CN101664734B - 一种抗刮耐磨彩色涂层钢板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗刮耐磨的彩色涂层钢板的制备方法，以镀锌或镀铝锌基板为基材，采用以下步骤制备：1)喷淋脱脂；2)毛刷辊研磨；3)涂敷化学转化膜，烘干；4)辊涂底漆、背漆，烘烤；5)辊涂面漆，烘烤成型。本发明的制备方法简单有效，设备投入少，成本低，特别适合连续辊涂生产；制备得到的抗刮耐磨彩色涂层钢板，具有优良的抗刮耐磨特性和良好的弯曲加工性能，在各种复杂加工条件下，涂层不开裂、不剥离，在反复折叠、互相摩擦的使用环境下，其使用寿命显著高于普通彩色涂层钢板。

Description

一种抗刮耐磨彩色涂层钢板的制备方法

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体的说，涉及一种抗刮耐磨彩色涂层钢板的制备方法。

背景技术

彩色涂层钢板是指在基板上带有有机涂层的钢板，一般简称为彩涂板，其常用的基板为冷轧基板，热镀锌基板和电镀锌基板；常用的涂层有聚脂、硅改性聚脂，偏聚二氟乙烯和塑料溶胶等。彩色涂层钢板具有耐蚀性好，色彩鲜艳，外观美观，加工成型方便，强度高，成本较低等优点，广泛用于建筑家电和交通运输等行业，特别是建筑业，主要用做钢结构厂房、机场、库房和冷库等工业及商业建筑的屋顶墙面和门等。

经过二十多年的发展历史，彩色涂层钢板行业在我国得到极大发展，其产量以每年平均40％的速度增长，我国已成为世界彩色涂层钢板生产大国。但我国的彩钢产品的质量还处于低端，其耐久性、表观性以及功能性与国外同类产品还有一定的差距。

传统彩色涂层钢板是以镀锌或镀铝锌基板为基材，经预处理脱脂、涂化学转化膜、涂底背漆、涂面漆后二次烘烤而成。普通彩色涂层钢板以环氧或聚酯或聚氨酯树脂作为底漆的主要成膜物质，以聚酯或硅改性树脂或其他树脂作为面漆的主要成膜物质。根据产品用途的不同对底面漆涂料成分相应搭配以满足不同使用场合对涂膜的性能要求。建筑厂房用彩色涂层钢板要求漆膜具有良好的耐候性即长期使用性能，较高的硬度以避免加工使用过程中的划伤，常用的物理性能指标为：铅笔硬度≥2H；T弯≤3T；MEK≥100次；耐盐雾性能符合相应国家标准；而家电板使用的涂层钢板要求漆膜具有良好的折弯加工性能和柔韧性、良好的漆膜附着力，常用的物理性能指标为：T弯≤1T；附着力(划格法)0级；铅笔硬度F级以上；MEK≥50次。此两类彩色涂层钢板为目前最常用和典型的应用实例，前者即建筑用彩色涂层钢板，当其用于需要弯曲加工产品时，因其T弯性能较差，漆膜硬度较高而易发生漆膜的开裂和爆漆；后者即家电用彩色涂层钢板，当其用于需要防摩擦、防刮伤产品时，因其漆膜较软而在加工或使用过程中极易损坏。

随着经济的发展和生活水平的提高，彩色涂层钢板的应用领域不断扩大，目前高档彩色涂层钢板已越来越被建材行业如高洁净厂房、冷库、立体车库等采用；也被用于部分电器如机顶盒、部分家电用板如冰箱冷柜背侧板、太阳能热水器集水箱等，以及船舶装饰、室内装饰和家具行业等。在这些应用场合，不但要求彩色涂层钢板具有良好的弯曲加工性能，同时要求其具有优良的抗刮耐磨性能、优良的长期使用性能以及美丽的外观。

因此，有必要提供一种抗刮耐磨的彩色涂层钢板。

发明内容

本发明的目的在于克服上述彩色涂层钢板的不足，提供一种制备既能满足复杂弯曲加工性能要求同时漆膜又具有显著抗刮耐磨特性，以及具有优良的长期使用性能和美丽外观的彩色涂层钢板的方法。

本发明所述的抗刮耐磨的彩色涂层钢板，是以镀锌或镀铝锌基板为基材，从其芯部到外部，依次包括基材层、镀锌或镀铝锌层、化学转化层和彩涂层，其中，所述镀锌或镀铝锌层和所述化学转化层为粗糙面接触。

