【正文】 第十章 彩色涂層鋼板 第一節(jié)各種涂料的性能特點(diǎn) 1380．什么叫做彩色涂層鋼板 ? 現(xiàn)代的彩色涂層鋼板是在連續(xù)機(jī)組上以冷軋帶鋼、鍍鋅鋼帶 (電鍍鋅和熱鍍鋅 )和熱鍍鋅一鋁合金鋼帶等為基板，經(jīng)過表面預(yù)處理 (脫脂和化學(xué)處理 )，用輥涂或覆膜等方法，涂覆上一層或多層有機(jī)涂層，經(jīng)過烘烤和冷卻所得到的涂裝產(chǎn)品即為涂層鋼板。由于涂層可以有各種不同的顏色，因此，又稱之為“彩色涂層鋼板”。又由于涂層是在鋼板成型加工之前進(jìn)行的，在國外亦稱之為“預(yù)涂層鋼板”或“卷涂” (彩色涂層鋼卷的實(shí)物照片見本分冊封二 )。 1381．彩色涂層鋼板的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀如何 ? 彩色涂層鋼板于 20 世紀(jì) 30 年代中期產(chǎn)生于美國，開始是窄帶鋼涂漆，主要用于制作百葉窗等。隨著涂層帶材應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，涂料工業(yè)和預(yù)處理化學(xué)試劑的發(fā)展，以及冶金機(jī)械工業(yè)發(fā)展水平的提高，美國在 1955 年建造了第一批寬帶材涂層機(jī)組。涂料從最初的醇酸樹脂涂料發(fā)展到氨基醇酸樹脂涂料、乙烯溶液涂料。 20 世 紀(jì) 60 年代 ，隨著有機(jī)溶膠、塑料溶液、熱固 性丙烯酸脂涂料的應(yīng)用，涂層鋼板在世界各國各地區(qū)得到了迅速的發(fā)展?，F(xiàn)全世界約有 400 余條生產(chǎn)線，年產(chǎn)量超過 1400 萬 t。我國第一條 現(xiàn) 代彩色涂層鋼板機(jī)組 于 1987 年建成投產(chǎn)，機(jī)組 速度為 45m／ min，年產(chǎn)量 6． 4萬 t?，F(xiàn)在已建和正在建設(shè)中的機(jī)組，機(jī)組速度可達(dá)到 240m／ min，年產(chǎn)量可達(dá)到 20 萬 t 以上。 2020 年國內(nèi)彩色涂層鋼板生產(chǎn)量為 80萬 t，進(jìn)口 60 萬 t； 2020 年國內(nèi)彩色鋼板需求量達(dá) 150 萬 t，預(yù)計(jì)今后將以每年 15 萬～ 20萬 t 的速度增長。 2020 年國內(nèi) 124 個(gè)企業(yè)建成涂層機(jī)組 169 條，產(chǎn)能 874萬 t。其中中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會會員單位 7 條，產(chǎn)能 104 萬 t，非會員單位 162 條，產(chǎn)能 770 萬 t。 1382．為什么要選用彩色涂層鋼板 ? 彩色涂層鋼板的涂裝質(zhì)量遠(yuǎn)比對成型金屬表面進(jìn)行單件噴涂或刷涂的質(zhì)量更均勻、更穩(wěn)定、更理想。彩色涂層鋼板具有優(yōu)異的裝飾性、成型性、抗腐蝕性，涂層附著力強(qiáng)，可長期保持色澤新穎。