自潔型卷材涂料主要是針對建筑用彩板，在建材用彩板表面積聚較多的污垢后，能通過雨水的沖刷達到自凈的高洗凈性涂膜，可以減少灰塵和污垢的吸附，方便彩鋼板的清洗和維護，起到良好的自潔效果。 自潔型涂料和普通涂料的區(qū)別不僅僅是有良好的耐沾污能力，同時還要有良好的自潔能力。漆膜的自潔能力和耐沾污能力有一定的區(qū)別，目前自潔涂料主要有兩大類，一類是通過提高漆膜的疏水疏油性，使親水和親油性的污染物比較難在漆膜表面吸附，即使能吸附上和漆膜的結合力也不強，在雨水的沖擊力下，比較容易被沖洗掉；另一類是提高漆膜的親水、疏油性，雨水能在漆膜表面形成一個完整的水膜，雨水能完全滲入漆膜的縫隙和小孔中，依靠雨水的沖刷作用而將漆膜表面的污染物沖洗掉。這兩種方法有各自的針對性，在實際中也有大量的應用，更多的則是要考慮產品使用的環(huán)境和大氣中污染物的主要類型。 （1）親水性自潔涂料 目前研究比較多的是在聚酯樹脂結構中引入特殊結構的親水基團，經交聯后產生較高交聯密度的同時，能使漆膜帶有一定的親水性；同時在體系中引入一種特殊的助劑，能使漆膜有更好的親水性能。親水助劑是一種特殊的有機硅助劑，它在水存在時發(fā)生水解反應，產生硅羥基而獲得親水功能。主要機理如下： —si—or+h2o→—si—oh+rh 該涂料是一種利用雨水沖洗，能夠使附著在涂膜表面的污染物清洗干凈，保持涂膜表面清潔的一種功能性涂料。彩板經雨水沖洗后，起到不留痕跡的效果，保持彩鋼板的清潔，國內上海振華造漆廠率先開發(fā)出了這種親水性卷材涂料。 （2）光催化自潔涂料 該涂料中添加一種特殊的光催化劑，當涂層遇到太陽光照射時，這種新型涂料中的二氧化鈦能在紫外線照射下，發(fā)生化學反應，釋放一個氫離子和一個電子，并形成一個ho2，具有親水性和厭油性，用水沖洗，就能使油污和水滴一起落下。同時還能產生一種“活性氧”，而活性氧可以分解有機物。利用這種方法，可將彩鋼板表面的污物清除，將細菌殺死。 但由于該種涂層的耐候性較差，在戶外使用一段時間后，涂層會產生粉化，目前尚難在戶外建筑板中使用。 （3）仿荷花葉自潔型涂料 源于自然界的啟發(fā)，水滴可以在荷葉、鵝毛等表面隨意地滾動，因為在荷葉、鵝毛等表面，其水接觸角超過了150°。據華東理工大學 隨著彩鋼板應用領域的不斷拓展，具有各種紋理表面的涂料被開發(fā)出來，如絨面涂料、粒面耐磨涂料、桔紋涂料等。 （1）絨面涂料 傳統(tǒng)的絨面涂料采用噴涂工藝，在涂料中加入硅酮的絨毛粉，涂層表面可給人一種舒適的手感。由于卷材涂層一般漆膜厚度僅為18~20μm，采用相同的手段，很難獲得滿意的效果。目前，通過對涂料配方的創(chuàng)新，使涂料固化時，表面涂層與深層漆膜的固化程度不一致，產生一定的梯度，使表面產生極細小的皺紋狀結構，如同絨面一樣。 （2）印花涂料 印花彩鋼板是在卷材表面進行印花處理，得到木紋一樣的美感，印花彩鋼板主要用于室內裝飾。涂料一般采用三涂層，底涂層采用聚酯涂料，油墨采用pvdf涂料，罩光清漆采用pvdf涂料，油墨與罩光清漆采用濕碰濕的涂裝工藝。 （3）粒面耐磨卷材涂料 耐磨聚酯卷材面漆采用聚酯樹脂、交聯劑、顏料和特殊結構的聚酰胺及粒徑較大的微粉蠟制成，高溫烘烤后，可形成具有一定彈性、不同表觀和耐磨的漆膜表面，適用于表面要求特別耐磨的場合。 隨著預涂彩鋼板廣泛應用于家電、精密儀器的生產及日常生活的各個領域，導電及抗靜電彩鋼板越來越受到人們的重視。 在添加型抗靜電涂料中，導電填料起了重要的作用，目前，導電填料主要有金屬系填料、碳系填料、金屬氧化物系填料及復合填料等。以金屬填料（如金粉、銀粉、鎳粉）為主的抗靜電涂料導電性好，但價格昂貴；銅粉價廉，但易被氧化。以碳系填料為主的抗靜電涂料導電性和耐腐蝕性較好，但不能制成淺色或白色涂層而限制了其應用。在導電涂料中，目前采用較多的為銀粉或鎳粉，表面電阻可小于10Ω。 