CN105715003A - 烤瓷铝板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种烤瓷铝板及其制备方法，包括铝板基层，所述的铝板基层的上表面喷涂有磨砂层，所述的磨砂层的表面喷涂有烤瓷层；所述的铝板基层的厚度为1.5?4mm，磨砂层的凹凸度为4?11μm，烤瓷层的厚度为10?40μm；所述的烤瓷层为二氧化硅树脂层。本发明具有耐撞击、强度高、不易鼓泡和开裂，且保温、隔热、隔音效果好的优点。

Description

烤瓷铝板及其制备方法
技术领域
本发明属于装饰板技术领域，具体涉及一种能用于建筑墙面领域的烤瓷铝板及其制备方法。
背景技术
目前，建筑物外墙，地铁站台，地铁内壁、广告牌等等，越来越多的用到铝板材料；使用较多的搪瓷铝板、陶土板和氟碳铝板等等；但是上述这些应用较多的板材，存在一定的不足，比如碳的排放量高，不环保，而且光泽度差，容易损伤；比如其中的搪瓷和陶土板脆性大，很容易发生碎裂、掉瓷和开裂现象，严总影响使用效果；而且上述这些材料的加工方法，还存在温度高、能耗高等不足。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种耐撞击、强度高、不易鼓泡和开裂，且保温、隔热、隔音效果好的烤瓷铝板。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种烤瓷铝板，包括铝板基层，所述的铝板基层的上表面喷涂有磨砂层，所述的磨砂层的表面喷涂有烤瓷层；所述的铝板基层的厚度为1.5-4mm，磨砂层的凹凸度(粗糙度)为4-11μm，烤瓷层的厚度为10-40μm(微米)；所述的烤瓷层为二氧化硅树脂层。
采用该结构，可以使得烤瓷铝板的表面硬度达到6H以上，在高温300度中也不会变色或涂膜受损，1500度下仅仅发生稍微的色变而无分解，属于A1级不燃材料；此外，烤瓷铝板具有良好的内部柔韧性，使得板材吸收塑性变形功和断裂功的能力，遇到强力冲击后不会变形、开裂和破碎；此外，该烤瓷材料的使用寿命可以达到50年之久，涂层二氧化硅的结构有效提高了涂层的抗老化能力和自洁性能；而且涂层为无机材料，在高温、燃烧环境中也不会产生或散发有毒气体或异味，同时具有抗菌功能，属于绿色环保材料。
本发明还提供一种上述烤瓷铝板的制备方法，制备步骤包括：
(1)首先按照如下配方比例：硅0.06-0.08wt％，铁0.3-0.35wt％，铜0.0002-0.00035wt％，锰0.0002-0.00035wt％，镁0.15-0.20wt％，Cr0.003-0.004wt％，余量为铝；将原料置于加热炉(电阻坩埚炉)中熔化，待原料完全融化后在650-700℃下浇注成铸锭，铸锭在600-640℃下保温4-5h；然后冷至450-480℃保温1h然后进行热轧，轧至厚度为10mm，然后轧至厚度为1.5-4mm得到铝板；
(2)在步骤(1)所述的铝板上进行打磨，得到平整表面，然后将喷砂金通过喷砂机洒于铝板的表面，以使得铝板表面形成凹凸度为4-11μm的磨砂层；喷砂金由金刚玉30-70％、棕刚玉30-70％混合配比而成；加工时砂浆的喷砂压力采用0.5-1.28Mpa；
(3)步骤(2)喷砂后的铝板表面砂层清除干净，然后进行二氧化硅无机树脂层的喷涂，然后进行固化，得到涂层厚度为10-40μm的烤瓷铝板。
本发明步骤(2)所述的喷砂压力优选0.8MPa。
本发明步骤(3)所述的二氧化硅无机树脂由二氧化硅1-10份、氧化铝0.5-2份，四乙氧基甲硅烷30-60份，四异丙氧基甲硅烷(四(2-甲氧基-2-异丙氧基)硅烷)30-60份，异丙醇50-120份，水50-120份混合而成，然后将上述混合物加热至70-90℃维持5.5-6h，然后再加入上述混合料20-50份的异丙醇稀释进行喷涂，室温下晾干，然后于150-200℃固化5-50min得到烤瓷铝板。
本发明步骤(3)固化温度高于220℃时，面层涂料快速烘干，导致涂层内应力分布不均，易产生裂纹，同时涂层老化发白易脱落；但固化温度低于180℃时，虽然不易产生裂纹，但涂层不能充分熔化和流平，使得涂层变软，涂层硬度降低，容易脱落。因此，优选的固化温度为180-200℃。
本发明步骤(3)固化时间小于10min时，涂层熔化不充分，致使涂层间结合力差，涂层易开裂和脱落；固化时间大于30min时，涂层过烧，使得涂层老化无光泽易脱落并且容易产生裂纹；因此，优选的固化时间为10-30min。
