CN116273762A - 一种功能家电彩涂板的固化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功能家电彩涂板的固化工艺，属于金属材料表面处理领域。本发明生产流程如下：S1、基板的制备、清洗与钝化；S2、涂覆烘烤底漆与面漆，其中底漆膜厚是5‑7微米，面漆膜厚是15‑17微米，烘干后卷取成卷；面漆烘烤的炉温T炉控制为T炉＝250+10(H基+㏑V‑6R)；其中H基指基材厚度，mm；V指烘烤炉产线运行速度，m/min；R指彩涂板表面粗糙度；S3、油墨网印：将彩涂卷钢分切后匀速通过紫外固化灯的下方，固化成膜。本发明通过对彩涂面漆涂料成分的调整，并配合固化工艺的优化，生产出一种适用于高端家电的材料，满足其后续在紫外光条件下的固化涂层与彩涂板本体良好的粘附力。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料表面处理技术领域，更具体地说，涉及一种功能家电彩涂板的固化工艺。
背景技术
随着彩涂板在家电领域应用的拓展，一些家电需要在其外壳上印刷图案、LOGO、功能标识等。目前，为满足这些印刷需要，比较经济、便于实施的工艺是在彩涂板表面通过UV油墨丝印的方式实现：即在经冲压的彩涂板表面特定区域，丝印特殊图案或标识的油墨，经UV固化后附着在彩涂板涂层表面。
普通彩涂板涂层在固化过程中分子间发生完全交联反应，印刷油墨后容易出现油墨附着不良的情况，不能满足家电制造业的需求。
公开号CN 111100498 B的专利公开了一种UV-LED固化油墨及其应用，该案具有缩短丝印固化时间和提高生产效率的优点，但仅涉及油墨配方调整，至关重要的生产工艺并未公开。公开号CN 107876354 A的申请案公开了一种满足UV油墨丝印工艺要求的彩涂板及其生产方法，固化后的单涂层钢带继续在精涂机上，涂覆特殊面漆，再经过固化、冷却，卷取至成品，该案重在对面漆进行调整。公开号CN 115491103 A的申请案公开了水性聚酯改性环氧背漆及制备方法、发泡性能优良的环境友好型家电彩涂板及生产方法，采用聚酯改性耐蚀性优良的环氧树脂，获得性能优异的涂料，尤其发泡性能较为优越。公开号CN114535036 A的申请案公开了室外家电用高耐蚀深冲彩涂板及其制备方法，采用专用的聚氨酯底漆，提高彩涂板的耐切口腐蚀性能和深冲加工服役性能的彩涂板。公开号CN114539854 A的申请案公开了一种高耐蚀用彩涂板及其生产方法，通过双面超厚氟碳表面质量控制技术，包括底漆面漆涂料的配方成分、辊速、辊压等涂覆及固化工艺设计，得到一种各层间结合力优良的、且高耐蚀性彩涂板。综上所述，目前对于彩涂板的丝印技术已经有大量公开，但随着技术路线的不断发展，以及市场对产品质量的不同性能要求提升，行业内对彩涂板的固化工艺仍在不断研发中。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明拟提供一种功能家电彩涂板的固化工艺，通过对彩涂面漆涂料成分的调整，并配合固化工艺的优化，生产出一种适用于高端家电的材料，满足其后续在紫外光条件下的固化涂层与彩涂板本体良好的粘附力。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种功能家电彩涂板的固化工艺，生产流程如下：
S1、基板的制备：钢板经热轧、酸洗、冷轧以及热浸镀后制成表面质量和板形合格的镀层钢带，即镀锌基板；
基板的清洗：对基板进行碱洗和漂洗用以去除钢带表面的杂质及油污；
基板的钝化：在清洁基板表面涂覆一层钝化膜，膜重为0-15mg/m2，增强镀层板与涂层的可粘附力；
S2、涂覆烘烤底漆与面漆，其中底漆膜厚是5-7微米，面漆膜厚是15-17微米，底漆烘干后再涂覆面漆，面漆烘干后卷取成卷；
本发明控制面漆烘烤的炉温T炉控制为T炉＝250+10(H基+㏑V-6R)；其中H基指基材厚度，mm；V指烘烤炉产线运行速度，m/min；R指彩涂板表面粗糙度。更进一步地，面漆烘烤的炉温T炉优选为230-270℃，基材厚度H基优选为0.3mm-0.6mm，产线运行速度V优选为40m/min-80m/min，彩涂表面粗糙度R优选为0.5-1.0。
为实现涂层紫外固化的效果，且不影响家电彩涂板的其余性能，本发明对面漆烘烤时的固化炉炉温控制尤为重要，既预留部分活性因子固化不完全，便于与紫外固化涂层中的分子发生交联反应，同时对面漆组分进行调整，使面漆组分与固化炉炉温相匹配，避免常规面漆涂料固化不完全对家电彩涂板耐MEK、T弯以及耐蚀性能等的不良影响。
本发明中使用的面漆涂料包括以下组分：不饱和聚酯树脂，50-60份；颜填料，15-25份；分散剂，5-10份；消泡剂，4-8份；二甲苯，15-20份；苯乙烯，10-15份；表面助剂，0.5-1.0份；流平剂，0.2-0.6份。