按國際彩板近五十年來的使用經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)耐候性指標(biāo)為 1000h，耐酸霧性指標(biāo)大于 500h，彩板使用壽命約為 25 年。由于彩色涂層鋼板兼有鋼板和有機(jī)材料兩者的優(yōu)點(diǎn)，既有鋼板的機(jī)械強(qiáng)度和易成型的性能，又有有機(jī)材料良好的裝飾性、耐腐蝕性，可取得以鋼代木、高效施工、節(jié)約能源、防止二次加工所帶來的污染等良好的經(jīng)濟(jì)效益，成為當(dāng)今建筑、運(yùn)輸、輕工、家電 、機(jī)電產(chǎn)品等各行業(yè)理想的復(fù)合材料。 1383．如何選用彩色涂層鋼板 ? 彩色涂層鋼板的選用，應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境和用途的不同，選用不同基板或不同涂料類型的彩色涂層鋼板。在不同的地區(qū)和不同的使用部位，采 采用相同鍍 鋅量、同種涂料、相同涂層厚度的彩色涂層板，其使用壽命會有很大的不同。例如，在工業(yè)區(qū)或沿海地區(qū)，由于受到空氣中二氧化硫氣體或鹽分的作用，腐蝕速度加快，使用壽命受到影 響，在雨季， 涂層長期受雨水浸濕 ， 或 者 在 日 夜溫差太大易結(jié)露的部位，都會較快地受到腐蝕，使用壽命均會降低。以建筑外用為例，應(yīng)選用耐腐蝕性 能優(yōu)良的熱鍍鋅鋼板為基板，而且，對熱鍍鋅鋼板的鍍鋅量應(yīng)有一定要求 (新的彩色涂層鋼板國家標(biāo)準(zhǔn)正在考慮制定這一方面的規(guī)定 )。熱鍍鋅鋼板的鍍層重量和耐腐蝕壽命成正比，有較高要求的，可達(dá)到 180g/m2(雙面 )或以上。要求保光保色性能達(dá)到 10～ 20 年時(shí)，在涂料的選擇上，應(yīng)選用聚偏氟乙烯涂料。在建筑上用作瓦楞板時(shí)，最好選用上、下表面都采用 2 涂 2 烘工藝生產(chǎn)的彩色涂層鋼板，在制作夾芯板時(shí)，則可選用上表面為 2 次涂層，下表面為 1 次涂層的彩色涂層鋼板。 1384．彩色涂層鋼板是由哪幾部分構(gòu)成的 ? 彩色涂層鋼板的 構(gòu)成，大體上可分為基材、鍍層、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜和有機(jī)涂層 4 大部分。鍍層是指金屬基材上的鍍層，如熱鍍鋅層、電鍍鋅層等?；暮湾儗右部山y(tǒng)稱為彩色涂層鋼板用基板 (原板 )。有機(jī)涂層部分則包括了面漆、底漆和背漆。彩色涂層鋼板用基板無論是否具 有鍍層，化學(xué)轉(zhuǎn)化膜總是必不可少的組成部分，其結(jié)構(gòu)示意如圖 10l所示。 1385．彩色涂層鋼板的涂料品種有哪幾大類。各包括哪些品種或系列 ? 若按彩色涂層鋼板的涂料形態(tài)分類，則有液體涂料、粉末涂料、塑料薄膜三大類。所包括的品種或系列有： (1)液體涂料。常用的品 種有：聚酯、醇酸樹脂、丙烯酸系樹脂、硅改性樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨基甲酸樹脂、溶液型乙烯系樹脂、聚氯乙烯有機(jī)溶膠、聚氯乙烯塑性溶膠等。 (2)粉末涂料。