一种等离子体钝化彩板及其生产工艺的制作方法

本发明涉及板材制造
技术领域：
，更具体地说，它涉及一种等离子体钝化彩板及其生产工艺。
背景技术：
：彩板是家用电器外壳和建筑内外装饰等常用的一种材料，主要用于电冰箱外壳、电冰箱侧板、微波炉外壳、空调器外壳、洗衣机外壳等产品上，彩板通常选用镀锌板、不锈钢板等金属基材，因金属基材表面涂有油脂，彩板生产过程中需将金属基材经过生产线脱脂处理后，再对基材表面进行钝化处理，形成钝化膜层，以提高金属基材与涂层的结合力。申请号为200810244312.2的中国发明专利公开了连续热浸镀锌钢板用的无铬钝化液，其组分和配比为：钼酸盐3-5g/l，钨酸盐5-15g/l，单宁酸3-15g/l，柠檬酸5-20g/l，双氧水10-30g/l，硅酸盐10-30g/l，ph值调节剂20-30g/l，其余为水。现有的这种无铬钝化液不含铬，能在金属基材表面形成一层极薄的、致密的、覆盖性能良好且牢固的钝化膜层，这层膜层作为独立相存在，通常是氧化金属的化合物，其改变了金属的表面形态，使金属的电极电位大大向正方向跃变，而成为耐腐蚀的钝态，并且此钝化膜的存在可以使金属基材与涂层紧密结合，并提高金属基材耐腐蚀性，此无铬钝化液钝化后的镀锌钢板耐盐雾腐蚀性能满足国家标准要求，72h中性盐雾试验腐蚀面积小于5％，但钝化液中双氧水浓度较高，导致成膜反应速度过快，生成的钝化膜疏松不致密，附着力性能较差，易造成局部涂层脱落，且钝化液的废液排放污染严重，处理废液成本较高，车间生产环境较差，随着国家环保监察力度加大，因此，急需一种能提高金属基材与涂层附着力，且环保、节能的金属基材表面处理方法。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种等离子体钝化彩板，其具有改变金属基材表面致密程度，金属基材表面张力低，金属基材与涂层附着力高的优点。本发明的第二个目的在于提供一种等离子体钝化彩板，其具有使用物理方式钝化，无废液、废气产生，节能、环保，大大降低生产成本的优点。为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种等离子体钝化彩板，包括金属基材、在金属基材表面通过脱脂、等离子体处理后形成的等离子处理层、位于等离子处理层远离金属基材一侧的底漆层和面漆层，底漆层位于面漆层和等离子处理层之间。通过采用上述技术方案，由于脱脂处理后，金属基材上的杂质及油污清洗掉，提高表面清洁度，提高等离子处理效果和涂层的附着力，使用等离子处理改变金属基材表面的致密程度，使表面形成短暂的极性，同时等离子处理过程中氧气分解聚合生成臭氧，臭氧参与改变材料表面的致密程度，降低表面张力，不影响材料的其他性能，从而提高涂层的附着力，且等离子处理为物理处理，无废液、废气产生，节能环保，大大降低了生产成本。进一步地，所述等离子处理层的厚度为50-500nm。通过采用上述技术方案，等离子处理层厚度较高，会增加生产成本，若等离子处理层厚度不足，则会导致底漆层和金属基材的附着力较差。进一步地，所述底漆层厚度为5-10μm，面漆层的厚度为10-20μm。通过采用上述技术方案，底漆层和面漆层相互配合，起到保护金属基材的效果，底漆层能提高金属基材的耐腐蚀性，保证表面的平整度，面漆层能增强金属基材的性能，保证外观质量，若底漆层和面漆层厚度较高，则易引起加工性能降低。进一步地，所述金属基材为热镀锌板、电镀锌板、不锈钢板、热镀铝锌板和锌铁合金镀层板中的一种。