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1、铝卷材辊涂及其生产工艺介绍1 铝卷材辊涂概述铝卷材涂装的生产历史已有70 多年。我国在20 世纪 80 年代末 90 年代初开始引进。铝板带卷材辊涂生产连续性好、效率高、产量高、质量容易控制、质量好、原材料及涂料利用率高、损耗少、节能、成本低、经济效益好、污染少。铝卷材涂装产品具有装饰性强、耐候、耐蚀、抗污、加工成型性好等优点，广泛应用于建筑幕墙、铝塑复合板、高档建筑屋面、屋顶、门窗、天花板、各类灯具、 车船壳体、各种容器（包括罐头盒） 、食品包装等方面。随着铝卷材涂装产品应用范围的不断扩大，市场对铝卷材涂装产品需求也不断增加，彩色涂层铝板生产线的数量日益增加，产量稳步上升，生产技术水平也不断
2、提高，花色品种日新月异。1.1 铝卷材涂装的目的铝卷材涂装的目的在于通过涂装施工，使涂料在铝卷材表面形成牢固的连续涂层而发挥其装饰、防护和特殊功能等作用。铝卷材经涂装处理后，涂料覆盖在其表面，形成一层具有耐腐蚀作用的牢固附着的连续涂层，使铝卷材基体与腐蚀介质隔离，从而防止或减缓因腐蚀而引起的损坏。运用涂料颜色的多样性和涂装施工的技巧，可以使产品经过涂装而获得不同色彩、光泽等的装饰性涂层，使其外观或色泽鲜艳、光彩夺目，或色调丰满、明暗适度，富有艺术性，给人以赏心悦目的感觉，从而提高产品的附加值，扩大产品的应用范围。某些具有特殊组成的专用涂料形成的涂层，具有特殊的性能，如隔音、绝热、防火、防滑、防
3、辐照、防静电、伪装等性能，可以适应在特定环境中的使用要求。经过涂装处理的铝卷材，用户可直接将它加工成型，做成各种部件和产品，组装或安装后便是成品，而不需要再进行涂装处理。就是将传统的铝薄板制品的先加工成型，然后再进行涂装处理的工艺，改变成铝卷材先涂装处理，然后加工成型的工艺。大大简化了金属薄板制成成品总的生产工艺过程，最后成品的成本可降低315。1.2 铝卷材涂装的原理从上世纪中期起，卷材涂装发展到目前，都以辊涂为主。彩色涂层铝卷材的生产由精密涂装机在经过前处理的铝卷材表面均匀涂布相同厚度的涂料，匀速进入带有排气装臵的烘箱，采用红外线或热风循环式烘烤工艺进行烘烤固化。在特定温度下，交联成膜，得
4、到具有一定厚度的完整涂膜。辊涂涂装是以涂装辊作为涂料的载体，涂料在涂装辊表面形成一定厚度的湿膜，借助涂装辊在转动过程中与被涂物接触，将涂料涂覆在被涂物的表面。辊涂适宜于平面状金属板的涂布，尤其适合于金属卷材的高速涂装。辊涂具有涂装速度快，生产效率高，可正、反面同时涂布、涂料利用率接近 100等特点。但辊涂只适应平面涂装，不适应其他形状的被涂物；由于辊涂机采用统一的涂料循环输送、回收系统，涂料的投入量大，不适宜多品种、小批量生产；涂料是在涂装辊表面以湿膜形式转移至被涂物表面，溶剂挥发快，辊涂过程中涂料粘度容易产生变化，若工艺条件控制不当，涂膜容易产生辊痕。1.3 铝卷材辊涂常用涂料铝卷材辊涂常用
5、涂料有环氧树脂漆，聚酯树脂漆和氟碳树脂漆。（1）环氧树脂漆。工业辊涂用环氧树脂漆，具有极强的附着力，防腐性能及耐水、热稳定性好，涂膜坚韧耐磨，但其缺点是漆膜外观及耐候性差，室外使用易粉化，故常用于涂层产品底漆及防腐类食品包装涂料。作为食品包装内涂或外涂防腐涂料，环氧树脂与酚醛树脂按80:20 比例配制，经高温固化后，涂膜有优异的防腐性能，如在环氧树脂中加入有机硅改性，可使涂料耐水、耐化学性得到进一步加强，可经受高温、水煮、耐酸、耐硫而保存漆膜完好，能满足食品卫生要求。（2）聚酯树脂漆。卷材涂料中，聚酯树脂漆通常固体份高、漆膜丰满光泽高、物理机械性能好、漆膜具有坚韧、耐磨、抗冲击力优良和良好的抗
