CN103586180A - 一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，以镀锌或镀铝锌的基板为基材，采用以下步骤制备：1)脱脂；2)毛刷辊研磨；3)辊涂钝化层，烘干；4)辊涂底漆；5)辊涂背漆；6)烘箱烘烤I；7)辊涂面漆；8)烘箱烘烤II；在步骤3)中采用三价铬钝化剂；步骤7)中面漆置于一设有超声波搅拌功能的漆槽内；在步骤6)和8)中烘烤挥发出的溶剂可被设置在烘箱顶部的溶剂回收装置回收。本案所公开的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，用其制造出的钢板不仅自身具有良好的弯曲加工性能，在高温条件下涂层不开裂，不剥离，而且钢板涂层具有显著的耐高温、抗磨损及耐腐蚀的特性，同时改进的制备方法环保，便于降低成本。

Description

一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法

技术领域

本发明涉及一种材料技术领域，特别涉及一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法。

背景技术

彩色涂层钢板是一种复合材料，主要由基板和涂料组成，兼有钢板和有机材料两者的优点，既有钢板的机械强度和易成型的性能，又有有机材料良好的装饰性、耐腐蚀性、美观等优点，起到了以钢代木、高效施工、节约能源等良好效果，因而成为建筑业、造船业、家具行业、车辆制造业、电气行业的新型装饰材料。目前，彩色涂层钢板主要是以冷轧钢板、电镀锌钢板或热镀钢板为基板，经表面脱脂、磷化、络酸盐处理后，相继辊涂各种有机涂料经烘烤而制成的产品。涂层可采用聚酯、硅性树脂、氟树脂等，彩色涂层钢板的强度主要取决于基板材料和厚度，耐久性主要取决于镀层(镀锌量318g／m²)和表面涂层。

镀铝锌钢板的耐腐蚀能力是镀锌钢板的2～6倍，又由于其具有热镀锌板和热镀铝板无可与其媲美的耐水腐蚀性，还由于其具有拔萃的耐热抗氧化性而得以在300℃下长期使用不变色并且在500℃左右长期使用仍能表现出良好的耐水、耐土壤腐蚀能力，因而被广泛用作诸如烟囱、输送高温介质的管道、高温炉具、烤箱、汽车尾气排放管和各类催化换热器的防热隔热罩等的材料。但是，应用于上述未提及产品和场合中的镀铝锌钢板在温度达到550℃以上时，漆膜会因冷热交替而脆化，出现爆漆，龟裂，从而影响产品质量。

纳米二氧化锆是一类新兴崛起的材料，它外观为白色粉末，在力学、热学、摩擦学等方面具有优良的性能，纳米二氧化锆是纳米涂层材料得以应用的基础。就目前市场而言，纳米二氧化锆涂料还有很大的市场开发和应用前景。

近几年，我国的彩色涂层钢板行业得到突飞猛进的发展，以热镀锌或镀铝锌钢板为基材的彩色涂层钢板产量以每年平均40％的速度增长，尽管如此，随着工业水平的不断发展，传统的生产工艺存在耗能大，污染重等缺点。因此，设计环保、低能耗、科学合理的工艺路线，用以开发在高温环境下能够表现出卓越的防腐蚀、高耐磨效果而藉以满足在高温环境下长时间连续工作要求的镀铝锌钢板具有积极意义和巨大的商业价值。

发明内容

针对上述产品中存在的待改进之处，本发明提供一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，旨在生产出既能满足复杂弯曲加工性能要求，同时漆膜又具有显著耐高温、抗磨损、耐腐蚀特性的多用途复合钢板。

本发明所提供的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，以镀锌或镀铝锌的基板为基材，采用以下步骤制备：1)脱脂；2)毛刷辊研磨；3)辊涂钝化层，烘干；4)辊涂底漆；5)辊涂背漆；6)烘箱烘烤I；7)辊涂面漆；8)烘箱烘烤II；

在步骤3)中采用三价铬钝化剂，所述三价铬钝化剂的化学组成为1wt％～3wt％酒石酸钾、6wt％～10wt％硝酸铬、15wt％～20wt％硝酸钠、1.5wt％～3wt％氟硅酸钠、2wt％～5wt％硝酸、0.5wt％～1wt％盐酸、0.1wt％～0.5wt％三氯化钴、0.2wt％～0.6wt％消泡剂，余量为水；

在步骤7)中面漆置于设有超声波搅拌功能的漆槽内，所述漆槽底部设有超声波发生器，所述超声波的频率可自由调节，超声波频率范围在20KHz～40KHz；

在步骤6)和8)中烘烤挥发出的溶剂可被设置在烘箱顶部的溶剂回收装置回收，所述溶剂回收装置包括抽风机、冷凝器和溶剂收集器，所述抽风机进风端连接所述烘箱，出风端连接所述冷凝器，所述冷凝器连接所述溶剂收集器；其中，所述抽风机用于抽离烘箱内的溶剂蒸汽，所述冷凝器用于将所述溶剂蒸汽冷却为液态溶剂，所述溶剂收集器用于收集所述液态溶剂。

