一種水性有機瓷噴塗鋁單板及其製造工藝的製作方法

2023-05-14 04:33:31

一種水性有機瓷噴塗鋁單板及其製造工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種水性有機瓷噴塗鋁單板及其製造方法，屬於幕牆裝飾板材【技術領域】。該水性有機瓷噴塗鋁單板由上而下依次為鈍化層一、鋁基板、鈍化層二、底漆層和面漆層，鋁基板的底面和表面分別經鈍化處理獲得鈍化層一、鈍化層二，所述的底漆層是在鈍化層二上由水性有機瓷材料噴塗15-20μm的底漆層，所述的面漆層是在底漆層上由水性有機瓷材料經噴塗20-30μm的面漆層。本發明所得噴塗鋁單板具有光澤度可控範圍、高強度、高硬度、抗劃傷、耐酸蝕、高阻燃、耐老化以及自清潔性能和色彩選擇空間大等優點。
【專利說明】一種水性有機瓷噴塗鋁單板及其製造工藝

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種水性有機瓷噴塗鋁單板及其製造工藝，屬於幕牆裝飾板材技術領 域。

【背景技術】
[0002] 隨著塗料工業的發展，塗料的花色、品種、功能越來越多，分工也越來越細。但傳 統溶劑型塗料多以甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等有機溶劑為稀釋劑，其製造和施工過程因有 機溶劑的大量排放而對環境造成巨大的汙染。為限制有機溶劑的排放，塗料的高固體化、 無 溶劑化、水性化已呈日趨壯大之勢，即業內人士所謂的"4E"塗料（Economy, Efficiency, Ecology, Energy)。其中，塗料的水性化是近年來發展十分迅速的一個領域。
[0003] 在地鐵的災害中，火災發生的次數最多，危害最為嚴重。由於地鐵的建築與環境特 點，在運營時間內若隧道、車站、列車等封閉環境發生火災，高溫伴隨著有毒濃煙，加上被困 在一個有限空間內的恐怖感，從而增加了疏散乘客、救人滅火的難度，往往會帶來群死群傷 的嚴重後果。另外在地鐵站、軌道交通運行過程中人員流動性大，對裝飾材料的磕碰、擦傷 的損傷機率也大，表面被汙染的可能性也增加。在廚電領域，對材料的要求同樣存在著耐高 溫、防擦傷、易清潔的性能要求。
[0004] 現有性能類似的陶瓷或搪瓷塗層板多採用溶劑型塗料，而且在施工過程中對基板 的表面狀態要求較高，需做噴砂、噴丸處理，工序複雜。如專利200410014277.6 (耐900 - 1200°C高溫的有機矽一陶瓷塗料）主要是對塗料耐高溫性能進行研究的發明，對防火、高硬 度、自清潔的等性能以及塗裝產品少有涉及；專利CN 101857772 A(抗劃傷納米無機-有機 聚合物塗料及其應用）涉及的塗料雖然含水性納米聚矽氧烷，但其只佔總量的20~30%，稱不 上水性塗料，而且只是重點對抗劃傷性能的發明。


