CN108290181A - 容易调节光泽度的表面处理金属材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种容易调节光泽度的表面处理金属材料及其制造方法，所述表面处理金属材料包括：金属材料；涂层，形成在所述金属材料的至少一表面上，并且固化有紫外线固化型涂覆组合物，所述涂层由多个突起组成，所述突起的体积为3至16微微升，所述突起在每1mm2的所述金属材料中以5～610个的密度排列，因此，所述表面处理钢板的粘附性、耐划痕性及耐蚀性优异，而且具有容易调节光泽度的效果，本发明的表面处理钢板的制造方法在提供制造粘附性、耐划痕性及耐蚀性优异的表面处理钢板的方法的同时，具有能够容易调节所述钢板的光泽度的效果。

Description

容易调节光泽度的表面处理金属材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种容易调节光泽度的表面处理金属材料及其制造方法。
背景技术
一般来说，紫外线固化型涂料与热固化型涂料不同，不包含溶剂，而且包含诸如单体及低聚物的分子量小的物质，是利用紫外线可快速固化的涂料。包含溶剂的热固化型高分子涂料由于分子间的结合密度(即，交联度)低，因此涂膜的硬度低，具有容易因外部摩擦而受损的特征。但是，不使用溶剂的紫外线固化型涂料通过高交联度来结合，因此涂膜的硬度高，具有耐划痕性及鲜影性非常优异，且光泽非常高的特征。
近年来，在家电和建材领域，随着产品的高级化，不仅需要涂覆有涂料的钢板的耐蚀性、加工性、耐化学性等基本的特性，而且还需要如光泽、鲜影性等审美特性。并且，同时需要用于确保运输、设置产品后的耐久性的耐划痕性等。虽然紫外线固化型涂料是符合这种要求的涂覆涂料，但是难以满足外观的各种条件。例如，洗衣机、冰箱及电视等家电产品是相比现有的热固化型涂料要求更高的光泽和鲜影性的产品，然而，室内用嵌板、建筑外装材料及部分家电产品要求光泽度非常低且耐划痕性优异的产品。
为了调节利用现有的紫外线固化型涂料进行表面处理的钢板的光泽，通过添加二氧化硅、氧化铝或合成高分子粒子等消光剂和分散剂来调节光泽。但是，根据产品的种类所要求的光泽度不同，因此，需要每次调节消光剂和分散剂的含量，导致测试成本增加。并且，对耐蚀性、涂膜粘附力、加工性等涂膜的基本物理性质产生影响，导致每个产品的物理性质的偏差加重。
另外，还提出了如下一种方法，其利用将表面上具有凹凸的薄膜附着在涂层的上部，并经过紫外线固化之后取下薄膜的方法，并通过所述薄膜的凹凸来调节钢板的光泽度。但是，需要选定基于消光效果的薄膜，并且使用过一次的薄膜无法再次使用，因此经济性差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种粘附性、耐划痕性及耐蚀性优异且容易调节光泽度的表面处理金属材料及其制造方法。
(二)技术方案
根据本发明的一个实施例，提供一种容易调节光泽度的表面处理金属材料，所述表面处理金属材料包括：金属材料；及涂层，形成在所述金属材料的至少一表面上，并且固化有紫外线固化型涂覆组合物，所述涂层由多个突起组成，所述突起的体积为3至16微微升(pico liter)，所述突起在每1mm2的所述金属材料中以5～610个的密度排列。
所述紫外线固化型涂覆组合物可以包含40～70重量％的低聚物、20～59重量％的光聚合单体及1～10重量％的光引发剂。
所述低聚物可以是选自由聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯及聚酯丙烯酸酯组成的组的一种以上。
所述金属材料可以是选自由冷轧钢板、热浸镀锌钢板、电镀锌钢板、镀铝钢板、镀铝合金钢板、不锈钢板、铝板材、镁板材、锌板材及钛锌板材组成的组的一种。
根据本发明的另一个实施例，提供一种容易调节光泽度的表面处理金属材料的制造方法，所述制造方法包括：在金属材料的上部喷射紫外线固化用涂覆组合物，以形成由多个突起组成的涂层的步骤，所述突起的体积为3～16微微升，所述突起在每1mm2的所述金属材料中以5～610个的密度排列。
所述方法还可以包括对所述涂层进行紫外线固化的步骤。
