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卷钢涂料技术发展及其应用

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作者:佚名  来源:不详  发布时间:2014年1月6日  阅读:次   

上海振华造漆厂

  

2012-05-29 04:28:28|  分类: 职场·创业 |  标签: |举报 |字号 订阅

  

       采用卷材涂料涂装的彩色涂层钢板在国外已成为很大的产业,国内近几年彩钢板的发展极为迅速。目前,卷材涂料技术主要向超长寿命、产品功能化和环境友好型的方向发展,并推动彩色涂层钢板的技术进步和应用领域的不断拓展。  

       卷材涂料起源于20世纪30年代的美国,80年代的中后期,我国的宝钢、武钢等引进国外的卷材流水线,拉开了国内彩钢板生产的序幕。卷材涂料的涂装是以冷轧钢板、镀锌钢板、镀铝锌钢板等为基板,采用高度自动化的辊涂生产方式,钢板经过脱脂、化学处理、涂底漆、高温烘烤、涂面漆、高温烘烤后成膜,并达到一定物理性能和抗性的涂层。彩钢板产量的70%左右为建筑用途,而家电用途的彩板也占有一定份额,约8%~10%,其余为商业用途、容器用材、交通与汽车、金属家具等。彩钢板的结构示意图见图1。

图1彩钢板结构示意图

图1彩钢板结构示意图

    卷钢所用的涂料类型及其涂装条件见表1。

表1卷钢所用涂料类型及其涂装条件

表1卷钢所用涂料类型及其涂装条件由于彩钢板最终用途不同,所用基板也不一样,表2归纳了这些钢板的用途。

表2钢板种类及其主要用途

表2钢板种类及其主要用途

    作为卷钢涂料用钢板在涂装前必须对钢板进行表面处理。目前,前处理方法主要有磷酸锌处理和铬酸盐处理,应根据钢板的情况来选择处理方法。电镀锌和热镀锌钢板可选用磷酸锌处理,其主要工序是:脱脂→表面调整→化学处理→钝化处理,处理后在钢板的表面形成一层磷酸锌结晶体。铬酸盐处理可分为反应型、电解型和涂布型等多种类型,实际生产线上涂布型铬酸盐处理法使用得较多,虽然说铬酸盐处理没有废渣、废液产生,有利于环境,但由于铬酸盐是有毒致癌物,故开发无铬化表面处理剂是发展方向。

    由于彩钢板的用途不同,故其对所用涂料的要求不一样,例如建筑涂料彩板分为内用、外用和其它用途三大类,其中60%~70%为外用板,主要用于屋顶盖板(占总量的30%以上)和外墙壁板(占总量近30%),建筑外用彩板长期经受风吹、日晒、雨淋,经历多年的寒暑变化,所要求的主要性能有耐冲击性、耐风压性、防火性、防漏水性、隔热性、隔音性、耐候性、耐污染性、加工修补性等,此外还需要有美观的色调、新颖的式样、丰富的质感、并与建筑物整体及其周边环境相协调。

    家电用彩板所用的钢板国外己越来越多采用镀锌板,逐渐由锌花或无锌花的热镀锌板来取代原来用的冷轧板或电镀锌板,而家电用彩板对涂料表面质量的要求更高,需要涂料具有耐污染性、耐腐蚀性、耐候性、可加工性和适当硬度。

    家电用彩板因用途不同对涂料要求也十分不一,各有侧重,如电冰箱彩板要求对食品无毒性,耐低温,耐污染性等;洗衣机彩板要求耐强洗涤剂,耐腐蚀性;自动面包机彩板要求耐热性等,而大部分电冰箱、洗衣机等家电产品均为白色或近白色,故对色差要求十分严格。

 1卷材市场概况

    笔者所在单位是欧洲卷材涂料协会(ECCA)非欧盟会员,根据2006年上半年统计,卷材涂料涂装彩钢板的ECCA欧盟会员彩钢板产量为961.59724万t,其面积为60194.7万m2。ECCA统计的2006年上半年卷材涂料产量分布及彩钢板的用途分布分别见图2和表3。

    图22006年上半年卷材涂料产量分布

图22006年上半年卷材涂料产量分布

表32006年上半年卷材涂料彩钢板用途分布

表3  2006年上半年卷材涂料彩钢板用途分布

由表3可见:建筑用彩板仍占有绝对使用量,其次为汽车和家电。

    随着全球经济的复苏,彩钢板的产量也获得了较快的增长,表4为ECCA统计的2006年、2005年上半年涂料消耗量。表5为ECCA统计的2005年第二季度各涂料体系的消耗量与比例。