6、划性，但由于分子链酯基的存在，漆膜耐水性略差，影响了其耐久性，聚酯漆在建筑装饰材料中应用较广，常用作涂层产品底漆、面漆、背漆，主要用用室内装修。饱和聚酯树脂需加入氨基树脂交联剂配成烘烤漆，特别适用六甲氧甲基三聚氰胺交联剂时，有更好的交联效率和韧性，可作彩板用高抗冲击涂料，如酯基有大的邻烷基保护或用有机硅改性，则有良好的耐水、耐久性，部分可作为室外装饰涂料使用，目前聚酯涂料应用领域和用量不断扩大，正在对其作为室外面漆应用的研究。（3）氟碳树脂漆。铝卷材常用的氟碳涂料主要是聚偏二氟乙烯涂料（PVDF ） 。氟树脂由于FC 键极性小，键能高（ 485.7kJ/mol ） ，故有极低的表面自由能、较好
7、的耐热性和良好的低温柔韧性，长期在25下使用质量不会有明显减少。2 铝卷材辊涂工艺2.1 工艺流程简介铝卷材经过清洗、化学转化处理、涂装，在卷材上形成各种颜色和各种性能的涂层。铝卷材采用先进的辊涂工艺进行涂装处理，采用红外线或热风循环式烘烤工艺进行烘烤。按照大工序分，其工艺流程为：开卷前处理辊涂后处理收卷。图 1 典型的铝卷材辊涂生产线图 1 是典型的铝卷材辊涂连续涂装生产机组。目前代表国内外铝卷材涂装先进的流程就是铝卷材连续辊涂生产机组。该流程生产的产品广泛应用于建筑幕墙中，外墙铝塑复合板，高档屋面、屋顶材料、内装饰装修中，内墙铝塑复合板，吊灯板，灯具等领域中。2.2 开卷（1）开卷。铝卷材
8、辊涂生产线的开卷是通过开卷机实现的。涂层机组开卷机为悬臂式，其作用是用来张紧和支承带卷，通过旋转运行将卷材打开或将带材卷成卷，并且在机列运行过程中建立带材张力和进行对中。铝卷材开卷之后，通过喂料板传递给夹送辊，由夹送辊送料到切头剪，切去料头后，铝卷材进入粘合机或缝合机进行接带（薄带粘合，厚带进行缝合） 。接缝须通过碾平辊平展后，将带材送入预处理段。涂层机列通常有两台活套塔，由于涂层工艺段生产必须连续进行，而入口、出口有上卷、下卷时的停顿，故此时带材运行由入口、出口活套塔来进行调节。为了保证生产线的正常稳定运行，开卷机的张力必须根据卷材不同的宽度和厚度，调整其张力系数，使卷材张紧。（2）缝合。卷
9、材缝合主要是通过机械冲压方法在垂直带材的方向对前后两带材的头尾进行缝合，使生产连续化。铝卷材缝合的方式一般分为：焊接、粘接、机械缝合。常见的缝合方式是机械缝合。缝合必须迅速，以保证工艺段正常运行。如果缝合时间太长，活套塔内贮存的料放空，将造成生产线停车，停车后带材在烘烤炉停留的时间较长，涂层表面就会产生漏涂、过烘烤、擦划伤等缺陷。对厚度 0.4mm的薄卷材，缝合时要加入垫片， 防止薄卷材在缝合时承受不住缝合压力，把卷材压裂。一般情况下垫片加在缝合处的外侧靠厚度0.4mm的薄卷材处。 垫片宽度与生产卷的宽度应一致。后一带材的头部应放在前一卷材的尾部上方，避免后一带材的料头撞伤道路和辊子。缝合时，
10、料头尾粘附的胶带、脏物等应清除干净，避免异物带入道路损坏辊子及产生磨痕、擦划伤等缺陷。缝合好的卷材通过牵引带把要涂敷的坯料引入涂层生产线。其长度必须大于整个生产线的长度，这样才能穿过生产线。牵引带不能有明显的折痕、裙边、裂边、波浪等明显缺陷，以防止在生产线上划伤或断带，造成停车漏涂。（3）机列运行速度选择。机列运行速度是根据铝卷材的不同规格和涂料品种确定的。选择机列运行速度应遵循以下基本原则：1 根据基材的厚度而定。厚度在0.2mm以下的薄料易产生折伤，应选择低速生产；厚度在1.0mm以上的铝卷材易出现断带，且生产时间相对较短，缝合和收卷的时间较紧，会造成生产线停车，宜采用低速生产。 2 根据
11、烘烤炉的长短而定。炉温一定时，烘烤炉的长度越长，生产速度就越快；反之就越慢。 3 根据涂料的品种而定。聚酯和环氧树脂在涂料盘内流动性较好，表面不易产生桔皮、条纹、亮条等缺陷，可选择较快的生产速度。氟碳涂料在涂料盘内流动性相对较差，表面易产生桔皮、条纹、亮条等缺陷，宜采用较慢的生产速度。 4 根据基材的宽度而定。一般情况下，卷材宽度大于涂辊宽度的90时，卷材两侧易出现漏涂，应采用较慢的生产速度；带材宽度小于涂辊宽度的 90，则可采用较快的生产速度。 5 同一颜色，相近厚度，不同宽度的卷材，可采用相同的机列速度。2.3 铝卷材涂装前处理前处理是保障铝卷材辊涂表面质量的关键工序。通过化学清洗剂和化学
