CN105856748A - 一种立体纹理装饰金属板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种立体纹理装饰金属板，包括金属基板，金属基板的背面由上至下依次为化学处理层和背漆层，所述金属基板的正面由下至上依次为化学处理层、底漆层、中涂层、1-4层立体纹理层和保护膜。本发明还提供了上述立体纹理装饰金属板的制备方法。本发明将凹版印刷技术应用到彩色预涂金属板的连续式涂层工序中，并对凹版印刷工序及其干燥方式、实现立体纹理的蚀刻版辊制作方式进行了优化，以保证立体纹理的触觉和视觉效果，最终实现了立体纹理装饰金属板的高效率生产和可操作性。

Description

一种立体纹理装饰金属板及其制备方法

技术领域

本发明属于家用电器外壳、建筑内外装饰等用的预涂金属板领域，具体地说，是关于凹版印刷技术应用到彩色预涂金属板的连续式涂层工序中，涉及一种高效率连续生产的立体纹理装饰金属板及其制备方法，该金属板可以表现出立体纹理的触觉效果、多种颜色和图案的视觉效果。

背景技术

1）客户需求：家电或建筑装饰钢板，除了色彩、加工和防锈等基本功能以外，外观也作为重要的选择标准。家电或建筑装饰设计者对制品的表面图案、质感、触感等不断提出新的要求，比如追求表面凹凸或立体纹理的触觉效果，对此不断有新的材料、工艺涌现。

2）机械压纹工艺：建筑外装行业应用比较多，为追求表面纹理及触感，采用机械压纹处理，需要新上设备、压花辊为子母辊，价格比较昂贵；比较适合20um以上的深纹理，而且由于压花辊制作成本高、花纹辊更换调试复杂，压花纹理单一，图案精细化不高。对机械压花的彩色卷钢，有先压花后涂装和先涂装后压花两类工艺技术。如专利文献201320738366所述，对已经预涂底漆、面漆、印花涂层、高耐刮清漆层的金属板通过压花辊进行压纹，获得砖纹纹理及触感，同时提高钢板的强度。

如专利文献200710078212所述，通过上压辊表面蚀刻有皮纹的轧钢机对钢板进行压纹处理，然后对钢板表面进行喷粉处理，获得皮纹外观及触感的装饰钢板。但是利用上述方法制作的带纹理钢板，由于涂装、压纹处理不能使用单一生产线完成，工艺流程较为繁琐。另外由于对钢板进行机械压花，所需压力很大，压花纹理深度至少在20um以上，而且花纹图案的精细程度比较一般的印刷工艺要差很多，一般只能实现皮纹、砖纹等纹理效果，无法满足设计师对外观精细化的要求。

3）丝网印刷工艺：另外一种常用的金属板纹理处理方法，是在已经涂装的钢板表面进行丝网印刷，该工艺生产的纹理金属板外观精细程度较机械压花高。但是由于丝网印刷工艺不适合大面积涂装且一般为单张定尺金属板印刷，必须先经专业的预涂生产线进行彩涂、剪切，然后再进行单板丝网印刷，导致生产效率不高。

4）金属板贴覆带有纹理的薄膜工艺：为实现金属板表面的纹理效果，也可以在金属板表面贴覆已经压纹处理的薄膜（PET、PVC、PP等单层或复合薄膜），对薄膜表面实施热压或涂布压型工艺，作出表面纹理，然后将已具备纹理的薄膜层压在钢板上。但是这种薄膜采购周期长，成本较高，而且薄膜层压金属板的良品率控制难度大。

5）普通的卷钢凹版移印工艺：由于油墨上墨量小，油墨本身的耐化学药品性和硬度不足，一般在油墨表面进行罩光处理，以满足后续的钣金加工和终端用户使用要求。由于表面罩光涂层的处理，表面无法实现立体纹理效果。