表42006年、2005年上半年涂料消耗量

表42006年、2005年上半年涂料消耗量

表52005年二季度各涂料体系的消耗量与比例

表52005年二季度各涂料体系的消耗量与比例

    由表4可见:2006年ECCA会员单位卷材涂料消耗量较2005年消耗量增长了近18%,显示了彩钢板在欧洲仍是非常有前途的行业。

真空耙式干燥机"TEXT-INDENT: 2em;" >    20世纪80年代中后期,上海宝钢和武汉钢铁厂才开始从美国、英国引进卷材的生产技术和装备。首条卷涂流水线于90年代初正式运行,并取得了迅猛的发展。表6为中国1987年至2005年的卷钢流水线数量和产量。

表6中国卷钢流水线数量和产量

表6中国卷钢流水线数量和产量

中国还处在彩色涂层板应用领域不断扩大的过程中,总体上,市场的需求依然旺盛。建筑用彩色涂层板在国际彩色涂层板市场上占比重为60%~70%,我国占90%以上,可以看出应用领域虽在扩展,但建筑仍是主要用户。产能总量已高于预期消费需求,高档的彩钢板越来越被中国建材市场亲睐,家电用彩钢板的需求量在逐年增加,并且赋予了新的功能,如抗菌表面。家电用板市场很大,电冰箱、空调、洗衣机、冷柜等占用很大的市场,国内彩钢板要占领这一市场还需下一番工夫,但市场是巨大的。

    在过去的十多年中,中国的彩钢板产业从无到有,发展到现在的270万t的消耗,取得了骄人的业绩。近年来,中国上马许多卷材机组,至2005年,总生产能力估计达到1750万t,实际开工率严重不足,彩钢板行业面临着低端市场过度竞争,而高端市场又需大量进口的尴尬局面。

    2卷材涂料技术及其发展

    2.1卷材涂料的基本知识

    卷材涂料配方通常都含有若干组分,一般采用的原材料为:

    (1)颜料:着色颜料、防锈颜料、体质颜料;

    (2)树脂:聚酯树脂、高相对分子质量聚酯树脂、硅改性聚酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、溶剂型聚偏二氟乙烯树脂、PVC树脂等;

    (3)溶剂:芳烃类、酯类、醚类、酮类等;

    (4)助剂:消泡剂、分散剂、润湿剂、表面活性剂等;

    (5)其它:催化剂、有机或无机充填剂、功能助剂(导电助剂、磁性助剂、抗菌剂等)。

    树脂用作涂料配方中的基料。此外,大多数涂料都需要溶剂,也可含各种助剂。再则,许多涂料还含交联剂,它在涂料施涂于底材后,在固化阶段与树脂发生化学反应,生成网状交联结构的漆膜。这种网状结构往往对产生良好的漆膜性能来说十分必要。卷材涂料在高速涂布后,在高温条件下快速进行固化(10~25s),溶剂必须在固化阶段蒸发,形成涂膜。对涂膜而言有许多性能是重要的,包括硬度、柔韧性、耐候性、耐化学品性、耐溶剂性、耐腐蚀性、对种种底材的附着性和抗冲击性等等。这些性能取决于许多因素,包括树脂的类型、相对分子质量、单体组成和玻璃化温度(Tg);交联剂类型与用量;固化条件;固化催化剂;以及助剂。改变这些参数可使漆膜性能发生很大变化,从而满足许多不同应用的要求。然而,这常常并不能使所有的性能同时达到最佳。

对于卷涂施工,可采用空气温度在600~700℉、时间约10~30s高温烘烤。一般说来,当其最高金属板温(PMT)至少达到400℉,可使卷涂施工达到足够的烘烤。通常,底材和涂料应在足够高的温度下烘烤足够的时间,才能使全部溶剂从漆膜中充分挥发并使聚合物与交链剂之间化学反应进行到所希望的完全化程度。

    按涂层不同,可将涂料分为底漆、面漆和背面漆三大类:

    (1)底漆:根据成膜树脂不同,底漆分为聚酯底漆、聚氨酯底漆、环氧底漆等,根据用户的不同需要可选择不同的底漆。常用的是环氧底漆和聚氨酯底漆,配以锌铬黄、锶铬黄等防锈颜料加工制造__而成。

