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彩涂板行业如何应对史上最严大气污染防治法

文/天津东海

彩色涂层钢板,简称彩涂板,业内也称彩钢板,或者彩板,是以冷轧钢板、镀锌钢板或铝板等金属板为基板,经过表面预处理,继而以连续方式敷上涂料,最后经过烘烤和冷却而制成的产品。彩涂板具有轻质、美观和良好的防腐蚀性能,广泛用于建筑、造船、车辆制造、家具、电气、装饰等行业。

从1935年美国建立第一条连续涂层钢板线开始,彩涂板得到了广泛应用。目前,其生产方式基本上沿用溶剂涂料辊涂的生产工艺。该生产工艺最大的优点是可以高速均匀地涂覆,实现大规模生产,从而适应经济发展对彩涂板的大量需求。但采用溶剂涂料辊涂的方式存在严重的污染问题,溶剂涂料中含有易挥发的苯、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、丙酮等刺激性有毒物质。自从2016年“史上最严大气污染防治法”实施以来,彩涂板行业就受到了密切的关注。彩涂板为什么污染这么严重,有什么办法改进和避免,这要从其自身的特点以及生产工艺谈起。

彩涂板的结构示意图

彩涂板的基板类型、特性及用途

从上面彩涂板的面漆可以看出,其种类繁多。以彩涂板在家电领域的应用为例,我们可以看出其品种的丰富多样,正因如此,不同领域对彩涂板的性能要求也有很大的差异。

可见,彩涂板的品种十分丰富。据统计,市场上在售的彩涂板型号多达600多种。

但无论其种类如何变化,彩涂板的生产工艺大同小异,区别主要在于材料的不同。

典型的彩涂板生产工艺流程如下:

入口钢卷小车上卷→开卷机→二辊夹送机→齐头剪切机→焊机→张力辊→入口立式活套→纠偏辊→张力辊→碱洗装置→刷洗装置→碱洗装置→热水漂洗装置→热风干燥装置→立式化涂机→立式化涂炉→张力辊→纠偏辊→初涂机→初涂固化炉→水冷装置→热风干燥器→张力辊→精涂机→精涂固化炉→纠偏辊→水冷装置→热风干燥器→张力辊→出口活套→纠偏辊→张力辊→出口剪→收卷机→卸卷小车

彩涂板的生产工艺和材料决定了其污染的严重性。全世界涂料和装修工业每年有1100万吨有机溶剂排放到大气中,是仅次于汽车尾气的第二大污染源,也是造成雾霾天气的重要元凶之一,同时,残留在彩涂板中的甲醛、甲苯、二甲苯、苯等有害物质对人体健康极其有害。

彩涂板溶剂涂料的固体成分质量分数普遍为45%~50%,辊涂时还要加入稀释剂,上漆率只有30%~40%。这意味着彩涂板在运输、贮存及涂装过程中有50%~70%的涂料不能附着在带材上,而变成废漆淤浆或VOC排入大气,而废淤浆的处理十分困难。另外溶剂型彩涂板产品表面残留的VOC废气完全释放期为2年以上,发达国家从2000年前后就开始限制包括油漆在内的有机溶剂型涂料的使用,并对家具、室内装修用料对大气排放的VOC量设置了严格的限制。

目前我国工业涂装以及涂料行业的总VOC产生量和CO2总排放量还是成倍地高于发达国家的水平,在环保和节能减排方面均落后于日本、北美、欧洲地区。我国400多条溶剂型彩涂板生产线每年所用涂料加稀释剂就向大气排放VOC约40多万吨,部分正规生产企业将有机溶剂收集后经过焚烧所产生的CO2也超过100多万吨。随着我国环保要求越来越严,溶剂彩涂生产工艺的更新换代迫在眉睫,绿色环保也已被确定为国家经济工作的重中之重。我国计划用10~15年时间,对传统涂料产业实行新技术嫁接与改造,最终将溶剂涂料的市场份额缩减至1成以下。当前我国正在计划出台绿色环保商标政策,对符合环保要求的绿色产品施行绿色商标认证,对认证通过的产品提供税收等方面的优惠,鼓励企业采用绿色环保的方式生产产品。

找到绿色的生产工艺、材料来替代原有污染严重的工艺和材料,是很多行业清洁生产最常用的办法。我们不妨从一个类似的行业来寻找答案。

传统的金属包装材料主要是用马口铁或铝,为防锈在其表面喷涂一层涂料。涂料中含有双酚A(BPA)这样的有害物质,对人体健康存在潜在的危害。同时,涂料喷涂过程中也会排放大量的有机溶剂,对大气造成污染。为了彻底消除这种潜在的危害,同时也更好地保护大气免受污染,日本在上世纪八十年代末开发了一种绿色环保的金属包装材料——覆膜铁,在金属(钢板或者铝)表面覆膜,以取代原有的涂料。现在,日本用于食品和饮料的金属包装材料90%以上都是采用覆膜铁/铝,这个行业对大气的污染基本得到消除。中国的覆膜铁行业起步较晚,但现在技术上也已趋于成熟,市场上已经出现很多款采用覆膜铁制作的食品罐。

覆膜铁不但所用原料环保、最终产品环保,而且生产过程也很环保,没有VOC等废气排放,甚至没有废水排放。

受此启发,如果能找到一种薄膜取代彩涂板所用的涂料,那么问题也就迎刃而解了。PVDF膜就是这样一种材料。将PVDF膜覆合到镀锌钢板上,做成PVDF覆膜彩涂板具有优异的耐候性、耐高温性、耐化学腐蚀性、耐氧化性、耐紫外线辐射等卓越性能特点,能被广泛用于高端公共建筑、医院、化工、有色金属、污水处理等领域,可以成为最新一代建筑板材的引领者,完全取代传统彩涂板。

从PVDF彩涂板的结构可以看出,它与覆膜铁的结构几乎一样,其生产工艺也非常类似,核心工艺也需要高温加热、高压覆合、急速冷却。

现在,拥有这种覆膜铁生产线的企业有东洋钢板、新日铁、JFE、蒂森克虏伯、联净等公司。这些生产线的产品主要是厚度为0.15~0.35mm的薄板覆膜铁,适当调整后,都可以生产0.5mm以下的PVDF覆膜彩涂板。

目前,国内彩涂板年产能接近2000万吨,年需求量超1200万吨,且呈现稳定增长态势。随着国家“一带一路”开放战略的持续推进,彩涂板年出口量也逐年增大。理论上,这些传统彩涂板都可以改成覆膜彩涂板。随着环保政策执行的进一步收紧,如果将覆膜铁的生产技术应用到彩涂板行业,将彻底扭转传统彩涂板污染严重的问题。


 

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