建筑幕墻用氟碳涂層

[COLOR=red]建筑幕墻用氟碳涂層[/COLOR]

主要對氟碳樹脂涂料的產(chǎn)生與發(fā)展，幕墻材料常用的氟碳噴涂輥涂工藝進(jìn)行了介紹，通過對常用幕墻材料鋁型材鋁板氟碳涂層的運(yùn)用探究，對幕墻材料氟碳涂層的選擇應(yīng)注意的幾個方面進(jìn)行了總結(jié)。

1.前言
隨著金屬材料表面處理技術(shù)的發(fā)展與幕墻材料檔次的提高，氟碳涂層在越來越多的幕墻材料表面處理中被選用。但由于對氟碳涂料及其加工工藝的不了解，在應(yīng)用過程中有很多單位的相關(guān)人員，針對幕墻材料的氟碳涂層的要求往往只是憑想象，以為涂層越厚越好，樹脂含量越高越好。規(guī)范要求≥40μm，他們要求不小于50μm，規(guī)范要求樹脂含量
≥70%，他則要求80%以上。這些不太合理的要求，一方面增加了工程成本，另一方面也達(dá)不到預(yù)期的效果。因而深入地了解各種氟碳涂料的性能以及其涂裝方法，科學(xué)合理地選用氟碳材料的涂裝方法與涂層厚度，在當(dāng)前的形勢下，具有很大的意義

