CN104626679A - 一种覆膜铝板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种覆膜铝板，其包括基材，在所述基材的一面依次层叠化涂层、纳米薄膜层、胶粘层、覆膜层及保护膜；在所述基材的另一面依次层叠化涂层及油漆层；所述基材为铝板经过钝化或者抛丸处理；所述化涂层为铬酸盐形成的网状结构有机膜；所述纳米薄膜层为纳米TiC或碳氮共掺杂的纳米TiO2通过物理气相沉淀涂覆于基材上；所述覆膜层为PET材料制成；所述保护膜为PE材料制成。与现有技术相比，本发明制得的覆膜铝板不容易变形起鼓、不易脱色、不易开胶，具有很好的耐酸碱性、耐腐蚀性以及耐热性，可适用于各种恶劣的环境。

Description

一种覆膜铝板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝板，尤其涉及一种覆膜铝板及其制备方法。
背景技术
铝板由于密度小、易于加工而广泛应用于生产及生活中，例如广泛地应用于电冰箱、洗衣机及空调等家电产品，以及家具、建筑装饰材料上。然而由于铝板颜色单一且在空气中容易被氧化而限制了其在高端产品的应用。
发明内容
有鉴于此，实有必要提供一种装饰效果好的覆膜铝板。
一种覆膜铝板，其包括基材，在所述基材的一面依次层叠化涂层、纳米薄膜层、胶粘层、覆膜层及保护膜；在所述基材的另一面依次层叠化涂层及油漆层；所述基材为铝板经过钝化或者抛丸处理；所述化涂层为铬酸盐形成的网状结构有机膜；所述纳米薄膜层为纳米TiC或碳氮共掺杂的纳米TiO2通过物理气相沉淀涂覆于基材上；所述覆膜层为PET材料制成；所述保护膜为PE材料制成。
优选地，所述纳米TiC通过以下方法制备而成：
步骤S101，将钛酸四丁酯溶解于乙醇中，得到第一溶液；
将蔗糖溶解于乙醇中，加入醋酸调节pH值为1-1.8，得到第二溶液；
步骤S102，搅拌状态下，将第二溶液加入至第一溶液中，反应后得到溶胶体系，陈化后干燥，得到干凝胶；反应时间为4-6h，陈化时间为15-20h，干燥温度为160-180℃；
步骤S103，将步骤S102得到的干凝胶转入真空炉中进行烧结，得到纳米TiC粉末；钛酸四丁酯与蔗糖的摩尔比为1:1-1:1.5；
步骤S103中，烧结时升温过程为：400-900℃时升温速度为12-15℃/min，保温4-6小时；至1000-1200℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-2小时；至1200-1400℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-3小时；真空炉内的真空度为60-70Pa。
优选地，所述碳氮共掺杂的纳米TiO2的制备方法如下：(1)先采用反应磁控溅射镀膜方法制备C、N成分可调的TiCN薄膜，其中，采用碳钛镶嵌溅射靶，溅射靶的横截面中，碳、钛面积比为0.04～0.06；先将工作室抽至10-2Pa量级的真空，依次通过反应气体氮气和溅射气体氩气，调节氮、氩气体的体积比为1∶1～1∶1.5；然后调节高真空阀，使工作室压强保持在8～30Pa，控制溅射电流为1.5～2A，溅射时间为10-28min；制备过程中，通过调节溅射靶中碳、钛面积比以及氮、氩气体体积比来控制TiO2薄膜中的C、N含量比例，通过调节溅射电流和溅射时间来控制纳米TiO2薄膜的厚度。
优选地，所述网状结构有机膜的厚度为1-2μm；所述纳米薄膜层的厚度为1-2μm；所述胶粘层的厚度为4-6μm；所述油漆层的厚度为5-8μm；所述PET膜厚度11-18μm；所述保护膜厚度50-60μm。
