钢桶涂装质量的保证措施研究

BMA004

钢桶表面涂装质量的好坏，不仅取决于涂料和钢桶本身的质量，而且与涂层形成的全过程的技术（包括涂装工艺、机器设备及作业环境）有极大的关系。正确选择合理的涂装技术及工艺是提高钢桶表面涂装质量的必要条件。
一、钢桶表面涂装的目的
钢桶表面涂装首先是为了保护钢桶不被外界腐蚀。因为一般钢桶的使用者，都是将制造好的钢桶堆放在户外工作场地上。由于雨露、阳光、风化和各种介质的作用，使钢桶受侵蚀，金属生锈，甚至锈烂。据统计，每年约有2%的钢桶因腐蚀而被报废，而涂装则是在钢桶表面上覆盖一层具有一定耐潮湿性、耐水性、耐候性、耐油性和耐化学品性等性能的涂层，从而达到保护钢桶，延长其使用寿命的效果；其次是对钢桶具有装饰性和广告宣传性。运用涂料颜色的多样性及喷涂施工的技术，可以根据用户的要求、习惯、爱好和市场需求，对钢桶进行涂装而获得不同色彩、光泽、花纹等装饰性涂层，使钢桶外观色泽鲜艳、光亮夺目，给人以赏心悦目的感觉。从而提高钢桶的附加值，扩大钢桶的应用范围。
二、钢桶涂装对涂料的要求
在钢桶的国家标准中对钢桶外表面涂料未作具体规定，只是原则地提出要求，并对涂膜的附着力做出具体测定要求。因此，在制桶涂装中必须按要求选用合适的涂料。目前，国内大多数制桶厂家都使用高压无气喷涂生产线或静电喷涂生产线进行钢桶的表面涂装和烘干线进行涂膜的干燥处理。使用的涂料多为烘烤型氨基树脂涂料。这是因为氨基树脂型涂料具有下列特点：
1、色浅，颜色鲜艳；
2、涂膜光亮、丰满；
3、涂膜坚韧，附着力好，机械强度高；涂料的耐候性、抗粉化、抗龟裂性能好，且不回粘；
4、耐水、耐磨、抗油、绝缘性均较好。
5、用途广泛。氨基树脂涂料是目前使用最广泛的一种工业涂料。
钢桶涂装的目的是为了提高钢桶的抗腐蚀能力，延长其使用寿命。并具有保护性和装饰性。因此它要求涂装涂料不仅具有较好的防腐蚀性能，而且还要求具有良好的物理机械性能。
1、耐腐蚀性能良好
涂料的耐腐蚀性是指其固化涂层对它所接触的腐蚀介质，在物理上和化学上都是稳定的。这些腐蚀介质包括水、酸、碱、盐各种化学品以及废液、空气、水气、化工气体等，要求钢桶涂膜既不被腐蚀介质溶胀，溶解，也不为腐蚀介质所破坏，分解，不和腐蚀介质发生有害的化学反应。
固化涂膜对各种腐蚀介质的稳定性取决于它的化学结构和所含的化学基因。水是最常见的一种腐蚀介质，它能使涂层中的化学键水解为小分子，以致于使整个涂层失去高分子网状结构，降低其防腐蚀能力。所以涂膜的抗水解性是决定涂膜耐腐蚀的重要指标。水的渗透压高，能透过涂膜使某些杂质溶解，从而使液体内外的渗透压不同。在内外压力求得平衡的过程中常常使涂膜起泡或产生细微裂纹，各种腐蚀介质乘虚而入。造成严重锈蚀。
各种化学介质对涂膜的破坏作用各不相同，但不论是单纯的溶剂腐蚀，还是环境应力腐蚀等，都与介质对涂膜的溶解能力有关。
以上是选择和配制防腐蚀涂料（油漆）时应考虑的要素之一。但必须注意，不能过分强调耐腐蚀性而不顾其物理机械性能，否则涂层承受不了工作条件下的机械作用，造成过早的龟裂、剥落等现象，反而失去防腐蚀作用。
2、透气性和渗水性较小
在中性或弱碱性介质中，钢桶的大气腐蚀需要有水分和氧的作用。若没有水和氧的存在，其腐蚀速度几乎为零。涂装后钢桶的腐蚀从本质上
