長期以來，國內外預涂卷材行業均使用溶劑型涂料涂裝，高揮發性的VOCs排放給自然環境帶來了巨大壓力，尤其對于個別產業比較集中的地區，綠色涂裝需求迫在眉睫。本文介紹了卷材粉末涂料的彩涂背景、國內外卷材粉末彩涂的技術發展、及擎天卷材粉末涂料。

　目前絕大多數的預涂卷材彩板都是使用液體卷材涂料來涂裝的，但其在涂料生產和使用過程中大量排放的VOC，已經引起國家有關部門和社會大眾的高度關注。2016年工信部發布了兩個政策文件，《工業和信息化部關于印發建材工業發展規劃(2016-2020年)》和《重點行業揮發性有機物削減行動計劃》都明確重點推廣粉末涂料產品，使得環保型粉末涂料在卷材領域的的發展勢在必行。

　　卷材涂料涂裝是工業涂裝領域的一個重要細分行業，國務院“關于印發打贏藍天保衛戰三年行動計劃的通知”(國發〔2018〕22號)中要求“2019年底前，完成涂料、油墨、膠粘劑、清洗劑等產品VOCs含量限值強制性國家標準制定工作”、“推進重點行業污染治理升級改造，重點區域揮發性有機物(VOCs)全面執行大氣污染物特別排放限值”等。

　　一、 卷材粉末涂料彩涂背景

　　當前，全國彩涂板卷產能達到年產5239萬噸，其中山東產能2293萬噸，占華東產能63.03%，占比全國43.76%。除此之外，山東還是全國最大的彩涂板生產基地，全國產線300多條，其中山東就占了100多條。

　　從細分領域來看，涂料主要包括建筑涂料、一般工業漆、防護涂料、粉末涂料、木器涂料等等，占全國涂料行業的比重依次為52%、13%、10%、8%、5%。2021年，粉末涂料產量達235萬噸，占涂料領域的8%。其中卷材涂料占比3%，年產量達80多萬噸。

　彩涂板目前采用輥涂生產工藝，涂料使用溶劑型涂料，其優點在于工藝成熟、涂層薄、流平好、遮蓋好、換色快、生產效率高等;但同時也會大量排放VOC，需要VOC回收系統，雖然溶劑焚燒可利用熱能，但畢竟溶劑焚燒一方面浪費資源，另一方面也會污染大氣，未封閉涂裝的小型卷材廠生產環境惡劣，氣味難聞。

　　目前VOC是阻礙城市空氣質量達標的重要因素之一，大幅降低顆粒濃度后，臭氧濃度年年升高已經困擾城市不達標的首要問題，因此削減VOC排放對改善城市與區域大氣環境質理方面是目前國家當務之急。

　　因此國家與地方已制定“打贏藍天保衛三年行動計劃”，重點消減油漆涂料中的VOC排放;大氣治理2013《大氣污染防治行動計劃》、《2020年揮發性有機物治理攻堅方案》，大力推進低(無)VOC含量原輔材料替代，涂料征收消費稅等。

　　二、國外卷材粉末彩涂技術

　　1、粉末塊技術

　　澳大利亞的BHP開發了“Solid Block”的粉末涂裝技術，這個工藝是采用了預熔合的粉末涂料塊(類似于粉筆)，壓在移動的已經預熱的卷材板上，粉末涂料經過物理的機械過程轉移到熱的卷材板上。

　　但這個技術未能取得商業成功，因為速度的限制和不一致的卷材表面條件，任何不規則的表面缺陷或邊緣都會引起漏涂或條紋。

　　2、粉末云霧室

　　MSC(Material Sciences Corp.)和TDC(Terronics Development Corp.)開發了 “Powder cloud”的技術。它通過一系列的刷子來霧化粉末涂料，并通過靜電區域使粉末涂料顆粒到達移動的卷材表面，粉末涂料的云霧可以高速地涂裝在金屬表面上。

　　但由于成本太高并在實際應用中難以控制，目前處于半商業化階段，同時涂層厚度難以降低，限制了粉末云霧室技術的廣泛應用。

　　3、EMB技術

　　荷蘭帝斯曼(DSM)公司開發了“Electro-magneticbrush(EMB)”的粉末涂料涂裝技術，采用的是類似于復印機和激光打印機的原理，將帶電的粉末涂料顆粒通過混合轉輪，沿強磁場的作用涂裝，稱為“電磁刷”，可轉移到帶電的金屬上。

　　但這個技術目前也沒有取得大的成功，它僅可以涂裝很薄的涂層，且無法通過單次施工獲得不同厚度的涂膜。同時因為涂裝設備復雜，對粉末的生產要求高，投入的成本大，所以該生產設備也未獲得大的應用。

