建筑铝型材粉末喷涂的 节能方案—低温快速固化粉末涂料

朱耀辉¹、曾向荣²、吴庆松³、刘克非³、赵勇³、熊启权⁴、吴军⁴、刘帆⁴

（1、 福建省闽发铝业股份有限公司2、 帝斯曼（中国）有限公司 3、 广东德福生新材料科技有限公司 4、 广东永利坚铝业有限公司）

摘要：传统的建筑铝型材粉末喷涂是在200℃下固化10~13分钟，本文讨论了一种新型低温快速固化粉末涂料体系Defuson   09，这种粉末涂料体系在生产过程中具有节能、减少碳排放，并可依据喷涂生产线的实际状况调整固化条件。推荐的固化条件有三种：其一是固化温度160℃，固化时间10分钟；其二是固化温度170℃，固化时间8分钟；其三是固化温度180℃，固化时间6分钟。

这种低温快速固化粉末涂料体系Defuson 09涂层质量可以符合GB5237.4-2017，Qualicoat Class I，Class II，AAMA2603，AAMA2604的技术要求。 

关键词：粉末涂料、低温快速、固化温度、固化时间

一、前言

1、我国铝型材生产量达1500多万吨，居世界第一，广东省现有铝型材加工企业200多家，铝型材产量占全国50%以上，粉末喷涂铝型材占据50%以上的份额，全国粉末喷涂铝型材用粉量达到30万吨。

2、传统的粉末涂料，固化温度190~210℃，固化时间10~15分钟，天然气能源消耗20~45m³/T（设备和工艺不同，部件不同，连续生产情况等导致差异较大），持续的高温对设备损耗较大，维护费用高。

3、低温快速固化粉末涂料体系Defuson  09，固化温度160~180℃，固化时间6-10分钟，天然气能源消耗14~25m³/T。涂层抗冲击性能、附着性、沸水性能、盐雾性能、湿热性能及耐候性能等符合GB5237.4-2017，Qualicoat class I，class II，AAMA2603，AAMA2604的技术要求。

4、低温快速固化粉末涂料体系Defuson 09的涂装，对设备的要求与现有粉末涂料一致，无需对现有喷涂设备进行新的投入及改造，只需根据现有喷涂线的实际条件，适当调整工艺参数，包括调低固化炉温度及固化时间，或适当调整链条速度，能有效提高生产效率，产量提高30%以上，能减少粉末固化后的有机挥发物的排放和炉灰聚集的产生，有效改善生产作业环境。

二、技术要求及实现条件

1、 新型低温快速固化粉末涂料体系Defuson 09，采用了一种新型的低温固化树脂Uralac Easycaretm系列树脂，以这种树脂制造的粉末涂料使固化温度降低了30~40℃，固化时间在6-10分钟之间，明显加快了喷涂线链条速度，仍然具有良好流平性及相关的表面性能，如无粉衣，无针孔，其流平和耐候性完全可以和传统固化条件下的粉末涂层相媲美。

1） 经批量生产，数据分析，固化曲线图见图一

2） 建筑喷涂铝型材的耐候性是对粉末涂层最关键的要求，该粉末涂料体系氙灯人工加速老化曲线见图二，佛罗里达标准白色配方自然曝晒见图三。

图三 佛罗里达自然曝晒（标准白色配方）

建筑铝型材粉末喷涂的新价值体现在提高生产效率、节省天然气能源和减少有机废气排放。理论上，依据热力等公式能源节省的比率计算可以计算维持功率，从而得到维持功率降低的数据，如图三所示，仅仅是维持温度功率来计算，P1/P2大约等于130%，这意味着工件温度从200℃降低到160℃，维持功率降低了25-30%。考虑到热能散耗及能源的使用效率，温度越高，热能散耗越大，热风效率越低，时间越长，降低温度，热散耗能几何级下降，而Q散占据绝大的热能散耗，能源节省达到35%以上。

