一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法与流程

1.本发明涉及多组分水性组合物技术领域，具体为一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法。


背景技术：

2.多组分水性组合物通常称为水性涂料，适用于家用电器、冰箱、洗衣机、空调钢面板等金属防锈涂装。
3.根据专利号cn201811300120.8公开了一种粉末涂料的水性涂装方法，将粉末涂料和水按照质量比为1:(0.6-1)的比例，加入质量分数为0.5-3％消泡剂，研磨搅拌均匀，通过涂膜机将该涂料涂装在试板上，在阶梯温度下进行固化，冷却到室温，粉末涂料水性涂装完成，但通过鼓风固化空气流动易使未固化时的水性涂料表面产生波痕平整度低，影响涂装效果，根据专利号cn201810928940.5公开了一种水性涂料喷涂工艺及其应用，包括在干燥的工件表面喷涂底漆；对喷涂于工件表面的底漆进行闪干操作；在喷涂有底漆的工件表面喷涂面漆；对喷涂于工件的底漆和面漆进行固化操作。其中底漆和面漆为水性涂料；闪干操作的温度为50℃-80℃，但静电喷涂易使涂料和待涂面沾附灰尘，对喷涂后的涂料结构产生影响，稳定性低，根据专利号cn96104867.0公开了一种云锦水性涂料的配方及其工艺方法，聚乙烯醇0.7kg，加入8kg的水中加热，完全溶解后过滤，加入成膜助剂，加入钛白粉，轻钙粉、滑石粉等研磨得成品，虽制造过程简单，但需要室温下自然固化效率低，不能满足涂料的工艺质量控制方法的工作要求，为此提出一种水性家电彩钢底漆涂料的工艺质量控制方法，不能满足多组分水性组合物涂覆金属表面的工作要求，为此提出一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法，解决了上述背景技术提出的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法，具体包括以下步骤：
8.混合组合物，组合物含有硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷；
9.其中这些化合物中的至少一种仍可缩合，和至少一种相应化合物含有至少一种选自单体、低聚物、聚合物、共聚物和嵌段共聚物的有机化合物；
10.将组合物充分摇匀或搅拌均匀，对组合物进行过滤，通过组合物涂覆金属表面而改进电泳漆涂层的泳透力；
11.其中用这种组合物新施加的涂层用水冲洗至少一次；
12.其中在用水冲洗后施加电泳漆涂层，直到没有强烈缩合冲洗为止。
13.优选的，所述至少一种含有钛、铪和锆的化合物选自元素周期表的第一至三和五至八副族，包括镧系元素，以及第二主族的金属的阳离子的至少一种类型的阳离子。
14.优选的，所述至少一次水冲洗具有表面活性剂含量，该基底在硅烷基预处理之前至少一次用含铁水性组合物处理。
15.优选的，所述用这种组合物新施加的涂层没有完全干燥，使用至少一种可缩合的化合物直到用水冲洗预处理涂层停止缩合为止。
16.优选的，所述其中除水和除任选至少一种有机溶剂或和至少一种影响ph值的物质外，这种组合物还含有至少一种选自硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷的化合物。
17.优选的，所述涂装上线时采用辊涂方法施工，适量加水兑稀，请勿加水过量，用水稀释，避免偏酸，兑稀时应遵循少量多次的原则，涂装上线时辊涂出油量线速为：60-100米/分钟，实验室涂装时用线棒刮板、原漆刮或者加0-5％的去离子水开稀后再刮板，如果涂装上线，水性油漆粘度控制在涂4杯/35-60秒。
18.优选的，所述每道涂层及最终涂层须用电子式干膜测厚仪进行干膜厚度的检测，膜厚不足时须按要求进行补涂到规定的干膜厚度，干膜厚度5-8μm，湿膜10-15μm。
19.优选的，所述预处理涂层停止缩合后，使用烘烤板对涂层进行干燥，烘烤时板温30秒温度范围为216度-224度，板温25秒温度范围为224度-232度，炉温30秒温度范围为180度-350度，炉温25秒温度范围为180度-350度。
20.优选的，所述使用前应对待涂装表面使用除油剂或清洁剂进行清洁，除去待涂装表面的蜡、油污和灰尘杂物。
21.优选的，为了将组合物定量配比和混合均匀，在生产加工时可以将各组成物按比例封装在混合袋中，所述混合袋上设置有排液口、主收纳袋和若干个副收纳袋；所述组合物依据配比分别设置在所述主收纳袋和所述副收纳袋中，所述排液口、所述主收纳袋和所述副收纳袋之间相互独立，并可在用力挤压所述混合袋后所述排液口和所述副收纳袋均与所述主收纳袋连通。