本发明步骤(3)所述10-40μm的涂层厚度为经过2次喷涂形成的底涂层和面涂层叠加得到的厚度，且底涂层的厚度为5-20μm，面涂层的厚度为5-20μm；本发明之所以采用上述厚度，这是因为这是由于在底层烘干过程中底层溶剂不能完全挥发出来，在涂层固化过程中溶剂逐渐向面层渗透而产生裂纹；当底涂层厚度小于5μm时，烤瓷铝板的面层附着力下降，涂层容易脱落。涂层面层开裂，这是由于涂层较厚致使涂料的粘稠度相对增加，使得涂料的流平性差，导致涂层产生裂纹；当面涂层厚度小于5μm时，涂层不产生开裂，但涂层硬度会下降。所以优选的，底涂层的厚度为10-15μm，面涂层的厚度为10-15μm。
本发明的优点和有益效果：
1.本发明上述涂料主要成膜物质是纯无机的硅酸盐；硅酸盐遇水水解为Si(OH)4的形式，经过分子内脱水为网状结构，提高了附着力和强度。而高温烘烤使脱水更完全，网状结构更致密；运用了先进的“碱金属离子的固定化技术”，加入金属氧化物使碱金属被包裹，形成坚固的络合结构，进一步改进了网状结构的耐水性、耐酸性、耐擦洗以及耐高温等性能。硅氧键(Si-O)的键能为101KCAL/MOL，比一板的搪瓷铝板性能优异，防火性能通过国家防火建筑材料质量监督检验中心检测，按国家标准BB/T8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》的标准得出数据，其防火性能A1级。
2.本发明采用涂层前在铝板表面进行喷砂出来，这是因为在加工运输过程中会残留一些氧化物和油污，使得其表面的自由能降低到与涂料相似甚至比涂料自由能还要低，大幅度降低了涂料在基材表面的润湿性，影响涂料在基材的附着性能，使得涂层容易脱离基体；另外在铝板表面也会残留轧制裂纹，这些裂纹在使用过程中，容易成为裂纹扩展源，形成失效，因而对铝板表面进行喷砂处理或打磨处理从而克服上述缺陷。
附图说明：
图1为本发明烤瓷铝板剖视图结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明，但不仅限于以下实施例。
如附图1所示：一种烤瓷铝板，包括铝板基层1，所述的铝板基层的上表面喷涂有磨砂层2(即采用金刚砂在铝板基层表面高压喷出磨砂层，方便树脂层的粘附，附图为了显示效果，将磨砂层单独示意出来)，所述的磨砂层的表面喷涂有烤瓷层3；所述的铝板基层的厚度为1.5-4mm，磨砂层的凹凸度(粗糙度)为4-11μm，烤瓷层的厚度为10-40μm(微米)；所述的烤瓷层为二氧化硅树脂层。
采用该结构，可以使得烤瓷铝板的表面拥堵达到6H以上，在高温300度中也不会变色或涂膜受损，1500度下仅仅发生稍微的色变而无分解，属于A1级不燃材料；此外，烤瓷铝板具有良好的内部柔韧性，使得板材吸收塑性变形功和断裂功的能力，遇到强力冲击后不会变形、开裂和破碎；此外，该烤瓷材料的使用寿命可以达到50年之久，涂层二氧化硅的结构有效提高了涂层的抗老化能力和自洁性能；而且涂层为无机材料，在高温、燃烧环境中也不会产生或散发有毒气体或异味，同时具有抗菌功能，属于绿色环保材料。
本发明还提供一种上述烤瓷铝板的制备方法，制备步骤包括：
(1)首先按照如下配方比例：硅0.07wt％，铁0.32wt％，铜0.0003wt％，锰0.0003wt％，镁0.18wt％，Cr0.0035wt％，余量为铝；将原料置于加热炉(电阻坩埚炉)中熔化，待原料完全融化后在680℃下浇注成铸锭，铸锭在640℃下保温5h；然后冷至470℃保温1h然后进行热轧，轧至厚度为10mm，然后轧至厚度为3mm得到铝板；
(2)在步骤(1)所述的铝板上进行打磨，得到平整表面，然后将喷砂金通过喷砂机洒于铝板的表面，以使得铝板表面形成凹凸度为8μm的磨砂层；喷砂金由金刚玉50％、棕刚玉50％混合配比而成；加工时砂浆的喷砂压力采用0.8Mpa；
(3)步骤(2)喷砂后的铝板表面砂层清除干净，然后进行二氧化硅无机树脂层的喷涂，得到涂层厚度为20-24μm的烤瓷铝板。步骤(3)所述的二氧化硅无机树脂由二氧化硅2份、氧化铝0.5份，四乙氧基甲硅烷55份，四异丙氧基甲硅烷(四(2-甲氧基-2-异丙氧基)硅烷)55份，异丙醇100份，水100份混合而成，然后将上述混合物加热至75℃维持6h，然后再加入上述混合料40倍的异丙醇稀释进行喷涂，室温下晾干，然后于180-185℃固化20min得到烤瓷铝板。
本发明对未经喷砂处理的铝板1、经喷砂处理的铝板2及打磨处理的铝板3分别测试其拉伸剪切强度，检测涂层在基体表面附着情况，测试结果如表1所示。
表1喷涂后试样拉伸剪切强度的测试结果