其中不饱和聚酯树脂采用以下方法制备：取15mL-20mL马来酸酐、5mL-10mL苯酐，10mL-15mL 1,2-丙二醇，1-2g有机锡加入到反应容器，反应容器中对应配设有搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗，为避免物料氧化，在氮气的惰性气体保护下进行反应，先搅拌预热至120℃-130℃；再加入15-25g三羟甲基丙烷二烯丙基醚，采用恒压滴液漏斗匀速滴入，并在0.5-1.0h内滴加完毕，然后在150-170℃下恒温反应；适宜充分的滴加反应时间有利于提高缩聚物的分子量，并避免过长时间使分子活性位点过少影响与后续油墨之间反应的问题；后期将上述体系转移至压强为15MPa-20MPa的高压反应釜中，在120℃-140℃下进行真空状态下的恒温反应，以保证去除低分子的副产物，避免影响产率；间隔测量反应液酸值，待酸值下降至30-40mgKOH/g后降温至70-90℃，取样测分子量，分子量达到7000-15000后停止保温，迅速冷却，过滤出料即得不饱和聚酯。
本发明中的不饱和聚酯的分子链上含有一定量的活性很大的不饱和键，可以与油墨反应的活性位点。为使具有的不饱和键在一定的条件下可与油墨中的成分发生反应成膜，需配合使用一定强度的紫外光进行触发，其能使线型的热固性树脂在加热情况下变成不熔结构的聚合物，本发明采用该不饱和聚酯既能保证后续紫外固化的效果，又能不影响其余性能。同时，不饱和聚酯的不饱和键过多，易于发生自缩合，分子量低于7000下限时，其机械强度会大大减少，势必影响家电彩涂板的关键性能之一即抗加工变形能力；不饱和聚酯的不饱和键过少，则影响后续与油墨的反应程度，易造成油墨的附着力不良。
S3、油墨网印：将彩涂卷钢分切成盒板，将盒板匀速通过紫外固化灯的下方，固化成膜，运行线速度为30-50m/min，固化能量是500mJ/cm2-700mJ/cm2，待冷却至室温，检测各项性能。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的固化工艺，优化控制面漆烘烤时的固化炉炉温，既预留部分活性因子固化不完全，便于与紫外固化涂层中的分子发生交联反应，同时对面漆组分进行调整，使面漆组分与固化炉炉温相匹配，避免常规面漆涂料固化不完全对家电彩涂板耐MEK、T弯以及耐蚀性能等的不良影响，满足其后续在紫外光条件下的固化涂层与彩涂板本体良好的粘附力。
附图说明
图1为各实施例与对比例紫外固化涂层脱落率的比对示意图；
图2为各实施例与对比例耐MEK的比对示意图；
图3为各实施例与对比例T弯的比对示意图；
图4为各实施例与对比例500h中性盐雾划线腐蚀宽度的比对示意图；
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例
本实施例的功能家电彩涂板的固化工艺，生产流程如下：
S1、基板的制备、清洗与钝化：钝化膜，膜重为0-15mg/m2；下述实施例1-实施例3中膜重分别为2mg/m2，10mg/m2和15mg/m2；
S2、涂覆烘烤底漆与面漆，控制面漆烘烤的炉温T炉控制为T炉＝250+10(H基+㏑V-6R)；其中H基指基材厚度，mm；V指烘烤炉产线运行速度，m/min；R指彩涂板表面粗糙度；其中底漆膜厚是5-7微米，面漆膜厚是15-17微米，下述实施例1-实施例3中底漆膜厚分别为5um、6um、7um，面漆膜厚是15um、16um、17um。
S3、油墨网印：将彩涂卷钢分切成盒板，将盒板匀速通过紫外固化灯的下方，固化成膜，运行线速度为30-50m/min，固化能量是500mJ/cm2-700mJ/cm2，下述实施例1-实施例3中运行线速度分别为30m/min、40m/min、50m/min，固化能量分别为500mJ/cm2、600mJ/cm2、700mJ/cm2。
本实施例通过面漆涂层配方的调整以及生产工艺参数的配合，生产出一种适合紫外固化的家电彩涂板的固化工艺，在面漆涂层配方设计方面，为保证不影响家电彩涂板的其余性能，又能适合后续紫外固化的工艺，采用了具有在一定紫外能量才能引发其反应的含有双键、羟基以及羧基的不饱和聚酯，满足后续紫外固化再次交联反应的需要，预留了部分只能在特定条件下才能引发的活性点。
本实施例中面漆涂料各组分产品的生产信息如下表1：
表1：面漆组分信息表
| 用料 | 型号 | 厂家 |
| 不饱和聚酯树脂 | 自制 | / |
| 颜填料 | 钛白粉 | 安徽金星钛白 |
| 分散剂 | BYK-190 | 毕克化学 |
| 消泡剂 | JS-205 | 捷胜化工 |
| 表面助剂 | TEGOLTW | 德国迪高 |
| 流平剂 | Perenol F40 | 巴斯夫 |
| 二甲苯 | / | 国药集团 |
| 苯乙烯 | / | 国药集团 |
以下表2为各实施例及对比例中的面漆具体组分及面漆固化烘烤温度信息表：
表2：面漆配比及烘烤信息表
以下表3为各实施例中不饱和聚酯树脂的制备组分和制备工艺信息表：
表3：不饱和聚酯树脂的制备工艺信息表