2.氟碳樹脂的種類及其在幕墻材料中的應(yīng)用
在各種塑料之中，氟碳樹脂塑料由于引入的氟元素電負(fù)性大，碳氟鍵鍵能強(qiáng)，使得氟碳樹脂具有特別優(yōu)越的各項特性：耐候性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性，而且還具有獨特的不粘性和低磨擦性。這些優(yōu)良的特性，使得氟碳樹脂廣泛應(yīng)用于建筑、化學(xué)工業(yè)、電氣電子工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、航空航天產(chǎn)業(yè)、家庭用品的各個領(lǐng)域。
2.1氟碳樹脂的種類
氟碳樹脂家族常見的有PTFE、PVDF、FEVE、PVF四種。
PTFE即聚四氟乙烯樹脂，于1938年在美國開發(fā)出成功，其防腐性能特別優(yōu)異，有“塑料王”之稱。如“特富龍”不粘鍋涂料，經(jīng)常處在糖、油脂、鹽等多種成分在高溫反應(yīng)復(fù)雜環(huán)境中，能保持不粘、自潔，PTFE軸承不需要潤滑油，具有自潤滑性。
PVDF即聚偏二氟乙烯樹脂，60年代出現(xiàn)，主要作為建筑涂料應(yīng)用于金屬裝飾板材的罩面保護(hù)涂層。以KYNAR500為品牌的PVDF氟涂料，經(jīng)過30年真實考驗，能基本保持原貌，體現(xiàn)氟碳涂料優(yōu)良的耐候性能，在國外主要作為標(biāo)志性建筑的金屬裝飾板材的罩面保護(hù)。PTFE和PVDF氟碳涂料屬烘烤型，必須高溫才能成膜，不能在常溫下施工。
FEVE即聚三氟氯乙烯/乙烯基醚樹脂，由日本科學(xué)家于1982年利用分子鏈設(shè)計技術(shù)和膜技術(shù)開發(fā)成功，是一種可常溫固化的氟碳涂料。在室溫下，通過刷涂、輥涂、噴涂等普通涂裝方法，將氟碳涂料涂覆在各種基材表面，形成氟碳保護(hù)涂膜，極大的拓展了氟碳涂料的應(yīng)用范圍，使氟碳涂料在日常生活使用成為可能。
PVF即聚氟乙烯樹脂，由美國杜邦公司于1940年發(fā)明，這種專利產(chǎn)品是將PVF共擠而成的薄膜，厚度一般為12.5～50um。PVF薄膜通過與金屬板材復(fù)合用于建筑外墻，與PVC膜復(fù)合用于空間膜結(jié)構(gòu)。其良好的抗UV性能，也使其廣泛地用于戶外廣告宣傳畫的保護(hù)膜等。
作為一種高科技功能性涂料，從其產(chǎn)生的過程不難發(fā)現(xiàn)氟涂料的發(fā)展經(jīng)歷了熱熔型（PTFE、PVDF）、常溫交聯(lián)固化型（FEVE）、水基型三個發(fā)展階段。綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的宏觀戰(zhàn)略成為21世紀(jì)的發(fā)展主題，許多國家開始限制使用溶劑型涂料，高固體分氟涂料和水性氟涂料的開發(fā)成為氟涂料重點開發(fā)方向。目前市場上已有水性氟涂料銷售。
2.2幕墻材料中的常用氟碳樹脂
幕墻材料涂層用氟碳樹脂涂料是一種以氟碳樹脂為基料，配以金屬微?；蛟颇妇w為色粉的有機(jī)涂料，其PVDF（聚偏二氟乙烯）的含量在70%（樹脂質(zhì)量比）以上。氟碳基料的化學(xué)結(jié)構(gòu)中以氟/碳化學(xué)鍵結(jié)合，這種結(jié)合是至今被認(rèn)為最穩(wěn)定、最牢固的結(jié)合。在正常情況下，它具有如下卓越性能：
耐候性――具有抵抗惡劣天氣和紫外線，因此長期保持顏色和光澤的能力。
耐腐蝕性――具有抗酸和液態(tài)堿的侵蝕及不受空氣污染、酸雨的侵襲氧、潮氣和腐蝕粒子的滲透率低，能長期承受惡劣的環(huán)境面不腐蝕的能力。
機(jī)械性能――具有極佳的抗沖擊性、耐靡性及優(yōu)良的漆膜柔性。
在以KYNAR500@命名的涂料中，要求的KYNAR500@樹脂重量比≥70%。原因是在當(dāng)樹脂含量在70%時PVDF的各項性能，特別是耐候性及耐久性，均能達(dá)到較高的要求，而在大于70%以上，其性能影響并不大，基本與70%處于同一性能狀態(tài)，而且底漆含量為30%與70%的PVDF相匹，性能最佳，經(jīng)科學(xué)試驗證明，PVDF＜70%的涂料，其性能顯著降低。例如含PVDF為50%的涂料，耐候性等性能只相當(dāng)于含PVDF涂料性能的70%，而70%以上的與70%的處于同一性能狀態(tài)，考慮到實際生產(chǎn)中的偏差，一般涂料的含量為71%，大于此含量不但沒有必要，反而會增加成本，其性能甚至還不如70%的涂料性能。如果KYNAR500@樹脂含量低于70%，不允許使用KYNAR500@涂料的名稱。
氟碳涂層的卓越性能使其在建筑裝飾材料中越來越被廣泛采用。常用氟碳涂層的幕墻材料有氟碳噴涂鋁型材、氟碳噴涂鋁單板、氟碳輥涂鋁單板、氟碳輥涂表面處理的鋁塑復(fù)合板等。目前PVF全氟碳覆膜鋁單板在國內(nèi)市場上也有銷售。

