一種預涂金屬板及其制造方法與流程

本發明屬于家電、建材、汽車和家具等用途金屬板的生產制造技術領域，具體涉及一種預涂金屬板及其制造方法。

背景技術：

預涂金屬板涂裝工藝方法有兩種，一種是在產品鈑金成型后進行涂裝的后涂裝方式；另一種是在鈑金成型前，對金屬板或金屬卷帶進行涂裝的預涂層方式。預涂金屬板具備良好的鈑金成型加工性，節省了使用者的涂裝工序，有助于提高生產效率、降低成本。預涂金屬板在家電、建筑及汽車等領域的應用越來越廣泛，對具有高亮度、外觀圖案豐富的藝術外觀需求也越來越高。然而普通的預涂金屬板技術受基材粗糙度、涂料流平性、涂布工藝設備等限制，涂層表面的鮮映度很難達到理想狀態，光亮感、通透感和鏡面效果較差。

為了獲得更好的鮮映度，目前已有的方法是對金屬板采用清漆噴漆工藝、清漆淋涂工藝或者貼覆復合膜工藝來實現。采用清漆噴漆工藝，需要采用噴槍噴漆涂料浪費大，環境中會有大量的清漆及溶劑污染，而且需要較長的烘箱高溫烘烤，生產效率低。采用清漆淋涂工藝，工藝復雜良品率低，而且淋涂設備涂層厚度一般大于30μm，導致雖然表面鮮映度高，但是涂層的加工性能不佳，金屬板在折彎、拉伸加工時出現涂層開裂缺陷。金屬板貼膜工藝一般采用PET/PVC復合膜工藝，但是高質量的復合彩膜成本很高，而且覆膜過程中容易產生橘皮紋，橘皮紋對膜層的鮮映度影響很大。覆膜金屬板的橘皮紋受基板的粗糙度、PVC膜的耐熱性、覆膜壓力等技術參數影響大，控制難度大。

技術實現要素：

本發明提供了一種預涂金屬板及其制造方法，獲得的表面涂層具有優秀的光亮度、通透度和鏡面效果。

為了實現上述目的，本發明采用下述技術方案予以實現：

一種預涂金屬板，從下到上依次包括金屬基材、溶劑型涂層和第二UV涂層；或從下到上依次包括金屬基材、溶劑型涂層、第一UV涂層、轉印圖案和第二UV涂層。

進一步的，所述金屬基材的厚度為0.2-1.2mm；所述溶劑型涂層的厚度為8-35μm；所述第一UV涂層的厚度為5-50μm；所述第二UV涂層的厚度為5-50μm。

進一步的，所述該溶劑型涂層采用聚酯型涂料組合物或聚氨酯型涂料組合物。

為了提高對第二UV涂層的保護性，并避免殘膠殘留，所述第二UV涂層的上表面設置保護膜，所述保護膜是PET、PE或CPP材質，厚度為30-80μm，剝離強度為3-200gf/25mm。

為了加快涂層的固化時間，提高厚膜下的加工性能，所述第一UV涂層和/或第二UV涂層采用光固化涂料組合物，組分包括聚氨酯丙烯酸酯預聚物30-80％、丙烯酸酯單體10-50％、光引發劑1-13％、添加劑余量，共計100％，為質量百分比。

本發明的另一方面，提供預涂金屬板的制備方法，步驟為：1)將已經具備溶劑型涂層的金屬卷帶依次進入開卷工序Ⅰ、表面清潔工序Ⅱ、第一UV膠涂裝工序Ⅲ、轉印膜覆膜工序IV、第一道紫外光固化工序Ⅴ、轉印膜撕膜工序Ⅵ；2)當不需要轉印圖案時，步驟1)中轉印膜覆膜工序IV使用無圖案透明塑料轉印膜，并且該轉印膜隨金屬板一起進入第一道紫外光固化工序V，然后進入轉印膜撕膜工序Ⅵ揭除轉印膜，之后進入保護膜貼覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到預涂金屬板；3)當需要轉印圖案時，步驟1)中轉印膜覆膜工序IV使用帶圖案塑料轉印膜，并且該轉印膜隨金屬板一起進入第一道紫外光固化工序V，然后進入轉印膜撕膜工序Ⅵ揭除轉印膜，之后依次進入第二UV膠涂裝工序Ⅶ、第二道紫外光固化工序Ⅷ、保護膜貼覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到預涂金屬板。

