预涂卷材的定义

预涂卷材

预涂卷材是在成卷的金属薄板上涂覆涂料或层压上塑料薄膜后，以成卷或单张形式出售的有机材料/金属复合板材，也称为有机涂层钢板、预涂层钢板、彩色涂层钢板、塑料复合钢板等。

用户可以直接将其加工成型，做成各种产品和部件，无需再进行涂装工序，从而大大简化了金属薄板制品总的生产工艺。预涂卷材采用集中生产，省去了产品制作过程中的复杂的涂装工序，因此大大降低了各类制造业成本，通过采用预涂技术，薄板制品的成本可以降低5%~10%，节省能源约15%~20%，尤其是节约了薄板制品的预处理和涂装设备的大量投资，并且改善了加工企业的环境和工人的劳动条件。

预涂卷材的基板

预涂卷材用的基板主要有冷轧钢板、电镀锌钢板、热镀锌钢板、合金化热镀锌钢板、热镀锌-铝钢板、热镀铝-锌钢板、热镀铝钢板、铝板和不锈钢板等，其中前三种是最常用的。热镀锌钢板根据锌花种类还可以细分为大锌花板、小锌花板和无锌花板。

通常根据用途可采用不同的基板类型，对用于腐蚀性较强的室外环境的卷材，一般采用有锌花的热镀锌钢板;对用于室内、腐蚀性要求较低，但对外观要求较高，如家电、装饰用卷材，一般采用冷轧钢板、电镀锌钢板或无锌花热镀锌钢板。

预涂卷材的组成

预涂卷材是由基板(包括镀层，例如镀锌层)、预处理层(磷化膜、铬化膜及钝化膜)、涂层和保护层(保护膜或蜡层等)组成。正面涂层一般由底漆和面漆组成，对有些要求较低的应用，也有采用单涂层体系，而对装饰性要求较高的应用，也有采用三涂层体系的;正面也可以采用覆膜技术，如聚氯乙烯(PVC膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。背面一般为单涂层，对要求较高的应用，也可采用底漆和面漆组成的二涂层体系。

预涂卷材生产工艺

产线上的彩钢板

预涂卷材是以带钢等为基板进行连续生产，在生产过程中，基板表面经过各种预处理后涂覆涂料，每次涂覆后都要将涂料烘烤固化，再进行下一道涂料的施工。因此，通常以涂覆和烘烤的次数来定义机组的类型。通用的二涂二烘型连续生产线工艺如图3-5-3所示。

图3-5-3二涂二烘型涂层带钢连续生产线设备布置示意

1开卷机;2切剪;3入口活套;4脱脂槽5化成处理槽;61#辊涂机;7 1#加热炉;8,11冷却器;9 2辊涂机;10-2#加热炉;12平整机;13出口活套;14涂蜡机;15切剪;16卷取机

工艺流程

开卷→切头→缝合(或焊接)→去毛刺→磨刷→脱脂处理→挤干→活套→磷化处理(或表面调整)→水洗→挤干→钝化处理→挤干→第一次涂覆→第一次烘烤→冷却→吹干→第二次涂覆→第二次烘烤→压花或印花→冷却→吹干→涂蜡→卷取。  

预涂卷材涂料的特点和性能要求

预涂卷材涂料既要满足预涂卷材的生产工艺要求，又要满足卷材的加工使用方面的要求。预涂卷材涂装采用连续辊涂生产工艺，其主要特点是基板行进速度快、涂料采用辊涂涂覆方式、涂膜短时高温烘烤、出炉后迅速降温。预涂卷材涂料必须要满足这些涂装工艺的要求。

第一，预涂卷材涂料的施工黏度有一定要求，为了满足辊涂施工要求、保证一定的涂膜厚度和流平性，溶剂型卷材涂料一般的施工黏度为50~100s(涂-4杯,25℃)，由于卷材涂料施工黏度较高，为了保证足够的流平性，避免出现缩孔等涂膜缺陷，一般涂料中的流平剂用量较高。

