CN105039963A - 一种铝型材表面结构及在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法，包括以下步骤：一，对铝型材表面进行毛化处理；二，上料并对铝型材表面进行热水喷淋清洗；三，烘干；四，向铝型材表面喷涂陶瓷涂料；五，流平；六、对喷涂不完全的部位进行补喷；七，烘干；八，下料。采用本方法喷涂，陶瓷涂料在铝型材表面的附着力可以达到附着力最高等级----0级（百格法测试），流平性好，铝型材表面光洁度高。

Description

一种铝型材表面结构及在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法

技术领域

本发明涉及一种在铝型材表面喷涂陶瓷涂层的方法。

背景技术

铝型材是现代装饰行业门窗与幕墙的主要用料，而这些铝合金材料如果没有进行表面处理，外观仅是铝合金本色，并且极易腐蚀，不可能满足建筑材料要求装饰性强，室外应用的高耐侯性,所以实际应用中的所有铝型材都需要进行表面处理。铝型材表面处理的三种常规方式：电泳、静电粉末喷涂、氟碳喷涂。

1.电泳

电泳属于阳极氧化，是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷之涂料离子移动到阴极，并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。

电泳漆膜具有涂怪丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、耐冲击性能、抗渗透性能明显优于其他涂装工艺。

其最大的缺陷在于：电泳的颜色比较单一，只有几种颜色（银白、香槟、金黄、黑色及仿不锈钢色）。其次：电泳容易产生色差。

2.静电粉末喷涂

用静电喷粉设备把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层。粉状涂层经过过高温烘烤流平与固化，变成效果各异的最终涂层。喷涂效果在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化等方面优于喷漆工艺。

粉沫喷涂的原料为：聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧／聚酯树脂，可配制多种颜色。

优点：

高效节能：由于是一次性成膜，可提高生产效率30～40%，降低能耗约30%。

污染少：无有机溶剂挥发（不含油漆涂料中甲苯、二甲苯等有害气体）。

涂膜性能好：一次性成膜厚度可达50～80μm，其附着力、耐蚀性等综合指标比较优异。

色彩多样：可根据客户要求做出各种颜色，且产生色差的机率比较小。

缺点：

比较鲜艳的颜色容易褪色。

铝型材前处理表面质量不好，容易产生橘皮、甚至脱粉。

3.氟碳喷涂

氟碳喷涂料是以聚偏二氟乙烯树脂nCH2CF2烘烤（CH2CF2）n（PVDF）为基料或配金属铝粉为色料制成的涂料。氟碳基料的化学结构中以氟／碳化合键结合。

这种具有短键性质的结构与氢离子结合认为最稳定最牢固的结合，化学结构上的稳定与牢固使氟碳涂料的物理性质不同于一般涂料。除了在机械性能方面的耐磨性，抗冲击性具有优良的性能外，

特别是在恶劣气候和环境显示出长久的抗退色性，搞紫外线性能。

氟碳涂料本身性能决定，喷涂设备必须保证有出色的雾化效果，保证喷涂层的均匀性，氟碳涂料中的金属微粒的分布，直接影响涂层的外观效果。涂层均匀，质量优秀的氟碳涂层具有金属光泽，颜色鲜明、明显的立体感。

而使用不合适的喷涂设备的氟碳喷涂层，会产生颜色不均，表面有阴影或涂层不牢。

大大影响了氟碳的装饰效果，为了达到好的喷涂效果，均采用高压静电电气喷枪。

氟碳喷涂的优缺点

优点是：

耐候性：具有搞紫外线降解，抗粉化性强，长期保持具有颜色和光泽。

耐化学品性：具有抗酸和液态碱的侵蚀及不受空气污染、酸雨的侵袭。

耐腐蚀性：空气中腐蚀粒子的渗透率低，能长期承受恶劣的环境而不腐蚀。

机械性能：具有极佳的搞冲击性、耐磨性及优良的漆膜柔性。

缺点是：

价格高昂。

生产过程无论那个环节处理不好，容易产生橘皮。

从以上三种现在正在大量使用的铝型材表面处理方法中，可以看出，在铝型材表面清洁及涂料喷涂过程中均会产生大量的有毒有害物质。并且常规涂料均是有机物涂层，受本身材料特性影响，在耐候性上无法与做为无机物的“陶瓷涂料”相比。所以，为了达到铝型材表面处理的升级换代，有必要将具有优异性的“陶瓷涂料”应用于铝型材表面处理，提高铝型材的综合使用性能（耐磨性超高，不粘灰尘并且有自洁功能等），同时也减少传统铝型材在表面处理过程产生的各种有毒有害物质。