所述紫外线固化可以进行0.1～60秒。
所述喷射可以利用选自由喷墨头、喷枪及液滴喷射装置组成的组的一种以上。
所述紫外线固化型涂覆组合物可以包含40～70重量％的低聚物、20～59重量％的光聚合单体及1～10重量％的光引发剂。
所述低聚物可以是选自由聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯及聚酯丙烯酸酯组成的组的一种以上。
所述金属材料可以是选自由冷轧钢板、热浸镀锌钢板、电镀锌钢板、镀铝钢板、镀铝合金钢板、不锈钢板、铝板材、镁板材、锌板材及钛锌板材组成的组的一种。
(三)有益效果
本发明的表面处理钢板的粘附性、耐划痕性及耐蚀性优异，且具有容易调节光泽度的效果，本发明的表面处理钢板的制造方法提供制造粘附性、耐划痕性及耐蚀性优异的表面处理钢板的方法的同时，具有能够容易调节所述钢板的光泽度的效果。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施例的表面处理金属材料的截面的示意图。
图2是拍摄本发明的一个实施例的表面处理金属材料的涂层的照片。
最佳实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。但是，本发明的实施方式可以变形为其他各种方式，本发明的范围并不限定于以下说明的实施方式。
以往，为了调节经过表面处理的金属材料的光泽，通过在涂覆组合物中添加消光剂来调节光泽度，但是，不同的产品种类所要求的光泽度不同，因此需要每次调节消光剂的含量，导致测试成本增加。并且，虽然使用通过将表面上具有凹凸的薄膜附着在涂层的上部来调节金属材料的光泽的方法，但是，需要根据不同产品种类所要求的光泽度来选定薄膜，并且使用过一次的薄膜无法再次使用，因此经济性差。
然而，本发明可以提供一种表面处理金属材料及其制造方法，所述表面处理金属材料即使不使用包含消光剂的涂覆组合物和形成凹凸的薄膜，也能够容易调节光泽度。
根据本发明的一个实施例，可以提供一种容易调节光泽度的表面处理金属材料，所述表面处理金属材料包括：金属材料；及涂层，形成在所述金属材料的至少一表面上，并且固化有紫外线固化型涂覆组合物，所述涂层由多个突起组成，所述突起的体积为3至16微微升(pico liter)，并且所述突起在每1mm2的金属材料中以5～610个的密度排列。
图1是示出本发明的一个实施例的表面处理金属材料的截面的示意图。根据图1所示，可以确认本发明的表面处理金属材料包括金属材料和形成在所述金属材料的一表面上的涂层，所述涂层由多个突起组成。在由所述多个突起组成的涂层上会发生从一个方向入射的光向不同的各个方向反射并分散的漫反射。在所述涂层上发生的漫反射越强，涂层的消光效果会越优异。
所述涂覆组合物以液滴的形态滴落在钢板表面后形成的多个突起的体积为3～16微微升，并优选在每1mm2的金属材料中以5～610个的密度排列，以容易实现调节表面处理金属材料的光泽度的效果。
所述突起的体积可以为3～16微微升，优选为3～13微微升，更优选为3～5微微升。当所述突起的体积小于3微微升时，液滴的大小过小，在喷射时严重受到外部气流的干扰，因此难以形成突起，即使形成突起，光的漫反射效果弱。另外，当所述突起的体积超过16微微升时，突起的大小粗大，基于光的漫反射的消光效果弱，当喷射一定数量以上的液滴时，会发生突起之间凝聚的现象，从而难以期待漫反射效果。
另外，所述突起的密度优选为在每1mm2的所述金属材料中具有5～610个，更优选为在每1mm2的金属材料中以57～608个的密度排列。当所述突起的密度小于5个时，突起的数量过少，难以发挥光的漫反射效果，当所述突起的密度超过610个时，突起的数量过多，并由于突起之间的重叠现象而降低漫反射效果。
形成在金属材料的至少一表面上的涂层可以是紫外线固化型涂覆组合物被固化而形成的，优选地，所述紫外线固化型涂覆组合物包括低聚物、光聚合单体及光引发剂，但不包括调节光泽的消光剂。
以往，使用包含消光剂的紫外线固化型涂料来调节光泽度，但是，不同的产品种类所要求的光泽度不同，因此需要每次调节消光剂的含量，导致测试成本增加。但是，本发明的紫外线固化型涂覆组合物不包含通常包含在紫外线固化型涂料中的二氧化硅、氧化铝、合成高分子粉末、陶瓷粉末等消光剂，因此，无需根据产品的种类调节消光剂的含量，并且可以防止因调节消光剂的含量而发生的物理性质的偏差。