一种覆膜铝板的制备方法，其包括以下步骤：
1)将铝板钝化形成基材；
2)采用辊涂方法，将铬酸盐化学预处理液涂覆在基材两面上上，使之形成网状结构的有机膜；
3)通过PVD在基材一面形成纳米TiC层或纳米TiO2层；在另一面涂覆油漆层；
4)在上述纳米TiC层或纳米TiO2层上涂胶水，固化；
5)在胶黏层上贴PET膜；
6)在PET膜上贴PE保护膜。
优选地，所述铬酸盐的质量浓度为20-60wt％。
优选地，所述固化过程的温度为220-230℃，固化后在220-230℃贴PET膜。
优选地，贴PET膜后，在冷却至110-120℃度后再直接贴保护膜可以提高贴合效果。
优选地，所述纳米TiC通过以下方法制备而成：
步骤S101，将钛酸四丁酯溶解于乙醇中，得到第一溶液；
将蔗糖溶解于乙醇中，加入醋酸调节pH值为1-1.8，得到第二溶液；
步骤S102，搅拌状态下，将第二溶液加入至第一溶液中，反应后得到溶胶体系，陈化后干燥，得到干凝胶；反应时间为4-6h，陈化时间为15-20h，干燥温度为160-180℃；
步骤S103，将步骤S102得到的干凝胶转入真空炉中进行烧结，得到纳米TiC粉末；钛酸四丁酯与蔗糖的摩尔比为1:1-1:1.5；
步骤S103中，烧结时升温过程为：400-900℃时升温速度为12-15℃/min，保温4-6小时；至1000-1200℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-2小时；至1200-1400℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-3小时；真空炉内的真空度为60-70Pa。
优选地，所述碳氮共掺杂的纳米TiO2的制备方法如下：(1)先采用反应磁控溅射镀膜方法制备C、N成分可调的TiCN薄膜，其中，采用碳钛镶嵌溅射靶，溅射靶的横截面中，碳、钛面积比为0.04～0.06；先将工作室抽至10-2Pa量级的真空，依次通过反应气体氮气和溅射气体氩气，调节氮、氩气体的体积比为1∶1～1∶1.5；然后调节高真空阀，使工作室压强保持在8～30Pa，控制溅射电流为1.5～2A，溅射时间为10～28min；制备过程中，通过调节溅射靶中碳、钛面积比以及氮、氩气体体积比来控制TiO2薄膜中的C、N含量比例，通过调节溅射电流和溅射时间来控制纳米TiO2薄膜的厚度。
与现有技术相比，本发明制得的覆膜铝板不容易变形起鼓、不易脱色、不易开胶，具有很好的耐酸碱性、耐腐蚀性以及耐热性，可适用于各种恶劣的环境。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
本发明较佳实施例的覆膜铝板包括基材，在该基材的一面依次层叠化涂层、纳米薄膜层、胶粘层、覆膜层及保护膜。该基材的另一面依次层叠化涂层及油漆层。所述基材为铝板经过钝化或者抛丸处理。所述化涂层为铬酸盐形成的网状结构有机膜(化学转化膜)，所述化涂层的网状结构可以增加涂层的耐久性，耐酸碱性，耐腐蚀性，且增加了基材与涂层间的附着力。所述纳米薄膜层为纳米TiC或碳氮共掺杂的纳米TiO2通过物理气相沉淀(PhysicalVapor Deposition，PVD)涂覆于基材上。所述覆膜层为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材料制成。所述保护膜为PE(聚乙烯)材料制成。
上述纳米TiC通过以下方法制备而成：
步骤S101，将钛酸四丁酯溶解于乙醇中，得到第一溶液；
将蔗糖溶解于乙醇中，加入醋酸调节pH值为1-1.8，得到第二溶液；