发明内容

本发明提供了一种立体纹理装饰金属板及其制备方法，可以解决以下技术问题：

1）机械压纹存在花纹精细度差、工艺流程繁琐的问题；

2）丝网印刷存在生产效率不高的问题；

3）带纹理薄膜贴覆金属板存在原材料成本高、良品率控制难度大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一方面，本发明提供一种立体纹理装饰金属板，包括金属基板，金属基板的背面由上至下依次为化学处理层和背漆层，所述金属基板的正面由下至上依次为化学处理层、底漆层、中涂层、1-4层立体纹理层和保护膜。这里所说的“上下”是指以整个金属板的横截面图为准，整体的上下关系。

为保证钣金成型加工效果，单层立体纹理层的厚度在2um~10um范围内，低于2um时立体纹理触感不明显，高于10um时，容易发生加工不良，尤其采用UV涂层时。立体纹理层的光泽分为高光（80%以上）、中光（40~80%）、亚光（40%以下）。

进一步地，所述立体纹理层采用光固化涂料组合物或者热固化涂料组合物。

其中：所述光固化涂料组合物的质量百分比配方：聚氨酯丙烯酸酯预聚物60-80%、丙烯酸酯单体10-30%、光引发剂3-6%、添加剂1-4%，为保证光固化涂料的流动性，可以根据实际需求添加少量溶剂。

其中：所述热固化涂料组合物的质量百分比配方：聚酯树脂30-70%、三聚氰胺树脂5-25%、颜料、添加剂和溶剂共占10-45%；其中，颜料选择无机颜料、珠光粉颜料、铝粉、铜粉、不锈钢粉中的一种或多种混合。聚酯树脂是一种、两种或多种聚酯的组合物。

其中：所述中涂层采用涂料组合物，其质量百分比配方：聚酯树脂50-70%，三聚氰胺树脂5-20%，颜料2-20%、添加剂和溶剂共占2-10%，中涂层的厚度为8~25um。聚酯树脂是一种、两种或多种聚酯的组合物。颜料选择无机颜料、珠光粉颜料、铝粉、铜粉、不锈钢粉中的一种或多种混合。添加剂、溶剂根据实际要求适当比例添加。

其中，所述金属基板背面的化学处理层和背漆层之间还设有防锈底漆层。

所述金属基板采用马口铁板、铝板、铝合金板、热镀锌板、电镀锌板、不锈钢板、冷轧板中的一种，金属基板的厚度为0.2~1.2mm。

另一方面，本发明还提供一种立体纹理装饰金属板的制备方法，包含金属基板表面化学处理阶段、底漆涂装阶段、中涂层涂装阶段、1-4层立体纹理层凹版印刷及其干燥工序阶段、保护膜贴覆阶段，以上各阶段是依次连续进行。

工艺流程：金属基板放卷→金属基板表面处理及烘烤→金属基板正面防锈底漆和背漆涂布及烘烤→冷却→金属基板中涂层涂布及烘烤→冷却→张紧辊→立体纹理凹版印刷机组1-4→张紧辊→高温固化烘烤→保护膜贴覆装置→金属板收卷装置。

具体工艺流程如下：

1）金属基板放卷：整体线速：20-80m/min；

2）金属基板表面处理及烘烤：基板经过两道脱脂工序，然后经过水洗工序和风干工序，然后进入表面化学处理层涂布机及烘烤；表面化学处理涂层采用水性含铬处理液、水性无铬处理液、先磷化后铬酸盐处理其中任一方式；表面化学处理涂层需要在50~150℃范围内烘烤固化；

3）金属板正面防锈底漆和背漆涂布工艺：基板进入此工序后，在涂布机的作用下金属板的背面及正面涂覆背漆涂层和底漆，涂布机可以选择帘流、喷淋、二辊逆向涂布或三辊逆向涂布方式其中任一方式；涂覆结束后进入烘箱进行烘烤固化，烘烤方式可以采用热风、红外线灯管照射等方式，金属板在烘箱内的最高金属板温PMT在170~250℃范围内；之后进入冷却段，冷却可以分为水冷、风冷方式，可以采用其中任一或两者组合；

4）金属基板中涂层涂布工艺：底漆和背漆经烘烤固化后进入到中涂涂布机，在底漆表面涂覆一层涂层，这个涂层就叫做中涂层，涂布方式与底漆相同。中涂层的烘烤、冷却工艺同正面底漆。