“陶瓷涂料”（典型产品名称：银圭）是以二氧化硅（源于岩石和火山灰）为原料，在溶胶--凝胶法的基础上制备出的纯无机陶瓷粘合剂。参与反应的物质不单是单纯的混合物形态，而是通过化学结合形成完整的化合物，最终创造出兼备有机物和无机物优点的新无机材料，所以它是地球未曾有过的材料---柔性无机物。它可制作具有柔韧性的无机涂料，开拓了无限可能性，克服了结构陶瓷在1000℃以上烧制的缺点，可实现低温180℃以下或常温固化。用传统观念可理解为柔性陶瓷。

为了达到铝型材表面处理的升级换代，有必要将具有优异性的“陶瓷涂料”应用于铝型材表面处理，提高铝型材的综合使用性能（耐磨性超高，不粘灰尘并且有自洁功能等），同时也减少传统铝型材在表面处理过程产生的各种有毒有害物质。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现在铝型材表面处理存在的上述问题，提供了一种使用陶瓷涂料处理铝型材表面的方法。

本发明技术方案：

一种铝型材表面结构，包括铝型材，铝型材表面有一层陶瓷涂料，两者的结合面是粗糙面。

一种在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：一，对铝型材表面进行毛化处理；二，上料并对铝型材表面进行热水喷淋清洗；三，烘干并对铝型材表面预热；四，向铝型材表面喷涂陶瓷涂料；五，流平；六、对喷涂不完全的部位进行补喷；七，烘干；八，下料。

在步骤一中采用喷砂的方式进行表面毛化处理。

毛化处理后进行表面粗糙度检测，确保铝型材表面粗糙度达到Rz10～15μm。

在步骤二中，铝型材在上到料架上之后，先经压缩空气吹去表面灰尘之后，再采用多角度多喷头对铝型材表面进行全方位的喷淋清洗，水温30℃～40℃，压力0.2～0.3Mpa。

在步骤三中，烘干后铝型材表面温度为30～35℃。

在步骤四中，喷涂厚度30～40μm。

在步骤五中，在35～40℃下流平，时间5～8分钟。

在步骤七中，烘干时间为18～22分钟，烘干温度在这个时间段内从40℃逐步上升至180℃。

所述的陶瓷涂料为银圭涂料。

本发明的有益效果：

采用本方法喷涂，陶瓷涂料在铝型材表面的附着力可以达到附着力最高等级----0级（百格法测试），流平性好，铝型材表面光洁度高。银圭涂料具有耐酸碱、耐盐雾、超耐候、色彩多样、不老化不褪色、耐高温不燃烧、超高硬度（＞9H)、高强耐磨、柔韧性好可弯折、可修复、超自洁、不渗漏、抗静电、食品级材料、节能环保（零伤害、零污染）等特性。利用其对铝型材表面进行处理，可以实现零排放、对环境零污染，达到行业对涂层材料特殊物性的需求。