优选地，所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，所述毛刷辊研磨是将毛刷辊置于超声波脱脂处理后的镀锌或镀铝锌的钢板的表面，驱动且驱动方向与钢板运动方向相反，进行研磨，直至完全去除镀锌或镀铝锌表面的氧化层及板面油污，并对锌层最外表面层轻微研磨，以至露出初生态锌层或铝锌层。

优选地，所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，在所述步骤2)之后，所述步骤3)之前，还包括喷淋脱脂、水洗。

优选地，所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，所述毛刷辊选用尼龙丝作为毛刷材料。

优选地，所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，所述底漆为氨基改性环氧树脂或聚氨酯，厚度为4～6μm。

优选地，所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，所述背漆为纳米二氧化锆共混改性的聚酯树脂，所述纳米二氧化锆颗粒粒径为50nm～100nm，厚度为5～12μm。

优选地，所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，所述面漆为纳米二氧化钛和三氧化二镧共混改性的聚酰胺树脂，所述纳米二氧化锆颗粒粒径为50nm～100nm，所述聚酰胺树脂中纳米二氧化锆的含量为0.5wt％～1.5wt％，所述三氧化二镧的含量为1wt％～2wt％，所述面漆厚度为17～22μm。

优选地，所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，在步骤6)中，所述烘箱烘烤I的温度为220℃～230℃。

优选地，所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，在步骤8)中，所述烘箱烘烤II的温度为214℃～218℃。

本发明通过对彩色涂层钢板制备方法的改进，不仅使制作出的钢板自身具有良好的弯曲加工性能，在复杂操作条件，如高温条件下涂层不开裂，不剥离，而且使得钢板表面具有显著卓越的耐高温、抗磨损及耐腐蚀的特性，同时由于在制备工艺上的优化，回收了部分可循环利用的溶剂，节约能耗，大大降低了成本。

附图说明

图1为按本发明方法所制造出的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法剖面结构示意图：面漆1；底漆2；第一钝化层3；第一镀锌或镀铝锌层4；基板5；第二镀锌或镀铝锌层6；第二钝化层7；背漆8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

采用镀锌或镀铝锌基板为基材，耐高温抗磨损彩色涂层钢板自动化生产工艺流程如下：开卷→脱脂I→毛刷辊研磨→脱脂II→水洗→辊涂钝化层→烘干→辊涂底漆→辊涂背漆→烘箱烘烤I→冷却I→辊涂面漆→烘箱烘烤II→冷却II→检验→收卷。

脱脂I和脱脂II采用喷淋脱脂，脱脂剂的温度一般设置在50℃～60℃。脱脂剂可选自硅酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠或其组合；喷淋压力为2.5kg／cm²，喷淋时间为10～20秒。

毛刷辊研磨是将毛刷辊置于超声波脱脂处理后的镀锌或镀铝锌的钢板的表面，驱动且驱动方向与钢板运动方向相反，进行研磨，直至完全去除镀锌或镀铝锌表面的氧化层及板面油污，并对锌层最外表面层轻微研磨，以至露出初生态锌层或铝锌层。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。

水洗可分为三道水洗，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的清洁度。

辊涂钝化层采用三价铬钝化剂，相较于六价铬钝化剂，三价铬钝化剂低毒，更加环保，且性能优于六价铬钝化剂，与金属结合力优异，适用工艺广泛。三价铬钝化剂的化学组成为1wt％～3wt％酒石酸钾、6wt％～10wt％硝酸铬、15wt％～20wt％硝酸钠、1.5wt％～3wt％氟硅酸钠、2wt％～5wt％硝酸、0.5wt％～1wt％盐酸、0.1wt％～0.5wt％三氯化钴、0.2wt％～0.6wt％消泡剂，余量为水；烘干在普通电热烘箱内完成，温度为90℃～110℃。

辊涂氨基改性环氧树脂或聚氨酯作为底漆，厚度为4～6μm。

辊涂纳米二氧化锆共混改性的聚酯树脂作为背漆，纳米二氧化锆颗粒粒径优选为50nm～100nm，厚度优选为5～12μm。

在工业生产中，在辊涂涂料时经常会加入甲苯等芳香烃溶剂作为稀释剂，但在后期的烘烤工艺中，这些溶剂往往因高温挥发都被抽风机抽走，这在无形中造成了资源浪费，其实在生产工艺中，这些溶剂是可以重复使用的，为此本发明人对现有工艺进行了改进。在烘箱烘烤I和烘箱烘烤II中烘烤挥发出的溶剂可被设置在烘箱顶部的溶剂回收装置回收，溶剂回收装置包括抽风机、冷凝器和溶剂收集器，抽风机进风端连接烘箱，出风端连接冷凝器，冷凝器连接溶剂收集器；其中，抽风机用于抽离烘箱内的溶剂蒸汽，冷凝器用于将溶剂蒸汽冷却为液态溶剂，溶剂收集器用于收集液态溶剂。冷凝器可以是水冷管壳式，有时为了增加冷凝效果，冷却液可以是工业酒精。通过溶剂回收装置回收的溶剂可以重复循环利用，即可用于再次稀释涂料。

