一種彩色塗層鋼板複合材及其使用的膠粘劑的製作方法
2023-06-12 07:57:56 1
專利名稱：一種彩色塗層鋼板複合材及其使用的膠粘劑的製作方法
技術領域：
本發明屬於以鋼板為基板的複合材料技術領域，尤其涉及一種滿足國家標準和歐盟標準的電器用鋼板覆膜複合材料。
背景技術：
彩色塗層複合鋼板或剛帶PSS(Prepainted Steel Sheet)為電器等電子設備的外殼普遍採用的材料，建築用牆板和建築裝飾用面板也大量採用該彩色塗層複合鋼板或剛帶。目前通用的複合成型彩鋼板結構為聚酯/聚氯乙烯/膠粘劑/鋼板，這種複合材料可以滿足GB/T12754-1991《彩色塗層鋼板及剛帶》中規定的高強度杯突實驗以及各種耐候性、耐疲勞實驗測試要求。
生產此種彩色塗層鋼板用複合粘結功能材料的廠商是德國漢高(HENKEL)集團公司和日本索尼(SONY)化學公司。其中的代表產品是日本索尼化學公司開發的工業用粘結劑SC-457，該粘結劑用單液燒結型的膜法將聚氯乙烯薄膜層和基板粘合在一起，粘結劑厚度大於5um。
2003年2月13日，歐盟公布了《廢棄電氣電子器具法令》和《限制使用電氣電子部分含有的特定有害物質》(WEEE ROSH)，對工業產品中的各種重金屬的含量有嚴格要求。，這就要求在2006年1月前，我國國內彩色鋼板加工和應用廠家必須採用含重金屬達標或不含重金屬的聚氯乙烯薄膜，或者生產和採用不含聚氯乙烯薄膜的彩色鋼板及剛帶以供出口。而彩色鋼板及剛帶複合材料中使用的聚氯乙烯薄膜在生產過程中無法避免的添加了少量的重金屬添加劑，現有的德國漢高和日本索尼的粘結劑對鋼板和聚酯薄膜直接複合後不能滿足我國國家標準和歐盟WEEE ROSH標準中關於杯突實驗和各種剪切強度及其他性能實驗的要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠滿足我國國家標準和歐盟WEEE ROSH標準、厚度薄、重量輕的聚酯薄膜直接複合彩色塗層鋼板及剛帶，還提供了一種滿足複合要求、粘結力強的用於該彩色塗層鋼板及剛帶複合的膠粘劑。
本發明採用的技術方案如下一種彩色塗層鋼板複合材料，以塗層鋼板為基板，其特徵在於塗層鋼板的塗層面上複合聚酯薄膜，二者間為聚氨酯膠粘劑層，塗層鋼板的厚度為0.1～2.5mm，聚酯薄膜的厚度為10～50um，膠粘劑層的厚度為3～30um。
所述的塗層鋼板為具有聚酯、矽改性聚酯、偏聚二氟乙烯或塑料溶膠塗層的冷軋鋼板、熱鍍鋅鋼板、熱鍍鋁鋅鋼板或電鍍鋅鋼板。
所述的塗層鋼板的塗層狀態為塗覆層、軋花層或印花層。
所述的聚酯薄膜包括普通透明聚酯薄膜、消光聚酯薄膜、印刷聚酯薄膜、珠光聚酯薄膜和多層複合聚酯薄膜。
所述的聚酯薄膜的外層還粘貼有透明聚乙烯薄膜，聚乙烯薄膜的厚度為10～100um。
該聚氨酯膠粘劑為丙烯酸類改性接枝共聚得到的聚氨酯膠粘劑，其原料重量百分比組成為丙烯酸類單體甲基丙烯酸甲酯 1～15％甲基丙烯酸羥丙酯 1～15％甲基丙烯酸丁酯 1～15％增粘劑對叔丁酚-甲醛樹脂1～15％萜烯樹脂 1～15％雙酚A環氧樹脂1～15％酚醛環氧樹脂 1～15％增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯 1～15％溶劑乙二醇單甲醚 1～30％乙酸乙酯 1～30％甲苯 1～30％二甲苯 1～30％其它二苯甲烷二異氰酸酯 1～15％甲苯二異氰酸酯 1～15％聚酯多元醇 1～25％三羥基甲級丙烷 1～15％所述的聚酯多元醇的數均分子量為20,000～2,000,000。
