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「摘要」

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外預(yù)涂卷材行業(yè)均使用溶劑型涂料涂裝，高揮發(fā)性的VOCs排放給自然環(huán)境帶來(lái)了巨大壓力，尤其對(duì)于個(gè)別產(chǎn)業(yè)比較集中的地區(qū)，綠色涂裝需求迫在眉睫。本文介紹了卷材粉末涂料的彩涂背景、國(guó)內(nèi)外卷材粉末彩涂的技術(shù)發(fā)展、及擎天卷材粉末涂料。

從細(xì)分領(lǐng)域來(lái)看，涂料主要包括建筑涂料、一般工業(yè)漆、防護(hù)涂料、粉末涂料、木器涂料等等，占全國(guó)涂料行業(yè)的比重依次為52%、13%、10%、8%、5%。2021年，粉末涂料產(chǎn)量達(dá)235萬(wàn)噸，占涂料領(lǐng)域的8%。其中卷材涂料占比3%，年產(chǎn)量達(dá)80多萬(wàn)噸。

彩涂板目前采用輥涂生產(chǎn)工藝，涂料使用溶劑型涂料，其優(yōu)點(diǎn)在于工藝成熟、涂層薄、流平好、遮蓋好、換色快、生產(chǎn)效率高等；但同時(shí)也會(huì)大量排放VOC，需要VOC回收系統(tǒng)，雖然溶劑焚燒可利用熱能，但畢竟溶劑焚燒一方面浪費(fèi)資源，另一方面也會(huì)污染大氣，未封閉涂裝的小型卷材廠生產(chǎn)環(huán)境惡劣，氣味難聞。

目前VOC是阻礙城市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)的重要因素之一，大幅降低顆粒濃度后，臭氧濃度年年升高已經(jīng)困擾城市不達(dá)標(biāo)的首要問(wèn)題，因此削減VOC排放對(duì)改善城市與區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)理方面是目前國(guó)家當(dāng)務(wù)之急。

因此國(guó)家與地方已制定“打贏藍(lán)天保衛(wèi)三年行動(dòng)計(jì)劃”，重點(diǎn)消減油漆涂料中的VOC排放；大氣治理2013《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《2020年揮發(fā)性有機(jī)物治理攻堅(jiān)方案》，大力推進(jìn)低（無(wú)）VOC含量原輔材料替代，涂料征收消費(fèi)稅等。

二、國(guó)外卷材粉末彩涂技術(shù)

1、粉末塊技術(shù)

澳大利亞的BHP開(kāi)發(fā)了“Solid Block”的粉末涂裝技術(shù)，這個(gè)工藝是采用了預(yù)熔合的粉末涂料塊(類似于粉筆)，壓在移動(dòng)的已經(jīng)預(yù)熱的卷材板上，粉末涂料經(jīng)過(guò)物理的機(jī)械過(guò)程轉(zhuǎn)移到熱的卷材板上。

但這個(gè)技術(shù)未能取得商業(yè)成功，因?yàn)樗俣鹊南拗坪筒灰恢碌木聿谋砻鏃l件，任何不規(guī)則的表面缺陷或邊緣都會(huì)引起漏涂或條紋。

2、粉末云霧室

MSC（Material Sciences Corp.）和TDC（Terronics Development Corp.）開(kāi)發(fā)了 “Powder cloud”的技術(shù)。它通過(guò)一系列的刷子來(lái)霧化粉末涂料，并通過(guò)靜電區(qū)域使粉末涂料顆粒到達(dá)移動(dòng)的卷材表面，粉末涂料的云霧可以高速地涂裝在金屬表面上。

但由于成本太高并在實(shí)際應(yīng)用中難以控制，目前處于半商業(yè)化階段，同時(shí)涂層厚度難以降低，限制了粉末云霧室技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

荷蘭帝斯曼（DSM）公司開(kāi)發(fā)了“Electro-magneticbrush(EMB)”的粉末涂料涂裝技術(shù)，采用的是類似于復(fù)印機(jī)和激光打印機(jī)的原理，將帶電的粉末涂料顆粒通過(guò)混合轉(zhuǎn)輪，沿強(qiáng)磁場(chǎng)的作用涂裝，稱為“電磁刷”，可轉(zhuǎn)移到帶電的金屬上。