進一步的，所述第一道紫外光固化工序Ⅴ和/或第二道紫外光固化工序Ⅷ中設有紫外燈管，所述紫外燈管是水銀燈和/或金屬鹵素燈管；紫外線能量密度為400-4000MJ/cm²。

進一步的，所述第一UV膠涂裝工序Ⅲ或第二UV膠涂裝工序Ⅶ采用滴膠、兩輥逆向輥涂、三輥逆向輥涂、兩輥順向輥涂、凹版輥涂機或狹縫涂布方式。

為了消除金屬卷帶已有溶劑型涂層的失光和壓斑缺陷，在所述清掃工序后設置熱流平工序，采用熱風吹掃或紅外線加熱方式，加熱溫度為50-150℃，加熱長度2-10m。

進一步的，所述轉印膜覆膜工序IV包含轉印膜開卷、傳送輥、壓膜輥和加壓輥；使用的轉印膜材質采用PET、PP或PE，轉印膜厚度為12-200μm；轉印膜是透明無圖案或帶圖案的；所述轉印圖案是塑料薄膜表面的凹版印刷、數碼打印圖案或絲網印刷圖案，圖案所選擇的油墨是紫外光固化油墨、溶劑型油墨或水性油墨

與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明提供了一種色彩豐富且具備加工性的高鮮映性預涂金屬板，采用光固化涂料組合物作為罩光涂料并結合本發明的制備方法，得到的預涂金屬板具有良好的外觀，鮮映度DOI值達到80以上，表面涂層的光亮感、通透度和鏡面效果好；提高了高膜厚下的加工性能，適合家電外殼的剪切、拉伸、彎曲等沖壓成型要求；外觀質量穩定，可以將光固化涂料組合物以很高的平整度鋪在基材表面，不需要加熱，涂層表面光滑平整，不受基板粗糙度、涂料流平性、涂布機組的影響，避免產生橘皮紋缺陷。所述光固化涂料組合物中不含溶劑或溶劑含量很少，避免了使用傳統溶劑型涂料帶來的環境污染及高溫烘烤工藝，節省能源和設備長度。本發明可以實現豐富多彩的外觀需求，例如實現不銹鋼外觀、金屬粉、珠光粉、幾何圖案等各種顏色和圖案的效果。

附圖說明

圖1.實施例1中預涂金屬板的結構示意圖；

圖2.實施例3中預涂金屬板的結構示意圖；

圖中標注：金屬基材10，化學處理層20，溶劑型涂層30，溶劑型底涂層31，溶劑型中涂層32，第一UV涂層40，轉印圖案50，第二UV涂層60，保護膜70，背面漆80。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明的技術方案作進一步詳細的說明。本發明所提到的比例、“份”，如果沒有特別的標記，均以質量為準。

本實施例提供了一種利用紫外光固化涂料在金屬板表面進行涂裝并形成高鮮映度、可鈑金加工裝飾層的預涂金屬板及其制備方法。

所述預涂金屬板的結構是以金屬板為金屬基材10，上表面從下到上依次包括化學處理層20、溶劑型涂層30、第一UV涂層40、轉印圖案50、第二UV涂層60和保護膜70；所述金屬基材的下表面從上到下依次包括化學處理層20、背面漆80；為了提高防銹性能，可以在化學處理層20和背漆層80間涂覆防銹底漆層；由此形成一種色彩豐富且具備加工性的高鮮映性預涂金屬板。其中所述化學處理層20、轉印圖案50、第二UV涂層60和保護膜70是可選涂層。

所述金屬基材10，根據用途，可使用馬口鐵板、鋁板及鋁合金板、熱鍍鋅、電鍍鋅、不銹鋼板、冷軋板等金屬材質。所述金屬基材的厚度為0.2-1.2mm。

所述化學處理層20中采用的化學處理劑，可以是六價鉻或三價鉻為主成分的含鉻化學處理劑，或者是由金屬化合物、有機樹脂和硅化合物組成的無鉻化學處理劑。所述化學處理層20的厚度為≤2μm，作用是用于提高上層溶劑型涂層的附著力，并能提高耐腐蝕性。