22.(三)有益效果
23.与现有技术相比，本发明提供了一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法，具备以下有益效果：
24.该用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法，通过其涂层具有尽可能环境友好的化学组成并确保高的防腐蚀性，其在多金属用途中也合适，例如：在相同浴中处理或预处理钢和富锌金属表面以及任选富铝金属表面中，同时从预处理到电泳涂漆的工艺流程，其中硅烷基预处理和电泳涂漆的尽可能没有干扰的高品质的涂层可以在汽车的大规模生产中施加到车身上，此外可以在汽车工业中的现有设施中实施并在汽车工程中特别适用于涂覆车身的使用硅烷基水性组合物的方法，在此要实现车身表面上的预处理涂覆和电泳涂漆的如同用锌-锰-镍磷化处理中的优质防腐蚀涂层实现的涂层品质，以便不危及品质标准。
附图说明
25.图1为本发明制备方法简易流程示意图；
26.图2为本发明中水性组合物混合各条件实验数据示意图；
27.图3为本发明中水性组合物涂覆后不同温度时间烘干后耐水煮、涂膜光泽和耐冲
击性的实验数据示意图；
28.图4为本发明中水性组合物定量封装的混合袋。
29.图中：1混合袋、2排液口、3主收纳袋、4副收纳袋。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例一
32.如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法，具体包括一下步骤：
33.s110、混合组合物，组合物含有硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷，其中除水和除任选至少一种有机溶剂或和至少一种影响ph值的物质外，这种组合物还含有至少一种选自硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷的化合物，至少一种含有钛、铪和锆的化合物选自元素周期表的第一至三和五至八副族，包括镧系元素，以及第二主族的金属的阳离子的至少一种类型的阳离子；
34.s120、其中这些化合物中的至少一种仍可缩合，和至少一种相应化合物含有至少一种选自单体、低聚物、聚合物、共聚物和嵌段共聚物的有机化合物，至少一次水冲洗具有表面活性剂含量，该基底在硅烷基预处理之前至少一次用含铁水性组合物处理；
35.s130、将组合物充分摇匀或搅拌均匀，对组合物进行过滤，通过组合物涂覆金属表面而改进电泳漆涂层的泳透力，使用前应对待涂装表面使用超声波清洗机进行清洁，除去待涂装表面的蜡、油污和灰尘杂物；
36.s140、其中用这种组合物新施加的涂层用水冲洗至少一次，用这种组合物新施加的涂层没有完全干燥，使用至少一种可缩合的化合物直到用水冲洗预处理涂层停止缩合为止；
37.s150、其中在用水冲洗后施加电泳漆涂层，直到没有强烈缩合冲洗为止，涂装上线时采用辊涂方法施工，适量加水兑稀，请勿加水过量，用水稀释，避免偏酸，兑稀时应遵循少量多次的原则，涂装上线时辊涂出油量线速为：60-100米/分钟，实验室涂装时用线棒刮板、原漆刮或者加0-5％的去离子水开稀后再刮板，如果涂装上线，水性油漆粘度控制在涂4杯/35-60秒，每道涂层及最终涂层须用电子式干膜测厚仪进行干膜厚度的检测，膜厚不足时须按要求进行补涂到规定的干膜厚度，干膜厚度5-8μm，湿膜10-15μm，预处理涂层停止缩合后，使用烘烤板对涂层进行干燥，烘烤时板温30秒温度为219度，板温25秒温度为224度，炉温30秒温度为320度，炉温25秒温度为340度，实验数据如图2和图3所示。
38.实施例二
39.如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法，具体包括一下步骤：
40.s110、混合组合物，组合物含有硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷，其中除水和除任选至少一种有机溶剂或和至少一种影响ph值的物质外，这种组合物还含有至少一种选自硅
烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷的化合物，至少一种含有钛、铪和锆的化合物选自元素周期表的第一至三和五至八副族，包括镧系元素，以及第二主族的金属的阳离子的至少一种类型的阳离子；
41.s120、其中这些化合物中的至少一种仍可缩合，和至少一种相应化合物含有至少一种选自单体、低聚物、聚合物、共聚物和嵌段共聚物的有机化合物，至少一次水冲洗具有表面活性剂含量，该基底在硅烷基预处理之前至少一次用含铁水性组合物处理；
42.s130、将组合物充分摇匀或搅拌均匀，使用自动振动筛对组合物进行过滤，通过组合物涂覆金属表面而改进电泳漆涂层的泳透力，使用前应对待涂装表面使用表面活性剂进行清洁，除去待涂装表面的蜡、油污和灰尘杂物；
43.s140、其中用这种组合物新施加的涂层用水冲洗至少一次，用这种组合物新施加的涂层没有完全干燥，使用至少一种可缩合的化合物直到用水冲洗预处理涂层停止缩合为止；
44.s150、其中在用水冲洗后施加电泳漆涂层，直到没有强烈缩合冲洗为止，涂装上线时采用辊涂方法施工，适量加水兑稀，请勿加水过量，用水稀释，避免偏酸，兑稀时应遵循少量多次的原则，涂装上线时辊涂出油量线速为：60-100米/分钟，实验室涂装时用线棒刮板、原漆刮或者加0-5％的去离子水开稀后再刮板，如果涂装上线，水性油漆粘度控制在涂4杯/35-60秒，每道涂层及最终涂层须用电子式干膜测厚仪进行干膜厚度的检测，膜厚不足时须按要求进行补涂到规定的干膜厚度，干膜厚度6μm，湿膜13μm，预处理涂层停止缩合后，使用烘烤板对涂层进行干燥，烘烤时板温30秒温度为216度，板温25秒温度为232度，炉温30秒温度为300度，炉温25秒温度为340度，实验数据如图2和图3所示。
45.实施例三
46.如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法，具体包括一下步骤：
47.s110、混合组合物，组合物含有硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷，其中除水和除任选至少一种有机溶剂或和至少一种影响ph值的物质外，这种组合物还含有至少一种选自硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷的化合物，至少一种含有钛、铪和锆的化合物选自元素周期表的第一至三和五至八副族，包括镧系元素，以及第二主族的金属的阳离子的至少一种类型的阳离子；
48.s120、其中这些化合物中的至少一种仍可缩合，和至少一种相应化合物含有至少一种选自单体、低聚物、聚合物、共聚物和嵌段共聚物的有机化合物，至少一次水冲洗具有表面活性剂含量，该基底在硅烷基预处理之前至少一次用含铁水性组合物处理；
49.s130、将组合物充分摇匀或搅拌均匀，使用300目过滤网对组合物进行过滤，通过组合物涂覆金属表面而改进电泳漆涂层的泳透力，使用前应对待涂装表面使用电镀机进行电镀脱脂清洁，除去待涂装表面的蜡、油污和灰尘杂物；
50.s140、其中用这种组合物新施加的涂层用水冲洗至少一次，用这种组合物新施加的涂层没有完全干燥，使用至少一种可缩合的化合物直到用水冲洗预处理涂层停止缩合为止；
51.s150、其中在用水冲洗后施加电泳漆涂层，直到没有强烈缩合冲洗为止，涂装上线时采用辊涂方法施工，适量加水兑稀，请勿加水过量，用水稀释，避免偏酸，兑稀时应遵循少
量多次的原则，涂装上线时辊涂出油量线速为：60-100米/分钟，实验室涂装时用线棒刮板、原漆刮或者加0-5％的去离子水开稀后再刮板，如果涂装上线，水性油漆粘度控制在涂4杯/35-60秒，每道涂层及最终涂层须用电子式干膜测厚仪进行干膜厚度的检测，膜厚不足时须按要求进行补涂到规定的干膜厚度，干膜厚度5μm，湿膜12μm，预处理涂层停止缩合后，使用烘烤板对涂层进行干燥，烘烤时板温30秒温度为224度，板温25秒温度为225度，炉温30秒温度为270度，炉温25秒温度为335度，实验数据如图2和图3所示。
52.实施例四
53.如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法，具体包括一下步骤：
54.s110、混合组合物，组合物含有硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷，其中除水和除任选至少一种有机溶剂或和至少一种影响ph值的物质外，这种组合物还含有至少一种选自硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷的化合物，至少一种含有钛、铪和锆的化合物选自元素周期表的第一至三和五至八副族，包括镧系元素，以及第二主族的金属的阳离子的至少一种类型的阳离子；
