CN110508469A - 具有高附着力的彩涂板预处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有高附着力的彩涂板预处理工艺；该工艺包括清洗工艺、化学处理工艺、烘烤和冷却工艺，其中，第一次碱洗、第二次碱洗、第一次热水漂洗、第一次复合氧化、第二次复合氧化、第二次热水漂洗和第三次热水漂洗；该工艺适用于目前大型彩色涂层生产线，其生产的产品的T弯性能及时效T弯性能均比普通预处理工艺优良。本发明预处理工艺生产的彩涂板具有优良的附着力性能，产品的T弯性能及时效T弯性能均高于传统预处理工艺，能提高1‑2个级别；杯突值得到明显提高，耐划伤性能得到显著提升，划格附着力均达0级，产品的附着力性能得到大幅提升。

Description

具有高附着力的彩涂板预处理工艺
技术领域
本发明涉及彩涂板的生产方法，具体涉及一种具有高附着力的彩涂板预处理工艺。
背景技术
彩色涂层钢板(简称彩涂板)是以金属带钢为基材(如冷轧板、热镀锌板、镀铝板、电镀锌板等)，在其表面涂覆各种高分子涂料或粘贴上各种塑料薄膜制成的产品。彩涂板具有耐腐蚀、加工成形方便、外观美丽等优点，与传统的后涂层产品相比，具有显著的技术优势和成本优势。因此，彩涂板被广泛应用于建筑、家电、汽车工业等领域。
彩涂板的优良性能在很大程度上取决于彩板附着力的大小。涂层与基材之间的结合力直接影响着彩涂板的涂层附着力，因此基材表面的化学处理状态也直接影响着涂层与基材的结合程度。要提高彩涂板涂层质量，必须确保涂膜的质量和性能，预处理工艺是保证其质量的关键生产工艺之一。
预处理工艺一般由清洗系统和化学处理系统组成，其功能是对彩涂板的原板表面进行清洗和化学处理。预处理工艺的主要目的是除去带钢表面的油脂和杂质，并通过钝化，在钢板表面形成一层化学转化膜，以提高涂层与带钢基板间的附着力和带钢耐腐蚀能力。
专利号(CN 201010590226.3)公开了一种彩涂家电板的生产方法，其涉及到的预处理工艺为预脱脂→预刷洗→预冲洗→主脱脂→刷洗→1#热水冲洗→2#热水冲洗→表面调整→3#热水冲洗→4#热水冲洗，为常用的预处理工艺，其对后续涂装、固化、冷却给出详细工艺参数，为获得外观质量良好的彩涂家电板，对于彩涂板的高附着力没有关注。
专利号(CN 201110336933.4)公开了一种绒面彩涂钢板的生产方法。其涉及到的预处理工艺首先用彩涂机组的清洗段对钢板的表面进行脱脂碱洗和脱盐水漂洗，完成对钢板的表面清洗；然后在涂层段用预处理机进行双面预处理，控制钢板温度为90℃，固化后形成预处理涂层，然后用水冷辊对带钢进行均匀冷却。然后对钢板进行初涂、精涂、冷却后采用拉矫机将钢板表面的凸起物磨平。此发明未提供高附着力彩涂板预处理工艺，仅采用普通预处理工艺以及后续涂装工艺、拉矫工艺是为了解决绒面彩涂板易发的钢卷扁塌现象。
综上，目前彩涂生产线常见的预处理工艺一般包括脱脂、漂洗、化学转化处理和干燥等一套连续的工艺过程。现有报道中鲜少有针对高附着力彩涂板而开发的预处理工艺。部分彩涂板随着存放时间的加长会出现涂层与基板之间的附着力下降，同时可能伴随漆膜粉化、起泡、破损等失效情况。
因此，开发具有高附着力的彩涂板预处理工艺对于彩涂板的质量提升具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术得到的部分彩涂板随着存放时间的加长会出现涂层附着力急速变差的情况，影响了彩涂板正常使用的缺陷(涂层附着力是评价彩涂板质量好坏的一个重要技术指标)，提供了一种具有高附着力的彩涂板预处理工艺，该工艺适用于目前大型彩色涂层生产线(产量为15万吨/年以上，机组速度90～150m/min)，其生产的产品的T弯性能及时效T弯性能均比普通预处理工艺优良。
