彩涂板又叫有机涂层板或预涂钢板,是以金属卷材(冷轧板、热镀锌板、镀铝板、高铝合金板、不锈钢板等)为基材,在表面涂敷或层压各种有机涂料和塑料薄膜而成。其广泛应用于家电、家具和幕墙类钣金件的生产中,在电梯制造中使用的并不多。下文笔者将就自己对彩涂板的认识,以及我公司在使用彩涂板过程中的一些经验整理并总结,希望能让电梯行业的同仁更加了解此类原材料的使用特性与特点。
彩涂板(图1)实则是在原材料阶段实现喷涂工艺的处理,其结构由基材、化学转化层、底漆和面漆组成,基础结构和表面喷涂工艺是一致的。在基材选择上,因使用环境的不用,可以选择冷轧钢板、热镀锌板和热镀铝锌钢板等板材作为基材。具体各种基材的特点和应用场景见表1。
图1 彩涂板剖面结构示意图
表1 各种基材的特点和应用场景
彩涂板的生产工艺
彩涂板的生产工艺由一涂一烘发展到二涂二烘,现在常用工艺大多为二涂二烘工艺,也有对防护要求更高的采用三涂三烘工艺。另外为丰富板材的颜色,在原来纯色平面板材的基础上增加压印或转印工艺,使彩涂板能够生产更多个性化产品。彩涂板按照产品类型可以分为涂层板、压花板和印花板三种,如图2 所示。
(a)涂层板
(b)压花板
(c)印花板
图2 彩涂板产品类型
以上三类彩涂板的生产工艺相近,区别在于涂覆漆料的工艺上。彩涂板的生产工艺流程为,基材以卷材的形式进入设备,通过第一道缝合工序与上一卷原材料进行连接,缝合工序所用工艺主要为焊接。然后板材进入活套工序让板材的应力释放,通过释放内应力来达到调整平面度的目的,从而为底层涂料的喷涂做准备。之后材料进行表面的预处理(表面处理,即处理液喷淋过程,实现表面钝化),底漆涂覆和烘烤。这一步与喷涂工艺基本一致。
再之后就是精涂,而上文提到的三类彩涂板的工艺区别就在于此。普通涂层板在精涂工序主要是漆料的涂覆,如果有要求实现颗粒效果的也可以在涂料中加入铝粉或锌粉。压花板则在出口处增加一个对应花纹的滚辊完成压花工序。对于印花板,则在精涂过程中使用转印覆膜技术得到既定的花纹。板材完成喷涂工序后将对材料进行保护膜覆膜和开平。更加形象的工艺过程如图3 所示。
图3 彩涂板的工艺过程
为使油漆涂覆过程更加高效,彩涂板生产采用滚辊的涂覆方式进行而非使用气动喷枪,其优点是生产效率高,膜厚均匀,但也存在其特有的涂覆缺陷,彩涂板的质量缺陷及原因分析见表2。
表2 彩涂板的质量缺陷及原因分析
彩涂板应用的优缺点
一种彩涂板材料在不同行业中存在不一样的应用情况,这必然和它的特性有关。彩涂板在电梯行业中得不到广泛应用在于其缺点和大多数电梯的生产工艺配合度不高所致。电梯零部件中钣金件主要集中在电梯轿厢、门系统和控制柜柜体等,这些零件还普遍应用焊接工艺,也更加注重外观质量。大多电梯企业还是采用工序分散的方式组织生产,这加大了原材料在周转过程中碰撞、刮擦的风险,另外作为外观件都需要考虑防腐能力。以上这些电梯钣金件的生产特点或多或少都限制了彩涂板的使用,彩涂板在电梯行业应用的具体缺点如下:
⑴成形性能稍差。彩涂板的原材料以镀锌板为主,其材料特性较冷轧板偏硬,另外为保护材料表面的涂层,原材料表面需要增加保护膜,钣金件带膜加工需要对涂膜的柔韧性有较高的要求。这些情况反映在折弯工序上将影响折弯精度的达成。
⑵切口腐蚀。由于彩涂板是先涂覆涂料后进行产品制作,那必然会出现类似镀锌板那样的切口腐蚀现象,虽然不影响表面外观和使用,但在盐雾试验的表现是不符合要求的。
