CN113321991A - 一种抗磨损家电彩涂钢板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗磨损家电彩涂钢板及其制备方法,包括其表面经钝化处理的钢板,在钢板的钝化层表面分别设置底涂涂层、中涂耐磨涂层以及面涂涂层;其中,中涂耐磨涂层位于底涂涂层和面涂涂层之间,中涂耐磨涂层的耐磨漆原料包括不低于35wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的羧基聚酯树脂、不低于15wt%的环氧树脂以及不低于10wt%的溶剂,环氧树脂与羧基聚酯树脂可发生交联固化反应,经烘烤固化成型;本发明具有优异的抗磨损性能,非常适合作为家电彩涂钢板。

Description

一种抗磨损家电彩涂钢板及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢板制造领域,具体涉及一种抗磨损家电彩涂钢板,本发明还涉及了该抗磨损家电彩涂钢板的制备方法。
背景技术
传统的彩涂钢板通常是指将涂料在钢板的连续生产线上涂敷在经表面钝化处理后的钢板(主要包括镀锌钢板或铝锌镀层钢板)上,然后经热固化成型。依据彩涂钢板的用途分类,主要包括建材用彩涂钢板和家电用彩涂钢板,其中,家电用彩涂钢板对其表面效果具有更高的要求。家电用彩涂钢板通常包括钢板基层、钝化层、底漆层(一般采用聚酯树脂漆)和面漆层(一般为聚酯漆),通过底漆、面漆涂层可以实现对钢板基层良好的防腐防护以及表面装饰。然而为了实现对表面的装饰效果以及易加工性能,导致现有技术中家电彩涂钢板的面漆涂层耐磨损性能差,应用作为家电面板后,使得表面装饰效果不耐久且经一定时间使用后,涂层的防护性会变得较差,无法满足家电面板的涂层防护需求。
公开号为CN 111777927A的发明专利公开了一种高硬度耐纸带磨损的家电彩板涂料及其制备方法,属于彩涂钢板涂料领域。所述涂料包括以下重量份的组分:高支化度高羟值饱和聚酯树脂40~45份;饱和聚酯树脂8~10份;氨基树脂10~15份;分散剂O.5~1份;消泡助剂0.5~1份;流平剂1~2份;酸催化剂0.5~1份;钛白粉30~35份;溶剂8~10份。该方案单纯依赖提高涂层的交联度来试图提高涂膜的表面硬度以及抗纸带磨损性能,其在实际应用中的抗磨损能力是非常有限的。
因此,本申请人希望寻求技术方案对此进行改进。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种抗磨损家电彩涂钢板及其制备方法,具有优异的抗磨损性能,非常适合作为家电彩涂钢板。
本发明采用的技术方案如下:
一种抗磨损家电彩涂钢板,包括其表面经钝化处理的钢板,在钢板的钝化层表面分别设置底涂涂层、中涂耐磨涂层以及面涂涂层;其中,所述中涂耐磨涂层位于所述底涂涂层和面涂涂层之间,所述中涂耐磨涂层的耐磨漆原料包括不低于35wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的羧基聚酯树脂、不低于15wt%的环氧树脂以及不低于10wt%的溶剂,所述环氧树脂与羧基聚酯树脂可发生交联固化反应,经烘烤固化成型。
优选地,所述羧基聚酯树脂包括第一饱和型羧基聚酯树脂和第二饱和型羧基聚酯树脂,所述第一饱和型羧基聚酯树脂的酸值范围为35-55mgKOH/g,所述第二饱和型羧基聚酯树脂的酸值范围为60-90mgKOH/g。
优选地,所述耐磨漆原料还包括1-3wt%的异氰酸酯以及2-5wt%的玻璃微粉;所述纳米二氧化硅粉的平均粒径为40-60纳米,将其与羧基聚酯树脂进行预混得到经纳米二氧化硅粉耐磨改性的羧基聚酯树脂。
优选地,所述底涂涂层的底漆包括聚酯液体漆,经烘烤固化成型。
优选地,所述面涂涂层的面漆采用丙烯酸液体漆或聚酯液体漆,经烘烤固化成型。
优选地,所述底涂涂层为5-15微米;所述中涂耐磨涂层的厚度范围为10-25微米,所述面涂涂层的厚度范围为5-15微米。本申请涉及的涂层厚度的测试标准依据为GB/T6739-2006。
优选地,所述钢板为镀锌钢板或铝锌镀层钢板;通过对钢板基层进行表面清洗、退火、热镀、冷却、光整拉矫以及表面钝化处理工序制得。
