烤瓷铝板及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于装饰板技术领域，具体涉及一种能用于建筑墙面领域的烤瓷铝板及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，建筑物外墙，地铁站台，地铁内壁、广告牌等等，越来越多的用到铝板材料； 使用较多的搪瓷铝板、陶土板和氟碳铝板等等;但是上述这些应用较多的板材，存在一定的 不足，比如碳的排放量高，不环保，而且光泽度差，容易损伤;比如其中的搪瓷和陶土板脆性 大，很容易发生碎裂、掉瓷和开裂现象，严总影响使用效果;而且上述这些材料的加工方法， 还存在温度高、能耗高等不足。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有技术的上述不足，提供一种耐撞击、强度高、不易鼓泡和开裂，且 保温、隔热、隔音效果好的烤瓷铝板。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种烤瓷铝板，包括铝板基 层，所述的铝板基层的上表面喷涂有磨砂层，所述的磨砂层的表面喷涂有烤瓷层;所述的铝 板基层的厚度为1.5-4mm，磨砂层的凹凸度(粗糙度)为4-11μπι，烤瓷层的厚度为10-40μπι(微 米）；所述的烤瓷层为二氧化硅树脂层。
[0005] 采用该结构，可以使得烤瓷铝板的表面硬度达到6Η以上，在高温300度中也不会变 色或涂膜受损，1500度下仅仅发生稍微的色变而无分解，属于Α1级不燃材料;此外，烤瓷铝 板具有良好的内部柔韧性，使得板材吸收塑性变形功和断裂功的能力，遇到强力冲击后不 会变形、开裂和破碎;此外，该烤瓷材料的使用寿命可以达到50年之久，涂层二氧化硅的结 构有效提高了涂层的抗老化能力和自洁性能;而且涂层为无机材料，在高温、燃烧环境中也 不会产生或散发有毒气体或异味，同时具有抗菌功能，属于绿色环保材料。
[0006] 本发明还提供一种上述烤瓷铝板的制备方法，制备步骤包括：
[0007] (1)首先按照如下配方比例：硅0.06-0.08wt %，铁0.3-0.35wt %，铜0.0002-0.00035wt%，锰0.0002-0.00035wt%，镁0.15-0.20wt%，Cr0.003-0.004wt%，余量为铝； 将原料置于加热炉（电阻坩埚炉）中熔化，待原料完全融化后在650-700°C下浇注成铸锭，铸 锭在600-640°C下保温4-5h;然后冷至450-480°C保温lh然后进行热乳，乳至厚度为10mm，然 后乳至厚度为1.5-4_得到铝板；
[0008] (2)在步骤（1)所述的铝板上进行打磨，得到平整表面，然后将喷砂金通过喷砂机 洒于铝板的表面，以使得铝板表面形成凹凸度为4-11μπι的磨砂层；喷砂金由金刚玉30-70%、棕刚玉30-70%混合配比而成;加工时砂浆的喷砂压力采用0.5-1.28Mpa;
[0009] (3)步骤(2)喷砂后的铝板表面砂层清除干净，然后进行二氧化硅无机树脂层的喷 涂，然后进行固化，得到涂层厚度为10_40μπι的烤瓷铝板。
[0010]本发明步骤(2)所述的喷砂压力优选0.8MPa。
[0011] 本发明步骤(3)所述的二氧化硅无机树脂由二氧化硅1-10份、氧化铝0.5-2份，四 乙氧基甲硅烷30-60份，四异丙氧基甲硅烷（四（2-甲氧基-2-异丙氧基)硅烷)30-60份，异丙 醇50-120份，水50-120份混合而成，然后将上述混合物加热至70-90°C维持5.5-6h，然后再 加入上述混合料20-50份的异丙醇稀释进行喷涂，室温下晾干，然后于150-200°C固化5-50min得到烤瓷铝板。