附图说明：

图1为铝型材表面结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

铝型材1表面有一层陶瓷涂料2，两者的结合面是粗糙面3。

结合铝型材表面喷涂其他有机涂料的工艺，并针对无机“陶瓷涂料”的特性，特别提出以下工艺。

铝型材表面喷涂“陶瓷涂料”的设备采用与有机涂料类似的“环形水平链式喷涂线”，为了适应工艺要求局部做修改。铝型材表面喷涂“陶瓷涂料”工艺流程如下：

铝型材表面毛化→表面粗糙度检测→上料→表面热水喷淋洗→烘干（型材表面预热）→自动喷涂“陶瓷涂料”→流平→手工补喷→烘干→下料。

1.铝型材表面毛化

为了提高“陶瓷涂料”在铝型材表面上的附着力，必须在铝型材表面进行毛花处理，一般对铝材表面进行毛化处理可以采用：拉丝与喷砂的方法。实践证明喷上“陶瓷涂料”之后表面附着力与拉丝深度有直接关系。当表面拉丝比较浅时，喷涂后表面平整但是附着力达不到“0级”；当表面拉丝比较深时，附着力可以达到“0级”，但是受“陶瓷涂料”流平性的限制，不能完全达到平整度的要求。另外采用拉丝进行铝带表面毛化，受拉丝材料本身的限制，在开始拉丝时，毛化效果比较好，而随着拉毛材料本身的消耗会大大降低毛化效果。同时由于铝型材断面复杂，结构多种多样，特别是深沟槽类很多，而拉丝这种毛化方法，受拉丝材料的限制，不可能把深沟槽表面完全拉毛，所以这种方式不太适合于铝材连续拉毛的工业化生产。

喷砂就是利用高速砂流的冲击作用清理和粗化铝合金材料表面的过程。这种方式可以适用于比较复杂形状的铝型材，如果采用多角度喷头的喷砂机，可以实现多根型材同时自动喷砂。

这种方法对铝件进行表面处理，可以根据所需要的粗糙度来更换不同颗粒大小与硬度的砂粒，从而能够使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于陶瓷涂料的流平和装饰。

所以为了使铝型材表面，达到或接近最佳涂层基层表面形状，采用“喷砂”方式进行表面毛化处理。

虽然铝型材表面的毛化处理，采用喷砂的方法是切实可行的，但是必须注意，由于喷砂易对环境造成污染，所以必须选择砂粒自动回收与自动分离，并且需要有良好除尘效果的喷砂装置。

根据实验证明，铝型材表面粗糙度达到Rz10～15μm时，喷涂“陶瓷涂料”厚度30～40μm，“陶瓷涂料”在铝型材表面的附着力可以达到附着力最高等级----0级（百格法测试）。粗糙度值过低时，附着力会降低，达不到0级的要求；粗糙度值过高时，受涂层总厚度的影响，流平性不好，铝型材表面光洁度不够。故合理控制铝型材表面粗糙度数值，成为喷涂“陶瓷涂料”最关键的工序。

2.表面粗糙度检测

铝型材表面粗糙度数值大小，直接影响喷涂“陶瓷涂料”的质量。所以每批铝型材试喷砂后，都必须对每支材料的每一个面进行人工检测粗糙度值，必须符合达到规定值之后，才能大量生产。并且在生产过程中要随时抽查，对不合适品及时返工，以确保毛化效果达到规定值的铝型材进入下道工序。

3.上料

上料方式与传统有机涂料喷涂上料方式是一样的，均采用挂钩式。

但是需要注意，由于喷涂“淘瓷涂料”不能采用静电喷枪，上粉率受影响。故铝型材排列密度不能过大，以免在喷涂铝型材上下表面时不易喷涂。

4.表面热水喷淋洗

由于铝型材在表面毛化时，采用喷砂工艺，其表面或多或少都带有砂尘，如果不清理干净就进入喷涂工序，就会严重影响“陶瓷涂料”在铝型材表面的附着力。

铝型材在上到料架上之后，先进入压缩空气清洁区。经压缩空气吹去表面灰尘之后，再进入热水喷淋区，采用多角度【角度可调整】多喷头对铝型材表面进行全方位的喷淋清洗。水温30℃～40℃为宜，压力0.2～0.3Mpa。

5.烘干（型材表面预热）

经水洗之后的铝型材，在经过一段自然晾干，水流去除一部分之后，进入热风烘干区。

此区有两个作用，一个是烘干铝型材表面的水分，二是保证铝型材表面温度达到30～35℃，以适应随后的喷涂“陶瓷涂料”。

实验表面喷涂“陶瓷涂料”时铝材表面温度在30～35℃时，上粉率与附着力均为最佳状态。

6.自动喷涂“陶瓷涂料”

