一種彩色覆膜鋼板的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種結(jié)合力強、工藝步驟簡單且生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)品種多樣化的彩色鋼板的制備方法。其制備步驟如下：a.在清洗潔凈后的薄鋼板兩表面涂覆磷酸化的環(huán)氧丙烯酸脂或聚酯丙烯酸脂的表面噴涂適量的納米級膨潤土顆粒，加熱1?3分鐘至表面為60?80°C后紫外線固化后形成內(nèi)層；b.在薄鋼板的正面的內(nèi)層上以連續(xù)輥涂的方法涂覆一層混合有納米級膨潤土顆粒的聚氨酯正面漆層，其中納米膨潤土的粒徑為50?lOOnm，加熱或/和紫外線固化；c.在薄鋼板的反面涂覆有背漆層；d.在正面漆層壓復合一保護膜層。
【專利說明】一種彩色覆膜鋼板的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對薄鋼板表面加工的一種制備方法，特別是指一種可對薄鋼板表面進行彩面加工的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在成卷的金屬板涂覆涂料或?qū)訅荷纤芰媳∧ず?，以成卷或單張出售的有機材料/金屬復合板材已有幾十年的歷史，并且得到了越來越廣泛的使用。其具有很多優(yōu)點，例如可將傳統(tǒng)的薄板材的涂裝變成原料薄鋼板的連續(xù)涂裝，既便于表面處理及涂裝的質(zhì)量控制又不存在易產(chǎn)生涂裝缺陷的棱邊死角，而得到最佳的涂裝質(zhì)量，其二是金屬薄板在涂裝線可以高速行進，提高了生產(chǎn)效率，且可便于依據(jù)涂料的不同調(diào)節(jié)行進速度，其三是可以降低生產(chǎn)成本和簡化制備的總的生產(chǎn)工藝步驟。雖然有機材料/金屬復合板材具有上述諸多優(yōu)點，但其從宏觀上或斷面上看是多層材料構(gòu)成，并由多工藝步驟形成上述的多層材料結(jié)構(gòu)，不同層的材料不相同，因此層間的結(jié)合力對上述的復合板材的質(zhì)量至關(guān)重要。但由于有機材料的多樣性，使金屬薄板的表面處理、涂覆的涂料和最后的表面層之間的匹配及制備工藝相當復雜，因此現(xiàn)有的復合板材或彩色鋼板的質(zhì)量控制有難度，特別是在客戶有多樣性的產(chǎn)品要求時更是如此。實質(zhì)上影響彩色鋼板的質(zhì)量主要是在不同層材料之間的界面產(chǎn)生，如材料層之間的結(jié)合力的大小和不同層材料的收縮率的不同會影響彩色鋼板的質(zhì)量。故現(xiàn)有的彩色鋼板在耐侯性、抗脫落性等方面存在不足，如何解決上述現(xiàn)有產(chǎn)品存在的缺陷是本【技術(shù)領(lǐng)域】面臨的一個急待解決的問題，尤為是在高端產(chǎn)品上更是如此。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的發(fā)明目的是公開一種結(jié)合力強、工藝步驟簡單且生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)品種多樣化的彩色鋼板的制備方法。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:其制備步驟如下:
a.在清洗潔凈后的薄鋼板兩表面涂覆磷酸化的環(huán)氧丙烯酸脂或聚酯丙烯酸脂的表面噴涂適量的納米級膨潤土顆粒，加熱I?3分鐘至表面為60?80°C后紫外線固化后形成內(nèi)層；
b.在薄鋼板的正面的內(nèi)層上以連續(xù)輥涂的方法涂覆一層混合有納米級膨潤土顆粒的聚氨酯正面漆層，該正面漆層的組成是:
聚醚多元醇 55?75g 多異氰酸酯 10?30g 親水性擴鏈劑 3.5?7.5g 交聯(lián)劑1.5?3.5g
成鹽劑1.5?5.5g
納米膨潤土 0.8?3.8g 去離子水170?270g 其中納米膨潤土的粒徑為50?lOOnm，加熱或/和紫外線固化；