[0012] 本发明步骤(3)固化温度高于220°C时，面层涂料快速烘干，导致涂层内应力分布 不均，易产生裂纹，同时涂层老化发白易脱落;但固化温度低于180°C时，虽然不易产生裂 纹，但涂层不能充分熔化和流平，使得涂层变软，涂层硬度降低，容易脱落。因此，优选的固 化温度为180-200 °C。
[0013] 本发明步骤(3)固化时间小于lOmin时，涂层熔化不充分，致使涂层间结合力差，涂 层易开裂和脱落；固化时间大于30min时，涂层过烧，使得涂层老化无光泽易脱落并且容易 产生裂纹;因此，优选的固化时间为10_30min。
[0014] 本发明步骤(3)所述10_40μπι的涂层厚度为经过2次喷涂形成的底涂层和面涂层叠 加得到的厚度，且底涂层的厚度为5-20μπι，面涂层的厚度为5-20μπι;本发明之所以采用上述 厚度，这是因为这是由于在底层烘干过程中底层溶剂不能完全挥发出来，在涂层固化过程 中溶剂逐渐向面层渗透而产生裂纹；当底涂层厚度小于5μπι时，烤瓷铝板的面层附着力下 降，涂层容易脱落。涂层面层开裂，这是由于涂层较厚致使涂料的粘稠度相对增加，使得涂 料的流平性差，导致涂层产生裂纹；当面涂层厚度小于5μπι时，涂层不产生开裂，但涂层硬度 会下降。所以优选的，底涂层的厚度为1〇-15μηι，面涂层的厚度为10-15μηι。
[0015] 本发明的优点和有益效果：
[0016] 1.本发明上述涂料主要成膜物质是纯无机的硅酸盐;硅酸盐遇水水解为Si(0H)4 的形式，经过分子内脱水为网状结构，提高了附着力和强度。而高温烘烤使脱水更完全，网 状结构更致密;运用了先进的"碱金属离子的固定化技术"，加入金属氧化物使碱金属被包 裹，形成坚固的络合结构，进一步改进了网状结构的耐水性、耐酸性、耐擦洗以及耐高温等 性能。硅氧键(Si-O)的键能为101KCAL/M0L，比一板的搪瓷铝板性能优异，防火性能通过国 家防火建筑材料质量监督检验中心检测，按国家标准BB/T8624-2006《建筑材料及制品燃烧 性能分级》的标准得出数据，其防火性能A1级。
[0017] 2.本发明采用涂层前在铝板表面进行喷砂出来，这是因为在加工运输过程中会残 留一些氧化物和油污，使得其表面的自由能降低到与涂料相似甚至比涂料自由能还要低， 大幅度降低了涂料在基材表面的润湿性，影响涂料在基材的附着性能，使得涂层容易脱离 基体;另外在铝板表面也会残留乳制裂纹，这些裂纹在使用过程中，容易成为裂纹扩展源， 形成失效，因而对铝板表面进行喷砂处理或打磨处理从而克服上述缺陷。
【附图说明】：
[0018] 图1为本发明烤瓷铝板剖视图结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细地说明，但不仅限于以下实 施例。
[0020] 如附图1所示:一种烤瓷铝板，包括铝板基层1，所述的铝板基层的上表面喷涂有磨 砂层2(即采用金刚砂在铝板基层表面高压喷出磨砂层，方便树脂层的粘附，附图为了显示 效果，将磨砂层单独示意出来），所述的磨砂层的表面喷涂有烤瓷层3;所述的铝板基层的厚 度为1.5-4臟，磨砂层的凹凸度(粗糙度)为4-11μπι，烤瓷层的厚度为10-40μπι(微米）；所述的 烤瓷层为二氧化硅树脂层。
[0021] 采用该结构，可以使得烤瓷铝板的表面拥堵达到6Η以上，在高温300度中也不会变 色或涂膜受损，1500度下仅仅发生稍微的色变而无分解，属于Α1级不燃材料;此外，烤瓷铝 板具有良好的内部柔韧性，使得板材吸收塑性变形功和断裂功的能力，遇到强力冲击后不 会变形、开裂和破碎;此外，该烤瓷材料的使用寿命可以达到50年之久，涂层二氧化硅的结 构有效提高了涂层的抗老化能力和自洁性能;而且涂层为无机材料，在高温、燃烧环境中也 不会产生或散发有毒气体或异味，同时具有抗菌功能，属于绿色环保材料。
