在连续机组上以冷轧带钢、镀锌带钢(电镀锌和热镀锌)为基板,经过表面预处理(脱脂和学处理),用辊涂的方法,涂上一层或多层液态涂料,化经过烘烤和冷却所得的板材即为涂层钢板。由于涂层可以有各种不同的颜色,习惯上把涂层钢板叫做彩色涂层钢板。又由于涂层是在钢板成型加工之前进行的,在国外这叫做预涂层钢板。 一、彩涂板简介
1、彩涂板的历史 彩涂板生产技术于1927年首创于美国,1936年建成第1套彩图钢板生产机组,1955年建成世界第一套带钢列徐彩图生产机组。20世界60年代彩涂板生产迅速发展,在北美、欧洲、日本发展尤为迅速。 上世纪80年代末我国才陆续建设彩钢板机组,这些机组多建在钢铁厂及合资企业,彩钢板工艺设备基本从国外引进。到2000年国产彩钢板达到173万吨,出现了产能过剩。国有特大钢铁企业宝钢、鞍钢、本钢、首钢、唐钢、济钢、昆钢、邯钢、武钢、攀钢等企业的机组产能、装备水平较高,都相继建成了采用国外技术、年生产能力12万~17万吨的彩钢板机组。 同时,许多民营企业投资的彩钢板生产大多采用国产设备,产能较小,但上马快、投资低,产品主要面向建材、装饰行业。另外,外资、台资也纷纷登陆兴建彩涂机组,但大部分集中在沿海地区。1999年以来,随着彩涂板市场兴旺,彩涂板的生产及消费进入了快速增长期。从2000~2004年,生产量以平均39.0%的速度递增。到2005年止,全国彩涂板产能大于800万吨/年,还有一批彩涂机组正在建设之中,全国总产能超过900万吨/年。
2、彩涂板特点 涂层钢板具有轻质、美观和良好的防腐蚀性能,又可直接加工,它给建筑业、造船业、车辆制造业、家具行业、电气行业等提供了一种新型原材料,起到了以钢代木、高效施工、节约能源、防止污染等良好效果。使用镀锌钢板为基板的彩色涂层钢板,除有锌保护外,锌层上的有机涂层起了覆盖隔离作用,可防止钢板生锈,使用寿命比镀锌钢板更长,据介绍涂层钢板的使用寿命比镀锌钢板长50%。
*重量轻:2~4kg/平方米,相当于砖墙的1/150。
*成型性:彩涂板有钢板的机械强度、加工性能,易于成型。
*耐蚀性:比镀锌板有更高的耐水性、耐候性、耐蚀性。
*装饰性:颜色丰富多样,无需再做表面装饰。
*安装拆卸灵活:施工周期可缩短40%以上。
3、彩板的分类与用途
(1)按彩钢板的基板可以分成冷轧基板彩涂板、热镀锌基板彩涂板、电镀锌基板彩涂板。
(2)按彩钢板的颜色要求分成很多种类如桔黄、奶黄、深天蓝、海蓝、绯红 砖红、象牙、瓷蓝等。
(3)按彩钢板的表面状态可以分成涂层板、压花板、印花板。
*冷轧基板彩涂板 由冷轧基板生产的彩色板,具有平滑美丽的外观,且具有冷轧板的加工性能;但是表面涂层的任何细小划伤都会把冷轧基板暴露在空气中,从而使露铁处很快生成红锈。因此这类产品只能用于要求不高的临时隔离措施和作室内用材。
*热镀锌彩涂板 把有机涂料涂复在热镀锌钢板上得到的产品即为热镀锌彩涂板。热镀锌彩涂板除具有锌的保护作用外,表面上的有机涂层还起了隔绝保护、防止生锈的作用,使用寿命比热镀锌板更长。常用于建筑外墙、瓦顶。
*热镀铝锌彩涂板 根据要求,也可以采用热镀铝锌钢板作为彩涂基板(55%AL-Zn和5%AL-Zn)。镀铝锌板是一种高耐腐蚀性材料,比镀锌板具有更强的耐腐蚀性。用途与热镀锌彩涂板类似,常用于建筑外墙、瓦顶。
*电镀锌彩涂板
用电镀锌板为基板,涂上有机涂料烘烤所得的产品为电镀锌彩涂板,由于电镀锌板的锌层薄,因此该产品不适合使用在室外制作墙、屋顶等。但因具有美丽的外观和优良的加工性能,因此主要可用于家电、音响、钢家具、室内装璜等。
4、彩涂板发展方向
(1)采用高质量基板,对基板的表面、板形及尺寸精度要求都愈来愈高,室外用的如小锌花平整热镀锌钢卷、无锌花平整热镀锌钢卷及时下兴起的锌合金热镀卷;室内用如电镀锌钢卷、贴膜冷轧板及铝板卷。
(2)改进预处理工艺及预处理液,设备数量少,成本低成为主流工艺,不断改进预处理液的稳定性、抗蚀性、环保性能。
(3)注重新涂料的开发,对一般聚酯、聚偏氟乙烯(PVDF)和塑料溶胶进行改良,获得超级颜色重现性,抗紫外线、抗二氧化硫、提高耐蚀性;开发耐污染、吸热等功能性涂料。