5）立体纹理印刷工艺：依次通过以下设备段：入口张紧辊、凹版印刷机组1-4、出口张紧辊、高温固化烘箱，每经过印刷机组一次便生成一层印刷图案层，根据具体的外观设计选择印刷层的数量；印刷结束后进入高温固化烘箱对印刷层进行固化，得到立体纹理花纹层；

6）覆保护膜工艺：根据客户需要，可以选择覆保护膜，通常可选PE、PP、PET基材的保护膜，保护膜表面可以涂布水性丙烯酸胶或油性丙烯酸胶其中任一，也可以选择非涂胶工艺的自粘膜；

7）金属板收卷。

所述凹版印刷干燥工序包含紫外光固化装置及其辅助系统；也可以包含热固化装置（如热风固化、红外灯管固化等装置）。

中涂层涂装的方法：可以选择三辊逆涂方式、二辊逆涂方式、帘流涂布方式(CURTAIN FLOW)、狭缝涂装方式（DIE-COATER）。

在立体纹理层凹版印刷方法中：所述凹版印刷机组包含蚀刻纹理的版辊及刮刀、转印胶辊、油墨上料系统、转印辊清洗系统；为保证最佳的立体纹理，对蚀刻版辊可以选择电子雕刻、激光雕刻、超精密单点金刚石辊筒雕刻等方式，以达到最佳的线条宽度、深度和清晰度。为保证凹版印刷的精度和清晰度，在凹版印刷机的出口和入口，还可以再包含涨紧辊。

在立体纹理层凹版印刷方法中：采用光固化涂料时，为保证涂料的流动性和印刷效果，一般要求涂料温度在20~60℃内印刷，需要配置油墨加热系统。同时还要增加紫外线光固化系统，一般紫外线光源可选择中压水银灯、金属卤化物灯、微波灯、LED等，为保证最好的固化效果，也可以选择以上灯管的混合组成。为保证更好的效果，紫外线光固化系统也可能包括以下辅助系统：氮气净化系统、进风过滤系统、UV灯冷却系统等。

在立体纹理层凹版印刷方法中：采用热固化涂料时，由于在印刷机组前后均有张紧辊，为保证涂料不干粘附到张紧辊上，每台印刷机组要增设涂料表干固化装置，表干固化温度一般在35℃~150℃范围内；同时为保证立体纹理层的耐化学药品性、耐污染性及加工性能，在通过张紧辊或转向辊后，必须增设高温固化烘箱，在高温固化烘箱中，金属板的最高板温要能达到170~240℃范围。

本发明将凹版印刷技术应用到彩色预涂金属板的连续式涂层工序中，并对凹版印刷工序及其干燥方式、实现立体纹理的蚀刻版辊制作方式进行了优化，以保证立体纹理的触觉和视觉效果，最终实现了立体纹理装饰金属板的高效率生产和可操作性，所生产的金属板呈现各种立体纹理的触觉效果、多种颜色和图案的视觉效果。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

1）生产效率高：卷钢连续式生产，一条生产线实现钢板清洗、涂漆、图案印刷、纹理印刷，速度高达20米～60米/分，生产效率高。

2）立体纹理精细化：立体纹理线条宽度精度高，80um～1000um范围内可选。

3）触感：表面具备触感。

4）外观丰富：颜色多样，花纹可套印。

5）钣金加工性能优秀：适合家电外壳的剪切、拉伸、弯曲等冲压成型。

附图说明

图1是本发明所述立体纹理装饰金属板具体实施例的横截面结构示意图。

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的说明。

如图1所示，该实施例是一种立体纹理装饰金属板，包括金属基板1，采用厚度为0.6mm的不锈钢板，金属基板1的背面由上至下依次为化学处理层2和背漆层3，金属基板1的正面由下至上依次为化学处理层4、底漆层5、中涂层6、第一立体纹理层7、第二立体纹理层8、第三立体纹理层9和保护膜10。