进一步地，所述底漆层由底漆涂料涂覆而成，底漆涂料包括以下重量份的原料：10-15份纳米二氧化硅、8-14份ptfe、60-70份改性聚酯丙烯酸酯、5-10份硅烷偶联剂、1.5-2份附着力促进剂、10-20份abs树脂和15-30份聚碳酸酯。通过采用上述技术方案，改性聚酯丙烯酸酯能通增加底漆层与金属基材之间的附着面积和增强界面结合力来实现附着力的增强，增强金属基材的润湿性，去除油脂，降低液膜的表面张力，增加层间附着力，并增强彩板的耐腐蚀效果，附着力促进剂是一种不含硅的酸性聚合物附着力促进剂，能有效提高涂料在金属基材表面的附着力，同时能改善改性聚酯丙烯酸酯与abs树脂、聚碳酸酯的交联固化，在紫外线固化下不易变色，能改善底漆的弹性、流延性和耐冲击性，pefe具有粘合性能，且是一种耐腐蚀材料，可以与abs等具有极性官能团的涂层形成牢固粘合，从而增强金属基材与底漆层的粘附力，并提升金属基材的耐腐蚀性。进一步地，所述改性聚酯丙烯酸酯的官能度为2，粘度为20000-35000cps/30℃，酸值≤2mgkoh/g，比重为1.10±0.02g/cm3，折光率为1.495±0.005/25℃。通过采用上述技术方案，改性聚酯丙烯酸酯的粘附力强，对金属的附着力好，抗冲击性优异，耐候性、耐腐蚀性十分优良。为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种等离子体钝化彩板的生产工艺，包括以下步骤：s1、金属基材钝化处理：金属基材的整体线速为20-30m/min，将金属基材经过脱脂工序，再经过水洗和烘干；s2、等离子体处理：将干燥后的金属基材(10)放在室温下，在大气压下用等离子处理设备对金属基材(10)表面进行等离子体处理；等离子处理的具体操作为：以8-10kv的高压电离混合气体，形成等离子体，处理时间控制在0.3-0.5s/m3，等离子喷头的移动速度为20-40m/min，距离金属基材(10)表面的距离为5-40mm，混合气体为氧气和氮气的混合气，氧气的气体流量是2000-2200ml/min，氮气与氧气的气体流量比为3:1；s3、底漆层形成：将纳米二氧化硅、硅烷偶联剂、abs树脂和聚碳酸酯混合均匀，搅拌并升温175-225℃，完全溶解后涂覆在金属基材表面，将金属基材进入烘干箱内烘干、固化，通过静电喷涂技术，喷涂一层改性聚酯丙烯酸酯、ptfe和附着力促进剂的混合物，紫外固化，从而形成底漆层；s4、面漆层形成：将金属基材经涂布室涂覆面漆涂料，之后进入烘干箱内烘干、固化，形成面漆层。通过采用上述技术方案，首先将金属基材通过脱脂工序，去除表面杂质和油污，提升等离子处理的效果，将纳米二氧化硅和abs树脂、聚碳酸酯涂覆在等离子处理层上，二氧化硅薄膜作为衬底沉积在等离子处理层上，能改善金属基材与底漆层的粘合性，再使用ptfe和附着力促进剂、改性聚酯丙烯酸酯在abs树脂等物质表面进行进一步的黏合，从而提升底漆层与等离子处理层的附着力，并改善彩板的耐腐蚀效果。进一步地，所述步骤s1中，脱脂工序中脱脂液温度为40-45℃，脱脂液浓度为25-30g/l，脱脂点数为8-9pt，水洗温度为30-40℃。通过采用上述技术方案，使用温度为40-45℃的脱脂液对金属基材进行脱脂处理，并使用温度为30-40℃的水清洗脱脂后的金属基材，使金属基材表面的油污或杂质去除完全，增加金属基材的表面清洁度，提高等离子处理的效果和附着力。进一步地，所述步骤s3中，底漆烘干温度：一区：172-176℃；二区：250-260℃；三区：240-250℃；pmt：200-215℃；紫外固化用紫外光灯距离金属基材的距离为25.4-127mm，紫外灯功率为800-1000w，固化时间为20-30s。