彩鋼板|彩涂_彩鋼卷_寶鋼彩涂板_上海力營實業(yè)有限公司
本文，上海力營實業(yè)有限公司帶領(lǐng)大家簡要回顧下彩色涂層鋼板的發(fā)展歷程，了解下彩色鋼板的是如何發(fā)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(yè)面臨的一些問題及對策。本文一一介紹了其化學(xué)預(yù)處理、涂裝等關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展以及近年來 產(chǎn)品品種的變化動態(tài)，最后討論了彩涂業(yè)面臨的一些問題以及對策。
第一節(jié) 彩涂板的定義
彩涂板是指通過連續(xù)生產(chǎn)機(jī)組，以快速、連續(xù)的生產(chǎn)方式，在金屬平板材的兩面涂裝上有機(jī)涂層所獲得的一種預(yù)涂層 (pre-finish) 制品，誕生于本世紀(jì) 30 年代初的美國。與傳統(tǒng)的后涂層 (post-finish) 產(chǎn)品相比，彩涂板有著顯著的技術(shù)優(yōu)勢和成本優(yōu)勢，因此在進(jìn)入 50 年代中期后歐、 美、日等西方國家開始大力發(fā)展彩涂鋼板制造業(yè)，生產(chǎn)方式日趨先進(jìn)、產(chǎn)品類別日益豐富、產(chǎn)量保持高速增長，并建立起了兩個重要的行業(yè)協(xié)會：美國卷材涂層者協(xié)會（NCCA）以及 歐洲卷材涂層協(xié)會 （ECCA）。時至今日，彩涂板的發(fā)展已經(jīng)成為了現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)中一個重要的分支。
第二節(jié) 彩涂板的生產(chǎn)能力
八十年代初，全球彩板產(chǎn)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(chǎn)量總和達(dá)到 880 萬噸 (1998 NCCA Shipment Statistics 、1998 ECCA Shipment Statistics) 。目前全球的彩涂生產(chǎn)線數(shù)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(chǎn)能約一千四百萬噸、實際產(chǎn)量 1200 萬噸 (2000 年數(shù)據(jù) )，近年估計已突破 1400 萬噸。傳統(tǒng)生產(chǎn)基地美國、 歐洲、日本的產(chǎn)能分別為 455 萬噸、 400萬噸和270萬噸。亞太地區(qū)彩板的生產(chǎn)國主要有日本、韓國、臺灣、澳大利亞和中國。
第三節(jié) 彩涂板的應(yīng)用市場
彩涂板的應(yīng)用市場主要分為建筑、家電及交通運輸?shù)热糠?，三者相加占彩涂板總消費量的 80％，其中建筑領(lǐng)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(fù)合成輕量化夾芯板后用于建造鋼結(jié)構(gòu)廠房、機(jī)場、庫房、冷凍庫等工業(yè)或商業(yè)建筑。目前國內(nèi)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(chǎn)及消費市場集中于歐、美、日，三個地區(qū)的年產(chǎn)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(qū)家電彩板的應(yīng)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(diào)系統(tǒng) (HVAC) 。中國是家電生產(chǎn)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(chǎn)線大部分還有相當(dāng)長的使用年限，近年內(nèi)適合于彩板的家電生產(chǎn)線大量出現(xiàn)的可能性不大。
第四節(jié) 彩板生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展
50 年代的彩涂板生產(chǎn)線為單張式，速度僅僅有 15m/min ，是使用氨基醇酸漆進(jìn)行單層涂裝，涂裝方式是用聚氨酯橡膠輥進(jìn)行單向輥涂； 70 年代出現(xiàn)了連續(xù)式帶鋼生產(chǎn)，機(jī)組速度明顯加快，達(dá)到 60－ 80m/min ，涂層結(jié)構(gòu) 出現(xiàn)了底漆、面漆的復(fù)合層，底漆是環(huán)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(jìn)入 80 年代后最主要的特征是機(jī)組速度的提高 (100－ 200m/min) 和機(jī)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(chǎn)進(jìn)入了高度成熟期，生產(chǎn)工藝在近十年間未見有革命性的突破， “化學(xué)預(yù)處理＋輥涂卷鋼涂料＋加熱固化” 的模式沿用至今，只是隨著機(jī)組自動化程度的提高、在線檢測 (膜 厚、色差、 PMT 、化學(xué)預(yù)處理膜控制等 )手段的增多、快速固化型涂料和快速反應(yīng)型化學(xué)預(yù)處理的開發(fā)成功 等，生產(chǎn)速度已從 10 年前的 120m/min 提高到了現(xiàn)在的 150～180m/min 。 盡管如此，在金屬化學(xué)預(yù)處理、卷鋼涂料涂裝和涂層固化這三大彩涂技術(shù)中仍出現(xiàn)了一些值得關(guān)注的動態(tài)。
第五節(jié) 彩涂板的化學(xué)預(yù)處理
彩涂板的化學(xué)預(yù)處理分為偽轉(zhuǎn)化磷化膜、復(fù)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(yù)處理液，在帶鋼表面形成一層無定型轉(zhuǎn)化膜，俗稱鐵系磷化。鍍鋅鋼板常用的預(yù)處理劑主要有復(fù)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(xué)預(yù)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(xiàn)的輥涂前處理 dry-in-place ，具有綜合性能優(yōu)勢，代表著發(fā)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(jīng)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(zhuǎn)化膜。相對于前 2 種工藝，其設(shè)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(jī)組，歐、美的彩涂新線普遍采用此工藝。
傳統(tǒng)的聚氨酯橡膠輥涂法依然是技術(shù)主流，但最近在美國和日本出現(xiàn)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(yōu)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(chǎn)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(tǒng)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(dá)鋼板上，使機(jī)組速度受到限制；云霧室的開發(fā)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(jī)組，速度達(dá) 120m/min ；電磁刷法借用了復(fù)印機(jī)和打印機(jī)的磁刷顯色技術(shù)，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(yè)應(yīng)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(tài)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(jī)械設(shè)備接觸，實現(xiàn)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(chǎn)高光家電彩板。缺點是對機(jī)組的自動化程度要求過高，導(dǎo)致投資增大。新日 鐵君津廠的 CCL 就采用了此技術(shù)。
彩板品種的發(fā)展動態(tài)
1）基材的薄規(guī)格化和高強(qiáng)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(yīng)地基板強(qiáng)度也上升至屈服強(qiáng)度 350～550MPa 級別，以保證產(chǎn)品加工后的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
2）鋁鋅合金板的應(yīng)用日趨廣泛
與熱鍍 Zn 鍍層相比， Al-Zn 鍍層具有更為優(yōu)越的裸耐腐蝕性能，大氣暴曬結(jié)果為 2～ 6 倍，在惡劣環(huán)境中使用壽命上有優(yōu)勢。但在涂上有機(jī)涂層，成為彩色涂層鋼板后，正面的耐蝕性主要由有機(jī)涂層與化學(xué) 預(yù)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(shù)據(jù)顯示在膜下腐蝕和切口保護(hù)方面，鋁鋅合金彩板仍有優(yōu)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(biāo)。隨著建筑業(yè)對防腐的要求越來越高，上海力營實業(yè)在接洽廣大的用戶以及業(yè)主的時候經(jīng)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(nèi)的寶鋼及大型鋼廠陸續(xù)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(jù)說，之前是為了替代不銹鋼的部分市場而被日本首次研發(fā)成功，進(jìn)而各大鋼廠加大研發(fā)力度推出的鋅鋁鎂。
