CN109807046A - 一种自润滑亲水铝箔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自润滑亲水铝箔及其制备方法，铝箔上设置有涂层，涂层包括底涂层和面涂层：形成底涂层的涂料为普通耐腐蚀涂料；形成面涂层的涂料为自润滑自交联的涂料。本发明开发出的自润滑铝箔增加了涂层自身具有的润滑性，减少摩擦力。该自润滑铝箔能减少加工模具的磨损率，具有高加工性，提高了模具使用寿命；同时，其对模具的适应性较强，通过涂层的润滑性与铝箔的减薄化提高与高速冲床的适应性，使得其对高速、低速等不同冲床均适用。该自润滑铝箔已经国内外知名空调生产企业验证并批量生产，产品畅销或内外，具有良好的经济社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及涂膜技术领域，更具体地，涉及一种自润滑亲水铝箔及其制备方法。
背景技术
亲水铝箔是一种以铝箔为基材的复合材料，即具有普通铝箔的良好散热性，又具有普通铝箔所不具备的耐腐蚀性和亲水性，是一种良好的散热材料，被用于空调的散热器中。国标GB/T3880‐2006中规定厚度在0.2mm以下的铝片称为铝箔，亲水铝箔是对基材铝箔通过特殊工艺进行亲水处理，在其表面涂覆一层亲水涂层。冷凝水在亲水铝箔上会迅速铺展开，不会凝结成水珠，从而增大热交换面积，加快制冷制热速度，还能有效避免冷凝水阻碍空气流动而产生的噪音。亲水铝箔是家用空调换热片的主要原材料，对空调器的效率有着极大影响。
从目前现状，我国主要空调厂家采用涂层型号均为普通蓝色有机亲水铝箔为主，普通亲水箔的加工性与铝箔合金的材料密切相关：3102H26合金力学性能偏硬，适合高精度模具的生产；8011合金力学性能偏软，适合低强度、早期模具的使用。不同空调厂家模具和冲床对应不一样的产品和合金。
从目前行业调查，提高和改善铝箔加工性，都是通过冲压前浸泡一层挥发油，通过挥发油达到模具润滑的效果。但是，现有涂层的润滑性不足，会对加工件造成一定磨损，会严重缩短磨具使用寿命，且无法适应不同类型的模具，通用性和适应性差。
因此业内需要一种适应性和通用性好，同时润滑性好、耐冲压的亲水铝箔。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种适应性和通用性好，同时润滑性好、耐冲压、加工性能优越的亲水铝箔。
本发明的一个目的是提供一种自润滑亲水铝箔。
本发明的另一个目的是提供一种自润滑亲水铝箔的制备方法。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种自润滑亲水铝箔，在铝箔上设置有涂层，涂层包括底涂层和面涂层：形成所述底涂层的涂料为有机耐腐蚀涂料，涂覆量为1.6～2.1g/cm2；形成所述面涂层的涂料为自润滑自交联涂料，添加水至混合涂料粘度：13～17s，pH值3～5，以重量计算混合涂料含有固体9%～11%，涂覆量为0.5～0.7g/cm2。
优选地，所述自润滑自交联涂料的树脂分子量达到12000以上。
更优选地，所述自润滑自交联涂料，以重量计算为：环氧改性丙烯酸树脂9～11%，乙二醇丁醚1～3%，消泡剂0.1～1%，润滑剂1～5%，水补足余量。
优选地，有机耐腐蚀涂料包括但不限于：广州慧谷化学的HD2805涂料、HD5330涂料、HD2812涂料。
优选地，自润滑自交联涂料包括但不限于：广州慧谷化学的HW6608涂料、HW6550涂料、HW6626涂料。
优选地，铝箔厚度为0.083mm。
高速冲床一般要求冲速快，润滑性强，散热性好，避免高冲过程中出现模具与亲水箔产生粘连的问题，低厚度铝箔与涂层结合能提高加工性，可适合冲压速度≥400次/分钟的高速冲床。
一种自润滑亲水铝箔的制备方法，包括以下步骤：
S1. 铝箔脱脂：先浸泡式脱脂，之后再喷淋式脱脂，采用液体脱脂剂配制脱脂液，脱脂液中总碱浓度保持在0.04～0.07mol/L，脱脂液温度为50～60℃；
S2. 铝箔清洗并烘干；