·步地，所述步骤s4中，面漆层的烘干温度：一区：185-190℃；二区：210-220℃；三区：240-250℃；pmt：210-220℃。综上所述，本发明具有以下有益效果：第一、由于本发明采用等离子处理脱脂后的金属基材，由于等离子发生器能产生高压电离空气，激发粒子能量形成高能量离子，改变金属基材的表面致密度，从而使金属基材表面呈现短暂的极性，同时氧气被分解聚合成臭氧，臭氧参与到等离子处理中，使金属基材表面致密度提高，表面张力降低，与涂层的粘附力增强，等离子处理为物理处理方式，不产生废液和废弃，较为节能环保，降低生产成本。第二、本发明中优选采用纳米二氧化硅、ptef和改性聚酯丙烯酸酯等物质制成底漆，由于纳米二氧化硅能在金属基材上形成二氧化硅薄膜，在abs树脂和聚碳酸酯的作用下，增强与底漆层的粘合力，并且ptfe的粘合性和耐腐蚀性，能增强彩板的耐腐蚀性和涂层的附着力。第三、本发明的方法，在底漆层的制备中，先将二氧化硅、abs树脂和聚碳酸酯熔融，涂覆在金属基材上，加热固化，再将ptfe、附着力促进剂和改性聚酯丙烯酸酯喷涂在二氧化硅薄膜上，采用紫外光灯固化，从而使pfet、改性聚酯丙烯酸酯和附着力促进剂在abs树脂和二氧化硅形成的涂层表面牢固粘合，增强底漆层和金属基材的附着力和耐腐蚀性。附图说明图1是实施例1提供的等离子体钝化彩板的结构示意图；图2是对比例1提供的等离子体钝化彩板的结构示意图；图3是对比例2提供的等离子体钝化彩板的结构示意图。图中：10、金属基材；20、等离子处理层；30、底漆层、40、面漆层。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。实施例以下实施例中改性聚酯丙烯酸酯由广东博兴新材料科技有限公司出售的型号为b-535，附着力促进剂选自德国默克-7014，脱脂剂选自沈阳帕卡濑精有限公司出售的fc-5145型脱脂剂，钝化剂选自沈阳帕卡濑精有限公司的ct-e218型钝化剂，abs树脂选自山东豪顺化工有限公司出售的型号为pa-757的abs树脂，聚碳酸酯选自上海齐一贸易有限公司出售的牌号为1302-10的聚碳酸酯，ptfe选自上海鸿展化工科技有限公司出售的型号为te3885的ptfe，纳米二氧化硅选自江苏天行新材料有限公司出售的货号为l12的纳米二氧化硅。实施例1：一种等离子体钝化彩板，参见图1，包括金属基材10、位于金属基材10表面的等离子处理层20、底漆层30和面漆层40，底漆层30位于等离子处理层20远离金属基材10的一侧，且底层位于等离子处理层20和面漆层40之间，金属基材10为热镀锌板，等离子处理层20的厚度为50nm，底漆层30的厚度为5m，面漆层40的厚度为10μm。该等离子体钝化彩板的生产方法包括以下步骤：s1、金属基材10钝化处理：金属基材10的整体线速为20m/min，将金属基材10经过脱脂工序，再经过水洗和烘干，该金属基材10为成卷热镀锌板，在制备过程中被展开并在生产线上连续运行以进行各步处理，脱脂工序为将金属基材10以20m/min的速度经过浓度为25g/l的脱脂液中，脱脂液的温度为40℃，脱脂点数为8pt，水洗温度为30℃；s2、等离子体处理：将干燥后的金属基材10放在室温下，在大气压下用等离子处理设备对金属基材10表面进行处理；等离子处理的具体操作为：以8kv的高压电离混合气体，形成等离子体，处理时间控制在0.3s/m3，等离子喷头的移动速度为20m/min，距离金属基材10表面的距离为5mm，混合气体为氧气