彩色涂层钢板技术与发展

随着社会经济的发展，人们追求高品质的生活理念已渗透进钢铁产业，以往黑色、粗犷的钢板已不能满足人们的要求，色彩艳丽、功能实用的彩涂钢板应运而生。
　　彩色涂层钢板是将一种有机涂层涂敷于钢材表面，它具有外表美观、色彩艳丽、强度高、耐蚀性好、加工成型方便等优点，而且还可以使用户降低成本、减少污染。
　　彩涂板也叫有机涂层板或预涂钢板，它是以金属卷材（冷轧板、热镀锌板、镀铝板、高铝合金板、不锈钢板等）为基材，在表面涂敷或层压各种有机涂料或塑料薄膜而成。由于它是在冶金工厂完成表面涂层的卷材，可供用户直接加工成产品，所以也称预涂卷材。

彩涂行业的发展情况
　　1、国外彩涂钢板的发展
　　1935年美国建立了第一条连续涂层钢板线，近20年来彩涂板生产业以建筑工业为突破口得到了迅速发展，产量不断增加，生产能力超过1800万t，尤其是欧美和日本发展较快，在全世界400多条生产线中，美国约占50％ ，生产能力超过400万t，而且品种齐全。日本自1958年建成了第一条喷淋式涂层生产线后，至今已有50余条生产线，生产能力近300万t。美国、日本、欧洲三个地区合计年生产量占世界总产量的84％ 。
　　20世纪60年代以后，特别是近二十多年来比利时、瑞典、挪威、芬兰、巴西和东欧一些国家也相继兴建了一批生产线。
　　2、国内彩涂钢板的发展
　　20世纪60年代，鞍山钢铁公司钢铁研究所就开始着手研究有机涂层卷材，但由于种种原因没有进一步深入研究，直至1987年武汉钢铁公司引进我国第一条正规预涂卷材生产线正式运转，宣告中国终于有了自己的预涂金属卷材工业。紧接着广州彩色带钢厂（1986年、5万t）、北京钢门窗厂（1988年、3万t）、上海宝山钢铁公司（1989年，22.7万t）以及西南铝业公司（1993年，2万t）等引进的预涂金属卷材相继投产，形成第一次预涂金属卷材工业发展高潮。
　　20世纪90年代中后期出现了预涂金属卷材业的第二次大发展，这次业主绝大多数是私营企业，他们采用国产的年产量2万t左右的中型生产线建厂，分布在广东，江苏，山东等沿海地区，此阶段新建生产线数量超过50条。1998年以来，国有民营、外资相继投资建设彩涂板生产线，其中不乏装备水平高、产品质量优、具有竞争力的生产线，冶金系统产量所占比重逐渐减少。
　　2002至2005年期间，我国迎来了彩涂钢板工业的第三次大发展。此间一批大型现代化彩涂板生产线相继投产，宝钢2＃生产线，鞍钢两条生产线，首钢彩涂钢板生产线，本钢生产线，邯钢生产线，唐钢生产线，马钢生产线等，武钢2＃生产线设计年产21万t，机组运行速度为180m/min，是全国最快生产线，超过100m/min的生产线近有10余条。随着一大批大型新建机组的投产，全国彩涂钢板生产进入高速增长期。