[0022] 本发明还提供一种上述烤瓷铝板的制备方法，制备步骤包括：
[0023] (1)首先按照如下配方比例：娃0.07wt %，铁0.32wt %，铜0.0003wt %，猛 0 · 0003wt %，镁0 · 18wt %，CrO · 0035wt %，余量为铝；将原料置于加热炉（电阻坩埚炉）中熔 化，待原料完全融化后在680 °C下浇注成铸锭，铸锭在640 °C下保温5h;然后冷至470 °C保温 lh然后进行热乳，乳至厚度为10_，然后乳至厚度为3_得到铝板；
[0024] (2)在步骤（1)所述的铝板上进行打磨，得到平整表面，然后将喷砂金通过喷砂机 洒于铝板的表面，以使得铝板表面形成凹凸度为8μπι的磨砂层;喷砂金由金刚玉50%、棕刚 玉50 %混合配比而成;加工时砂浆的喷砂压力采用0.8Mpa;
[0025] (3)步骤(2)喷砂后的铝板表面砂层清除干净，然后进行二氧化硅无机树脂层的喷 涂，得到涂层厚度为20-24μπι的烤瓷铝板。步骤（3)所述的二氧化硅无机树脂由二氧化硅2 份、氧化铝0.5份，四乙氧基甲硅烷55份，四异丙氧基甲硅烷（四（2-甲氧基-2-异丙氧基)硅 烷)55份，异丙醇100份，水100份混合而成，然后将上述混合物加热至75°C维持6h，然后再加 入上述混合料40倍的异丙醇稀释进行喷涂，室温下晾干，然后于180-185Γ固化20min得到 烤瓷铝板。
[0026]本发明对未经喷砂处理的铝板1、经喷砂处理的铝板2及打磨处理的铝板3分别测 试其拉伸剪切强度，检测涂层在基体表面附着情况，测试结果如表1所示。
[0027] 表1喷涂后试样拉伸剪切强度的测试结果
[0028]
[0029] 从表1可知，未经喷砂处理的铝板拉伸剪切强度平均值为2.33MPa，经喷砂处理与 打磨处理试样拉伸剪切强度显著提高。其中喷砂处理的试样拉伸剪切强度平均值为 15.16MPa，相比提高了550.6%，明显高于打磨处理的试样。从上面可知，与未经喷砂处理及 打磨处理相比，喷砂处理明显提高了铝板表面的粗糙度，改善了表面清洁状况，减少了乳制 裂纹的数量，改变了微观几何形状，增大了与涂料接触的相对表面积，有利于提高铝板与涂 料的结合强度。
[0030]以本发明烤瓷铝板的性能和其它板材性能对比，如下表2所示：
[0031 ]表2实施例样品烤瓷铝板性能和其它板材性能对比
[0032]
[0033] 因此，本发明的烤瓷铝板具有:烤瓷铝板表面涂层为无机涂层，相对于其他涂层， 具有更高的铅笔硬度，从而具有优越的抗划伤性能与抗冲击性能。烤瓷铝板表面的无机涂 层在300°C高温中不变色与分解，在1500Γ高温中不分解，防火性能达到A1级，且在火灾中 不会因燃烧产生有毒气体，具有有机涂层无可比拟的防火性能。涂层的微观结构为以高键 能的硅氧键为主体的无机元素三维网状结构，能够长期抵制紫外线、酸碱及其他化学溶剂 的侵蚀，耐候性能优良，使用寿命可达30年以上。陶瓷铝板的涂层不易产生静电而吸附大气 中的污染物质，并且该涂层具有亲水特性，容易被污水清洗，从而具有良好的耐污染性能。 陶瓷铝板所用的纳米无机涂料以水作为分散剂，不含有机溶剂，挥发性有机化合物只有少 量的乙醇，对环境无危害;另外，所用的基材为铝材，可进行重复回收利用。
【主权项】