步骤S102，搅拌状态下，将第二溶液加入至第一溶液中，反应后得到溶胶体系，陈化后干燥，得到干凝胶；反应时间为4-6h，陈化时间为15-20h，干燥温度为160-180℃；
步骤S103，将步骤S102得到的干凝胶转入真空炉中进行烧结，得到纳米TiC粉末；钛酸四丁酯与蔗糖的摩尔比为1:1-1:1.5；
步骤S103中，烧结时升温过程为：400-900℃时升温速度为12-15℃/min，保温4-6小时；至1000-1200℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-2小时；至1200-1400℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-3小时；真空炉内的真空度为60-70Pa。
上述真空炉内的真空度为60-70Pa相较于高一个数量级或者低一个数量级的真空度可以在防止剥离性能方面提高50％以上。
上述的一种碳氮共掺杂的纳米TiO2的制备方法，其特征在于具体步骤如下：(1)先采用反应磁控溅射镀膜方法制备C、N成分可调的TiCN薄膜，其中，采用碳钛镶嵌溅射靶，溅射靶的横截面中，碳、钛面积比为0.04～0.06；先将工作室抽至10-2Pa量级的真空，依次通过反应气体氮气和溅射气体氩气，调节氮、氩气体的体积比为1∶1～1∶1.5；然后调节高真空阀，使工作室压强保持在8～30Pa，控制溅射电流为1.5～2A，溅射时间为10～28min；制备过程中，通过调节溅射靶中碳、钛面积比以及氮、氩气体体积比来控制TiO2薄膜中的C、N含量比例，通过调节溅射电流和溅射时间来控制纳米TiO2薄膜的厚度。
在本发明的较佳实施例中，所述网状结构有机膜的厚度为1-2μm；所述纳米薄膜层的厚度为1-2μm；所述胶粘层的厚度为4-6μm；所述油漆层的厚度为5-8μm；所述PET膜厚度11-18μm；所述保护膜厚度50-60μm。
上述覆膜铝板的制备方法包括以下步骤：
1)将铝板钝化形成基材；
2)采用辊涂方法，将铬酸盐化学预处理液涂覆在基材两面上，使之形成网状结构的有机膜；
3)通过PVD在基材一面形成纳米TiC层或纳米TiO2层；在另一面涂覆油漆层；
4)上述纳米TiC层或纳米TiO2层上涂胶水，固化；
5)在胶黏层上贴PET膜；
6)在PET膜上贴PE保护膜。
所述铬酸盐的质量浓度为20-60wt％。所述固化过程的温度为220-230℃，固化后在220-230℃贴PET膜。上述贴PET膜后，在冷却至110-120℃度后再直接贴保护膜可以提高贴合效果。
所述纳米TiC通过以下方法制备而成：
步骤S101，将钛酸四丁酯溶解于乙醇中，得到第一溶液；
将蔗糖溶解于乙醇中，加入醋酸调节pH值为1-1.8，得到第二溶液；
步骤S102，搅拌状态下，将第二溶液加入至第一溶液中，反应后得到溶胶体系，陈化后干燥，得到干凝胶；反应时间为4-6h，陈化时间为15-20h，干燥温度为160-180℃；
步骤S103，将步骤S102得到的干凝胶转入真空炉中进行烧结，得到纳米TiC粉末；钛酸四丁酯与蔗糖的摩尔比为1:1-1:1.5；
步骤S103中，烧结时升温过程为：400-900℃时升温速度为12-15℃/min，保温4-6小时；至1000-1200℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-2小时；至1200-1400℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-3小时；真空炉内的真空度为60-70Pa。