讲，是由于水和氧以相当大的速度穿透到涂层和金属界面造成的。显然，一种优异的耐腐蚀涂层的透气性和渗水性应尽可能的小。为此必须选择透气性小的成膜物质和屏蔽作用大的填料，并使涂层达到必须的厚度。
固化涂膜的透气性与其结构气孔及在固化过程中产生的涂层针孔有关。涂膜结构气孔的直径约为10-5~10-7cm ，针孔的孔径约为10-2~10-4cm，均大于气体和低分子液体的分子直径。固化涂层针孔又与涂料、溶剂及施工条件有密切关系，另外必要的涂膜厚度也是减小涂膜透气性的重要条件。
3、良好的附着力和足够的机械强度
固化涂膜是否能牢固地附着在金属基体上，是它能否发挥保护金属免受介质腐蚀的关键因素之一。此外，固化涂膜还应具有足够的物理机械强度，以保证能承受在工作条件下的应力作用。
涂膜的附着力是指涂层牢固地附着在钢桶表面上而不剥落的能力，它与成膜树脂的极性和分子转化有关，也与钢桶表面状态密切相关。
在保证固化涂膜附着力的前提下，还要求涂层具有合适的硬度，良好的柔韧性、挠曲性、抗冲击性及耐磨性等。这些性能也是由成膜树脂的
化学结构以及钢桶表面状况决定的。
钢桶涂装涂料除了应满足上述三方面的性能要求外，还应具有良好的电绝缘性、抗温度性、耐候性以及必要的装饰性。同时经济上也应考虑
尽可能降低成本，生产上须顾及施工性能。
三、钢桶涂装对工艺和设备的要求
钢桶涂装时，在选择了合适的涂料后，便应根据涂料的要求，选用相应的施工工艺和施工设备，把涂料覆盖在钢桶表面上。要尽量减少涂层弊病，最大限度地提高涂料的利用率和涂装作业的劳动生产率，改善涂装作业环境和施工劳动条件，减少对环境的污染，得到具有最佳保护性和装饰性的涂层，以满足钢桶的使用要求。
钢桶的涂装工艺曾经历过传统的刷涂、空气喷涂而发展到今天的高压无气喷涂和静电喷涂。高压无气喷涂和静电喷涂与传统的喷涂方法相比，具有高效、节能、节材的特点。目前在制桶行业应用非常广泛。但由于各制桶企业的生产情况各不相同，所以选择钢桶的涂装工艺和设备也各不相同。但总体来说，选择钢桶涂装工艺和设备时应该考虑以下内容。
1、根据本企业的生产规模和生产效率以及职工素质进行工艺及设备的定位
由于钢桶的形状较为简单，各生产企业的生产量也大不相同，对产品质量的重视程度也互不相同。所以对生产工艺和设备的要求也就各不一样。
2、根据所用涂料的特性选择适宜的涂装设备进行涂装施工
这是因为高压无气喷涂法和静电喷涂法各有其特点，高压无气喷涂方法即可喷涂普通粘度的涂料又可喷涂高粘度厚膜型涂料；而静电喷涂法即可喷液体涂料又可喷粉末涂料；这些涂料大部分都需要烘烤，所以还应选择满足烘烤条件（时间和温度）的加热控制设备，以满足涂料的烘烤要求。
3、钢桶的使用环境和条件以及钢桶对涂装质量和涂膜性能的要求
随着市场的发展，钢桶的应用范围越来越广泛。用户对钢桶的要求也越来越高，尤其是对出口钢桶的要求，除了必须满足钢桶国家标准中所规定的因素外，还应高于国家标准，包括钢桶的内在质量和表面质量。对钢桶的表面质量，除了要求其具有很好的表面附着力、光泽及涂膜厚度外，还要求一定要具有很好的耐候性和耐腐蚀性。通常钢桶的烘烤性涂膜具有较好的涂膜性能。