本發明提供的彩色塗層鋼板複合材料使用的膠粘劑的製備方法如下按比例取定量的聚酯多元醇和三羥甲基丙烷在甲苯溶劑中溶解，加入二苯甲烷二異氰酸酯和甲苯二異氰酸酯在60～100℃條件下進行改性，檢測-NCO的基團的質量百分比含量在1～10％範圍內，再加入丙烯酸類單體，然後在60～100℃條件下加入含有過氧化物引發劑的乙二醇單甲醚溶劑反應2～10小時，降溫加入增塑劑、增粘劑和其他溶劑混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
所述的過氧化物引發劑為過氧化苯甲醯和過氧化新葵酸異丙苯酯。
本發明用彩色塗層鋼板為基板，聚酯薄膜作外層，以透明聚氨酯膠粘劑作為中間粘結層，形成複合結構，通過各層結構的優化設計實現三層材料厚度的合理匹配。該聚氨酯膠粘劑形成的膜片與聚酯薄膜和鋼板基板的剪切強度能達到30Mpa以上。鋼板基板的塗層顏色有桔黃、奶黃、深天藍、海藍、緋紅、磚紅、象牙色、瓷藍等等，基板塗層的塗層狀態對聚氨酯膠粘劑的粘結力沒有任何影響。
為了避免在後續加工過程中彩色塗層鋼板複合材料的聚酯薄膜表面被損壞，在聚酯薄膜的外層還粘貼厚度為10～100um的透明聚乙烯薄膜。
本發明所使用的丙烯酸類改性接枝的聚氨酯膠粘劑的原料中，數均分子量為20,000～2,000,000的聚酯多元醇是以己二酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、1，4-丁二醇、乙二醇和1，2-丙二醇為原料採用常規工藝製備的。
本發明的有益效果在於，該彩色塗層鋼板複合材料為聚酯薄膜/聚氨酯膠粘劑/彩色塗層鋼板結構，具有優異的力學性能，能夠同時滿足我國國家標準和歐盟WEEE ROSH標準，替代現有出口產品，並與現有產品相比重量輕，厚度薄，該彩色塗層鋼板複合材料所使用的聚氨酯膠粘劑對兩粘合面具有極強的粘結力，粘合膜層的剪切強度高，與同性能的進口專用粘結劑相比可降低成本30-50％，還能夠明顯提高彩色塗層鋼板複合材料的表面美觀度。
下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的闡述。
圖1是本實用新型實施例中彩色塗層鋼板複合材料的放大剖面結構示意圖；圖2是本實用新型另一實施例中彩色塗層鋼板複合材料的放大剖面結構示意圖。
具體實施例方式
實施例11.膠粘劑的製備在20Kg的甲苯溶劑中加入20Kg聚酯多元醇(PU-1001，北京高盟化工有限公司產)和0.5Kg的三羥甲基丙烷，在60℃的條件下溶解後加入1.5Kg二苯甲烷二異氰酸酯和2.5Kg甲苯二異氰酸酯，反應3小時進行擴鏈改性，檢測-NCO的百分比含量為4.5％，降溫至40℃，再加入甲基丙烯酸甲酯3Kg、甲基丙烯酸羥丙酯7Kg和甲基丙烯酸丁酯5Kg，在80℃條件下加入含有0.04Kg過氧化苯甲醯和0.01Kg過氧化新葵酸異丙苯酯的乙二醇單甲醚溶劑10Kg，反應4小時。依次加入對叔丁酚-甲醛樹脂(#2042，常熟佳發化學有限責任公司產)2Kg，萜烯樹脂(廣東省德慶萜烯製品有限公司產)1.5Kg，雙酚A環氧樹脂(E-44，常熟佳發化學有限責任公司產)2.5Kg，酚醛環氧樹脂(F-44，藍星新材料無錫樹脂廠產)1Kg，鄰苯二甲酸二辛酯1.5Kg，乙酸乙酯15Kg，二甲苯7Kg，混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
