刘日新  宋喜梅  刘 婷

（北京赛维美高科技有限公司） 

1、概述

粉末涂装的烘烤温度对涂膜的色差有很明显的影响。粉末涂装固化过程的固化温度和固化时间用炉温跟踪仪进行测试。定期进行温度测试的重要性在于：确保所有的产品全都达到了所要求的固化温度和固化时间，以保证涂装质量。当产品质量出现问题时，可迅速找出涂装烘烤过程可能出现问题的原因并及时解决问题。 

2 控制温度与烘烤温度管理

烘烤线的现场控制柜上一般有显示烘烤线的温度和速度，有的还有燃烧室热风出口的温度。这个温度用安装在烘烤线上的热电偶（或者热电阻）来测量。

这个控制温度是烘烤线上某一个固定位置的温度。其实烘烤产品和这个测试温度点不在同一个空间位置。

控制热电偶（热电阻）需要每个月对其进行准确性检测。每两年更换新的控制热电偶（热电阻）。

烘烤温度和烘烤时间是指工件的实际温度和维持不低于这一温度的累积时间，而不是固化炉的设定温度和工件在炉内的行走时间。 质量控制要求确保所有的产品全都达到了所要求的固化温度和固化时间，最高温度不要超过粉末允许的最高温度。

涂装线的温度必须定期用炉温跟踪仪进行跟踪测试。一般至少测试上中下的产品温度和一点炉气温度。在涂装线投产验收、涂装线维修后重新投入使用、更换加热设备、更换控温热电偶（热电阻）等情况下必须先测试炉温曲线才能重新安排生产。日常测试至少每个月进行一次。 

3、SMT炉温跟踪仪

3.1炉温跟踪仪

炉温跟踪仪可以分为四通道(型号SMT-4)简易炉温跟踪仪，七通道(SMT-X7-4M-300-K)无线炉温跟踪仪等多种，根据要测试的测点数和工艺温度和时间的要求选择最合适的炉温跟踪仪^[1]。

3.2测试原理

炉温跟踪仪配备保温箱进行隔热，和产品一起进入烘炉并穿过烘炉，温度数据记录在炉温跟踪仪内。测试温度用传感器一般为K型热电偶。有粘贴热电偶、夹子热电偶，磁铁热电偶等，根据工艺需求选择热电偶固定方式。测试温度传感器可以测量烘烤炉内气氛温度一点，产品不同位置表面温度多点。整个烘烤炉内的温度数据记录在炉温跟踪仪内。出炉后，通过和计算机进行通讯，读出整个过程的数据，用专用软件分析测试结果，得到高于某（根据客户要求选择）两个固化温度的固化时间和烘烤过程的最高温度。

