本文详细介绍了彩钢板的相关知识,主要内容包括:
彩钢板生产工艺
彩涂钢板的常用钢种、基材、涂层
彩钢板的涂层种类
彩钢板的储存与运输
彩钢板的质量判断
彩钢板的发展趋势
1.彩钢板生产工艺流程
彩色涂层钢板(又称彩板、彩涂钢板)是以冷轧钢板、镀锌钢板为基板,经表面预处理(脱脂、清洗、化学转化处理)后,连续涂装油漆(辊涂)并经烘烤、冷却而制成的产品。
涂装结构有二涂一烤、二涂二烤等,根据使用环境大气不同,免维护使用寿命可达10-30年。
常见的两涂两干式连续彩涂机组工艺流程主要生产工序为:放卷机-------缝纫机------压辊------张紧器----放卷活套机-----碱洗脱脂------清洗----烘干------钝化-------烘干------底涂-------底涂及烘干------面涂及精涂------面涂烘干------风冷------卷取活套机-----卷取机-----(卷取包装入库)。
双面双涂双烤彩色涂层钢板的涂层结构如上图所示。
彩涂钢板的涂装为上表面两涂两流水,下表面一道涂装,如上图(此种背涂方式一般不适合作为正面使用)
彩涂钢板是以冷轧钢板、电镀锌钢板、热镀锌钢板或镀锌钢板为基板,经表面脱脂、磷化、铬酸盐处理后,涂敷有机涂料并烘烤而成的产品。彩涂钢板常用涂层有聚酯(BHP XRW涂层系统、宝钢JZ、韩国PGS、台湾PE),其次是硅树脂(PSS)、氟树脂(PVDF)等。涂层结构又分为两涂一烤和两涂两烤两种,涂层厚度一般为表面20-25μ,背面8-10μ。彩涂钢板常用引用的标准有美国ASTM A527(镀锌)、ASTM AT92(镀锌)、日本JIS G3302、欧洲EN/0142、韩国KS D3506、宝钢Q/BQB420
2、彩涂钢板的常用钢种、基材及涂层
2.1.彩钢板常见钢种
在国内,在彩涂钢板的选择上,用户对于钢种的关注度相对较少。这是因为国内大部分彩涂钢板厂家的钢种较少,以DC51为主(因为其采购的热轧板或轧硬卷基本都是同一品种的钢)。部分拥有热镀锌生产线的彩涂钢板厂通过热镀锌退火生产全硬钢(S550)或高强度钢(S350等),但这非常困难,因为他们无法控制基板的质量和化学成分。因此质量稳定性差,导致性能波动较大,造成板纹变质。
对于建筑物来说,其承载力(风荷载、雪荷载、施工人员及机械)、建筑物跨度、檩条间距设计等都取决于钢板的强度。对于建筑维护结构用彩涂镀锌钢板,国外有相应的标准,如美国的ASTM653、ASTM792,日本的JISG3302、JISG3321,欧洲的EN10215、EN10147等。按钢材主要品种分为CQ(普通商用级)、DQ(一般冲压)、HSS(高强度结构钢)、FH(全硬钢)。
CQ普通商用级
有色金属冶炼厂(铜、锌、铝、铅等)对彩涂钢板的使用寿命挑战最大,但合理的选材、设计、环保投入,可以保证或提高彩涂钢板的使用寿命,每10年更换或维修一次应该是可以的。
DQ普通冲压
由于一般建筑用彩板都是辊压成型或复合夹层成型,对材料的冲压性能要求不高,所以在建筑领域应用很少(除一些门窗用彩板外)。
HSS高强度结构钢
按照欧洲标准,HSS分为4-5个钢种,强度不同,但由于普通CQ级材料可以替代低强度的HSS钢,因此市场上比较常用的是屈服强度为280Mpa和345Mpa的钢种,宝钢生产的TSTE28和TS350GD就是这两个钢种。
与普通CQ钢相比,HSS钢有以下几个优点:(1)由于屈服强度较低,该钢种具有良好的耐火、抗震性能。(2)对于钢板较厚,可用来制造大跨度的拱形板。(3)对于一般的外墙、屋面板,可以适当比CQ料薄,从而节省材料消耗。