c.在薄鋼板的反面涂覆有背漆層；
d.在正面漆層壓復合一保護膜層。
[0005]所述的聚醚多元醇為聚氧化丙烯二醇或聚氧化丙烯三醇；多異氰酸酯為4，4'-二苯基甲烷二異氰酸酯，或為六亞甲基二異氰酸脂；所述的親水性擴鏈劑為2，2 二羥甲基丙酸；成鹽劑為三乙胺；交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷或1，4' 丁二醇，納米膨潤土和去離子水。
[0006]所述的步驟a中的納米膨潤土的粒徑為5?50nm。
[0007]所述的步驟b中的聚氨酯正面漆層涂覆完成后，首先加熱至80?100°C，或/和紫外線固化。
[0008]所述的納米級膨潤土顆粒的聚氨酯正面漆層的組成是:
聚氧化丙烯二醇 54g
4，4' 一二苯基甲烷二異氰酸酯 33g 2，2 二羥甲基丙酸 5.3g 三乙胺3.9g
三羥甲基丙烷 2.0g 納米膨潤土 3.4g 去離子水227g
所述的步驟b后，在聚氨酯正面漆層表面再涂覆一層面漆。
[0009]所述的保護膜層為PVC膜或PET鋁箔膜。
[0010]本發(fā)明的工藝設(shè)計相當簡單，關(guān)鍵是在正面漆層中加入納米級膨潤土和同時在鋼板的表面涂覆磷酸化的環(huán)氧丙烯酸脂或聚酯丙烯酸脂的表面噴涂適量的納米級膨潤土顆粒形成內(nèi)層，由于所述的納米級膨潤土是完全無機狀態(tài)的膨潤土，故該納米級膨潤土具有很大的比表面積(大約在800m2/g)，其表面原子數(shù)很多且原子配位嚴重不足，因此具有很高的活性，很容易與其它原子結(jié)合，其與聚氨酯硬段以氫鍵形成相結(jié)合，加強了分子間的作用力，成膜后，加強了硬段微區(qū)的凝聚力，使聚氨酯具有優(yōu)良的物理機械性能。由于上述的納米級膨潤土本身具有良好紫外線吸收功能，則進一步提高聚氨酯涂層的抗紫外線老化性能；更重要的是在內(nèi)層表面及一定的厚度的內(nèi)層中有粒徑更小的納米級膨潤土，由于膨潤土是晶格結(jié)構(gòu)并呈層狀且具有負電性，其層間結(jié)構(gòu)可吸附金屬離子或有機離子或極性分子，因此內(nèi)層一定的厚度中的膨潤土顆粒一方面與內(nèi)層中的離子或極性分子結(jié)合提高了內(nèi)層自身的強度，更重要的是內(nèi)層表面的微小納米級膨潤土顆粒會與聚氨酯硬段結(jié)合，加強了分子間的作用力，實質(zhì)上聚氨酯的某些極性分子亦可嵌入膨潤土的層間結(jié)構(gòu)，進一步提高內(nèi)層與聚氨酯正面漆層之間的結(jié)合力，則漆層更不易脫落。

【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明的具體實施例，即生產(chǎn)彩色鋼板的制備方法的步驟如下:
a.在清洗潔凈后的薄鋼板兩表面涂覆磷酸化的環(huán)氧丙烯酸脂或聚酯丙烯酸脂的表面噴涂適量的納米級膨潤土顆粒，加熱I?3分鐘至表面為60?80°C后紫外線固化后形成內(nèi)層；
b.在薄鋼板的正面的內(nèi)層上以連續(xù)輥涂的方法涂覆一層混合有納米級膨潤土顆粒的聚氨酯正面漆層，該正面漆層的組成是:
聚醚多元醇 55?75g 多異氰酸酯 10?30g 親水性擴鏈劑 3.5?7.5g 交聯(lián)劑1.5?3.5g
成鹽劑1.5?5.5g
納米膨潤土 0.8?3.8g 去離子水170?270g
其中納米膨潤土的粒徑為50?lOOnm，加熱或/和紫外線固化；
c.在薄鋼板的反面涂覆有背漆層；
d.在正面漆層壓復合一保護膜層。