1. 一种烤瓷铝板，包括铝板基层，其特征在于：所述的铝板基层的上表面喷涂有磨砂 层，所述的磨砂层的表面喷涂有烤瓷层;所述的铝板基层的厚度为1.5-4mm，磨砂层的凹凸 度为4-1 Ιμπι，烤瓷层的厚度为20-40μπι;所述的烤瓷层为二氧化硅树脂层。2. -种制备权利要求1所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于:制备步骤包括： (1) 首先按照如下配方比例：硅0.06-0.08￥七％，铁0.3-0.35￥七％，铜0.0002- 0.00035wt%，锰0.0002-0.00035wt%，镁0.15-0.20wt%，Cr0.003-0.004wt%，余量为铝； 将原料置于加热炉中熔化，待原料完全融化后在650-700 °C下浇注成铸锭，铸锭在600-640 。(:下保温4-5h;然后冷至450-480°C保温lh然后进行热乳，乳至厚度为10mm，然后乳至厚度 为1.5_4mm得到错板； (2) 在步骤（1)所述的铝板上进行打磨，得到平整表面，然后将喷砂金通过喷砂机喷洒 于铝板的表面，以使得铝板表面形成凹凸度为4-11μπι的磨砂层;喷砂金由金刚玉30-70%、 棕刚玉30-70%混合配比而成;加工时砂浆的喷砂压力采用0.5-1.28MPa; (3) 步骤（2)喷砂后的铝板表面清扫干净喷砂金，然后进行二氧化硅无机树脂层的喷 涂，然后进行固化，得到涂层厚度为10_40μπι的烤瓷铝板。3. 根据权利要求3所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的喷砂压力 为0.8MPa。4. 根据权利要求3所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的二氧化硅 无机树脂由二氧化硅1-10份、氧化铝0.5-2份，四乙氧基甲硅烷30-60份，四异丙氧基甲硅烷 30-60份，异丙醇50-120份，水50-120份混合而成，然后将上述混合物加热至70-90°C维持 5.5-6h，然后再加入上述混合料20-50份的异丙醇稀释进行喷涂，室温下晾干，然后于150-200°C固化5-50min得到烤瓷铝板。5. 根据权利要求4所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于:步骤(3)固化温度为180- 200。。。6. 根据权利要求4所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：步骤（3)固化时间为10-30min〇7. 根据权利要求4所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于:步骤(3)所述10-40μπι的涂 层厚度为经过2次喷涂形成的底涂层和面涂层叠加得到的厚度，且底涂层的厚度为5-20μπι， 面涂层的厚度为5-20μπι。8. 根据权利要求7所述的烤瓷铝板的制备方法，其特征在于：所述的底涂层的厚度为 10-15μπι，面涂层的厚度为10-15μπι。
【专利摘要】一种烤瓷铝板及其制备方法，包括铝板基层，所述的铝板基层的上表面喷涂有磨砂层，所述的磨砂层的表面喷涂有烤瓷层；所述的铝板基层的厚度为1.5?4mm，磨砂层的凹凸度为4?11μm，烤瓷层的厚度为10?40μm；所述的烤瓷层为二氧化硅树脂层。本发明具有耐撞击、强度高、不易鼓泡和开裂，且保温、隔热、隔音效果好的优点。
【IPC分类】C09D1/00, E04F13/075, C22C21/00, C09D7/12
【公开号】CN105715003
【申请号】CN201610035767
【发明人】郑瑜, 郑兴山, 蒋善江, 舒文兵, 施涛
【申请人】宁波红杉高新板业有限公司