4、根据钢桶的表面状况及使用条件选择适当的前处理设备
目前，石油化工企业对其产品的包装要求越来越严，尤其是对用于灌装高级润滑油的钢桶（如变压器油、航空机油等），不但要求钢桶内壁要非常干净而且要求钢桶的表面质量要好。即要求钢桶表面涂膜要坚固、牢靠、平滑和色泽光亮。为此，为了满足用户要求和钢桶随其产品出口的需要，许多钢桶在生产过程中需采取除油、除锈、磷化等涂装前的处理工艺和设备对其进行涂装前的处理，以保证钢桶的涂装质量。
5、要选择高效、节能设备
随着技术的进步和资源的紧缺，以及从钢桶涂装的经济效益来考虑，在选择钢桶涂装时，应尽量选用造价适中，涂装效率高，涂料利用率高，涂装合格率高、生产效率高的涂装设备。选用节能、高交的烘烤设备加远红外烘烤设备等。
6、要重视环境保护的因素
随着环境保护措施的进一步深入，各个生产企业在生产中一定要重视其产品在生产过程中对环境的污染。一定要从易于操作、保护施工环境、有利于施工人员健康和环境保护的角度来选择钢桶的涂装设备。
总之，在选择钢桶表面涂装方法和涂装设备时，上述应考虑的各因素之间不是孤立的，而是彼此联系和互相制约的，因此，必须正确选择最
适宜本企业钢桶的涂装方法和涂装设备，以达到高质（涂层性能好）、高产（涂装数量多）、高交（涂料利用率高、生产效率高、成本低）、节能之功效。
四、钢桶涂装时对工作环境的要求
要保证钢桶涂装质量的另一个重要因素是要有适宜的涂装环境，它包括以下内容：
1、涂装车间采光好、亮度均匀
钢桶在涂装车间的涂装区域内要有适当的亮度，但应避免日光直射，以利于操作。
2、钢桶涂装车间要有适当的温度和湿度
涂装车间空气的温度和湿度对钢桶的涂层性能有很大的影响，掌握不当，就会使钢桶的表面涂层产生种种不良缺陷。不同厂家的涂料由于它
们的挥发性能和施工性能不同，要求涂装时的温度和湿度也不同，所以一般情况下，应尽可能的选择同一厂家的涂料。
3、钢桶涂装车间空气的清洁度
涂料时要求钢桶的涂装区域的空气应保持干燥、清洁、少尘或无尘。空气中的尘埃粘附在钢桶表面的涂膜上不但影响钢桶的外观质量，还会
使涂层性能和耐久性能降低，所以应保持涂装车间的生产环境。
4、钢桶涂装车间必须通风良好、换气适当
要求钢桶的涂装车间内空气应不断流动，一方面可加速涂层干燥；另一方面可稀释车间内有害物的浓度，改善涂装车间的工作条件和卫生条
件。
5、钢桶涂装车间应注意防火防爆
钢桶在涂装过程中会挥发出大量的溶剂蒸气，与空气混合能随时形成爆炸性气体，如果接触火种就容易发生爆炸和燃烧。因此，在钢桶涂装
车间内不允许使用明火，电器设备全部采用防爆型。另外，必须配置足够数量的灭火器。以保证涂装车间的安全。
五、钢桶涂装过程的要求
为了保证钢桶涂层质量，不仅要考虑钢桶表面的质量，还要考虑涂料本身的用途、性能以及施工工艺，因为涂料的性能和作用是靠涂层体现出来的。因此，选择涂料品种、合适的涂装工艺和涂装设备及作业环境是互相促进、互相制约的。为此，钢桶涂装时必须了解以下几点：
（一）、制定合理的钢桶涂装工艺
根据钢桶的具体用途和对涂装的质量要求，以及各钢桶生产企业的实际情况，制定一套科学、先进、合理的涂装工艺。其内容应包括：涂料品种、详细的涂装工序及其技术条件，使用的设备和工具质量标准和检测、验收标准和方法等，以利于操作人员按工艺要求选择涂料品种，