(4)机组设备更完善。如采用新型焊机、新型辊涂机、完善固化炉、配置先进的自动化仪表等。
二、彩涂板的工艺
(1)彩涂板工艺分类 彩涂板生产工艺主要分为辊涂法、幕流法和粉涂法,此外还有贴膜法。 *辊涂法 辊涂法应用最广。在工艺段带材先经过前处理清洗,再进行表面预处理(铬化或磷化),带材进入涂装室,由涂装机的提料辊、涂棍将涂料涂到带材的上下表面,涂油湿膜的带材进入固化炉加热烘烤,温度有低至高,将湿膜中的溶剂完全挥发出去,并将含溶剂的废弃排出送至焚烧炉处理。涂层固化后的带材经过冷却。辊涂工艺通常受涂装机一次涂湿膜厚度及烘烤固化炉溶剂负荷的限制,若产品要求涂膜厚度大,则要多次涂覆及烘烤固化,因此辊涂机组分为一涂一烤、二涂二烤、三涂三烤等多种类型,以满足不同涂层厚度的要求,并能更经济合理地利用涂料。
*幕流法 初涂是用涂棍,精涂时采用幕流法涂层机,将液态涂料涂到钢带表面,吐过的带钢不会留下辊印,控制难度大,适合于生产高质量的家电彩涂板。该工艺控制难度较大,仅在新日铁君津厂应用,没有得到推广。
*粉涂法 粉涂法是一种新工艺,分为粉末枪与粉末云两种技术,几年前在欧洲与日本已经有数套采用粉末枪技术的彩涂机组投产,其工艺速度低,生产能力小。最近开发的MSC粉末云技术使粉涂技术有很大提高。其工艺如下:粉涂法的预处理类似于传统的辊涂法预处理,预处理后的基板外表面涂上粉末粘结剂,经感应加热到175℃,进行干燥,形成5~10μm的干燥膜,再通过内水冷却辊将基板冷却到40℃,这样处理好的基板穿过装在箱体里的粉涂装置、粉涂装置处在1个强大的静电场下,粉末旋转刷产生涂料粉末云,行程粉末云的固体涂料颗粒带有很高的电荷,其飞向告诉运行的基板,产生足够大的边界穿透力,粉末颗粒便均匀地沉积在带钢表面上。涂上干粉膜的带材要经过固化处理,通过2铬装有横向感应线圈的固化炉,及1个保温炉处理,经冷却,完成了工艺段处理。粉末法产品涂膜厚度、色彩、光泽均匀;耐划伤、抗腐蚀、抗粉化、抗褪色性好;涂料中没有溶剂,也没有热固粘结剂,无爆炸及火宅隐患。粉涂彩涂板涂层厚度范围为10~250μm范围宽。 *贴膜法 贴膜法涂装前的预处理与辊涂法基本相同,预处理后带材下表面涂上背漆,上表面涂热固粘结剂,经活化处理将PVC塑胶模粘结在基板上表面,经过冷却、压平,就获得了外观美丽的彩色贴膜板。贴膜彩涂板外观美丽,具有优良的防火、耐腐蚀、抗酸碱等性能,耐火性、抗污染性具佳。但价格较高,其产品主要应用于家电、家具、室内装饰及车船内部装饰。
(2)辊涂法的一般工艺流程 一般彩涂板的工艺流程为: *前处理 前处理是对钢带进行清洗,去除去金属表面的油脂、残留铁、碳等杂质,使表面洁净并容易浸润,以确保在化学处理时,在基板表面形成一层结构均匀结合力较强的化学转化膜。
原理:附在钢板表面上的油性污染物种类主要有脂肪酸和甘油脂,这些有机物在碱溶液的脱脂过程中可引起皂化作用、乳化作用、渗透作用、分散作用,并在清洗的作用下脱离钢板表面,从而达到清洁的目的。 皂化作用 金属表面油污中的动植物油(主要成分是硬脂酸),与碱生成硬脂酸钠(即肥皂)和甘油,溶解进入碱性溶液,俗称皂化反应,以除去工件表面油污。其反应为: (C17H35COO)3C3H5 + NaOH → C17H35COONa + C3H5(OH) 3 硬脂酸 碱 硬脂酸钠 甘油
乳化作用 乳化剂为表面活性物质,吸附在界面上,憎水基团向着金属基体,亲水基团溶液方向,使金属与溶液间界面张力降低,从而在流体动力等因素的作用下,油膜破裂变成细小的珠状,脱离金属表面,到溶液中形成乳浊液。
浸透作用 皂化与乳化作用均系从油污表面逐步进行,而使碱性溶液浸透油脂内部,达到并润湿工件表面,增进了脱脂除油的效果,这就是表面活性剂的浸透作用。
分散作用 可使从金属表面除去的油脂分散到水溶液之中。 前处理对产品质量的影响 基材表面的清洗效果将对涂层产品的性能产生较大影响。如基材表面清洗不干净,会使化学处理涂膜不连续,从而导致涂层的附着力下降,常表现为涂层的T弯、杯突、冲击等加工性能下降;另外,清洗不干净还会造成彩板涂层气泡、