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1、湖南省第五届腐蚀与防护学术讨论会论文集 彩色钢板与彩板涂料 曾凌三1 彭俊邦2 ( 湖南大学化学化工学院，长沙4 1 0 0 8 2 ； 长沙湘江生力重防腐涂料有限公司，长沙4 1 0 0 0 3 ) 摘要：途述彩色钢板和彩板涂料的概况，重点介绍了彩板涂料的组成、基体树脂、涂料 工艺以及彩板和彩板涂料发展趋势。 关键词：彩色钢板彩板涂料卷材卷材涂料 1前言 彩色钢板是彩色涂层钢板的简称，即有机涂层钢板，又称为预涂层钢板。它是以金属 带钢为基材( 如冷轧钢板、热镀锌板、电镀锌板等) 通过严格的工艺控制，在其表面涂覆 各种高分子涂料( 如聚酯、有机硅改性聚酯、偏聚氟乙烯树脂、聚氯乙烯、丙烯酸树脂、
2、 环氧树脂等) 或粘贴上各种塑料薄膜( 如聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜等) 制成的产品。 彩色钢板多以卷材形式出现，所以它又叫彩色卷材，或预涂卷材。 彩板涂料是一种用于涂覆钢板、铝板表面，制成预涂卷材之后再使用的专业性涂料， 彩板涂料又称为卷材涂料。 2 彩色钢板 2 1 彩色钢板的分类、表面结构和膜层厚度 ( 1 ) 分类 按其表面状态不同，可分为预涂层板、压花板、贴膜板、印花板等。 按用途的不同，可分为建筑板。又分为户外用板，户内用板两种；家电板，如冰箱、 洗衣机、炉具、热水器及功放外壳等：汽车板，如箱式货车的车厢等。 ( 2 ) 表面结构 常用彩色钢板自上而下其表面基本结构依次为：面漆涂层、
3、底漆涂层、化学转化层、 镀锌层、钢基、镀锌层、化学转化层、底漆涂层、背漆涂层。 ( 3 ) 膜层厚度 预涂层板、印花板的膜厚一般为2 0 - - 3 0um ； 压花板的膜厚一般为1 0 0 2 0 0um ； 贴膜板的膜厚一般为5 0 2 0 0l l1 1 1 。 湖南省第五届腐蚀与防护学术讨论会论文集 2 2 彩色钢板的用途 彩色钢板由于其质轻、性优、价廉而获得广泛应用，经过半个多世纪的发展，卷材工 业已成为继汽车工业之后发展最快的产业之一。2 0 世纪末至今，我国的彩色钢板生产业得 到了迅猛发展，全国彩色钢板生产线由最初的不到十条迅速增长到目前的一百多条，年总 生产能力约7 0 0 万
4、t ，几乎覆盖整个中国。 彩色钢板应用领域，图1 为2 0 0 3 年度欧洲彩色钢板的市场销售情况，而在我国，9 5 以上的彩板用于建筑，家电板开发应用尚处于起步开发阶段。 目前彩色钢板主要应用在建筑业和家电业。 图12 0 0 3 年欧洲彩色钢板市场销售统计 ( 1 ) 建筑行业 建筑用涂层钢板分为内用、外用和其它用途，其中6 0 , - 7 0 以上用于外用板，它要求 涂层长期经风吹、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 风雨性、防火性、防漏雨性、隔热性、隔音性、耐久耐候性、耐污染性等，此外还需要有 美观的色调等与建筑物基体及周边环境相协调。表l 介绍了一些典型的