彩涂板的分类
　　彩涂板兼有有机聚合物与钢板两者的优点，既有有机聚合物的良好着色性、成型性、耐蚀性、装饰性、又有钢板的高强度和易加工性，能很容易地进行冲裁、弯曲、深冲、焊接等加工。这就使有机涂层钢板制成的产品具有优良的实用性、装饰性、加工性、耐久性。
　　目前彩涂板的品种繁多，大约超过600种，但至今仍没有一个统一的分类方法，因为众多的品种之间难以找到一个区分的标准，同时各厂家都有其独特的设备、工艺，产品种类繁多。现只按一般习惯分类。
　　（1）按使用基板分类；通常用于有机涂层钢板的基板有：冷轧板、热镀锌板、电镀锌板、合金化板、镀锌铝板、电镀锌合金板、镀锡板、镀铬板、铝板等。
　　（2）按加工工艺分类；按涂覆方法不同，有辊涂法、喷涂法、粉末法、复膜法、印刷法等制得的有机涂层钢板。按涂覆次数不同，有一涂一烘、二涂二烘、三涂三烘、四涂四烘等不同工艺涂覆制得的有机涂层钢板。按压花或印花加工分：还可细分为木纹板、大理石纹、养皮纹、水泥砂浆纹等涂层钢板。
　　（3）按涂料种类分类；通常按用于制作有机涂层的涂料分类，有聚氯乙烯涂层钢板、聚酯涂层钢板、丙烯酸涂层钢板、氟碳涂层钢板、硅聚酯涂层钢板等。
　　（4）按涂层性能分类；按有机涂层性能特点分，有高耐候涂层板、耐高温涂层板、自熄涂层板、灭菌涂层板、不粘雪涂层板、耐指纹涂层板以及自润滑涂层板等。
　　（5）按特殊涂料和用途分类；如以环氧富锌涂料、以冷轧钢板为基板的有机涂层钢板，有表面植绒钢板以及一些特殊机涂层复层板，如帖木膜板、夹芯板、防震板等。

彩涂板的典型生产工艺流程
　　彩涂板的典型生产工艺流程见图1。整个机组包括以下四部分：入口段、预处理段、涂装段、出口段。常见的二涂二烘彩涂生产线的工艺流程为：开卷；缝合；入口活套；清洗；预处理；初（精）涂装；初（精）固化；冷却；出口活套；剪切；卷取。
　　入口段：包括开卷、剪齐、缝接及贮料活套等设备，作用是将原料卷松开并将它们联接起来，以便连续地、匀速地为机组供应金属薄板。
预处理段：清洗被涂底板并进行表面处理，以提高防腐蚀性和对上层漆膜的附着力。
　　涂装段：是整个机组的核心部分，通常采用正、反两面同时涂装的二涂二烘工艺，即涂底漆初涂）；烘烤固化；冷却；涂面漆（精涂；烘烤固化；冷却。随产品要求不同，还可以只一涂一烘或只涂单面。涂漆时可采用逆向或顺辊涂施工。炉温分段控制，各段温度取决于所用涂料品种、底板厚度及通过烘炉的时间。

出口段：将产品分卷（或按要求尺寸切成单张）。

涂覆工艺
　　涂覆是指将涂料薄而均匀地涂布在被涂物表面上的工艺。随着工业生产的发展和技术的进步，新型涂料的出现和对涂层质量要求的提高，涂覆工艺取得了很大的发展，并已逐步向自动化，无污染和高效率化方向发展。
　　1、涂装方式
　　涂装方式主要有三种：即辊涂式、淋涂式和粉涂式。
　　a）辊涂式较为常用，对涂料的适应性强，涂后钢板表面质量稳定，缺点是可能出现辊印。
　　b）淋涂式也称为幕流式，其特点是涂料容易从容器底部的缝隙中均匀流出，形成涂料幕，涂到基板上。这种方法不会出现辊印，产品多用于高档家电，但是涂布量随速度的变化波动大，工艺控制困难，尚未大规模应用于生产。
　　c）粉涂式是使用高压静电把涂料粉末沉积附着到基板上实现涂装。这种方法生产的产品综合性能高，质量稳定，但控制难度大，因而未得到广泛应用。
　　另外，还有早期采用的刷涂法，浸涂法，空气喷涂法和特种行业使用的无空气喷涂法，电泳涂效法等，不一一而叙述。目前，新建彩涂线多采用辊涂法施工。
　　2 辊涂方式
　　从带钢和涂覆辊的相对运动方向来看辊涂分为顺涂和逆涂两种方式。
　　顺涂法：是指带钢和涂覆辊的运动方向一致。其特点是：适用于低粘度涂料，一般用于薄膜型涂装。所获得的涂膜厚度为（10～20）mum。涂装速度一般不超过100m/min。超过100m/min，应用逆向辊涂。与逆向辊涂机比较，涂布辊（橡胶辊）的磨耗小。
　　逆涂法：指的是带钢和涂覆辊的运动方向不一致。其特点是：适用于高粘度涂料，一般用于厚膜型涂装。当然，在生产过程中，支撑辊、涂覆辊、提料辊及测量辊旋转方向的不同组合，对带钢漆膜厚度都会有不同的影响。
　　3 特殊彩涂产品及生产工艺
随着彩涂行业的发展，生产厂和涂料供应商根据不同的用途和需要，开发出许多特殊彩涂产品及生产工艺，主要有：印花，热贴膜，热压花，冷贴膜，冷压花及涂蜡保护等。