在防靜電涂料中，實際應用最多的為添加型防靜電涂料，它是利用導電填料相互接觸形成導電網絡，并通過自由電子沿外加電場方向移動形成電流，從而使涂層防靜電。目前采用白色的氧化物/金屬包覆鈦白粉特殊復合材料作為導電填料，在保持原有彩鋼板基本性能和各種淺色裝飾要求的基礎上，使涂層具有良好的抗靜電功能。 在世界發(fā)達國家和地區(qū)，最先研究的抗菌材料是有機抗菌材料，具有短期高效殺菌效果，但安全性和化學穩(wěn)定性差，易產生微生物耐藥性，尤其耐熱性差（<200℃）是其最大弱點，導致它在應用中不適應高溫加工，高溫分解產物甚至有毒。20世紀80年代研究出的無機抗菌材料具有無毒，廣譜抗菌，抗菌時效長，不產生耐藥性的特點，特別是突出的耐熱性（>600℃），大大拓寬了抗菌材料的應用領域。 卷材涂裝盡管有許多優(yōu)點，如高度自動化、效率高、質量穩(wěn)定等，涂料中的有機揮發(fā)物（voc）在烘烤后，經收集燃燒，熱量利用率達到97%以上，是一種環(huán)保型的涂裝工藝。但是，由于溶劑型液體涂料需消耗大量的有機溶劑，因此，降低voc甚至零voc是環(huán)保型卷材涂料的發(fā)展方向之一。 水性卷材涂料在歐洲已逐漸被重視，特別是石油資源的相對短缺，石油溶劑價格上漲，促進了水性涂料的發(fā)展，用于預涂卷材的水性涂料在西歐開始加大應用力度，但總量極小。 預涂卷材用水性涂料主要有乳膠類及水溶性類，典型品種有水溶性聚酯及乳膠型丙烯酸，采用六甲氧基甲基三聚氰胺樹脂或封閉型異氰酸酯作為交聯劑。_ 上海涂料有限公司技術中心的姚唯亮介紹了一種高性能超薄水性卷材涂料用樹脂及其在卷材涂料中的應用，敘述了丙烯酸改性苯氧樹脂的研制，并與水性環(huán)氧進行了性能比較。 水性卷材涂裝不可避免帶來一些缺點，由于水的表面張力大，涂裝時較難潤濕金屬表面，而乳膠涂料的假塑性對涂裝也帶來困難。另外，水性涂料的涂裝對彩板生產線要求較高，目前國內引進的卷材生產線尚不適合水性卷材涂料的涂裝要求，因此國內水性卷材涂料應用將任重而道遠。 目前，高固體卷材涂料的發(fā)展來自于兩方面的推動，一方面來自于石油資源的匱乏和環(huán)境友好的壓力，另一方面來自于涂料用戶要求提高單位涂料的涂布率，以降低生產成本。高固體卷材涂料在生產過程中減少了溶劑的使用，減少了環(huán)境污染和資源浪費。上海涂料有限公司振華造漆廠已開始了高固體卷材涂料的研究工作，筆者曾研究過2-乙基、2-丁基、1，3丙二醇在卷材聚酯樹脂中的應用，由于其特殊的支鏈結構大大地降低了聚酯樹脂在溶液中的粘度，可降低涂料中的voc。 由于粉末涂料不含有機溶劑，具有零voc的優(yōu)點，從環(huán)保角度上來講，是取代溶劑型涂料的最佳選擇，并且能夠得到厚膜型的涂層。但是，粉末涂料能否如液體涂料一樣可在快速線上連續(xù)、均勻地涂裝，并且在極短時間內流平、固化和涂料換色是一個挑戰(zhàn)。 荷蘭dsm公司開發(fā)了“eletro-magneticbrush”（emb）粉末涂料涂裝技術（電磁刷技術），源于類似于復印機和激光打印機的原理。這個技術沒有獲得很大成功。 美國firstprecisionllc開發(fā)了powdercoil粉末卷材涂料的高速涂裝和固化技術，結合了噴涂的powderjet粉末涂料噴涂技術，采用nir近紅外的固化技術，使線速度達到了25m/min的要求。幾年前，materialsciencescorporation和terronicsdevelopmentcorporation開發(fā)了一種“powdercloud”（粉末云霧室）的技術，由于成本過高，難以普及?，F在歐洲大約有10條粉末涂裝線，線速度在20m/min，基本以噴槍和旋轉式涂裝為主。美國msc公司的粉末云霧室技術已處于半商業(yè)化階段。