所述粗糙面接触是指在镀锌或镀铝锌基板的表面为粗糙表面，然后将化学转化层涂覆在该粗糙表面，以提高所述镀锌或镀铝锌层、与所述化学转化层之间的结合力。

所述彩涂层包括底涂层或背涂层，是由氨基改性环氧树脂构成的涂层，所述底涂层和背涂层分别位于彩色涂层钢板的外表面和内表面；

所述背涂层的厚度为5～12μm，其组成了彩色涂层钢板内表面的彩涂层；

所述底涂层的厚度为4～6μm；

所述彩涂层还包括面涂层，其位于所述底涂层的外表面；

所述面涂层是由聚酰胺改性聚酯树脂构成的涂层，其与所述底涂层共同组成彩色涂层钢板外表面的所述彩涂层。

所述面涂层的厚度为15～20μm；

所述粗糙表面可通过本领域常用的制备方法制得，如腐蚀、磨砂处理等，优选采用毛刷辊研磨的方式，破坏钝化层，露出锌白色，且在其表面形成微细凹凸状，大大提高化学转化层的附着力。

具体的说，选用尼龙丝作为毛刷材料，刷辊由电机驱动与钢板运行方向作反向转动，尼龙丝与钢板轻微接触，接触力以不破坏镀锌或镀铝锌层为准，直至完全去除镀锌或镀铝锌层表面的钝化层及板面油污斑，并对锌层最外表层轻微研磨，以至露出初生态锌层或铝锌层。

本发明所述的抗刮耐磨的彩色涂层钢板，以镀锌或镀铝锌基板为基材，采用以下步骤制备：1)喷淋脱脂；2)毛刷辊研磨；3)涂敷化学转化膜，烘干；4)辊涂底漆、背漆，烘烤；5)辊涂面漆，烘烤成型。

在所述步骤2)之后，所述步骤3)之前，还包括ii)脱脂；

步骤ii)所述脱脂是为了将基板上可能在处理过程中引入的油脂完全清洗干净，可采用本领域常用的方法进行，也可采用喷淋法。

为保证基板的清洁，在所述步骤ii)之后，所述步骤3)之前，还包括iii)水洗；

步骤iii)所述水洗可进行多次，优选3-4次。

所述毛刷辊研磨是将毛刷辊置于喷淋脱脂处理后的镀锌或镀铝锌基板的表面，驱动且驱动方向与基板运动方向相反，进行研磨，直至直至完全去除镀锌或镀铝锌层表面的钝化层及板面油污斑，并对锌层最外表层轻微研磨，以至露出初生态锌层或铝锌层。。

采用毛刷辊研磨，一是能够清除残存油污达到清洁基材表面的目的，二是可以破坏镀锌基板表面的钝化层露出初始态锌层，因为钝化层的存在将大大降低化学转化膜及底漆与基材的附着力。经过毛刷辊轻微研磨后涂覆一层化学转化膜再涂一层底漆，底漆与基材的结合力将得到极大提高。

所述毛刷辊可选用尼龙丝作为毛刷材料，尼龙丝与钢板轻微接触，接触力以不破坏锌层为标准。研磨程度以完全去除黄色钝化层及板面油污斑，并对锌层最外表层轻微研磨，以至露出锌白色为标准。需要注意：当毛刷辊压力过大或尼龙丝因老化变硬时会出现“过度研磨”现象，即镀锌基板表面会出现线状划痕。此时应及时调节毛刷辊压力或更换毛刷辊。

所述底漆和背漆采用氨基改性环氧树脂，烘烤温度为PMT224～232℃，漆膜厚度为底漆4～6μm，背漆5～12μm，既保留了环氧树脂良好的封闭特性以及优良的附着力，又具有采用氨基改性后树脂的柔韧性；

所述面漆采用聚酰胺改性聚酯树脂，面涂烘烤温度为PMT216～224℃，漆膜厚度为15～20μm，此树脂具有较高的硬度以及砂面效果，因此面漆涂层具有良好的抗刮耐磨效果。