即，本发明使用不包含消光剂的紫外线固化型涂覆组合物，并在由多个突起组成的涂层中通过控制所述突起的体积和密度来调节光泽度，从而能够防止使用现有的光泽度调节方法导致的问题。
本发明的紫外线固化型涂覆组合物可以包含低聚物、光聚合单体及光引发剂。所述低聚物优选为选自由聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯及聚酯丙烯酸酯组成的组的一种以上。所述低聚物的含量优选为40～70重量％，当低聚物的含量小于40重量％时，无法满足表面处理钢板所要求的基本的物理性质，当低聚物的含量超过70重量％时，粘度增加，从而阻碍工作性，尤其，难以实现液滴喷射。
另外，光聚合单体可以是单官能单体、双官能单体或多官能单体，所述光聚合单体的含量优选为20～59重量％。当光聚合单体的含量小于20重量％时，因高粘度溶液而难以实现液滴喷射，当光聚合单体的含量超过59重量％时，难以体现整体的物理性质。
所述光引发剂可以使用环氧酮类、苯酯类等短波长或长波长用光引发剂，所述光引发剂的含量优选为1～10重量％。当光引发剂的含量小于1重量％时，由紫外线引发的效果微弱，没有发生整体的固化反应，从而未固化的可能性高，当光引发剂的含量超过10重量％时，发生过度固化，导致涂膜开裂，或者因使用大量昂贵的光引发剂而经济性差。所述聚合引发剂的例子可以举出二苯甲酮类、苯偶姻、苯偶姻醚类、苯偶酰苄基缩酮类、苯乙酮类、蒽醌类、噻吨酮类(thioxanthone)等化合物。这些化合物可以单独使用或混合两种以上来使用，但是并不限定于此。作为商业销售的聚合引发剂的例子，可以选择使用Irgacure184TM、754TM、819TM，Darocur 1173TM，TPOTM(CIBA GEIGY公司)、Micure CP-4TM，MP-8TM、BPTM、TPOTM(Miwon公司)中的一种以上，但并不限定于此。
所述金属材料优选为选自由冷轧钢板、热浸镀锌钢板、电镀锌钢板、镀铝钢板、镀铝合金钢板、不锈钢板、铝板材、镁板材、锌板材及钛锌板材组成的组的一种。
根据本发明的另一个实施例，可以提供一种容易调节光泽度的表面处理金属材料的制造方法。
所述表面处理金属材料的制造方法，其特征在于，包括在金属材料的上部喷射紫外线固化用涂覆组合物，以形成由多个突起组成的涂层的步骤，其中所述突起的体积为3～16微微升，所述突起在每1mm2的金属材料中以5～610个的密度排列。
本发明可以利用在所述金属材料的上部喷射紫外线固化用涂覆组合物的方法形成涂层。所述喷射可以利用选自由喷墨头、喷枪及超声波喷射装置组成的组的一种以上来执行。
在利用喷墨头将紫外线固化用涂覆组合物喷射到金属材料的上部的情况下，首先，可以将所述紫外线固化用涂覆组合物注入到与包括一个以上的头部的喷墨印刷装置的各头部连接的喷嘴。然后，可以通过头部将注入到所述喷嘴的紫外线固化用涂覆组合物喷射到钢板表面。本发明中，在喷射紫外线固化用涂覆组合物时，所述涂覆组合物以液滴的形态滴落在钢板表面，从而可以形成由多个突起组成的涂层。
紫外线固化型涂覆组合物与热固化型涂料不同，不包含溶剂，因此，可以利用紫外线快速固化。并且，相比热固化型涂料，包含分子量小的物质，因此以高交联度结合，涂膜的硬度高，具有耐划痕性优异，光泽度非常高且鲜影性优异的效果。
因此，与热固化型涂料相比，紫外线固化型涂覆组合物用于要求高光泽度和鲜影性的产品。但是，不同的产品种类所要求的光泽度不同，因此本发明可以通过调节由多个突起形成的涂层中的所述突起的体积和密度来调节光泽度。
所述涂覆组合物以液滴的形态滴落在钢板的表面之后所形成的多个突起的体积为3～16微微升，并且优选地，在每1mm2的金属材料中以5～610个的密度排列，以容易实现调节表面处理金属材料的光泽度的效果。
所述突起的体积可以为3～16微微升，优选为3～13微微升，更优选为3～5微微升。当所述突起的体积小于3微微升时，液滴的大小过小，在喷射时严重受到外部气流的干扰，因此难以形成突起，即使形成突起，光的漫反射效果弱。另外，当所述突起的体积超过16微微升时，突起的大小粗大，基于光的漫反射的消光效果弱，当喷射一定数量以上的液滴时，会发生突起间凝聚的现象，从而难以期待漫反射效果。
