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CN118834564A - 一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板及其制造方法 - Google Patents

一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板及其制造方法 Download PDF

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CN118834564A CN202410852463.4A CN202410852463A CN118834564A CN 118834564 A CN118834564 A CN 118834564A CN 202410852463 A CN202410852463 A CN 202410852463A CN 118834564 A CN118834564 A CN 118834564A
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吕家舜
杨洪刚
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Abstract

本发明涉及一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板及其制造方法，冷轧搪瓷钢板表面的聚合物预涂层由以下重量百分比的原料组成：聚合物20％～30％，表面活性剂5％～10％，缓蚀剂3％～6％，其余为水。通过在冷轧搪瓷钢板表面涂覆聚合物涂层，提高钢板涂搪前的耐蚀性能、改善瓷釉与钢板间的反应活性、提高搪瓷层密着性能，同时能够实现冷轧搪瓷钢板的免涂油处理，省去使用过程中的预涂润滑油、脱脂、酸洗、批镍等前处理步骤，达到冷轧搪瓷钢表面预处理的绿色环保效果。

Description

一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及冷轧生产技术领域，尤其涉及一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板及其制造方法。
背景技术
搪瓷钢制品是指一种将钢板的强度、成形性与无机玻璃质瓷釉材料的耐蚀、耐磨性和色彩鲜艳性等优点结合在一起的复合材料，被广泛应用于轻工、家电、建筑等各个领域。
近年来，随着环保要求的不断提高(如欧盟的REACH规定)，终端产品的镍含量超过0.1％就需要强制标注“致癌风险”标识，在此背景下，如何实现搪瓷钢表面预处理的绿色环保就受到越来越多的关注；在冷轧搪瓷钢表面涂覆聚合物涂层的方法，具有可为钢板提供临时防腐、降低钢板表面摩擦系数、改良瓷釉与钢板间的反应活性等优点，同时能够免去钢厂涂防锈油工序，且在加工生产过程中可省去预涂润滑油、脱脂、酸洗、批镍等多道前处理步骤。
目前，具有聚合物预涂层的冷轧搪瓷钢产品种类较少，类似的产品包括：
授权公告号为CN 101896644 B的中国发明专利公开的一种“搪瓷钢材料或零件的生产方法”，钢板材或零件涂覆有涂层，该涂层由聚合物基体构成，其中均匀分散有非氧化物陶瓷颗粒。其还涉及这种涂覆的钢板材或零件用于生产搪瓷钢板材或零件的用途，以及生产搪瓷钢板材或零件的方法，该方法允许使烧制温度和时间比常规烧制时间和温度低。
授权公告号为CN 101952483 B的中国发明专利公开的一种“用于制造搪瓷钢基材的方法”，包括如下步骤：提供钢基材，向所述钢基材的表面施加含有溶剂、聚合物前体和至少一种金属或金属氧化物的溶液，所述金属或金属氧化物适合于促进瓷釉层与所述钢基材表面的附着，熟化所述钢基材，由此除去所述溶剂，并形成含有所述至少一种金属或金属氧化物的有机层，向所述有机层施加瓷釉层，然后进行烧制步骤以获得搪瓷钢基材。
上述类型的冷轧搪瓷钢产品表面涂覆的聚合物中均需要添加其他添加剂，如非氧化物陶瓷颗粒或一种金属或金属氧化物的溶液，这样既增加了聚合物冷轧搪瓷钢产品的生产成本，同时复杂的聚合物制剂也不利于生产时的应用和对最终产品性能的控制。
发明内容
本发明提供了一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板及其制造方法，通过在冷轧搪瓷钢板表面涂覆聚合物涂层，提高钢板涂搪前的耐蚀性能、改善瓷釉与钢板间的反应活性、提高搪瓷层密着性能，同时能够实现冷轧搪瓷钢板的免涂油处理，省去使用过程中的预涂润滑油、脱脂、酸洗、批镍等前处理步骤，达到冷轧搪瓷钢表面预处理的绿色环保效果。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板，冷轧搪瓷钢板表面的聚合物预涂层由以下重量百分比的原料组成：聚合物20％～30％，表面活性剂5％～10％，缓蚀剂3％～6％，其余为水。
