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「摘要」

長期以來，國內外預涂卷材行業均使用溶劑型涂料涂裝，高揮發性的VOCs排放給自然環境帶來了巨大壓力，尤其對于個別產業比較集中的地區，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、國內外卷材粉末彩涂的技術發展、及擎天卷材粉末涂料。

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

彩涂板目前采用輥涂生產工藝，涂料使用溶劑型涂料，其優點在于工藝成熟、涂層薄、流平好、遮蓋好、換色快、生產效率高等；但同時也會大量排放VOC，需要VOC回收系統，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環境惡劣，氣味難聞。

目前VOC是阻礙城市空氣質量達標的重要因素之一，大幅降低顆粒濃度后，臭氧濃度年年升高已經困擾城市不達標的首要問題，因此削減VOC排放對改善城市與區域大氣環境質理方面是目前國家當務之急。

因此國家與地方已制定“打贏藍天保衛三年行動計劃”，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

1、粉末塊技術

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

但這個技術未能取得商業成功，因為速度的限制和不一致的卷材表面條件，任何不規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.）開發了 “Powder cloud”的技術。它通過一系列的刷子來霧化粉末涂料，并通過靜電區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用中難以控制，目前處于半商業化階段，同時涂層厚度難以降低，限制了粉末云霧室技術的廣泛應用。

荷蘭帝斯曼（DSM）公司開發了“Electro-magneticbrush(EMB)”的粉末涂料涂裝技術，采用的是類似于復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輪，沿強磁場的作用涂裝，稱為“電磁刷”，可轉移到帶電的金屬上。

但這個技術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。同時因為涂裝設備復雜，對粉末的生產要求高，投入的成本大，所以該生產設備也未獲得大的應用。

4、高壓狹縫噴粉技術

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線進行生產，線速度可達150m/min。生產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，因此賦予產品獨特的優勢。

但是，粉末膜厚較高(50~60μm)比液體涂料(25μm)高了一倍多，導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工業化生產的唯一粉末卷材涂裝技術沒有能夠繼續下去。

5、歐洲技術

歐洲相繼有好幾條粉末卷材涂裝線出現，已經在實現規?；瘧玫姆勰┩苛暇聿耐垦b線有14條。但都是非高速涂裝的生產線，一般速度為10~25m/min。通過采用多個常規粉末涂料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象，導致膜厚的不均勻，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

美國First Precision LLC開發了Powder Coil TM粉末卷材涂料的高速涂裝和固化的生產工藝。它采用了Powder Jet粉末涂料噴涂技術，加上AdPhos NIR近紅外光固化技術，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，生產速度不高，固化加工過程如下圖所示，粉末涂裝生產線如下圖。

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

在TransAPP技術中心，粉末通過循環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，沒有傳輸到基材上的粉末粒子并無浪費，而是通過傳輸鋼帶進行到下一個循環，通過NIR（近紅外光）固化，傳統的混合型聚酯環氧粉末涂料，涂層可得到70μm左右的厚度。

8、高速靜電粉末噴涂技術 

擎天助力建設非洲首條粉末彩涂板生產線，將卷鋼用快速固化粉末涂料涂裝技術及相關產品輸出海外，速度40m/min。

目前，國內卷材粉末涂裝發展的技術方向為：

• 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，旋杯需要定期更換，易出現粉瘤和粒子

• 高效靜電噴涂，第一代臥式，能穩定生產，易出現粉瘤和粒子，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，技術成熟性好,目前已經批量生產

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，主要應用于家電板。

榮事達電冰箱公司預涂線用的中速平板粉末涂料的固化條件是275℃/2min，當時研制中的難點主要體現在線速的要求塊、施工方面的要求高、預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合開發解決此項難點。不斷對配方和涂裝技術難點攻克，解決了涂層與固化工藝相適宜的難點，實現了國內首個可以實現中速紅外固化技術的廠家。

但從嚴格意義上來說，榮事達公司生產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的卷材粉末生產。

“十二五”期間，杭州馮氏卷鋼材料有限公司成功開發專用于卷材粉末涂裝的設備，并在其杭州工廠實現20m/min的卷鋼生產；

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”實現了國內80m/min的PCM高速靜電粉末噴涂，填補國內該項技術的空白，標志著我國彩涂板加工技術進入零VOC的技術領域。

四、擎天卷材粉末涂料

擎天材料堅持技術引領，先后解決粉末涂料超快速固化、超高速噴涂等一系列技術難題。產品支持兩涂一烘，無VOCs排放、無安監、停產風險，符合歐美家用電器、家居產品、天花等行業標準。

■ 快速固化技術：可實現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：通過高效荷點系統的設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。

■ 快速轉印技術：目前生產可實現噴涂固化和轉印同步進行，噴涂固化后直接轉印，轉印時間只需30秒（傳統熱轉印需要2-3min），省去了后續轉印重新加熱的工序，極大地節約能源和提高轉印工序生產效率。

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

■ 快速換色技術：通過對涂裝設備進行簡化和優化，目前可實現快速換色，噴涂完成一種產品后，切換噴涂另外一種產品，極大地提高了產品的生產效率。

單絲不成線，獨木不成林。擎天材料不僅貼合預涂卷材生產工藝及要求，量身定做粉末涂料，還聯合產業鏈涂裝設備廠家，開發專用涂裝線及相關噴涂設備，最終解決了粉末涂料卷涂、薄涂、快速固化等關鍵技術問題。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、防火門等諸多產品涂裝。

相對于與傳統的溶劑型涂料，卷材預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性能更加優異，耐酸堿腐蝕性能效果更好，并且無VOC排放，環境友好。背面粉末預熱后與正面粉末一次烘烤成型，節約了能源（ 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涂卷材行業積累的研發經驗，先后解決粉末涂料超快速固化、超高速噴涂等一系列技術難題。涂層綜合性能優良，在低溫折彎、耐酸堿性、涂層硬度、邊角遮蓋、耐久性等關鍵性能方面更是行業領先。

■ 涂裝生產速度快；可根據客戶要求定制設計涂裝速度，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異的后加工性能。

■ 優良的抗劃傷性能；涂層鉛筆硬度達到3H以上，減少了加工、安裝過程中產生的劃傷，進而減少了腐蝕介質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、網紋、木紋等不同外觀效果的粉末涂料產品。

■ 穩定可靠高標準；擎天材料預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、節約能源等特點，在產品涂裝和使用過程中，無VOCs排放，無安監、停產風險，符合歐美家用電器、家居產品、天花等行業標準。

擎天材料預涂卷材粉末涂裝技術實現了預涂卷材行業零VOC排放，避免了原有溶劑型涂料涂裝過程中造成的環境污染，成功完成預涂卷材行業的綠色革命，實現了人與自然的和諧共生。

預涂卷材行業的綠色探索儼然成功，但美麗中國建設還需要更多行業的參與。擎天材料將立足下游客戶需求，發揮自身所長，服務行業所需，助力下游行業共同推進綠色涂裝，守護我們的綠水青山，為人民的美好生活盡職盡責。