为实现上述目的，本发明所设计一种具有高附着力的彩涂板预处理工艺，该工艺包括清洗工艺、化学处理工艺、烘烤和冷却工艺，其中，所述清洗工艺依次包括第一次碱洗、第二次碱洗、第一次热水漂洗、第一次复合氧化、第二次复合氧化、第二次热水漂洗和第三次热水漂洗；
a.清洗工艺
清洗工艺过程中，带钢依次经过第一次碱洗槽、第二次碱洗槽、第一次热水漂洗槽、第一次复合氧化槽、第二次复合氧化槽、第二次热水漂洗槽和第三次热水漂洗槽7个清洗槽；其中，上述清洗槽中、对应工艺参数及控制要求如下表所示：
表 清洗工艺项目及对应工艺参数表
游离碱 碱比 总碱 电导率 温度
第一次碱洗槽 3～4.5点(10ml) ≤1.5 - 8～10ms/cm 50～60℃
第二次碱洗槽 2～4点(10ml) ≤1.5 - 7～9ms/cm 50～60℃
第一次热水漂洗槽 - - ≤10(100ml) ≤500ms/cm 50～60℃
第一次复合氧化槽 5～8点(2ml) ≤1.6 - 45～55ms/cm 50～60℃
第二次复合氧化槽 5～8点(2ml) ≤1.4 - 50～60ms/cm 45～55℃
第二次热水漂洗槽 - - ＜5(100ml) ≤1000μs/cm 40～50℃
第三次热水漂洗槽 - - ＜1(100ml) ≤50μs/cm 40～50℃
注：“-”表示该参数不作特定要求，生产时监控表中其他指标即可；
b.化学处理工艺(化涂工艺)：
化学处理工艺：带钢经过化涂槽采用两辊逆涂方式，对带钢进行钝化处理；其化学处理工艺参数如下所示。
表 化涂工艺参数表
铬点 电导率 温度
化涂槽 15～30(10ml) 6.5～7.5ms/cm 室温
表 化涂机工艺参数表
c.烘烤和冷却工艺
该工艺包括化涂烘烤和水冷辊冷却，其中，化涂烘烤温度为175～200℃(保证钝化膜固化性能)，水冷温度≤40℃(确保水冷辊清洁无污泥残留)。
进一步地，所述清洗工艺后，带钢表面形成一层无定形的复合金属氧化层，复合氧化膜的膜重要求：Co：0.5-2.0mg/m2。
再进一步地，：所述化学处理工艺后，钢板表面形成钝化膜，钝化膜的膜重要求：Cr：15-30mg/m2。
再进一步地，所述清洗工艺中，清洗工艺项目、对应工艺参数及控制要求如下表所示：
表 清洗工艺项目及对应工艺参数表
游离碱 碱比 总碱 电导率 温度
第一次碱洗槽 3～3.5点(10ml) ≤1.4 - 8～10ms/cm 55～58℃
第二次碱洗槽 2.5～3.5点(10ml) ≤1.5 - 7～9ms/cm 53～57℃
第一次热水漂洗槽 - - ≤1(100ml) ≤100ms/cm 53～56℃
第一次复合氧化槽 5～7点(2ml) ≤1.5 - 50～55ms/cm 50～55℃
第二次复合氧化槽 5～7点(2ml) ≤1.4 - 55～60ms/cm 50～55℃
第二次热水漂洗槽 - - ＜1(100ml) ≤500μs/cm 43～50℃
第三次热水漂洗槽 - - ＜0.1(100ml) ≤30μs/cm 45～50℃
注：“-”表示该参数不作特定要求，生产时监控表中其他指标即可。
再进一步地，所述化学处理工艺中，其化学处理工艺参数如下所示：
表 化涂工艺参数表
铬点 电导率 温度
化涂槽 20～30(10ml) 6.5～7.5ms/cm 室温
表 化涂机工艺参数表
本发明的有益效果：
(1)本发明预处理工艺中的清洗工艺创新性地将碱洗工艺与复合氧化工艺有机结合，赋予基板良好的清洁表面；并通过控制复合氧化段Co含量，在带钢表面形成一层无定形的复合金属氧化层，提高附着性的同时，大幅提高涂层的耐蚀性及耐水性；