进一步的，所述的冷轧搪瓷钢板为超低碳含钛型冷轧搪瓷钢板或极低碳高氧型冷轧搪瓷钢板。
进一步的，所述聚合物为水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂中的一种或两种。
进一步的，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。
进一步的，所述非离子表面活性剂为聚丙二醇和烷基葡萄糖苷中的一种或两种。
进一步的，所述缓蚀剂为铬酸盐、硅酸盐和亚硝酸盐中的一种或两种以上。
一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板的制造方法，包括：将聚合物、表面活性剂及缓蚀剂按重量百分比混合后，加入盛有水的容器内搅拌得到聚合物制剂；然后采用辊涂或浸润的方式将聚合物制剂涂覆于冷轧搪瓷钢板表面；再将聚合物制剂固化于冷轧搪瓷钢板表面。
进一步的，所述固化采用热空气固化方式，固化温度为100～130℃，固化时间为90～150s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过在冷轧搪瓷钢板表面涂覆聚合物涂层，提高钢板涂搪前的耐蚀性能、改善瓷釉与钢板间的反应活性、提高搪瓷层密着性能，同时能够实现冷轧搪瓷钢板的免涂油处理，省去使用过程中的预涂润滑油、脱脂、酸洗、批镍等前处理步骤，达到冷轧搪瓷钢表面预处理的绿色环保效果。
具体实施方式
本发明所述一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板，冷轧搪瓷钢板表面的聚合物预涂层由以下重量百分比的原料组成：聚合物20％～30％，表面活性剂5％～10％，缓蚀剂3％～6％，其余为水。
进一步的，所述的冷轧搪瓷钢板为超低碳含钛型冷轧搪瓷钢板或极低碳高氧型冷轧搪瓷钢板。
进一步的，所述聚合物为水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂中的一种或两种。
进一步的，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。
进一步的，所述非离子表面活性剂为聚丙二醇和烷基葡萄糖苷中的一种或两种。
进一步的，所述缓蚀剂为铬酸盐、硅酸盐和亚硝酸盐中的一种或两种以上。
一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板的制造方法，包括：将聚合物、表面活性剂及缓蚀剂按重量百分比混合后，加入盛有水的容器内搅拌得到聚合物制剂；然后采用辊涂或浸润的方式将聚合物制剂涂覆于冷轧搪瓷钢板表面；再将聚合物制剂固化于冷轧搪瓷钢板表面。
进一步的，所述固化采用热空气固化方式，固化温度为100～130℃，固化时间为90～150s。
本发明所述聚合物选择水性丙烯酸树脂和/或水性聚氨酯树脂的主要作用：一是为基体钢板提供保护，防止水分、氧气及其他化学物质对基板的腐蚀；二是将聚合物作为中间载体，因其能够分别与瓷釉粉和钢板接触，在高温搪烧时，聚合物热解产物促进熔融态的瓷釉与钢板表面合金元素发生反应，形成凹凸的两相锚合结构，从而提高搪瓷产品的密着性能；聚合物的添加比例控制在20％～30％，既能够发挥保护基板及提高密着性能的作用，又能够使其在搪烧过程中充分热解，避免过量时残留物造成的针孔及瓷层脱落等缺陷。
本发明所述非离子表面活性剂选择聚丙二醇和/或烷基葡萄糖苷，主要是发挥其润湿作用，能够提高聚合物液体对钢板固体表面的润湿作用，使其更容易铺展在钢板表面，固化后形成均匀的聚合物涂层。
本发明所述缓蚀剂选择铬酸盐、硅酸盐及亚硝酸盐的一种以上，主要是水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂均具有弱酸性(pH值为5～7)，通过添加一定量的缓蚀剂，能够为钢板提供耐蚀保护。
为了更加直观的体现本发明，结合实施例对本发明的实施方式进行进一步的说明。以下实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案，包括简单变化或等效替换，均在本发明的保护范围之内。
【实施例1】
本实施例中，冷轧搪瓷钢板表面的聚合物预涂层由以下重量百分比的原料组成：
