一種水性有機瓷預輥涂金屬彩板及其制造工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種水性有機瓷預輥涂金屬彩板及其制造工藝，屬于裝飾建材技術領 域。
【背景技術】
[0002] 隨著涂料工業的發展，涂料的花色、品種、功能越來越多，分工也越來越細。但傳統 溶劑型涂料多以甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等有機溶劑為稀釋劑，其制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污染。為限制有機溶劑的排放，涂料的高固含量、無有機 溶劑、水性化、高利用率已呈日趨壯大之勢。其中，涂料的水性化是近年來發展十分迅速的 一個領域。水性涂料以水為稀釋溶劑，將硅、氟元素、無機鹽、有機物組合雜化到一起的高分 子合金。水性涂料最突出的優點是分散介質水無毒無害、不污染環境，同時它還具備價廉、 不易粉化、干燥快、施工方便等優點，所以現在成為"綠色涂料"的主要發展方向。 相較于常用的高性能溶劑型氟碳涂料，溶劑型氟碳涂料雖然有著很好的性能，但同時 也存在很多的缺陷，例如容易浮色發花、需高溫固化、在固化的過程中會釋放出揮發性有機 化合物對環境造成污染等，從而限制了其在涂料工業中的應用。水性涂料是一種以水為溶 劑或分散介質的環境友好型涂料這種涂料具有污染少使用安全的優點，隨著聚合技術的發 展，水性涂料的性能可以和傳統的溶劑型涂料相媲美。
[0003] 市場上的水性預輥涂金屬彩板極少，甚至有不良商家采用油性底漆加水性面漆或 者水性底漆加油性面漆制成的"兩張皮"的假水性涂層產品。現有的類陶瓷涂料多為溶劑型 噴涂用涂料，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，工序復 雜，特別的搪瓷板甚至需要800~100(TC進行燒結，生產設備投入高，能耗大，污染大，成本較 高，硬度高但脆。在已公開的專利技術中200410014277. 6《耐900~1200°C高溫的有機硅一 陶瓷涂料》主要是對涂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 及涂裝產品少有涉及；CN 101857772 A《抗劃傷納米無機-有機聚合物涂料及其應用》涉及 的涂料雖然含水性納米聚硅氧烷，但只占總量的20~30%，稱不上水性涂料，而且只是重點對 抗劃傷性能的發明。
[0004] 水性涂料現階段在市場上的主要應用為水性乳膠漆、水性汽車漆、水性木器漆、水 性噴涂建筑漆，可分別采用刷涂、滾涂、噴涂工藝將涂料涂裝到室內墻面、汽車外板、木器， 噴涂于鋁單板或者鋼板表面應用于地鐵站臺、隧道、列車等對防火要求較高的人流量較大 的封閉空間裝飾。基于預輥涂工藝相對于上述工藝的清潔、涂料利用率高、施涂裝效率高、 涂層板可后續加工成型等優點，本案特別的采用預輥涂工藝涂裝水性涂料，制得一種水性 有機瓷預輥涂金屬彩板。
[0005] 由于該水性有機瓷預輥涂金屬彩板具有涂層硬度高、耐高溫、耐化學品腐蝕、表面 光亮平整、可涂裝后再成型等優點，特別適合于室內裝飾、家電和廚電領域對裝飾板面要求 耐高溫、防擦傷、耐油污、易清潔的應用要求。
[0006] 在本發明完成之前，尚未見到有采用與本發明相同的預輥涂生產工藝及產品的專 利報道，未見到與本發明相同的性能指標、應用領域的產品在市場上銷售。
[0007] 基于此，做出本申請案。
【發明內容】
