固化温度及时间对铝型材电泳漆膜性能的影响

1 前言

铝型材行业在我国已经有20多年的发展历史，形成一个十分完整的铝型材加工工业体系，成为我国经济的技术产业之一。无论是产量、品种还是质量都飞速进步。如今我国铝型材产量已跃居世界前列，品种大大丰富，质量也得到了很大提高，在满足国内市场需求的同时大量出口世界各地。

铝型材电泳涂漆技术20世纪60年代首创于日本，而我国铝型材电泳涂漆80年代中期开始被引进应用于生产，后经历十几年发展得到推广。随着铝型材电泳涂漆技术的持续发展，工艺技术也不断得到提高、改进，对电泳涂漆型材产品的性能也提出了更高的要求，然而对于电泳涂漆型材来说最为关键的生产工艺，也是最终决定电泳涂漆型材产品性能好坏的生产工艺，就是电泳涂漆型材生产的最后一道工艺——固化工艺。本研究以探索固化工艺条件的变化对电泳涂漆型材产品性能的影响程度为目的，并开展该项目的一系列试验。

电泳漆属热固型涂料，电泳涂层只有经过一定的高温烘烤后才具有相应的性能，如硬度、机械强度、防腐蚀、耐酸性……等等。故可想而知，电泳涂层固化系统的作用是多么的重要。之前为大家讲解过《电泳设备超滤装置有什么作用》，今天飞扬涂料小编再为大家讲解一下“电泳涂装烘干固化系统”。

铝型材电泳涂装后，需要在适当的条件下烘烤。目前市售的环氧系列阴极电泳漆，往往以20min的时间为标准，给定其对应的标准烘烤温度，一般为160℃~200℃。在这里要说明一下的是，此温度指的是工件表面温度，而非烘炉气温。故在大生产中，我们经常看到的烘烤情况是200℃以上的炉温设定。实际的工件表面烘烤温度是多少？是需要用炉温跟踪仪来进行测量的。因而，应定期进行炉温跟踪测试，以作校正，确保应有的固化条件。

烘烤温度的高低，对能耗的影响是很大的。故用户在选择电泳漆的时候，一味的看涂料单价是相当的不科学的。还有一些相当重要的技术指标须要考量，比如“固化温度”就是其中之一。选择固化温度160℃的电泳漆能耗上要较200℃的起码省30%！而能耗是电泳线的一大成本支出之一！

目前检测电泳涂漆铝型材产品性能的国家标准主要有以下：

1.1 GB/T 8013.2-2007《铝及铝合金阳极氧化膜与有机聚合物膜 第2部分阳极氧化复合膜》^[1]

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

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

2 试验方案

2.1 试验方案1：采用以表1为参数的生产工艺阳极氧化、电泳涂漆制得初期试验样品后，分别在120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃和260℃等温度固化分别固化30min后制得若干最终试验用A组试样，按国家标准检测A组试样的性能。

2.2 试验方案2：采用与方案1相同的生产工艺阳极氧化、电泳涂漆制得初期试验样品后，在180℃条件下，分别固化5min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、35 min、40 min、45 min、50 min和55 min等时间制得若干最终试验用B组试样，按国家标准检测B组试样的性能。

3 试验步骤及结果

3.1 试验样品的制备

3.1.1 试验所用试样采用表面处理方式为亮光银白电泳涂漆型材，阳极氧化膜为12um；电泳漆膜为14um。

3.1.2 样品制备工艺参数见表1。

表1

3.2 漆膜硬度

漆膜硬度按GB/T 6739^[4]进行铅笔硬度试验，试验结果按表面漆膜划破情况评定，试验结果见表2。

表2 漆膜硬度试验结果

3.3 漆膜附着性

漆膜的干附着性按GB 5237.3-2008^[2]的规定划格，试验结果见表3。

表3 漆膜的干附着性试验结果

续表3 漆膜的干附着性试验结果

3.4 耐沸水性

漆膜的耐沸水性按GB 5237.3-2008^[2]的规定进行，试验结果见表4。

表4 漆膜的耐沸水性试验结果

3.5 耐碱性

漆膜的耐碱性按GB 5237.3-2008^[2]的规定进行，试验结果见表5。

表5 漆膜的耐碱性试验结果

续表5 漆膜的耐碱性试验结果

3.6 耐溶剂性

漆膜的耐溶剂性按GB 5237.3-2008^[2]的规定进行，试验结果见表6。

表6 漆膜的耐溶剂性试验结果

续表6 漆膜的耐溶剂性试验结果

3.7 耐洗涤性

漆膜的耐洗涤性按GB 5237.3-2008^[2]的规定进行，试验结果见表7。

表7 漆膜的耐洗涤性试验结果

3.8 耐盐雾腐蚀性

漆膜的耐盐雾腐蚀性按GB 5237.3-2008^[2]的规定进行120h的CASS试验，试验结果见表8。

表8 漆膜的耐盐雾腐蚀性试验结果

续表8 漆膜的耐盐雾腐蚀性试验结果

4 结果分析

4.1 从表2中可以看出，试验方案1中随着固化温度的升高漆膜硬度随着提高，但180℃以后漆膜硬度就不再提升，一直保持在4H；试验方案2中，在固化时间达到30min以前，漆膜硬度一直保持上升的趋势，在固化时间到30min以后随着固化时间的增加漆膜硬度一直保持在4H，就没有再提升。由此表2在相同的氧化工艺条件下，得到的电泳型材漆膜硬度较高的固化工艺范围为：固化温度160℃-260℃，固化时间25min-55min。

