穿條式噴漆鋁型材邊角掉膜的原因分析及控制

胡小萍，彭華領，萬 里，熊宇爭，夏榮坤

（佛山市三水鳳鋁鋁業有限公司，佛山 528100）

0 前言

隨著國家節能政策的逐步推進以及居民生活水平的不斷提高，人們越發熱衷于使用節能、穩定、美觀的高端隔熱系統門窗，其中穿條式隔熱鋁型材作為一種新型節能建筑材料，正逐步走入大眾視野。它通過使用一種隔熱條（導熱率僅為鋁合金的0.19%）將鋁型材A、B 面隔開，不僅保留了建筑材料的機械性能，同時具備優異的防水性能、隔熱隔音性能，因此，受到眾多開發商的青睞[1-3]。

鋁型材表面氟碳漆（PVDF）涂層，在防腐耐候性能上無可替代。然而，生產中發現，穿條式噴漆鋁型材在A、B 面穿條后的滾壓（復合）過程中，經常出現穿條位噴漆涂層掉膜的問題，該現象在粉末涂層產品穿條及滾壓操作中鮮有發生。

嘗試在噴漆下架后、穿條前，按照國標GB/T 5237.5—2017中規定的干、濕附著性、耐沸水性以及耐沖擊性等方法進行檢測，發現涂層附著力檢測均合格，但穿條滾壓時依舊出現大面積掉膜，導致批量半成品報廢的情況時有發生，嚴重影響了產品外觀及性能，更增加了生產成本。因此，明確導致穿條式噴漆型材掉膜的原因并加以管控，具有重要的實踐意義和應用價值。

1 穿條型材生產流程

穿條式噴漆鋁型材生產工藝流程：坯料→除油→鈍化→烘干→噴漆→固化→開齒→穿條→滾壓（復合）→性能檢測。

1.1 開齒

開齒是根據型材截面形狀調節開齒機底輪及開齒刀位置，使開齒刀進入鋁型材穿條槽位0.50～0.60 mm 之間，通過槽位中齒與隔熱條之間的咬合力來滿足隔熱鋁型材剪切力性能要求[4-5]。

開齒深度借助100倍放大鏡進行測量，生產時開齒深度小于0.50 mm，無法保證隔熱鋁型材抗剪切性能；開齒深度大于0.60 mm，鋁型材受力易變形，且由于齒較深，齒與隔熱條之間摩擦力較大，不利于后續穿條[6-7]。

1.2 穿條

穿條是通過調節穿條機導向槽高度，將對應規格的隔熱條穿入開齒后的槽位，通過隔熱條將鋁型材A、B 面連接，此時型材未復合，隔熱條在槽位中為松動狀態。

隔熱條大多采用由聚酰胺（PA66）+25%玻璃纖維（GF）組成的尼龍66 隔熱條，常見類型有I型、C 型、T 型、O 型（也叫K 型）膠條，其中14.8 mm高度的隔熱條使用最多[8]。常用隔熱膠條特點見表1，截面形狀示意圖見圖1。

圖1 常用隔熱條截面形狀示意圖

表1 隔熱條類型及特點

1.3 滾壓（復合）

由于穿條后鋁型材與隔熱條處于松動的狀態，需使用滾壓機將型材與隔熱條緊密結合。滾壓是根據隔熱條及型材滾壓槽的高度來調節滾壓盤的寬度，使用滾壓機的三組滾壓盤將型材與隔熱條逐步壓緊，通過型材與隔熱條之間的咬合力來避免型材組合后脫落。室溫下，滾壓力應控制在3 920～5 880 N。

當滾壓力低于3 920 N 時，無法保證型材高溫抗剪切性能，使用時存在安全隱患；滾壓力大于5 880 N 時，型材變形影響門窗組裝，且由于滾壓力偏大，鋁型材基材易出現開裂現象[9-10]，特別是6063-T6時效狀態的穿條鋁型材。

1.4 性能檢測

滾壓后的隔熱型材需鋸切（100±1）mm 的前段、中段、后段3個樣品，做縱向剪切試驗或橫向拉伸試驗，達到國家標準要求[11]（≥24 N/mm）。

2 缺陷樣板

圖2 為穿條式噴漆鋁型材滾壓后穿條槽位邊角，噴漆涂層掉膜缺陷的實物照片。

圖2 穿條式噴漆型材邊角掉膜

穿條型材邊角掉膜的質量缺陷難以修復無法返工重涂，掉膜部位無規律，型材端頭、中間部位甚至整支型材都出現過掉膜。此外，通過二次進固化爐加溫固化，不僅無法改善邊角掉膜狀況，而且會導致尼龍隔熱膠條的熔融軟化，因此導致了批量的半成品報廢。