2.彩色塗層鋼板複合材料的製備取0.5mm厚的灰色聚酯漆面鋼板作為基板，將25um厚的聚酯透明薄膜切割成150×400mm規格作為複合層，在基板帶塗層的表面用25#刮棒塗敷上述步驟製備的聚氨酯膠粘劑，然後將塗膠基板在220℃的環境下100秒烘乾溶劑，形成10um的幹基膠膜後迅速複合，自然冷卻得到聚酯薄膜/聚氨酯膠粘劑/基板結構的彩色塗層鋼板複合材料PSS。
該彩色塗層鋼板複合材料的剖面結構如圖1，鋼板基板2依次設置聚酯漆面層3、聚氨酯膠粘劑層4、聚酯透明薄膜5，鋼板和聚酯漆面的厚度為0.5mm，聚氨酯膠粘劑層的厚度為10um，聚氨酯薄膜的厚度為25um。鋼板基板的另一面還具有化學鈍化處理層1。
對上述彩色塗層鋼板複合材料的各項性能進行檢測，檢測結果見表一。
表一 彩色塗層鋼板複合材料的各項性能數據檢測結果
通過上述檢測數據可以看出，本發明提供的彩色塗層鋼板複合材料和所使用的膠粘劑具有優異的力學性能和耐高溫性能，其各項檢測指標均明顯優於國家標準，由於複合材料中不含PVC薄膜層，其重金屬指標也滿足歐盟WEEE ROSH標準，能夠代替PSS類的中下遊出口產品，有效避免外匯和出口損失。
實施例21.膠粘劑的製備在10Kg的甲苯溶劑中加入25Kg聚酯多元醇(PU-1001，北京高盟化工有限公司產)和1Kg的三羥甲基丙烷，在80℃的條件下溶解後加入1Kg二苯甲烷二異氰酸酯和1Kg甲苯二異氰酸酯，反應3小時進行擴鏈改性，檢測-NCO的百分比含量為4.5％，降溫至40℃，再加入甲基丙烯酸甲酯1Kg、甲基丙烯酸羥丙酯15Kg和甲基丙烯酸丁酯1Kg，在100℃條件下加入含有0.01Kg過氧化苯甲醯和0.1Kg過氧化新葵酸異丙苯酯的乙二醇單甲醚溶劑2Kg，反應4小時。依次加入對叔丁酚-甲醛樹脂(#2042，常熟佳發化學有限責任公司產)15Kg，萜烯樹脂(廣東省德慶萜烯製品有限公司產)1Kg，雙酚A環氧樹脂(E-44，常熟佳發化學有限責任公司產)5Kg，酚醛環氧樹脂(F-44，藍星新材料無錫樹脂廠產)15Kg，鄰苯二甲酸二辛酯1Kg，乙酸乙酯5Kg，二甲苯1Kg，混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
2.塗層鋼板複合材料的製備取2.5mm厚的深天藍塑料溶膠軋花面冷軋鋼板作為基板，將50um厚的珠光聚酯透明薄膜切割成150×400mm規格作為複合層，在基板帶塗層的表面用25#刮棒塗敷上述步驟製備的聚氨酯膠粘劑，然後將塗膠基板在220℃的環境下100秒烘乾溶劑，形成20um左右的幹基膠膜後迅速複合，自然冷卻得到聚酯薄膜/聚氨酯膠粘劑/基板結構的彩色塗層鋼板複合材料PSS。經檢測，該彩色塗層鋼板複合材料的各項性能指標符合國家標準和歐盟WEEE ROSH標準。
