yīng)有的固化條件。

烘烤溫度的高低，對(duì)能耗的影響是很大的。故用戶(hù)在選擇電泳漆的時(shí)候，一味的看涂料單價(jià)是相當(dāng)?shù)牟豢茖W(xué)的。還有一些相當(dāng)重要的技術(shù)指標(biāo)須要考量，比如“固化溫度”就是其中之一。選擇固化溫度160℃的電泳漆能耗上要較200℃的起碼省30%！而能耗是電泳線的一大成本支出之一！

目前檢測(cè)電泳涂漆鋁型材產(chǎn)品性能的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要有以下：

1.1 GB/T 8013.2-2007《鋁及鋁合金陽(yáng)極氧化膜與有機(jī)聚合物膜 第2部分陽(yáng)極氧化復(fù)合膜》^[1]

1.2 GB 5237.3-2008《鋁合金建筑型材 第3部分 電泳涂漆型材》^[2]

1.3 YS/T 728-2010 《鋁合金建筑型材用丙烯酸電泳涂料》^[3]

2 試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)方案1：采用以表1為參數(shù)的生產(chǎn)工藝陽(yáng)極氧化、電泳涂漆制得初期試驗(yàn)樣品后，分別在120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃和260℃等溫度固化分別固化30min后制得若干最終試驗(yàn)用A組試樣，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)A組試樣的性能。

2.2 試驗(yàn)方案2：采用與方案1相同的生產(chǎn)工藝陽(yáng)極氧化、電泳涂漆制得初期試驗(yàn)樣品后，在180℃條件下，分別固化5min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、35 min、40 min、45 min、50 min和55 min等時(shí)間制得若干最終試驗(yàn)用B組試樣，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)B組試樣的性能。

3 試驗(yàn)步驟及結(jié)果

3.1 試驗(yàn)樣品的制備

3.1.1 試驗(yàn)所用試樣采用表面處理方式為亮光銀白電泳涂漆型材，陽(yáng)極氧化膜為12um；電泳漆膜為14um。

3.1.2 樣品制備工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1

3.2 漆膜硬度

漆膜硬度按GB/T 6739^[4]進(jìn)行鉛筆硬度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果按表面漆膜劃破情況評(píng)定，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 漆膜硬度試驗(yàn)結(jié)果

3.3 漆膜附著性

漆膜的干附著性按GB 5237.3-2008^[2]的規(guī)定劃格，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 漆膜的干附著性試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表3 漆膜的干附著性試驗(yàn)結(jié)果

3.4 耐沸水性

漆膜的耐沸水性按GB 5237.3-2008^[2]的規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 漆膜的耐沸水性試驗(yàn)結(jié)果

3.5 耐堿性

漆膜的耐堿性按GB 5237.3-2008^[2]的規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 漆膜的耐堿性試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表5 漆膜的耐堿性試驗(yàn)結(jié)果

3.6 耐溶劑性

漆膜的耐溶劑性按GB 5237.3-2008^[2]的規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 漆膜的耐溶劑性試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表6 漆膜的耐溶劑性試驗(yàn)結(jié)果

3.7 耐洗滌性

漆膜的耐洗滌性按GB 5237.3-2008^[2]的規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 漆膜的耐洗滌性試驗(yàn)結(jié)果

3.8 耐鹽霧腐蝕性

漆膜的耐鹽霧腐蝕性按GB 5237.3-2008^[2]的規(guī)定進(jìn)行120h的CASS試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 漆膜的耐鹽霧腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表8 漆膜的耐鹽霧腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)果分析

4.1 從表2中可以看出，試驗(yàn)方案1中隨著固化溫度的升高漆膜硬度隨著提高，但180℃以后漆膜硬度就不再提升，一直保持在4H；試驗(yàn)方案2中，在固化時(shí)間達(dá)到30min以前，漆膜硬度一直保持上升的趨勢(shì)，在固化時(shí)間到30min以后隨著固化時(shí)間的增加漆膜硬度一直保持在4H，就沒(méi)有再提升。由此表2在相同的氧化工藝條件下，得到的電泳型材漆膜硬度較高的固化工藝范圍為：固化溫度160℃-260℃，固化時(shí)間25min-55min。

4.2 從表3中可以看出，試驗(yàn)方案中1，在一定溫度范圍內(nèi)固化溫度越高漆膜的干附著性越好，溫度為180℃時(shí)可以達(dá)到0級(jí)，180℃以后漆膜的干附著性不再升高，表明固化溫度達(dá)到180℃以后，溫度對(duì)漆膜的干附著性影響不大；試驗(yàn)方案2中固化時(shí)間在15min以上漆膜的附著性即達(dá)到最高的級(jí)別0級(jí)，表明在固化時(shí)間達(dá)到15min以后，固化時(shí)間對(duì)電泳漆膜的干附著性的影響不大。由表3可知在相同的氧化工藝條件下，得到的電泳型材漆膜干附著性較好的固化工藝范圍為：固化溫度180℃-260℃，固化時(shí)間15min-55min。

4.3 從表4中可以看出，試驗(yàn)方案1中在溫度范圍為120℃-260℃的范圍內(nèi)隨著固化溫度升高漆膜的耐沸水性有明顯的提高趨勢(shì)；試驗(yàn)方案2中在5min-55min的固化時(shí)間范圍內(nèi)，隨著固化時(shí)間增加漆膜的耐沸水性沒(méi)有明顯的提升。由表4可知在相同的氧化工藝條件下，得到的電泳型材漆膜耐沸水性較好的固化工藝范圍為：固化溫度180℃-260℃，固化時(shí)間對(duì)漆膜耐沸水性影響不大。