S3. 底涂层涂覆、固化及冷却：涂覆时，使用有机耐腐蚀涂料，涂覆量为1.6～2.1g/cm2，固化炉内抽风；
S4. 面涂层涂覆、固化及冷却：涂覆时，使用自润滑自交联涂料与水混合的混合涂料，添加水至混合涂料粘度：13～17s，pH值3～5，以重量计算混合涂料含有固体9%～11%，涂覆量为0.5～0.7g/cm2，固化炉内不抽风。
优选地，步骤S1中，所述液体脱脂剂为广州慧谷化学的液体脱脂剂。
步骤S1中，由单一纯浸泡式清洗更改为浸泡式+喷淋式结合的方清理方式，喷淋式清洗由于喷淋面不能完全覆盖，清洗面相对较小，容易现成清洗的遗漏区域，在清洗的遗漏区域容易使涂料和铝箔的反应不充分，进而影响局部的附着力较差，使亲水角过大。浸泡式清洗能最大范围的对铝箔进行清洗，但是清洗洗刷能力比较弱，通过改造，将浸泡式和喷淋式结合，先浸泡后喷淋的方式，使浸泡最大范围的清洗铝箔，同时滤膜两侧各设立两排喷淋管，达到洗刷的效果，两者的结合能有效的提高了清洗的能力。
自润滑涂层中提供润滑性的最主要功能是面涂层。步骤S4中，自润滑自交联涂料涂料加水配比能提高涂料的流平性，提高涂覆时的外观均匀性。
优选地，步骤S2中，所述铝箔清洗包括以下步骤：
S21. 热水清洗：先浸泡式清洗，槽液添加纯水，再用纯水喷淋式清洗，槽液温度50～60℃，槽液pH值6～9；
S22. 冷水清洗：纯水喷淋式清洗，槽液pH值6～8；
S23. 纯水清洗：纯水喷淋式清洗。
优选地，所述纯水EC=1～10us/cm。
优选地，步骤S2中，所述烘干的温度315～325℃，时间为2～4秒。
更优选地，步骤S2中，所述烘干，使用红外中波管辐射加热；灯管距铝箔距离5cm。
优选地，，步骤S3中，涂覆辊线的速度与车速之间的比为（1.2～1.4）：1。
更优选地，步骤S3中，涂覆时，使用红外中波管辐射加热。
优选地，步骤S3中，固化温度210～241℃，固化时间≥8秒。
优选地，步骤S4中，自润滑自交联涂料与水的质量比为1：（1.4～2）。
优选地，步骤S4中，自润滑自交联涂料与水的质量比为3：5。
因为面涂层特殊润滑性，高润滑性使得辊速与车速比太大容易产生钢辊对铝箔基材因打滑造成的划伤，在加工时涂辊辊涂时辊速比需要进行进一步优化，优选地，步骤S4中，涂覆辊与带料辊的线速度比为（1.0～1.1）：1。
涂覆辊与带料辊的线速度比低于1：1会造成线条漏涂问题，高于1.1：1会造成外观条纹的问题，测试亲水性达不到标准。
优选地，步骤S4中，固化温度232～254℃，固化时间≥8秒。
优选地，步骤S4中，固化时，固化板温左右一致，温差在7℃以内，实现了固化板温的一致性，提高的固化均匀性。
优选地，步骤S4中，固化时，使用红外中波管辐射加热。
优选地，，步骤S3和S4中，不锈钢辊作为涂覆辊，使用聚氨酯橡胶辊作为带料辊。
优选地，步骤S3和S4中，带料辊辊速为30～45r/min。
优选地，步骤S3和S4中，固化环境温度26～34℃。
更优选地，所述不锈钢为304不锈钢。
更优选地，所述聚氨酯橡为聚氨酯橡胶。
优选地，所述制备方法还包括：卷取、分切、包装和入库。
卷取：换卷卷取不停机换卷；张力380～400N/m2。
分切：使用高速分切机。
包装：使用三层产品防护包装方式：牛皮纸+塑料薄膜+纸板。
即，所述制备方法包括：脱脂、热水清洗、冷水清洗、纯水清洗、铝箔烘干、底涂层涂覆-底涂层固化、冷却、面涂涂覆、面涂固化、冷却、卷取、分切、包装和入库
最优选地，所述制备方法，包括以下步骤：
S1. 铝箔脱脂：先浸泡式脱脂，之后再喷淋式脱脂，采用液体脱脂剂配制脱脂液，脱脂液中总碱浓度保持在0.04～0.07mol/L，脱脂液温度为50～60℃；
S2. 铝箔清洗并315～325℃烘干2～4秒；
S3. 底涂层涂覆及固化：涂覆时，使用有机耐腐蚀涂料，涂覆量为1.6～2.1g/cm2，涂覆辊线的速度与车速之间的比为（1.2～1.4）：1，带料辊辊速为30～45r/min，固化温度210～241℃，固化时间≥8秒，固化炉内抽风，固化环境温度26～34℃；
