宝钢是国内最早引进彩涂板生产线的大型钢铁企业之一,到2013年已经有20多年的彩涂板生产经验。目前共有三条彩涂机组产品主要包括热镀锌彩涂板、镀铝锌彩涂板,其中涂料种类繁多,包括普通聚酯、硅改性聚酯、高耐候聚酯、氟碳等10多个品种大类,钢种也较为齐全,有一般成型、冲压、深冲压和高强结构等全系列品种。宝钢是目前中国规模最大、品种最齐全的彩涂板生产基地。
宝钢共有两条镀铝锌(55%Al-Zn)生产机组,年产能45万吨,产品包括钝化、耐指纹、涂油等多个后处理方式,钢种分为一般成型、冲压、深冲压和高强结构等全系列品种。
彩涂板和镀铝锌板是非常新型的环保产品,代表了未来绿色环保新材料发展的方向,作为人类的共识,减少碳排放、保护地球是我们当前乃至今后共同面临的新课题,让我们一起共同努力吧!
宝钢彩涂板,完美建筑的选择!
不同地区的腐蚀环境影响因素
温度
温度高涂层软化,腐蚀介质容易沾附.容易渗透到基板、高温下水中含氧量会提高,在一定温度下腐蚀速度加快。
湿度
切口、加工损坏处的基板腐蚀属于电化学腐蚀,湿度低不容易形成腐蚀电池(即电化学回路)。
昼夜温差
温差大容易结露,在裸露的金属上面形成电偶腐蚀的条件.另外,温差大也导致涂层冷热变形频繁,会加速涂层老化疏松、外界腐蚀介质容易渗透到基板。
日照时间和日照强度
太阳光是电磁波,根据能量及频率的高低分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。波和无线电波具有低能量并不和物质相互作用。红外线也属低能量光谱,它只能拉伸或弯曲物质的化学键,而不能使之断裂。可见光赋予万物丰富的色彩。UV紫外光谱属高频射线,它有比低能光谱更大的破坏力。如我们知道的皮肤黑斑和皮肤癌是由于太阳紫外线造成的。同样,UV也能破坏物质的化学键,使其断裂。这取决于UV的波长和物质的化学键强度。X射线有穿透作用,γ射线能使物质化学键断裂并产生游离的带电离子,这些对有机物都是致命的,幸亏太阳光中这些射线很少。因此,从上面看出,日照时间和强度影响涂层结构稳定性,尤其是紫外线强烈的地区。
降雨量和降雨的酸度
降雨酸度大肯定对耐腐蚀是不利的。但降雨量则有双重作用,对墙面板及坡度大的屋面板,降雨有清洁钢板表面、冲走表面腐蚀产物的作用,但对于低坡度的屋面板以及排水不畅的部位,降雨量大则容易引起腐蚀加剧。
风向和风速
风向和风速的作用和水类似,而且往往相伴而来、它对于材料的连接部位是一个考验,因为风会导致连接部位松动,雨水会渗透到建筑物的内部。
腐蚀性沉降物
如氯离子、二氧化硫等对腐蚀均有加速作用,这些沉降物多发生在海边、工业污染比较严重的区域(如发电厂、冶炼厂等)。
施工设计对腐蚀的影响
安装或加工质量
它主要体现在加工时涂层是否损坏,是否在低温下涂层脆性时加工、安装时拖动钢板导致损伤,安装时结构焊接铁屑掉落在涂层上、施工完毕不对屋面板进行清扫等。这样都会引起材料的腐蚀。
连接方式
连接方式一般有搭接、咬边和扣压等种类。紧固件材料选择要求其耐蚀性优于彩涂钢板,否则根据大阴极小阳极原理,接口处很快腐蚀并烂穿。其次,密封胶的质量也要保证,因为密封胶也是有机高分子材料,长期使用也会老化,影响密封性能,导致紧固件和钢板构成腐蚀回路。另外,接缝也不是越紧越好(当然做到绝对密封是最好的,实际上做不到,留下缝隙宽度大于0.5mm最好,这样可以防止毛细现象,当然,如果有风作用的情况,毛细现象就更严重)。
建筑物的朝向和坡度
朝向和坡度影响日照时间,从而影响涂层的耐久性。而坡度还影响到腐蚀介质或灰尘在钢板上的沉结时间。
国外发达国家(如美国和瑞典)都将国内腐蚀环境进行大致的分类,并作为建筑设计、汽车使用、涂料使用的依据或规范。
