馬鋼家電彩涂覆膜工藝優(yōu)化研究

湯曉東，馬新榮，錢婷婷

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

引言

彩涂板是馬鋼“十五”期間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整系列改造項目之一，是馬鋼黑色金屬產(chǎn)業(yè)鏈的進一步延伸，具有色澤鮮艷、耐久性好、抗腐蝕性強、易加工成型、生產(chǎn)成本低、污染排放少等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于建筑、家電等各個領(lǐng)域[1]。隨著彩涂產(chǎn)品種類越來越多，高附加值的家電彩涂板成為重點開發(fā)的品種，而家電彩涂大部分需要表面貼膜，保證貼膜質(zhì)量的穩(wěn)定是提升產(chǎn)品檔次的重點工作之一。貼膜起皺、斷膜、脫落、跑偏、殘膠等缺陷不僅對彩涂板表面造成影響，也會給用戶加工過程中帶來損失。近年因覆膜質(zhì)量不穩(wěn)定問題，賠付多起質(zhì)量異議，為此開展相應(yīng)的工藝技術(shù)改進很有必要。

1 覆膜機工作原理

彩涂機組冷貼膜機由意大利FATA 公司設(shè)計安裝，主要由芯軸、轉(zhuǎn)向輥、糾偏裝置、貼膜輥等構(gòu)成，主要工作原理為通過芯軸固定冷膜卷，冷膜通過轉(zhuǎn)向輥導(dǎo)入生產(chǎn)線，再經(jīng)覆膜輥通過人工輔助與鋼帶進行貼合，覆膜機的壓輥在氣缸帶動下，將膜與帶鋼進一步貼合。保護膜主要為聚乙烯(PE)材料，膠粘劑采用聚丙烯和聚氨酯[2]，芯軸及貼膜輥都由單獨的電機進行控制，貼膜過程線速度與機組速度保持一致，貼膜機配有兩根芯軸，生產(chǎn)中一卷膜貼完后另一備用卷能夠進行自動切換，以保證機組的連續(xù)性生產(chǎn)?？刂葡到y(tǒng)分為巡邊及對中2 種模式，冷膜卷在芯軸的位置需與帶鋼的位置保持一致，當(dāng)膜的位置與帶鋼的位置出現(xiàn)偏差時，可通過糾偏裝置來調(diào)整芯軸的水平位置[3]。

在覆膜機覆膜過程中，保持膜所受張力恒定是保證成品質(zhì)量的一個重要條件。如果張力過大，則膜與帶鋼間受力過大從而造成膜被拉變形甚至被拉斷。反之，若張力過小，則膜會松散，在帶鋼表面覆膜會產(chǎn)生褶皺、氣泡等質(zhì)量缺陷，甚至膜會纏繞到其他傳動輥上。為了避免上述問題的發(fā)生，需要在覆膜過程中能自動調(diào)節(jié)膜張力并使之控制在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定[4]。

2 覆膜工藝優(yōu)化

2.1 無膜缺陷改善

彩涂普通覆膜家電板包括電梯板、冰柜板、空調(diào)板等。前期保護膜來料卷徑較小，平均每卷不超過1 500 m，正常生產(chǎn)中，無法完全做到保護膜長度與生產(chǎn)卷長度匹配。因此，勢必會出現(xiàn)卷中換膜的情況，在板面形成膜接頭，撕除后出現(xiàn)無膜缺陷。按照每個子卷平均4 t統(tǒng)計，0.5 mm厚度的彩涂板每1.5 卷即可出現(xiàn)一處膜接頭，平均每個膜接頭2 m，每月成材率損失0.13%。

針對此問題，一方面增加保護膜原卷長度，彩涂生產(chǎn)線貼膜機最高可裝備3 000 m 保護膜，但過長的膜易導(dǎo)致外圈及內(nèi)圈粘度不均，出現(xiàn)斷膜風(fēng)險。評估后統(tǒng)一按照2 000 m 以上長度定制，降低了膜接頭比例，由原先的1.5 卷出現(xiàn)一處膜接頭降低為2.0 卷出現(xiàn)一次。另一方面降低撕膜長度，由原先一人負責(zé)對膜接頭裁剪，施行一專多能崗位優(yōu)化，兩人協(xié)力操作，自制裁膜刀，減少了膜接頭長度，由原先的2 m 降低為1 m 內(nèi)。按照現(xiàn)有舉措，平均每2 卷出現(xiàn)一次膜接頭，接頭長度降低為1 m，每月成材率損失0.05%，相比較改善前減少了0.08個百分點。

2.2 膜起皺缺陷改善

彩涂在線覆膜過程因保護膜與板面間隙較大，壓輥壓力不足，會導(dǎo)致膜內(nèi)進入空氣，用戶在現(xiàn)場加工時，過平整機經(jīng)矯直輥擠壓形成膜起皺現(xiàn)象。其次，部分電梯用彩涂板厚度超過1.5 mm，用戶在加工過程中剪切為1 250×2 500 mm 大板，單板重量超過36 kg，保護膜自身粘度及厚度無法承受板重，經(jīng)用戶旋轉(zhuǎn)折邊時，吸盤會在膜表面形成褶皺。

針對此問題，當(dāng)貼膜時發(fā)現(xiàn)板面起泡，迅速劃破氣泡釋放空氣，但易產(chǎn)生板面劃傷，且運行過程中操作不安全；后通過摸索將壓輥壓力恒定在40 kg，覆膜情況良好，如發(fā)現(xiàn)貼膜棍面有明顯破損，及時更換工作輥，確保產(chǎn)品質(zhì)量。針對超厚板保護膜起皺現(xiàn)象，與終端用戶聯(lián)合制定了整改方案及行動計劃，在保證加工線不降速的基礎(chǔ)上，通過增加保護膜厚度有效地改善了起皺現(xiàn)象，保護膜厚度由原先的40～50 μm 提升至80～90 μm，同時避免了膜粘度增加所帶來的纏膠現(xiàn)象。見圖1。

