铝型材即将进入智能化

改革开放以来，随着国内经济的快速发展，人们生活水平的提高，金属门窗、建筑幕墙、铁路运输装备、汽车和城市轨道交通等行业发展迅速，推动了铝型材行业的快速发展。 据统计，中国铝型材产量和消费量占到全球40%以上。

尽管这几年受房地产市场影响，但总体的来看，最近这几年国内铝型材总体产量和消费量仍呈增长态势。不仅仅在建筑门窗领域，铝型材也开始不断往轮船、飞机、汽车等工业领域延伸。

工业技术的进步，造就了铝型材市场蛋糕不断做大。近年来，随着铝型材新产品、新款式研发和应用水平不断提升，注胶、穿条等隔热节能技术从无到有，节能环保材料不断满足消费者需求。

由于铝型材品种规格多样，并且在挤压过程中材料流动状况复杂，挤压模具承受载荷状况恶劣，使得铝型材挤压产品开发和模具的设计成为一项艰巨的任务。依赖经验设计和试模返修的传统生产模式已不能满足现代化经济发展的需求。在效率就是生命，质量就是关键的市场经济环境下，铝型材挤压生产企业最重视的是提高模具设计加工的成功率及挤压的产量和成品率。在铝及铝合金半成品生产中，挤压是主要成形工艺之一，挤压模具的好坏、挤压速度的快慢直接影响铝及铝合金挤压生产企业的产品质量和产量。

在这种情况下，如何提高挤压机的生产率已成为当务之急。提高生产率的措施很多，提高装机水平、提高工人素质、提高管理水平等都是切实有效的措施。

一、影响产品产量和质量的主要因素

1、铝棒质量的重要性

对于质量要求较高的铝型材，铝棒质量的好坏直接影响产品的质量和产量，合金化、晶粒化、细化、均质化的高质量铸锭可以减少模具的损耗，提高有效的生产时间，从而提高挤压速度实现最da产量。

2、先进装备与高素质工人是提高产量的前提

对提高挤压产品的产量来说，先进的装备、高素质的工人、现代化的科学管理起着至关重要的作用。

3、模具的重要性

合理的模具设计，及时氮化提高模具工作带的硬度和光洁度，降低换模次数，减少非工效时间，提高产品质量降低废品率，对实现产量最da化是非常重要的。

铝型材表面经粉末喷涂后具有很好的防护性能与装饰性能，经过几十年的发展，铝型材喷涂工艺愈发完善，同时喷涂成品率也不断提高。一般情况下，如果严格控制前处理及喷涂工艺，可大限度地控制不合格品的产生。但由于原辅材料、挤压坯料、喷涂设备、生产环境因素以及员工责任心等，铝型材粉末喷涂一次成品率很难达到100%，其中大部分缺陷是需要返工修复的。据观察，当砂纹表面出现质量缺陷需要重新返喷时，有时会出现返喷涂层与第一道砂纹涂层间出现脱层问题，也即常说的“两张皮”现象，而返喷平光粉末涂料时却极少出现脱层问题。由于涂层的附着力对涂层的耐候性、耐盐雾性 、耐酸碱性等有极大的影响，一旦附着力不合格，则涂层失去了对基材的保护作用，因而附着力显得尤为重要。

返喷砂纹粉末附着理论

砂纹粉末涂料之所以更易出现层间脱层现象，必有其特殊性。

与平光粉末涂料相比，砂纹粉末涂料配方有其特殊性

配方中所用的主要原材料如聚酯树脂和固化剂TGIC（或HAA）可能更低端

配方中使用砂纹剂为低表面张力物质，固化后更易形成低表面能的涂层表面

配方中使用更多的蜡以提高表面硬度和抗刮伤性能，固化后浮于涂层表面

配方中可能使用待检品、库存粉以及回收粉，固化时，砂纹粉末也表现出与普通平光粉不一样的固化特性熔融粘度大。胶化时间短

附着力实质是界面间的作用力，是有机涂层与基体间通过物理和化学作用结合在一起的牢固程度，它主要包括两方面内容：有机涂层与金属基体间相互结合的能力及有机涂层分子间交联的程度，涂层与基体间的结合力越大越好，涂层固化越彻底，分子间的交联就越稳定，形成的涂层就越致密牢固。

粉末涂料喷涂时依靠静电吸附到工件表面后，在固化炉中经过熔融、流平、胶化、固化四个过程。其中，在熔融、流平、胶化三个过程中粉末呈液态特征，润湿底材并且渗入到底材的表面孔隙中，从而使粉末与被涂底材紧密结合，形成附着力。

如果在熔融、流平、胶化、三个过程中粉末层不能与底材紧密结合，那么工件在受到外力作用时会出现涂层与底材分离的现象，即人们常说的“掉塑”、“脱 塑”、“涂层脱落”或者“附着力不合格”。考查附着力时润湿性是必须的标准，只有当涂料有效润湿底材时才起作用，涂料对底材的润湿是形成附着力的关键。被涂表面的润湿可从热力学角度描述，涂料在液态时的表面张力以及底材和固态涂膜的表面能是影响界面连接强度和附着力形成的重要参数。有报导称加入少量的某些含氮基团能大大提高附着力。因为界面上两相间发生氨-酯交换反应，形成酰胺键，但在实际操作中并未得到证实。

附着力通常以图1所示的几种形式形成对底材的附着，附着力的大小取决于底材表面和涂料的性质。广义上，这些结合力可分为二类 ：主价力和次价力。化学键即为主价力，具有比次价力高得多的附着力，次价力是以氢键为代表的弱得多的作用力。当粉末涂料喷涂于底材上，在固化的过程中就形成了附着力。在热固性聚酯粉末涂料界面间可能形成共价键，相互反应的化学基团牢牢结合在底材和涂料上。在具有极性基团，如含结晶水的转化膜（铬化膜）的底材上更易以化学键结合（聚酯粉末中反应性的羧基基团与金属底材转化膜界面间形成共价键，这一相互反应的化学基团牢牢结合在底材和涂料上，解决聚酯粉末涂层与铝型材表面附着力的问题），因此这类连结属于化学键结合且最强耐久性佳。而在非极性表面如完全固化交联的聚酯粉末涂层上则具有较少的化学键，因此返喷涂层就不会与基层涂层发生化学交联反应，只能进行物理附着或少量氢键结合。因此在砂纹表面返喷砂纹粉末更适合于机械连接理论解释。

图1 常见的几种附着结合方式

机械连接理论

当熔融的粉末与含有孔、洞的砂纹表面接触时，熔体能够渗透进去并起到机械定锚作用。虽然砂纹的表面粗糙化能提高附着力，但必须注意避免深而尖的涂层形状（砂纹光泽过低，表面过于干燥的砂纸状涂层），这种粗糙化的砂纹涂层会出现透底现象，而且，深而尖的隆起会形成不均一的涂层，从而生成应力集中点，降低附着力。当剥离返喷砂纹涂层时，可以看到返喷砂纹涂层的背面是光滑的，也就是说返喷的砂纹粉末熔融时并未真正地渗透进第一层粗糙的砂面涂层的缝隙中。若不能完全渗入，则涂料与表面的接触会比相应的几何面积还小，并且在涂料和底材间留有空隙，空隙中驻留的气泡会导致水汽的聚积，最终导致附着力的损失。

3 返喷时层间脱层原因分析

通过以上理论再结合砂纹粉末的特性可以总结返喷砂纹粉时可能产生的脱层原因：