其中，单层立体纹理层的厚度5um，既具有立体纹理触感，又容易加工。立体纹理层的光泽分为高光（80%以上）、中光（40~80%）、亚光（40%以下）。

其中，第一至第三立体纹理层采用光固化涂料组合物。光固化涂料组合物的质量百分比配方：聚氨酯丙烯酸酯预聚物60-80%、丙烯酸酯单体10-30%、光引发剂3-6%、添加剂1-4%，为保证光固化涂料的流动性，可以根据实际需求添加少量溶剂。

其中，中涂层采用涂料组合物，其质量百分比配方：聚酯树脂50-70%，三聚氰胺树脂5-20%，颜料2-20%、添加剂和溶剂共占2-10%，中涂层的厚度为8~25um。聚酯树脂是一种、两种或多种聚酯的组合物。颜料选择无机颜料、珠光粉颜料、铝粉、铜粉、不锈钢粉中的一种或多种混合。添加剂、溶剂根据实际要求适当比例添加。

当然，第一至第三立体纹理层也可以采用热固化涂料组合物，热固化涂料组合物的质量百分比配方：聚酯树脂30-70%、三聚氰胺树脂5-25%、颜料、添加剂和溶剂共占10-45%；其中，颜料选择无机颜料、珠光粉颜料、铝粉、铜粉、不锈钢粉中的一种或多种混合。聚酯树脂是一种、两种或多种聚酯的组合物。

为增强防锈性能，金属基板1背面的化学处理层2和背漆层3之间还设有防锈底漆层。

金属基板还可以采用马口铁板、铝板、铝合金板、热镀锌板、电镀锌板、冷轧板中的一种，金属基板1的厚度为0.2~1.2mm。

该实施例的金属板与丝网印刷工艺、机械压花工艺制备的金属板性能对比如下表：

序号	项目	丝网印刷 - 比较例 1	机械压花 _ 比较例 2	本实施例
					1	纹理深度和触感	○	◎	○
2	纹理精细度	◎	△	◎
					3	加工性	◎	○	◎
4	耐污染	◎	△	◎
					5	耐酸碱	◎	◎	◎
6	耐腐蚀	◎	○	◎
					7	生产效率	△	△	◎

优秀◎；良好○；一般△；不可接受×

另外，通过更换基板品种和厚度，增加或减少涂层数量，增加或减少立体纹理印刷次数，增加或减少保护膜，改变涂层厚度等都认为是本发明的延伸例，均属于本发明的保护范围。

对涂料的配方进行微调整或材料进行微调整，也认为是本发明的延伸例，均属于本发明的保护范围。

上述立体纹理装饰金属板的制备方法，具体工艺流程如下：

1）金属基板放卷：整体线速：20-80m/min；

2）金属基板表面处理及烘烤：基板经过两道脱脂工序，然后经过水洗工序和风干工序，然后进入表面化学处理层涂布机及烘烤；表面化学处理涂层采用先磷化后铬酸盐处理方式；表面化学处理涂层需要在50~150℃范围内烘烤固化；

3）金属板正面防锈底漆和背漆涂布工艺：基板进入此工序后，在涂布机的作用下金属板的背面及正面涂覆背漆涂层和底漆，涂布机选择二辊逆向涂布方式；涂覆结束后进入烘箱进行烘烤固化，烘烤方式可以采用红外线灯管照射方式，金属板在烘箱内的最高金属板温PMT在170~250℃范围内；之后进入冷却段，冷却采用水冷和风冷组合方式；

4）金属基板中涂层涂布工艺：底漆和背漆经烘烤固化后进入到中涂涂布机，在底漆表面涂覆一层涂层，这个涂层就叫做中涂层，涂布方式与底漆相同。中涂层的烘烤、冷却工艺同正面底漆。

5）立体纹理印刷工艺：依次通过以下设备段：入口张紧辊、凹版印刷机组1-4、出口张紧辊、高温固化烘箱，每经过印刷机组一次便生成一层印刷图案层，根据具体的外观设计选择印刷层的数量；印刷结束后进入高温固化烘箱对印刷层进行固化，得到立体纹理花纹层；