所述碳氮共掺杂的纳米TiO2的制备方法如下：(1)先采用反应磁控溅射镀膜方法制备C、N成分可调的TiCN薄膜，其中，采用碳钛镶嵌溅射靶，溅射靶的横截面中，碳、钛面积比为0.04～0.06；先将工作室抽至10-2Pa量级的真空，依次通过反应气体氮气和溅射气体氩气，调节氮、氩气体的体积比为1∶1～1∶1.5；然后调节高真空阀，使工作室压强保持在8～30Pa，控制溅射电流为1.5～2A，溅射时间为10～28min；制备过程中，通过调节溅射靶中碳、钛面积比以及氮、氩气体体积比来控制TiO2薄膜中的C、N含量比例，通过调节溅射电流和溅射时间来控制纳米TiO2薄膜的厚度。
实施例1
纳米TiC的制备：
步骤S101，称取摩尔比为1:1.5的钛酸四丁酯与蔗糖溶液作为原料；将钛酸四丁酯溶解于乙醇中，得到第一溶液；
将蔗糖溶解于乙醇中，加入醋酸调节pH值为1.5，得到第二溶液；
步骤S102，搅拌状态下，将第二溶液加入至第一溶液中，搅拌5h，得到溶胶体系，陈化18h后，在170℃干燥，得到干凝胶；
步骤S103，将步骤S102得到的干凝胶转入真空度为65Pa的真空炉中进行烧结，得到纳米TiC粉末；烧结时升温过程为：400-900℃时升温速度为15℃/min，保温5小时；至1000-1200℃时升温速度为12℃/min，保温1.5小时；至1200-1400℃时升温速度为13℃/min，保温2小时，制得纳米TiC粉末。
纳米TiO2薄膜制备：
通过反应磁控溅射的方法在铝板表面制备碳氮共掺杂的纳米TiO2薄膜。首先制备TiCN薄膜，溅射时碳钛镶嵌靶中碳、钛面积比为0.06，先将工作室抽至10-2Pa量级的真空，再依次通入氮气(反应气体)和氩气(溅射气体)，调节氮、氩比为1:1.2，然后调节高真空阀，使工作室压强保持在20Pa的溅射压强上，控制溅射电流为1.8A，溅射时间为20min，样品经450℃空气氛围退火2h。
一种覆膜铝板的制备方法，其包括以下步骤：
1)将铝板钝化形成基材；
2)采用辊涂方法，将质量浓度为45wt％的铬酸盐化学预处理液涂覆在基材两面上，使之形成网状结构的有机膜，所述有机膜的厚度为1.2μm；
3)将上述制得的纳米TiC通过PVD在基材一面形成纳米TiC层；在另一面涂覆油漆层，所述纳米TiC的厚度为1μm，所述油漆层的厚度为5μm；
4)上述纳米TiC层上涂胶水，在220℃固化，所述胶水层的厚度为5μm；
5)于220℃，在胶黏层上贴厚度为11μm的PET膜；
6)温度冷却至115℃后，在PET膜上贴厚度为50μm的PE保护膜。
制得的覆膜铝板经各项测试，测试结果如下表所示：
实施例2
一种覆膜铝板的制备方法，其包括以下步骤：
1)将铝板钝化形成基材；
2)采用辊涂方法，将质量浓度为20wt％的铬酸盐化学预处理液涂覆在基材两面上，使之形成网状结构的有机膜，所述有机膜的厚度为1μm；
3)将实施例1制得的碳氮共掺杂的纳米TiO2通过PVD在基材一面形成纳米TiO2层；在另一面涂覆油漆层；所述纳米TiO2的厚度为2μm；所述油漆层的厚度为8μm；
4)上述纳米TiO2层上涂胶水，在230℃固化，所述胶水层的厚度为4μm；
5)于230℃，在胶黏层上贴厚度为60μm的PET膜；
6)温度冷却至110℃后，在PET膜上贴厚度为60μm PE保护膜。
制得的覆膜铝板经各项测试，测试结果如下表所示：
实施例3
一种覆膜铝板的制备方法，其包括以下步骤：
1)将铝板钝化形成基材；
2)采用辊涂方法，将质量浓度为60wt％的铬酸盐化学预处理液涂覆在基材两面上，使之形成网状结构的有机膜，所述有机膜的厚度为2μm；
3)将实施例1制得的纳米TiC通过PVD在基材一面形成纳米TiC层；在另一面涂覆油漆层；所述纳米TiC的厚度为1.5μm，所述油漆层的厚度为8μm；