(2)本发明通过化涂段化涂工艺参数、化涂机工艺参数及烘烤、冷却段的综合控制，实现钝化膜在钢板表面的充分固化，通过控制化涂工艺Cr含量实现钝化膜膜重的精确控制，从而赋予钢板优良的附着力；
(3)通过本发明预处理工艺生产的彩涂板具有优良的附着力性能，产品的T弯性能及时效T弯性能均高于传统预处理工艺，能提高1-2个级别；杯突值得到明显提高，耐划伤性能得到显著提升，划格附着力均达0级，产品的附着力性能得到大幅提升。
附图说明
图1为本发明预处理工艺示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
本发明的具有高附着力的彩涂板预处理工艺，该工艺包括清洗工艺、化学处理工艺、烘烤和冷却工艺，其中，所述清洗工艺依次包括第一次碱洗、第二次碱洗、第一次热水漂洗、第一次复合氧化、第二次复合氧化、第二次热水漂洗和第三次热水漂洗；其特征在于：
a.清洗工艺
清洗工艺项目、对应工艺参数及控制要求如下表所示：
表1清洗工艺项目及对应工艺参数表
游离碱 碱比 总碱 电导率 温度
第一次碱洗槽 3～4.5点(10ml) ≤1.5 - 8～10ms/cm 50～60℃
第二次碱洗槽 2～4点(10ml) ≤1.5 - 7～9ms/cm 50～60℃
第一次热水漂洗槽 - - ≤10(100ml) ≤500ms/cm 50～60℃
第一次复合氧化槽 5～8点(2ml) ≤1.6 - 45～55ms/cm 50～60℃
第二次复合氧化槽 5～8点(2ml) ≤1.4 - 50～60ms/cm 45～55℃
第二次热水漂洗槽 - - ＜5(100ml) ≤1000μs/cm 40～50℃
第三次热水漂洗槽 - - ＜1(100ml) ≤50μs/cm 40～50℃
注：“-”表示该参数不作特定要求，生产时监控表中其他指标即可；
b.化学处理工艺(化涂工艺)：
化学处理工艺采用两辊逆涂方式，对钢板进行钝化处理；其化学处理工艺参数如下所示。
表2化涂工艺参数表
铬点 电导率 温度
化涂槽 15～30(10ml) 6.5～7.5ms/cm 室温
表3化涂机工艺参数表
c.烘烤和冷却工艺
该工艺包括化涂烘烤和水冷辊冷却，其中，化涂烘烤温度为175～200℃(保证钝化膜固化性能)，水冷温度≤40℃(确保水冷辊清洁无污泥残留)。
根据上述工艺，进行下述实际操作：
实施例1
第一次碱洗槽游离碱3.23，碱比1.34，电导率8.9ms/cm，温度55.8℃；
第二次碱洗槽游离碱2.82，碱比1.21，电导率7.8ms/cm，温度55.8℃；
第一次热水漂洗槽总碱1.22，电导率100.5ms/cm，温度53.8℃；
第一次复合氧化槽游离碱5.31，碱比1.25，电导率52.1ms/cm，温度54.4℃；
第二次复合氧化槽游离碱6.41，碱比1.2，电导率57.6ms/cm，温度50.8℃；
第二次热水漂洗槽总碱0.82，电导率384.5μs/cm，温度53.8℃；
第三次热水漂洗槽总碱0.09，电导率23.5μs/cm，温度44.7℃；
化涂槽铬点22.34，电导率6.6ms/cm；上表面涂敷辊辊速为150m/min，带料辊辊速为70m/min，A/P压力为200；下表面涂敷辊辊速为150m/min，带料辊辊速为70m/min，A/P压力为180；化涂烘烤温度为180℃。
实施例2
第一次碱洗槽游离碱3.56，碱比1.24，电导率9.1ms/cm，温度55.2℃；
第二次碱洗槽游离碱3.09，碱比1.11，电导率8.2ms/cm，温度54.8℃；
第一次热水漂洗槽总碱1.29，电导率99.8ms/cm，温度52.9℃；
第一次复合氧化槽游离碱5.56，碱比1.15，电导率52.5ms/cm，温度53.5℃；第二次复合氧化槽游离碱5.82，碱比1.2，电导率57.9ms/cm，温度50.5℃；