我国国家标准GB/T 19292.1根据碳钢、锌、铝等金属第一年腐蚀速率测量值对大气腐蚀性进行了分类,但是彩涂板还缺乏使用环境(指大气环境和内部气氛)腐蚀性分类的数据,仅定性的将大气环境和内部气氛腐蚀性分为5个等级即C1、C2、C3、C4、C5,其腐蚀性依次增强。下表给出了不同腐蚀性等级对应的典型大气环境和内部气氛。
腐蚀性
腐蚀性等级
典型大气环境示例
典型内部气氛示例
很低 C1 -- 干燥清洁的室内场所,如办公室、学校、住宅、宾馆
低 C2 大部分乡村地区、污染较轻的城市 室内体育场、超级市场、剧院
中 C3 污染较重的城市、一般工业区、低盐度海滨地区 厨房、浴室、面包烘烤房
高 C4 污染较重的工业区、中等盐度海滨地区 游泳池、洗衣房、酿酒车间、海鲜加工车间、蘑菇栽培场
很高 C5 高湿度和腐蚀性工业区、高盐度海滨地区 酸洗车间、电镀车间、造纸车间、制革车间、染房
这里指的主要是金属的腐蚀,对涂层的腐蚀(粉化和褪色)主要由光照起作用,辅之以温度、湿度和腐蚀介质的作用。因此,评价彩涂钢板还需要考虑日照时间及日照强度等因素。所以,专为彩涂钢板所划分的腐蚀环境就相当复杂,目前国外也没有相应的划分方法,只是将彩涂板在几种典型的气候条件下进行暴晒试验,并用相关结果引导用户,如欧洲卷钢涂层协会(ECCA)就选择了高紫外线的Lisboa(葡萄牙)、工业海洋气候的Hoek van (荷兰)、海洋气候的Hendaye(法国)和工业气候的Geleen(德国)作为暴晒试验场。美国则一如既往地在高温、高湿、阳光之都两面环海的佛罗里达州南部进行暴晒试验,这也是目前彩涂行业认可的最苛刻的暴晒试验场。为了试验宝钢彩涂在国内不同场所的使用情况,宝钢自90年就开始进行彩涂产品的暴晒试验,分别在海南(中国的佛罗里达)、广州、青岛、上海、重庆、哈尔滨、包头、成都、北京、舟山等进行过挂片暴晒。目前宝钢仍在进行这项工作。
因此,从上面这么多对彩涂钢板腐蚀因素的分析,以及我们用户使用情况反馈和暴晒试验结果分析,我们对不同地区的使用建议如下:
在紫外线强烈的高原(西南和西北)和低纬度地区(广东及以南地区)考虑彩涂钢板应该选择耐久性优越的涂层(PVDF涂层、HDP涂层、SMP涂层等)。
在高温高湿地区(南方沿海大部分地方)涂层及镀层都要选择耐腐蚀优越的材料。镀层厚度和涂层厚度至少要达到国家标准要求。
在海边使用彩涂钢板,需要厚涂层的彩涂钢板或者涂层相当致密的涂料品种。因为海水中的氯离子渗透能力很强,它能透过薄涂层或者不致密的涂层直接腐蚀基体镀层。当然,基板必须是镀锌或镀铝锌材料。在海水能溅到的地方,不建议采用彩涂钢板。
在工业性环境中,对彩涂板的影响主要是酸雨,这些区域集中在湖南、重庆、江西等一带,建议采用镀铝锌基板的彩涂,彩涂层还是要求厚而致密。
在其他不属于上述地区,用彩涂钢板的选择余地就比较大,只要符合彩涂国家标准就可以了。
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材料选择
涂层
对涂层的选择要考虑的要素很多,它主要包括涂层种类、涂层厚度、涂层颜色和涂层光泽度。另外,有时侯还要考虑涂层的底漆和背面涂层的要求。
涂料品种
目前用于彩色涂层钢板的涂料种类有聚酯涂层(PE)、氟碳涂层(PVDF)、硅改性涂层(SMP)、高耐侯涂层(HDP)、丙稀酸涂层、聚氨脂涂层(PU)、塑料溶胶涂层(PVC)等。
聚酯(PE、Polyester )
PE涂料对于材质有良好的附着性,彩涂钢板易于加工成型,价廉且产品多,颜色和光泽的选择余地大。聚酯涂料对耐紫外光性与涂膜耐粉化性,并不理想,因此PE涂料的使用仍需受到一些限制,一般用在空气污染不严重的地区或需多次成型加工的产品。