6）覆保护膜工艺：根据客户需要，选择覆PE保护膜，保护膜表面涂布水性丙烯酸胶。

7）金属板收卷。

在立体纹理层凹版印刷方法中：凹版印刷机组包含蚀刻纹理的版辊及刮刀、转印胶辊、油墨上料系统、转印辊清洗系统；为保证最佳的立体纹理，对蚀刻版辊可以选择电子雕刻、激光雕刻、超精密单点金刚石辊筒雕刻等方式，以达到最佳的线条宽度、深度和清晰度。为保证凹版印刷的精度和清晰度，在凹版印刷机的出口和入口，还可以再包含涨紧辊。

在立体纹理层凹版印刷方法中：采用光固化涂料时，为保证涂料的流动性和印刷效果，一般要求涂料温度在20~60℃内印刷，需要配置油墨加热系统。同时还要增加紫外线光固化系统，一般紫外线光源可选择中压水银灯、金属卤化物灯、微波灯、LED等，为保证最好的固化效果，也可以选择以上灯管的混合组成。为保证更好的效果，紫外线光固化系统也可能包括以下辅助系统：氮气净化系统、进风过滤系统、UV灯冷却系统等。

在立体纹理层凹版印刷方法中：采用热固化涂料时，由于在印刷机组前后均有张紧辊，为保证涂料不干粘附到张紧辊上，每台印刷机组要增设涂料表干固化装置，表干固化温度一般在35℃~150℃范围内；同时为保证立体纹理层的耐化学药品性、耐污染性及加工性能，在通过张紧辊或转向辊后，必须增设高温固化烘箱，在高温固化烘箱中，金属板的最高板温要能达到170~240℃范围。

所述凹版印刷干燥工序包含紫外光固化装置及其辅助系统；也可以包含热固化装置（如热风固化、红外灯管固化等装置）。

中涂层涂装的方法：可以选择三辊逆涂方式、二辊逆涂方式、帘流涂布方式(CURTAIN FLOW)、狭缝涂装方式（DIE-COATER）。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (16)

1.一种立体纹理装饰金属板，包括金属基板，金属基板的背面由上至下依次为化学处理层和背漆层，其特征在于：所述金属基板的正面由下至上依次为化学处理层、底漆层、中涂层、1-4层立体纹理层和保护膜。

2.根据权利要求1所述立体纹理装饰金属板，其特征在于：单层立体纹理层的厚度在2um~10um范围内。

3.根据权利要求2所述立体纹理装饰金属板，其特征在于：所述立体纹理层采用光固化涂料组合物或者热固化涂料组合物。

4.根据权利要求2或3所述立体纹理装饰金属板，其特征在于：所述光固化涂料组合物的质量百分比配方：聚氨酯丙烯酸酯预聚物60-80%、丙烯酸酯单体10-30%、光引发剂3-6%、添加剂1-4%。

5.根据权利要求2或3所述立体纹理装饰金属板，其特征在于：所述热固化涂料组合物的质量百分比配方：聚酯树脂30-70%、三聚氰胺树脂5-25%、颜料、添加剂和溶剂共占10-45%；其中，颜料选择无机颜料、珠光粉颜料、铝粉、铜粉、不锈钢粉中的一种或多种混合。

6.根据权利要求1或2所述立体纹理装饰金属板，其特征在于：所述中涂层的厚度为8~25um，中涂层采用涂料组合物，其质量百分比配方：聚酯树脂50-70%，三聚氰胺树脂5-20%，颜料2-20%、添加剂和溶剂共占2-10%，所述颜料选择无机颜料、珠光粉颜料、铝粉、铜粉、不锈钢粉中的一种或多种混合。

7.根据权利要求1所述立体纹理装饰金属板，其特征在于：所述金属基板背面的化学处理层和背漆层之间还设有防锈底漆层。

8.根据权利要求1所述立体纹理装饰金属板，其特征在于：所述金属基板采用马口铁板、铝板、铝合金板、热镀锌板、电镀锌板、不锈钢板、冷轧板中的一种，金属基板的厚度为0.2~1.2mm。

