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彩涂钢板膜厚常用控制技术研究

来源: 作者:中国无损检测 人气: 发布时间:2024-11-15
摘要:随着彩涂技术的不断发展,当前膜厚的测量控制技术基本上形成三类,分别是线后干膜反馈调整式、湿膜预测调整式和在线仪器测量式。其中第一种就是通过成品实际干膜数据来指导生产线的在线数据,显而易见,此种方式具有滞后性的特点,容易造成产品的质量下降,
随着彩涂技术的不断发展,当前膜厚的测量控制技术基本上形成三类,分别是线后干膜反馈调整式、湿膜预测调整式和在线仪器测量式。其中第一种就是通过成品实际干膜数据来指导生产线的在线数据,显而易见,此种方式具有滞后性的特点,容易造成产品的质量下降,不能起到及时指导生产的作用,是一种较落后的控制方法;在线仪器测量法由于是采用金属和非金属传导性或发射率的不同等原理,使用仪器在线连续测量间接换算得出膜厚,因而能很好地克服上一种方法的不足,达到在线测量和调整的效果。但由于此种方法投资昂贵且受诸多因素影响,适合指导在线生产,难以起到精确测量的作用,误差较大,且尚有许多技术难题未解决,因此不适合当前大多数彩板生产企业的膜厚在线控制。
 
湿膜预测调整式作为当前大多数彩板生产企业普遍采用且能迅速推广的膜厚控制方法,利用涂层的挥发原理,即涂料挥发成份去除后便是干膜的原理,在实际生产中,通过干膜厚度和固体份含量反推出湿膜厚度,从而通过控制湿膜厚度来达到控制干膜厚度的目的。举例来讲,如果涂料体积固体份含量为50%,目标干膜厚度为15μm,则依据公式(1)干膜与湿膜的一般关系便可迅速计算出目标湿膜厚度为30μm。
 
干膜厚度(DFT) =湿膜厚度(μm)×涂料体积固体份含量(%)(1)
 
但在实践中发现,依据这个公式计算出的数值与实际差别很大,对生产仅能起到一个趋势的指导意义。分析其原因,首先,作为关键参数的体积固体份含量本身存在很大偏差。因为这个数值通常是由涂料供应商在涂料生产中通过重量固体份的测量值计算出来的,而后涂料上线又经过黏度调整等多道工序,因此这个数值及上述的膜厚计算仅是理论上的,或者说是一些标准如ASTM D 2697 规定的测试方法,偏差较大。
 
因此,要使用此种方法进行膜厚控制必须首先实现对湿膜计算公式的修正。为做到这种修正,利用生产线的数据进行分析研究,比较不同供应商﹑不同体积份含量和不同类型涂料的这种差异量及趋势。通过比较生产线实际和实验室实际湿膜厚度,然后使用磁性测厚仪,测量其相应彩板卷和样板的干膜厚度做记录比较。此次分析数据采用的涂料分别为五个知名供应商提供的共计14 种不同体积固体份含量的溶剂型涂料,基板均为合格的无锌花热镀锌光整板;同时通过控制光整辊粗糙度以保证分析数据中基板粗糙度的影响尽量小。结合实际生产,在使用稀释剂后的涂料的正常生产过程中,分别作湿膜和干膜测量,将其比值与实验室所测得的体积固体份含量作比较,分析结果如表1 和图1 所示,由分析图表可见在生产线上的实际比值较传统的计算方法公式(1)存在很大的偏差;仅从体积固体份含量的差别就可以明显看出公式(1)存在的不足。考虑到在线带钢湿膜测量误差较大,可能引起表1 的最终结果偏差,因而在实验室通过刮棒获得的样板进行上述的分析比较,使用板状齿轮状湿膜测厚仪进行湿膜测量,分析结果如表2 和图2 所示。
 
 
同样从上表也可以看出在实验室依据传统的计算方法计算膜厚也存在很大的偏差且偏差无规律。而实验室和生产线上的同样方法的体积固体份含量与通过反推计算出的值相差较大。由此可以看出,使用传统的计算公式方法存在的偏差是很大的,主要受到的影响是体积固体份含量的上线准确值。
 
解释这种原因,主要是因为在实际状态下尚存在一部分溶剂尚未挥发,从而导致膜层厚度的偏厚或不均匀;或者是稀释剂的影响。因此要实现膜厚的精确预见及控制,便要首先解决这个问题。国外有些高端彩板生产厂家依据经验计算添加稀释剂后的干湿膜厚度的公式是将稀释剂添加量记入公式。举例来说,如果干膜厚的目标值是100um,涂料原体积固体份含量为35%,为达到要求的黏度,现在平均每5 升涂料中添加0.5 升稀释剂,则可以计算出该种涂料的体积稀释比为10%,依据公式(2),假定修正系数为1,则湿膜控制厚度便要达到314 um。在实践中,修正系数需要依据经验历史数据进行分析总结得出公式(2)干膜与湿膜的修正关系式:
 
干膜与湿膜的修正关系式
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