硅改性聚酯(SMP,Silicone Mobified Polyester)
由于聚酯含有活性基-OH/-COOH,极易和其它高分子化和物反应,为改良PE的耐阳光性与粉化性,以色泽保持性与耐热性优的Silicone树脂作变性反应,和PE的变性比可于5%—50%之间,SMP提供钢板更好的持久性,其防蚀年限可长达10-12年,当然其价格也比较PE为高,但因Silicone树脂对材质的附着性和加工成型性并不理想,因此SMP彩涂钢板并不适用于需多次成型加工的场合,大部分用于建筑屋顶及外墙。
高耐侯聚酯(HDP、High durable Polyster)
对于PE和SMP的缺点,英国HYDRO公司(现被BASF收购)、瑞典的BECKER等在2000年初其开发出可达到PVDF涂层60-80%耐候性HDP聚酯涂料,且优于普通的硅改性聚酯涂料,其户外耐候性达到15年。高耐候聚酯树脂在合成时采用含环己烷结构的单体,来达到树脂的柔韧性、耐候性和成本的平衡,采用不含芳香族的多元醇和多元酸来减少树脂对UV光线的吸收,达到涂料的高耐候性能。涂料配方中加入紫外线吸收剂和位阻胺(HALS)提高漆膜耐候性能。高耐候聚酯卷材涂料在国外已被市场认可,该涂料性价比十分突出。
PVC 塑料溶胶(PVC Plastisol)
PVC树脂有很好的耐水性和耐化学药品性,一般以高固形份涂装,其涂装厚度于l00-300μm之间,能提供平滑的PVC涂膜或轻压花处理作压花涂膜;由于PVC涂膜为热可塑性树脂,具有高膜厚,能提供钢板良好的保护。但PVC耐热性较弱。在早期在欧洲使用较多,由于其环保属性相对较差,目前使用越来越少。
PVDF
由于PVDF的化学键与化学键间,有很强的键能,因此涂料具有非常好的防蚀性和色泽保持性,在建筑工业用彩涂钢板涂料中,是属于最高级产品,且分子量大又为直键型结构,因此除耐化学药品性之外,机械性能、耐紫外线和耐热性能也很突出。在一般环境下,其防蚀年限可达20—25年之久。近年来,国内开始盛行以三氟氯乙烯和乙烯酯单体共聚的含氟树脂,大量应用于建筑的外墙和金属板,由于使用易水解的乙烯酯单体和氟的含量较PVDF低30%左右,因此其耐候性与PVDF比较,有一定的差距。宝钢所生产的氟碳涂层,其涂层PVDF含量不小于70%(其他为丙稀酸树脂)。
聚氨酯
近年所开发的一个面漆新品种,综合性能优异,价格昂贵,正在推广中。
丙稀酸树脂
综合性能好,价格昂贵,只在特定领域内使用(如集装箱用)。
图 不同涂层的性能比较表
树脂类别
硬度
折弯
耐腐蚀性
耐候性
成本
膜厚要求/um
聚酯
优 良 良 良 优 20
丙烯酸树脂
优 可 良 良 劣 20
硅改性聚酯
良 可 良 优 良 20
PVC溶胶
可 优 优 良 劣 200
PVDF树脂
可 优 优 优 劣 25
高耐侯聚酯
良 优 良 优 良 20
对底漆的选择来说,最重要的因素有两条,其一考虑底漆和面漆以及基板的附着力,其二就是底漆提供涂层大部分的耐腐蚀性能。从这个角度看,环氧树脂是不二选择。如果考虑柔韧性、考虑耐紫外线的话,也可以选择聚氨脂底漆。
对背面涂层来说,最正确的选择就是如果彩涂钢板使用状态是单板的话,选择两层结构,即一层背面底漆,一层背面面漆。底漆和正面相同品种,面漆选择一层浅颜色(如白色)的聚酯。如果彩涂钢板使用状态是复合或夹心板的话,背面涂上一层粘接性和耐蚀性都优秀的环氧树脂就行。
目前现在还有很多功能性彩涂钢板,如抗菌彩涂、抗静电彩涂、隔热彩涂、自洁彩涂等。这些产品的开发是以满足用户特殊需求为目的的,但是有时侯不能兼顾彩涂产品其他性能。因此,用户选择功能性彩涂钢板时一定要明确自己的真正需求。