9.一种立体纹理装饰金属板的制备方法，其特征在于：包含金属基板表面化学处理阶段、底漆涂装阶段、中涂层涂装阶段、1-4层立体纹理层凹版印刷及其干燥工序阶段、保护膜贴覆阶段，以上各阶段是依次连续进行。

10.根据权利要求9所述立体纹理装饰金属板的制备方法，其特征在于具体工艺流程：金属基板放卷→金属基板表面处理及烘烤→金属基板正面防锈底漆和背漆涂布及烘烤→冷却→金属基板中涂层涂布及烘烤→冷却→张紧辊→立体纹理凹版印刷机组1-4→张紧辊→高温固化烘烤→保护膜贴覆装置→金属板收卷装置。

11.根据权利要求10所述立体纹理装饰金属板的制备方法，其特征在于具体工艺流程如下：

1）金属基板放卷：整体线速：20-80m/min；

2）金属基板表面处理及烘烤：基板经过两道脱脂工序，然后经过水洗工序和风干工序，然后进入表面化学处理层涂布机及烘烤；表面化学处理涂层采用水性含铬处理液、水性无铬处理液、先磷化后铬酸盐处理其中任一方式；表面化学处理涂层需要在50~150℃范围内烘烤固化；

3）金属基板正面防锈底漆和背漆涂布工艺：基板进入此工序后，在涂布机的作用下金属板的背面及正面涂覆背漆涂层和底漆，涂布机选择帘流、喷淋、二辊逆向涂布或三辊逆向涂布方式其中任一方式；涂覆结束后进入烘箱进行烘烤固化，烘烤方式采用热风或红外线灯管照射方式，金属板在烘箱内的最高金属板温PMT在170~250℃范围内；之后进入冷却段，冷却分为水冷和/或风冷方式；

4）金属基板中涂层涂布工艺：底漆和背漆经烘烤固化后进入到中涂涂布机，在底漆表面涂覆一层涂层，涂布方式与底漆相同，中涂层的烘烤、冷却工艺同正面底漆；

5）立体纹理印刷工艺：依次通过以下设备段：入口张紧辊、凹版印刷机组1-4、出口张紧辊、高温固化烘箱，每经过印刷机组一次便生成一层印刷图案层，根据具体的外观设计选择印刷层的数量；印刷结束后进入高温固化烘箱对印刷层进行固化，得到立体纹理花纹层；

6）覆保护膜工艺：采用PE、PP或PET基材的保护膜，保护膜表面涂布水性丙烯酸胶或油性丙烯酸胶中的一种，或选择非涂胶工艺的自粘膜；

7）金属板收卷。

12.根据权利要求11所述立体纹理装饰金属板的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中的凹版印刷机组包含蚀刻纹理的版辊及刮刀、转印胶辊、油墨上料系统、转印辊清洗系统，所述蚀刻版辊采用电子雕刻、激光雕刻或超精密单点金刚石辊筒雕刻方式；在凹版印刷机的出口和入口均设置涨紧辊。

13.根据权利要求11所述立体纹理装饰金属板的制备方法，其特征在于：采用光固化涂料时，涂料温度在20~60℃内印刷，配置油墨加热系统，增加紫外线光固化系统，其中，紫外线光源选择中压水银灯、金属卤化物灯、微波灯或LED灯中的一种；紫外线光固化系统还包括以下辅助系统：氮气净化系统、进风过滤系统、UV灯冷却系统。

14.根据权利要求11所述立体纹理装饰金属板的制备方法，其特征在于：采用热固化涂料时，每台印刷机组要增设涂料表干固化装置，表干固化温度在35℃~150℃范围内；同时在通过张紧辊或转向辊后，增设高温固化烘箱，在高温固化烘箱中，金属板的最高板温要达到170~240℃范围。

15.根据权利要求13所述立体纹理装饰金属板的制备方法，其特征在于：所述凹版印刷干燥工序还包含热固化装置，采用热风固化或红外灯管固化。

16.根据权利要求11所述立体纹理装饰金属板的制备方法，其特征在于：所述步骤4）的中涂层涂装选择三辊逆涂方式、二辊逆涂方式、帘流涂布方式(CURTAIN FLOW)或狭缝涂装方式中的一种。