55.s120、其中这些化合物中的至少一种仍可缩合，和至少一种相应化合物含有至少一种选自单体、低聚物、聚合物、共聚物和嵌段共聚物的有机化合物，至少使用冲洗机进行两次水冲洗具有表面活性剂含量，该基底在硅烷基预处理之前至少一次用含铁水性组合物处理；
56.s130、将组合物充分摇匀或搅拌均匀，使用300目过滤网对组合物进行过滤，通过组合物涂覆金属表面而改进电泳漆涂层的泳透力，使用前应对待涂装表面使用氢氧化钠碱性助洗剂进行清洁，除去待涂装表面的蜡、油污和灰尘杂物；
57.s140、其中用这种组合物新施加的涂层用水冲洗至少一次，用这种组合物新施加的涂层没有完全干燥，使用至少一种可缩合的化合物直到用水冲洗预处理涂层停止缩合为止；
58.s150、其中在用水冲洗后施加电泳漆涂层，直到没有强烈缩合冲洗为止，涂装上线时采用辊涂方法施工，适量加水兑稀，请勿加水过量，用水稀释，避免偏酸，兑稀时应遵循少量多次的原则，涂装上线时辊涂出油量线速为：60-100米/分钟，实验室涂装时用线棒刮板、原漆刮或者加0-5％的去离子水开稀后再刮板，如果涂装上线，水性油漆粘度控制在涂4杯/35-60秒，每道涂层及最终涂层须用电子式干膜测厚仪进行干膜厚度的检测，膜厚不足时须按要求进行补涂到规定的干膜厚度，干膜厚度5μm，湿膜12μm，预处理涂层停止缩合后，使用烘烤板对涂层进行干燥，烘烤时板温30秒温度为220度，板温25秒温度为230度，炉温30秒温度为290度，炉温25秒温度为350度，实验数据如图2和图3所示。
59.实施例五
60.如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法，具体包括一下步骤：
61.s110、混合组合物，组合物含有硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷，其中除水和除任选至少一种有机溶剂或和至少一种影响ph值的物质外，这种组合物还含有至少一种选自硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷的化合物，至少一种含有钛、铪和锆的化合物选自元素周期表的第一至三和五至八副族，包括镧系元素，以及第二主族的金属的阳离子的至少一种类
型的阳离子；
62.s120、其中这些化合物中的至少一种仍可缩合，和至少一种相应化合物含有至少一种选自单体、低聚物、聚合物、共聚物和嵌段共聚物的有机化合物，至少使用冲洗机进行两次水冲洗具有表面活性剂含量，该基底在硅烷基预处理之前至少一次用含铁水性组合物处理；
63.s130、将组合物使用自动震荡机充分摇匀或搅拌均匀，使用300目过滤网对组合物进行过滤，通过组合物涂覆金属表面而改进电泳漆涂层的泳透力，使用前应对待涂装表面使用烷基酚聚氧乙烯醚助洗剂进行清洁，除去待涂装表面的蜡、油污和灰尘杂物；
64.s140、其中用这种组合物新施加的涂层用水冲洗至少一次，用这种组合物新施加的涂层没有完全干燥，使用至少一种可缩合的化合物直到用水冲洗预处理涂层停止缩合为止；
65.s150、其中在用水冲洗后施加电泳漆涂层，直到没有强烈缩合冲洗为止，涂装上线时采用辊涂方法施工，适量加水兑稀，请勿加水过量，用水稀释，避免偏酸，兑稀时应遵循少量多次的原则，涂装上线时辊涂出油量线速为：60-100米/分钟，实验室涂装时用线棒刮板、原漆刮或者加0-5％的去离子水开稀后再刮板，如果涂装上线，水性油漆粘度控制在涂4杯/35-60秒，每道涂层及最终涂层须用电子式干膜测厚仪进行干膜厚度的检测，膜厚不足时须按要求进行补涂到规定的干膜厚度，干膜厚度5μm，湿膜12μm，预处理涂层停止缩合后，使用烘烤板对涂层进行干燥，烘烤时板温30秒温度为220度，板温25秒温度为230度，炉温30秒温度为290度，炉温25秒温度为350度，实验数据如图2和图3所示。