    (2)面漆:一般采用聚酯树脂、高相对分子质量聚酯树脂、硅改性聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚偏二氟乙烯树脂、PVC树脂等,热固化交联固化体系使用甲醚化氨基树脂(如氰特公司的303树脂、首诺公司的747树脂等)或封闭型异氰酸酯树脂(BAYER公司的3175树脂等),并选用耐高温和耐候性好的颜料。

    (3)背面漆:目前,在国内可分为2/1、2/2、2/1M体系。2/1体系背面可涂一层底漆或只涂一层背面漆,主要用于夹心板,要求涂层有良好的粘结发泡性能。2/2体系采用底漆加背面漆两涂体系,一般不要求发泡性能,作为单板使用。2/1M体系一般涂3μm的底漆和6μm的背面漆,可代替2/1或2/2体系,要求背面能发泡。

    成膜物质是影响涂层性能最直接的因素,表7所示为卷钢面漆树脂品种的特性。

表7卷钢涂料树脂品种

表7卷钢涂料树脂品种

    2.2卷材涂料技术的进展

    随着彩板应用数量和范围迅速扩大,卷材涂料已进入快速发展期。2006年6月初结束的第4届国际彩板及涂料涂装技术研讨会和2006国际彩板及涂料涂装市场论坛传出这样一个消息:今后彩板及其涂料的走势将趋向高性能、环保和经济性。根据国外BASF、AKZO-NOBEL、BECKER等世界一流卷材涂料技术发展方向和国内彩钢板用户的需求,延长户外使用寿命、产品的功能化、环保节能将是彩钢板今后一段时间的努力方向。

 2.2.1建筑用彩钢板的延长寿命

    在研究有机涂层的户外老化影响因素中,太阳光紫外线被认为是引发降解的最主要因素。一般认为有机涂层的光降解机理是自由基反应机理。光分解和光氧化作用导致有机涂层分子链降解。有机涂层结构发生变化后引起其性能变化,即有机涂层在紫外线作用下发生了老化,其老化速石家庄大口径热扩管度和程度与聚合物和分子的结构有很大的关系。

    (1)PVDF氟碳涂料。

    表8为各种聚合物ZG价键的键能比较,其中碳-氟键键能是有机共价键中最高的。PVDF含氟树脂用作高耐候涂料始于20世纪60年代,经过近三十多年实际使用,被证明耐候性十分优异,是目前卷材涂层中耐候性最好的。

表8各种聚合物ZG价键的键能

表8各种聚合物ZG价键的键能

    太阳光中的紫外线波长为220~400nm,220nm波长的光能量为130kcal/mol,在阳光中小于220nm的光线极少,阳光对氟聚合物影响非常小,显示了氟聚合物的高耐候性。而氟聚合物还具有极高的化学稳定性,氟原子具有最高的电负性和较小的原子半径,决定了氟聚合物极高的化学稳定性。

    1965年,美国Pennwalt公司和ElfAltochem公司研究成功半结晶聚偏二氟乙烯(PVDF)涂料,商品名为Kynar500。该涂料不能常温固化,烧结温度为240℃。以PVDF树脂为主要成分的高耐候氟树脂涂料具有优异的耐候性、柔韧性、极佳的耐粉化性和耐沾污性等。

    PVDF树脂具有极佳的耐紫外线性能,但其本身不能阻隔紫外线,需借助涂料中的颜料达到阻挡紫外线的作用,使底漆不受紫外线的侵蚀,因此所使用的颜料必须具有优异的耐候性和耐化学品性,能够经受20~30年的户外曝晒。绝大多数有机颜料在阳光和大气的作用下会发生降解或结构破坏而退色,而无机高温煅烧金属氧化物颜料的化学性质相对比较稳定,适合长期保护。目前国内没有成熟的涂料和涂料评价技术标准,一般采用美国AAMA2605或ASCA96标准来评价涂层的优劣。近年来,国内开始盛行以三氟氯乙烯和乙烯酯单体共聚的含氟树脂,大量应用于建筑外墙和金属板,由于使用易水解的乙烯酯单体和氟含量较PVDF低,因此,其耐候性与PVDF比较,有一定的差距。