5、树脂涂层。 树脂漆膜硬度耐腐蚀性耐污染性耐候性 膜厚P m成本 聚酯优良良良 3 2 0优 丙烯酯良良良良 2 0优 聚氯乙烯塑溶胶 可 优 可良2 0 0 可 ( 2 ) 家电行业 彩涂板在家电行业的应用前景十分广阔，市场潜力很大。欧洲彩涂钢板在家电行业的 使用量逐年增加，使得彩板涂料用量也不断不涨。家电用涂层钢板可分为预涂层和后涂层 湖南省第五届腐蚀与防护学术讨论会论文集 两类，其中预涂层是在平板上涂，而后涂层是在切割成型件上涂，故前者的涂装处理速度 是后者的1 0 倍以上。家电用涂层涂膜性能的要求见表2 。 表2 家电用涂层板涂膜性能的要求 试验项目 性能试验方法 光泽 8 5 6 0
6、0 镜面光反射率 硬度 2 H用标准铅笔不产生划伤的硬度 耐冲击性 3 0 c m5 0 0 9 * 1 2 7 m m 冲击不下发生异常 耐腐蚀性 2 m m盐水喷雾试验2 4 0 h 耐污染性 不被污染黑、红颜料2 4 h 后用二甲苯擦拭 耐候性 2 0 促进式耐候试验2 4 0 h 色差N B S 2 3 彩色钢板的发展趋势 ( 1 ) 采用高质量的基板。无论采用何种涂料装工艺，对基板的表面质量、板形及尺 寸精度的要求都愈来愈高。采用G a l f a n 、G a l v a l u m e 、，G a l v a n n e a l 及电镀Z n - N i 钢卷作基板 的趋势在增长
7、。并增加在线板形矫直设备，大大提高产品质量。 ( 2 ) 改进的预处理工艺。随着环保要求的提高，趋向于无铬表面处理。改用立式化 学烘烤炉，节约能耗和厂房空间。 ( 3 ) 印花、贴膜等一系列特殊彩涂产品技术正在兴起。对于化学涂层和初涂采用集 中供给系统，可以提高生产效率。 ( 4 ) 采用新型双精涂和单滑轨涂装机，涂装机设置博士刀，使涂层厚度更均匀，表 面更光滑。采用测厚仪表在线闭换的膜厚控制精确控制涂层厚度，加设在线色差仪和光泽 度仪全面监控产品性能。 ( 5 ) 采用蓄热式( 1 盯O ) 焚烧炉，与常规的直燃式( D F I ) 焚烧炉相比较，更加节能、 环保。 对于国内彩色钢板来说，开
8、发新品种，提高其技术含量和附加值是我们面临的一项亟 待研究和攻关的课题。 3 彩板涂料 3 1 彩板涂料的组成 彩板涂料由基料、交联剂、颜填料、助剂及挥发分组分。按用途可分为，底漆、背漆 和面漆。一般铝材只需单一涂层，镀锌钢和冷轧钢则需要底漆和面漆。按形态可分为，液 体( 水性和溶剂型) 和固体( 粉末和分散体) 。按固化方式分为，热固型、热塑型和u V 7 4 湖南省第五届腐蚀与防护学术讨论会论文集 固化。根据它们的用途，成膜物类型及形态不同，组成各异的彩板涂料i 3 2 对彩板涂料的要求和它的特点 用于卷材最重的性能要求是好的涂膜柔韧性以及优良的耐候性。有先切割成型后涂覆 涂层的，但是大多
9、是采用先涂覆后切割成型的预涂方法，这样的涂装方法成本低、涂覆快、 所占空间少、涂膜均匀，因此它属于高质量的涂装。卷材涂装中的排放物可完善地后处理 ( 般是焚烧) ，所以是一种环境友好的涂装工艺。 3 3 彩板涂料用的基体树脂 根据欧洲彩板涂料协会发布的有关彩板涂料生产用各种基体树脂在使用量中表明：聚 醅树脂，与氨基树脂，或聚氨酯结合的约占6 0 居第一位，聚氯乙烯塑溶胶( P V C ) 约占 4 0 居第二位，聚偏二氟乙烯( P V D F ) 5 ，又居其次，其余的5 中包括有环氧树脂、丙 烯酸树脂、有机硅改型聚酯( S M P ) 以及醇酸树脂类。 3 3 1 聚酯树脂 聚酯树脂组成有很
