預烘烤對鍍錫板涂料潤濕性的影響

近年來鍍錫板用涂料產品發展迅速，諸如鋁膏、環氧改性氨基樹脂、Sol-gel 涂料和紫外固化涂料等都有廣泛應用。縮孔是除附著力外的另一類涂飾性問題，是鍍錫板涂覆涂料后進烘房前短時間內（<5s）局部漆膜收縮產生的孔狀缺陷，其成因相對清晰，主要是灰塵、等板面因素，以及涂料潤濕性等匹配性因素。實踐表明印鐵廠采用 120-180℃預烘烤鍍錫板，能夠顯著降低涂料縮孔發生率，提高涂料與鍍錫板的適配性，但涂膜前預烘烤改變鍍錫板表面膜層結構和性能的研究報道尚不多見。此次對烘烤前后鍍錫板表面膜層含量和成分變化進行了分析，考察了表面潤濕性變化。

采用德國KRÜSS接觸角測定儀 DSA25S 對鍍錫板試樣進行接觸角測量，得到接觸角、表面能以及色散和極性部分值。

一、主要烘烤對鍍錫板鈍化膜的影響

鈍化膜成分作為鍍錫板表面膜層的重要部分，其鈍化膜常用鉻量表示，但因 Cr2O3 有電化學活性，其Cr(OH)3 無法檢出，因此兩種成分很難在統一方法下快速定量檢測，即無法通過工藝有效控制鈍化膜組分。考察了 120℃條件下，鍍錫板烘烤 10 min、20 min 的表面鈍化膜鉻含量測量曲線，結果見圖 1。如圖所示，陽極氧化電流的作用下，烘烤后的鍍錫板鈍化膜氧化反應的起始拐點（TA）前移，恒電位穩定時間延長，膜層反應的終點（TB）曲線走向一致，說明鈍化膜中部分物質經過烘烤發生了成分轉變。根據計算得到烘烤前試樣鍍錫板鈍化膜鉻含量為 4.30 μg/cm2，120℃加熱 10 min 后，其表面鉻量增加為 4.85 μg/cm2，加熱 20 min 時，其表面鉻量增加為 5.16 μg/cm2，再進一步加熱時，表面鉻量不再進一步增加。由此說明，鍍錫板加熱烘烤過程中，鈍化膜中 Cr(OH)3可能發生脫水縮合，轉化生成 Cr2O3被檢出。

圖1. 鍍錫板烘烤前后表面鉻含量計時電位曲線

二. 烘烤對鍍錫板表面潤濕性的影響

縮孔本質上是涂料在鍍錫板表面穩定鋪展的能力，潤濕是涂料與板面適配性的關鍵。上述研究考察了烘烤對鍍錫板表面膜層變化，但這種變化是否直接對表面潤濕性有影響，試驗通過接觸角測試分析了烘烤對鍍錫板表面潤濕性的影響。圖 2是水介質在不同條件下接觸角測定結果，結果顯示烘烤熱處理前，水在鍍錫板表面接觸角為 86°左右，120 ℃加熱 20 min 后，水在鍍錫板表面的接觸角降為 68°左右，說明烘烤大幅度降低了水在鋼板接觸角，提高了鍍錫板表面潤濕性。鍍錫板 120 ℃加熱 40 min 后，接觸角穩定在65°左右，說明烘烤改變表面膜層達到一定程度后，潤濕性趨于穩定，直觀反映了烘烤對鍍錫板的影響。

圖2. 烘烤處理對鍍錫板表面水接觸角的影響(

a)：未烘烤；(b)：120 ℃烘烤 20 min；

(c)：120 ℃烘烤 40 min

用二甲烷作為非極性標準物對烘烤前后鍍錫板進一步分析，得到試樣表面能、色散部分和極性部分值的變化，結果見表 3。數據顯示，隨著烘烤時間的延長，鍍錫板表面能逐步增加，其色散部分值降低，非極性部分值上升顯著。由此說明涂覆前預烘烤本質上提高了板面的表面能，增加了涂料與板面的張力差值，單方面提升了鍍錫板對涂料的適應性，增強了涂料在鍍錫板表面鋪展形成穩定濕膜的能力。

表 3 120℃烘烤處理對鍍錫板表面能的影響

根據表面自由能的色散和極性部分值，通過 OWRK 方程進行計算發現烘烤后的鍍錫板表面能增加，直接體現在對涂料表面張力及其涂料中極性組分的包絡能力增強，提高了鍍錫板對涂料的適應能力。對此，印鐵廠可以評估鍍錫板的表面能范圍，從涂料角度出發，控制合適的張力等工藝，提高涂料與鍍錫板的適配性，降低預烘烤解決縮孔問題的成本。

三.結論

烘烤熱處理降低了水的表面接觸角，提高了鍍錫板表面能，其中極性部分增加明顯；涂飾前的鍍錫板預烘烤處理改變了鍍錫板整體膜層成分比例，增強了鍍錫板對涂料表面張力適配范圍，有利于涂料濕膜穩定鋪展，為鍍錫板涂料配方優化提供了技術方向。

參考文獻：

王志登,王洺浩,李寧. 預烘烤對鍍錫板表面膜層和潤濕性的影響【J】.表面技術, 2020.