2、检验报告1

检验报告2

3、生产线实用报告

广东永利坚铝业有限公司是我国挤压铝合金建筑型材和工业铝型材于一体的综合性铝加工企业之一。公司拥有挤压生产线24条，氧化电泳线3条，喷涂线生产线3条，氟碳线生产线1条，木纹线生产线3条，隔热断桥生产线2条以及深加工线1条，产品达200多个系列，10000多种规格，公司成立了广东省工程技术研究开发中心和广东省省级企业技术中心，具有开发新技术和新产品的能力。广东德福生新材料科技有限公司是一家从事热固性粉末涂料的开发、生产、销售、服务的股份制企业，产品广泛应用于建材、一般工业、家电、汽车、资讯产业等各个工业领域，是国内规模较大，研发能力较强的粉末涂料公司。永利坚铝业公司与德福生粉末涂料公司有良好的产品和技术合作关系，多年来，共同研发出多项新技术和新产品推出市场。

4、经过30天批量生产，试验印证了该体系粉末涂料能达到预定的效果。因为实验并非连续稳定的生产，高低温的切换并没有达到最理想的节能效果，还可以进一步认证全面连续生产时候的节能和效率。

1）试验1：喷涂Defuson RAL9016粉末涂料炉温设定：固化温度160℃，固化时间10分钟，链速：2.5~3米/分钟，生产YLJ25001、YLJ25002、YLJ25004、YLJ196001等建筑喷粉铝型材共150吨。耗粉量6000kg（40kg/吨），天然气消耗15.3m³/吨。传统粉末喷涂天然消耗22m³/吨，比常规生产工艺节省能耗30.5%。

2）试验2：喷涂Defuson RAL9016粉末涂料炉温设定：固化温度170℃，固化时间8分钟，链速：2.5~3米/分钟，生产YLJ19002、YLJ19003、YLJ19004、YLJ19005、YLJ19007等建筑喷粉铝型材共110吨。耗粉量4500kg（41kg/吨），天然气消耗16 m3/吨。传统粉末喷涂天然消耗22m3/吨，比常规生产工艺节省能耗27.3%。

3）试验3：喷涂Defuson RAL9016粉末涂料炉温设定：固化温度180℃，固化时间6分钟，链速：2.5~3米/分钟，生产YLJ19002、YLJ19004、YLJ19005、YLJ19006、YLJ19007等建筑喷粉铝型材共160吨。耗粉量6200kg（38.7kg/吨），天然气消耗16.5 m³/吨。传统粉末喷涂天然消耗22m³/吨，比常规生产工艺节省能耗25%。

三、结论

1、低温快速固化粉末涂料体系Defuson 09，喷涂建筑铝型材产品质量稳定，涂层抗冲击性能、附着性、沸水性能、盐雾性能、湿热性能及耐候性能等可符合GB5237.4-2017，Qualicoat Class I，Class II，AAMA2603，AAMA2604的技术要求。

2、低温快速固化粉末涂料体系Defuson 09，固化温度160~180℃，固化时间6~10分钟，天然气能源消耗15~18m³/T，能节省25%-30%以上的天然气能源，达到节能效果，减少碳排放。根据设备和基材不同，如能连续稳定的低温固化生产，能带来更大的节能效果，

3、提高设备使用率和生产效率30%以上，每生产一吨铝型材降低生产成本约100元/吨。以企业每年生产粉末喷涂铝型材2万吨计算，每年为企业降低生产成本约200万元。（生产线折旧的情况，工时费用，效率高低而不同）

4、低温快速固化粉末涂料体系Defuson  09，能有效提高生产效率，产品质量稳定，有助于生产车间的安全管理。该系列产品的推广，市场前景可观，会产生明显的经济效益和环境效益，有助于在涂装产业链上总碳排放降低。

参考文献：

DSM关于低温固化粉末涂料树脂材料