66.本装置的工作原理：首先对水性涂料进行操作时需要使用不与水反应的材质(如不锈钢、塑料等)或有合适的内涂处理，施工时严禁与其它的涂料及有机溶剂混合以防变质，然后将含有硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷的组合物进行混合，其中至少一种含有钛、铪和锆的化合物选自元素周期表的第一至三和五至八副族，包括镧系元素，以及第二主族的金属的阳离子的至少一种类型的阳离子，其中这些化合物中的至少一种仍可缩合，和至少一种相应化合物含有至少一种选自单体、低聚物、聚合物、共聚物和嵌段共聚物的有机化合物，其中除水和除任选至少一种有机溶剂或和至少一种影响ph值的物质外，这种组合物还含有至少一种选自硅烷、硅烷醇、硅氧烷和聚硅氧烷的化合物，将组合物充分摇匀或搅拌均匀，对组合物进行过滤，通过组合物涂覆金属表面而改进电泳漆涂层的泳透力，在进行对金属表面进行涂覆时，应对待涂装表面使用除油剂或清洁剂进行清洁，除去待涂装表面的蜡、油污和灰尘杂物，其中用这种组合物新施加的涂层用水冲洗至少一次，至少一次水冲洗具有表面活性剂含量，该基底在硅烷基预处理之前至少一次用含铁水性组合物处理，其中在用水冲洗后施加电泳漆涂层，直到没有强烈缩合冲洗为止，这种组合物新施加的涂层没有完全干燥，使用至少一种可缩合的化合物直到用水冲洗预处理涂层停止缩合为止，预处理涂层停止缩合后，使用烘烤板对涂层进行干燥，烘烤时板温30秒温度范围为216度-224度，板温25秒温度范围为224度-232度，炉温30秒温度范围为180度-350度，炉温25秒温度范围为180度-350度，每道涂层及最终涂层须用电子式干膜测厚仪进行干膜厚度的检测，膜厚不足时须按要求进行补涂到规定的干膜厚度，干膜厚度5-8μm，湿膜10-15μm。
67.进一步地，为了方便用户混合组合物同时避免混合比例和成分错误，可以根据用户需要按照不同的配比制定混合袋1，所述混合袋1上设置有排液口2、主收纳袋3和若干个
副收纳袋4；所述组合物依据配比分别设置在所述主收纳袋3和所述副收纳袋4中，所述排液口2、所述主收纳袋3和所述副收纳袋4之间相互独立，并可在用力挤压所述混合袋1后所述排液口2和所述副收纳袋4均与所述主收纳袋3连通。
68.工作原理：在主收纳袋3中封装占比较大的组合物，其他的副收纳袋4则封装混合比重较少的组合物，在使用的时候，用力挤压副收纳袋4使其中的组合物可以进入主收纳袋3进行混合，反复揉搓混合袋1使主收纳袋3和副收纳袋4中的组合物充分混合，通过混合袋1进行封装和混合可以减少用户的使用步骤，使操作更加简单，同时可以保证每个混合袋1中的混合组合物配比、成分一致，避免暴露混合的时候造成污染，然后将排液口2打开后便可以将混合好的混合组合物倒入设备容器中进行金属表面的涂覆工序，通过混合袋1可以强迫用户少量多次进行混合组合物的配料和灌装从而减少成本，混合袋1的方式相较于桶装也更加方便运输、存放，可以充分做到本产品的随取随用，减少生产成本。
69.进一步地，为了避免涂覆在金属表面的组合物的厚度过大出现导致烘干时间过长或在缩合时由于内外应力差过大出现撕裂的情况，需要对涂覆的组合物的厚度进行把控，在涂覆的过程中可以经由公式：
[0070][0071]
计算出涂覆金属表面所需的时间t；其中l为金属表面的总长，即辊子相对于金属表面运动的总位移；v为金属表面的移动速度，及辊子相对于金属表面的速度；
[0072]
然后因为在涂覆组合物的时候，辊子会在金属表面通过往复移动将组合物刷平，在此过程中便会出现组合物的累计厚度，累计厚度可以经由公式：
[0073][0074]
其中t(x)为组合物的累计厚度；v为金属表面的移动速度，及辊子相对于金属表面的速度；t为涂覆金属表面所需的时间；w为辊子的长度；d为辊子的宽度；
[0075]
之后便可以计算出最大的组合物的累计厚度t：
[0076][0077]
其中q1为涂覆在金属表面的组合物的量；之后通过有限元软件将公式t(x)转化为用β分布模型进行表示，可以得到公式：
[0078][0079]
将计算所得的t
111
代入上述公式，并结合组合物的附着率可以得出组合物的累计厚度的公式为：
[0080][0081]
其中为组合物在金属表面的附着率；q为从辊子释放的组合物的量；其中附着率
可以通过公式：
[0082][0083]
进行表示。
[0084]
工作原理及有益效果：通过公式对加工系统的组合物的释放量以及速度等进行控制，便可以保证组合物在涂覆在金属表面的时候厚度一致，从而使得在烘干的过程中可以同步进行缩合，而不会出现因涂覆量不一致，导致缩合时内部应力不一致出现撕裂等现象。
[0085]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0086]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。