12、转化溶液，配合一定的工艺过程，将铝卷材表面的油污、杂质清除干净，使铝卷材表面形成一层化学转化膜，为涂层提供一层良好的附着基础，有效地保证涂层在铝卷材表面的附着质量。铝卷材脱脂用的脱脂液有多种。常用的是酸性清洗剂。酸性清洗剂由混酸与铝酸脱复配而成。脱脂后还将对铝卷材进行中和、出光处理，以进一步清理铝卷材表面细小金属杂质，使铝卷材表面光亮、洁净。也有用碱液除油法，碱液除油主要是借助碱的化学作用清除铝卷材表面的油脂和轻微锈蚀，达到表面净化的目的。铬酸盐处理液在铝卷材表面转化成以铬酸盐为主要组成的化学转化膜。这种转化膜通过内在分子的引力与金属铝结合在一起，不仅有良好的耐蚀性能，而且给涂料提供了良好的附
13、着基础，是有机涂层的良好底层。（1）前处理的几种流程。铝卷材辊涂前处理主要方式有单独分机成线处理和连续一体成线处理两种。前一种方式是前处理与涂料涂装、固化工序单独分机的，后一种方式是前处理与涂料涂装、涂料固化工序连续一体的。按转化膜处理工序则可分为喷淋式、浸渍式和无漂洗式三种。图2 为这三种工艺的工艺流程图。（a）传统工艺（喷淋型）（b）无漂工艺（辊涂型）（c）简单工艺（浸渍型）（d）简单工艺（低速型）图 2 典型的前处理工艺流程图喷淋式前处理是药剂加压后通过喷嘴喷向铝卷材表面，它除了有药液与铝表面发生化学作用外，还具有机械冲击作用，所以处理效率高，处理时间相对较短，可通过调整喷压来调整作用程
14、度。一般来说，喷淋处理的效率是浸渍处理的3 倍左右。所以，高速辊涂生产线的前处理或速度相对较快的辊涂生产线均采用喷淋的方式进行处理。但喷淋处理的缺点是设备投资相对浸渍式大，且喷嘴容易堵塞，造成喷淋不均，影响处理质量。浸渍式前处理是将铝卷材直接浸渍在药剂中，和处理液发生接触反应，接触面完全，但反应时间相对喷淋式长，一般应用在低速涂装生产线和一些低速单独分机处理的生产线中。无漂洗式前处理是处理后无需再次用水漂洗的一种工艺，其优点是能够使用同种药剂处理多种卷材，包括铝卷材，且无处理废水排放等问题。它代表着卷材前处理工艺的主流。目前国内已经有多条新建或正在筹建的铝卷材涂装生产线选用了无漂洗前处理工艺。
15、无漂洗前处理工艺的关键是要将处理药剂均匀地涂覆到铝表面上，然后进行烘干成膜。要达到这一要求，可以使用辊涂机或喷淋/ 挤干法进行处理。这两种方法各有优缺点。辊涂机与喷淋/ 挤干法的比较见表1。表 1 辊涂机与喷淋 / 挤干法的比较表比较项目喷淋/ 挤干辊涂机比较项目喷淋/ 挤干辊涂机 设备 应用 湿膜厚度 膜 面 密 度 控制 槽 液 配 槽 浓度便宜 正向挤干 13m 困难 高昂贵 顺涂和逆 涂 18m 容易 低Zn、 Al 污染 渣 配槽 外观有 有 经常 好没有 没有 很少（只需 维护） 很好目前国内外上规模的铝卷材辊涂生产线的前处理工序均与涂料涂装、涂料固化等连续一体成生产线，这样的生产
16、线生产连续、速度快、产量高、效率高、质量容易控制。但设备投资大，自动化程度要求高。一般连续铝卷材涂装生产线均采用喷淋或无漂洗辊涂，或者喷淋和无漂洗辊涂二者兼备的工艺。以上三种前处理工艺流程的特点比较见表2。表 2 三种前处理工艺流程的特点比较表工艺流程药 剂成本质 量控制环 保排放处 理时间投资适 用 规 模适 用 产 品 喷淋工艺 无漂工艺 浸渍工艺一般 经济 一般一般 容易 一般差 优 差较短 短 长中 大 小高速 高速 低速铝板 铝板 铝箔2.4 辊涂辊涂是铝卷材涂装生产的核心部分，其设备包括辊涂机、烘烤炉和冷却系统。通常采用正、反两面同时涂装的二涂二烤工艺，即涂底漆（初涂）烘烤冷却涂面漆烘烤冷却。根据产品要求不同，还可以是一涂一烤或只涂单面。辊涂机是利用涂辊将涂料涂布在铝卷材上，常用的有二辊涂装工艺和三辊涂装工艺。（1）二辊涂装工艺。图3 是二辊涂装的常见的两种方式。a 正向涂（ N涂） b 逆向涂（ R涂）图 3 二辊涂装A涂覆辊； P上料辊从示意图中可以看出，顺涂和逆涂两种涂装方式