3 數據匯總

表2為穿條式噴漆鋁型材邊角掉膜數量年度統計數據，合計支數7096 支，重量45.26 t。由于氟碳漆原材料價格高，穿條后報廢不僅大幅延誤了生產周期，更造成了很大的成本浪費。

表2 邊角掉膜數據匯總

從油漆種類及顏色來看，砂紋、光面以及素色漆或金屬漆都出現了不同程度批量報廢情況，無明顯的規律。

表3為穿條式噴漆鋁型材，邊角掉膜的油漆顏色及油漆廠家匯總，發現11 個顏色中，有10 個顏色集中在同一個油漆廠家A，只有1 個顏色是另一個廠家B，表明邊角掉膜問題可能與油漆本身存在一定關系。

表3 邊角掉膜顏色-油漆廠家匯總

4 試驗驗證

4.1 固化工藝調整

選取出現批量邊角掉膜的氟碳漆顏色3號中灰色，在氟碳噴漆生產線驗證固化工藝的影響。采用同型號的型材、同顏色的油漆，調節固化溫度、鏈條運行速度，出爐后穿條檢測效果，相關參數及結果見表4。

表4 在線爐溫工藝試驗數據

由表4 可知，正常固化工藝（2.3 m/min，225 ℃），成品無色差，但穿條滾壓出現批量邊角掉膜；降低鏈速至2.0 m/min（保溫時間延長4～5 min），爐溫提高5 ℃，此時，膜層已出現明顯的發黃，排除了固化不充分導致掉膜的可能，但穿條滾壓依舊出現少量邊角掉膜。

表4的結果表明，固化工藝不是造成穿條掉膜的根本原因，但適當提高固化溫度、延長保溫時間有利于減少邊角掉膜。

4.2 油漆調整

通過延長保溫時間、提高固化溫度，只能減少而無法徹底解決邊角掉膜，并衍生出現涂層顏色發黃色差問題。結合表3結果，邊角掉膜絕大部分集中在同一油漆廠家的規律性，因此，需要嘗試對油漆組分配方進行調整。

依舊選擇3號中灰色，對油漆流平助劑、固化劑體系進行調整，改善噴漆涂層的柔韌性。調整后的油漆按照正常固化工藝，分別噴漆1 次、噴漆2次，噴漆后的成品分別按照正常滾壓力、加大滾壓力進行試驗，具體參數及效果見表5所示。

表5 油漆調整后穿條效果

由表5可知，調整油漆配方后，不改變爐溫等固化工藝，正常滾壓力5 390～5 880 N及加大滾壓力8 330～8 820 N，均未出現邊角掉膜問題；此外，增加膜厚至80 μm 即模擬生產線重涂噴2 次，之后采用正常滾壓力5 390～5 880 N及加大滾壓力8 330～8 820 N，也未出現邊角掉膜，產品性能合格。

因此，穿條式噴漆鋁型材邊角掉膜問題，其根本原因是氟碳漆涂層柔韌性差，油漆本身的氟樹脂、丙烯酸樹脂等主體樹脂分子在高溫交聯固化過程中，未能完全呈層狀鋪開，涂層延展性差、脆性大[12-14]。

此外，氟碳漆調漆時慢干型溶劑占比偏高，油漆濕膜在流平過程中，較多地堆聚在鋁型材的邊角部位，使得穿條槽位等棱角處的漆膜膜厚過高，一定程度上加劇了滾壓時的膜層開裂，裂紋隨著滾壓機的移動而縱向延長，裸露出鋁基材，表現為不同程度的掉膜。

5 結論

（1）氟碳漆本身主體樹脂分子在高溫交聯固化過程中，未能完全呈層狀鋪開，涂層延展性差、脆性大是導致穿條式噴漆鋁型材邊角掉膜的根本原因。

（2）調漆時適當減少慢干型溶劑配比，噴漆時穿條槽位不正對噴槍，固化時適當提高固化溫度、延長保溫時間，可一定程度減少邊角掉膜。

（3）由于現有國標檢測方法的局限性，無法在噴漆后檢驗出涂層邊角掉膜，開齒操作時，開齒深度可由0.50～0.60 mm 適當增加至0.65～0.70 mm，滾壓力降低784～980 N，型材表面的氟碳漆涂層所受壓應力減小，能量未聚集到形成微裂紋時便隨著型材移動而消散開，從而改善邊角掉膜問題。