第二次热水漂洗槽总碱0.68，电导率276.8μs/cm，温度45.5℃；
第三次热水漂洗槽总碱0.08，电导率24.5ms/cm，温度45.0℃；
化涂槽铬点23.61，电导率6.8ms/cm；上表面涂敷辊辊速为165m/min，带料辊辊速为85m/min，A/P压力为210；下表面涂敷辊辊速为165m/min，带料辊辊速为85m/min，A/P压力为190；化涂烘烤温度为185℃。
实施例3
第一次碱洗槽游离碱3.18，碱比1.23，电导率9.2ms/cm，温度56.1℃；
第二次碱洗槽游离碱3.09，碱比1.11，电导率8.3ms/cm，温度54.8℃；
第一次热水漂洗槽总碱1.08，电导率102.3ms/cm，温度54.1℃；
第一次复合氧化槽游离碱5.95，碱比1.31，电导率52.0ms/cm，温度55.1℃；
第二次复合氧化槽游离碱6.19，碱比1.13，电导率56.8ms/cm，温度50.7℃；
第二次热水漂洗槽总碱0.67，电导率392.8μs/cm，温度44.7℃；
第三次热水漂洗槽总碱0.11，电导率23.8μs/cm，温度45.2℃；
化涂槽铬点23.95，电导率6.7ms/cm；上表面涂敷辊辊速为160m/min，带料辊辊速为80m/min，A/P压力为200；下表面涂敷辊辊速为160m/min，带料辊辊速为80m/min，A/P压力为180；化涂烘烤温度为185℃。
实施例4
第一次碱洗槽游离碱3.11，碱比1.28，电导率9.3ms/cm，温度55.7℃；
第二次碱洗槽游离碱2.98，碱比1.3，电导率8.1ms/cm，温度55.2℃；
第一次热水漂洗槽总碱0.85，电导率101.8ms/cm，温度53.5℃；
第一次复合氧化槽游离碱6.22，碱比1.32，电导率52.6ms/cm，温度53.8℃；
第二次复合氧化槽游离碱6.57，碱比1.27，电导率57.2ms/cm，温度51.1℃；
第二次热水漂洗槽总碱0.66，电导率285.7μs/cm，温度45.2℃；
第三次热水漂洗槽总碱0.09，电导率23.6μs/cm，温度44.9℃；
化涂槽铬点24.61，电导率6.9ms/cm；上表面涂敷辊辊速为155m/min，带料辊辊速为75m/min，A/P压力为195；下表面涂敷辊辊速为155m/min，带料辊辊速为75m/min，A/P压力为175；化涂烘烤温度为185℃。
实施例5
第一次碱洗槽游离碱3.21，碱比1.31，电导率9.0ms/cm，温度55.4℃；
第二次碱洗槽游离碱3.08，碱比1.28，电导率8.0ms/cm，温度53.9℃；
第一次热水漂洗槽总碱0.78，电导率98.9ms/cm，温度54.8℃；
第一次复合氧化槽游离碱6.22，碱比1.32，电导率52.6ms/cm，温度53.8℃；
第二次复合氧化槽游离碱6.48，碱比1.32，电导率55.9ms/cm，温度50.6℃；
第二次热水漂洗槽总碱0.41，电导率315.6ms/cm，温度43.9℃；
第二次热水漂洗槽总碱0.07，电导率24.2ms/cm，温度45.3℃；
化涂槽铬点25.38，电导率7.1ms/cm；上表面涂敷辊辊速为160m/min，带料辊辊速为80m/min，A/P压力为200；下表面涂敷辊辊速为160m/min，带料辊辊速为80m/min，A/P压力为200；化涂烘烤温度为180℃。
实施例6
第一次碱洗槽游离碱3.14，碱比1.26，电导率8.9ms/cm，温度56.7℃；
第二次碱洗槽游离碱2.92，碱比1.28，电导率7.9ms/cm，温度53.9℃；
第一次热水漂洗槽总碱0.68，电导率97.6ms/cm，温度55.0℃；