[0012]在上述的制備方法中，磷酸化的環(huán)氧丙烯酸脂或聚酯丙烯酸脂與金屬有很高的附著力，常規(guī)可使用三氯氧磷或五氯化磷直接與上述樹脂上的羥基作用而生成，上述噴涂的納米級膨潤土可侵入上述樹脂的表層一定的深度，且一部分裸露于上述樹脂表面，膨潤土顆粒與上述樹脂的極性端結(jié)合，可使上述樹脂形成的內(nèi)層的結(jié)構(gòu)強度增加(如抗撕裂和抗剝離)，并且伸縮度降低更適應與鋼板的長期使用結(jié)合，上述的適量的膨潤土是指無須十分嚴格的定量要求，一般指每平方米樹脂表面噴涂2?1g膨潤土顆粒，上述的內(nèi)層首先加熱I?3分鐘至表面為60?80°C十分重要，當上述內(nèi)層加熱后有利于樹脂中的極性端嵌入膨潤土晶格的層間結(jié)構(gòu)中，然后再紫外線固化，由于納米級膨潤土具有很大的比表面積、很高的活性和自身具有層間結(jié)構(gòu)，很容易與原子或極性分子或離子結(jié)合，故膨潤土顆粒增加了內(nèi)層內(nèi)部的結(jié)合力，提高了內(nèi)層自身的強度。步驟b的鋼板正面的內(nèi)層上以連續(xù)輥涂的方法涂覆一層混合有納米級膨潤土顆粒的聚氨酯正面漆層，該正面漆層的組成是:聚醚多元醇55?75g、多異氰酸酯10?30g、親水性擴鏈劑3.5?7.5g、交聯(lián)劑1.5?3.5g、成鹽劑1.5?5.5g、納米膨潤土 0.8?3.8g和去離子水170?270g，其中納米膨潤土的粒徑為50?10nm ;上述的聚氨酯正面漆層的更具體的組成還可以是:聚醚多元醇為聚氧化丙烯二醇54g或聚氧化丙烯三醇54g，多異氰酸酯為4，4，一二苯基甲烷二異氰酸酯33g或為六亞甲基二異氰酸脂33g，親水性擴鏈劑為2，2 二羥甲基丙酸5.3g，成鹽劑為三乙胺3.9g，交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷2g或1，4' 丁二醇2g，納米膨潤土 3.4g和去離子水227g ;上述的聚氨酯正面漆層材料的制備方法是:將55?75g的聚醚多元醇脫水后加入10?30g的多異氰酸酯，反應I?1.5小時，升溫到85?90°C，反應I?3小時，加入3.5?7.5g的親水性擴鏈劑，在85?95°C反應I?3小時，降溫到65?75°C加入一定量的丙酮帶回流反應1.5?2.5小時，降溫到25?35°C加入1.5?3.5g成鹽劑反應10?20分鐘制得聚氨酯預聚體；取0.8?3.8g的納米膨潤土和170?270g的去離子水混合加熱至45?60°C并攪拌制得納米膨潤土水分散液，這時的納米膨潤土的PH值應在7?8之間；將上述的聚氨酯預聚體緩慢加入到納米膨潤土水分散液中，進行復合乳化20?40分鐘；減壓脫去丙酮，制得納米膨潤土聚氨酯材料。上述的丙酮是聚氨酯預聚體制備中常用的溶劑，所需的使用量只需夠用或略多即可，最后可以回收循環(huán)利用，最終所述的涂料中會有殘量的丙酮。
[0013]上述的聚醚多元醇選自聚氧化丙烯二醇或聚氧化丙烯三醇，多異氰酸酯選自4，4/ 一二苯基甲烷二異氰酸酯或六亞甲基二異氰酸酯，親水性擴鏈劑為2，2 二羥甲基丙酸，成鹽劑為三乙胺，交聯(lián)劑選自三羥甲基丙烷或1，4' 丁二醇。此時的聚氨酯正面漆層材料的制備是:將聚氧化丙烯二醇54g，100°C脫水后加入4，V —二苯基甲烷二異氰酸酯33g，75°C反應I小時，升溫到90°C反應2小時，加入2，2 二羥甲基丙酸5.3g和三羥甲基丙烷2g，90°C反應2小時，降溫到70°C加入10g丙酮帶回流反應2小時，降溫到30°C加入三乙胺
3.9g反應10分鐘，制得聚氨酯預聚體；取納米膨潤土 3.4g和227g去離子水加熱至50°C并攪拌納米膨潤土水分散液；將上述的聚氨酯預聚體緩慢加入到納米膨潤土水分散液中，進行復合乳化30分鐘，減壓脫去丙酮，制得納米膨潤土聚氨酯材料。將上述的聚氨酯正面漆材料以連續(xù)輥涂的方法涂覆在薄鋼板的正面，經(jīng)加熱至80?100°C后固化，或/和經(jīng)紫外線照射固化，上述的固化方法的選擇完全視工藝設(shè)備的情況而定，先加熱再紫外線照射固化則固化時間可以較短，如只用加熱固化則時間較長，但固化后的性能更佳一些。經(jīng)大量試驗與檢測表明，上述的添加納米膨潤土的正面漆層的拉伸強度提高30?50%，撕裂強度提高50?100%，100%模量提高40?80%，300%模量提高70?100%，伸長率下降10?15%，抗紫外線老化性能亦提高；更重要的是在上述的聚氨酯材料經(jīng)輥涂后加熱時，聚氨酯的分子亦與內(nèi)層內(nèi)和表面的納米膨潤土顆粒結(jié)合，即內(nèi)層內(nèi)和表面的納米膨潤土顆粒的晶體層間與聚氨酯分子極性端結(jié)合，也就是有機極性分子可插入膨潤土的層間形成化學結(jié)合，則大幅增加了內(nèi)層與聚氨酯正面漆層之間的結(jié)合力，該結(jié)合力不僅是傳統(tǒng)意義上的二層之間的附著力還具有分子間的作用力。