3.幕墻材料用氟碳樹脂涂料的涂裝
氟碳涂料的涂裝方法很多，可以是輥涂、噴涂或靜電粉末噴涂。不同的涂裝方法其生產(chǎn)設(shè)備、對基材的處理要求不同，所產(chǎn)生的涂層厚度、涂層效果也不相同。氟碳涂層的處理目前噴涂在國內(nèi)最為廣泛，輥涂在國外較為流行，靜電粉末只有少量應(yīng)用。
下面就目前國內(nèi)應(yīng)用最多的噴涂與輥涂作一介紹。
3.1氟碳樹脂涂料的噴涂
氟碳樹脂噴涂般是將成型好的金屬材料的成品或半成品，進(jìn)行表面處理的方式。如鋁單板是在經(jīng)過鈑金加工后送到噴涂流水線進(jìn)行表面處理，鋁型材是擠壓成型后再進(jìn)行噴涂表面處理。
3.1.1氟碳樹脂噴涂的工藝
噴涂工藝主要為前處理(脫脂、酸洗、鉻化)、噴涂和固化（烘烤）三道工序。根據(jù)對材料涂層的需要可選擇二涂、三涂或四涂。二涂(底漆+面漆)；三涂（底漆+面漆+罩光漆）；四涂（底漆+阻擋漆+面漆+罩光漆）。一般情況下，二涂涂層的厚度≥30μm±5μm，三涂涂層的厚度≥40μm±5μm。
前處理：在基材進(jìn)行噴涂前，工件表面要經(jīng)過去油去污及化學(xué)處理，以產(chǎn)生鉻化膜，增加涂層和金屬表面結(jié)合力和防氧化能力，有利于延長漆膜的使用年限。
底漆涂層：作為封閉底材的底漆涂層，其作用在于提高涂層抗?jié)B透能力，增強(qiáng)對底材的保護(hù)，穩(wěn)定金屬表面層，加強(qiáng)面漆與金屬表面的附著力，可以保證面漆涂層的顏色均勻性，漆層厚度一般為5～10微米。
面漆涂層：面漆涂層是噴涂層關(guān)鍵的一層，在于提供基材所需要的裝飾顏色，使鋁材外觀達(dá)到設(shè)計要求，并且保護(hù)金屬表面不受外界環(huán)境大氣，酸雨，污染的侵蝕，防止紫外線穿透。大大增強(qiáng)抗老化能力，面漆涂層是噴涂中最厚的一層漆層，漆層厚度一般為20～30微米。
罩光漆涂層：罩光漆涂層也稱清漆涂層，主要目的是更有效地增強(qiáng)漆層抗外界侵蝕能力，保護(hù)面漆涂層，增加面漆色彩的金屬光澤，外觀更加顏色鮮明，光彩奪目，涂層厚度一般為5～10微米。
固化處理：三噴涂層一般需要二次固化，俗稱三涂二烤?；倪M(jìn)入固化爐處理，固化溫度一般在180℃～250℃之間，固化時間為15～25分鐘，不同氟碳涂料生產(chǎn)廠家，都會根據(jù)自己的涂料，提供最佳的溫度和時間。氟碳噴涂廠也有的根據(jù)自己經(jīng)驗把三噴時的兩次固化改為一次固化。
3.1.2氟碳樹脂噴涂的設(shè)備