所述溶劑型涂層30采用聚酯型或聚氨酯型復合材料。其中所述聚酯復合材料具有優異的加工性能，多用于家電外殼。所述溶劑型涂層30的厚度為8-25μm，用于提高上層第一UV涂層的附著力，賦予預涂金屬板良好的顏色色澤，提高加工性能及耐久性。優選的，所述溶劑型涂層包含溶劑型底涂層31和溶劑型中涂層32。

所述第一UV涂層40采用光固化涂料組合物，賦予預涂金屬板良好的表面硬度、光澤度，組分包括聚氨酯丙烯酸酯預聚物30-80％、丙烯酸酯單體10-50％、光引發劑1-13％、添加劑余量，共計100％，為質量百分比。為保證光固化涂料的流動性，可以添加少量溶劑，添加量是光固化涂料組合物總質量的1-5％，所述溶劑為乙酸乙酯、甲醇、乙醇或甲乙酮等。所述添加劑是附著力促進劑、流平劑、消泡劑、阻聚劑或蠟的一種或幾種組合。所述第一UV涂層40的厚度為5-50μm，優選5-20μm。

在所述第一UV涂層的上表面設置轉印膜，當不需要轉印圖案時，所述轉印膜采用無圖案透明轉印膜；當需要轉印圖案時，所述轉印膜采用帶圖案轉印膜形成轉印圖案50。所述轉印圖案賦予預涂金屬板以豐富的圖案和花紋，所述轉印圖案可以是塑料薄膜表面的凹版印刷圖案、數碼打印圖案或絲網印刷圖案，圖案所選擇的油墨可以是紫外光固化油墨、溶劑型油墨或水性油墨等。在所述轉印圖案的上表面設置第二UV涂層60。如果預涂金屬板中不要求圖案，可將所述轉印圖案50和第二UV涂層60省略。

所述第二UV涂層60同樣采用光固化涂料組合物，用于保護轉印圖案，其組分包括聚氨酯丙烯酸酯預聚物30-80％、丙烯酸酯單體10-50％、光引發劑1-13％、添加劑余量，共計100％，為質量百分比。為保證光固化涂料的流動性，可以添加溶劑，添加量是光固化涂料組合物總質量的1-5％，所述溶劑為乙酸乙酯、甲醇、乙醇或甲乙酮等。所述添加劑是附著力促進劑、流平劑、消泡劑、阻聚劑或蠟的一種或幾種組合。所述第二UV涂層60的厚度為5-50μm，優選10-30μm。所述第二UV涂層可以是透明色或含有著色顏料，但是著色顏料的添加量和種類不能影響紫外光線的吸收，否則會出現附著力、加工性能下降的缺陷。

本實施例光固化涂料組合物中聚氨酯丙烯酸酯預聚物的質量含量小于30％時，會降低涂層的加工性和附著力，超過80％則會過軟。進一步的，丙烯酸酯單體質量含量超過50％時涂層會過硬降低加工性，而小于10％時涂層會硬度過低極易被劃傷。所述聚氨酯丙烯酸酯預聚物與丙烯酸酯單體在一定質量比例下配合使用，可以提高厚膜下的加工性能。另外，本實施例光固化涂料涂布后進入轉印膜覆膜工序IV和第一道紫外光固化工序Ⅴ，邊固化邊使用轉印膜壓印，保證了光固化涂料的平整度，提高了鮮映度。

因此，采用本實施例的光固化涂料組合物，在紫外光照射下可迅速固化，極大地縮短固化時間，提高生產效率，當第一UV涂層40的厚度大于10μm時，仍可以滿足家用電器的折彎或沖壓等成型要求。本實施例可以將光固化涂料組合物以很高的平整度鋪在基材表面，不需要加熱，涂層表面光滑平整，不受基板粗糙度、涂料流平性、涂布機組的影響，避免產生橘皮紋缺陷。另外，所述光固化涂料組合物可以為預涂金屬板提供一層高鮮映度涂層，鮮映度DOI值達到80以上，使得預涂金屬板整體的表面鏡面效果高于金屬貼板膜工藝產品。所述光固化涂料組合物中不含溶劑或溶劑含量很少，避免了使用傳統溶劑型涂料帶來的環境污染及高溫烘烤工藝，節省能源和設備長度。