4)上述纳米TiC层上涂胶水，在225℃固化，所述胶水层的厚度为4μm；
5)于225℃，在胶黏层上贴厚度为16μm的PET膜；
6)温度冷却至120℃后，在PET膜上贴厚度为55μm的PE保护膜。
制得的覆膜铝板经各项测试，测试结果如下表所示：
实施例4
一种覆膜铝板的制备方法，其包括以下步骤：
1)将铝板钝化形成基材；
2)采用辊涂方法，将质量浓度为40wt％的铬酸盐化学预处理液涂覆在基材两面上，使之形成网状结构的有机膜，所述有机膜的厚度为1.5μm；
3)将实施例1制得的纳米TiC通过PVD在基材一面形成纳米TiC层；在另一面涂覆油漆层；所述纳米TiC的厚度为1.8μm，所述油漆层的厚度为6μm；
4)上述纳米TiC层上涂胶水，在225℃固化，所述胶水层的厚度为4.5μm；
5)于225℃，在胶黏层上贴厚度为5μm的PET膜；
6)温度冷却至120℃后，在PET膜上贴厚度为60μm的PE保护膜。
制得的覆膜铝板经各项测试，测试结果如下表所示：
实施例5
一种覆膜铝板的制备方法，其包括以下步骤：
1)将铝板钝化形成基材；
2)采用辊涂方法，将质量浓度为30wt％的铬酸盐化学预处理液涂覆在基材两面上，使之形成网状结构的有机膜，所述有机膜的厚度为1.6μm；
3)将实施例1制得的碳氮共掺杂的纳米TiO2通过PVD在基材一面形成纳米TiO2层；在另一面涂覆油漆层；所述纳米TiO2的厚度为1.8μm；所述油漆层的厚度为7μm；
4)上述纳米TiO2层上涂胶水，在225℃固化，所述胶水层的厚度为5μm；
5)于225℃，在胶黏层上贴厚度为58μm的PET膜；
6)温度冷却至115℃后，在PET膜上贴厚度为60μm PE保护膜。
制得的覆膜铝板经各项测试，测试结果如下表所示：
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求或等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种覆膜铝板，包括基材，其特征在于，在所述基材的一面依次层叠化涂层、纳米薄膜层、胶粘层、覆膜层及保护膜；在所述基材的另一面依次层叠化涂层及油漆层；所述基材为经过钝化或者抛丸处理的铝板；所述化涂层为铬酸盐形成的网状结构有机膜；所述纳米薄膜层为纳米TiC或碳氮共掺杂的纳米TiO2通过物理气相沉淀涂覆于基材上；所述覆膜层为PET材料制成；所述保护膜为PE材料制成。
2.根据权利要求1所述的覆膜铝板，其特征在于，所述纳米TiC通过以下方法制备而成：
步骤S101，将钛酸四丁酯溶解于乙醇中，得到第一溶液；
将蔗糖溶解于乙醇中，加入醋酸调节pH值为1-1.8，得到第二溶液；
步骤S102，搅拌状态下，将第二溶液加入至第一溶液中，反应后得到溶胶体系，陈化后干燥，得到干凝胶；反应时间为4-6h，陈化时间为15-20h，干燥温度为160-180℃；
步骤S103，将步骤S102得到的干凝胶转入真空炉中进行烧结，得到纳米TiC粉末；钛酸四丁酯与蔗糖的摩尔比为1:1-1:1.5；
步骤S103中，烧结时升温过程为：400-900℃时升温速度为12-15℃/min，保温4-6小时；至1000-1200℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-2小时；至1200-1400℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-3小时；真空炉内的真空度为60-70Pa。