第二，预涂卷材涂料不能有明显的触变性(剪切稀释性)。辊涂施工时，基板与各辊子的运转速度不同(带料辊、涂覆辊和调节辊都有不同的转速)，它们之间所带的涂料会受到一定的剪切力，在这种情况下，涂料应仍保持原来的黏度，不能因触变而发生黏度下降，否则如果涂料黏度因受剪切作用而明显降低，会使辊子上附着不住所要求的涂料量，影响涂覆效果。

第三，涂膜固化一般采用高温短时烘烤固化，烘烤温度一般在250~400℃，烘烤时间20~60s，基板峰值温度一般为204~249℃;此外，涂覆后湿膜的闪干时间短，一般只有几秒到几十秒，所以预涂卷材中高沸点溶剂用量要比一般涂料高,否则会造成起泡、针孔和流平不好等缺陷。通常选用较高沸点的醇醚类、酮类和高沸点芳烃类、酯类溶剂等。

第四，为了满足涂装要求，预涂卷材涂料要有一定的固化性能，固化速率太快，容易产生起泡、针孔、流平差等表面缺陷;固化速率不够，涂膜不能完全固化，影响涂膜的物化性能，不能满足加工和使用要求。

预涂卷材涂料产品根据用途一般分为三类，即:底漆、面漆和背漆。

预涂卷材为多涂层体系，一般基材正面涂装一道底漆和一道面漆，背面涂装一道背面漆，有时在背面漆下也涂装一道底漆。对底漆、面漆和背漆有不同的性能要求。

如图3-5-7所示列出了预涂卷材用底漆、面漆和背漆的主要性能要求。

预涂卷材涂料分为底漆、面漆和背面漆。

预涂卷材涂料底漆

底漆根据所用基料树脂主要分为环氧体系和聚酯体系两大类，以氨基树脂或封闭异氰酸酯树脂为交联树脂(固化剂)。具体可分为聚酯聚氨酯、聚酯-氨基、环氧-聚氨酯、环氧基等。通过树脂改性以及品种的合理选用，也可以将环氧树脂与聚酯树脂混合使用，氨基树脂与封闭异氰酸酯树脂也可以混合使用以进一步提高涂膜性能。

建筑用预涂卷材对防腐性能要求较高，底漆中大多采用环氧聚氨酯体系，以大分子环氧或改性环氧树脂为主体树脂;对家电等对加工性能要求较高的用途，环氧体系由于柔韧性较差，往往不能满足要求，因而大多采用以聚酯为主的体系，在这种体系中，可以拼用适量的环氧树脂，以提高防腐性能。

预涂卷材涂料背面漆

背面漆大多采用单涂层，涂膜较薄，而同时又要求高柔韧性、较好的耐MEK性能和较好的耐盐雾性能;对有些应用如制备泡沫夹心板时，背面漆还需适应发泡工艺要求，对发泡材料黏附性要好;应用于家电彩板时，背面漆的加工性能要求要高于建筑用彩板，有时还要求背面漆具有良好的导电性。

与底漆类似，背面漆也主要分为环氧和聚酯两大类。前者以大分子环氧树脂(如609、1001和Epon1009等)或改性环氧树脂为主体树脂，以氨基树脂或封闭异氰酸酯为固化剂;后者以聚酯树脂为主体树脂，以氨基树脂或封闭异氰酸酯为固化剂，在这种体系中，为了提高性能，往往还要拼用适量的环氧树脂。

预涂卷材涂料面漆

卷材涂料用面漆的种类较多，主要有:聚酯面漆、聚乙烯基类面漆、丙烯酸树脂类面漆、氟碳面漆和有机硅改性树脂类面漆等。

在卷材涂料用面漆中，聚酯树脂涂料是用量最大的品种，通过选择不同的多元酸、多元醇制备不同Tg、不同分子量的线型或支链型聚酯树脂。聚酯面漆配制时，可以通过混合不同Tg、不同分子量的聚酯树脂，灵活地调控获得优异的漆膜性能。对聚酯树脂的组成选择耐候性的组分，并通过加入适宜的位阻胺光稳定剂和紫外线吸收剂以及适宜的交联剂，可以制成耐候性十分接近于氟树脂而优于有机硅改性聚酯的涂料，用于户外用建材。