FH全硬钢
是通过控制退火温度来提高钢板屈服强度的一类钢材,按国际通用标准,其屈服强度≥550Mpa,抗拉强度≥570Mpa。该类材料强度高,延伸率低,适用于成型板形较浅的钢板,使用时可大大节省材料,因此各国竞相研究开发该类钢材,国外标准中也有强度高、延伸率好的材料描述。如HSLA(低合金高强度),在炼钢时加入强化合金元素,但由于其强度高,在钢厂轧制时增加压下率有限制,因此在较薄的彩涂板中作为维护结构件很少采用HSLA钢(另一缺点是成本高)。
根据宝钢多年的钢种使用经验,彩涂钢板最终产品板形的保证与钢板的强度等级、波纹钢板的形状、加工机械设备密切相关。
一般来说,加工道次越多,板形越好,加工速度越慢,板形越好。对于瓦楞钢板的板形,浅波板形要好于高波板形。对于钢板的强度,强度加工后板形恶化的趋势更明显。高强度钢板形相对较差的另一个原因是,很多彩涂板厂家仅仅依靠降低热镀锌退火温度来提高材料的屈服强度,这样会导致钢板宽度方向力学性能不均匀。这种不平衡是由于整个宽度方向上带钢温度不均匀造成的,温度下降可能造成某些部位的温度低于钢板再结晶的退火温度。
2.2.彩钢板常用基板
(1)冷轧基板
采用冷轧基板生产的彩色板,外观光滑美观,具有冷轧板的加工性能,但表面涂层任何细小的划痕都会使冷轧基板暴露在空气中,导致露铁处很快产生红锈,因此该类产品只能用于要求不高的临时隔离措施及作为室内材料。
(2)热镀锌基板
在热镀锌钢板上涂覆有机涂层而得到的产品就是热镀锌彩涂板。热镀锌彩涂板表面的有机涂层除了锌的保护作用外,还起到隔离保护、防锈的作用,使用寿命比热镀锌板长。热镀锌基板的含锌量一般为180g/m2(双面),建筑外墙用热镀锌基板最高含锌量为275g/m2。
(3)热镀锌铝基板
根据使用需要,彩涂基板也可采用热镀锌钢板(55%铝锌、5%铝锌)。
(4)电镀锌基板
以电镀锌板为基板,涂上有机涂料,烘烤后得到的产物为电镀锌彩涂板。由于电镀锌板的锌层较薄,一般含锌量为20/20g/m2,因此该产品不宜用于室外,如墙体、屋顶等。但由于其外观漂亮,加工性能优良,因此主要应用于家电、音响、钢制家具、室内装潢等。
2.3.彩钢板基板分类代号
(1)结构分类代号:Z-普通锌花:在普通冷却速度下结晶得到的锌花,可用于一般用途;X-小锌花:冷却速度经特殊控制,锌花尺寸较普通锌花较小,适用于涂装等普通锌花不能满足要求的场合;GZ-光亮锌花:小锌花经过光亮处理,适用于深冲、超深冲加工及对表面粗糙度要求不高的场合。
(2)加工性能代号:PT-通用、JY-机械咬合、SC-深拉、CS-超深拉、JY-结构。选择时一定要注意用途。
(3)锌层重量代号:Z100、Z200、Z275;锌层重量是指钢板两面镀锌总量,以每平方米钢板含锌克数(g/m2)表示。例如Z100表示含锌量不小于100g/m2。
标记示例:锌层重量为275g/m2、加工性能JY、表面组织Z、表面处理Y、尺寸精度B、长×宽×高尺寸为0.70mm×700mm×2000mm的钢板标记为:钢板:275-JY-ZYB-0.70×700×2000-GB2518-81
2.4. 彩涂钢板的涂层种类
根据镀层类型,热浸镀产生的镀层基本可分为以下6种类型:
(1)GI(纯锌涂层);
(2)GA(锌铁合金涂层);
(3)55%Al-Zn(铝锌涂层;GALVALUME);
(4)5%Al-Zn(锌铝涂层,GALFAN);
(5)镀铝:镀铝分为纯铝和铝硅制品两大类。
(6)锌铝镁制品:近年来出现了新型镀层锌铝镁制品,如Zn-5Al-3Mg。锌铝镁是一系列可包含不同Mg和Al含量的产品。