按工艺要求精细操作，以保证钢桶的表面涂装质量。
（二）、严格进行钢桶表面涂装前的处理
钢桶在原材料生产、贮运及产品生产过程中接触空气，由于空气中的氧和水以及可能含有的二氧化硫、二氧化碳、硫化氢等的作用，很容易发生腐蚀；其次是原材料及钢桶在运输过程中容易粘附异物，如氧化皮、油污、加工碎屑、尘土等；第三，对于渗漏的钢桶补焊时，大多数制造厂家采用锡焊补焊，由于锡焊前要用盐酸腐蚀焊接表面，而盐酸中的氯化氢气化后扩散在周围的空气中，也容易造成钢桶表面金属的锈蚀。从而导致钢桶性能降低甚至损坏。因此，必须在钢桶涂装前进行表面处理，消除影响钢桶涂层质量的不利因素，从而提高钢桶的涂装质量，这对钢桶来说是非常重要的。
（三）、保证钢桶表面涂层的干燥
涂料被涂装在钢桶表面上，大部分是由液态变成固态薄膜的过程（粉末喷涂除外），被称为涂料的干燥成膜过程。干燥成膜过程是一个包括溶剂蒸发、缩合、氧化聚合等物理——化学的综合过程，整个过程即有物理作用，又有化学作用，大致又可分为两个阶段：
1、溶剂挥发阶段
钢桶上的溶剂挥发阶段一般发生在烘干前期，紧接在涂装之后，大量的溶剂挥发，并且挥发过程几乎是在液体自由表面上进行。由于溶剂的
挥发，使涂膜的浓度改变，使涂料失去流动性。
2、化学反应阶段
钢桶上溶剂挥发失去流动性的涂料，在热能的作用下，有一些靠缩合反应形成网状结构的高分子化合物；另一些漆基在空气中氧化，同时进
行聚合反应形成网状结构的高分子化合物。这个过程是一个较复杂的化学反应过程，但最后生成的都是聚合度不等的具有网状结构的高分子
化合物。帝种高分子化合物具有良好的性能，涂膜几乎所有的保护性能都是由它提供的。
综上所述，可知在干燥成膜过程中，热量和时间是必不可少的。没有足够的热量和充分的时间，涂层就得不到足够的化学反应能量或反应无
法完全进行。所谓选择适当的烘干规范，就是为了获得足够的热量而设置烘干温度及烘干时间的合理配套，使涂膜达到保护钢桶和装饰钢桶
的最佳结构。
（四）、严格监控钢桶的涂装质量
为了保证钢桶的涂装质量和防止大批钢桶返修，必须拥有准确的检测仪器和可靠的检测方法，对钢桶涂装作业中的每一重要环节进行监测，以控制钢桶涂装质量达到规定的高标准。钢桶涂装质量的检测包括涂装前处理质量的检测、涂料产品自身质量的检测，涂装施工过程中各工序的质量监控以及涂装完成后涂膜质量的检测。钢桶涂装的质量检测可分为喷涂前表面质量检测、中间检测和最终检测。
涂装前钢桶表面质量是涂层的基础，直接影响钢桶的涂装质量，检测的主要内容如下：
1、检测涂装前钢桶表面处理剂的浓度、液温、水洗用水的清洁度、喷嘴的喷射量。
2、检测处理后钢桶表面状态。钢桶表面应无油脂、污垢等残留，若采用化学方法处理，生成膜应均匀、致密、无锈。
中间检测包括水分、喷涂等过程的质量检测，主要内容如下：
1、检测水分是否在喷涂前完全去除，包括钢桶内是否残留水份。
2、检测喷涂所用涂料的质量，包括粘度等指标是否符合要求。
3、检测喷涂质量，喷涂流平后不应有流挂、露底等严重缺陷。
最终检测是指钢桶涂装烘干完毕后的成品质量检测，其主要内容如下：
1、检测涂膜的质量，涂膜不应有颗粒、咬起、针孔等缺陷。