3.根据权利要求1所述的覆膜铝板，其特征在于，所述碳氮共掺杂的纳米TiO2的制备方法如下：(1)先采用反应磁控溅射镀膜方法制备C、N成分可调的TiCN薄膜，其中，采用碳钛镶嵌溅射靶，溅射靶的横截面中，碳、钛面积比为0.04～0.06；先将工作室抽至10-2Pa量级的真空，依次通过反应气体氮气和溅射气体氩气，调节氮、氩气体的体积比为1∶1～1∶1.5；然后调节高真空阀，使工作室压强保持在8～30Pa，控制溅射电流为1.5～2A，溅射时间为10～28min；制备过程中，通过调节溅射靶中碳、钛面积比以及氮、氩气体体积比来控制TiO2薄膜中的C、N含量比例，通过调节溅射电流和溅射时间来控制纳米Ti O2薄膜的厚度。
4.根据权利要求1所述的覆膜铝板，其特征在于，所述网状结构有机膜的厚度为1-2μm；所述纳米薄膜层的厚度为1-2μm；所述胶粘层的厚度为4-6μm；所述油漆层的厚度为5-8μm；所述PET膜厚度11-18μm；所述保护膜厚度50-60μm。
5.一种覆膜铝板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将铝板钝化形成基材；
2)采用辊涂方法，将铬酸盐化学预处理液涂覆在基材两面上上，使之形成网状结构的有机膜；
3)通过PVD在基材一面形成纳米TiC层或纳米TiO2层；在另一面涂覆油漆层；
4)在上述纳米TiC层或纳米TiO2层上涂胶水，固化；
5)在胶黏层上贴PET膜；
6)在PET膜上贴PE保护膜。
6.根据权利要求5所述的覆膜铝板的制备方法，其特征在于，所述铬酸盐的质量浓度为20-60wt％。
7.根据权利要求6所述的覆膜铝板的制备方法，其特征在于，所述固化过程的温度为220-230℃，固化后在220-230℃贴PET膜。
8.根据权利要求7所述的覆膜铝板的制备方法，其特征在于，贴PET膜后，在冷却至110-120℃度后再直接贴保护膜可以提高贴合效果。
9.根据权利要求8所述的覆膜铝板的制备方法，其特征在于，所述纳米TiC通过以下方法制备而成：
步骤S101，将钛酸四丁酯溶解于乙醇中，得到第一溶液；
将蔗糖溶解于乙醇中，加入醋酸调节pH值为1-1.8，得到第二溶液；
步骤S102，搅拌状态下，将第二溶液加入至第一溶液中，反应后得到溶胶体系，陈化后干燥，得到干凝胶；反应时间为4-6h，陈化时间为15-20h，干燥温度为160-180℃；
步骤S103，将步骤S102得到的干凝胶转入真空炉中进行烧结，得到纳米TiC粉末；钛酸四丁酯与蔗糖的摩尔比为1:1-1:1.5；
步骤S103中，烧结时升温过程为：400-900℃时升温速度为12-15℃/min，保温4-6小时；至1000-1200℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-2小时；至1200-1400℃时升温速度为12-15℃/min，保温0-3小时；真空炉内的真空度为60-70Pa。
10.根据权利要求9所述的覆膜铝板的制备方法，其特征在于，所述碳氮共掺杂的纳米TiO2的制备方法如下：(1)先采用反应磁控溅射镀膜方法制备C、N成分可调的TiCN薄膜，其中，采用碳钛镶嵌溅射靶，溅射靶的横截面中，碳、钛面积比为0.04～0.06；先将工作室抽至10-2Pa量级的真空，依次通过反应气体氮气和溅射气体氩气，调节氮、氩气体的体积比为1∶1～1∶1.5；然后调节高真空阀，使工作室压强保持在8～30Pa，控制溅射电流为1.5～2A，溅射时间为10-28min；制备过程中，通过调节溅射靶中碳、钛面积比以及氮、氩气体体积比来控制TiO2薄膜中的C、N含量比例，通过调节溅射电流和溅射时间来控制纳米Ti O2薄膜的厚度。
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