钢桶预涂卷材涂料的发展
目前在我国,钢桶生产用薄铜板的供应仍以普通卷板和平板料为主,多数采用先制造成钢桶成品后再进行外表面涂装,这种工艺有着很多的缺陷,现在国际上已逐渐被卷材预涂装工艺所代替。此工艺在我国刚刚兴起,预计在不久的将来我国的钢桶生产材料也会以预涂卷材为主。
预涂卷材得以高速发展的主要原因,是它具有良好的经济效益和能适应社会经济发展的需要。其优点大致如下:
1.它将传统的钢桶成品涂装变成原料钢板的连续涂装,既便于表面处理及涂装的质量控制,又不存在易产生涂装缺陷的棱边死角,而得到最佳的涂装质量。
2.薄钢板在涂装线的行进速度一般在40～100m/min,最快的已达到240m/min,生产效率远远大于钢桶成品涂装。
3.漆膜固化时,除装好的平板在烘炉中通过,炉容利用率比钢桶成品涂装高,烘烤时挥发的溶剂能收集并引入燃烧器焚烧,将热能再利用,总能耗只有钢桶成品涂装的五分之一到六 分之一。
4.生产中的排放物便于集中处理,如烘炉废气经焚化炉处理后,有机溶剂含量小于50ppm。而相对规模小的钢桶成品涂装的烘炉很难达到这一水平,做起来也不经济。
从制桶企业来看,预涂卷材的价格因所用涂料品种不同,比原板材贵18～25%,但省去了钢桶后涂装所需的工时及原材料、能源的费用。两者相抵,钢桶的成本可降低3～10%。
由于卷材预涂工艺的特殊要求,目前国际上预涂卷材的发展主要是预涂涂料的发展。预涂卷材涂料必须满足预除卷材的生产工艺及加工使用两方面的特点。
生产工艺是快速辊涂施工,为保证漆膜厚度和流平性,故要求有一定的施工粘度。溶剂型涂料以40～150s(涂-4杯)为宜,水性涂料以28～35s为宜。辊涂时涂漆辊与钢板行进速度不同,各辊间速度也不同。以全逆式三辊涂装机为例,如钢板行进速度为+100%,则涂漆辊为-120%,提漆辊为-140%,控制辊为-10%。由于速度差大,它们间的涂料受到很大的剪切力。这就要求涂料没有或只有很小的假塑性,即涂料粘度不受或很少受剪切力的影响。否则涂料粘度随所受剪切力的增加而明显下降,就会使辊上附着不上所需要的涂料量。
在生产线上,钢板行进速度很快,由于不能有支撑,烘炉又不能太长(50m左右),涂料在炉内烘烤时间很短,就要求涂料在钢板温度260℃以下30～60秒内完全固化。另外涂漆后的晾干时间很短,辊涂机至烘炉入口只有十几米远,以钢板速度为40m/min、距离15m计算,晾干时间只有22秒半。所以要选用挥发速度合适的溶剂,以免起泡、产生针孔及流平性不好。常用的是醇醚类、酮醇类及高沸点芳烃等溶剂。
从对漆膜性能的要求看,涂层只有底、面漆各一道。底漆应有好的防蚀性及对钢板和面漆的附着力,面漆应有好的遮盖力和装饰性。还要求在加工成形时漆膜不开裂、不脱落,并在运输及使用时能耐碰撞和划伤,即漆膜要同时具有较好的柔韧性及硬度。
一、底漆
底漆漆膜较薄,一般为5～10μm。除了需具备良好的机械性能外,还应具有优异的防腐蚀性。另一方面,底漆漆膜起着提高面漆漆膜附着力的作用,特别是对那些和钢板附着较差的面漆漆膜。因此,要求底漆漆膜不但和钢板而且和面漆漆膜都具有良好的附着。预涂卷材中用得最多的底漆是环氧类,其它还有聚酯类、聚氨酯类等。
1.环氧类底漆
环氧树脂漆是一种很好的金属防腐蚀底漆,对钢板和某些面漆的附着都很好,并有优良的柔韧性及加工成型性,因而广泛用作预涂卷材的底漆。
用于预涂卷材环氧树脂中的环氧树脂一般是高分子量的,其分于量为10,000～ 300,000。因为低分子量的环氧树脂不能获得充分的耐腐蚀性及耐划伤性。交联剂可采用氨基树脂或多异氰酸酯。用氨基树脂作交联剂的环氧底漆之耐腐蚀性要优于以多异氰酸脂作交联剂的环氧底漆,但前者的机械性能要比后者差。因此,交联剂的选择应根据性能要求及成本等综合考虑。
2.电沉积底漆
电沉积施工方法作为有机涂料涂装于钢板上的工业化方法己有20多年的历史了,只是在最近才证明可以用于预涂卷材生产线上。因为电沉积的湿膜固体含量大子95%（由电沉积时的电渗作用所致）,所以面漆可以用辊涂法直接涂在未固化的底漆漆膜上,然后这两道涂层一起通过烘炉而同时固化。
在喷涂卷材生产线上可能电沉积时间为5秒,甚至不到5秒,因此,在预涂卷材生产线上电沉积需要高电流密度。此外，尚需解决用导电辊给钢板供电时出现的一些问题,如导电辊的熔融等。
预涂卷材电沉积底漆的基料有采用顺酐化油树脂、酚醛改性醇酸树脂、环氧改性醇酸树脂、丙烯酸树脂和聚醋树脂等。在以这些树脂配制的电沉积漆中,有一个共同的特点,即在水溶性高分子化合物中加入水溶性络化合物,以提高漆膜的防腐性和耐久性。
二、面漆
用于预涂卷材面漆的树脂品种繁多。最早使用醇酸涂料,由于其性能不佳,不久即被氨基醇酸涂料取代。60年代初转向有机溶胶、塑溶胶、聚酯及热固型丙烯酸涂料。60年代中期采用了有机硅改性聚酯涂料和有机硅改性丙烯酸涂料,提高了漆膜的户外耐久性。耐久性极好的含氟树脂涂料,在60年代末被引入预涂卷材涂料中。到70年代,环境保护和节约能源的要求日益严格，促进了水性预涂涂料的发展。
（未完待续）（文/杨文亮，来源《中国包装报》）