而dsm公司的emb技術基本處于小試階段。目前，國內還沒有一條真正意義的粉末卷材涂裝線，但合肥榮事達工業(yè)包裝裝潢有限責任公司引進了一條平板噴涂技術的流水線，產品主要應用于家電板。 由于傳統(tǒng)的粉末涂料均采用后噴涂的方式，涂料玻璃化溫度可比室溫高，而卷材用粉末涂料采用預涂的方式，彩板加工時，需要承受一定的折彎和沖壓要求，涂料的玻璃化溫度一般接近室溫，因此，粉末涂料在夏日必須冷藏，以免涂料結塊而無法使用。 光固化涂料是一種不含有機溶劑的液體涂料，可得到厚膜型的涂層。光固化涂料與傳統(tǒng)的卷材涂料一樣可在快速線上連續(xù)、均勻地涂裝，并且在2~3s內流平、固化，可縮短固化爐子長度（10m），含有光引發(fā)劑，成本高且影響耐候性，色漆固化有困難，主要用于底漆與背面漆。 電子束固化涂料成分基本與光固化涂料一致，但電子束固化設備投資高，涂料不含光引發(fā)劑，涂料成本低，能量消耗低，固化時需氮氣或惰性氣體覆蓋涂層，防止氧阻聚，可用于各種色漆的涂裝。 由于環(huán)境保護的要求，2006年7月1日開始，進入歐盟的產品必須符合歐盟頒布的《關于在電子電氣設備中禁止使用某些有害物質的指令》即rohs法規(guī)，禁止含有鎘、鉛、汞、六價鉻等有害物質的材料在電子電氣設備中應用，表9為rohs法規(guī)標準。
表9歐洲rohs法規(guī)的標準 在傳統(tǒng)卷材涂層中，往往采用含六價鉻的預處理劑和底漆，因此開發(fā)不含鉻等重金屬的預處理技術和底漆是一個新挑戰(zhàn)。防腐蝕的二氧化鈦顏料和離子交換二氧化硅將成為鉻酸鹽顏料的替代品，basf在無鉻底漆研究方面已經有了一定的進展。中國是重要的家電出口國，由于rohs法規(guī)的限制，上海涂料有限公司振華造漆廠已率先在國內開發(fā)了無鉻的卷材涂料，并被寶鋼使用于家電板［24］。 現在，許多國家比以往更加關注能源問題。美國在20世紀90年代，開始了冷屋頂節(jié)能的研究，并針對屋頂產品制定了“能源之星”計劃。一些符合“能源之星”的外部屋頂的產品能降低屋頂表面的溫度。冷屋頂卷材涂料的應用很大程度上可減少“熱島效應”，節(jié)約城市電力負荷。 冷屋頂涂料技術是利用顏料反射的原理，通過涂層反射太陽光中的大部分紅外線，而紅外線是熱量的主要來源，從而減少熱量向屋內的傳導。根據筆者的研究，用冷屋頂涂料涂裝的彩鋼板的屋內溫度比不用冷屋頂涂料的屋內溫度低10~13℃，從而減少能源的浪費。 目前，由于彩鋼板的種種優(yōu)點，各彩鋼板生產企業(yè)和涂料研究單位正不遺余力地研究汽車用的彩鋼板，并取得了一定的進展。從涂料的發(fā)展角度，汽車板涂料發(fā)展分3個階段，第一階段，增加一道3~4μm的薄涂層作為保護層（可焊接）替代汽車涂裝的預處理系統(tǒng)；第二階段，涂一層10~15μm漆膜（可焊接）替代電泳底漆；第三階段，二涂層（底漆5~7μm，面漆15~18μm）替代電泳底漆和汽車中涂。 有報道稱，已有smart轎車車頂板采用彩鋼板，其他的項目還在進一步的開發(fā)中。 3結語 卷材涂料在歐美經過幾十年發(fā)展，已形成了一個巨大的產業(yè)，產品逐漸向延長使用壽命、增加產品的功能和環(huán)境友好型方面發(fā)展，并拓展了彩鋼板的應用。水性卷材涂料、粉末涂料、光固化涂料等已開始小批量應用，環(huán)保家電涂料、冷屋頂涂料和汽車板涂料等方面也有應用。在過去的幾年中，中國的卷涂機組和涂料的發(fā)展十分迅速，但低層次競爭激烈，中國應緊跟世界技術發(fā)展潮流，在高性能卷材涂料技術方面取得進展。 隨著國家經濟建設的發(fā)展，集裝箱板、建筑鋼結構、船舶等特種鋼材的需求增長，我們應充分發(fā)揮彩鋼板的優(yōu)異性能，促進彩鋼板及涂料行業(yè)的技術進步和市場發(fā)展。 |
