铝塑复合板的生产工艺浅析.doc

铝塑复合板的生产工艺浅析四川化工第8卷2005年第6期铝塑复合板的生产工艺浅析,沈澄英(江阴职业技术学院化学纺织工程系,江阴,214405)摘要本文主要介绍了热复合铝塑板生产原料的技术指标,生产设备及工艺流程,生产工艺参数等.关键词:热复合铝塑板生产工艺工艺参数铝塑复合板的结构铝塑复合板在各项性能方面与其它装潢材料相比都十分优越,这主要是因为其特殊的复合材料结构决定的.首先铝塑复合板选用质量较轻且自身具有延展性的金属铝作为基材,用韧性良好的PE塑料作为芯板,再由一层高分子胶膜牢牢地粘合在一起.具体结构如图所示:图1铝塑复合板结构示意图铝塑板的生产分为两部分,即涂装和复合.2铝塑复合板的生产工艺流程2.1涂装线生产工艺流程整条涂装生产线由底材预处理段,涂装段,烘烤段三部分组成.涂装工艺流程依次为:放卷,接片,脱脂,化成,涂装,一区烘烤,二区烘烤,三区烘烤,四区烘烤,冷却,整平,切断,收卷.底材预处理又分为脱脂和化成两部分.2.1.1预处理前处理工艺是将铝材上的油污清洗干净,并在铝表面涂覆一层保护皮膜.铝材表面的油污与高分子膜中的马来酸酐不能结合,因此前处理工艺的好坏,将直接影响铝塑板的剥离强度,铝塑板前处理工艺,一般采用弱碱性脱脂液清洗油污.脱脂液浓度控制在1O一2O,温度控制以在5O一9O为宜.实践证明,脱脂药液浓度控制在15,pH值控制在1O,脱脂效果为最佳.经脱脂处理后的基材再用65高温纯净软化水(电导率为50um/cm,pH值在6.57.5)喷淋清洗铝基材,将其表面脱脂药液冲洗掉后,用风刀和挤水滚轮将铝板上的少量水挤干,该段称为中和段.然后进入化成槽处理.化成药液为酸性,化成的目的是将清洗过的铝基材表面氧化出一层致密的氧化皮膜,这样可以大大提高基材与油漆的附着力.化成后的皮膜重量可以通过荧光分析试验测得.国家标准规定该皮膜重量范围在40-100mg/m.,再经水洗和挤水滚轮配合低温烘烤(设置温度应低于72C,以防化成皮膜变脆,从而降低漆膜与铝基材的结合能力)然后进人涂装室.涂装室内的空气流动以0.3m/s以下为宜,室温设置为251,湿度设置为759,6.通过调节涂装轮的间隙来随时调整湿膜厚度,将经过滤后搅拌均匀的涂料涂布其上.随后,涂装卷进入烘烤炉.2.1.2烘烤方式为了得到好的漆膜外观和满意的漆膜性能,油漆的烘烤方式极其重要.在涂装过程中,烘烤方式取决于涂料的表面张力和其中溶剂的挥发速度.就油漆而言,主要由树脂,溶剂,稀释剂三大部分组成.树脂的表面张力低时,对颜料的润湿分散和漆浆的稳定有利,也有利于涂料对底材的润湿和流平.成膜树脂的表面张力大致大于溶剂的表面张力.成膜过程中随着溶剂的逸出,漆膜中树脂浓度会逐渐增大,表面张力也随之变化,当这种变化不均匀时,涂料会由低表面张力的地方向高表面张力的地方运动,造成缩孔等漆膜缺陷,所以烘烤炉各区之间的温度控制尤为重要.第6期铝塑复合板的生产工艺浅析41油漆中溶剂可以溶解树脂的称为”真溶剂”.稀释剂不溶解树脂,其主要作用是在油漆涂装过程中调节油漆黏度,以利于涂装,又称为”假溶剂”.烘烤的过程简言之就是油漆中溶剂和稀释剂的挥发过程.