从表1可知，未经喷砂处理的铝板拉伸剪切强度平均值为2.33MPa，经喷砂处理与打磨处理试样拉伸剪切强度显著提高。其中喷砂处理的试样拉伸剪切强度平均值为15.16MPa，相比提高了550.6％，明显高于打磨处理的试样。从上面可知，与未经喷砂处理及打磨处理相比，喷砂处理明显提高了铝板表面的粗糙度，改善了表面清洁状况，减少了轧制裂纹的数量，改变了微观几何形状，增大了与涂料接触的相对表面积，有利于提高铝板与涂料的结合强度。
以本发明烤瓷铝板的性能和其它板材性能对比，如下表2所示：
表2实施例样品烤瓷铝板性能和其它板材性能对比
因此，本发明的烤瓷铝板具有：烤瓷铝板表面涂层为无机涂层，相对于其他涂层，具有更高的铅笔硬度，从而具有优越的抗划伤性能与抗冲击性能。烤瓷铝板表面的无机涂层在300℃高温中不变色与分解，在1500℃高温中不分解，防火性能达到A1级，且在火灾中不会因燃烧产生有毒气体，具有有机涂层无可比拟的防火性能。涂层的微观结构为以高键能的硅氧键为主体的无机元素三维网状结构，能够长期抵制紫外线、酸碱及其他化学溶剂的侵蚀，耐候性能优良，使用寿命可达30年以上。陶瓷铝板的涂层不易产生静电而吸附大气中的污染物质，并且该涂层具有亲水特性，容易被污水清洗，从而具有良好的耐污染性能。陶瓷铝板所用的纳米无机涂料以水作为分散剂，不含有机溶剂，挥发性有机化合物只有少量的乙醇，对环境无危害；另外，所用的基材为铝材，可进行重复回收利用。

Claims (8)

1.一种烤瓷铝板，包括铝板基层，其特征在于：所述的铝板基层的上表面喷涂有磨砂层，所述的磨砂层的表面喷涂有烤瓷层；所述的铝板基层的厚度为1.5-4mm，磨砂层的凹凸度为4-11μm，烤瓷层的厚度为20-40μm；所述的烤瓷层为二氧化硅树脂层。
2.一种制备权利要求1所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：制备步骤包括：
(1)首先按照如下配方比例：硅0.06-0.08wt％，铁0.3-0.35wt％，铜0.0002-0.00035wt％，锰0.0002-0.00035wt％，镁0.15-0.20wt％，Cr0.003-0.004wt％，余量为铝；将原料置于加热炉中熔化，待原料完全融化后在650-700℃下浇注成铸锭，铸锭在600-640℃下保温4-5h；然后冷至450-480℃保温1h然后进行热轧，轧至厚度为10mm，然后轧至厚度为1.5-4mm得到铝板；
(2)在步骤(1)所述的铝板上进行打磨，得到平整表面，然后将喷砂金通过喷砂机喷洒于铝板的表面，以使得铝板表面形成凹凸度为4-11μm的磨砂层；喷砂金由金刚玉30-70％、棕刚玉30-70％混合配比而成；加工时砂浆的喷砂压力采用0.5-1.28MPa；
(3)步骤(2)喷砂后的铝板表面清扫干净喷砂金，然后进行二氧化硅无机树脂层的喷涂，然后进行固化，得到涂层厚度为10-40μm的烤瓷铝板。
3.根据权利要求3所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的喷砂压力为0.8MPa。
4.根据权利要求3所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的二氧化硅无机树脂由二氧化硅1-10份、氧化铝0.5-2份，四乙氧基甲硅烷30-60份，四异丙氧基甲硅烷30-60份，异丙醇50-120份，水50-120份混合而成，然后将上述混合物加热至70-90℃维持5.5-6h，然后再加入上述混合料20-50份的异丙醇稀释进行喷涂，室温下晾干，然后于150-200℃固化5-50min得到烤瓷铝板。
5.根据权利要求4所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：步骤(3)固化温度为180-200℃。
6.根据权利要求4所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：步骤(3)固化时间为10-30min。
7.根据权利要求4所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述10-40μm的涂层厚度为经过2次喷涂形成的底涂层和面涂层叠加得到的厚度，且底涂层的厚度为5-20μm，面涂层的厚度为5-20μm。
8.根据权利要求7所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：所述的底涂层的厚度为10-15μm，面涂层的厚度为10-15μm。
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