當涂覆轉印圖案時，所述第一UV涂層同樣是具備極短的光固化時間，使得轉印圖案直接印刷到第一UV涂層的上表面，同時第二UV涂層還可以用于保護轉印圖案，提高耐磨性和耐化學品擦拭性能。

所述保護膜70可以選擇PET、PE、CPP等材質，厚度為30-80μm，優選50μm。所述保護膜的剝離強度為3-300gf/25mm范圍內，優選10-60gf/25mm的低粘保護膜，可以避免殘膠殘留。

本實施例提供了一種預涂金屬板的制造方法，是以已經具備溶劑型涂層的金屬卷帶為基礎材料進一步加工處理，步驟為：

步驟1)將已經具備溶劑型涂層的金屬卷帶進入開卷工序Ⅰ，然后進入表面清潔工序Ⅱ、第一UV膠涂裝工序Ⅲ、轉印膜覆膜工序IV、第一道紫外光固化工序Ⅴ、轉印膜撕膜工序Ⅵ。

步驟2)當不需要轉印圖案時，上述轉印膜覆膜工序IV使用無圖案透明塑料轉印膜，并且該轉印膜隨金屬板一起進入第一道紫外光固化工序V，然后進入轉印膜撕膜工序Ⅵ揭除轉印膜，之后進入保護膜貼覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到預涂金屬板。

步驟3)當需要轉印圖案時，上述轉印膜覆膜工序IV使用帶圖案塑料轉印膜，并且該轉印膜隨金屬板一起進入第一道紫外光固化工序V，然后進入轉印膜撕膜工序Ⅵ揭除轉印膜，之后依次進入第二UV膠涂裝工序Ⅶ、第二道紫外光固化工序Ⅷ、保護膜貼覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到預涂金屬板。

本實施例的制造方法工藝簡單，涂料涂布方式可以采用順涂、逆涂、滴膠等多種工藝，第二UV涂層涂厚度在5-50μm范圍內，可以獲得優于清漆淋涂效果的鮮映度，且涂層的加工性能好，金屬板在折彎、拉伸加工時不會出現涂層開裂缺陷。本實施例以金屬卷板為基材，生產速度從8-50m/min，生產效率高。

以下對各個工序的作用進行詳細介紹：

所述金屬卷帶開卷工序Ⅰ適應的金屬卷帶內徑為和兩種規格，金屬板厚度為0.2-1.5mm，適應金屬板的寬度為500-1600mm。

所述表面清潔工序Ⅱ用于減少產品表面雜質，可以是以下形式的一種或多種組合：表面超聲波清洗、軟毛刷輥清掃、表面吹風和吸塵工序、聚氨酯黏膠輥清掃或蘸取弱溶劑的膠輥清掃。

由于本實施例需要對已具備溶劑型涂層的金屬卷帶進行重新開卷，金屬板表面溶劑涂層可能存在失光和壓斑缺陷，為保證此類缺陷不影響產品最終外觀，優選的在清掃工序后設置一套熱流平工序，采用熱風吹掃或者紅外線加熱方式，加熱溫度為50-150℃，加熱長度2-10m，用于消除失光和壓斑缺陷。

所述第一UV膠涂裝工序Ⅲ可采用滴膠、兩輥逆向輥涂、三輥逆向輥涂、兩輥順向輥涂、凹版輥涂機、狹縫涂布(SLOT-DIE)等方式，涂層厚度為5-50μm。

所述轉印膜覆膜工序IV，包括轉印膜開卷、傳送工序、壓膜輥和加壓輥。轉印膜覆膜工序使用的塑料轉印膜的材質采用PET、PP或PE中的一種，轉印膜厚度為12-200μm。塑料轉印膜是透明無圖案或帶圖案中的一種。當不需要轉印圖案時，采用透明無圖案的塑料轉印膜；當需要轉印圖案時，采用帶圖案的塑料轉印膜。該轉印圖案是塑料薄膜表面的凹版印刷圖案、數碼打印圖案或絲網印刷圖案中的一種，圖案所選擇的油墨可以是紫外光固化油墨、溶劑型油墨或水性油墨中的一種。