4.4 從表5中可以看出，試驗(yàn)方案1中在120℃-260℃的固化溫度范圍內(nèi)電泳漆膜的耐堿性呈先升高再降低的趨勢(shì)，在溫度范圍為160℃-220℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間達(dá)108h時(shí)，電泳漆膜仍無(wú)氣泡、無(wú)任何可以肉眼看得到的損傷；試驗(yàn)方案2中的樣品在實(shí)驗(yàn)條件下，耐堿性試驗(yàn)108h后，電泳漆膜表面均無(wú)氣泡、無(wú)任何可以肉眼看得到的損傷，漆膜的耐堿性隨固化時(shí)間基本無(wú)明顯變化。由表5可知在相同的氧化工藝條件下，得到的電泳型材漆膜耐堿性較好的固化工藝范圍為：固化溫度160℃-220℃，固化時(shí)間對(duì)漆膜耐堿水性影響不大。

4.5 從表6中可以看出，試驗(yàn)方案1中120℃-260℃的固化溫度范圍內(nèi)得到實(shí)驗(yàn)樣品在經(jīng)過(guò)耐溶劑性試驗(yàn)處理后，電泳漆膜的前后硬度差變小，表明電泳漆膜的耐溶劑性隨著固化溫度升高有提高的趨勢(shì)；試驗(yàn)方案2中在5min-55min的固化時(shí)間范圍內(nèi)得到實(shí)驗(yàn)樣品在經(jīng)過(guò)耐溶劑性試驗(yàn)處理后，電泳漆膜的前后硬度差保持在1H，隨著固化時(shí)間增加漆膜的耐溶劑性無(wú)明顯變化。由表6可知在相同的氧化工藝條件下，得到的電泳型材漆膜耐溶劑性較好的固化工藝范圍為：固化溫度160℃-260℃，固化時(shí)間對(duì)漆膜耐溶劑性影響不大。

4.6 從表7中可以看出，試驗(yàn)方案1中120℃-260℃的固化溫度范圍內(nèi)得到實(shí)驗(yàn)樣品在經(jīng)過(guò)耐洗滌性試驗(yàn)處理后，固化的電泳涂漆耐洗滌性呈先升高再降低的趨勢(shì)，固化溫度在160℃~240℃的范圍內(nèi)，電泳漆膜的耐洗滌性可達(dá)360h以上，比較理想；試驗(yàn)方案2中在5min-55min的固化時(shí)間范圍內(nèi)得到實(shí)驗(yàn)樣品在經(jīng)過(guò)耐洗滌性試驗(yàn)處理后，電泳漆膜的耐洗滌性均可達(dá)到360h以上，隨著固化時(shí)間增加漆膜的耐洗滌性無(wú)明顯變化。由表7可知在相同的氧化工藝條件下，得到的電泳型材漆膜耐洗滌性較好的固化工藝范圍為：固化溫度160℃-240℃，固化時(shí)間對(duì)漆膜耐洗滌性影響不大。

4.7 從表8中可以看出，試驗(yàn)方案1中120℃-260℃的固化溫度范圍內(nèi)得到實(shí)驗(yàn)樣品在經(jīng)過(guò)鹽霧試驗(yàn)處理后，固化的電泳涂漆耐鹽霧腐蝕性呈先降低再升高的趨勢(shì)，低溫、高溫工藝固化的電泳涂漆耐鹽霧腐蝕性反而比較好；試驗(yàn)方案2中在5min-55min的固化時(shí)間范圍內(nèi)得到實(shí)驗(yàn)樣品在經(jīng)過(guò)鹽霧試驗(yàn)處理后，電泳漆膜的耐鹽霧腐蝕性隨著固化時(shí)間的增加漆膜的耐鹽霧腐蝕性有提高的趨勢(shì)。由表8可知在相同的氧化工藝條件下，得到的電泳型材漆膜耐鹽霧腐蝕性較好的固化工藝范圍為：固化溫度120℃-140℃、240℃-260℃，固化時(shí)間25min-55min。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)目前市場(chǎng)上普通電泳漆按不同固化工藝生產(chǎn)的電泳涂漆型材進(jìn)行試驗(yàn)，研究在相同工藝條件下僅通過(guò)改變固化溫度、固化時(shí)間對(duì)電泳涂漆型材的漆膜性能的影響，進(jìn)而探討分析出固化工藝與漆膜性能之間的關(guān)系。

        5.1 電泳涂漆的各項(xiàng)性能受固化溫度變化的影響比較明顯，一般溫度在160℃~200℃固化的電泳涂漆性能比較好。

5.2 電泳涂漆的各項(xiàng)性能受固化時(shí)間變化的影響不是很明顯，一般在15min以上的固化時(shí)間電泳涂漆性能都能達(dá)到較好的水平。

5.3 電泳涂漆的固化工藝好壞會(huì)直接影響電泳涂漆的漆膜硬度、耐沸水性、耐堿性、耐溶劑性和耐洗滌性等漆膜性能。綜合4.1-4.7的各項(xiàng)結(jié)論分析及生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率等各種因素考慮，電泳涂漆的的最佳固化工藝范圍為：固化溫度160℃-200℃，固化時(shí)間20min-30min。