预涂卷材涂料是在高温快速成膜,油漆厂家在选择混合溶剂时,极其重视所用溶剂的沸点和挥发速度.刚涂的湿漆膜经极短的时间闪蒸后立即进入气温200的烘炉,如果有大量溶剂逸出就会造成漆膜缩孔和流平不好,同时又要防止漆膜接近完全固化时还有较多量溶剂逸出,从而造成气泡和爆孔.因此所用混合溶剂在烘烤过程中的逸出速度要与基板温度(PMT)变化和漆膜的固化过程相适应.为利于漆膜中溶剂挥发,烘烤段分为四个区,设置温度也各不相同.烘烤炉采用红外线加热,配合非接触式红外线测温器及S.C.R可控硅电力输出和PID自动演算程序温控器.加热材料选用高纯度的石英管及耐温加热线.选用红外线超短波加热方式的原因是红外线为辐射热,不需要介质就可渗透过涂料,直接加热于底材,热传递效率高.在涂料的加热干燥过程中,其加热程序是十分复杂的,涂料内部同时出现热扩散和湿润现象.红外线超短波加热方式正是以辐射方式加热底板,75%短波辐射能直接穿透漆膜层到达铝基材,由漆底层加热,约15%反射出中波辐射能穿透漆膜的中间层进行加热,表层南炉内的热空气干燥,使热向外表面扩散,而溶剂也同样由内部向外表面挥发,所以可以在短时间内干燥涂料.涂装过后的铝基材进入收料室,经收卷后,放置等待复合.2.2复合线生产工艺流程2.2.1复合线生产工艺流程复合线是铝塑复合板加工中的最后一道流程,由芯板挤出,高分子胶膜热贴,热压复合,冷却,修边剪板等工序组成.通过高温热压滚轮和塑料芯板两面之铝板的紧密接触将热煤油携带的热量传导给铝板,使其间的热熔胶熔化,实现铝板与PE芯板的黏结复合,并剪成一定规格尺寸的板材.复合线生产的工艺流程如图2所示:2.2.1.1PE板预热PE芯板在复合前必须先进行预热.预热炉利用自动控制红外线加热,加热温度为16O一17O,时间约1.52min.2.2.1.2热压复合从预热炉出来的PE板和高分子胶膜,铝箔一起进入热压滚轮,热压滚轮的温度控制在2OO一丁燃,脆踹鼢膜一一一丁210C,铝箔在经过热压滚时要和热压滚保持一定的包角,铝箔在包角上和热压滚接触时间保持20s,由于金属导热快,铝箔很快得到预热,在热压时,控制适当的压力,完成热压复合.本热压复合是铝塑板的成型过程,在这个过程中,热压滚的温度,压力,速度对铝塑板的成型质量影响很大,温度过高不仅会灼伤漆面,还可能使铝箔产生打折;温度过低,会使铝塑板的黏结强度降低.压力过大,容易把空气带入复合板的夹层中,产生气泡,同时黏结强度会降低.速度过快,也会降低铝塑板的黏结强度;速度过此,在实际生产中,要正确控制温度,压力和速度,以2.2.1.3修边经过热压复合后的铝塑板,PE芯板产生了较大变形,宽度超出了铝箔的边部,必须进行修边,将宽出部分修成与铝箔平齐.这样,铝塑板边缘就不会粘在后续工序的辊子上而影响板子向前正常移动.的膨胀系数有较大的差别,冷却后就会在铝塑板内部产生较大应力,从而影响热复合铝塑板的质量,所以从热压复合出来的铝塑板,经修边后,应进入保温箱,以减小内应力,保温箱的温度为18019O,保从保温箱出来的铝塑板,立即进行热压,热压温度为19O一200,速度与热压复合的速度相匹配,压力略小于热压复合.