該彩色塗層鋼板複合材料的剖面結構如圖2，冷軋鋼板2基板上塗敷有深天藍塑料溶膠軋花面層3，其上依次複合聚氨酯膠粘劑層4、珠光聚酯透明薄膜5，為了防止珠光聚酯透明薄膜在加工的過程中劃傷，在珠光聚酯透明薄膜外採用粘貼工藝複合聚乙烯薄膜6，聚乙烯薄膜的厚度為60um。
實施例31.膠粘劑的製備在5Kg的甲苯溶劑中加入4Kg聚酯多元醇和3Kg的三羥甲基丙烷，在60℃的條件下溶解後加入15Kg二苯甲烷二異氰酸酯和5Kg甲苯二異氰酸酯，反應3小時進行擴鏈改性，檢測-NCO的百分比含量為4.5％，降溫至40℃，再加入甲基丙烯酸甲酯5Kg、甲基丙烯酸羥丙酯6Kg和甲基丙烯酸丁酯15Kg，在60℃條件下加入含有0.005Kg過氧化苯甲醯和0.05Kg過氧化新葵酸異丙苯酯的乙二醇單甲醚溶劑1Kg，反應4小時。依次加入對叔丁酚-甲醛樹脂1Kg，萜烯樹脂10Kg，雙酚A環氧樹脂1Kg，酚醛環氧樹脂4Kg，鄰苯二甲酸二辛酯15Kg，乙酸乙酯1Kg，二甲苯10Kg，混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
2.彩色塗層鋼板複合材料的製備取0.1mm厚的偏聚二氟乙烯印花面電鍍鋅鋼板作為基板，將10um厚的消光聚酯透明薄膜切割成150×400mm規格作為複合層，在基板帶塗層的表面用25#刮棒塗敷上述步驟製備的聚氨酯膠粘劑，然後將塗膠基板在220℃的環境下100秒烘乾溶劑，形成3um左右的幹基膠膜後迅速複合，自然冷卻得到聚酯薄膜/聚氨酯膠粘劑/基板結構的彩色塗層鋼板複合材料PSS。經檢測，該彩色塗層鋼板複合材料的各項性能指標符合國家標準和歐盟WEEE ROSH標準。
實施例41.膠粘劑的製備在1Kg的甲苯溶劑中加入1Kg聚酯多元醇和1Kg的三羥甲基丙烷，在70℃的條件下溶解後加入6Kg二苯甲烷二異氰酸酯和15Kg甲苯二異氰酸酯，反應3小時進行擴鏈改性，檢測-NCO的百分比含量為4.5％，降溫至40℃，再加入甲基丙烯酸甲酯15Kg、甲基丙烯酸羥丙酯3Kg和甲基丙烯酸丁酯7Kg，在80℃條件下加入含有0.1Kg過氧化苯甲醯和0.001Kg過氧化新葵酸異丙苯酯的乙二醇單甲醚溶劑4Kg，反應4小時。依次加入對叔丁酚-甲醛樹脂5Kg，萜烯樹脂15Kg，雙酚A環氧樹脂15Kg，酚醛環氧樹脂1Kg，鄰苯二甲酸二辛酯4Kg，乙酸乙酯3Kg，二甲苯4Kg，混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
2.彩色塗層鋼板複合材料的製備取2.01mm厚的桔黃色矽改性聚酯軋花面熱鍍鋁鋅鋼板作為基板，將40um厚的三層複合聚酯透明薄膜切割成150×400mm規格作為複合層，在基板帶塗層的表面用25#刮棒塗敷上述步驟製備的聚氨酯膠粘劑，然後將塗膠基板在220℃的環境下100秒烘乾溶劑，形成30um左右的幹基膠膜後迅速複合，自然冷卻得到聚酯薄膜/聚氨酯膠粘劑/基板結構的彩色塗層鋼板複合材料PSS。經檢測，該彩色塗層鋼板複合材料的各項性能指標符合國家標準和歐盟WEEE ROSH標準。
權利要求
1.一種彩色塗層鋼板複合材料，以塗層鋼板為基板，其特徵在於塗層鋼板的塗層面上複合聚酯薄膜，二者間為聚氨酯膠粘劑層，塗層鋼板的厚度為0.1～2.5mm，聚酯薄膜的厚度為10～50um，膠粘劑層的厚度為3～30um。