上述轉印膜覆膜工序，為保證轉印膜與UV膠的附著力牢固，優選的在壓膜輥前增加一套涂布工序，用以在轉印膜背面涂布一層背膠，涂布方式可以選擇凹版印刷、微凹版涂布、逗號刮刀涂布、三輥涂布、五輥涂布或狹縫涂布等方式的一種。另外還需要安裝轉印膜糾偏工序、張力控制工序以及除靜電工序，除靜電工序可以選擇靜電繩、高壓放電除靜電或靜電毛刷等工序的一種或多種組合。所述轉印膜覆膜工序IV對轉印膜的適用厚度為12μm-200μm。

所述轉印膜撕膜工序Ⅵ是在經過紫外光固化工序后，用于對轉印膜進行復卷。

所述第二UV膠涂裝工序Ⅶ可以選擇兩輥逆向輥涂、三輥逆向輥涂、兩輥順向輥涂、凹版輥涂機、狹縫涂布(SLOT-DIE)等方式。所述第二UV涂層用于保護轉印圖案。

所述紫外光固化工序Ⅴ或第二道紫外光固化工序Ⅷ，由紫外燈管組及其輔助系統組成，輔助系統可以包含：UV燈冷卻系統、氮氣凈化系統和進風過濾系統等。本工序紫外線能量密度為400-4000MJ/cm²；紫外燈管是水銀燈、金屬鹵素燈管中的一種或組合使用。優選的，采用水銀燈和金屬鹵素燈組合使用。

上述紫外燈管可以選擇無極燈或者有極燈，燈管的功率可以選擇80W/cm、120W/cm、200W/cm、240W/cm或270W/cm中一種或者組合使用。為保證本工序工序的壽命，應設置液體介質冷卻和風冷方式的其中一種或兩種組合。

所述保護膜貼覆工序Ⅸ由保護膜開卷機、傳動輥、覆膜輥組成，同時具備糾偏、張力控制系統。保護膜的卷芯為保護膜厚度適用范圍為30μm-80μm。

所述收卷工序X的收卷內徑為和兩種規格。金屬卷收卷前，應對卷料進行對中設置，防止金屬板邊緣收卷不齊。

實施例1

一種預涂金屬板，正面包括金屬基材10和從下到上依次附著在所述金屬基材10上的化學處理層20、溶劑型涂層30、第一UV涂層40、轉印圖案50、第二UV涂層60和保護膜70。背面包含化學處理層20和背面漆80。

所述金屬基材10采用熱鍍鋅基板，所述化學處理層20采用無鉻化學處理層，所述溶劑型涂層30采用白色聚酯型涂層，所述第一UV涂層40采用透明UV涂層，所述轉印圖案50采用熱固化油墨轉印圖案，所述第二UV涂層60采用透明UV涂層，所述保護膜70采用PE保護膜，所述背面漆80采用灰色背面漆。

其中所述第一UV涂層40的主要成分為聚氨酯丙烯酸酯預聚物60％、丙烯酸酯單體30％、光引發劑8％、添加劑2％，均為重量百分比。第一UV涂層的厚度為10μm。

其中所述轉印圖案50的主要成分為聚氨酯類熱固化油墨，該油墨預先附著在PP或者PET薄膜上，該油墨通過覆膜機組貼合在第一透明UV涂層表面，經過紫外光照射后從薄膜上脫離并轉移到第一透明UV涂層表面。為保證圖案轉印充分，應給與足夠的光照和轉印時間。

為保證轉印圖案的耐磨性和耐化學品擦拭性能，對轉印圖案50表面再增加第二UV涂層60，主要成分為聚氨酯丙烯酸酯預聚物50％、丙烯酸酯單體40％、光引發劑5％、添加劑5％，均為重量百分比。第二透明UV涂層的厚度為20μm。