【發明內容】

[0005] 本發明採用一種有機無機雜化的高固份水性有機瓷塗料製作的噴塗鋁板，光澤度 範圍在5~95°之間可調，顏色不受限制，能夠滿足各種色彩想像力要求。該發明的噴塗鋁板 具有耐高溫、耐酸蝕、抗劃傷、高硬度、防火性、耐候性和自清潔功能。而且可利用現有溶劑 型塗料生產線稍作工藝調整和設備改造即可實現。
[0006] 為實現上述目的，本發明採取的技術方案如下： 一種水性有機瓷噴塗鋁單板，由上而下依次為鈍化層一、鋁基板、鈍化層二、底漆層和 面漆層，鋁基板的底面和表面分別經鈍化處理獲得鈍化層一、鈍化層二，所述的底漆層是在 鈍化層二上噴塗15-20 ii m的水性有機瓷底漆，所述的面漆層是在底漆層上噴塗20-30 ii m、 光澤度為5-95°的水性有機瓷塗層。
[0007] 進一步的，作為優選： 所述的鋁基板為1系、3系的厚度為1. 5飛_合金鋁單板。
[0008] 所述的鈍化層一的下表面上可選的設置有防鏽背漆層，厚度為6-10 y m，作為優 選，所述的防鏽背漆層為環氧塗料防鏽背漆層或聚酯塗料防鏽背漆層。
[0009] 所述的水性有機瓷塗料是將含矽、氟元素的無機鹽、有機物通過有機無機雜化復 合所得到高分子合金塗料，製造出的具有高硬度、高耐候、耐高溫、高阻燃等性能且應用廣 泛的高分子合金塗料。
[0010] 所述的有機無機雜化複合具體工藝是採用溶膠凝膠法將具有高耐候性、耐阻燃、 耐高溫性能的金屬氧化物經矽烷偶聯劑表面處理，與含氟元素的聚偏二氟乙烯、聚三氟乙 烯等的樹脂、可水解的矽化合物、含仲醯胺含叔醯胺的乙烯基單體及可與其共聚的其他乙 烯基單體在水和乳化劑存在下聚合形成10(T850nm粒徑的多層核殼結構或者互穿網絡結 構的分散體，然後再與水分散的二氧化矽膠體混合；其中可水解矽化合物與乙烯基共聚物 比為0. 2~0. 6 ;塗料中金屬氧化物的含量為3~15%。
[0011] 所述的金屬氧化物主要是指具有高的耐高溫、耐候、耐阻燃的二氧化鈦、過渡金屬 氧化物或蒙脫土等；粒徑控制在l~500nm範圍內。
[0012] 所述的面漆層上表面上覆有保護膜層。
[0013] 本發明的另一目的是提供一種具有上述特徵的水性有機瓷噴塗鋁單板的製造工 藝。
[0014] 為實現上述目的，本發明採取的技術方案如下： 一種水性有機瓷噴塗鋁單板的製造工藝，包括如下工序：（1)前處理：將鋁基板進 行鈍化處理，工件經脫脂、酸洗、鈍化、水洗、烘乾等工序，在鋁基板的底面和表面形成 20(Tl300mg/m2厚度的鈍化層一和鈍化層二；（2)背漆層、底漆層形成：可選的在鈍化層一 上噴塗6~10iim背漆，同時在鈍化層二上噴塗15-20 iim的水性有機瓷底漆後，噴塗板在 6(T8(TC溫度環境下預加熱、流平1-15分鐘，在鈍化層二的上表面上形成背漆層和底漆層； (3)面漆層形成：待步驟（2)處理後冷卻至室溫，噴塗20-30 y m的光澤度為5-95°的水性 有機瓷材料後，噴塗板在烘烤溫度150-240°C的烘箱中烘烤時間20-40分鐘，在底漆層的上 表面上形成面漆層；（4)後處理：烘乾固化後，貼覆保護膜作為保護膜層。
[0015] 進一步的，對噴塗工藝分別進行優選： 所述的步驟（2)中還包括有防鏽背漆層的形成，在鈍化層一的下表面噴塗環氧塗料或 聚酯塗料，在160-20(TC下烘烤2(T40分鐘，可根據需要選擇是否噴。
[0016] 所述的步驟（2)中，底漆層採用噴塗方式，噴塗線速度設定為r3m/min，噴塗完畢 後在60-80°C下預加熱、流平1-15分鐘形成底漆層. 所述的步驟（3)中，面漆層採用噴塗方式，噴塗線速度為r3m/min，噴塗完畢後在 60-80°C下預加熱、流平1-15分鐘，形成面漆層；然後底漆層與面漆層一起置於160-200°C 下烘乾固化2(T40分鐘。
[0017] 與常規噴塗鋁單板的製造方式相比，本發明的工作原理及有益效果如下： (1)本發明採用有機無機雜化的高固份水性有機瓷塗料製作的噴塗鋁單板光澤度範 圍在5~95°之間，鈍化處理將被塗物表面的油脂、油汙、腐蝕產物、殘留雜質等清除掉，其 在鋁基板底面和表面形成的鈍化層一和鈍化層二賦予了鋁基板表面良好的塗層附著力，增 加了被塗物保護性和裝飾性；而底漆層與面漆層所採用的水性有機瓷塗料將F-C、Si-O等 高鍵能的有機、無機物進行雜化製得的高分子合金，通過無機Si-O化物保證塗層的耐高溫 性能、高硬度以及防火性，由覆於表面的鍵能極高的氟-碳原子的高度屏蔽效應和空間位 阻作用提升塗層的耐腐蝕和抗老化性，從而賦予所製備的水性有機瓷噴塗鋁單板具有耐高 溫、耐酸蝕、抗劃傷、高硬度、抗塗鴉、耐火性、優異的老化性和自清潔功能。
[0018] (2)本發明中面漆層和底漆層所採用的塗料均以水為稀釋溶劑，在使用成膜過程 中向外揮發的物質為水，揮發物對人體無害，固體成分含量高，不含有對人體有害的甲醛、 苯、二甲苯等有害化學物質，因此生產使用過程中既不會對人體健康產生威脅，大量使用也 不會對室內空氣及大氣空氣品質造成汙染,安全性好；同時，由於水性有機瓷材料中水分極 性高，具有低揮發速率、高表面張力以及易產生氣泡的特點，加工過程中水分的完全揮發是 工藝控制的關鍵點。本發明中塗料採用噴塗方式，噴塗工藝烘烤溫度為15(T240°C，烘烤時 間20~40分鐘。為保證水分的充分揮發，採用如下處理工藝：噴塗時，底漆層、面漆層需分別 進行預加熱，再一起進行高溫烘箱固化處理，從而使獲得固化完全、表面平整，且成品表面 光澤度在5~95°可調的塗層效果。最終實現產品硬度高、耐腐蝕、耐老化、阻燃、自清潔、鉛 筆硬度可達5H、耐燃燒等級Al、產煙毒煙分級AQl。
[0019] (3)本發明的水性有機瓷噴塗鋁單板具有原材料環保，施工現場空氣環境清潔，對 人體健康無危害，所製得的成品具有特別優異的高硬度、抗劃傷、耐酸蝕、高阻燃、耐老化和 自清潔性能，且強度高、色彩選擇空間大，其他物理性能相當或高於溶劑型塗裝產品，而綜 合成本與溶劑型塗料塗裝產品相當，是一種節能環保的裝飾材料；與普通溶劑型金屬彩塗 板相比，VOC排放量減少80%以上，無受限排放物品，耐燃燒等級達到最高級別Al級，光澤 度選取範圍更廣，可廣泛應用於高層建築的外牆裝飾、室內建築裝飾、高檔住宅樓、別墅的 建築裝飾以及廚電、地鐵站、隧道、機場、高檔樓宇幕牆的室內外裝飾等領域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為採用預輥塗時的工藝流程圖； 圖2為本發明採用噴塗時的工藝流程圖； 圖3為本發明成品的結構示意圖。
[0021] 圖中標號：1.錯基板；2.鈍化層一；3.鈍化層二；4.底漆層；5.面漆層；6. 保護膜層；7.背漆層。