　　4、高壓狹縫噴粉技術

　　早在90年代中后期，美國的Roll Coater公司就建成了全球第一條高速卷材粉末涂料生產線進行生產，線速度可達150m/min。生產的彩鋼板主要用于冰箱等白色家電。由于粉末涂層的硬度較高，因此賦予產品獨特的優勢。

　　但是，粉末膜厚較高(50~60μm)比液體涂料(25μm)高了一倍多，導致粉末涂裝的成本明顯高于液體涂裝。由于各種原因致使已經工業化生產的唯一粉末卷材涂裝技術沒有能夠繼續下去。

　　5、歐洲技術

　　歐洲相繼有好幾條粉末卷材涂裝線出現，已經在實現規模化應用的粉末涂料卷材涂裝線有14條。但都是非高速涂裝的生產線，一般速度為10~25m/min。通過采用多個常規粉末涂料Corona噴槍(20-2個)或“powder bell”鐘型粉末涂料噴槍(12~14個)，在連續移動的卷材上噴涂粉末涂料。

　　但它的缺點是有時容易有過噴現象，導致膜厚的不均勻，同時噴槍的維護較麻煩，并且噴涂線速很慢。

6、近紅外光固化技術

　　美國First Precision LLC開發了Powder Coil TM粉末卷材涂料的高速涂裝和固化的生產工藝。它采用了Powder Jet粉末涂料噴涂技術，加上AdPhos NIR近紅外光固化技術，配合杜邦公司的Alesta Speed Ray-Tec紅外固化粉末卷材涂料，可以生產線速度超過100m/min。

　　但是實際該粉末固化需要求中波紅外270℃/60s，在鋁板的噴涂速度上為30m/min，所得產品主要用在家用電器上。而卷材鍍鋅鋼板線速度為25m/min，生產速度不高，固化加工過程如下圖所示，粉末涂裝生產線如下圖。

　　7、TransAPP技術

　　Fraunhofer公司的TransAPP技術，使用粉末傳輸技術代替噴槍，避免了傳統粉末噴涂應用的局限性和涂膜厚度差異。

　　在TransAPP技術中心，粉末通過循環輸送帶傳輸至傳輸帶下面的卷材上面，由于粉末粒子均勻地沉積在基材表面，從而得到比較均勻地厚度。而且，沒有傳輸到基材上的粉末粒子并無浪費，而是通過傳輸鋼帶進行到下一個循環，通過NIR(近紅外光)固化，傳統的混合型聚酯環氧粉末涂料，涂層可得到70μm左右的厚度。


　擎天助力建設非洲首條粉末彩涂板生產線，將卷鋼用快速固化粉末涂料涂裝技術及相關產品輸出海外，速度40m/min。

　　三、國內卷材粉末彩涂技術發展

　　目前，國內卷材粉末涂裝發展的技術方向為：

　　粉末云霧室噴涂方式，處于試驗階段

　　高速旋杯噴涂，臥式噴粉，已批量生產，旋杯需要定期更換，易出現粉瘤和粒子

　　高效靜電噴涂，第一代臥式，能穩定生產，易出現粉瘤和粒子，不適合表面要求較高的板材

　　高效靜電噴涂，第二代立式，上粉率高，表面效果好，技術成熟性好,目前已經批量生產

　　1998年，合肥榮事達-美泰克合資公司從德國EISENMANN引進了中國第一條16m/min的高速平板粉末噴涂流水線，主要應用于家電板。

　　榮事達電冰箱公司預涂線用的中速平板粉末涂料的固化條件是275℃/2min，當時研制中的難點主要體現在線速的要求塊、施工方面的要求高、預涂平板方面對涂膜的要求均勻。

　　后來，榮事達電冰箱通過與廣州擎天材料科技有限公司聯合開發解決此項難點。不斷對配方和涂裝技術難點攻克，解決了涂層與固化工藝相適宜的難點，實現了國內首個可以實現中速紅外固化技術的廠家。

　　但從嚴格意義上來說，榮事達公司生產的是一塊一塊大的平板噴涂粉末涂料，不是真正意義上的連續的卷材粉末生產。

　　“十二五”期間，杭州馮氏卷鋼材料有限公司成功開發專用于卷材粉末涂裝的設備，并在其杭州工廠實現20m/min的卷鋼生產;

　　2017年3月，山東科瑞鋼板有限公司“高速靜電粉末彩色涂層鋼板”實現了國內80m/min的PCM高速靜電粉末噴涂，填補國內該項技術的空白，標志著我國彩涂板加工技術進入零VOC的技術領域。