常用的系列有：環(huán)氧樹脂系、聚氯乙烯系、聚乙烯系、聚酯系、丙烯酸系、聚酰胺系等。 (3)塑料薄膜。常用的品種有：丙稀酸樹脂薄膜、聚酯薄膜、聚氟乙烯薄膜、聚乙烯薄膜等。 1386．彩色涂層鋼板用的液態(tài)涂料是由哪些組分所組成，各起什么作用 ? 各種不同的液態(tài)涂料都是由 4 個(gè)部分所組成，即：樹脂、顏料、溶劑、助劑 (添加劑 )。其中溶劑是揮發(fā)組分 ，其余 3 個(gè)部分基本是不揮發(fā)組分。 (1)樹脂。樹脂即成膜物質(zhì)，是涂料中的最主要成分和基礎(chǔ)，也稱基料，它是決定涂膜性質(zhì)的主要因素。要求作為成膜物質(zhì)的樹脂在涂料儲存期內(nèi)相當(dāng)穩(wěn)定，不發(fā)生明顯的物理變化和化學(xué)變化，在成膜時(shí)，在規(guī)定的條件下，能迅速固化成膜。樹脂種類繁多，在卷材涂料中常用的樹脂有丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂和聚氨基甲酸酯樹脂等。不同的樹脂，其物理性能和化學(xué)性能以及耐候性、耐蝕性等是不一樣的。 (2)顏料。顏料須與樹脂配合使用，在涂料中的主要作用是使涂膜著色，顏料比例不同會影響涂膜硬度 、光澤度以及耐蝕性等。 (3)溶劑。溶劑是液態(tài)涂料的重要組成部分，在涂料烘干過程中是能揮發(fā)的成分。一般也用溶劑調(diào)節(jié)涂料黏度，這種用于調(diào)節(jié)涂料黏度的溶劑稱為稀釋劑。溶劑對涂料的制造、貯存、涂敷、漆膜的形成和成膜質(zhì)量有著很大的影響。 (4)助劑 (添加劑 )。助劑是為改善涂料性能而加入的少量添加劑。助劑在涂料中用量極少，作用卻顯著，如有的能改進(jìn)涂料和涂膜的性能，有的能改變烘干時(shí)間等。助劑 (添加劑 )種類繁多，有催干劑、固化劑、流平劑、消泡劑、消光劑、穩(wěn)定劑以及用于特殊功能用途的添加劑等。 1387．適用于彩色涂層鋼板的底漆、面漆和背面漆的液體涂料有哪些種類，各有何特點(diǎn) ? 適用于彩色涂層鋼板的底漆、面漆和背面漆的液體涂料的種類和特點(diǎn)如下： (1)底漆種類和特點(diǎn)。底漆有環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂和聚氨酯樹脂 4 類。一般根據(jù)產(chǎn)品的用途、使用場合、加工程度，以及與面漆的配套來選擇底漆。底漆的膜厚通常為 5μm。 1)環(huán)氧底漆。與基材的附著力良好、耐水、耐堿、抗化學(xué)腐蝕性好，是最早的彩色涂層鋼板用底漆，但其柔韌性能不如其他底漆。 2)聚酯底漆。對基材的附著力好，柔韌性優(yōu)異， 對潮濕的環(huán)境較敏感，耐化學(xué)藥品性不如環(huán)氧底漆。 3)水溶性丙烯酸底漆。對基材的附著力良好，有良好的柔韌性，有機(jī)溶劑含量低，低溫固化，不宜在潮濕的環(huán)境中儲存，對預(yù)處理要求高。 4)聚氨酯底漆。具有耐化學(xué)藥品性、耐摩擦性和耐久性，柔韌性好。 (2)面漆種類和特點(diǎn)。最常用的面漆有聚酯、硅改性聚酯、聚氯乙烯塑料溶膠和聚偏氟乙烯等。 1)聚酯。附著力良好，在成型性和室外耐久性方面范圍較寬，耐化學(xué)藥品性中等。 