另外，所述突起的密度优选为在每1mm2的所述金属材料中具有5～610个，更优选为在每1mm2的所述金属材料中以57～608个的密度排列。当所述突起的密度小于5个时，突起的数量过少，难以发挥光的漫反射效果，当所述突起的密度超过610个时，突起的数量增加，并由于突起之间的重叠现象，降低漫反射效果。
可以在所述金属材料的上部喷射紫外线固化用涂覆组合物以形成涂层之后，对所述涂层进行紫外线固化。所述紫外线固化优选进行0.1～60秒。当进行紫外线固化的时间小于0.1秒时，由于紫外线没有充分地照射到光引发剂而发生未固化，从而涂层可能没有被固化，当进行紫外线固化的时间超过60秒时，由于过度固化及过热而可能导致涂膜的物理性质降低。
喷射到金属材料的上部的紫外线涂覆组合物优选包含40～70重量％的低聚物、20～59重量％的光聚合单体及1～10重量％的光引发剂。所述低聚物优选为选自由聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯及聚酯丙烯酸酯组成的组的一种以上。所述低聚物的含量优选为40～70重量％，当低聚物的含量小于40重量％时，无法满足表面处理钢板所要求的基本的物理性质，当低聚物的含量超过70重量％时，粘度增加并阻碍工作性，尤其，难以实现液滴喷射。
另外，光聚合单体可以是一官能单体、二官能单体或多官能单体，所述光聚合单体的含量优选为20～59重量％。当光聚合单体的含量小于20重量％时，因高粘度溶液而难以实现液滴喷射，当光聚合单体的含量超过59重量％时，难以体现整体的物理性质。
所述光引发剂可以使用环氧酮类、苯酯类等短波长或长波长用光引发剂，所述光引发剂的含量优选为1～10重量％。当光引发剂的含量小于1重量％时，由紫外线引发的效果微弱，没有发生整体的固化反应，从而未固化的可能性高，当光引发剂的含量超过10重量％时，发生过度固化，导致涂膜开裂，或者因使用大量昂贵的光引发剂而经济性差。
对喷射所述紫外线固化型涂覆组合物的金属材料的种类不做特别限定，例如，所述金属材料优选为选自由冷轧钢板、热浸镀锌钢板、电镀锌钢板、镀铝钢板、镀铝合金钢板、不锈钢板、铝板材、镁板材、锌板材及钛锌板材组成的组的一种。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明进行更加详细的说明。下面的实施例仅仅是用于帮助理解本发明的例示，本发明的范围并不限定于此。
实验例
将由20重量％的六官能团聚酯丙烯酸酯低聚物、25重量％的双官能团氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物、20重量％的四氢呋喃基丙烯酸酯(THFA)、30重量％的丙烯酸异冰片酯、5重量％的RUNTECURE 1103组成的紫外线固化型涂覆组合物注入到与喷墨印刷装置的各头部连接的喷嘴。通过头部将注入到所述喷嘴的涂覆组合物喷射到不锈钢板的上部。喷射到所述钢板的上部的涂覆组合物以液滴的形态滴落在钢板的表面，以形成由多个突起组成的涂层。对所述涂层进行紫外线固化30秒之后，以60°基准的光泽测量仪测量光泽度并试验涂膜的粘附力。将所述突起的体积、密度、涂膜粘附力及光泽度记载在下述表1中。
[表1]
根据表1的记载，可以确认突起的体积为3～16微微升以及突起的密度为5～610个/mm2的实施例1至实施例24的涂覆粘附力优异的同时，可调节的光泽度范围宽。
尤其，在突起的体积为3～5微微升，突起的密度为57～608个/mm2的情况下，确认可调节的光泽度的范围更宽。并确认突起的体积为3微微升的实施例1至实施例10中，可以将光泽度从最小91调节到最大145，突起的体积为5微微升的实施例11至实施例14中，可以将光泽度从最小95调节到最大142。
另外，确认突起的体积为13微微升的实施例15至实施例19中，可以将光泽度从最小108调节到最大128，突起的体积为16微微升的实施例20至实施例24中，可以将光泽度从最小110调节到最大126。即，突起的体积越小，越容易调节宽的范围的光泽度，尤其，确认在突起的体积为3～5微微升的情况下，最容易调节光泽度。