2.5彩钢板基板性能指标
3、彩涂钢板的涂层种类
彩钢板涂料按用途一般分为建筑涂料和家电涂料两大类,建筑涂料根据使用环境不同选用环氧树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯塑溶胶、硅改性聚酯、聚偏氟乙烯等;家电涂料一般采用聚酯树脂;彩钢板涂料包括底漆、面漆、背漆等。
3.1彩涂钢板底漆类型及漆膜厚度
底漆有环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂四种,一般根据用途、用途、加工程度、与面漆的配合情况选择底漆,底漆膜厚一般为5μm。
(1)环氧底漆
它对基材有较好的附着力,耐水、耐碱、耐化学腐蚀,是最早用于卷材的底漆,但柔韧性不如其他底漆。
(2)聚酯底漆
对基材有良好的附着力,柔韧性极佳,对潮湿环境敏感,耐化学品
不如环氧底漆有效。
(3)水溶性丙烯酸底漆
它对基材的附着力好,柔韧性好,有机溶剂含量低,低温固化,不适宜在潮湿环境中储存,对预处理要求高。
(4)聚氨酯底漆
它具有耐化学性、耐磨性、耐久性和良好的柔韧性。
3.2 彩钢面漆种类及厚度
最常用的面漆有普通聚酯、有机硅改性聚酯、高耐候聚酯、PVC聚氯乙烯塑溶胶、聚氯乙烯塑溶胶及聚偏氟乙烯、聚氨酯、丙烯酸树脂等。
(1)普通聚酯(PE、Polyester)
PE涂层对材料的附着力好,彩涂钢板易于加工成型,价格低廉且产品种类多,颜色和光泽度的选择范围广。聚酯涂层的抗紫外线和抗膜粉性能并不理想,因此PE涂层的使用还是受到一些限制,一般用于空气污染不太严重的地区或需要多次成型工艺的产品。
(2)有机硅改性聚酯(SMP,Silicone Mobified Polyester)
由于聚酯中含有活性基团-OH/-COOH,极易与其它聚合物及物质发生反应。为提高PE的耐日光性、抗粉化性,采用保色性、耐热性优良的硅树脂进行改性反应,与PE的改性比例可在5%~50%之间。SMP为钢板提供的耐久性更好,防腐期可达10~12年,当然其价格也高于PE。但由于硅树脂对材料的附着力、加工成型性不够理想,SMP彩涂钢板不适用于需要多次成型加工的场合,大多用于建筑屋顶、外墙。
(3)高耐久性聚酯(HDP,High durable Polyster)
针对PE、SMP的不足,英国HYDRO公司(现已被BASF收购)和瑞典BECKER公司于21世纪初开发了HDP聚酯涂料,其耐候性可达到PVDF涂料的60-80%,优于普通硅改性聚酯涂料,户外耐候性可达15年。高耐久性聚酯树脂在合成时采用含有环己烷结构的单体,使树脂的柔韧性、耐候性和成本达到平衡,并使用非芳香族多元醇和多元酸降低树脂对紫外光的吸收,从而使涂层达到高的耐候性。在涂料配方中添加紫外线吸收剂和受阻胺(HALS),以提高漆膜的耐候性。高耐久性聚酯卷材涂料在国外已得到市场的认可,涂料具有突出的性价比。
(4)聚氯乙烯塑料溶胶(PVC Plastisol)
PVC树脂具有良好的耐水性和耐化学性,一般涂装固体含量较高,其涂层厚度在100-300μm之间,可提供光滑的PVC涂层或略带浮雕的压纹涂层。由于PVC涂层为热塑性树脂,因此涂膜厚度较高,能对钢板起到很好的保护作用。但PVC耐热性较弱,早期在欧洲使用较多,但环保性能相对较差,现在使用越来越少。
(5)聚偏氟乙烯,又称氟碳涂层(PVDF)