但這個(gè)技術(shù)目前也沒(méi)有取得大的成功，它僅可以涂裝很薄的涂層，且無(wú)法通過(guò)單次施工獲得不同厚度的涂膜。同時(shí)因?yàn)橥垦b設(shè)備復(fù)雜，對(duì)粉末的生產(chǎn)要求高，投入的成本大，所以該生產(chǎn)設(shè)備也未獲得大的應(yīng)用。

4、高壓狹縫噴粉技術(shù)

早在90年代中后期，美國(guó)的Roll Coater公司就建成了全球第一條高速卷材粉末涂料生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)，線速度可達(dá)150m/min。生產(chǎn)的彩鋼板主要用于冰箱等白色家電。由于粉末涂層的硬度較高，因此賦予產(chǎn)品獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

但是，粉末膜厚較高(50~60μm)比液體涂料(25μm)高了一倍多，導(dǎo)致粉末涂裝的成本明顯高于液體涂裝。由于各種原因致使已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的唯一粉末卷材涂裝技術(shù)沒(méi)有能夠繼續(xù)下去。

5、歐洲技術(shù)

歐洲相繼有好幾條粉末卷材涂裝線出現(xiàn)，已經(jīng)在實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的粉末涂料卷材涂裝線有14條。但都是非高速涂裝的生產(chǎn)線，一般速度為10~25m/min。通過(guò)采用多個(gè)常規(guī)粉末涂料Corona噴槍（20-2個(gè)）或“powder bell”鐘型粉末涂料噴槍（12~14個(gè)），在連續(xù)移動(dòng)的卷材上噴涂粉末涂料。

但它的缺點(diǎn)是有時(shí)容易有過(guò)噴現(xiàn)象，導(dǎo)致膜厚的不均勻，同時(shí)噴槍的維護(hù)較麻煩，并且噴涂線速很慢。

6、近紅外光固化技術(shù)

美國(guó)First Precision LLC開(kāi)發(fā)了Powder Coil TM粉末卷材涂料的高速涂裝和固化的生產(chǎn)工藝。它采用了Powder Jet粉末涂料噴涂技術(shù)，加上AdPhos NIR近紅外光固化技術(shù)，配合杜邦公司的Alesta Speed Ray-Tec紅外固化粉末卷材涂料，可以生產(chǎn)線速度超過(guò)100m/min。

但是實(shí)際該粉末固化需要求中波紅外270℃/60s，在鋁板的噴涂速度上為30m/min，所得產(chǎn)品主要用在家用電器上。而卷材鍍鋅鋼板線速度為25m/min，生產(chǎn)速度不高，固化加工過(guò)程如下圖所示，粉末涂裝生產(chǎn)線如下圖。

Fraunhofer公司的TransAPP技術(shù)，使用粉末傳輸技術(shù)代替噴槍，避免了傳統(tǒng)粉末噴涂應(yīng)用的局限性和涂膜厚度差異。

在TransAPP技術(shù)中心，粉末通過(guò)循環(huán)輸送帶傳輸至傳輸帶下面的卷材上面，由于粉末粒子均勻地沉積在基材表面，從而得到比較均勻地厚度。而且，沒(méi)有傳輸?shù)交纳系姆勰┝Ｗ硬o(wú)浪費(fèi)，而是通過(guò)傳輸鋼帶進(jìn)行到下一個(gè)循環(huán)，通過(guò)NIR（近紅外光）固化，傳統(tǒng)的混合型聚酯環(huán)氧粉末涂料，涂層可得到70μm左右的厚度。

8、高速靜電粉末噴涂技術(shù) 

擎天助力建設(shè)非洲首條粉末彩涂板生產(chǎn)線，將卷鋼用快速固化粉末涂料涂裝技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品輸出海外，速度40m/min。