优选地,一种如上所述的抗磨损家电彩涂钢板的制备方法,包括如下操作步骤:
A10)、对所述钢板进行脱脂以及化学前处理,在钢板表面形成利用涂层附着的皮膜层;
A20)、将底漆通过辊涂工艺涂覆在钢板的钝化层表面,经过加热烘烤成型得到底涂涂层;
A30)、将耐磨漆通过辊涂工艺涂覆在底涂涂层上,经过加热烘烤成型得到中涂耐磨涂层;
A40)、将面漆通过辊涂工艺涂覆在中涂耐磨涂层上,经过加热烘烤成型得到面涂涂层,完成抗磨损家电彩涂钢板的制备。
优选地,在所述步骤A20)和/或步骤A30)和/或步骤A40)中,所述加热烘烤采用炉温范围设定在180-400℃的烘干炉对辊涂漆层进行烘烤固化,然后经过水冷槽冷却;其中,所述水冷槽的末端有挤干辊和风刀,用于快速去除钢板表面的水分。
优选地,所述步骤A10)中,所述皮膜层采用磷酸盐或磷酸盐复合氧化物;在步骤A40)后还包括步骤A50)、对抗磨损家电彩涂钢板进行张力整平处理,使得彩涂钢板具有更好的平整度。
本申请创造性地提出在底涂涂层和面涂涂层中设置由耐磨漆烘烤固化成型得到的中涂耐磨涂层,其中,提出由经纳米二氧化硅粉耐磨改性的羧基聚酯树脂以及环氧树脂组成耐磨漆的原料主体体系,环氧树脂中的羟基与羧基聚酯树脂中的羧基发生交联固化反应,纳米二氧化硅粉可明显利于固化涂层的致密性以及表面强度,具有优异的抗磨损性能,同时本申请中中涂耐磨涂层与底涂涂层和面涂涂层同时保存良好的兼容附着性,作为面涂涂层抗磨损层的同时还作为底涂涂层的防腐防护层;本申请还进一步对耐磨漆提出了不同酸值的饱和型羧基聚酯树脂,以及作为羧基聚酯树脂辅助固化剂的异氰酸酯,进一步利于中涂耐磨涂层的交联固化程度,提高中涂耐磨涂层的致密性,同时通过进一步添加玻璃微粉可进一步提升位于中涂耐磨涂层的抗磨损性能,非常适合作为家电彩涂钢板。
附图说明
图1是本发明具体实施方式下抗磨损家电彩涂钢板的结构示意图;
图2是图1中A处结构放大图;
图3是本发明具体实施方式下抗磨损家电彩涂钢板的制备操作步骤框图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种抗磨损家电彩涂钢板,包括其表面经钝化处理的钢板,在钢板的钝化层表面分别设置底涂涂层、中涂耐磨涂层以及面涂涂层;其中,中涂耐磨涂层位于底涂涂层和面涂涂层之间,中涂耐磨涂层的耐磨漆原料包括不低于35wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的羧基聚酯树脂、不低于15wt%的环氧树脂以及不低于10wt%的溶剂,环氧树脂与羧基聚酯树脂可发生交联固化反应,经烘烤固化成型。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
请参见图1和图2所示的一种抗磨损家电彩涂钢板10,包括其表面经钝化处理的钢板11,在钢板11的钝化层(图未示出)表面分别设置底涂涂层12、面涂涂层;其中,面涂涂层包括中涂耐磨涂层13a和面涂涂层13b,中涂耐磨涂层13a位于底涂涂层12和面涂涂层13b之间,中涂耐磨涂层13a的耐磨漆原料包括不低于35wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的羧基聚酯树脂、不低于15wt%的环氧树脂以及不低于10wt%的溶剂(具体可以采用环己酮或芳烃类溶剂或其他的公知溶剂);优选地,在本实施方式中,钢板11为镀锌钢板,在其他实施方式中,也可以采用铝锌镀层钢板,可以获得类似的技术效果;通过对钢板基层11进行表面清洗、退火、热镀、冷却、光整拉矫以及表面钝化处理工序制得;底涂涂层为5-15微米;中涂耐磨涂层的厚度范围为10-25微米,面涂涂层的厚度范围为5-15微米。
优选地,在本实施方式中,羧基聚酯树脂包括第一饱和型羧基聚酯树脂和第二饱和型羧基聚酯树脂,第一饱和型羧基聚酯树脂的酸值范围为35-55mgKOH/g,第二饱和型羧基聚酯树脂的酸值范围为60-90mgKOH/g;耐磨漆还包括1-3wt%的异氰酸酯以及2-5wt%的玻璃微粉;纳米二氧化硅粉的平均粒径为40-60纳米,具体可将纳米二氧化硅粉与羧基聚酯树脂进行高速预混得到经纳米二氧化硅粉耐磨改性的羧基聚酯树脂。当然地,还可以根据实际需要在耐磨漆中加入流平剂、消泡剂等助剂。