和氮气的混合气，氧气的气体流量为2000ml/min，氮气与氧气的气体流量比为3:1；s3、底漆层30形成：将底漆涂料涂覆在金属基材10表面，将金属基材10进入烘干箱内烘干、固化，形成底漆层30，底漆涂料烘干温度25℃，烘干时间为8h，底漆涂料选自郑州森塔化工有限公司出售的环氧富锌底漆st-hf06-i；s4、面漆层40形成：将金属基材10经涂布室涂覆面漆涂料，之后进入烘干箱内烘干、固化，形成面漆层40，烘干温度为一区：185℃；二区：210℃；三区：240℃；pmt：210℃，面漆选自东莞市海发化工有限公司，颜色为银色。实施例2：一种等离子体钝化彩板，包括金属基材10、位于金属基材10表面的等离子处理层20、底漆层30和面漆层40，底漆层30位于等离子处理层20远离金属基材10的一侧，且底层位于等离子处理层20和面漆层40之间，金属基材10为热镀锌板，等离子处理层20的厚度为275nm，底漆层30的厚度为8μm，面漆层40的厚度为15μm。该等离子体钝化彩板的生产方法包括以下步骤：s1、金属基材10钝化处理：金属基材10的整体线速为25m/min，将金属基材10经过脱脂工序，再经过水洗和烘干，该金属基材10为成卷电镀锌板，在制备过程中被展开并在生产线上连续运行以进行各步处理，脱脂工序为将金属基材10以25m/min的速度经过浓度为28g/l的脱脂液中，脱脂液的温度为43℃，脱脂点数为8.5pt，水洗温度为35℃；s2、等离子体处理：将干燥后的金属基材10放在室温下，在大气压下用等离子处理设备对金属基材10表面进行处理；等离子处理的具体操作为：以9kv的高压电离混合气体，形成等离子体，处理时间控制在0.4s/m3，金属基材10的移动速度为30m/min，距离金属基材10表面的距离为25mm，混合气体为氧气和氮气的混合气，氧气的气体流量为2100ml/min，氮气与氧气的气体流量比为3:1；s3、底漆层30形成：将底漆涂料涂覆在金属基材10表面，将金属基材10进入烘干箱内烘干、固化，形成底漆层30，底漆涂料烘干温度30℃，烘干时间为6h，底漆涂料选自郑州森塔化工有限公司出售的环氧富锌底漆st-hf06-i；s4、面漆层40形成：将金属基材10经涂布室涂覆面漆涂料，之后进入烘干箱内烘干、固化，形成面漆层40，烘干温度为一区：188℃；二区：215℃；三区：245℃；pmt：215℃，面漆选自东莞市海发化工有限公司，颜色为银色。实施例3：一种等离子体钝化彩板，包括金属基材10、位于金属基材10表面的等离子处理层20、底漆层30和面漆层40，底漆层30位于等离子处理层20远离金属基材10的一侧，且底层位于等离子处理层20和面漆层40之间，金属基材10为热镀锌板，等离子处理层20的厚度为500nm，底漆层30的厚度为10μm，面漆层40的厚度为20μm。该等离子体钝化彩板的生产方法包括以下步骤：s1、金属基材10钝化处理：金属基材10的整体线速为30m/min，将金属基材10经过脱脂工序，再经过水洗和烘干，该金属基材10为成卷不锈钢板，在制备过程中被展开并在生产线上连续运行以进行各步处理，脱脂工序为将金属基材10以30m/min的速度经过浓度为30g/l的脱脂液中，脱脂液的温度为45℃，脱脂点数为9pt，水洗温度为40℃；s2、等离子体处理：将干燥后的金属基材10放在室温下，在大气压下用等离子处理设备对金属基材10表面进行处理；等离子处理的具体操作为：10kv的高压电离混合气体，形成等离子体，处理时间控制在0.5s/m3，金属基材10的移动速度为40m/min，距离金属