所述的步驟a中的納米級的膨潤土顆粒的粒徑為50?lOOnm，較小的膨潤土顆粒既便于其在內(nèi)層表面的均勻分布又有利于部分膨潤土顆粒侵入內(nèi)層與極性分子的充分結(jié)合，使內(nèi)層自身的結(jié)構(gòu)強度和內(nèi)層與正面漆層的結(jié)合強度均大幅提高，還須進一步指出的是上述的正面漆層的伸縮率的下降使正面漆層的伸縮變形率與內(nèi)層或鋼板的伸縮變形率更為一致或更為接近，可進一步提高本發(fā)明的彩色鋼板的質(zhì)量。
[0014]在正面漆層表面壓合一保護膜，該保護膜層可以是PVC膜或PET鋁箔膜，對正面漆層提供保護并可增加亮度或色彩等，其屬于現(xiàn)有技術(shù)故不在詳細給出。
[0015]在所述的步驟b后，在聚氨酯正面漆層表面可再涂覆一層面漆，該面漆的主要作用是使鋼板表面精度更高，該面漆可加入所需的顏料，然后烘干，該面漆可使用本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員均了解的具有保護作用的常規(guī)面漆就可，因此不作進一步限定。
【權(quán)利要求】
1.一種彩色覆膜鋼板的制備方法，其制備步驟如下: a.在清洗潔凈后的薄鋼板兩表面涂覆磷酸化的環(huán)氧丙烯酸脂或聚酯丙烯酸脂的表面噴涂適量的納米級膨潤土顆粒，加熱I?3分鐘至表面為60?80°C后紫外線固化后形成內(nèi)層； b.在薄鋼板的正面的內(nèi)層上以連續(xù)輥涂的方法涂覆一層混合有納米級膨潤土顆粒的聚氨酯正面漆層，該正面漆層的組成是: 聚醚多元醇 55?75g 多異氰酸酯 10?30g 親水性擴鏈劑 3.5?7.5g 交聯(lián)劑1.5?3.5g 成鹽劑1.5?5.5g 納米膨潤土 0.8?3.8g 去離子水170?270g 其中納米膨潤土的粒徑為50?lOOnm，加熱或/和紫外線固化； c.在薄鋼板的反面涂覆有背漆層； d.在正面漆層壓復合一保護膜層。
2.按權(quán)利要求1所述的彩色覆膜鋼板的制備方法，其特征在于所述的聚醚多元醇為聚氧化丙烯二醇或聚氧化丙烯三醇；多異氰酸酯為4，4' 一二苯基甲烷二異氰酸酯，或為六亞甲基二異氰酸脂；所述的親水性擴鏈劑為2，2 二羥甲基丙酸；成鹽劑為三乙胺；交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷或1，4' 丁二醇，納米膨潤土和去離子水。
3.按權(quán)利要求1或2所述的彩色覆膜鋼板的制備方法，其特征在于所述的步驟a中的納米膨潤土的粒徑為5?50nm。
4.按權(quán)利要求3所述的彩色覆膜鋼板的制備方法，其特征在于所述的步驟b中的聚氨酯正面漆層涂覆完成后，首先加熱至80?100°C，或/和紫外線固化。
5.按權(quán)利要求4所述的彩色覆膜鋼板的制備方法，其特征在于所述的納米級膨潤土顆粒的聚氨酯正面漆層的組成是: 聚氧化丙烯二醇 54g 4，4' 一二苯基甲烷二異氰酸酯 33g 2，2 二羥甲基丙酸 5.3g 三乙胺3.9g 三羥甲基丙烷 2.0g 納米膨潤土 3.4g 去離子水227g 按權(quán)利要求5所述的彩色覆膜鋼板的制備方法，其特征在于所述的步驟b后，在聚氨酯正面漆層表面再涂覆一層面漆。
6.按權(quán)利要求6所述的彩色覆膜鋼板的制備方法，其特征在于所述的保護膜層為PVC膜或PET鋁箔膜。
【文檔編號】B05D7/24GK104209255SQ201310218578
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月4日
【發(fā)明者】李銳波 申請人:佛山市順德區(qū)鐵業(yè)實業(yè)有限公司