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彩涂品種的發展動態(一)

彩鋼板|彩涂_彩鋼卷_寶鋼彩涂板_上海力營實業有限公司

本文,上海力營實業有限公司帶領大家簡要回顧下彩色涂層鋼板的發展歷程,了解下彩色鋼板的是如何發展到今天的淺談,以及文章的最后,希望和大家一起討論下彩涂業面臨的一些問題及對策。本文一一介紹了其化學預處理、涂裝等關鍵生產技術的發展以及近年來 產品品種的變化動態,最后討論了彩涂業面臨的一些問題以及對策。

第一節 彩涂板的定義

彩涂板是指通過連續生產機組,以快速、連續的生產方式,在金屬平板材的兩面涂裝上有機涂層所獲得的一種預涂層 (pre-finish) 制品,誕生于本世紀 30 年代初的美國。與傳統的后涂層 (post-finish) 產品相比,彩涂板有著顯著的技術優勢和成本優勢,因此在進入 50 年代中期后歐、 美、日等西方國家開始大力發展彩涂鋼板制造業,生產方式日趨先進、產品類別日益豐富、產量保持高速增長,并建立起了兩個重要的行業協會:美國卷材涂層者協會(NCCA)以及 歐洲卷材涂層協會 (ECCA)。時至今日,彩涂板的發展已經成為了現代鋼鐵工業中一個重要的分支。

第二節 彩涂板的生產能力

八十年代初,全球彩板產量首次突破百萬噸,1998年,歐洲和北美的鋼基及鋁基彩板的產量總和達到 880 萬噸 (1998 NCCA Shipment Statistics 、1998 ECCA Shipment Statistics) 。目前全球的彩涂生產線數量超過五百條,主要分布在北美、歐洲和亞洲的日、韓及中國,產能約一千四百萬噸、實際產量 1200 萬噸 (2000 年數據 ),近年估計已突破 1400 萬噸。傳統生產基地美國、 歐洲、日本的產能分別為 455 萬噸、 400萬噸和270萬噸。亞太地區彩板的生產國主要有日本、韓國、臺灣、澳大利亞和中國。

第三節 彩涂板的應用市場

彩涂板的應用市場主要分為建筑、家電及交通運輸等三部分,三者相加占彩涂板總消費量的 80%,其中建筑領域份額最大,平均為63%。

建筑用彩板以熱鍍鋅鋼板或鋅鋁合金鍍鋼板為基材,主要加工成瓦楞板或與聚苯乙烯復合成輕量化夾芯板后用于建造鋼結構廠房、機場、庫房、冷凍庫等工業或商業建筑。目前國內市場上夾芯板份額約占60%, 瓦楞板 25%,其余為鋼窗料和大跨度拱形板。家電彩板以熱鍍鋅、電鍍鋅及少量冷軋板為基材,生產及消費市場集中于歐、美、日,三個地區的年產量分別為 31 萬噸、 77 萬噸和36 萬噸,中國僅為 2 萬噸。北美地區家電彩板的應用比例最高,占全部彩板的19%,約50%的家電外板采用了彩板,用量最大的是冰箱和 大型空調系統 (HVAC) 。中國是家電生產大國,家電彩板的消費必將大幅增長,但目前各廠家適用于后涂裝的生產線大部分還有相當長的使用年限,近年內適合于彩板的家電生產線大量出現的可能性不大。

第四節 彩板生產技術的發展

50 年代的彩涂板生產線為單張式,速度僅僅有 15m/min ,是使用氨基醇酸漆進行單層涂裝,涂裝方式是用聚氨酯橡膠輥進行單向輥涂; 70 年代出現了連續式帶鋼生產,機組速度明顯加快,達到 60- 80m/min ,涂層結構 出現了底漆、面漆的復合層,底漆是環氧類,面漆以聚酯、丙烯酸、 PVC 塑溶膠為主;涂裝方式為 2-3 輥的可逆式輥涂,擺動門式涂層頭被廣泛使用;進入 80 年代后最主要的特征是機組速度的提高 (100- 200m/min) 和機組一體化控制水平的提高, 涂裝裝置也由擺動門式逐步過渡至既能快速切換涂料品種又能更 精確控制濕膜厚度的 CLS;目前的彩板生產進入了高度成熟期,生產工藝在近十年間未見有革命性的突破, “化學預處理+輥涂卷鋼涂料+加熱固化” 的模式沿用至今,只是隨著機組自動化程度的提高、在線檢測 (膜 厚、色差、 PMT 、化學預處理膜控制等 )手段的增多、快速固化型涂料和快速反應型化學預處理的開發成功 等,生產速度已從 10 年前的 120m/min 提高到了現在的 150~180m/min 。 盡管如此,在金屬化學預處理、卷鋼涂料涂裝和涂層固化這三大彩涂技術中仍出現了一些值得關注的動態。