【具體實施方式】
[0022] 實施例1 本實施例是一種水性有機瓷噴塗鋁單板及其製造工藝，結合圖1和圖3,選取3. Omm厚 度3003H24牌號的鋁單板作為鋁基板1，經酸洗、水洗、前處理分別在鋁基板1的底面和表面 形成鈍化層一 2和鈍化層二3,在鈍化層一 2上噴塗施工粘度按水性塗料特性設定為20~40 秒，膜厚ClOMffl的聚酯背漆作為防鏽層，同時在鈍化層二3上噴塗施工粘度設定為1(T30 秒、膜厚l(T20Mm的水性純白漆，噴塗線速設定為I. 5~2m/min，經60°C預加熱段IOmin流 平、揮發水分形成背漆層7和底漆層4 ;選取銀色水性有機瓷面漆，在面噴房噴塗2(T30Mffl 噴塗(施工粘度按水性塗料特性設定為l(T3〇S，線速設定為1.5~2m/min)。為使漆面均勻， 水溶劑得以充分的預揮發，面漆分兩次噴塗，先進行初次較薄的面漆均勻噴塗(初噴)，再進 行二次精確控制的面漆噴塗(精噴）後，再經60°C預加熱段15min流平、揮發水分後形成面 漆層5,經流平、預熱處理過的底漆層和面漆層同時進入高溫烘房經16(T200°C烘箱烘乾30 分鐘，經檢驗合格後下架進入包裝程序，表面覆高粘度保護膜作為保護膜層6。
[0023] 該實施例產品可用於沿海或溼氣較重等區域對腐蝕性要求較高的軌道交通地鐵 站、隧道或建築物幕牆裝飾，經檢測主要指標如表1所示。
[0024] 表1實施例1的成品檢測結果匯總表