S4. 面涂层涂覆及固化：涂覆时，使用自润滑自交联涂料与水混合的混合涂料，添加水至混合涂料粘度：13～17s，pH值3～5，以重量计算混合涂料含有固体9%～11%，涂覆量为0.5～0.7g/cm2，涂覆辊的线速度与车速之间的比为（1.～1.1）：1，带料辊辊速为30-45r/min，固化PMT板温232～254℃，固化时间≥8秒，固化炉内不抽风，固化环境封闭，固化环境温度26～34℃；
S5. 冷却；
其中，步骤S2中，所述铝箔清洗包括以下步骤：
S21. 热水清洗：先浸泡式清洗，槽液添加EC=1～10us/cm的纯水，再用EC=1～10us/cm的纯水喷淋式清洗，槽液温度50～60℃，槽液pH值6～9；
S22. 冷水清洗：EC=1～10us/cm的纯水喷淋式清洗，槽液pH值6～8；
S23. 纯水清洗：EC=1～10us/cm的纯水喷淋式清洗；
步骤S3和S4中，304不锈钢辊作为涂覆辊，使用PU60的聚氨酯橡胶辊作为带料辊。
本发明制备的搭配的涂层主要性能符合GBT22638.9-2016标准外，同时具有静摩擦系数μs ≤0.175，动摩擦系数μd≤0.125。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过优化生产工艺：增强清洗效果(由单一式清洗方式改造为浸泡式+喷淋式的综合性清洗方式)、提高涂层厚度（常规涂料面涂厚度0.3～0.5g/m2，面涂涂层厚度为0.5～0.7 g/cm2）、提高涂覆表面质量（底涂钢辊涂覆，面涂涂料加水配置优化）、优化涂层固化工艺（底涂抽风、面涂不抽风），开发出的自润滑铝箔增加了涂层自身具有的润滑性，减少摩擦力，使得制备得到的铝箔静摩擦系数μs ≤0.175，动摩擦系数μd≤0.125的自润滑铝箔。该自润滑铝箔能减少加工模具的磨损率，具有高加工性，提高了模具使用寿命；同时，其对模具的适应性较强，通过涂层的润滑性与铝箔的减薄化提高与高速冲床（≥400次/min）的适应性，使得其对高速、低速等不同冲床均适用。该自润滑铝箔已经通过松下等或内外知名空调生产企业验证并批量生产，产品畅销或内外，具有良好的经济社会效益。
具体实施方式
下面结合说明书和具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
以下实施例中选用的自润滑自交联涂料：广州慧谷化学的HW6608涂料、HW6550涂料和HW6626涂料，均符合：树脂分子量达到12000以上；以重量计算为环氧改性丙烯酸树脂9～11%，乙二醇丁醚1～3%，消泡剂0.1～1%，润滑剂1～5%，水补足余量。
实施例1一种自润滑亲水铝箔
一、生产方法
1）铝箔：使用0.083*627 mm规格铝箔。
2）脱脂：使用浸泡式脱脂+喷淋式的综合清洗方式，使用慧谷液体脱脂剂配制脱脂液；脱脂液中总碱浓度保持在0.042mol/L；脱脂液温度58℃。
3）热水清洗：先浸泡式清洗，槽液添加EC=1～10us/cm的纯水，再用EC=1～10us/cm的纯水喷淋式清洗，热水槽温度56℃，槽液pH值8。
4）冷水清洗：EC=1～10us/cm的纯水喷淋式清洗，槽液pH值6.8 。
5）纯水清洗：EC=3.5us/cm的纯水喷淋式清洗。
6）烘干：时间2.4秒；温度320℃。
7）底涂层涂覆：使用304不锈钢辊作为涂覆辊，PU60的聚氨酯橡胶辊作为带料辊；使用有机耐腐蚀涂料HD2805涂覆，涂覆量为1.85g/cm2，涂覆环境温度29℃，涂覆辊线速度与车速的比为1.27：1，带料辊辊速为35r/min。
8）底涂层固化：使用红外中波管辐射加热，固化铝箔温度左边216℃，右边216℃；固化时间10.8秒；固化炉内抽风，固化环境温度29℃。
9）面涂层涂覆：涂料粘度：14s，pH值：3.5，以重量计算混合涂料含有固体10.5%，涂覆前加水75kg/每125kg自润滑自动交联涂料HW6608，使用PU60的聚氨酯橡胶辊作为涂覆，不锈钢辊作为带料辊，涂覆量为0.61 g/cm2，涂覆辊线速度与车速的比为1～1.15：1，带料辊辊速为35r/min。