按照上述重量百分比将水性丙烯酸树脂、烷基葡萄糖苷、铬酸钠、亚硝酸钠和水在容器中混合，搅拌均匀后辊涂于冷轧搪瓷钢板表面，采用热空气固化，固化温度为100℃，固化时间为150s，制得聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板。
【实施例2】
本实施例中，冷轧搪瓷钢板表面的聚合物预涂层由以下重量百分比的原料组成：
按照上述重量百分比将水性聚氨酯树脂、聚丙二醇、烷基葡萄糖苷、硅酸钠、亚硝酸钠和水在容器中混合，搅拌均匀后辊涂于冷轧搪瓷钢板表面，采用热空气固化，固化温度为110℃，固化时间为100s，制得聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板。
【实施例3】
本实施例中，冷轧搪瓷钢板表面的聚合物预涂层由以下重量百分比的原料组成：
按照上述重量百分比将水性聚氨酯树脂、聚丙二醇、烷基葡萄糖苷、铬酸钠和水在容器中混合，搅拌均匀后辊涂于冷轧搪瓷钢板表面，采用热空气固化，固化温度为130℃，固化时间为90s，制得聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板。
【实施例4】
本实施例中，冷轧搪瓷钢板表面的聚合物预涂层由以下重量百分比的原料组成：
按照上述重量百分比将水性聚氨酯树脂、聚丙二醇、烷基葡萄糖苷、铬酸钠和水在容器中混合，搅拌均匀后辊涂于冷轧搪瓷钢板表面，采用热空气固化，固化温度为120℃，固化时间为130s，制得聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板。
【实施例5】
本实施例中，冷轧搪瓷钢板表面的聚合物预涂层由以下重量百分比的原料组成：
按照上述重量百分比将水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、烷基葡萄糖苷、铬酸钠、硅酸钠、亚硝酸钠和水在容器中混合，搅拌均匀后辊涂于冷轧搪瓷钢板表面，采用热空气固化，固化温度为100℃，固化时间为120s，制得聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板。
各实施例制得聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板的主要技术指标如下表所示：
注：针孔率为每平方米的针孔数，密着性等级按照EN 10209标准进行评定，1级为最优，5级为最差，鱼鳞爆为鱼鳞片状爆瓷缺陷。
结论：与无涂层冷轧搪瓷钢相比，按照本发明所述制造方法制造的聚合物涂层冷轧搪瓷钢板抗针孔性能明显改善，针孔率降低60％以上，密着等级提高了1-2个级别，且无鳞爆缺陷发生。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板，其特征在于，冷轧搪瓷钢板表面的聚合物预涂层由以下重量百分比的原料组成：聚合物20％～30％，表面活性剂5％～10％，缓蚀剂3％～6％，其余为水。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板，其特征在于，所述的冷轧搪瓷钢板为超低碳含钛型冷轧搪瓷钢板或极低碳高氧型冷轧搪瓷钢板。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板，其特征在于，所述聚合物为水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板，其特征在于，所述非离子表面活性剂为聚丙二醇和烷基葡萄糖苷中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板，其特征在于，所述缓蚀剂为铬酸盐、硅酸盐和亚硝酸盐中的一种或两种以上。
7.如权利要求1～6任意一种所述聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板的制造方法，其特征在于，包括：将聚合物、表面活性剂及缓蚀剂按重量百分比混合后，加入盛有水的容器内搅拌得到聚合物制剂；然后采用辊涂或浸润的方式将聚合物制剂涂覆于冷轧搪瓷钢板表面；再将聚合物制剂固化于冷轧搪瓷钢板表面。
8.根据权利要求7所述一种聚合物预涂层冷轧搪瓷钢板的制造方法，其特征在于，所述固化采用热空气固化方式，固化温度为100～130℃，固化时间为90～150s。
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