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「摘要」

長期以來，國內(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)境帶來了巨大壓力，尤其對于個別產(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。

從細分領(lǐng)域來看，涂料主要包括建筑涂料、一般工業(yè)漆、防護涂料、粉末涂料、木器涂料等等，占全國涂料行業(yè)的比重依次為52%、13%、10%、8%、5%。2021年，粉末涂料產(chǎn)量達235萬噸，占涂料領(lǐng)域的8%。其中卷材涂料占比3%，年產(chǎn)量達80多萬噸。

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；但同時也會大量排放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資源，另一方面也會污染大氣，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)困擾城市不達標(biāo)的首要問題，因此削減VOC排放對改善城市與區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)理方面是目前國家當(dāng)務(wù)之急。

因此國家與地方已制定“打贏藍天保衛(wèi)三年行動計劃”，重點消減油漆涂料中的VOC排放；大氣治理2013《大氣污染防治行動計劃》、《2020年揮發(fā)性有機物治理攻堅方案》，大力推進低（無）VOC含量原輔材料替代，涂料征收消費稅等。

二、國外卷材粉末彩涂技術(shù)

1、粉末塊技術(shù)

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

但這個技術(shù)未能取得商業(yè)成功，因為速度的限制和不一致的卷材表面條件，任何不規(guī)則的表面缺陷或邊緣都會引起漏涂或條紋。

2、粉末云霧室

MSC（Material Sciences Corp.）和TDC（Terronics Development Corp.）開發(fā)了 “Powder cloud”的技術(shù)。它通過一系列的刷子來霧化粉末涂料，并通過靜電區(qū)域使粉末涂料顆粒到達移動的卷材表面，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際應(yīng)用中難以控制，目前處于半商業(yè)化階段，同時涂層厚度難以降低，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)印機和激光打印機的原理，將帶電的粉末涂料顆粒通過混合轉(zhuǎn)輪，沿強磁場的作用涂裝，稱為“電磁刷”，可轉(zhuǎn)移到帶電的金屬上。

但這個技術(shù)目前也沒有取得大的成功，它僅可以涂裝很薄的涂層，且無法通過單次施工獲得不同厚度的涂膜。同時因為涂裝設(shè)備復(fù)雜，對粉末的生產(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)線進行生產(chǎn)，線速度可達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)品獨特的優(yōu)勢。

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)在實現(xiàn)規(guī)?；瘧?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。通過采用多個常規(guī)粉末涂料Corona噴槍（20-2個）或“powder bell”鐘型粉末涂料噴槍（12~14個），在連續(xù)移動的卷材上噴涂粉末涂料。

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

6、近紅外光固化技術(shù)

美國First Precision LLC開發(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100m/min。

但是實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，沒有傳輸?shù)交纳系姆勰┝Ｗ硬o浪費，而是通過傳輸鋼帶進行到下一個循環(huán)，通過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，國內(nèi)卷材粉末涂裝發(fā)展的技術(shù)方向為：

• 粉末云霧室噴涂方式，處于試驗階段

• 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-美泰克合資公司從德國EISENMANN引進了中國第一條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)時研制中的難點主要體現(xiàn)在線速的要求塊、施工方面的要求高、預(yù)涂平板方面對涂膜的要求均勻。

后來，榮事達電冰箱通過與廣州擎天材料科技有限公司聯(lián)合開發(fā)解決此項難點。不斷對配方和涂裝技術(shù)難點攻克，解決了涂層與固化工藝相適宜的難點，實現(xiàn)了國內(nèi)首個可以實現(xiàn)中速紅外固化技術(shù)的廠家。

但從嚴(yán)格意義上來說，榮事達公司生產(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發(fā)專用于卷材粉末涂裝的設(shè)備，并在其杭州工廠實現(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”實現(xiàn)了國內(nèi)80m/min的PCM高速靜電粉末噴涂，填補國內(nèi)該項技術(shù)的空白，標(biāo)志著我國彩涂板加工技術(shù)進入零VOC的技術(shù)領(lǐng)域。

四、擎天卷材粉末涂料

擎天材料堅持技術(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VOCs排放、無安監(jiān)、停產(chǎn)風(fēng)險，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)：可實現(xiàn)對卷鋼或卷鋁粉末涂料快速固化，線速度可達80m/min,固化時間30S-60S。

■ 高效上粉技術(shù)：通過高效荷點系統(tǒng)的設(shè)計和高效上粉的粉末配合，一次噴涂厚度可達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，基材長時間6個月存放后加工不開裂。

■ 快速轉(zhuǎn)印技術(shù)：目前生產(chǎn)可實現(xiàn)噴涂固化和轉(zhuǎn)印同步進行，噴涂固化后直接轉(zhuǎn)印，轉(zhuǎn)印時間只需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。

■ 無卷邊技術(shù)：由于粉末涂料的邊緣效應(yīng)，板材邊緣會比中間要厚，通過對噴涂室進行設(shè)計和改造，得到了多層卷曲可正常卷曲的卷材。

■ 快速換色技術(shù)：通過對涂裝設(shè)備進行簡化和優(yōu)化，目前可實現(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)問題。并在涂層的機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、防火門等諸多產(chǎn)品涂裝。

相對于與傳統(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兩烘）。

不僅如此，擎天材料還憑借著多年以來在預(yù)涂卷材行業(yè)積累的研發(fā)經(jīng)驗，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)計涂裝速度，最高可達120米/分鐘，遠超歐美國家同類涂裝速度，達到國際先進水平。

■ 低溫延時折彎性能優(yōu)良；具有超強的柔韌性和附著力，零下18℃靜置24小時0T折彎涂層不開裂、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；涂層鉛筆硬度達到3H以上，減少了加工、安裝過程中產(chǎn)生的劃傷，進而減少了腐蝕介質(zhì)從涂層劃傷處滲透侵蝕基材的機會。

■ 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，具有施工簡單、裝飾性強、節(jié)約能源等特點，在產(chǎn)品涂裝和使用過程中，無VOCs排放，無安監(jiān)、停產(chǎn)風(fēng)險，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，服務(wù)行業(yè)所需，助力下游行業(yè)共同推進綠色涂裝，守護我們的綠水青山，為人民的美好生活盡職盡責(zé)。