2.根據權利要求1所述的彩色塗層鋼板複合材料，其特徵在於所述的塗層鋼板為具有聚酯、矽改性聚酯、偏聚二氟乙烯或塑料溶膠塗層的冷軋鋼板、熱鍍鋅鋼板、熱鍍鋁鋅鋼板或電鍍鋅鋼板。
3.根據權利要求2所述的彩色塗層鋼板複合材料，其特徵在於所述的塗層鋼板的塗層狀態為塗覆層、軋花層或印花層。
4.根據權利要求1所述的彩色塗層鋼板複合材料，其特徵在於所述的聚酯薄膜包括普通透明聚酯薄膜、消光聚酯薄膜、印刷聚酯薄膜、珠光聚酯薄膜和多層複合聚酯薄膜。
5.根據權利要求1所述的彩色塗層鋼板複合材料，其特徵在於所述的聚酯薄膜的外層還粘貼有透明聚乙烯薄膜，聚乙烯薄膜的厚度為10～100um。
6.權利要求1所述的彩色塗層鋼板複合材料使用的膠粘劑，其特徵在於該聚氨酯膠粘劑為丙烯酸類改性接枝共聚得到的聚氨酯膠粘劑，其原料重量百分比組成為丙烯酸類單體甲基丙烯酸甲酯 1～15％甲基丙烯酸羥丙酯1～15％甲基丙烯酸丁酯 1～15％增粘劑對叔丁酚—甲醛樹脂 1～15％萜烯樹脂1～15％雙酚A環氧樹脂 1～15％酚醛環氧樹脂1～15％增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯1～15％溶劑乙二醇單甲醚1～30％乙酸乙酯1～30％甲苯1～30％二甲苯 1～30％其它二苯甲烷二異氰酸酯 1～15％甲苯二異氰酸酯 1～15％聚酯多元醇 1～25％三羥基甲級丙烷 1～15％所述的聚酯多元醇的數均分子量為20,000～2,000,000。
7.根據權利要求1和6所述的彩色塗層鋼板複合材料使用的膠粘劑，其特徵在於製備方法如下按比例取定量的聚酯多元醇和三羥甲基丙烷在甲苯溶劑中溶解，加入二苯甲烷二異氰酸酯和甲苯二異氰酸酯在60～100℃條件下進行改性，檢測-NCO基團的質量百分比含量在1～10％範圍內，再加入丙烯酸類單體，然後在60～100℃條件下加入含有過氧化物引發劑的乙二醇單甲醚溶劑反應2～10小時，降溫加入增塑劑、增粘劑和其他溶劑混合均勻，即得到該聚氨酯膠粘劑。
8.根據權利要求7所述的彩色塗層鋼板複合材料使用的膠粘劑的製備方法，其特徵在於所述的過氧化物引發劑為過氧化苯甲醯和過氧化新葵酸異丙苯酯。
全文摘要
彩色塗層鋼板複合材料，屬於以鋼板為基板的複合材料技術領域。以塗層鋼板為基板，其特徵在於塗層鋼板的塗層面上複合聚酯薄膜，二者間為聚氨酯膠粘劑層，塗層鋼板的厚度為0.1～2.5mm，聚酯薄膜的厚度為10～50um，膠粘劑層的厚度為3～30um。本發明還提供了該聚氨酯膠粘劑的製備方法。該彩色塗層鋼板複合材料具有優異的力學性能，能夠同時滿足我國國家標準和歐盟WEEE & ROSH標準，替代現有出口產品，重量輕，厚度薄，該彩色塗層鋼板複合材料所使用的膠粘劑對兩粘合面具有極強的粘結力，粘合膜層的剪切強度高，與同性能的進口專用粘結劑相比可降低成本30－50％，還能夠明顯提高彩色塗層鋼板複合材料的表面美觀度。
文檔編號C09J175/04GK1730519SQ20051010293
公開日2006年2月8日 申請日期2005年9月14日 優先權日2005年9月14日
發明者馮禕, 沈峰, 於欽亮, 鄧煜東 申請人:北京高盟化工有限公司