4.2 从表3中可以看出，试验方案中1，在一定温度范围内固化温度越高漆膜的干附着性越好，温度为180℃时可以达到0级，180℃以后漆膜的干附着性不再升高，表明固化温度达到180℃以后，温度对漆膜的干附着性影响不大；试验方案2中固化时间在15min以上漆膜的附着性即达到最高的级别0级，表明在固化时间达到15min以后，固化时间对电泳漆膜的干附着性的影响不大。由表3可知在相同的氧化工艺条件下，得到的电泳型材漆膜干附着性较好的固化工艺范围为：固化温度180℃-260℃，固化时间15min-55min。

4.3 从表4中可以看出，试验方案1中在温度范围为120℃-260℃的范围内随着固化温度升高漆膜的耐沸水性有明显的提高趋势；试验方案2中在5min-55min的固化时间范围内，随着固化时间增加漆膜的耐沸水性没有明显的提升。由表4可知在相同的氧化工艺条件下，得到的电泳型材漆膜耐沸水性较好的固化工艺范围为：固化温度180℃-260℃，固化时间对漆膜耐沸水性影响不大。

4.4 从表5中可以看出，试验方案1中在120℃-260℃的固化温度范围内电泳漆膜的耐碱性呈先升高再降低的趋势，在温度范围为160℃-220℃，实验时间达108h时，电泳漆膜仍无气泡、无任何可以肉眼看得到的损伤；试验方案2中的样品在实验条件下，耐碱性试验108h后，电泳漆膜表面均无气泡、无任何可以肉眼看得到的损伤，漆膜的耐碱性随固化时间基本无明显变化。由表5可知在相同的氧化工艺条件下，得到的电泳型材漆膜耐碱性较好的固化工艺范围为：固化温度160℃-220℃，固化时间对漆膜耐碱水性影响不大。

4.5 从表6中可以看出，试验方案1中120℃-260℃的固化温度范围内得到实验样品在经过耐溶剂性试验处理后，电泳漆膜的前后硬度差变小，表明电泳漆膜的耐溶剂性随着固化温度升高有提高的趋势；试验方案2中在5min-55min的固化时间范围内得到实验样品在经过耐溶剂性试验处理后，电泳漆膜的前后硬度差保持在1H，随着固化时间增加漆膜的耐溶剂性无明显变化。由表6可知在相同的氧化工艺条件下，得到的电泳型材漆膜耐溶剂性较好的固化工艺范围为：固化温度160℃-260℃，固化时间对漆膜耐溶剂性影响不大。

4.6 从表7中可以看出，试验方案1中120℃-260℃的固化温度范围内得到实验样品在经过耐洗涤性试验处理后，固化的电泳涂漆耐洗涤性呈先升高再降低的趋势，固化温度在160℃~240℃的范围内，电泳漆膜的耐洗涤性可达360h以上，比较理想；试验方案2中在5min-55min的固化时间范围内得到实验样品在经过耐洗涤性试验处理后，电泳漆膜的耐洗涤性均可达到360h以上，随着固化时间增加漆膜的耐洗涤性无明显变化。由表7可知在相同的氧化工艺条件下，得到的电泳型材漆膜耐洗涤性较好的固化工艺范围为：固化温度160℃-240℃，固化时间对漆膜耐洗涤性影响不大。

4.7 从表8中可以看出，试验方案1中120℃-260℃的固化温度范围内得到实验样品在经过盐雾试验处理后，固化的电泳涂漆耐盐雾腐蚀性呈先降低再升高的趋势，低温、高温工艺固化的电泳涂漆耐盐雾腐蚀性反而比较好；试验方案2中在5min-55min的固化时间范围内得到实验样品在经过盐雾试验处理后，电泳漆膜的耐盐雾腐蚀性随着固化时间的增加漆膜的耐盐雾腐蚀性有提高的趋势。由表8可知在相同的氧化工艺条件下，得到的电泳型材漆膜耐盐雾腐蚀性较好的固化工艺范围为：固化温度120℃-140℃、240℃-260℃，固化时间25min-55min。

5 结论

本文通过对目前市场上普通电泳漆按不同固化工艺生产的电泳涂漆型材进行试验，研究在相同工艺条件下仅通过改变固化温度、固化时间对电泳涂漆型材的漆膜性能的影响，进而探讨分析出固化工艺与漆膜性能之间的关系。

        5.1 电泳涂漆的各项性能受固化温度变化的影响比较明显，一般温度在160℃~200℃固化的电泳涂漆性能比较好。

5.2 电泳涂漆的各项性能受固化时间变化的影响不是很明显，一般在15min以上的固化时间电泳涂漆性能都能达到较好的水平。

5.3 电泳涂漆的固化工艺好坏会直接影响电泳涂漆的漆膜硬度、耐沸水性、耐碱性、耐溶剂性和耐洗涤性等漆膜性能。综合4.1-4.7的各项结论分析及生产成本、生产效率等各种因素考虑，电泳涂漆的的最佳固化工艺范围为：固化温度160℃-200℃，固化时间20min-30min。