2、检测涂膜干燥程度、硬度、厚度以及附着力。涂膜应完全干燥，涂膜厚度均匀并达到工艺要求，涂膜硬度、附着力也应达到所要求的标准
。
（五）、及时处理钢桶表面涂层的缺陷
对涂装过程中和最终涂层性能的检测中查出的缺陷应及时处理，并采取相应的措施进行补救，以保证钢桶的表面涂装质量，达到涂料涂装的目的。
在钢桶涂装过程中，或涂装后产生的涂膜缺陷一般与钢桶表面的涂装前钢桶的表面状态、涂装工艺、涂料质量、涂装方法及操作、涂装设备
和环境等因素有关，常见的缺陷及发生的原因和改善措施主要有以下几种：
1、流挂、垂流与流痕
这类缺陷由于在钢桶圆柱形表面上的涂料流动不正常，使涂膜产生不均匀的条纹和流痕。流挂一般与涂料比重成正比，与粘度成反比，与涂层厚度的三次方成比例。
产生这种缺陷的原因：
（1）、溶剂挥发缓慢。温度过低、几乎不换气（通风不好），周围空气中溶剂蒸发含量高。
（2）、涂料调配粘度过低。
（3）、厚度过厚。喷涂距离太近，喷涂角度不当，喷幅过大以致于重叠太多。
改善措施：
（1）、严格控制温度，适当换气（通风良好），符合工艺标准要求。
（2）、严格控制涂料的施工粘度，按标准调配。
（3）、控制喷涂距离与有效喷幅，行走喷枪（喷盘）与钢桶表面平行移动，以使喷涂厚度均匀，并涂膜厚度应控制在20~25微米为宜。
2、粗粒、疙疸
这种缺陷是在干燥涂膜上产生突起物，呈颗粒状分布在钢桶局部表面上。通常大的称为疙疸，小的俗称为“痱子”，有的呈微细的颗粒分布
。
产生的原因：
（1）、涂装室（喷涂室）内有灰尘，烘干室内空气不洁净。
（2）、涂料未很好过滤，易沉淀的涂料未很好搅拌，涂皮混杂在涂料中或使用变质涂料。
改善措施：
（1）、涂装室内的除尘要充分，烘干室内空气要严格过滤净化。
（2）、涂料调配须符合工艺要求，仔细过滤，充分搅拌，严防漆皮、杂物混入。
3、露底、遮盖不良
这种缺陷主要是指钢桶表面存在漏喷或涂得过薄而见底的现象。
产生的原因：
（1）、叶枪有效喷幅太小，以使钢桶顶底盖中心处漏喷。
（2）、涂料粘度过稀，涂层太薄；涂料搅拌混合不充分，沉淀未搅拌均匀就投入使用。
改善措施：
（1）、合理调整喷枪有效喷幅。
（2）、按工艺要求调配涂料，涂料必须先将沉淀搅起，混合均匀后再投入使用。
4、针孔
针孔是指在涂膜上产生针状小孔或像皮革的毛孔似的小孔，孔径约为100微米左右。
产生的原因：
（1）、涂料方面：涂料的表面张力过高，流动性不良，展平性差，释放气泡性也较差。
（2）、涂装方面：钢桶涂装前处理不好，表面残留水、油等杂物；涂料长时间激烈搅拌，混入空气生成无数气泡，且粘度过高；喷涂时空气
压力太高，破坏溶剂平衡；烘干溶剂挥发速度太快，升温速度太快。
改善措施：
防止在干燥涂膜面产生针孔的有效方法是消除上述原因。在实际生产中应严格控制施工粘度，降低粘度及控制涂装工艺各参数，即能有效地
消除针孔的大量出现。
5、桔皮
喷涂时，不能形成平滑的干燥涂膜，而呈桔子皮状的凹凸现象称为桔皮，凹凸度约为3微米左右。
产生的原因：
（1）、涂料粘度过大、流平性差。
（2）、喷涂压力不足，雾化不良；喷涂距离太远，喷枪运行速度过快，喷涂厚度不够。