但是，确认突起的体积不满足3～16微微升且突起的密度不满足5～610个/mm2的比较例2至比较例10中光泽度与没有形成涂层的比较例1的光泽度相似，并没有出现消光效果。
图2是拍摄本发明的一个实施例的表面处理金属材料的涂层的照片，并确认金属材料的上部形成具有多个突起形状的涂层。
比较例
在制造20重量％的六官能团聚酯丙烯酸酯低聚物、25重量％的二官能团氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物、20重量％的四氢呋喃基丙烯酸酯(THFA)、5重量％的RUNTECURE 1103及30重量％的丙烯酸异冰片酯及作为消光剂的二氧化硅的紫外线固化型涂料之后，利用辊涂覆方法在不锈钢板的上部形成涂层。对所述涂层进行紫外线固化30秒之后，以60°基准的光泽测量仪测量光泽度并试验涂膜粘附力。将所述二氧化硅的含量、平均粒度、涂膜粘附力及光泽度记载在下述表2中。
[表2]
根据表2所示，虽然可以通过控制二氧化硅的含量和平均粒度来调节光泽度，但是，确认比较例27至比较例29的涂膜粘附力非常低。即，确认所述二氧化硅的含量和平均粒度属于影响涂层的基本物理性质的因素，因此，当利用包含作为消光剂的二氧化硅的紫外线固化型涂覆组合物来形成涂层时，表面处理金属材料的物理性质的偏差严重。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明的权利范围并不限定于此，在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内可以进行各种修改及变更，这对于本技术领域的技术人员来说是显而易见的。

Claims (10)

1.一种容易调节光泽度的表面处理金属材料，包括：
金属材料；及
涂层，形成在所述金属材料的至少一表面上，并且固化有紫外线固化型涂覆组合物，
所述涂层由多个突起组成，
所述突起的体积为3至16微微升，
所述突起在每1mm2的所述金属材料中以5～610个的密度排列。
2.根据权利要求1所述的容易调节光泽度的表面处理金属材料，其中，
所述紫外线固化型涂覆组合物包含40～70重量％的低聚物、20～59重量％的光聚合单体及1～10重量％的光引发剂。
3.根据权利要求2所述的容易调节光泽度的表面处理金属材料，其中，
所述低聚物是选自由聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯及聚酯丙烯酸酯组成的组的一种以上。
4.根据权利要求1所述的容易调节光泽度的表面处理金属材料，其中，
所述金属材料是选自由冷轧钢板、热浸镀锌钢板、电镀锌钢板、镀铝钢板、镀铝合金钢板、不锈钢板、铝板材、镁板材、锌板材及钛锌板材组成的组的一种。
5.一种容易调节光泽度的表面处理金属材料的制造方法，包括：
在金属材料的上部喷射紫外线固化用涂覆组合物，以形成由多个突起组成的涂层的步骤，
所述突起的体积为3～16微微升，
所述突起在每1mm2的所述金属材料中以5～610个的密度排列。
6.根据权利要求5所述的容易调节光泽度的表面处理金属材料的制造方法，还包括对所述涂层进行紫外线固化的步骤。
7.根据权利要求6所述的容易调节光泽度的表面处理金属材料的制造方法，其中，
所述紫外线固化进行0.1～60秒。
8.根据权利要求5所述的容易调节光泽度的表面处理金属材料的制造方法，其中，
所述喷射利用选自由喷墨头、喷枪及超声波喷射装置组成的组的一种以上。
9.根据权利要求5所述的容易调节光泽度的表面处理金属材料的制造方法，其中，
所述紫外线固化型涂覆组合物包含40～70重量％的低聚物、20～59重量％的光聚合单体及1～10重量％的光引发剂。
10.根据权利要求5所述的容易调节光泽度的表面处理金属材料的制造方法，其中，
所述金属材料是选自由冷轧钢板、热浸镀锌钢板、电镀锌钢板、镀铝钢板、镀铝合金钢板、不锈钢板、铝板材、镁板材、锌板材及钛锌板材组成的组的一种。
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