第一次复合氧化槽游离碱6.44，碱比1.31，电导率52.4ms/cm，温度55.0℃；
第二次复合氧化槽游离碱5.61，碱比1.27，电导率57.4ms/cm，温度51.2℃；
第二次热水漂洗槽总碱0.32，电导率283.5ms/cm，温度45.1℃；
第三次热水漂洗槽总碱0.05，电导率24.1ms/cm，温度45.1℃；
化涂槽铬点25.17，电导率7.2ms/cm；上表面涂敷辊辊速为165m/min，带料辊辊速为85m/min，A/P压力为210；下表面涂敷辊辊速为165m/min，带料辊辊速为85m/min，A/P压力为190；化涂烘烤温度为185℃。
按上述实施例子实施后，取得预处理板，利用XRF荧光测试对预处理膜中Cr含量及Co含量进行测试，结果如表4所示。
表4预处理板Cr、Co含量评价结果
实施项目 Cr含量(mg/m2) Co含量(mg/m2)
实施例1 23.2 0.9
实施例2 23.8 0.7
实施例3 24.4 0.8
实施例4 23.7 0.7
实施例5 25.6 1.0
实施例6 24.7 0.8
采用通用的“两涂-两烘”生产工艺(环氧底漆，聚酯面漆)对上述实施例子进行彩涂后处理(TDC51D+Z)。同时，选取传统碱洗预处理工艺下相同后处理方式(膜厚，涂料种类均相同)的彩涂板作为对比例1，对比例2，对彩板的附着力(正面)进行性能检测，主要有以下实施效果评价：
(1)采用T弯试验机，根据GB/T 13448-2006《彩色涂层钢板及钢带试验方法》中弯曲实验法要求，对实施例1～6及对比例1、2样品进行180°弯曲试验。同时，将两种试样放入恒温恒湿试验箱中进行24h加速老化试验，取出试样后进行T弯试验(时效T弯)，试验结果如表5所示。
(2)利用杯突试验机，根据GB/T 13448-2006《彩色涂层钢板及钢带试验方法》中弯曲实验法要求，对实施例1～6及对比例1、2样品进行杯突测试，试验结果如表5所示。
(3)根据GB/T 13448-2006《彩色涂层钢板及钢带试验方法》中划格附着力测试方法，对实施例1～6及对比例1、2样品进行划格附着力测试，试验结果如表5所示。
(4)采用耐划伤仪，根据GB/T 13448-2006《彩色涂层钢板及钢带试验方法》中耐划伤测试方法，对实施例1～6及对比例1、2样品进行耐划伤测试，试验结果如表5所示。
表5实施效果评价结果
通过上述试验结果说明：普通预处理工艺下的彩涂板T弯值为3T，时效T弯达6T；本发明预处理工艺处理下的彩涂板T弯值为2T，时效T弯值在4T的水平，彩涂板附着力时效性得到明显提高；在杯突值测试中，普通预处理工艺下的彩涂板杯突值仅为7.5mm，本发明预处理工艺下彩涂板T弯值达8.5mm，涂层具有更加优良的承受慢速变形时抗开裂及脱落能力；在划格附着力测试中，本发明预处理工艺下的彩涂板划格附着力性能均为0级，涂层附着力性能优良；在耐划伤性能试验中，在本发明预处理工艺下彩涂板的耐划伤性能明显优于普通预处理板，承受的载荷量得到大幅提升。
在相同彩涂后处理条件下，采用本发明预处理工艺生产的彩涂板具有高附着力。产品的T弯性能及时效T弯性能均高于传统预处理工艺，能提高1-2个级别；杯突值得到明显提高，耐划伤性能得到大幅提升，划格附着力均达0级，产品的附着力性能得到大幅提升。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (5)

1.一种具有高附着力的彩涂板预处理工艺，该工艺包括清洗工艺、化学处理工艺、烘烤和冷却工艺，其中，所述清洗工艺依次包括第一次碱洗、第二次碱洗、第一次热水漂洗、第一次复合氧化、第二次复合氧化、第二次热水漂洗和第三次热水漂洗；其特征在于：
