卷材粉末涂料技术发展现状及趋势解析

「摘要」

长期以来，国内外预涂卷材行业均使用溶剂型涂料涂装，高挥发性的VOCs排放给自然环境带来了巨大压力，尤其对于个别产业比较集中的地区，绿色涂装需求迫在眉睫。本文介绍了卷材粉末涂料的彩涂背景、国内外卷材粉末彩涂的技术发展、及擎天卷材粉末涂料。

从细分领域来看，涂料主要包括建筑涂料、一般工业漆、防护涂料、粉末涂料、木器涂料等等，占全国涂料行业的比重依次为52%、13%、10%、8%、5%。2021年，粉末涂料产量达235万吨，占涂料领域的8%。其中卷材涂料占比3%，年产量达80多万吨。

彩涂板目前采用辊涂生产工艺，涂料使用溶剂型涂料，其优点在于工艺成熟、涂层薄、流平好、遮盖好、换色快、生产效率高等；但同时也会大量排放VOC，需要VOC回收系统，虽然溶剂焚烧可利用热能，但毕竟溶剂焚烧一方面浪费资源，另一方面也会污染大气，未封闭涂装的小型卷材厂生产环境恶劣，气味难闻。

目前VOC是阻碍城市空气质量达标的重要因素之一，大幅降低颗粒浓度后，臭氧浓度年年升高已经困扰城市不达标的首要问题，因此削减VOC排放对改善城市与区域大气环境质理方面是目前国家当务之急。

因此国家与地方已制定“打赢蓝天保卫三年行动计划”，重点消减油漆涂料中的VOC排放；大气治理2013《大气污染防治行动计划》、《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》，大力推进低（无）VOC含量原辅材料替代，涂料征收消费税等。

二、国外卷材粉末彩涂技术

1、粉末块技术

澳大利亚的BHP开发了“Solid Block”的粉末涂装技术，这个工艺是采用了预熔合的粉末涂料块(类似于粉笔)，压在移动的已经预热的卷材板上，粉末涂料经过物理的机械过程转移到热的卷材板上。

但这个技术未能取得商业成功，因为速度的限制和不一致的卷材表面条件，任何不规则的表面缺陷或边缘都会引起漏涂或条纹。

2、粉末云雾室

MSC（Material Sciences Corp.）和TDC（Terronics Development Corp.）开发了 “Powder cloud”的技术。它通过一系列的刷子来雾化粉末涂料，并通过静电区域使粉末涂料颗粒到达移动的卷材表面，粉末涂料的云雾可以高速地涂装在金属表面上。

但由于成本太高并在实际应用中难以控制，目前处于半商业化阶段，同时涂层厚度难以降低，限制了粉末云雾室技术的广泛应用。

荷兰帝斯曼（DSM）公司开发了“Electro-magneticbrush(EMB)”的粉末涂料涂装技术，采用的是类似于复印机和激光打印机的原理，将带电的粉末涂料颗粒通过混合转轮，沿强磁场的作用涂装，称为“电磁刷”，可转移到带电的金属上。

但这个技术目前也没有取得大的成功，它仅可以涂装很薄的涂层，且无法通过单次施工获得不同厚度的涂膜。同时因为涂装设备复杂，对粉末的生产要求高，投入的成本大，所以该生产设备也未获得大的应用。

4、高压狭缝喷粉技术

早在90年代中后期，美国的Roll Coater公司就建成了全球第一条高速卷材粉末涂料生产线进行生产，线速度可达150m/min。生产的彩钢板主要用于冰箱等白色家电。由于粉末涂层的硬度较高，因此赋予产品独特的优势。

但是，粉末膜厚较高(50~60μm)比液体涂料(25μm)高了一倍多，导致粉末涂装的成本明显高于液体涂装。由于各种原因致使已经工业化生产的唯一粉末卷材涂装技术没有能够继续下去。