10）面涂层固化：使用改进型红外中波管辐射加热固化，固化板温左边241℃，右边241℃。固化时间10.8秒；涂覆环境温度29℃。
11）卷取：换卷卷取不停机换卷；张力380N/m2。
12）分切：使用高速分切机，将0.083*627mm规格分切为0.085*617mm规格。
13）包装：使用三层产品防护包装方式：牛皮纸+塑料薄膜+纸板。
二、结果
经检测，制备得到的自润滑亲水铝箔符合GBT22638.9-2016标准，静摩擦系数μs =0.149，动摩擦系数μd=0.19。
实施例2一种自润滑亲水铝箔
一、生产方法
1）铝箔：使用0.083*627mm规格铝箔。
2）脱脂：使用浸泡式脱脂+喷淋式的综合清洗方式，使用慧谷液体脱脂剂；脱脂液中总碱浓度保持在0.040mol/L；脱脂液温度58℃。
3）热水清洗：先浸泡式清洗，槽液添加EC=1～10us/cm的纯水，再用EC=1～10us/cm的纯水喷淋式清洗，槽液温度55℃；槽液pH值7.8。
4）冷水清洗：EC=1～10us/cm的纯水喷淋式清洗，槽液pH值7.0 。
5）纯水清洗：EC=4.1us/cm的纯水喷淋式清洗。
6）烘干：时间2.5秒；温度321℃。
7）底涂层涂覆：使用304不锈钢辊作为涂覆辊，使用PU60的聚氨酯橡胶辊作为带料辊；使用有机耐腐蚀涂料HD2812涂覆，涂覆量为1.9g/cm2，涂覆环境温度30℃，涂覆辊线速度与车速的比为1.25：1，带料辊辊速为40r/min。
8）底涂层固化：使用改进型红外中波管辐射加热，固化铝箔温度210℃；固化时间10.8秒；固化炉内抽风，固化环境温度32℃。
9）面涂层涂覆：涂料粘度：14.5s，pH值：3.2，以重量计算混合涂料含有固体10.5%，涂覆前加水75kg/每125kg自润滑自交联涂料HW6626，使用PU60的聚氨酯橡胶辊作为涂覆，不锈钢辊作为带料辊，涂覆量为0.52 g/cm2，涂覆辊线速度与车速的比为1：1，带料辊辊速为40r/min。
10）面涂层固化：使用改进型红外中波管辐射加热固化，面涂固化板温左边249℃，右边241℃。固化时间10.8秒；涂覆环境温度34℃。
11）卷取：换卷卷取不停机换卷；张力390N/m2。
12）分切：使用高速分切机，将0.083*627mm规格分切为0.085*617mm规格。
13）包装：使用三层产品防护包装方式：牛皮纸+塑料薄膜+纸板。
二、结果
经检测，制备得到的自润滑亲水铝箔符合GBT22638.9-2016标准，静摩擦系数μs =0.155，动摩擦系数μd=0.20。
实施例3一种自润滑亲水铝箔
一、生产方法
1）铝箔：使用0.083*746mm规格铝箔。
2）脱脂：使用浸泡式脱脂+喷淋式的综合清洗方式，使用慧谷液体脱脂剂配制脱脂液；脱脂液中总碱浓度保持在0.052mol/L；脱脂液温度60℃。
3）热水清洗：先浸泡式清洗，槽液添加EC=1～10us/cm的纯水，再用EC=1～10us/cm的纯水喷淋式清洗，槽液温度54℃；槽液pH值8.0。
4）冷水清洗：EC=1～10us/cm的纯水喷淋式清洗，槽液pH值6.8 。
5）纯水清洗：EC=3.6us/cm的纯水喷淋式清洗。
6）烘干：时间2.18秒；温度320℃。
7）底涂层涂覆：使用304不锈钢辊作为涂覆辊，使用PU60的聚氨酯橡胶辊作为带料辊；使用有机耐腐蚀涂料HD5330涂覆，涂覆量为1.85g/cm2，涂覆环境温度32℃，涂覆辊线速度与车速的比为1.26：1，带料辊辊速为30r/min。
8）底涂层固化：使用改进型红外中波管辐射加热，底涂固化铝箔温度左边224℃，右边224℃；固化时间10.8秒，固化炉内抽风，固化环境温度30℃。
9）面涂层涂覆：涂料粘度：15s，pH值：3.8，以重量计算混合涂料含有固体10.4%，涂覆前加水75kg/每125kg自润滑自交联涂料HW6550，使用PU60的聚氨酯橡胶辊作为涂覆，不锈钢辊作为带料辊，涂覆量为0.60 g/cm2，涂覆辊线速度与车速的比为1.1：1，带料辊辊速为32r/min。