[0008] 為了克服現有技術中存在的上述缺陷，本發明特別的采用預輥涂工藝制造出一種 光澤度范圍廣、高硬度、抗劃傷、耐高溫、耐腐蝕、具有自清潔功能的水性有機瓷預輥涂金屬 彩板。
[0009] 為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下： 一種水性有機瓷預輥涂金屬彩板，由下而上依次為前處理層一、金屬基板、前處理層 二、水性底漆層和水性有機瓷面漆層，所述的水性底漆層所用涂料為水性的環氧、聚酯或聚 氨酯涂料體系中的一種或者幾個的組合；水性有機瓷面漆層是由多烷氧基硅烷與水性無機 聚硅氧烷雜化形成的高分子合金層；水性底漆層厚度為6~10 μ m，水性有機瓷面漆層厚度 為10~15μπι;所述的前處理層一和前處理層二是由金屬基板堿洗、鈍化形成的表面層，該 前處理層一、前處理層二與金屬基板為一體式結構。
[0010] 進一步的，作為優選： 所述的水性有機瓷面漆層上貼覆有保護膜形成保護膜層。更為優選的，所述的保護膜 層是由聚乙烯或聚氯乙烯的4~6絲透明膜貼覆于水性有機瓷面漆層上形成的層狀結構。
[0011] 所述的水性有機瓷面漆層的表面光澤度（60°)范圍可達5~90。
[0012] 同時，本發明第二方面的目的是提供一種水性有機瓷預輥涂金屬彩板的制造工 藝，該工藝具體步驟如下：1)預處理：對金屬基板進行前處理，在金屬基板上表面和下底 面上分別形成前處理層一和前處理層二；2)形成水性底漆層：在前處理層一上預輥涂 底漆6~10 μπι，預輥涂速度為15~25m/min，經流平，進入階梯溫度的200~280°C烘烤爐加 熱50~100s，固化、冷卻形成水性底漆層；3)形成水性有機瓷面漆層：在水性底漆層上繼 續進行預輥涂精涂面漆1〇~15 μ m，預輥涂速度為15~25m/min，再經流平，進入階梯升溫 220~300°C的烘烤爐加熱60~100s后，固化冷卻形成水性有機瓷面漆層，繼而完成水性有機 瓷預輥涂金屬彩板的涂裝。
[0013] 進一步的，作為優選： 步驟（1)中，所述的預處理由堿洗和鈍化兩步構成，清除金屬基板表面的油脂、油污、腐 蝕產物、殘留雜質等，并賦予金屬基板表面一定的化學、物理特性，達到增加涂層附著力的 同時，增加金屬基板的保護性和裝飾性。
[0014] 步驟（2)中，所述的底漆考慮到與基板的附著力、化學反應活性選用環氧或聚氨酯 樹脂體系，考慮到底漆的耐候性及涂層的整體柔韌性，聚氨酯樹脂體系為優選。
[0015] 步驟（3 )中，所述的水性有機瓷面漆涂料由基體樹脂、溶劑、顏料及填料構成，所述 的基體樹脂為含甲基、苯基、乙烯基的多烷氧基硅烷與水性無機聚硅氧烷進行雜化制得的 高分子合金；所述的溶劑為水與乙醇、乙二醇、乙二醇丁醚、丙酮等低沸點有機物組成的低 沸物，其中有機溶劑含量為5~15% ;所述的顏料及填料主要有三氧化二鐵、云母粉、滑石粉、 重晶石、鈦酸鋇等，顏料、填料重量占面漆重量的10~30%，固體分達到55~65%。
[0016] 步驟（2)和步驟（3)中，所述的流平過程中，延長流平長度，流平時間為20~60s ;烘 箱中風速為l~l〇m/s，風量為1800~3600m3/h。
[0017] 所述的預輯涂速度為15~25m/min，且步驟（2)和步驟（3)中預輯涂的速度是相同 的。
[0018] 所述的進入階梯溫度的200~260 °C烘烤爐加熱50~100s，具體操作為先是進 入250~280°C高溫區，加熱10~30s ;然后進入220~250°C的中溫區，加熱30~50s ;最后在 200~220°C溫度區保持10~20s。相較于常規溫升工藝的逆向溫度梯度，以盡可能將水分揮 發完全。