目前，國(guó)內(nèi)卷材粉末涂裝發(fā)展的技術(shù)方向?yàn)椋?/span>

• 粉末云霧室噴涂方式，處于試驗(yàn)階段

• 高速旋杯噴涂，臥式噴粉，已批量生產(chǎn)，旋杯需要定期更換，易出現(xiàn)粉瘤和粒子

• 高效靜電噴涂，第一代臥式，能穩(wěn)定生產(chǎn)，易出現(xiàn)粉瘤和粒子，不適合表面要求較高的板材

• 高效靜電噴涂，第二代立式，上粉率高，表面效果好，技術(shù)成熟性好,目前已經(jīng)批量生產(chǎn)

1998年，合肥榮事達(dá)-美泰克合資公司從德國(guó)EISENMANN引進(jìn)了中國(guó)第一條16m/min的高速平板粉末噴涂流水線，主要應(yīng)用于家電板。

榮事達(dá)電冰箱公司預(yù)涂線用的中速平板粉末涂料的固化條件是275℃/2min，當(dāng)時(shí)研制中的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在線速的要求塊、施工方面的要求高、預(yù)涂平板方面對(duì)涂膜的要求均勻。

后來(lái)，榮事達(dá)電冰箱通過(guò)與廣州擎天材料科技有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)解決此項(xiàng)難點(diǎn)。不斷對(duì)配方和涂裝技術(shù)難點(diǎn)攻克，解決了涂層與固化工藝相適宜的難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首個(gè)可以實(shí)現(xiàn)中速紅外固化技術(shù)的廠家。

但從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，榮事達(dá)公司生產(chǎn)的是一塊一塊大的平板噴涂粉末涂料，不是真正意義上的連續(xù)的卷材粉末生產(chǎn)。

“十二五”期間，杭州馮氏卷鋼材料有限公司成功開(kāi)發(fā)專用于卷材粉末涂裝的設(shè)備，并在其杭州工廠實(shí)現(xiàn)20m/min的卷鋼生產(chǎn)；

2017年3月，山東科瑞鋼板有限公司“高速靜電粉末彩色涂層鋼板”實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)80m/min的PCM高速靜電粉末噴涂，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)該項(xiàng)技術(shù)的空白，標(biāo)志著我國(guó)彩涂板加工技術(shù)進(jìn)入零VOC的技術(shù)領(lǐng)域。

四、擎天卷材粉末涂料

擎天材料堅(jiān)持技術(shù)引領(lǐng)，先后解決粉末涂料超快速固化、超高速噴涂等一系列技術(shù)難題。產(chǎn)品支持兩涂一烘，無(wú)VOCs排放、無(wú)安監(jiān)、停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，符合歐美家用電器、家居產(chǎn)品、天花等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

■ 快速固化技術(shù)：可實(shí)現(xiàn)對(duì)卷鋼或卷鋁粉末涂料快速固化，線速度可達(dá)80m/min,固化時(shí)間30S-60S。

■ 高效上粉技術(shù)：通過(guò)高效荷點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和高效上粉的粉末配合，一次噴涂厚度可達(dá)30-80μm，可滿足客戶的不同厚度樣板的要求。

■ 優(yōu)異的T彎性能：可使用在0.3-2.0mm厚鋼板和鋁板并保證涂層的T彎性能和后加工性能，基材長(zhǎng)時(shí)間6個(gè)月存放后加工不開(kāi)裂。

■ 快速轉(zhuǎn)印技術(shù)：目前生產(chǎn)可實(shí)現(xiàn)噴涂固化和轉(zhuǎn)印同步進(jìn)行，噴涂固化后直接轉(zhuǎn)印，轉(zhuǎn)印時(shí)間只需30秒（傳統(tǒng)熱轉(zhuǎn)印需要2-3min），省去了后續(xù)轉(zhuǎn)印重新加熱的工序，極大地節(jié)約能源和提高轉(zhuǎn)印工序生產(chǎn)效率。

■ 無(wú)卷邊技術(shù)：由于粉末涂料的邊緣效應(yīng)，板材邊緣會(huì)比中間要厚，通過(guò)對(duì)噴涂室進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造，得到了多層卷曲可正常卷曲的卷材。