除聚酯面漆以外，卷材涂料面漆中用得最多的是聚乙烯基类树脂涂料，包括PVC有机溶胶和塑溶胶面漆以及不含氯的分散体涂料。PVC有机溶胶和塑溶胶是将溶胶级的聚氯乙烯粉末分散在有机溶剂和增塑剂中或只分散在增塑剂中的分散体，前者称为有机溶胶，后者称为塑溶胶。不含氯的分散体涂料是将其他高聚物粉末如聚酯、聚烯烃、聚丙烯酸酯等在增塑剂中形成的塑溶胶等，实际上是一种溶液分散型涂料，树脂溶液一般由端羟基聚酯或聚丙烯酸酯和封闭多异氰酸酯和溶剂组成。

第三类是丙烯酸面漆，溶剂型热固性丙烯酸涂料是早期彩钢板面漆的主要品种之一，以后随着聚酯面漆的发展，逐渐被其取代。目前在以铝材为基板的预涂卷材(卷铝)用涂料中使用较多;或者是用作聚偏二氟乙烯(PVDF)涂料中的改性树脂，提高颜料分散性能和与底材的附着力。

氟碳树脂结构

第四类是氟碳面漆。氟聚物分散体涂料具有优异的室外耐久性、耐化学品性和适宜的力学性能，特别适用于耐候性要求高的室外用建筑彩涂板市场。用于卷材的氟碳面漆可以分为热固型与热塑型两大类热固型涂料中氟树脂分子中含有羟基等活性基团，成膜时可以通过活性基团与氨基树脂、聚氨酯树脂反应交联固化，这类涂料中应用最成功的FEVE树脂，如日本旭硝子的商品名为 LUMIFLON与大日本油墨商品名为 FLUONATE的产品。也可以采用含有端羟基的全氟聚醚型氟碳卷材涂料，以脂肪族封闭异氰酸酯为固化剂热塑性氟树脂涂料应用最广泛的为PVDF.PVDF为结晶体聚合物，其不含活性基团，基本结构单元为CH2CF2，PVDF不能单独用作涂料，通常要加入热塑性丙烯酸树脂。该类涂料中，以氟聚物粒子与丙烯酸树脂预先热熔融得到的混合物为成膜基料。其中，氟聚物为被分散相，丙烯酸聚合物溶液为连续相应用于建筑彩板的PVDF树脂以瓦特公司(Pannwalt)开发的 KYNAR500和苏威公司(Solvay Solexis)的 HYLAR5000为代表。

第五类是有机硅改性树脂类面漆，如有机硅改性聚酯和有机硅改性丙烯酸树脂涂料。有机硅改性聚酯中，硅氧烷含量通常为15%~50%(质量分数)，制备的涂料形成的涂膜具有优异的自洁、保光、保色、不粉化性，且坚韧耐磨，非常适用于制备耐久型卷材面漆。预涂卷材涂料用有机硅改性聚酯树脂一般采用含羟基的聚酯与烷氧基的硅(氧)烷或含硅羟基的硅(氧)烷经缩合反应而制备。此外也可以将含官能基的硅烷或硅氧烷与过量的多元醇缩合，然后再与多元羧酸反应。有机硅改性丙烯酸树脂可以通过丙烯酸硅氧烷大单体与丙烯酸树脂合成的常用单体共聚制备热固性有机硅改性聚酯树脂性能优异，成本适中，因此国内外主要卷材涂料研究单位和生产厂商都有此类产品。如上海振华造漆厂研制出的有机硅聚酯卷材涂料,人工老化试验达到200h，其具有优异的户外耐候性、保光和保色性。