[0019] 所述的后處理包括在水性有機瓷預輥涂金屬彩板上貼覆聚乙烯或聚氯乙烯的4~6 絲可撕透明保護膜以形成保護膜層。
[0020] 本發明的工作原理及有益效果如下： 1)本發明中底漆和面漆均采用的是高固體份水性涂料，并結合預輥涂工藝成金屬彩涂 板，提高生產效率的同時，板面涂層附著力、致密度、光整度高等板面涂層質量效果參數也 得到改善，涂料利用率接近100%，進一步降低了有機溶劑的揮發量；其水性底漆層、水性有 機瓷面漆層均采用環保型水性涂料，保證了涂層與金屬基板、涂層相互之間足夠的附著力。
[0021] 2)本發明中，水性底漆層和水性有機瓷面漆層的涂料基體樹脂為有機無機雜化。 水性有機瓷涂層面漆涂料基體樹脂為含甲基、苯基、乙烯基的甲或乙氧基硅烷與水性無機 聚硅氧烷進行雜化制得的高分子合金，有機組分提供涂層的足夠的光澤、抗開裂、低表面能 及柔韌性，無機組分提供涂層的硬度、剛性。
[0022] 3)為了加速水分的揮發，溶劑為水與乙醇、乙二醇、乙二醇丁醚、丙酮等低沸點有 機物組成的低沸物，由于該溶劑以水為主，僅含有少量小分子、低沸點的醇醚類、無毒性的 有機溶劑，所以在成膜過程中不會有甲醛、苯、二甲苯等有害化學物質釋放，VOC排放較溶劑 型涂料減少80%以上。
[0023] 4)由于水的極性較高，蒸發潛熱大，受溫度及濕度影響大，本申請采用延長流平長 度、流平時間、增加風速及風量，并在高溫烘烤區采取逆向的高溫到中溫再到低溫的階梯溫 度等措施，有效提高了水分的預揮發及涂層的流平效果，避免流平不佳引起的橘皮紋及因 水分殘留引起的縮孔、氣泡現象。
[0024] 5)本發明的整個涂裝工藝形成流水線生產，具有生產效率高、涂涂料利用率高、涂 層附著力好，致密度高等優勢，其所制造的金屬彩板不僅具有光澤度（60° )范圍在5~90之 間可調，顏色不受限制，能夠滿足各種色彩想象力及機械加工要求，尤其耐高溫、耐酸蝕、抗 劃傷、高硬度、防火性、耐候性等功能極佳，且具有自清潔能力，其鉛筆硬度可達4H，耐燃燒 等級Al，產煙毒煙分級AQl。
[0025] 本發明采用一種有機無機雜化的高固份水性有機瓷涂料制作的彩涂板可廣泛應 用于家電、廚電，軌道交通地鐵站、火車站、列車室內裝飾、展覽館、體育場館等人流聚集的 場所，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。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明的工藝流程圖； 圖2為本發明所制金屬彩板的結構示意圖。
[0027] 圖中標號：1.金屬基板；2.前處理層一；3.前處理層二；4.水性底漆層；5.水 性有機瓷面漆層；6.保護膜層。
【具體實施方式】 [0028] 實施例1 本實施一種水性有機瓷預輥涂金屬彩板的制造工藝，結合圖1和圖2,選取0. 4_厚度 的鋁卷為金屬基板1，經前處理堿洗、水洗、鈍化形成前處理層一 2和前處理層二3,前處理 層一 2位于金屬基板1上表面，前處理層二3位于金屬基板1的下底面；底漆、面漆預輥涂 施工粘度按水性涂料特性設定為40s ;前處理層二3上表面涂的水性聚氨酯白色漆，預 輥涂線速設定為20m/min，經20s時間流平，進入260~220°C階梯降溫加熱、烘烤固化60s，冷 卻即形成水性底漆層4 ;水性底漆層4的表面再涂12Mm水性有機瓷高光白面漆，經50s流 平，進入280~220°C階梯降溫加熱，烘烤固化90s，冷卻即形成水性有機瓷面漆層5 ;經檢驗 合格后在水性有機瓷面漆層5的表面覆4~6絲高粘透明聚乙烯保