无线炉温跟踪仪采用WIFI无线通讯和USB通讯，可以将实时温度数据嵌入控制系统中。

4、测试方法与步骤

4.1 设置采样周期

在设置软件或炉温跟踪仪显示屏上设置采样周期，有1s, 2s, 5s, 10s, 20s等可选，通常设置为1s。

4.2 固定热电偶在工件上

将热电偶热端固定在被测工件表面，用一根炉气热电偶测试炉气温度。

粘贴热电偶：采用高温胶带把热电偶粘贴在工件表面，特别适合厚度在2mm以内的金属件、塑料、异型工件等。特点是响应时间短。

夹子热电偶：固定方便，适合于各种铝合金工件。

磁铁热电偶：只适合于各种铁质工件，不适合不锈钢、铝、塑料等工件；缺点是响应时间长。

至少测试一点炉内气氛温度。

4.3进炉测试

在进炉之前，打开炉温跟踪仪开关，开始记录。炉温跟踪仪和工件一起进炉, 记录并保存工件在整个固化过程中粉末涂层的温度变化。出炉后先停止记录，然后再拔下热电偶。

4.4 下载数据进行分析

炉温跟踪仪出炉后，通过数据线将已记录的温度数据下载到电脑中，通过专用分析软件进行数据分析。

4.5 保存测试温度数据

同时记录烘烤炉实际的设定炉温和流水线的速度， 对测试结果进行分析。

5．实际测试实例 

5.1 铝合金轮毂涂装温度测试

汽车铝合金轮毂越来越多地采用粉末涂料涂装，目前我国铝轮毂行业主要采用透明粉进行面涂。涂装是铝合金轮毂生产的最后工序，该工序的主要功能是增加轮毂在驾驶过程中在各种环境下的抗腐蚀性和外表的美观，可以根据用户的需求进行不同颜色的喷涂。轮毂底涂、色漆喷涂、透明层喷涂等每一层喷涂完成后，都需要进行固化成膜，所以每一套喷涂设备连接的都是一套固化炉和相应的冷却炉，炉内温度实际温度曲线可以用SMT炉温跟踪仪来测试并调整确保温度曲线满足工艺要求。

图1为轮毂涂装炉温曲线。空气温度的最高温度达到231.7℃，这个温度有点偏高，不能高于粉末涂料允许的最高温度。 由于工件比较厚，如果高温下的固化时间不能达到要求，可以通过降低流水线的速度。

图1 铝合金轮毂涂装温度曲线

 

5.2 家电涂装温度测试

家电涂装采用的粉末固化工艺为 180±10 ℃，烘烤 15±5min ，属正常固化。

但两者之间相互关联，设备最初调试时需要使用SMT炉温跟踪仪测量最大工件的上、中、下 3 点表面温度及累积时间，并根据测量结果调整固化炉设定温度和输送链速度 ( 它决定工件在炉内的行走时间 ) ，直至符合上述固化工艺要求。这样就可以得出两者之间的对应关系。 图2为冰箱外壳的涂装温度曲线。这个温度曲线比较合理。

图2 家电涂装温度曲线

 

5.3 彩涂板涂装温度测试

彩涂板是指将有机涂料在连续生产工艺中涂敷在基板表面, 经烘烤而成的产品。彩涂板作为一种复合材料, 不仅强度高、易成型, 而且有良好的耐腐蚀性能, 同时有机涂料可配成各种不同的颜色, 并可借助于印花、压花等技术制成仿木纹、皮革纹等各种图案, 使彩涂板具有很好的装饰性能, 因而其在建筑、家电和交通运输上得到了越来越广泛的应用。

在彩涂板生产过程中, 固化是关键工序, 涂料涂敷到基板上后, 需加热使湿涂层中的溶剂得以挥发, 同时使有机物在催化剂的作用下发生聚合或交联反应。固化不但使涂层牢固地和基板粘结在一起, 还使其具有一定的力学和物理性能, 因此固化工艺参数的控制直接影响到彩涂板的产品性能。图3为铝板彩涂温度曲线。

图3 铝板辊涂温度曲线

5.4 铝型材涂装温度测试

铝型材涂装线主要有立式和卧式两种。卧式建议用4通道炉温跟踪仪，立式用7通道炉温跟踪仪。固化时必须按规定的温度和时间进行烘烤。如果温度过低时间过短会造成粉末形不成花纹，同时因化不彻底，机械性能也大大下降。粉末固化工艺为 180±10 ℃，烘烤 15±3min ，属正常固化。

图4为一条铝型材卧式喷涂线的实际测试曲线。

图4 铝型材涂装温度曲线

上中下铝材表面的最高温度分别为251.0℃、242.9℃、242.9℃，高于220℃的烘烤时间分别为13min, 12min和12min。

炉气温度有一个局部高温，温度达到291.3℃，在流水线正常运行的时候不会影响产品的质量如果流水线停止走动，处于这个高温下的铝型材烘烤的质量会出现问题， 必须通过调整烘烤线的热量分配或者降低高温燃烧器出口的温度来消除这个局部高温区。 

6 结论

本文介绍了烘烤线的温度管理和SMT炉温跟踪仪的一些应用实例，建议对涂装线的控制热电偶（或热电阻）定期进行检测，控制热电偶（或热电阻）每两年进行一次更换。涂装线的温度曲线每个月进行一次测试。 烘烤线大修后、 停炉后再开炉生产时也要用炉温跟踪仪先检测炉温曲线是否合格再开始生产。

 

参考文献

【1】       宋喜梅，刘日新，涂料和涂装用 SMT 炉温跟踪仪的应用实例与校准，现代涂装，Vol18，3，49-51,54