1、彩钢板生产工艺的发展彩钢板生产工艺的发展前言彩涂板生产技术于 1927 年首创于美国,1936 年建成第 1套彩涂钢板生产机组,195 5 年建成世界第 1 套带钢连续彩涂生产机组。20 世纪 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,目前全世界除中国外已有 400 余套彩涂机组,总产能约1400 万 t/ a。彩涂板已广泛应用于建筑, 家用电器、器具及家具等领域。2 彩涂板生产工艺按涂装方式分类 ,彩涂板生产工艺主要分为辊涂法、幕流法及粉涂法 3 种,此外还有贴膜法。2.1 辊涂法辊涂法 应用最广 ,全世界除中国外共有 300 余套这种类型的机组。在工艺段带材先经过碱液
2、清洗、漂洗 、干燥、脱油除污,再进行表面预处理(铬化或磷化、干燥,带材进入涂装室,由涂装机的沾料辊 沾液态涂料,经涂敷辊将涂料涂到带材的上、下表面,涂有湿膜的带材进入固化炉加热烘烤,温度 由低至高,将湿膜中的溶剂完全挥发出去,并将含溶剂的废气排出送至焚烧炉处理。涂层固化后的 带材要经过淬水冷却、热风干燥。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。其中,二涂二 烤机组数量最多。辊涂机组可以高速、大批量生产。产品广泛用于室
3、外建筑及室内装饰、家电、家 具、器具等领域。彩钢板生产工艺的发展2.2 幕流法初涂时用辊涂,精涂时采用幕流涂层机,将液态涂料涂到带钢表面 ,涂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。2.3 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 175C,进 行干燥,形成 5
4、10m 的干燥膜,再通过内水冷辊将基板冷却到 40C,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,形成粉末云的固体涂料颗粒带有很高的电荷,其飞向高速运行的基板,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 个装有横向感应线 圈的固化炉,及 1 个保温炉处理,经淬水冷却,完成了工艺段处理。粉涂法产品涂膜厚度、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 及火灾隐患;是环保安全型工艺。粉涂彩涂板涂层厚度范围为 10250m,范围宽,
5、其产品 应用于建筑、轻工、家电、家具、计算机等领域。2.4 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 塑胶膜粘结在 基板的上表面,经冷却、压平,就获得了外观美丽的彩色贴膜板。有些彩钢板生产工艺的发展彩涂机组是辊涂与贴膜两用 机组,在同一机组上,可用两种工艺分别生产辊涂与贴膜两种类型彩涂板。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。由于受贴膜机速度限制,这类机组一般生产能力较小。 3 彩涂板生产技术发展动向 3.1 采
6、用高质量的基板无论采用哪种涂装工艺,对基板的技术要求都 越来越高。大多钢基彩涂板要求平整锌花,零锌花热镀锌钢卷或电镀锌钢卷,近年有增加以热镀锌 铝 Galfan,铝锌Galvalume 等合金镀层钢板作基板的趋势;贴膜彩涂板采用冷轧卷 做基板,某些高档产品还以不锈钢做基板。无论采用哪种基板,对其表面,板形及尺寸精度均有很 高的要求。3.2 改进预处理工艺预处理将基板及涂料更紧密地配合,采用新的预处理工艺系统, 可增加预处理液的稳定性,增强彩涂板抗蚀性和可挠性,同时可减轻环境污染。特别是有些国家已 明确规定不允许使用含 Cv+6 的预处理液,已经改用含 Cr+3 或其它种预处理液,这种预处理 液
7、虽价格略高(约高 20%),但对环保十分有利,减轻了环保费用。3.3 注重新涂料的开发对 一般的聚酯、聚偏氟乙烯 PVDF 和塑料溶胶等涂料系统进行改良,可获得超级颜色重现性;更好 的抗紫外线、抗 SO2、抗污染性;提高抗腐蚀性、抗划伤性,以获得超级耐环境腐蚀性能;缩短 涂料固化时间,降低涂料固化温度;开发防火、防水、防霉、防虫等功能涂料;国外近年还推荐使 用水基液态涂料,以改善环保。3.4 新型辊涂机涂装机是辊涂工艺的关键设备,产量较高的彩涂 机组多采用 2 套精涂机,以彩钢板生产工艺的发展缩短更换涂料及涂敷辊造成停机的时间。目前已研制出新涂装机:特点 为双涂头精涂机,即两涂头上下布置,采用