2)硅改性聚酯。涂膜的硬度、耐磨性和耐熱性良好，外部耐久性和不粉化性良 好，光澤保持性和柔韌性有限，成本中到高。硅改性聚酯涂料的種類和顏色見表 10l。 3)聚偏氟乙烯。具有良好的成型性和顏色保持性、優(yōu)良的室外耐久性和抗粉化性、抗溶劑性，顏色有限，價(jià)格貴。聚偏氟乙烯涂料的種類和顏色見表 102。 4)聚氯乙烯塑料溶膠。優(yōu)良的外部耐久性和抗化學(xué)藥品性、抗損壞性，美觀，需特制底漆配套。表面可以有光滑型，用于壓花或自動收縮形成花紋。涂層厚度一般大于 100μm。 除塑料溶膠外，一般情況下，底漆加面漆的涂層厚度不小于 20μm，其產(chǎn)品各項(xiàng)性能可達(dá)到預(yù)定的目的。 (3)背面漆種類和特點(diǎn)。通常，面漆的涂料均可以作背面涂料，但為降低生產(chǎn)成本，背面涂料的膜厚要比面漆的涂料厚度薄 (可參考 GB／ T12754《彩色涂層鋼板及鋼帶》國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定 )，常用的類型包括有聚酯、環(huán)氧、丙烯酸、脲醛等類型。 1388．彩色涂層鋼板液體涂料的顏色有哪些種類 ? 采用不同的涂料，所能調(diào)配的顏色是不相同的。各種涂料所能提供的面漆主要顏色如圖102 所示。 圖 102 彩色涂層鋼板各種涂料面漆顏色 1389．用于生產(chǎn)彩色涂層鋼板的基材主要有哪幾種，各有何特點(diǎn) ? 按基板分類的彩色涂層鋼板的種類，主要有以下四大類別： (1)冷軋基板彩色涂層鋼板。用冷軋基板生產(chǎn)的彩涂板，具有平滑美麗的外觀，且有冷軋板的加工性能；但是表面涂層的任何細(xì)小劃傷都會把冷軋基板暴露在空氣中，從而使露鐵處很快生成紅銹。因此，這類產(chǎn)品只能用于要求不高的臨時(shí)隔離措施和作室內(nèi)用材。 (2)熱鍍鋅彩色涂層鋼板。以熱鍍鋅鋼板為基板的熱鍍鋅彩涂板，具有熱鍍鋅板的鋅層和有機(jī)涂層的雙重保護(hù)作用。其使用壽命比熱鍍鋅板更長。適合于建筑外用等對耐腐蝕性能有特殊要求的使用環(huán)境。建筑外用熱鍍鋅基板的鍍 鋅量最高可達(dá)到 275g／ m2(雙面 )。 (3)熱鍍鋁鋅彩色涂層鋼板。熱鍍鋁鋅鋼板 (如 55％ AlZn 板和 5％ AlZn 板 )本身已具有比純熱鍍鋅鋼板更好的表面外觀和耐腐蝕性能，因此，只有在有特別要求的情況下才作為彩涂基板。 (4)電鍍鋅彩色涂層鋼板。由于電鍍鋅板的鋅層較薄，通常含鋅量為 40g／ m2(雙面 )，且生產(chǎn)成本高于熱鍍鋅鋼板，因此，以電鍍鋅板為基板的電鍍鋅彩涂板不適合使用于建筑方面。但因具有美麗的外觀和優(yōu)良的加工性能，主要用于家電、音響、鋼家具、室內(nèi)裝潢等。 1390．什么叫聚酯 ， 其涂層產(chǎn)品的特點(diǎn)是什么 ? 聚酯是一種多元羧酸 (一般是二元酸 )和多元醇 (一般是二或三元醇 )的縮聚物，加入氨基樹脂后，可加熱固化。聚酯涂層的硬度，可在很大范圍內(nèi)變化。涂層不易變色，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性和變形性。涂層的厚度一般控制在 6～ 25μm范圍，主要用于涂覆建筑材料、車輛和家用電器等。 