國內(nèi)氟碳噴涂設(shè)備多為美國、德國、日本設(shè)計，并引進(jìn)計算機(jī)軟件，引進(jìn)各種國家的不同類型靜電噴槍。
根據(jù)噴涂生產(chǎn)線的不同，噴涂方式有全懸掛式和半懸掛式。
全懸掛式是指基材的前處理和噴涂、固化過程均懸掛起來，由計算機(jī)操作工件在吊裝上行走，清洗、多次噴涂、固化直到噴涂完畢出產(chǎn)品。這種全自動線長度達(dá)到420米，不僅可以噴各種規(guī)格、厚度的鋁板，而且還可以自動噴涂六米長鋁型材。
半懸掛式，是指基材的前處理在幾個槽液中處理(如鋁材陽極氧化的清洗槽)，鉻化也在槽液中進(jìn)行，然后再把基材懸掛起來，工件在吊架上行走，完成噴涂固化工序直到出產(chǎn)品。這種生產(chǎn)線一般只有100多米，相對來講投資少。
一般而言，全懸掛式的噴涂效率高質(zhì)量穩(wěn)定，半懸掛式的噴涂方式效率低，且由于槽洗有二次污染的問題，質(zhì)量控制難度相對較大。
噴槍也是噴涂的一種重要設(shè)備，氟碳涂料本身性能要求噴涂設(shè)備必須保證有出色的霧化效果，保證噴涂層的均勻性，氟碳涂料中的金屬微粒的分布，直接影響涂層的外觀效果。涂層均勻，質(zhì)量優(yōu)秀的氟碳涂層具有金屬光澤，顏色鮮明、明顯的立體感。而使用不合適的噴涂設(shè)備的氟碳噴涂層，會產(chǎn)生顏色不均，表面有陰影或涂層不牢。大大影響了氟碳的裝飾效果，為了達(dá)到好的噴涂效果，均采用高壓靜電電氣噴槍。
3.2氟碳樹脂涂料的輥涂
氟碳樹脂輥涂多用于金屬板材基材的表面處理，亦稱預(yù)涂。通常將卷材置于生產(chǎn)線上進(jìn)行表面處理后涂敷（輥涂）涂料或粘接有機(jī)薄膜并烘烤而成產(chǎn)品，輥涂好的卷材作一般需要二次成型加工后使用。
3.2.1氟碳樹脂輥涂的工藝
氟碳輥涂的生產(chǎn)工藝與噴涂不同的是為邊涂邊烤，一般涂幾次需烤幾次。常用的為三涂三烤或二涂二烤。一般情況下，三涂三烤涂層厚度為40μm±4μm，二涂二烤涂層厚度為≥25μm±4μm。受機(jī)械輥彎設(shè)備與基材本身的材質(zhì)特性限制，輥涂材料的厚度受到一定的限制，鋁卷一般在2.5mm以內(nèi)。另外，由于輥涂的方向性，其產(chǎn)品在陽光下的折射效果會有差異，在使用時要注意使用方向的一致。
3.2.2氟碳輥涂幕墻材料
幕墻用氟碳輥涂金屬板主要有兩類，一類是用于復(fù)合鋁板面層的預(yù)涂板，厚度不小于0.5mm。另一類是2mm厚度或以上的預(yù)涂鋁單板，經(jīng)二次成型加工后采用。