（3）、烘干温度过高，或过早进入高温区，溶剂蒸发过快。
改善措施：
（1）、调整涂料施工粘度。
（2）、控制压缩空气压力，以达到良好的雾化；调整喷涂距离和喷枪运行速度，使喷涂厚度不小于20微米。
（3）、控制烘干规范，达到工艺标准要求。
6、起皱涂膜在干燥过程中产生皱纹般条纹的现象称为起皱。
产生的原因：
（1）、涂膜过厚，超出常规。
（2）、涂料调配粘度太大。
（3）、骤然高温加速烘烤干燥，涂膜将有更大的起皱倾向。
（4）、溶剂挥发过快，涂层易起皱。
改善措施：
（1）、严格控制喷涂涂膜厚度。
（2）、按工艺要求调配涂料，使粘度符合要求。
（3）、按照烘干技术规范制订逐步升温烘烤干燥的工艺条件。
（4）、控制溶剂挥发速度。
7、干燥不良
涂装后按技术规定的干燥规范烘干，但涂膜不完全固化，涂膜发湿，硬度低或表干里不干的现象，均属于干燥不良。
产生的原因：
（1）、钢桶表面残存水或油污。
（2）、喷涂时使用的压缩空气中含有油和水。
（3）、喷涂涂膜太厚。
（4）、干燥烘干室内换气不良（通风不好）、烘窑内湿度大、温度低、烘干时间不足。
改善措施：
（1）、加强涂装前钢桶桶表面的处理，除去压缩空气中的汕和水份。
（2）、控制喷涂涂膜厚度。
（3）、确保烘干室内各项技术状态良好。
8、生锈
钢桶涂装后不久，在涂膜下出现红丝或透过涂膜出现锈点。
产生的原因：
（1）、钢桶在涂装前处理存在问题，钢桶表面质量差，钢桶本身就有锈迹存在，前处理时又未处理干净。
（2）、钢桶表面涂装后涂膜不完整，如有针孔、漏涂和露底等缺陷，涂膜的耐蚀性较差。
（3）、堆码时损伤涂膜，仓贮空气湿度、温度高。
改善措施：
（1）、涂装前钢桶表面一定要清理干净，有可能最好进行磷化处理。
（2）、确保钢桶涂膜的完整性。
（3）、堆码时切莫损坏涂层，不能在场地上滚动；仓库要注意通风，严禁露天堆放。
9、变脆
涂膜失去弹性或弹性变差的现象称为发脆，它是涂膜开裂或剥落的前奏。
产生的原因：
（1）、过热烘干，即洪干温度过高，烘干时间过长使涂膜变脆。
（2）、涂料过期，喷料不良涂膜也易变脆。
（3）、涂膜在过低温度条件下使用。
改善措施：
（1）、按工艺规定或技术条件推荐的烘干条件进行烘干。如果烘干室因故障需较长的时间修复，则应降低烘干室内窑体温度或及时取出烘干
的钢桶。
（2）、使用优质涂，注意涂料的有效期限。
（3）、在过低温度条件下使用钢桶，需采用与之配套的特种涂料进行涂装。
10、涂膜缺陷的修整方法
根据涂膜缺陷的类型、严重程度及其对涂层保护性能的影响程度来合理选择涂层的修整方法，一般有以下三种修整工艺。
（1）、在涂层的平整度、整体附着力和保护性能未受影响，缺陷较小，范围不广的前提下，一般直接或用砂纸轻轻打磨一下，用手工重新补
全缺陷。如露底、遮盖不良以及小范围的其它较轻的缺陷，都适用这种修整工艺。
（2）、在缺陷较严重，影响到涂层的平整度、完整性以至整体的保护性能的场合，一般需用砂纸仔细打磨等方法来消除涂膜缺陷。然后再重
新喷涂，并注意及时采取措施不再出现类似缺陷。
（3）、在缺陷严重，涂层已不完整，已失去保护性能的场合，如严重的针孔、生锈、变脆、剥落开裂等涂膜缺陷时，则应彻底去掉原来涂层，重新涂装，使之成为合格产品。