1391．什么叫醇酸樹脂，其涂層產(chǎn)品的特點(diǎn)是什么 ? 醇酸樹脂是一種經(jīng)亞麻仁油等物質(zhì)處理過的改陛聚酯。它與氨基樹脂混合后加熱固化，可形成穩(wěn)定性較好的涂層。醇酸樹脂目前被大量用于涂覆金屬容器、家具與 工業(yè)構(gòu)件等，涂層外觀美麗，光澤度較好。涂層厚度大致在 5～ 25μm之間。 1392．什么叫丙烯酸系樹脂，其涂層產(chǎn)品的特點(diǎn)是什么 ? 丙烯酸系樹脂是由丙烯酸、甲基丙烯酸或它們的衍生物等與乙烯系單體 (如苯乙烯 )，經(jīng)加成反應(yīng)制成的一種樹脂。根據(jù)這類樹脂的官能團(tuán)，加人氨基樹脂或環(huán)氧樹脂后，可加熱固化。涂層具有很高的耐污染、耐磨與耐刮傷性能，并具有極好的耐久性，光澤度范圍很寬，但變形能力有限，一般用于涂覆各種裝飾器具。涂層厚度為 6～ 25μm。 1393．什么叫硅改性樹脂。其涂層產(chǎn)品的特點(diǎn)是什么 ? 硅改性樹脂是一種由硅氧烷化合物與羥基丙烯酸或聚酯樹脂縮聚而成的樹脂。加入少量氨基樹脂后，就可加熱固化。涂層具有良好的耐候性和耐沖擊性，并能長期保持表面光澤度，因此，用作建筑物的外壁材料十分合適。涂層厚度是 20— 25μm。 1394．什么叫環(huán)氧樹脂，其涂層產(chǎn)品的特點(diǎn)是什么 ? 環(huán)氧樹脂是環(huán)氧氯丙烷和二酚基丙烷等的聚合物，當(dāng)加入氨基樹脂時(shí)可被加熱固化。這類涂層品種很多，硬度、強(qiáng)度、柔軟性與耐磨性都較好，可制成化學(xué)穩(wěn)定性良好的薄膜，常用于制作容器的無毒襯里，還可以用作底漆。涂層厚度在 3～ 15μm范圍。 1395．什么叫聚氨基甲酸樹脂，其涂層產(chǎn)品的特點(diǎn)是什么 ? 聚氨基甲酸酯是由多元醇與多異氰酸酯共聚制成的樹脂。這類涂層具有優(yōu)良的耐磨性、柔韌性和耐化學(xué)腐蝕性，常用于制作客車車廂。涂層厚度約為 10～ 25μm。 1396．什么叫溶液型乙烯系樹脂，其涂層產(chǎn)品的特點(diǎn)是什么 ? 溶液型乙烯系樹脂是氯乙烯和醋酸乙烯的共聚物。這種涂層具有良好的柔軟性，允許張力拉拔。涂層厚度在 5～ 25μm范圍，具有一定的耐久性，可用于制作天花板與深沖件等。 1397．什么叫聚氯乙烯有機(jī)溶膠， 其涂層產(chǎn)品的特點(diǎn)是什么 ? 聚氯乙烯有機(jī)溶膠是聚氯乙烯分散在增塑劑及溶劑中的產(chǎn)物。用這種溶膠制成的涂層有極好的變形性和中等的抗腐蝕性能。通過烘烤能形成厚度為 30～ 60μm的涂層，主要用于制作深沖件、割草機(jī)罩與集裝箱的保護(hù)襯里等。 1398．什么叫聚氯乙烯塑性溶膠，其涂層產(chǎn)品的特點(diǎn)是什么 ? 聚氯乙烯塑性溶膠是聚氯乙烯分散在增塑劑內(nèi)的產(chǎn)物。利用雙涂法，涂層厚度可達(dá)200μm。涂層外表呈粒狀，具有良好的抗酸腐蝕和抗鹽霧腐蝕性能，可以壓花，多用于建筑業(yè)。典型的用途是做墻襯、屋頂、隔墻以及汽車反 光鏡盤等。 1399．什么叫粉末涂料，它有何特點(diǎn) ? 粉末涂料不同于液體涂料，是固態(tài)粉末狀涂料，