由于“陶瓷涂料”属于无机物，不具有带电性。所以在喷涂时不能采用有机涂料用的静电喷枪来提高上粉率，而只能采用常规的油漆喷枪，故喷枪的喷嘴大小、位置与方向都需要仔细调整，并且在试喷合格之后定型。这里采用的是银圭“陶瓷涂料”进行喷涂。

在此喷涂房内设置两个“水帘式”喷涂区域，两个区域分别喷涂铝型材的正反面，在喷正反面时，也需要兼顾喷涂上下两个面。这种方式的设置可以避免正反两面同时喷涂影响涂料的上粉率。没有喷到铝型材上的粉，就喷到了水帘上，这样就顺水流下去了，不会到空中或墙壁上，形成颗粒影响刚喷涂好的工件表面。

在此自动喷房内的通风需要特别注意，由于不能用静电喷枪来提高上粉率，如果空气流动速度过大，将严重影响“陶瓷涂料”的上粉率，故需要控制合理的空气流动速度并且需要足够的通风量。

7.流平

自动喷涂之后的铝型材从喷涂房出来之后，进入流平区。此区域是利用涂料自身表面张力自动流平，是喷涂后表面质量比较高的保证工序。

此工序区域需要确保无尘及35～40℃的温度，流平段时间长度为5～8分钟。

8.手工补喷

由于铝型材断面复杂，自动喷涂有可能不能完全对全部表面喷涂上，在流平之后人工检查喷涂效果，对其没有喷涂到的部位进行人工补喷。

9.烘干

经过人工补喷的铝型材，进入到隧道式热风烘干炉，进入炉内初始温度在40℃，并且随着铝型材的前移，温度逐步升高，最后一段温度为180℃。总时间为18～22分钟。

特别注意：隧道式热风烘干炉从铝型材进入炉内段，温度上升不能过快，以免“陶瓷涂料”表面被烘干，而内部没有完全烘干从而出出起泡现象。

此阶段时全线能量消耗最高段，必须做到结构合理，热能利用效率高，从而节省生产成本。

10.下料

将烘干后铝型材从输送链上取下，分类堆放，送包装区。

Claims (10)

1.一种铝型材表面结构，包括铝型材（1），其特征在于：铝型材（1）表面有一层陶瓷涂料（2），两者的结合面是粗糙面（3）。

2.一种在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法，用于如权利要求1所述的铝型材表面结构，其特征在于包括以下步骤：一，对铝型材表面进行毛化处理；二，上料并对铝型材表面进行热水喷淋清洗；三，烘干并对铝型材表面预热；四，向铝型材表面喷涂陶瓷涂料；五，流平；六、对喷涂不完全的部位进行补喷；七，烘干；八，下料。

3.根据权利要求2所述在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法，其特征在于：在步骤一中采用喷砂的方式进行表面毛化处理。

4.根据权利要求2所述在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法，其特征在于：毛化处理后进行表面粗糙度检测，确保铝型材表面粗糙度达到Rz10～15μm。

5.根据权利要求2所述在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法，其特征在于：在步骤二中，铝型材在上到料架上之后，先经压缩空气吹去表面灰尘之后，再采用多角度多喷头对铝型材表面进行全方位的喷淋清洗，水温30℃～40℃，压力0.2～0.3Mpa。

6.根据权利要求2所述在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法，其特征在于：在步骤三中，烘干后铝型材表面温度为30～35℃。

7.根据权利要求2所述在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法，其特征在于：在步骤四中，喷涂厚度30～40μm。

8.根据权利要求2所述在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法，其特征在于：在步骤五中，在35～40℃下流平，时间5～8分钟。

9.根据权利要求2所述在铝型材表面复合陶瓷涂层的方法，其特征在于：在步骤七中，烘干时间为18～22分钟，烘干温度在这个时间段内从40℃逐步上升至180℃。

10.根据权利要求1～9所述的结构或方法，其特征在于：所述的陶瓷涂料为银圭涂料。