a.清洗工艺
清洗工艺过程中，带钢依次经过第一次碱洗槽、第二次碱洗槽、第一次热水漂洗槽、第一次复合氧化槽、第二次复合氧化槽、第二次热水漂洗槽和第三次热水漂洗槽7个清洗槽；其中，上述清洗槽中、对应工艺参数及控制要求如下表所示：
表1 清洗工艺项目及对应工艺参数表
游离碱 碱比 总碱 电导率 温度 第一次碱洗槽 3～4.5点，10ml ≤1.5 - 8～10ms/cm 50～60℃ 第二次碱洗槽 2～4点，10ml ≤1.5 - 7～9ms/cm 50～60℃ 第一次热水漂洗槽 - - ≤10，100ml ≤500ms/cm 50～60℃ 第一次复合氧化槽 5～8点，2ml ≤1.6 - 45～55ms/cm 50～60℃ 第二次复合氧化槽 5～8点，2ml ≤1.4 - 50～60ms/cm 45～55℃ 第二次热水漂洗槽 - - ＜5，100ml ≤1000μs/cm 40～50℃ 第三次热水漂洗槽 - - ＜1，100ml ≤50μs/cm 40～50℃
注：“-”表示该参数不作特定要求，生产时监控表中其他指标即可；
b.化学处理工艺：
化学处理工艺：带钢经过化涂槽采用两辊逆涂方式，对带钢进行钝化处理；其化学处理工艺参数如下所示。
表 化涂工艺参数表
铬点 电导率 温度 化涂槽 15～30，10ml 6.5～7.5ms/cm 室温
表 化涂机工艺参数表
上表面 下表面 涂敷辊辊速m/min 130～200 130～200 带料辊辊速m/min 65～105 65～105 A/P压力 200±20 180±20
c.烘烤和冷却工艺
该工艺包括化涂烘烤和水冷辊冷却，其中，化涂烘烤温度为175～200℃，水冷温度≤40℃。
2.根据权利要求1所述具有高附着力的彩涂板预处理工艺，其特征在于：所述清洗工艺后，带钢表面形成一层无定形的复合金属氧化层，复合氧化膜的膜重要求：Co：0.5-2.0mg/m2。
3.根据权利要求1所述具有高附着力的彩涂板预处理工艺，其特征在于：所述化学处理工艺后，钢板表面形成钝化膜，钝化膜的膜重要求：Cr：15-30mg/m2。
4.根据权利要求1所述具有高附着力的彩涂板预处理工艺，其特征在于：所述清洗工艺中，清洗工艺项目、对应工艺参数及控制要求如下表所示：
表 清洗工艺项目及对应工艺参数表
游离碱 碱比 总碱 电导率 温度 第一次碱洗槽 3～3.5点，10ml ≤1.4 - 8～10ms/cm 55～58℃ 第二次碱洗槽 2.5～3.5点，10ml ≤1.5 - 7～9ms/cm 53～57℃ 第一次热水漂洗槽 - - ≤1，100ml ≤100ms/cm 53～56℃ 第一次复合氧化槽 5～7点，2ml ≤1.5 - 50～55ms/cm 50～55℃ 第二次复合氧化槽 5～7点，2ml ≤1.4 - 55～60ms/cm 50～55℃ 第二次热水漂洗槽 - - ＜1，100ml ≤500μs/cm 43～50℃ 第三次热水漂洗槽 - - ＜0.1，100ml ≤30μs/cm 45～50℃
注：“-”表示该参数不作特定要求，生产时监控表中其他指标即可。
5.根据权利要求1所述具有高附着力的彩涂板预处理工艺，其特征在于：所述化学处理工艺中，其化学处理工艺参数如下所示。
表 化涂工艺参数表
铬点 电导率 温度 化涂槽 20～30，10ml 6.5～7.5ms/cm 室温
表 化涂机工艺参数表
上表面 下表面 涂敷辊辊速m/min 130～180 130～180 带料辊辊速m/min 75～95 75～85 A/P压力 200±20 180±20
。
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