圖1 保護膜增厚在吸盤機器加工褶皺改善明顯

2.3 膜跑偏改善

保護膜跑偏現(xiàn)象集中在縮寬膜產(chǎn)品上（空調(diào)產(chǎn)品），客戶要求貼膜寬度較板寬縮窄，但實際生產(chǎn)中由于貼膜張力的存在，對保護膜有一定的拉伸，大部分產(chǎn)品所使用的保護膜比板寬，按照原有的保護膜寬度匹配生產(chǎn)縮寬產(chǎn)品，會產(chǎn)生一側(cè)超寬。

通過重新匹配保護膜寬度，原有的板寬+10 mm會導(dǎo)致單側(cè)跑偏，直接訂購?fù)鍖挼谋Ｗo膜在張力作用下會縮寬超過5 mm，經(jīng)過反復(fù)試驗，決定采用板寬+5 mm 匹配保護膜寬度，實際生產(chǎn)中可經(jīng)過糾偏調(diào)整，有效控制兩側(cè)各縮寬0～5 mm，滿足客戶要求。

2.4 殘膠缺陷改善

保護膜殘膠現(xiàn)象集中在低粘膜產(chǎn)品上，客戶因需要保護膜在加工后易撕，要求膜粘度需比正常粘度降低，粘度過低會造成加工撕膜后板面出現(xiàn)纏膠等現(xiàn)象。見圖2。

圖2 保護膜纏膠形成白色斑點

針對性設(shè)計一款低粘膜，此款膜粘度由原先的中粘0.7～1.4 N/cm 降低至0.1～0.7 N/cm，厚度由原先的50 μm 降低至45 μm，粘度降低50%，厚度降低10%，滿足了用戶要求。

2.5 保護膜脫落改進

前期因保護膜與產(chǎn)線工藝不匹配造成多起客戶加工過程膜脫落問題，主要集中在某客戶X 產(chǎn)品上，但同型號保護膜貼覆其它產(chǎn)品效果良好，分析二者差異主要在光澤度不同，其中保護膜脫落產(chǎn)品主要是中低光產(chǎn)品，而不脫落產(chǎn)品為中高光產(chǎn)品，光澤度對其影響較大。現(xiàn)將X產(chǎn)品光澤度在其原有光澤度基礎(chǔ)上提高20%，但仍有脫落情況，改用另一型號低粘產(chǎn)品，同時將張力在原有基礎(chǔ)上降低20%左右可較好解決加工脫落問題，目前每批次產(chǎn)品均會根據(jù)使用情況抽檢保護膜剝離力，基本解決了保護膜脫落問題。見圖3。

圖3 改進后保護膜覆膜情況良好

2.6 二次貼膜工藝優(yōu)化

彩涂二次貼膜產(chǎn)品主要集中在皺紋面彩涂板，這部分產(chǎn)品因板面橘皮紋的特殊效果，普通保護膜工藝無法牢固的粘附在板面上，需在首批涂層板生產(chǎn)后固化爐降溫重新上線二次貼膜，在板溫達到特定溫度時使用無膠膜貼附，在一定溫度的作用下，無膠膜的PE層會釋放粘性物質(zhì)，溶解于板面凹槽及膜層中，冷卻后達到牢固貼膜的效果。但由于二次貼膜工藝的特殊性，在彩涂重復(fù)上線，低速易產(chǎn)生煙氣不符合環(huán)保要求，且大大增加了能耗成本及剪切損耗，嚴(yán)重影響作業(yè)效率。

目前分別與A、B、C 及D 等保護膜廠家開展合作開發(fā)皺紋面專用一次上線保護膜。現(xiàn)場進行工藝優(yōu)化，速度40～50 m/min，張力8～13 N/m2。其中C、D 廠家開發(fā)的兩款保護均可一次上線完成覆膜，保護膜剝離力正常，滿足客戶要求。見圖4。

圖4 皺紋面一次上線覆膜效果圖

2.7 實施效果

2.7.1 合格率

通過一系列的工藝改進優(yōu)化，目前各類家電產(chǎn)品貼膜情況良好，因家電板貼膜產(chǎn)生的質(zhì)量損失及不合格品率持續(xù)下降。2020 年1-12 月份家電板貼膜合格率數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1所列。

表1 家電覆膜產(chǎn)品合格率統(tǒng)計

2.7.2 經(jīng)濟效益

貼膜成材率由之前的90.95%提升至96.71%，上升5.76 個百分點，按照每提升1 個百分點降本12 元/t 計算，全年家電貼膜產(chǎn)品總量3000 t，另覆膜質(zhì)量異議在前期基礎(chǔ)上降低80%，經(jīng)濟效益約53 萬元。

3 結(jié)論

通過對機組覆膜生產(chǎn)過程出現(xiàn)的無膜、膜起皺、膜跑偏、板面殘膠、膜脫落及保護膜二次上線等問題產(chǎn)生原因的深入分析，有針對性地開展提高保護膜長度、優(yōu)化覆膜壓力、精準(zhǔn)控制覆膜張力，重新匹配合適保護膜等工藝改進，很好地改善了保護膜加工不穩(wěn)定問題。在馬鋼彩涂提質(zhì)增效的關(guān)鍵時期，確保家電彩涂板貼膜質(zhì)量、提高貼膜合格率、降低貼膜不良品數(shù)量，不僅有利于內(nèi)部損失的降低，對外提升彩涂品牌也有著重要的意義。