(2)HDP高耐候聚酯(HighDurablePolyester)卷材涂料。

    目前建筑用彩板主要采用普通的聚酯涂料,使用8~10年后,其涂层一般会失光,失去保护和装饰性,甚至产生锈蚀等现象。PVDF氟碳涂料尽管可以保证室外25年以上的耐候性,但价格十分昂贵。在建筑用彩板方面,英国HYDRO公司(现被BASF收购)、瑞典的BECKER公司等开发出可达到PVDF涂层60%~80%耐候性的HDP聚酯涂料,且优于普通的硅改性聚酯涂料,其户外耐候性达到15年。目前,上海涂料有限公司振华造漆厂也开发出了高耐候的聚酯树脂。

    欧洲专利EP525871介绍了一种适用于户外耐久涂料体系的聚酯,特别适用于卷材涂料,是以1,4-环己烷二甲酸、六氢邻苯二甲酸(酐)、EsterDiol204和新戊二醇制得的一种聚酯。将其与三聚氰胺匹配,用于卷材涂料体系,形成柔韧耐候的涂膜。欧洲专利EP1172425介绍了一种适用于户外耐久涂料体系的聚酯,也适用于卷材涂料,它是由2.1molEsterdiol204、0.2molNPG、4.5molCHDM、5.3molHHPA制得的一种聚酯。将其与三聚氰胺和异氰酸酯匹配,用于卷材涂料体系,形成柔韧耐候的涂膜。

    USPatentApplication20040058187中介绍了一种HDP卷材涂料和用HDP卷材涂料制得的彩涂钢板,树脂采用ConstructionChemicals的KP1578,并和普通聚酯卷材涂料、有机硅改性聚酯卷材涂料、PVDF涂料进行了比较。

    高耐候聚酯树脂在合成时采用含环己烷结构的单体,来达到树脂的柔韧性、耐候性和成本的平衡,采用不含芳香族的多元醇和多元酸来减少树脂对UV光线的吸收,达到涂料的高耐候性能。涂料配方中加入紫外线吸收剂和位阻胺(HALS)来提高漆膜耐候性能。高耐候聚酯卷材涂料在国外已被市场认可,国内宝钢正不遗余力地进行推广和应用,该涂料性价比十分突出。

    (3)有机硅改性聚酯卷材涂料。

    传统的有机硅改性聚酯卷材涂料是用有机硅树脂和聚酯树脂冷拼进行改性,可保证10年的室外耐候性。有效的办法是用有机硅单体直接对聚酯树脂进行改性,进一步提高有机硅改性聚酯树脂的耐候性,使涂层达到室外20年的耐候性,并成为开发的热点。

    在对聚酯树脂进行改性时,通常采用甲氧基的有机硅中间体,当有机硅含量达到树脂的30%,并采用高温煅烧的金属氧化物颜料时,涂料可达到25年的耐候性要求,仅次于氟树脂涂料。

2.2.2彩钢板的功能化

    2.2.2.1自清洁卷材涂料

    自洁型卷材涂料主要是针对建筑用彩板,在建材用彩板表面积聚较多的污垢后,能通过雨水的冲刷达到自净的高洗净性涂膜,可以减少灰尘和污垢的吸附,方便彩钢板的清洗和维护,起到良好的自洁效果。

    自洁型涂料和普通涂料的区别不仅仅是有良好的耐沾污能力,同时还要有良好的自洁能力。漆膜的自洁能力和耐沾污能力有一定的区别,目前自洁涂料主要有两大类,一类是通过提高漆膜的疏水疏油性,使亲水和亲油性的污染物比较难在漆膜表面吸附,即使能吸附上和漆膜的结合力也不强,在雨水的冲击力下,比较容易被冲洗掉;另一类是提高漆膜的亲水、疏油性,雨水能在漆膜表面形成一个完整的水膜,雨水能完全渗入漆膜的缝隙和小孔中,依靠雨水的冲刷作用而将漆膜表面的污染物冲洗掉。这两种方法有各自的针对性,在实际中也有大量的应用,更多的则是要考虑产品使用的环境和大气中污染物的主要类型。   

    (1)亲水性自洁涂料

    目前研究比较多的是在聚酯树脂结构中引入特殊结构的亲水基团,经交联后产生较高交联密度的同时,能使漆膜带有一定的亲水性;同时在体系中引入一种特殊的助剂,能使漆膜有更好的亲水性能。亲水助剂是一种特殊的有机硅助剂,它在水存在时发生水解反应,产生硅羟基而获得亲水功能。主要机理如下:

    —Si—OR+H2O→—Si—OH+RH

    该涂料是一种利用雨水冲洗,能够使附着在涂膜表面的污染物清洗干净,保持涂膜表面清洁的一种功能性涂料。彩板经雨水冲洗后,起到不留痕迹的效果,保持彩钢板的清洁,国内上海振华造漆厂率先开发出了这种亲水性卷材涂料。

(2)光催化自洁涂料

    该涂料中添加一种特殊的光催化剂,当涂层遇到太阳光照射时,这种新型涂料中的二氧化钛能在紫外线照射下,发生化学反应,释放一个氢离子和一个电子,并形成一个HO2,具有亲水性和厌油性,用水冲洗,就能使油污和水滴一起落下。同时还能产生一种“活性氧”,而活性氧可以分解有机物。利用这种方法,可将彩钢板表面的污物清除,将细菌杀死。

    但由于该种涂层的耐候性较差,在户外使用一段时间后,涂层会产生粉化,目前尚难在户外建筑板中使用。

    (3)仿荷花叶自洁型涂料

    源于自然界的启发,水滴可以在荷叶、鹅毛等表面随意地滚动,因为在荷叶、鹅毛等表面,其水接触角超过了150°。据华东理工大学韩哲文教授在含氟聚合物的拒水、拒油性研究中发现:以全氟烷基乙基丙烯酸酯为主要成分的含氟树脂,具有极__佳的超疏水性。1999年,Barthlott和Neihuis认为,自清洁的特征是由于粗糙表面上的微米结构的乳突以及表面蜡状物的存在而共同引起的,乳突的平均直径为5~9μm。2002年,江雷等人提出微米结构下面还存在纳米结构,二者相结合的阶层结构才是引起表面超疏水的根本原因。单个乳突由平均直径为120nm结构分支组成。因此,研究低表面能涂层和微米结构下面的纳米结构,使涂层表面达到超疏水,将是自洁型卷材涂料一个新的研究课题。

    2.2.2.2表面纹理型涂料

    随着彩钢板应用领域的不断拓展,具有各种纹理表面的涂料被开发出来,如绒面涂料、粒面耐磨涂料、桔纹涂料等。

    (1)绒面涂料

    传统的绒面涂料采用喷涂工艺,在涂料中加入硅酮的绒毛粉,涂层表面可给人一种舒适的手感。由于卷材涂层一般漆膜厚度仅为18~20μm,采用相同的手段,很难获得满意的效果。目前,通过对涂料配方的创新,使涂料固化时,表面涂层与深层漆膜的固化程度不一致,产生一定的梯度,使表面产生极细小的皱纹状结构,如同绒面一样。

(2)印花涂料

    印花彩钢板是在卷材表面进行印花处理,得到木纹一样的美感,印花彩钢板主要用于室内装饰。涂料一般采用三涂层,底涂层采用聚酯涂料,油墨采用PVDF涂料,罩光清漆采用PVDF涂料,油墨与罩光清漆采用湿碰湿的涂装工艺。

    (3)粒面耐磨卷材涂料

    耐磨聚酯卷材面漆采用聚酯树脂、交联剂、颜料和特殊结构的聚酰胺及粒径较大的微粉蜡制成,高温烘烤后,可形成具有一定弹性、不同表观和耐磨的漆膜表面,适用于表面要求特别耐磨的场合。

    2.2.2.3导电与抗静电涂层

    随着预涂彩钢板广泛应用于家电、精密仪器的生产及日常生活的各个领域,导电及抗静电彩钢板越来越受到人们的重视。

    在添加型抗静电涂料中,导电填料起了重要的作用,目前,导电填料主要有金属系填料、碳系填料、金属氧化物系填料及复合填料等。以金属填料(如金粉、银粉、镍粉)为主的抗静电涂料导电性好,但价格昂贵;铜粉价廉,但易被氧化。以碳系填料为主的抗静电涂料导电性和耐腐蚀性较好,但不能制成浅色或白色涂层而限制了其应用。在导电涂料中,目前采用较多的为银粉或镍粉,表面电阻可小于10Ω。