基材10表面的距离为40mm，混合气体为氧气和氮气的混合气，氧气的气体流量为2200ml/min，氮气与氧气的气体流量比为3:1；s3、底漆层30形成：将底漆涂料涂覆在金属基材10表面，将金属基材10进入烘干箱内烘干、固化，形成底漆层30，底漆涂料烘干温度35℃，烘干时间为4h，底漆涂料选自郑州森塔化工有限公司出售的环氧富锌底漆st-hf06-i；s4、面漆层40形成：将金属基材10经涂布室涂覆面漆涂料，之后进入烘干箱内烘干、固化，形成面漆层40，烘干温度为一区：190℃；二区：220℃；三区：250℃；pmt：220℃，面漆选自东莞市海发化工有限公司，颜色为银色。实施例4：一种等离子体钝化彩板的生产工艺，与实施例1的区别在于，步骤s3底漆层30形成：按照表1中的配比，将10kg纳米二氧化硅、5kg硅烷偶联剂、10kgabs树脂和15kg聚碳酸酯混合均匀，搅拌并升温175℃，完全溶解后涂覆在金属基材10表面，将金属基材10进入烘干箱内烘干、固化，底漆烘干温度：一区：172℃；二区：250℃；三区：240℃；pmt：200℃；通过静电喷涂技术，喷涂一层60kg改性聚酯丙烯酸酯、8kgptfe和1.5kg附着力促进剂的混合物，紫外固化，从而形成底漆层30，紫外光灯距离金属基材10的距离为25.4mm，紫外光灯功率为800w，固化时间为30s，硅烷偶联剂为kh550，改性聚酯丙烯酸酯的官能度为2，粘度为20000cps/30℃，酸值≤2mgkoh/g，比重为1.10g/cm3，折光率为1.495/25℃。表1实施例4-7中底漆面料的原料配比实施例5：一种等离子体钝化彩板的生产工艺，与实施例1的区别在于，步骤s3底漆层30形成：按照表1中的配比，将11kg纳米二氧化硅、6kg硅烷偶联剂、12kgabs树脂和18kg聚碳酸酯混合均匀，搅拌并升温200℃，完全溶解后涂覆在金属基材10表面，将金属基材10进入烘干箱内烘干、固化，底漆烘干温度：一区：174℃；二区：255℃；三区：245℃；pmt：210℃；通过静电喷涂技术，喷涂一层62kg改性聚酯丙烯酸酯、9kgptfe和1.6kg附着力促进剂的混合物，紫外固化，从而形成底漆层30，紫外光灯距离金属基材10的距离为76.2mm，紫外光灯功率为900w，固化时间为25s，硅烷偶联剂为kh550，改性聚酯丙烯酸酯的官能度为2，粘度为27000cps/30℃，酸值≤2mgkoh/g，比重为1.12g/cm3，折光率为1.5/25℃。实施例6：一种等离子体钝化彩板的生产工艺，与实施例1的区别在于，步骤s3底漆层30形成：按照表1中的配比，将13kg纳米二氧化硅、8kg硅烷偶联剂、16kgabs树脂和24kg聚碳酸酯混合均匀，搅拌并升温225℃，完全溶解后涂覆在金属基材10表面，将金属基材10进入烘干箱内烘干、固化，底漆烘干温度：一区：176℃；二区：260℃；三区：250℃；pmt：215℃；通过静电喷涂技术，喷涂一层66kg改性聚酯丙烯酸酯、11kgptfe和1.8kg附着力促进剂的混合物，紫外固化，从而形成底漆层30，紫外光灯距离金属基材10的距离为127mm，紫外光灯功率为1000w，固化时间为20s，硅烷偶联剂为kh550，改性聚酯丙烯酸酯的官能度为2，粘度为35000cps/30℃，酸值≤2mgkoh/g，比重为1.08g/cm3，折光率为1.49/25℃。实施例7：一种等离子体钝化彩板的生产工艺，与实施例4的区别在于，底漆层30涂料的原料配比如表1所示。