由于聚偏氟乙烯PVDF化学键间有很强的键能,所以该涂料具有非常好的耐腐蚀性和保色性,是建筑行业彩涂钢板涂料中最先进的产品。它分子量大,键结构直,所以除了耐化学腐蚀外,其力学性能、抗紫外线、耐热性能也很突出,在正常条件下,其防腐期可达20-25年。近年来,以三氟氯乙烯与乙烯基酯单体共聚而成的含氟树脂在国内开始流行,大量应用于建筑物外墙、金属板等。由于其中易水解的乙烯基酯单体,氟含量比PVDF低30%左右,所以其耐候性与PVDF有所差别。宝钢生产的氟碳涂料,其涂料PVDF含量不低于70%(其余为丙烯酸树脂)。
(6)聚氨酯(PU)
近年来开发的一种新型面漆,综合性能优良,价格昂贵,正在推广。
(7)丙烯酸树脂
它总体性能好,但价格昂贵,且仅用于特定领域(如容器)。
树脂类型
硬度
弯曲
耐腐蚀性能
耐候性
成本
膜厚要求/um
聚酯纤维
出色的
好的
好的
好的
出色的
20
丙烯酸纤维
出色的
能
好的
好的
下
20
硅改性聚酯
好的
能
好的
出色的
好的
20
聚氯乙烯溶胶
能
出色的
出色的
好的
下
200
聚偏氟乙烯树脂
能
出色的
出色的
出色的
下
二十五
高耐候聚酯
好的
出色的
好的
出色的
好的
20
3.3彩涂钢板的涂层颜色和光泽
一般情况下,可以按照厂家的标准颜色来选择,这样可以缩短生产前期的工作量。如果需要特殊颜色,则必须先在油漆厂家配制小样,各项性能都符合要求才能生产。因此从订货到彩板生产时间会比较长。除了各大厂家的颜色体系外,彩钢行业主要的颜色体系标准是德国欧洲色卡(1927),中文译为:RAL色卡(RAL K5、RAL K7、......)
涂层表面光泽度是以60度反射角来测量的,数值越大光泽度越高。一般家电用彩涂板光泽度较高,而建筑用涂料则是中光或哑光,光泽度在30~55之间。这是因为建筑用高光涂料对太阳光反射强烈,眩光较大;若用在室内,晚上灯光下容易引起视觉疲劳。
目前可提供的面层颜色有:聚酯:(括号内数字代号为宝钢颜色代号)
3.4.彩钢板背漆种类
当背面只涂装一层漆时,一般不考虑这层背面漆的耐腐蚀性能,漆膜厚度通常为8~10μm。
此时若选用热镀锌基板,一般适合制作建筑外板内侧。
如果您要做夹层板,背面需贴隔热材料,请特别说明,以便为您提供与隔热材料胶粘剂附着力好的背漆,漆膜厚度为5~8μm。
在沿海地区、重工业区、化学工业区等腐蚀严重的环境中,或昼夜温差大、经常结露的地方,背面单涂一道漆不能起充分的保护作用。在这种情况下,必须在背面涂第二道漆,才能达到防腐的目的。两涂两烤背漆一般是按照彩板厂家规定的颜色来生产的,这种两涂两烤背漆对防止运输过程中的摩擦有很好的效果。
3.5 彩色涂层钢板品牌及代号
3.6彩钢板涂层性能指标
4、彩钢板的储存与运输
4.1彩钢板的储存
彩涂钢板,虽然其表面有镀锌层和有机涂层的双重保护,但是,如果长期处于潮湿的状态下保存,其表面积聚的水分(包括空气中结露产生的水分)会逐渐透过有机涂层渗透,从而造成有机涂膜下锌层的腐蚀。因此,在储存时需注意以下几点:
(1)远离水源,室内存放。避免室外存放。
(2)室内应干燥通风,无腐蚀性气体。必须避免将产品放置在容易产生结露的地方或冷暖温差变化较大的场所。如需将产品暂时存放在室外,下面必须有方形枕木作为垫块,并保证良好的通风。应选择平整的地面,垫块的顶部也应平整,使钢板堆放的高度一致,防止翘曲。产品上应盖有防雨布,避免日晒雨淋。
(3)彩涂钢板若遭遇雨水或出现结露现象,应立即拆包并迅速干燥除去湿气,然后尽快使用。
(4)钢卷存放应尽量接近出厂状态,不宜堆积,以免损坏涂层。
(5)不要将彩涂钢板放置在有很多砂尘的地方,如果钢板上堆积了砂尘,可能会损坏涂层钢板的涂膜,另外砂尘的堆积还会使涂层表面难以保持干燥,成为腐蚀的根本原因。