制備方法是將已經具備溶劑型涂層的金屬卷帶依次進入開卷工序Ⅰ、表面清潔工序Ⅱ、熱流平工序、第一UV膠涂裝工序Ⅲ、轉印膜覆膜工序IV、第一道紫外光固化工序Ⅴ、轉印膜撕膜工序Ⅵ、第二UV膠涂裝工序Ⅶ、第二道紫外光固化工序Ⅷ、保護膜貼覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到預涂金屬板。

實施例2

一種預涂金屬板，正面包括金屬基材10和從下到上依次附著在所述金屬基材10上的化學處理層20、溶劑型涂層30、第一UV涂層40、轉印圖案50、第二UV涂層60。

所述金屬基材10采用不銹鋼金屬板，所述化學處理層20采用無鉻化學處理層，所述溶劑型涂層30采用透明聚酯涂層，所述第一UV涂層40采用透明UV涂層，所述轉印圖案50采用紫外光固化油墨轉印圖案，所述第二UV涂層60采用透明UV涂層。所述透明聚酯涂層的主要成份為飽和聚酯樹脂70％、環氧樹脂8％、氨基樹脂10％、溶劑11％、流平和消泡劑0.7％、催化劑0.3％，均為重量百分比，可增加少量色漿。

所述第一UV涂層40和第二UV涂層60的主要成分均為聚氨酯丙烯酸酯預聚物40％、丙烯酸酯單體50％、光引發劑7％、添加劑3％，均為重量百分比。所述第一UV涂層40的厚度為30μm；所述第二UV涂層60的厚度為10μm。

所述轉印圖案50為紫外光固化油墨，該油墨預先附著在PP或PET薄膜上，并且具備耐磨擦、耐有機溶劑、耐酸堿的特性。

制備方法是將已經具備溶劑型涂層的金屬卷帶依次進入開卷工序Ⅰ、表面清潔工序Ⅱ、熱流平工序、第一UV膠涂裝工序Ⅲ、轉印膜覆膜工序IV、第一道紫外光固化工序Ⅴ、轉印膜撕膜工序Ⅵ、第二UV膠涂裝工序Ⅶ、第二道紫外光固化工序Ⅷ、保護膜貼覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到預涂金屬板。

實施例3

一種預涂金屬板，正面包括金屬基材10和從下到上依次附著在所述金屬基材10上的化學處理層20、溶劑型底涂層31、溶劑型中涂層32、第一UV涂層40和保護膜70。背面包含化學處理層20和灰色背面漆80，如圖2。

所述金屬基材10采用熱鍍鋅基板，所述化學處理層20采用無鉻化學處理層，所述溶劑型底涂層31采用白色聚酯底涂層，所述溶劑型中涂層32采用黑色聚酯中涂層，第一UV涂層40采用透明UV涂層，所述保護膜70采用PE保護膜，所述背面漆80采用灰色背面漆。

所述白色聚酯底涂層用于提高熱鍍鋅基板的耐腐蝕性，并且提高與黑色聚酯中涂層的附著力，此聚酯底涂層可以采用立邦涂料685、貝科涂料的通用98301聚酯底漆。

所述黑色聚酯中涂層賦予預涂金屬板顏色和加工性，而且可以提高熱鍍鋅基板的耐久性、提高與第一UV涂層的附著力。此聚酯中涂層采用的涂料是高分子量無油聚酯60重量份、三聚氰胺10重量份、催化劑0.5重量份、添加劑3重量份、顏料和溶劑適量。

所述第一UV涂層的主要成分均為聚氨酯丙烯酸酯預聚物40％、丙烯酸酯單體50％、光引發劑7％、添加劑3％，均為重量百分比。所述第一UV涂層40的厚度為20μm。

制備方法是將已經具備黑色溶劑型涂層的金屬卷帶依次進入開卷工序Ⅰ、表面清潔工序Ⅱ、熱流平工序、第一UV膠涂裝工序Ⅲ、轉印膜覆膜工序IV、第一道紫外光固化工序Ⅴ、轉印膜撕膜工序Ⅵ、保護膜貼覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到預涂金屬板。

以上實施例僅是本發明若干種優選實施方式中的幾種，應當指出，本發明不限于上述實施例；對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明所要求保護的技術方案的精神和范圍。