优选地,在本实施方式中,底涂涂层12的涂料包括聚酯液体漆(公知的液体涂料,可从市场上直接采购得到),经烘烤固化成型;面涂涂层13b的涂料采用丙烯酸液体漆(公知的液体涂料,可从市场上直接采购得到),在其他实施方式中,也可以采用聚酯液体漆(公知的液体涂料,可从市场上直接采购得到),经烘烤固化成型。
优选地,请进一步参见图3所示,一种如上所述的抗磨损家电彩涂钢板10的制备方法,包括如下操作步骤:
A10)、对钢板11进行脱脂以及化学前处理,在钢板11表面形成利用涂层附着的皮膜层,皮膜层采用磷酸盐或磷酸盐复合氧化物;
A20)、将底漆通过辊涂工艺涂覆在钢板的钝化层(图未示出)表面,经过加热烘烤成型得到底涂涂层12;
A30)、将耐磨漆通过辊涂工艺涂覆在底涂涂层12上,经过加热烘烤成型得到中涂耐磨涂层13a;
A40)、将面漆通过辊涂工艺涂覆在中涂耐磨涂层13a上,经过加热烘烤成型得到面涂涂层13b;
A50)、对抗磨损家电彩涂钢板10进行张力整平处理,使得彩涂钢板10具有更好的平整度。
优选地,在本步骤A20)、A30)以及A40)中,加热烘烤采用炉温范围设定在180-400℃的底涂烘干炉对底漆进行烘烤固化,然后经过水冷槽冷却;其中,水冷槽的末端有挤干辊和风刀,用于快速去除钢板表面的水分;
本实施例创造性地提出在底涂涂层12和面涂涂层13b中设置由耐磨漆烘烤固化成型得到的中涂耐磨涂层13a,其中,提出由经纳米二氧化硅粉耐磨改性的羧基聚酯树脂以及环氧树脂组成耐磨漆的原料主体体系,环氧树脂中的羟基与羧基聚酯树脂中的羧基发生交联固化反应,纳米二氧化硅粉可明显利于固化涂层的致密性以及表面强度,具有优异的抗磨损性能,同时本实施例中中涂耐磨涂层13a与底涂涂层12和面涂涂层13b同时保存良好的兼容附着性,作为面涂涂层13b抗磨损层的同时还作为底涂涂层12的防腐防护层;本实施例还进一步对耐磨漆提出了不同酸值的饱和型羧基聚酯树脂,以及作为羧基聚酯树脂辅助固化剂的异氰酸酯,进一步利于中涂耐磨涂层13a的交联固化程度,提高中涂耐磨涂层13a的致密性,同时通过进一步添加玻璃微粉可进一步提升位于中涂耐磨涂层13a的抗磨损性能,非常适合作为家电彩涂钢板。
为了进一步说明本申请的技术效果,本申请特别设置以下实施例和对比例,并对其进行耐磨性能对比:
实施例1:本实施例1的其余技术方案同以上实施技术方案,其中,耐磨漆包括35wt%的环氧树脂、20wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的第一饱和型羧基聚酯树脂(酸值为40-45mgKOH/g)、25wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的第二饱和型羧基聚酯树脂(酸值为65-72mgKOH/g)、3wt%的异氰酸酯以及17wt%的溶剂。
实施例2:本实施例2的其余技术方案同以上实施技术方案,其中,耐磨漆包括35wt%的环氧树脂、20wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的第一饱和型羧基聚酯树脂(酸值为40-45mgKOH/g)、15wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的第二饱和型羧基聚酯树脂(酸值为65-72mgKOH/g)、3wt%的异氰酸酯、2wt%的玻璃微粉以及25wt%的溶剂。
实施例3:本实施例3的其余技术方案同以上实施技术方案,其中,耐磨漆包括35wt%的环氧树脂、40wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的第一饱和型羧基聚酯树脂(酸值为40-45mgKOH/g)、3wt%的异氰酸酯、5wt%的玻璃微粉以及17wt%的溶剂。
实施例4:本实施例4的其余技术方案同以上实施技术方案,其中,耐磨漆包括35wt%的环氧树脂、40wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的第一饱和型羧基聚酯树脂(酸值为65-72mg KOH/g)、3wt%的异氰酸酯、5wt%的玻璃微粉以及17wt%的溶剂。