(6)应避免长期储存。使用产品时应遵循先进先出的原则,避免长期储存造成的污染和损坏,以及新旧产品混合时产生的轻微颜色差异。应缩短储存期,特别是在沿海和工业环境中。
(7)为了除去板包内因某种原因滞留在钢板表面的水分,可将钢板在仓库内倾斜放置,适宜的倾斜角度为3.5度。
4.2.彩钢板运输
彩钢板表面的有机涂层很容易被损坏,因此在运输过程中要特别注意。
(1)产品必须保持发货时的完整状态。不得为了方便运输而拆除垫子或将产品倒置。
(2)装卸钢板、钢卷时,为防止损伤,必须用橡胶垫与起重设备隔离钢结构彩钢板,或采用专用起重设备。
(3)运输彩板的卡车车厢应清洁干净,并铺上厚橡胶垫或专门的防护装置,防止钢卷外表面受到损伤。特别是水平放置的钢卷应放在车厢不平的地面上,避免放在地板上。
(4)采用立式包装时,彩钢卷运输和装卸也应保持垂直,当需将立式钢卷转为水平放置时,应使用翻卷机。
(5)钢板、钢卷在运输过程中应固定牢固,避免钢板之间、钢卷滚动时发生相对运动,造成划伤。
(6)在逐块取出彩色钢板时,切勿拖拉,否则切割、裁切时产生的毛刺会造成钢板表面的划伤、擦伤。因此,在取出或移动钢板时,需两人共同握住钢板两端,切勿拖拉。且应轻拿轻放,不得与其它硬物接触。
(7)当由于条件限制必须在室外运输时,应用篷布覆盖产品,避免日光直射和雨淋。
5、彩钢板质量的判断
(1)观察基底膜及腹膜厚度
彩钢板是由基板和彩色腹膜或涂层组成,首先要考虑基板和腹膜涂层的厚度,彩钢板较好的基板为0.02~0.05mm,而涂层或涂层的厚度往往在0.15mm以下。因为从影响彩钢板使用寿命的角度来说,基板的厚度很重要。有些彩钢板厂家在基板和彩钢板涂层或涂层上,往往会做手脚,降低基板厚度,却增加腹膜厚度,以降低彩钢板生产成本,这样就大大降低了彩钢板的使用寿命。
(2)观察彩钢板的外露边缘
当我拿到一块彩钢板的时候,我首先观察彩钢板的裸露钢材,比如横截面,是不是结晶细密,发灰,发暗,有杂质,如果横截面结晶细密,质量相对比较优良。
(3)听声音
用手指或者硬物敲击彩钢板,如果彩钢板材质差,敲出的声音会比较沉闷,金属声不明显,材质较好的彩钢板敲出的金属声会比较响亮清脆。
(4)检查彩钢板的质量证明书
相关部门有没有检验标准?有条件的话尽量去彩钢板生产厂家实地考察,看看公司环境怎么样,是否正规,看看这家公司在市场上的口碑怎么样。
(5)看价格
一分钱一分货,我们在比较彩钢板的质量时,价格是一方面,但也不宜太过在意,如果一块彩钢板的价格比其他彩钢板低很多钢结构彩钢板,那我们就要注意了。
6、彩钢板的发展趋势
(1)采用优质基板,对基板的表面、板形、尺寸精度的要求越来越高。室外用有小锌花平整热镀锌钢卷、无锌花平整热镀锌钢卷以及新兴的锌合金热镀锌卷;室内用有电镀锌钢卷、覆膜冷轧钢卷、铝卷等。
(2)改进预处理工艺和预处理液,使其成为设备少、成本低的主流工艺,不断提高预处理液的稳定性、耐腐蚀性能和环保性能。
(3)重点开发新型涂料,改进通用聚酯、聚偏氟乙烯(PVDF)和塑料溶胶,获得超强的色彩再现性、抗紫外线、抗二氧化硫性能,提高耐腐蚀性能;开发耐污染、吸热等功能涂料。
(4)单位的设备更加齐全,如采用新型焊接机、新型辊涂机、改进的固化炉、先进的自动化仪器仪表等。
(5)由于冷压花较热压花成本较低,且具有美观、立体感强、强度高等特点,因此,冷压花生产工艺已成为一种发展趋势。
(6)注重产品多样化、功能化、高端化,如深冲彩涂板、“柚子皮”彩涂板、防静电彩涂板、耐污染彩涂板、高吸热彩涂钢板等。