彩涂产品发展趋势
　　2005年至2010年期间，我国彩涂钢板的生产总量将由480万t增至800万t，其中用于建筑业占85％ ，家电产品为3％ ，其他产品占12％ 。可见我国彩涂板产量不少，但是大部分产品都是通用型的，质量一般、品种单一，主要用于建筑领域，汽车、家电等高档产品依靠进口。进口量几乎占国内彩涂板市场的一半份额。这就要求我们将关注重点放在开辟新的应用领域，能够采用新技术生产具有不同使用特性和花色品种的有机涂层钢板。
　　提高基板质量。彩涂基板一般采用冷轧钢板、热镀锌钢板、合金化板、电镀锌板、镀锌铝板等，某些高档产品以不锈钢做基板，无论采用哪种基板都要求其具有较高的表面质量、板形及尺寸精度。
　　涂料的改良。由最初的醇酸树脂、塑溶胶、聚酯树脂、高性能的含氟树脂到水性涂料、粉末涂料等环保节能型涂料的应用，涂料的不断改进使产品具备高耐蚀性、抗紫外线、耐候性、耐褪色性、耐磨损性、耐指纹性、耐溶剂性等，以及最新研制成功的抗菌性、防静电、保洁性及耐黑变等彩板。
　　PET复合贴膜彩色板技术。PET是指聚乙烯对苯二（甲）酸盐，一般使用透明的25um厚的膜，PET膜广泛用作磁性录音材料、照像、包装材料等的基膜。其力学性能好，膜的硬度为1～2H；具有良好的耐热性；除强碱外，具有良好的抗化学腐蚀性、抗温性、抗污染性、抗去污性和抗溶剂性。
　　PET复合贴膜彩色板一种采用PET膜与油漆复合的涂装技术，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，再用厚约5um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，底漆多采用热固化的环氧树脂。
　　粉末涂敷工艺。继几年前国外粉末枪技术的应用，美国MSC研制出粉末云涂装技术：将粉末涂料在强大的静电场作用下，通过粉末旋转刷产生涂料粉末云，形成粉末云状、带有很高电荷的固体涂料颗粒，飞向高速运行的基板，产生足够大的边界穿透力，由此，粉末颗粒便均匀地沉积在带钢表面上，再经过固化、保温、淬水冷却处理。此种工艺能适应高速高效涂装，产品抗腐蚀、抗划伤、抗褪色性能好、色泽均匀、环保好、成本低。
　　我国彩涂板生产无论产量、质量和机组数量上均落后于世界水平，而且据专家分析，世界彩涂板生产线的开工率通常为70％ ～85％ ，我国彩涂业面临的形势还是比较严峻的。预计在未来几年中，国内彩涂钢市场仍将以建筑行业为主，家电行业需求量也将明显增加，主导产品将向薄规格、高强度、耐腐蚀性的方向发展。降低成本、提高质量、净化处理废物、废气等环保问题以及开拓更广阔的应用领域是我们急待解决的问题。我们应投入大量的人力、物力研制新工艺、新技术、新产品，以低成本高质量的产品面向国内外的市场。