第五節 彩涂板的化學預處理

彩涂板的化學預處理分為偽轉化磷化膜、復式氧化膜和 Dry-In-Place 輥涂前處理等三種。

冷軋鋼板一般采用 Fe2O3/Mn 3(PO4)2 型預處理液,在帶鋼表面形成一層無定型轉化膜,俗稱鐵系磷化。鍍鋅鋼板常用的預處理劑主要有復式氧化物型和磷酸鹽型。前者是含 Fe、Co 或 Ni 等重金屬螯合物的堿性水溶液,形成的化學預處理膜為無定型的金屬氧化物;后者是含磷酸二氫鹽、加速劑等成分的酸性水溶液,形成的是磷酸鹽晶體膜。

近年來出現的輥涂前處理 dry-in-place ,具有綜合性能優勢,代表著發展方向。所謂的 Dry-in-Place ,是指用輥涂方式而非浸入式來處理彩涂基板板面,不經漂洗直接烘干,處理劑一般是含 鉻酸鹽、磷酸鹽、 二氧化硅和高分子樹脂乳液的混合體系,在板面上形成的是凝膠狀無定型鉻酸鹽轉化膜。相對于前 2 種工藝,其設備占用的體積小 (只有前者的 1/5)、幾乎無廢水排放、工藝控制簡單、適用于高速 機組,歐、美的彩涂新線普遍采用此工藝。

傳統的聚氨酯橡膠輥涂法依然是技術主流,但最近在美國和日本出現了兩種新的涂裝方式-粉末噴涂及淋式涂裝。

1)粉末噴涂 powder coating

由于粉末涂料固化后的性能優于目前的溶劑型卷鋼涂料,如同時滿足涂層高硬度 (≥3H) 和高成型性 (0T,No Tape off) 的要求,故在彩涂生產線中引入了與之配套的噴涂工藝。目前正在研究的工藝方式有 3 種——靜電法、云霧室法和電磁刷法。靜電法采用的是傳統的噴槍,缺點是由于帶鋼速度過快時霧狀涂料無法 擊破帶鋼表面的氣流層到達鋼板上,使機組速度受到限制;云霧室的開發主要是解決了帶鋼高速運行下粉末穿越臨界空氣層的難題,目前為止僅美國的 Material Science Co. 擁有全球唯一的一條高速機組,速度達 120m/min ;電磁刷法借用了復印機和打印機的磁刷顯色技術,使粉末涂料帶電后按磁場方向連成鏈狀,刷布于平板金屬表面,其工藝特點是快速和膜厚控制精確,但目前未見商業應用的報道。

2)淋式涂裝 curtain flow

淋式涂裝基本工作原理是將液態涂料通過帶鋼上方的狹縫自由流下成簾狀,流至帶鋼表面,形成濕膜。該工藝最大的特點是整個涂裝室完全密閉且濕膜不與機械設備接觸,實現了最佳的流平性、膜厚均勻性和涂層板 面的零缺陷,特別適合于生產高光家電彩板。缺點是對機組的自動化程度要求過高,導致投資增大。新日 鐵君津廠的 CCL 就采用了此技術。


彩板品種的發展動態

1)基材的薄規格化和高強度化

為獲得更大的噸鋼面積,建筑彩板厚度日趨減薄。目前最具市場競爭力的厚度是 0.48~0.53mm,相應地基板強度也上升至屈服強度 350~550MPa 級別,以保證產品加工后的結構強度。

2)鋁鋅合金板的應用日趨廣泛

與熱鍍 Zn 鍍層相比, Al-Zn 鍍層具有更為優越的裸耐腐蝕性能,大氣暴曬結果為 2~ 6 倍,在惡劣環境中使用壽命上有優勢。但在涂上有機涂層,成為彩色涂層鋼板后,正面的耐蝕性主要由有機涂層與化學 預處理層共同提供,鋁鋅合金彩板和熱鍍鋅彩板的耐蝕性差異基本消除。但國外多年大氣曝曬數據顯示在膜下腐蝕和切口保護方面,鋁鋅合金彩板仍有優勢。

3)鋅鋁鎂合金板日益受青睞

近來來,防腐似乎是自金屬被利用以來一直奮斗的目標。隨著建筑業對防腐的要求越來越高,上海力營實業在接洽廣大的用戶以及業主的時候經常被中高端用戶問及板材的使用年限及防腐的工藝。時至今日,國內的寶鋼及大型鋼廠陸續推出自己的鋅鋁鎂品牌。因為有鎂的加入,使得板材更加的耐久、防腐,且切割加工性能不輸鋁合金。據說,之前是為了替代不銹鋼的部分市場而被日本首次研發成功,進而各大鋼廠加大研發力度推出的鋅鋁鎂。