步骤1)所述喷淋脱脂的喷淋压力可根据过板长度和流量不同选择，优选1.5～2.5kg/cm²；有效喷淋时间为8～12秒；所用槽液温度控制在55±5℃；

所述化学转化膜采用本领域常用的铬酸盐皮膜(铬酸盐与锌形成金属螯合物)，其烘干温度为80～100℃；

本发明通过对彩色涂层钢板的结构改进，大大提高了涂层的附着力；结合对面漆和底漆的配合使用，制备得到所述的抗刮耐磨彩色涂层钢板，其优点主要有：

1.具有优良的抗刮耐磨特性。采用此彩板制成的产品在反复折叠、互相摩擦的使用环境下，其使用寿命显著高于普通彩色涂层钢板；

2.具有良好的弯曲加工性能。在各种复杂加工条件下，涂层不开裂、不剥离；

3.表面具有良好的砂面视觉效果。

而且，本发明的制备方法简单有效，设备投入少，成本低，特别适合连续辊涂生产。

附图说明

图1抗刮耐磨彩色涂层钢板剖面结构示意图。

图2毛刷辊研磨示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

采用镀铝锌基板为基材，抗刮耐磨彩色涂层钢板的连续自动化生产工艺流程如下所示：

开卷→喷淋脱脂I→毛刷辊研磨→脱脂II→三道水洗→化学转化膜→烘干→底涂/背涂→烘烤→冷却I→面涂→烘烤→冷却II→检验→收卷。

喷淋脱脂I采用碱性脱脂法，主要成分为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠等以及表面活性剂组成，槽液温度控制在55±5℃；喷淋压力2.0kg/cm²；有效喷淋时间为10秒；

三道水洗中，第一、二道采用软化水，第三道水洗采用去离子水以保证基板表面清洁度；

毛刷辊研磨是将毛刷辊置于喷淋脱脂处理后的镀锌或镀铝锌基板的表面，驱动且驱动方向与基板运动方向相反，进行研磨，直至完全去除黄色钝化层及板面油污斑，并对锌层最外表层轻微研磨，以至露出锌白色，过程见图2所示。

毛刷辊选用尼龙丝作为毛刷材料，尼龙丝与钢板轻微接触，接触力以不破坏锌层为标准(镀锌基板表面不会出现线状划痕)。

化学转化膜采用铬酸盐皮膜，烘干温度为100℃；

控制底涂/背涂的烘烤温度为PMT224～232℃，漆膜厚度为底涂5±1μm，背涂厚度为8±1μm；面涂烘烤温度为PMT216～224℃，漆膜厚度为18±1μm。

以表1所列的项目对制备的抗刮耐磨彩色涂层钢板进行性能指标检测：

表1  彩色涂层钢板性能指标检测

结果见表2：显然，经过毛刷辊的粗糙处理后，涂层的附着力大大增加。

表2  抗刮耐磨彩色涂层钢板性能测试结果

采用同样的方法测定未经毛刷辊研磨的重涂油或钝化后的镀锌基板制备的彩钢板的相关性能，与毛刷研磨后的彩钢板指标相比，其附着力和T弯性能明显较差，具体结果见表3：

表3  经毛刷辊研磨与未研磨彩涂产品性能对比

采用氨基改性环氧树脂涂料作底漆及聚酰胺改性聚酯树脂涂料作面漆制成的抗刮耐磨彩钢板，其各项性能指标与普通环氧树脂涂料作底漆、聚酯树脂涂料作面漆或以聚酯(或聚氨酯)涂料为底漆、聚酯涂料为面漆制成的彩钢板进行性能对比，结果见表4：

表4  不同涂料彩钢板性能对比

注：(1)氨基改性环氧底漆、聚酰胺改性聚酯面漆

(2)环氧底漆、聚酯面漆

(3)聚酯(聚氨酯)底漆、聚酯面漆

从表4可看出，当底面漆采用上表(2)组合时，彩板T弯性能较差，硬度不够高；当采用(3)组合时，漆膜附着力较差，硬度同样偏低，显然，采用氨基改性环氧树脂涂料作底漆及聚酰胺改性聚酯树脂涂料作面漆制成的抗刮耐磨彩钢板，其各项性能指标更为优越。

Claims (7)

1.一种抗刮耐磨的彩色涂层钢板的制备方法，以镀锌或镀铝锌基板为基材，采用以下步骤制备：1)喷淋脱脂；2)将毛刷辊置于喷淋脱脂处理后的镀锌或镀铝锌基板的表面，驱动且驱动方向与基板运动方向相反，进行研磨，直至完全去除镀锌或镀铝锌层表面的钝化层及板面油污斑，并对锌层最外表层轻微研磨，以至露出初生态锌层或铝锌层；3)涂敷化学转化膜，烘干；4)辊涂底漆、背漆，烘烤；5)辊涂面漆，烘烤成型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2)之后，所述步骤3)之前，还包括ii)脱脂。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤ii)所述脱脂采用喷淋法进行。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤ii)之后，所述步骤3)之前，还包括iii)水洗。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述毛刷辊选用尼龙丝作为毛刷材料。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中，所述底漆和背漆采用氨基改性环氧树脂，烘烤温度为PMT224～232℃，漆膜厚度为底漆4～6μm，背漆5～12μm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中，所述面漆采用聚酰胺改性聚酯树脂，面涂烘烤温度为PMT216～224℃，漆膜厚度为15～20μm。 

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