    在防静电涂料中,实际应用最多的为添加型防静电涂料,它是利用导电填料相互接触形成导电网络,并通过自由电子沿外加电场方向移动形成电流,从而使涂层防静电。目前采用白色的氧化物/金属包覆钛白粉特殊复合材料作为导电填料,在保持原有彩钢板基本性能和各种浅色装饰要求的基础上,使涂层具有良好的抗静电功能。

2.2.2.4抗菌涂料

    在世界发达国家和地区,最先研究的抗菌材料是有机抗菌材料,具有短期高效杀菌效果,但安全性和化学稳定性差,易产生微生物耐药性,尤其耐热性差(<200℃)是其最大弱点,导致它在应用中不适应高温加工,高温分解产物甚至有毒。20世纪80年代研究出的无机抗菌材料具有无毒,广谱抗菌,抗菌时效长,不产生耐药性的特点,特别是突出的耐热性(>600℃),大大拓宽了抗菌材料的应用领域。

    2.2.3环保节能

    卷材涂装尽管有许多优点,如高度自动化、效率高、质量稳定等,涂料中的有机挥发物(VOC)在烘烤后,经收集燃烧,热量利用率达到97%以上,是一种环保型的涂装工艺。但是,由于溶剂型液体涂料需消耗大量的有机溶剂,因此,降低VOC甚至零VOC是环保型卷材涂料的发展方向之一。

    2.2.3.1水性卷材涂料

    水性卷材涂料在欧洲已逐渐被重视,特别是石油资源的相对短缺,石油溶剂价格上涨,促进了水性涂料的发展,用于预涂卷材的水性涂料在西欧开始加大应用力度,但总量极小。

    预涂卷材用水性涂料主要有乳胶类及水溶性类,典型品种有水溶性聚酯及乳胶型丙烯酸,采用六甲氧基甲基三聚氰胺树脂或封闭型异氰酸酯作为交联剂。_

    上海涂料有限公司技术中心的姚唯亮介绍了一种高性能超薄水性卷材涂料用树脂及其在卷材涂料中的应用,叙述了丙烯酸改性苯氧树脂的研制,并与水性环氧进行了性能比较。

    水性卷材涂装不可避免带来一些缺点,由于水的表面张力大,涂装时较难润湿金属表面,而乳胶涂料的假塑性对涂装也带来困难。另外,水性涂料的涂装对彩板生产线要求较高,目前国内引进的卷材生产线尚不适合水性卷材涂料的涂装要求,因此国内水性卷材涂料应用将任重而道远。

 2.2.3.2高固体卷材涂料

    目前,高固体卷材涂料的发展来自于两方面的推动,一方面来自于石油资源的匮乏和环境友好的压力,另一方面来自于涂料用户要求提高单位涂料的涂布率,以降低生产成本。高固体卷材涂料在生产过程中减少了溶剂的使用,减少了环境污染和资源浪费。上海涂料有限公司振华造漆厂已开始了高固体卷材涂料的研究工作,笔者曾研究过2-乙基、2-丁基、1,3丙二醇在卷材聚酯树脂中的应用,由于其特殊的支链结构大大地降低了聚酯树脂在溶液中的粘度,可降低涂料中的VOC。

    2.2.3.3粉末卷材涂料

    由于粉末涂料不含有机溶剂,具有零VOC的优点,从环保角度上来讲,是取代溶剂型涂料的最佳选择,并且能够得到厚膜型的涂层。但是,粉末涂料能否如液体涂料一样可在快速线上连续、均匀地涂装,并且在极短时间内流平、固化和涂料换色是一个挑战。

    荷兰DSM公司开发了“Eletro-magneticbrush”(EMB)粉末涂料涂装技术(电磁刷技术),源于类似于复印机和激光打印机的原理。这个技术没有获得很大成功。

    美国FirstPrecisionLLC开发了PowderCoil粉末卷材涂料的高速涂装和固化技术,结合了喷涂的PowderJet粉末涂料喷涂技术,采用NIR近红外的固化技术,使线速度达到了25m/min的要求。几年前,MaterialSciencesCorporation和TerronicsDevelopmentCorporation开发了一种“PowderCloud”(粉末云雾室)的技术,由于成本过高,难以普及。现在欧洲大约有10条粉末涂装线,线速度在20m/min,基本以喷枪和旋转式涂装为主。美国MSC公司的粉末云雾室技术已处于半商业化阶段。而DSM公司的EMB技术基本处于小试阶段。目前,国内还没有一条真正意义的粉末卷材涂装线,但合肥荣事达工业包装装潢有限责任公司引进了一条平板喷涂技术的流水线,产品主要应用于家电板。