10）面涂固化：使用改进型红外中波管辐射加热固化，面涂固化板温左边249℃，右边249℃。固化时间9.83秒；涂覆环境温度29℃。
11）卷取，换卷卷取不停机换卷；张力400N/m2。
12）分切：使用高速分切机，将0.083*746mm规格分切为0.085*736mm规格。
13）包装：使用三层产品防护包装方式：牛皮纸+塑料薄膜+纸板。
二、结果
经检测，制备得到的自润滑亲水铝箔符合GBT22638.9-2016标准，静摩擦系数μs =0.153，动摩擦系数μd=0.121。
Claims (10)
1.一种自润滑亲水铝箔，其特征在于，在铝箔上设置有涂层，涂层包括底涂层和面涂层：形成所述底涂层的涂料为耐腐蚀层涂料，涂覆量为1.6～2.1g/cm2；形成所述面涂层的涂料为自润滑自交联涂料水混合的混合涂料，添加水至混合涂料粘度：13～17s，pH值3～5，以重量计算混合涂料含有固体9%～11%，涂覆量为0.5～0.7g/cm2。
2.一种自润滑亲水铝箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 铝箔脱脂：先浸泡式脱脂，之后再喷淋式脱脂，采用液体脱脂剂配制脱脂液，脱脂液中总碱浓度保持在0.04～0.07mol/L，脱脂液温度为50～60℃；
S2. 铝箔清洗并烘干；
S3. 底涂层涂覆及固化：涂覆时，使用耐腐蚀层涂料，涂覆量为1.6～2.1g/cm2，固化炉内抽风；
S4. 面涂层涂覆及固化：涂覆时，使用自润滑自交联涂料与水混合的混合涂料，添加水至混合涂料粘度：13～17s，pH值3～5，以重量计算混合涂料含有固体9%～11%，涂覆量为0.5～0.7g/cm2，固化炉内不抽风；
S5. 冷却。
3.根据权利要求2所述的自润滑亲水铝箔，其特征在于，步骤S2中，所述铝箔清洗包括以下步骤：
S21. 热水清洗：先浸泡式清洗，槽液添加纯水，再用纯水喷淋式清洗，槽液温度50～60℃，槽液pH值6～9；
S22. 冷水清洗：纯水喷淋式清洗，槽液pH值6～8；
S23. 纯水清洗：纯水喷淋式清洗。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述烘干的温度315～325℃，时间为2～4秒。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，涂覆辊与带料辊的线速度之间的比为（1.2～1.4）：1，带料辊辊速为30～45r/min。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，固化温度210～241℃，固化时间≥8秒。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，涂覆辊线速度与车速之间的比为（1.0～1.1）：1，带料辊辊速为30～45r/min。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，固化温度232～254℃，固化时间≥8秒。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3和S4中，不锈钢辊作为涂覆辊，使用聚氨酯橡胶辊作为带料辊。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：卷取、分切、包装和入库。
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2018
- 2018-12-20 CN CN201811563912.4A patent/CN109807046A/zh active Pending
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