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 马来酸酐(mL) | 15 | 16 | 20 |
| 苯酐(mL) | 5 | 10 | 7 |
| 1,2-丙二醇(mL) | 13 | 15 | 10 |
| 有机锡(g) | 1 | 1.6 | 2 |
| 三羟甲基丙烷二烯丙基醚(g) | 18 | 25 | 15 |
| 搅拌预热温度(℃) | 120 | 130 | 125 |
| 恒温反应温度(℃) | 150 | 160 | 170 |
| 高压反应釜压强(MPa) | 15 | 18 | 20 |
| 高压反应釜反应温度(℃) | 140 | 120 | 130 |
| 酸值检测(mgKOH/g) | 30 | 36 | 40 |
| 降温温度(℃) | 70 | 80 | 90 |
以下表4为各实施例和对比例所得产品的检测性能信息表：
表4：产品性能信息表
| 性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 |
| 紫外固化涂层的脱落率％ | 0 | 0 | 0 | 30％ | 20％ | 50％ | 40％ | 22％ |
| MEK | 100 | 100 | 100 | 80 | 70 | 50 | 100 | 100 |
| T弯 | 1 | 1 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 |
| 500h盐雾划线宽度，mm | 1.8 | 1.5 | 1.6 | 3 | 4 | 7 | 4.2 | 2 |
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，只是本发明的实施方式之一，实际并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种功能家电彩涂板的固化工艺，其特征在于：生产流程如下：
S1、基板的制备、清洗与钝化；
S2、涂覆烘烤底漆与面漆，其中底漆膜厚是5-7微米，面漆膜厚是15-17微米，烘干后卷取成卷；
S3、油墨网印：将彩涂卷钢分切后匀速通过紫外固化灯的下方，固化成膜。
2.根据权利要求1所述的一种功能家电彩涂板的固化工艺，其特征在于：S1中基板的制备指：钢板经热轧、酸洗、冷轧以及热浸镀后制成质量合格的镀层钢带；
基板的清洗指：对基板进行碱洗和漂洗用以去除钢带表面的杂质及油污；
基板的钝化指：在清洁基板表面涂覆一层钝化膜，膜重为0-15mg/m2。
3.根据权利要求1所述的一种功能家电彩涂板的固化工艺，其特征在于：S2中涂覆面漆后，面漆烘烤的炉温T炉控制为T炉＝250+10(H基+㏑V-6R)；其中H基指基材厚度，mm；V指烘烤炉产线运行速度，m/min；R指彩涂板表面粗糙度。
4.根据权利要求3所述的一种功能家电彩涂板的固化工艺，其特征在于：面漆烘烤的炉温T炉为230-270℃。
5.根据权利要求3所述的一种功能家电彩涂板的固化工艺，其特征在于：基材厚度H基优选为0.3mm-0.6mm，产线运行速度V优选为40m/min-80m/min，彩涂表面粗糙度R优选为0.5-1.0。
6.根据权利要求3所述的一种功能家电彩涂板的固化工艺，其特征在于：S2中使用的面漆涂料包括以下组分：不饱和聚酯树脂，50-60份；颜填料，15-25份；分散剂，5-10份；消泡剂，4-8份；二甲苯，15-20份；苯乙烯，10-15份；表面助剂，0.5-1.0份；流平剂，0.2-0.6份。
7.根据权利要求6所述的一种功能家电彩涂板的固化工艺，其特征在于：面漆涂料中的不饱和聚酯树脂采用以下方法制备：取15mL-20mL马来酸酐、5mL-10mL苯酐，10mL-15mL1,2-丙二醇，1-2g有机锡加入到反应容器，氮气保护下搅拌预热至120℃-130℃；加入15-25g三羟甲基丙烷二烯丙基醚，在150-170℃下恒温反应；将上述体系转移至高压反应釜中，在120℃-140℃恒温反应，待酸值下降至30-40mgKOH/g后降温至70-90℃，测分子量达到7000-15000后停止保温，迅速冷却，过滤出料即得不饱和聚酯。
8.根据权利要求7所述的一种功能家电彩涂板的固化工艺，其特征在于：三羟甲基丙烷二烯丙基醚采用恒压滴液漏斗匀速滴入，并在0.5-1.0h内滴加完毕。
9.根据权利要求7所述的一种功能家电彩涂板的固化工艺，其特征在于：高压反应釜中的压强为15MPa-20MPa。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种功能家电彩涂板的固化工艺，其特征在于：S3中油墨网印时的运行线速度为30-50m/min，固化能量是500mJ/cm2-700mJ/cm2。
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