8、液压驱动更换涂敷辊,约 2 秒钟即完成换色,其占地面 积小;采用单滑轨涂装机,其消除了辊系间多重间隙误差,比传统的堆积式滑轨涂装机涂装精度高 ,能对涂层厚度实施最佳控制,能大量节约涂料。一些辊涂机还增设了博士刀,在生产质量要求高 的彩涂板时使用。此外涂装机涂敷辊辊颈两端设位置压力传感器,配合湿膜厚度测量显示及步进电 机调整,可进行涂层厚度最佳控制。驱动系统设在涂装室外,无需采用防爆电机。3.5 完善固化 炉辊涂工艺的固化炉技术已有多项改进:1 补风净化技术为确保固化炉安全可靠运行,要不断排出 含溶剂的炉气,并补入新鲜空气。为保证彩涂板表面质量,固化炉补入的新风必须严格过滤,为此 在进风口加装了
9、中效过滤器和亚高效过滤器,新风过滤后含尘量小于 1.5mg/Nm3。2 间接 燃烧的后燃烧系统如果采用焦炉煤气或混合煤气等做固化炉燃料,一般不再采用区段烧咀供热,而 将固化炉供热集中到废气焚烧炉内,燃料燃烧和可燃废气燃烧所产生的热量经过补风换热器,将补 风温度加热到足够高,然后将热风送到固化炉各区段,燃烧产物不进入固化炉,不会造成炉气污染 。3 区段控温技术由于固化炉加热采用后燃烧系统,各区段温度调节是通过同时调节热风及冷风风 量来实现,为了合理控制固化炉各段的温度,设有整套的热冷风控制系统。4 提高热利用率将焚烧 炉烟气余热用于预热补风,可采用金属管状换热器,在冷热流体侧均采用先进的加强换热
10、技术,综 合换热系数可提高 23 倍。采用蓄热式换热技术 RTO 的热效率也很彩钢板生产工艺的发展高,可使排烟温度降至 20 0C 以下,不必设置余热锅炉,有利于环保与节能。3.6 配置先进的自动化仪表装备先进的高 产能彩涂机组,除配置了固化炉加热系统的自动化仪表,还配置了在线色差仪、湿膜测厚仪与干膜 测厚仪等,以使涂层色彩、涂膜厚度更接近目标值,不但提高产品质量,并能节约涂料。3.7P ET 复合贴膜彩色板技术兴起近年来英国贝克斯公司开发的 PET 复合贴膜彩色板技术兴起,并得 到一定发展。PET 是指聚乙烯对苯二(甲)酸盐,一般使用透明的25m 厚的膜,PET 膜是 二轴性取向的,广泛用做
11、磁性录音材料、照像、电绝缘、电容器和包装材料的基膜。PET 膜力学 性能好,b=205Mpa,=135%;在 0C 可以 OT 冷弯不破裂;膜的硬度为 12 H;具有良好的耐热性;除强碱外,具有良好的抗化学腐蚀性;良好的抗温性;良好的抗污染性; 良好的抗去污剂和抗溶剂性。PET 复合贴膜彩色板一种为 PET 膜与油漆复合涂装技术,透明的 PET 膜层压到彩涂板的表面;另一种为层压 PET 膜底部印画彩涂技术,用直接照像印画法将图 画印到 PET 膜上,再用厚度约 5m 聚乙烯类树脂粘结剂将印好的 PET 膜层压到涂好底漆的基 板上,底漆多采用热固化性的环氧树脂。3.8 粉涂工艺引起关注几年前在
12、欧洲及日本已经有数套 采用粉末枪技术的彩涂机组投产,由于受静电枪在粉末通过性和充电性上的限制,这些机组运行速 度不高,生产能力小。最近美国 MSC 研制出粉末云涂装技术,其产生的静电压比粉末枪技术约大 1000 倍,可以对基板边界产生足够大的穿透力,与粉末枪技术相比单位区域内粉末通过量可以 提高 39 倍,其首次粉末沉积率约提高 1 倍,可达到彩钢板生产工艺的发展90%。1999 年中已有采用 MSC 粉末 云技术的彩涂机组投产,涂装带钢宽度达 1300mm,机组工艺段速度为 100m/min。粉 末涂装工艺的优势在于:生产安全,环保好,产品性能更佳,节约建设投资,生产成本低。MSC 粉末云技
13、术能适应高速高效涂装,克服了粉末枪技术的缺点,很有竞争能力,引起了广泛关注。3 .9 镀锌彩涂联合生产技术 90 年代中期国外出现了热镀锌彩涂联合生产技术,先后在法国、西班 牙、北非等国家和地区投产了多套联合机组,生产状况良好。这种机组总投资低,占地面积小,彩 涂板收得率高;但设备利用率偏低。这对满足区域市场既需求镀锌板,又需求彩涂板,而总需求量 又不很大,十分有利。3.10 注重产品的多样化、高档化全世界彩涂板生产动向是趋向产品的多 样化、高档化,目前已有 600 多种花色品种。4 结束语我国彩涂板生产历史不长,近年发展很快 ,目前已具有 500 万 t/a以上的产能,正在筹建的彩涂机组还有
14、 200 万 t/a 以上产能。这 些彩涂机组装备水平不一,其中一些机组设备存在问题;低产能机组数量较多;不少彩涂板的质量 存在基板、锌层及涂层过薄等问题;缺少高挡彩涂板等。无论是生产还是市场都还不够成熟。随着 消费挡次的提高,及加入世贸组织的严峻形势,市场需要质量更高,价位更低的彩涂板。因此,彩 涂生产采用更先进的技术,提高装备水平是很有必要的。彩涂生产企业与涂料、辅料生产企业等应 更好地通力协作,开拓市场,以使我国彩涂板生产更具竞争力。彩涂板生产技术的发展宋加$北京钢铁设计研究总院!100053 辊涂法;幕流法;粉涂法;贴膜法;后燃烧系统;生产能力介绍了彩涂板的生产工艺、以及彩彩钢板生产工艺的发展涂板生产技术的发展趋势。层厚度最佳控制。驱动系统设在涂装室外,无需采用防爆电机。3.5 完善固化炉辊涂工艺的固化炉技术已有多项改进:1 补