5、欧洲技术

欧洲相继有好几条粉末卷材涂装线出现，已经在实现规模化应用的粉末涂料卷材涂装线有14条。但都是非高速涂装的生产线，一般速度为10~25m/min。通过采用多个常规粉末涂料Corona喷枪（20-2个）或“powder bell”钟型粉末涂料喷枪（12~14个），在连续移动的卷材上喷涂粉末涂料。

但它的缺点是有时容易有过喷现象，导致膜厚的不均匀，同时喷枪的维护较麻烦，并且喷涂线速很慢。

6、近红外光固化技术

美国First Precision LLC开发了Powder Coil TM粉末卷材涂料的高速涂装和固化的生产工艺。它采用了Powder Jet粉末涂料喷涂技术，加上AdPhos NIR近红外光固化技术，配合杜邦公司的Alesta Speed Ray-Tec红外固化粉末卷材涂料，可以生产线速度超过100m/min。

但是实际该粉末固化需要求中波红外270℃/60s，在铝板的喷涂速度上为30m/min，所得产品主要用在家用电器上。而卷材镀锌钢板线速度为25m/min，生产速度不高，固化加工过程如下图所示，粉末涂装生产线如下图。

Fraunhofer公司的TransAPP技术，使用粉末传输技术代替喷枪，避免了传统粉末喷涂应用的局限性和涂膜厚度差异。

在TransAPP技术中心，粉末通过循环输送带传输至传输带下面的卷材上面，由于粉末粒子均匀地沉积在基材表面，从而得到比较均匀地厚度。而且，没有传输到基材上的粉末粒子并无浪费，而是通过传输钢带进行到下一个循环，通过NIR（近红外光）固化，传统的混合型聚酯环氧粉末涂料，涂层可得到70μm左右的厚度。

8、高速静电粉末喷涂技术 

擎天助力建设非洲首条粉末彩涂板生产线，将卷钢用快速固化粉末涂料涂装技术及相关产品输出海外，速度40m/min。

目前，国内卷材粉末涂装发展的技术方向为：

• 粉末云雾室喷涂方式，处于试验阶段

• 高速旋杯喷涂，卧式喷粉，已批量生产，旋杯需要定期更换，易出现粉瘤和粒子

• 高效静电喷涂，第一代卧式，能稳定生产，易出现粉瘤和粒子，不适合表面要求较高的板材

• 高效静电喷涂，第二代立式，上粉率高，表面效果好，技术成熟性好,目前已经批量生产

1998年，合肥荣事达-美泰克合资公司从德国EISENMANN引进了中国第一条16m/min的高速平板粉末喷涂流水线，主要应用于家电板。

荣事达电冰箱公司预涂线用的中速平板粉末涂料的固化条件是275℃/2min，当时研制中的难点主要体现在线速的要求块、施工方面的要求高、预涂平板方面对涂膜的要求均匀。

后来，荣事达电冰箱通过与广州擎天材料科技有限公司联合开发解决此项难点。不断对配方和涂装技术难点攻克，解决了涂层与固化工艺相适宜的难点，实现了国内首个可以实现中速红外固化技术的厂家。

但从严格意义上来说，荣事达公司生产的是一块一块大的平板喷涂粉末涂料，不是真正意义上的连续的卷材粉末生产。

“十二五”期间，杭州冯氏卷钢材料有限公司成功开发专用于卷材粉末涂装的设备，并在其杭州工厂实现20m/min的卷钢生产；

2017年3月，山东科瑞钢板有限公司“高速静电粉末彩色涂层钢板”实现了国内80m/min的PCM高速静电粉末喷涂，填补国内该项技术的空白，标志着我国彩涂板加工技术进入零VOC的技术领域。

四、擎天卷材粉末涂料

擎天材料坚持技术引领，先后解决粉末涂料超快速固化、超高速喷涂等一系列技术难题。产品支持两涂一烘，无VOCs排放、无安监、停产风险，符合欧美家用电器、家居产品、天花等行业标准。