对比例1:本对比例1的其余技术方案同实施例1,区别在于,在本对比例1中,耐磨漆采用未经纳米二氧化硅粉耐磨改性的常规羧基聚酯树脂。
对比例2:本对比例2的其余技术方案同实施例1,区别在于,在本对比例2中,耐磨漆包括70wt%的环氧树脂、5wt%的环氧树脂固化剂、3wt%的异氰酸酯以及22wt%的溶剂。
对比例3:本对比例3的其余技术方案同以上实施技术方案,其中,没有设置中涂耐磨涂层。
将以上实施例1-4以及对比例1-3得到的家电彩涂钢板进行耐磨测试,测试标准参考GB/T 1768-2006,测试设备采用Taber耐磨仪器,在相同的负载以及相同的磨转数后,测试镀层的失重数据,失重数据越低,代表其耐磨性越好,具体测试结果表明:实施例1-4的失重数据最低,对比例3的面涂固化涂层完全脱落,无法完成测试,对比例1-2的失重数据较高,耐磨性能不理想。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种抗磨损家电彩涂钢板,包括其表面经钝化处理的钢板,其特征在于,在钢板的钝化层表面分别设置底涂涂层、中涂耐磨涂层以及面涂涂层;其中,所述中涂耐磨涂层位于所述底涂涂层和面涂涂层之间,所述中涂耐磨涂层的耐磨漆原料包括不低于35wt%的经纳米二氧化硅粉耐磨改性的羧基聚酯树脂、不低于15wt%的环氧树脂以及不低于10wt%的溶剂,所述环氧树脂与羧基聚酯树脂可发生交联固化反应,经烘烤固化成型。
2.根据权利要求1所述的抗磨损家电彩涂钢板,其特征在于,所述羧基聚酯树脂包括第一饱和型羧基聚酯树脂和第二饱和型羧基聚酯树脂,所述第一饱和型羧基聚酯树脂的酸值范围为35-55mgKOH/g,所述第二饱和型羧基聚酯树脂的酸值范围为60-90mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的抗磨损家电彩涂钢板,其特征在于,所述耐磨漆原料还包括1-3wt%的异氰酸酯以及2-5wt%的玻璃微粉;所述纳米二氧化硅粉的平均粒径为40-60纳米,将其与羧基聚酯树脂进行预混得到经纳米二氧化硅粉耐磨改性的羧基聚酯树脂。
4.根据权利要求1所述的抗磨损家电彩涂钢板,其特征在于,所述底涂涂层的底漆包括聚酯液体漆,经烘烤固化成型。
5.根据权利要求1所述的抗磨损家电彩涂钢板,其特征在于,所述面涂涂层的面漆采用丙烯酸液体漆或聚酯液体漆,经烘烤固化成型。
6.根据权利要求1所述的抗磨损家电彩涂钢板,其特征在于,所述底涂涂层为5-15微米;所述中涂耐磨涂层的厚度范围为10-25微米,所述面涂涂层的厚度范围为5-15微米。
7.根据权利要求1所述的抗磨损家电彩涂钢板,其特征在于,所述钢板为镀锌钢板或铝锌镀层钢板;通过对钢板基层进行表面清洗、退火、热镀、冷却、光整拉矫以及表面钝化处理工序制得。
8.一种如权利要求1-7之一所述的抗磨损家电彩涂钢板的制备方法,其特征在于,包括如下操作步骤:
A10)、对所述钢板进行脱脂以及化学前处理,在钢板表面形成利用涂层附着的皮膜层;
A20)、将底漆通过辊涂工艺涂覆在钢板的钝化层表面,经过加热烘烤成型得到底涂涂层;
A30)、将耐磨漆通过辊涂工艺涂覆在底涂涂层上,经过加热烘烤成型得到中涂耐磨涂层;
A40)、将面漆通过辊涂工艺涂覆在中涂耐磨涂层上,经过加热烘烤成型得到面涂涂层,完成抗磨损家电彩涂钢板的制备。
9.根据权利要求8所述的抗磨损家电彩涂钢板的制备方法,其特征在于,在所述步骤A20)和/或步骤A30)和/或步骤A40)中,所述加热烘烤采用炉温范围设定在180-400℃的烘干炉对辊涂漆层进行烘烤固化,然后经过水冷槽冷却;其中,所述水冷槽的末端有挤干辊和风刀,用于快速去除钢板表面的水分。
10.根据权利要求8所述的抗磨损家电彩涂钢板的制备方法,其特征在于,所述步骤A10)中,所述皮膜层采用磷酸盐或磷酸盐复合氧化物;在步骤A40)后还包括步骤A50)、对抗磨损家电彩涂钢板进行张力整平处理,使得彩涂钢板具有更好的平整度。
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