这样就可以保证铝塑板的平矫平后的热复合铝塑板仍然有一定温度,直接覆保护膜,会造成保护膜脱胶,影响漆面质量,因此42四川化工第8卷2005年第6期2.2.1.8覆保护膜在热压铝塑板的烤漆面上覆上保护膜,以保护铝塑板的烤漆装饰面免受损伤.2.2.1.9剪切将复合铝塑板剪切成1220x2440mm或其它规格.2.2.2工艺参数经过大量生产和实验,确定了生产热压复合铝塑板的工艺参数,如表l所示.表I热复合铝塑板生产工艺参数热压复合工艺所用材料主要有铝材,PE,高分子膜.对铝塑板剥离强度起主要作用的原材料为高分子膜.高分子膜的基材是PE,其表面涂有一层马来酸酐的亲铝材料,而铝塑板是通过高分子膜型铝板与PE粘结起来的复合材料.PE与高分子膜是同一种基材,通过加热容易粘结.关键在于高分子膜能否与铝板粘结牢固,高分子膜与铝板粘结的牢固程度取决于高分子膜中马来酸酐的含量.目前高分子膜市场上有三种厚度规格(0.03mm,0.05ram,0.08ram),正常情况下,厚度越高其马来酸酐的含量越大.日本,美国等发达国家大都使用0.08mm以上的高分子膜.体现高分子膜质量的另一种指标是马来酸酐是否分布均匀.若分布不匀,引起铝塑板局部剥离强度降低,铝塑板在较高温度环境下容易鼓泡.选用高分子膜时,还要结合生产工艺注意高分子膜的熔点,一般高分子膜的熔点越高,铝塑板剥离强度越大.影响铝塑板剥离强度的还有铝材和PE的材质.一般铝材延伸率不好,铝塑板在折边,弯圆弧时,与PE容易分离;PE的添加剂中含有滑石粉时,将使铝塑板的剥离强度大大降低.提高铝塑板的剥离强度,要求使高分子膜激活,充分发挥高分子膜的粘结效果.主要要注意三大要素:温度,压力,速度,并使三大要素配合适当.其中温度是使相关材料达到粘合要求的温度条件;压力是指相关材料达到温度条件后,还需施加一定大小的力来使各层材料紧密贴合;速度关系到加热时间,它与外部设定温度(热源温度)成正比.加热目的是为使铝塑板的组成材料达到粘合温度,而粘合温度取决于高分子膜和PE芯的熔点,高分子膜和PE芯材的熔点温度一般在106.C,因此粘合温度需在106C以上.另外还需考虑内,外墙铝板厚度不同,不同类型涂料吸热性能与热传递性能的差异,温度对板形的影响.铝塑板在热复合过程中,板面温度控制在以下范围内为佳:内墙板表面120150,外墙板130170.C.板面温度不能直接控制,需通过调整加热炉体或加热辊轮设定温度及加热时间来满足条件.加热时间的长短取决于板材速度,因此速度越快,设定温度要求越高,才能使组成材料达到粘合温度.另外,高分子膜激活需要一定的时间,因此,速度不能太快,一般控制在4m/rain以下.粘合温度达到要求后,仍需施加一定大小的压力辊压使板材定型,热复合辊压压力一般设定在27MPa.冷压轧辊轮压力大,间隙小,除造成板形变化外,还会降低铝塑板剥离强度,根据不同厚度板材,冷压轧辊轮间隙不同.3mm内墙板间隙调整范围为2.73.0ram,4mm外墙板间隙调整范围为3.84.0mm,若有多组冷压轧辊轮,各辊轮间隙依板材前行方向按从大至小顺序调整.最后还应注意,生产环境条件对剥离强度也存在一定影响,环境条件主要是指环境温度和大气压,环境条件的影响由板面温度即可测得.只要定时检测板面温度及合理取样检i贝4剥离强度,再根据实际情况作出工艺调整,就可保证