烘箱烘烤I的温度为220℃～230℃，烘烤时间可根据夹送辊转速改变，本实施例中烘烤时间优选为10～20秒；烘箱烘烤II的温度为214℃～218℃，烘烤时间亦可根据夹送辊转速改变，本实施例中烘烤时间优选为10～20秒。

冷却I采用鼓风机鼓冷风冷却，冷却II采用向基板底部喷淋去离子水冷却，喷淋压力为3.0kg／cm²，喷淋时间为15～30秒。

辊涂纳米二氧化钛和三氧化二镧共混改性的聚酰胺树脂作为面漆，纳米二氧化锆颗粒粒径为50nm～100nm，聚酰胺树脂中纳米二氧化锆的含量为0.5wt％～1.5wt％，三氧化二镧的含量为1wt％～2wt％，面漆厚度为17～22μm。在实际生产中，由于在面漆中添加了密度较大的金属氧化物，如二氧化钛和三氧化二镧，金属氧化物易沉降于漆槽底部，导致涂覆不均，为此，本发明改进了现有工艺。将面漆置于设有超声波搅拌功能的漆槽内，漆槽底部设有超声波发生器，超声波的频率可自由调节，超声波频率范围在20KHz～40KHz；利用超声波的振动频率，可以起到极佳的搅拌作用，使面漆中各组分混合均匀，涂覆效果显著提高。

由上述实施例获得的一种耐高温抗磨损彩涂板可耐800℃以上的高温，铅笔硬度>3H，弯曲试验<1T，耐磨耗实验结果：300转时，磨耗量≤5mg，2500转时漆膜下钢板未露；经5wt％氯化钠中性盐雾试验500小时不生锈，不剥落。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，以镀锌或镀铝锌的基板为基材，采用以下步骤制备：1)脱脂；2)毛刷辊研磨；3)辊涂钝化层，烘干；4)辊涂底漆；5)辊涂背漆；6)烘箱烘烤I；7)辊涂面漆；8)烘箱烘烤II；其特征在于：

在步骤3)中采用三价铬钝化剂，所述三价铬钝化剂的化学组成为1wt％～3wt％酒石酸钾、6wt％～10wt％硝酸铬、15wt％～20wt％硝酸钠、1.5wt％～3wt％氟硅酸钠、2wt％～5wt％硝酸、0.5wt％～1wt％盐酸、0.1wt％～0.5wt％三氯化钴、0.2wt％～0.6wt％消泡剂，余量为水；

在步骤7)中面漆置于设有超声波搅拌功能的漆槽内，所述漆槽底部设有超声波发生器，所述超声波的频率可自由调节，超声波频率范围在20KHz～40KHz；

在步骤6)和8)中烘烤挥发出的溶剂可被设置在烘箱顶部的溶剂回收装置回收，所述溶剂回收装置包括抽风机、冷凝器和溶剂收集器，所述抽风机进风端连接所述烘箱，出风端连接所述冷凝器，所述冷凝器连接所述溶剂收集器；其中，所述抽风机用于抽离烘箱内的溶剂蒸汽，所述冷凝器用于将所述溶剂蒸汽冷却为液态溶剂，所述溶剂收集器用于收集所述液态溶剂。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，其特征在于，所述毛刷辊研磨是将毛刷辊置于超声波脱脂处理后的镀锌或镀铝锌的钢板的表面，驱动且驱动方向与钢板运动方向相反，进行研磨，直至完全去除镀锌或镀铝锌表面的氧化层及板面油污，并对锌层最外表面层轻微研磨，以至露出初生态锌层或铝锌层。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)之后，所述步骤3)之前，还包括喷淋脱脂、水洗。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，其特征在于，所述毛刷辊选用尼龙丝作为毛刷材料。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，其特征在于，所述底漆为氨基改性环氧树脂或聚氨酯，厚度为4～6μm。

6.根据权利要求1所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，其特征在于，所述背漆为纳米二氧化锆共混改性的聚酯树脂，所述纳米二氧化锆颗粒粒径为50nm～100nm，厚度为5～12μm。

7.根据权利要求1所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，其特征在于，所述面漆为纳米二氧化钛和三氧化二镧共混改性的聚酰胺树脂，所述纳米二氧化锆颗粒粒径为50nm～100nm，所述聚酰胺树脂中纳米二氧化锆的含量为0.5wt％～1.5wt％，所述三氧化二镧的含量为1wt％～2wt％，所述面漆厚度为17～22μm。

8.根据权利要求1所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，其特征在于，在步骤6)中，所述烘箱烘烤I的温度为220℃～230℃。

9.根据权利要求1所述的一种耐高温抗磨损彩涂板的制备方法，其特征在于，在步骤8)中，所述烘箱烘烤II的温度为214℃～218℃。