【權利要求】
1. 一種水性有機瓷噴塗鋁單板，其特徵在於：由上而下依次為鈍化層一、鋁基板、鈍化 層二、底漆層和面漆層，鋁基板的底面和表面分別經鈍化處理獲得鈍化層一、鈍化層二，所 述的底漆層是在鈍化層二上由水性有機瓷底漆材料噴塗15-20i!m的塗層，所述的面漆層 是在底漆層上由水性有機瓷材料噴塗20-30 y m、光澤度為5-95°的塗層。
2. 如權利要求1所述的一種水性有機瓷噴塗鋁單板，其特徵在於：所述的鋁基板為1 系、3系的厚度為1. 5飛mm的合金鋁單板。
3. 如權利要求1所述的一種水性有機瓷噴塗鋁單板，其特徵在於：所述的鈍化層一的 下表面上可選的設置有防鏽背漆層，厚度為6-10 y m。
4. 如權利要求3所述的一種水性有機瓷噴塗鋁單板，其特徵在於：所述的防鏽背漆層 為環氧塗料防鏽背漆層或聚酯塗料防鏽背漆層。
5. 如權利要求1所述的一種水性有機瓷噴塗鋁單板，其特徵在於：所述的水性有機瓷 材料為是含矽、氟元素的無機鹽或有機物有機無機雜化複合所得到高分子合金塗料。
6. 如權利要求1所述的一種水性有機瓷噴塗鋁單板，其特徵在於：所述的面漆層上表 面上設置有保護膜層。
7. 如權利要求1-6任一項所述的水性有機瓷噴塗鋁單板的製造工藝，其特徵在於包括 如下步驟： (1) 前處理：將鋁基板進行鈍化處理，在鋁基板的底面和表面形成20(n300mg/m2厚度 的鈍化層一和鈍化層二； (2) 底漆層形成：在鈍化層二上噴塗15-20 y m的水性有機瓷底漆材料後，控制噴塗烘 烤溫度150-220°C、烘烤時間20-40分鐘，在鈍化層二的上表面上形成底漆層； (3) 面漆層形成：待步驟（2)處理後冷卻至室溫，噴塗20-30 y m的水性有機瓷面漆材料 後，控制噴塗烘烤溫度150-220°C、烘烤時間20-40分鐘，在底漆層的上表面上形成光澤度 為5-95°的面漆層； (4) 後處理：流平、烘乾固化後，貼覆保護膜作為保護膜層。
8. 如權利要求7所述的一種水性有機瓷噴塗鋁單板的製造工藝，其特徵在於：所述的 步驟（2)中，底漆層採用噴塗方式，噴塗線速度為l~3m/min，噴塗完畢後在60-80°C下預加 熱1-15分鐘，流平形成底漆層；再進入步驟（3)，面漆層採用噴塗方式，分兩次進行，噴塗速 度線速度為l~3m/min，噴塗完畢後在60-80°C下預加熱1-15分鐘，流平形成面漆層；將獲得 的底漆層與面漆層一起置於150-220°C下烘乾固化20~40分鐘。
9. 如權利要求7所述的一種水性有機瓷噴塗鋁單板的製造工藝，其特徵在於：所述的 步驟（2)中噴塗底漆層的同時還包括有防鏽背漆層的形成，在鈍化層一的下表面噴塗環氧 塗料或聚酯塗料後，在150-220°C下烘烤2(T40分鐘。
【文檔編號】E04C2/08GK104358343SQ201410524255
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】丁旭東, 蔣學文, 方宏 申請人:浙江牆煌建材有限公司