4.幕墻用氟碳樹脂涂層性能要求
目前國內(nèi)對建筑幕墻用鋁型材、鋁板氟碳噴涂質(zhì)量與性能有明確規(guī)定，對外墻用復(fù)合鋁板的氟碳輥涂層也有較明確的規(guī)定，兩種涂層質(zhì)量性能對比如表。

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由上表可知，對于氟碳噴涂層的要求較輥涂層的要求更具體更細(xì)致一些，這可能是標(biāo)準(zhǔn)出臺的時間造成的?？梢妰煞N不同加工工藝的涂層具有完全相同的性能，對于目前尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的外墻用氟碳輥涂鋁單板，其氟碳涂層的要求其主要性能指標(biāo)按照氟碳噴涂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)去要求也是可以接受的。

5.幕墻用氟碳樹脂涂層選用
幕墻材料采用氟碳樹脂涂層的有兩類，一類是金屬板材，通常為采用噴涂工藝的鋁單板和采用輥涂工藝的鋁單板及鋁塑復(fù)合板用鋁卷。另一類是采用噴涂工藝的鋁型材。
5.1氟碳噴涂涂層的選用
氟碳噴涂鋁單板：氟碳噴涂鋁單板的應(yīng)用最為普遍，通常是板材成型后進(jìn)行表面噴涂處理。氟碳噴涂涂層的選取一般要考慮如下幾個方面：油漆、涂層厚度、質(zhì)感方面的其它要求，如需增加金屬粉的效果等。
氟碳油漆一般要求選用PVDF的含量不能少于70%的氟碳漆。氟碳漆油漆的選定也就意味著顏色，不同顏色的油漆體系，工藝性有差別，選用的噴槍也不一樣，涂裝工藝控制也有所不同。根據(jù)不同的涂料供應(yīng)商其涂裝工藝控制有所不同。
涂層厚度按規(guī)范要求二涂≥30μm,三涂≥40μm。但涂層厚度與其耐候性能是相關(guān)聯(lián)的。涂層越厚，耐候性能會有所提高。
根據(jù)國內(nèi)外大量工程經(jīng)驗及曝曬試驗，對處于一般氣候條件下的幕墻構(gòu)件可采用二涂系統(tǒng)，涂層厚度須大于25μm；對于特殊的氣候環(huán)境如高鹽霧的海洋性氣候或高污染地區(qū)，可使用增加罩面清漆的三涂系統(tǒng)，三涂系統(tǒng)中由于罩面清漆氟碳樹脂相對含量高，可以進(jìn)一步提高整個涂層的耐候性、耐磨擦性和耐污染性。由于金屬閃光漆有著亮麗的光彩被廣泛地采用。如果涂料選用大顆粒的金屬顏料，因為金屬顆粒易被氧化，紫外線隔離也不徹底，因此也必須增加罩面清漆。另外需要在底漆之上增加隔離涂層或設(shè)法提高底漆的耐候性時，也可采用三涂或四涂系統(tǒng)，涂層厚度須大于40μm。如果要達(dá)到類似的金屬閃光效果也可采用二涂的耐候性光云母粉顏料涂料，以便降低材料成本和加工成本。
氟碳噴涂鋁型材：JGJ102-2003第3.2.2條表3.2.2要求氟碳噴涂涂層厚度≥40μm。也就是需進(jìn)行三涂處理，此要求有些太絕對。筆者認(rèn)為，鋁型材在幕墻中的使用大部分用在室內(nèi)，其裝飾性能要求多于耐候性能的要求。如非采用金屬閃光效果的涂層時，室內(nèi)部分二涂就可以滿足要求，但室外部分要根據(jù)需要采用二涂或三涂。
5.2氟碳輥涂涂層的選用
氟碳輥涂涂層的應(yīng)用，根據(jù)其生產(chǎn)工藝，其主要用于外墻用復(fù)合鋁板的外層鋁卷與鋁板幕墻用鋁單板的原板。目前國內(nèi)相關(guān)規(guī)范中僅有對外墻用復(fù)合鋁板的涂層要求，對其涂層厚度僅要求≥25μm。對于輥涂鋁單板目前國內(nèi)還無規(guī)范，但作為外墻用產(chǎn)品，其要求可參照噴涂層去選取。

6.結(jié)束語
現(xiàn)在氟碳樹脂涂料產(chǎn)品及其涂裝技術(shù)正日新月異的發(fā)展，原來氟碳涂料僅適用于鋁板、鍍鋁鋼板、鍍鋅鋼板等金屬基材，現(xiàn)已開發(fā)出適用于玻璃、不銹鋼等基材表面的氟碳涂料及涂裝技術(shù)。對于不同的基材、不同的使用環(huán)境，如室內(nèi)或室外，一般地區(qū)或海邊、嚴(yán)重酸雨地區(qū)，均應(yīng)根據(jù)廠家及相關(guān)試驗資料對涂層厚度、涂裝方式作出適當(dāng)?shù)倪x擇。既不是涂層越厚越好，也不是樹脂的含量越高就越有價值。只有科學(xué)地分析合理地采用才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)性與合理性的統(tǒng)一。
對于幕墻常用材料氟碳涂層的選取，首先要了解選用涂料的性能，其次是了解選用涂層的加工工藝，最后要根據(jù)其使用環(huán)境來綜合選定，不能盲目地按照某一規(guī)范某一單項要求或不良供應(yīng)商的目的宣傳武斷地選擇。氟碳噴涂在我國是一種較新的產(chǎn)品，其品種多范圍廣，我們只有不斷地去了解它認(rèn)識它，才能正確科學(xué)地使用。
對于成員眾多的氟碳涂料，選用時需注意下幾點：
PVDF氟碳涂料，應(yīng)用于工廠專用設(shè)備噴涂或輥涂，不適用于現(xiàn)場涂刷，需要烘烤。
FEVE氟碳涂料，適用于工地刷涂，尤其是超過烘箱尺寸的大構(gòu)件，如鋼梁、魚腹型鋼桁架等。
PVF適用于工廠專用設(shè)備貼膜，已大量用于冰箱等家用電器，下一步推廣用于幕墻板材的表面處理。
KYNAR500氟碳涂料，氟碳樹脂70%，丙烯樹脂30%為黃金配比，選用時應(yīng)遵守。