对比例对比例1：一种等离子钝化彩板，参见图2，包括金属基材10、位于金属基材10一侧的化学处理层50、底漆层30和面漆层40，底漆层30位于化学处理层50和面漆层40之间，化学处理层50由金属基材10经脱脂钝化形成，钝化处理为将经过脱脂处理的金属基材10上均匀辊涂钝化剂，每平方米辊涂50mg；钝化剂选自沈阳帕卡濑精有限公司的ct-e218型钝化剂，底漆层30采用郑州森塔化工有限公司出售的环氧富锌底漆st-hf06-i，面漆选自东莞市海发化工有限公司，颜色为银色。对比例2：一种等离子钝化彩板，参见图3，包括金属基材10、位于金属基材10一侧的底漆层30和面漆层40，底漆层30采用郑州森塔化工有限公司出售的环氧富锌底漆st-hf06-i，面漆选自东莞市海发化工有限公司，颜色为银色。对比例3：一种等离子钝化彩板，与实施例4的区别在于，底漆涂料中未添加附着力促进剂和ptfe。对比例4：一种等离子钝化彩板，与实施例4的区别在于，底漆涂料中未添加改性聚酯丙烯酸酯。性能检测试验按照实施例1-7和对比例1-4中的方法制备彩板，并按照以下方法对彩板进行性能测试，将测试结果示于表2。1、附着力评价：按照划1mm*1mm百格后，使用杯突仪顶出8mm高度，使用3m-p600胶带强制剥离5次，无涂层剥落和裂纹为优秀，无涂层脱落为合格，涂层脱落为不合格。2、加工性评价：按照t弯进行，2t无裂痕时为优秀，2t有裂痕为不合格。3、外观金属效果评价：45°角自然光条件下目视，与标准板对比，金属质感明显为合格，反之不合格。4、耐腐蚀性能评价：通过耐盐雾性能进行测试，用刀子在钢板中间划“×”，每一条长度不小于50mm，划线必须划透涂层(直到基板，一次完成)，然后将四周密封；用重量百分数为5％盐水在35℃±2℃条件下进行分别试验240h、500h，在试样切口左右锈蚀蔓延不超过1mm为合格。表2实施例1-7和对比例1-4中彩板的性能测试表测试项目附着力加工性外观效果耐盐雾实施例1合格优秀合格240h合格实施例2合格优秀合格240h合格实施例3合格优秀合格240h合格实施例4优秀优秀合格500h优秀实施例5优秀优秀合格500h优秀实施例6优秀优秀合格500h优秀实施例7优秀优秀合格500h优秀对比例1合格优秀合格240h合格对比例2脱落有裂痕合格240h不合格对比例3脱落有裂痕合格500h不合格对比例4脱落有裂痕合格500h不合格由表2中数据可以看出，实施例1-3制备的使用等离子体处理金属基材10，彩板具有良好的附着力，加工性能良好，金属外观效果优异，耐盐雾性在240h的时间仍然合格，且不产生废液，较为节能环保。对比例1因使用钝化处理替代等离子处理，虽然与实施例1-3相近，具有较好的附着力、加工性能和金属外观效果，耐腐蚀效果好，但是使用钝化液进行处理，易产生污水，不符合环保要求。对比例2因金属基材10无钝化或等离子处理，对比例2制成的彩板附着力较差，易出现脱落，耐腐蚀性差，且无法满足加工要求。实施例4-7中使用等离子体处理金属基材10，并使用改性聚酯丙烯酸酯等制备底漆涂料，涂覆于等离子处理层20上，由检测结果可以看出，实施例4-7制备的彩板附着力优秀，加工性优异，金属外观效果好，且耐盐雾性在500h的时间仍然合格。对比例3因底漆涂料中未添加ptfe和附着力促进剂，附着力差，无法满足加工需要，耐盐雾性与实施例4相比有所降低，无法满足加工需求。对比例4因底漆涂料中未添加改性聚酯丙烯酸酯，对比例4制成的彩板附着力较差，无法满足加工需求，耐盐雾性能在500h为不合格。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12