    由于传统的粉末涂料均采用后喷涂的方式,涂料玻璃化温度可比室温高,而卷材用粉末涂料采用预涂的方式,彩板加工时,需要承受一定的折弯和冲压要求,涂料的玻璃化温度一般接近室温,因此,粉末涂料在夏日必须冷藏,以免涂料结块而无法使用。

 2.2.3.4UV光固化涂料及EB电子束涂料

    光固化涂料是一种不含有机溶剂的液体涂料,可得到厚膜型的涂层。光固化涂料与传统的卷材涂料一样可在快速线上连续、均匀地涂装,并且在2~3s内流平、固化,可缩短固化炉子长度(10m),含有光引发剂,成本高且影响耐候性,色漆固化有困难,主要用于底漆与背面漆。

    电子束固化涂料成分基本与光固化涂料一致,但电子束固化设备投资高,涂料不含光引发剂,涂料成本低,能量消耗低,固化时需氮气或惰性气体覆盖涂层,防止氧阻聚,可用于各种色漆的涂装。

    2.2.3.5无铬环保卷材涂料

    由于环境保护的要求,2006年7月1日开始,进入欧盟的产品必须符合欧盟颁布的《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质的指令》即ROHS法规,禁止含有镉、铅、汞、六价铬等有害物质的材料在电子电气设备中应用,表9为ROHS法规标准。

表9欧洲ROHS法规的标准

表9欧洲ROHS法规的标准

    在传统卷材涂层中,往往采用含六价铬的预处理剂和底漆,因此开发不含铬等重金属的预处理技术和底漆是一个新挑战。防腐蚀的二氧化钛颜料和离子交换二氧化硅将成为铬酸盐颜料的替代品,BASF在无铬底漆研究方面已经有了一定的进展。中国是重要的家电出口国,由于ROHS法规的限制,上海涂料有限公司振华造漆厂已率先在国内开发了无铬的卷材涂料,并被宝钢使用于家电板[24]。

 2.2.3.6冷屋顶卷材涂料

    现在,许多国家比以往更加关注能源问题。美国在20世纪90年代,开始了冷屋顶节能的研究,并针对屋顶产品制定了“能源之星”计划。一些符合“能源之星”的外部屋顶的产品能降低屋顶表面的温度。冷屋顶卷材涂料的应用很大程度上可减少“热岛效应”,节约城市电力负荷。

    冷屋顶涂料技术是利用颜料反射的原理,通过涂层反射太阳光中的大部分红外线,而红外线是热量的主要来源,从而减少热量向屋内的传导。根据笔者的研究,用冷屋顶涂料涂装的彩钢板的空气炮屋内温度比不用冷屋顶涂料的屋内温度低10~13℃,从而减少能源的浪费。

    2.2.4汽车彩钢板的发展

    目前,由于彩钢板的种种优点,各彩钢板生产企业和涂料研究单位正不遗余力地研究汽车用的彩钢板,并取得了一定的进展。从涂料的发展角度,汽车板涂料发展分3个阶段,第一阶段,增加一道3~4μm的薄涂层作为保护层(可焊接)替代汽车涂装的预处理系统;第二阶段,涂一层10~15μm漆膜(可焊接)替代电泳底漆;第三阶段,二涂层(底漆5~7μm,面漆15~18μm)替代电泳底漆和汽车中涂。

    有报道称,已有SMART轿车车顶板采用彩钢板,其他的项目还在进一步的开发中。

    3结语

    卷材涂料在欧美经过几十年发展,已形成了一个巨大的产业,产品逐渐向延长使用寿命、增加产品的功能和环境友好型方面发展,并拓展了彩钢板的应用。水性卷材涂料、粉末涂料、光固化涂料等已开始小批量应用,环保家电涂料、冷屋顶涂料和汽车板涂料等方面也有应用。在过去的几年中,中国的卷涂机组和涂料的发展十分迅速,但低层次竞争激烈,中国应紧跟世界技术发展潮流,在高性能卷材涂料技术方面取得进展。

    随着国家经济建设的发展,集装箱板、建筑钢结构、船舶等特种钢材的需求增长,我们应充分发挥彩钢板的优异性能,促进彩钢板及涂料行业的技术进步和市场发展。

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