■ 快速固化技术：可实现对卷钢或卷铝粉末涂料快速固化，线速度可达80m/min,固化时间30S-60S。

■ 高效上粉技术：通过高效荷点系统的设计和高效上粉的粉末配合，一次喷涂厚度可达30-80μm，可满足客户的不同厚度样板的要求。

■ 优异的T弯性能：可使用在0.3-2.0mm厚钢板和铝板并保证涂层的T弯性能和后加工性能，基材长时间6个月存放后加工不开裂。

■ 快速转印技术：目前生产可实现喷涂固化和转印同步进行，喷涂固化后直接转印，转印时间只需30秒（传统热转印需要2-3min），省去了后续转印重新加热的工序，极大地节约能源和提高转印工序生产效率。

■ 无卷边技术：由于粉末涂料的边缘效应，板材边缘会比中间要厚，通过对喷涂室进行设计和改造，得到了多层卷曲可正常卷曲的卷材。

■ 快速换色技术：通过对涂装设备进行简化和优化，目前可实现快速换色，喷涂完成一种产品后，切换喷涂另外一种产品，极大地提高了产品的生产效率。

单丝不成线，独木不成林。擎天材料不仅贴合预涂卷材生产工艺及要求，量身定做粉末涂料，还联合产业链涂装设备厂家，开发专用涂装线及相关喷涂设备，最终解决了粉末涂料卷涂、薄涂、快速固化等关键技术问题。并在涂层的机械性能和耐腐蚀性能等方面较原有溶剂型涂料全面提升，适用于家电、天花、厂房、板房、隔墙、电梯门、防火门等诸多产品涂装。

相对于与传统的溶剂型涂料，卷材预涂板粉末涂层不仅涂层硬度更高，一次喷涂厚度更高，T弯和MEK性能更加优异，耐酸碱腐蚀性能效果更好，并且无VOC排放，环境友好。背面粉末预热后与正面粉末一次烘烤成型，节约了能源（ 溶剂型卷材涂料需要两涂两烘）。

不仅如此，擎天材料还凭借着多年以来在预涂卷材行业积累的研发经验，先后解决粉末涂料超快速固化、超高速喷涂等一系列技术难题。涂层综合性能优良，在低温折弯、耐酸碱性、涂层硬度、边角遮盖、耐久性等关键性能方面更是行业领先。

■ 涂装生产速度快；可根据客户要求定制设计涂装速度，最高可达120米/分钟，远超欧美国家同类涂装速度，达到国际先进水平。

■ 低温延时折弯性能优良；具有超强的柔韧性和附着力，零下18℃静置24小时0T折弯涂层不开裂、不脱落，涂覆的卷材板具有优异的后加工性能。

■ 优良的抗划伤性能；涂层铅笔硬度达到3H以上，减少了加工、安装过程中产生的划伤，进而减少了腐蚀介质从涂层划伤处渗透侵蚀基材的机会。

■ 丰富的表面外观效果；可按用户需求提供流平、皱纹、橘纹、砂纹、花纹、网纹、木纹等不同外观效果的粉末涂料产品。

■ 稳定可靠高标准；擎天材料预涂卷材专用粉末涂料支持两涂一烘，具有施工简单、装饰性强、节约能源等特点，在产品涂装和使用过程中，无VOCs排放，无安监、停产风险，符合欧美家用电器、家居产品、天花等行业标准。

擎天材料预涂卷材粉末涂装技术实现了预涂卷材行业零VOC排放，避免了原有溶剂型涂料涂装过程中造成的环境污染，成功完成预涂卷材行业的绿色革命，实现了人与自然的和谐共生。

预涂卷材行业的绿色探索俨然成功，但美丽中国建设还需要更多行业的参与。擎天材料将立足下游客户需求，发挥自身所长，服务行业所需，助力下游行业共同推进绿色涂装，守护我们的绿水青山，为人民的美好生活尽职尽责。