■ 快速換色技術(shù)：通過(guò)對(duì)涂裝設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)化和優(yōu)化，目前可實(shí)現(xiàn)快速換色，噴涂完成一種產(chǎn)品后，切換噴涂另外一種產(chǎn)品，極大地提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

單絲不成線，獨(dú)木不成林。擎天材料不僅貼合預(yù)涂卷材生產(chǎn)工藝及要求，量身定做粉末涂料，還聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈涂裝設(shè)備廠家，開(kāi)發(fā)專用涂裝線及相關(guān)噴涂設(shè)備，最終解決了粉末涂料卷涂、薄涂、快速固化等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。并在涂層的機(jī)械性能和耐腐蝕性能等方面較原有溶劑型涂料全面提升，適用于家電、天花、廠房、板房、隔墻、電梯門(mén)、防火門(mén)等諸多產(chǎn)品涂裝。

相對(duì)于與傳統(tǒng)的溶劑型涂料，卷材預(yù)涂板粉末涂層不僅涂層硬度更高，一次噴涂厚度更高，T彎和MEK性能更加優(yōu)異，耐酸堿腐蝕性能效果更好，并且無(wú)VOC排放，環(huán)境友好。背面粉末預(yù)熱后與正面粉末一次烘烤成型，節(jié)約了能源（ 溶劑型卷材涂料需要兩涂?jī)珊妫?/span>

不僅如此，擎天材料還憑借著多年以來(lái)在預(yù)涂卷材行業(yè)積累的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，先后解決粉末涂料超快速固化、超高速噴涂等一系列技術(shù)難題。涂層綜合性能優(yōu)良，在低溫折彎、耐酸堿性、涂層硬度、邊角遮蓋、耐久性等關(guān)鍵性能方面更是行業(yè)領(lǐng)先。

■ 涂裝生產(chǎn)速度快；可根據(jù)客戶要求定制設(shè)計(jì)涂裝速度，最高可達(dá)120米/分鐘，遠(yuǎn)超歐美國(guó)家同類涂裝速度，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

■ 低溫延時(shí)折彎性能優(yōu)良；具有超強(qiáng)的柔韌性和附著力，零下18℃靜置24小時(shí)0T折彎涂層不開(kāi)裂、不脫落，涂覆的卷材板具有優(yōu)異的后加工性能。

■ 優(yōu)良的抗劃傷性能；涂層鉛筆硬度達(dá)到3H以上，減少了加工、安裝過(guò)程中產(chǎn)生的劃傷，進(jìn)而減少了腐蝕介質(zhì)從涂層劃傷處滲透侵蝕基材的機(jī)會(huì)。

■ 豐富的表面外觀效果；可按用戶需求提供流平、皺紋、橘紋、砂紋、花紋、網(wǎng)紋、木紋等不同外觀效果的粉末涂料產(chǎn)品。

■ 穩(wěn)定可靠高標(biāo)準(zhǔn)；擎天材料預(yù)涂卷材專用粉末涂料支持兩涂一烘，具有施工簡(jiǎn)單、裝飾性強(qiáng)、節(jié)約能源等特點(diǎn)，在產(chǎn)品涂裝和使用過(guò)程中，無(wú)VOCs排放，無(wú)安監(jiān)、停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，符合歐美家用電器、家居產(chǎn)品、天花等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

擎天材料預(yù)涂卷材粉末涂裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了預(yù)涂卷材行業(yè)零VOC排放，避免了原有溶劑型涂料涂裝過(guò)程中造成的環(huán)境污染，成功完成預(yù)涂卷材行業(yè)的綠色革命，實(shí)現(xiàn)了人與自然的和諧共生。

預(yù)涂卷材行業(yè)的綠色探索儼然成功，但美麗中國(guó)建設(shè)還需要更多行業(yè)的參與。擎天材料將立足下游客戶需求，發(fā)揮自身所長(zhǎng)，服務(wù)行業(yè)所需，助力下游行業(yè)共同推進(jìn)綠色涂裝，守護(hù)我們的綠水青山，為人民的美好生活盡職盡責(zé)。