⑶焊接性能差。彩涂板产品加工成形后,由于表面覆有漆膜,也有绝缘的保护膜覆盖在漆膜表面,因此彩涂板加工基本无法应用焊接工艺,如果强行应用会出现严重的焊接缺陷和职业卫生安全问题。
⑷板厚的限制。由于彩涂板的生产过程需要用涂辊进行,它要求材料具备较好柔性,过去彩涂板的材料厚度在1mm以内,后进行工艺改进,彩涂板的板厚最高提升到1.5mm,板厚在提升,应用场景和生产成本都会大幅提升。因此现在市面上1.5mm 以上的彩涂板极少。
⑸工序分散易导致产品不良。彩涂板和拉丝不锈钢都要求表面覆膜,但彩涂板的表面更加脆弱,出现刮损时无法修复。如果采用分散工序进行生产,多次的上下料和周转都使得彩涂板表面容易刮花,这种质量缺陷是不可逆的。这种情况使得彩涂板在使用过程中存在较大质量风险。
彩涂板的缺点限制了它的应用范围。但是,它的优点也是非常明显的,彩涂板应用的最大优点是产品下线后即可以直接发货,无需再进行喷涂作业或外协喷涂,这可以大幅缩短周期和半成品库存,减少资金积压,对于追求低库存的企业是非常必要的,具体体现在以下4 点。
1) 在环保问题日益严峻的今天,很多喷涂厂会因为环保稽查而关停,从而导致供应中断。而彩涂板的生产在钢厂进行,其工艺均采用环保材料,材料利用率非常高,良好的环保性能使得其生产基本不受环保稽查的影响。
2) 由于高效的生产过程,相对于外协喷涂而言,使用彩涂板的成本比钢板喷漆的综合成本要低。
3) 涂覆过程是连续的,其膜厚和色差都由设备严格控制,产品一致性很好,同一厂家的材料基本没有色差问题的困扰,这对于重视拼接外观的电梯门板和壁板来说是非常重要的。
4) 彩涂板的基材是镀锌板,再加上表面涂覆的油漆,其表面防腐能力比钢板喷漆强很多。
彩涂板在电梯行业的应用
就电梯企业而言,使用彩涂板要结合自身实际情况才能有效规避其缺点,放大其优点。对于彩涂板焊接性能差和易刮花的缺点,使用自动化生产设备能有效降低其影响。笔者所在企业采用自动化设备加机器人的全自动化生产模式进行彩涂板的电梯门板生产,产品上取消封头结构,焊接工艺用铆接工艺代替,从而有效规避以上缺点。
在应用过程中,彩涂板的力学性能总体稳定,加工异常情况不严重,而在实际测试中,彩涂板的屈服强度优于SPCC 板,在电梯门板碰撞试验中其变形量更小。由于笔者所在企业无喷涂生产线,需要外协喷涂,彩涂板的应用能够减少3 天的生产周期和近40% 的半成品库存,这为企业带来非常大的效益。当然我们在使用中也面临4 个问题:
⑴由于彩涂板不是常规板材,其价格无参考标的,需要使用者密切和供应商沟通价格的变化。
⑵需关注保护膜的选择,特别是自动化生产的情况,保护膜的选择很关键,脱膜的安全风险很大。
⑶如果选择两家以上供应商供应同颜色的彩涂板,色差标准要制定好,关键是色板的管理需要完善。
⑷ 由于原材料有最低采购量,不要希望公司所有颜色的产品都选用彩涂板,这样可能会造成大量的材料积压。
结束语
电梯市场的竞争日趋激烈,产品成本成为各企业除产品性能外的重要武器。很多厂家都试图在原材料上做文章,443、201、彩涂板和复合钢板都是因应市场变化而进入电梯行业的。而有别于其他板材,彩涂板在一定使用场景下成本下降而质量是局部提升的。而要达到以上效果需要企业有足够的生产能力和技术能力来支撑。采用彩涂板,对于笔者而言是更加合理的产品改良方案。但不代表所有企业都能达到一样的效果,希望读者能够实事求是的分析自身情况,从而找到一套有利于自身的应用方案。
——摘自《钣金与制作》 2020年第5期