10、高的可变性，在较好的表面硬度下又具有极佳的变形性，尤其在高 分子线型共聚多酯时具有极强的金属粘接力，相对于其它树脂，有良好的耐候性。但是涂 层也存着一些不足，比如由于涂层只限于约3 0I lm ，溶剂易爆孔；有时交联度很低。聚酯 树脂漆一般使用于室内、室外建筑、交通工具外壳以及器具设备罩壳等领域，大多用作背 面漆。 在彩板涂料中使用交联树脂，聚酯就属于其中。由于聚酯以及环氧等基料树脂系中含 有羟基，它们可采用氨基树脂或封闭型异氟酸酯树脂进行交联。所用的氨基树脂主要是六 甲氧甲基三聚氰胺树脂，是最普通的交联剂。它们的技术优势在于与多元醇的高反应活性 和高交联密度。在1 6 0 左右温度或更高温度
11、下反应所得的涂料因其高柔韧性和耐候性而 颇受青睐。 3 3 2 聚氯乙烯塑溶胶 聚氯乙烯塑溶胶在涂料中有最高的固体含量( 9 0 ) ，采用以下不挥发性增塑剂的结 晶聚合物这样的分散体( 比例约7 5 ：2 5 ) ，可以远远超过1 0 0um 极高的漆膜厚度，因此它 的漆膜厚度一般可达8 0 - 2 0 0pm ，同时可得到极高的变形性，用作镀锌钢的防腐蚀，性能 极佳。但是聚氯乙烯塑溶胶树脂在漆膜硬度和耐温性以及回收利用问题上仍在问题。 3 3 3 聚偏二氟乙烯( P V D F ) 聚偏二氟乙烯漆是有机溶胶，它是由合适性基体树脂在一般情况下为丙烯酸树脂( 比 例约7 0 ：3 0 ) 形成
12、的聚偏二氟乙烯分散体混合所组成。这种涂料体系的耐候性特别好- 然 而，在清除聚偏二氟乙烯涂层金属薄板时由于含氟物质在排放而变得不方便。聚偏二氟乙 烯一般用在耐候性有高要求的户外建筑。 7 5 湖南省第五届腐蚀与防护学术讨论会论文集 3 3 4 环氧树脂 环氧树脂涂料显示出不定的特征，处于特性的是在对金属粘接力和防腐蚀方面，而变 形性和耐候性方面比较薄弱。它一般被用作底漆、背面漆以及罐头漆。 3 3 5 丙烯酸树脂 丙烯酸树脂具有较高的可变性，在高分子量聚合物的情况下，有良好的金属粘接力。 它的不足之处在于机械性能调节不如聚酯容易，故彩板涂料上应用不多，目前一般都是和 聚偏二氟乙烯混合使用，起到
13、聚低P V D F 的面漆成本作用。 目前囡内彩板涂料底漆以环氧聚氨酯涂料为主，少量聚酯氨基底漆；背面漆为环氧基 涂料或者聚酯氨基涂料；而面漆绝大部分为普通聚酯涂料，少量而氟碳涂料。 3 4 彩板涂装工艺 有机涂层钢板的典型涂覆工艺有以下几个环节：首先要对金属基板进行预处理，用涂 覆辊进行上、下层涂覆，加热，干燥，冷却等操作步骤。见图2 。 卫圃一囤一固 恕囱一回一圆 图2 彩板涂装工艺流程 3 5 彩板涂料的发展趋势 随着近年来彩板市场的迅速膨胀，我国彩板涂装线已有几十年的十来条，发展到2 0 0 3 年底的2 0 0 多条。同时与之相配套韵彩板涂料也得到了快速发展。2 0 0 2 年我国彩板涂料消 耗量2 扣3 万t ，国产1 5 万t ，因此，国内主要彩板涂料生产厂商纷纷扩容增产，以满足 市场需求，预测2 l 世纪卷材将成为涂料行业又一热门领域。 ( 1 ) 彩板涂料固化大多数是通过热固化成膜。为了提高生产效率，达到节能，必须 发展低温固化时间短的适应高速涂装的产品。 ( 2 ) 提高涂膜的耐久性。 ( 3 ) 进一步提高涂膜的外观和加工性能。 ( 4 ) 功能化。 参考文献( 略) 7 6