一种预涂金属板及其制造方法与流程

本发明属于家电、建材、汽车和家具等用途金属板的生产制造技术领域，具体涉及一种预涂金属板及其制造方法。

背景技术：

预涂金属板涂装工艺方法有两种，一种是在产品钣金成型后进行涂装的后涂装方式；另一种是在钣金成型前，对金属板或金属卷带进行涂装的预涂层方式。预涂金属板具备良好的钣金成型加工性，节省了使用者的涂装工序，有助于提高生产效率、降低成本。预涂金属板在家电、建筑及汽车等领域的应用越来越广泛，对具有高亮度、外观图案丰富的艺术外观需求也越来越高。然而普通的预涂金属板技术受基材粗糙度、涂料流平性、涂布工艺设备等限制，涂层表面的鲜映度很难达到理想状态，光亮感、通透感和镜面效果较差。

为了获得更好的鲜映度，目前已有的方法是对金属板采用清漆喷漆工艺、清漆淋涂工艺或者贴覆复合膜工艺来实现。采用清漆喷漆工艺，需要采用喷枪喷漆涂料浪费大，环境中会有大量的清漆及溶剂污染，而且需要较长的烘箱高温烘烤，生产效率低。采用清漆淋涂工艺，工艺复杂良品率低，而且淋涂设备涂层厚度一般大于30μm，导致虽然表面鲜映度高，但是涂层的加工性能不佳，金属板在折弯、拉伸加工时出现涂层开裂缺陷。金属板贴膜工艺一般采用PET/PVC复合膜工艺，但是高质量的复合彩膜成本很高，而且覆膜过程中容易产生橘皮纹，橘皮纹对膜层的鲜映度影响很大。覆膜金属板的橘皮纹受基板的粗糙度、PVC膜的耐热性、覆膜压力等技术参数影响大，控制难度大。

技术实现要素：

本发明提供了一种预涂金属板及其制造方法，获得的表面涂层具有优秀的光亮度、通透度和镜面效果。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种预涂金属板，从下到上依次包括金属基材、溶剂型涂层和第二UV涂层；或从下到上依次包括金属基材、溶剂型涂层、第一UV涂层、转印图案和第二UV涂层。

进一步的，所述金属基材的厚度为0.2-1.2mm；所述溶剂型涂层的厚度为8-35μm；所述第一UV涂层的厚度为5-50μm；所述第二UV涂层的厚度为5-50μm。

进一步的，所述该溶剂型涂层采用聚酯型涂料组合物或聚氨酯型涂料组合物。

为了提高对第二UV涂层的保护性，并避免残胶残留，所述第二UV涂层的上表面设置保护膜，所述保护膜是PET、PE或CPP材质，厚度为30-80μm，剥离强度为3-200gf/25mm。

为了加快涂层的固化时间，提高厚膜下的加工性能，所述第一UV涂层和/或第二UV涂层采用光固化涂料组合物，组分包括聚氨酯丙烯酸酯预聚物30-80％、丙烯酸酯单体10-50％、光引发剂1-13％、添加剂余量，共计100％，为质量百分比。

本发明的另一方面，提供预涂金属板的制备方法，步骤为：1)将已经具备溶剂型涂层的金属卷带依次进入开卷工序Ⅰ、表面清洁工序Ⅱ、第一UV胶涂装工序Ⅲ、转印膜覆膜工序IV、第一道紫外光固化工序Ⅴ、转印膜撕膜工序Ⅵ；2)当不需要转印图案时，步骤1)中转印膜覆膜工序IV使用无图案透明塑料转印膜，并且该转印膜随金属板一起进入第一道紫外光固化工序V，然后进入转印膜撕膜工序Ⅵ揭除转印膜，之后进入保护膜贴覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到预涂金属板；3)当需要转印图案时，步骤1)中转印膜覆膜工序IV使用带图案塑料转印膜，并且该转印膜随金属板一起进入第一道紫外光固化工序V，然后进入转印膜撕膜工序Ⅵ揭除转印膜，之后依次进入第二UV胶涂装工序Ⅶ、第二道紫外光固化工序Ⅷ、保护膜贴覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到预涂金属板。

进一步的，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中设有紫外灯管，所述紫外灯管是水银灯和/或金属卤素灯管；紫外线能量密度为400-4000MJ/cm²。

进一步的，所述第一UV胶涂装工序Ⅲ或第二UV胶涂装工序Ⅶ采用滴胶、两辊逆向辊涂、三辊逆向辊涂、两辊顺向辊涂、凹版辊涂机或狭缝涂布方式。

为了消除金属卷带已有溶剂型涂层的失光和压斑缺陷，在所述清扫工序后设置热流平工序，采用热风吹扫或红外线加热方式，加热温度为50-150℃，加热长度2-10m。

进一步的，所述转印膜覆膜工序IV包含转印膜开卷、传送辊、压膜辊和加压辊；使用的转印膜材质采用PET、PP或PE，转印膜厚度为12-200μm；转印膜是透明无图案或带图案的；所述转印图案是塑料薄膜表面的凹版印刷、数码打印图案或丝网印刷图案，图案所选择的油墨是紫外光固化油墨、溶剂型油墨或水性油墨

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种色彩丰富且具备加工性的高鲜映性预涂金属板，采用光固化涂料组合物作为罩光涂料并结合本发明的制备方法，得到的预涂金属板具有良好的外观，鲜映度DOI值达到80以上，表面涂层的光亮感、通透度和镜面效果好；提高了高膜厚下的加工性能，适合家电外壳的剪切、拉伸、弯曲等冲压成型要求；外观质量稳定，可以将光固化涂料组合物以很高的平整度铺在基材表面，不需要加热，涂层表面光滑平整，不受基板粗糙度、涂料流平性、涂布机组的影响，避免产生橘皮纹缺陷。所述光固化涂料组合物中不含溶剂或溶剂含量很少，避免了使用传统溶剂型涂料带来的环境污染及高温烘烤工艺，节省能源和设备长度。本发明可以实现丰富多彩的外观需求，例如实现不锈钢外观、金属粉、珠光粉、几何图案等各种颜色和图案的效果。

附图说明

图1.实施例1中预涂金属板的结构示意图；

图2.实施例3中预涂金属板的结构示意图；

图中标注：金属基材10，化学处理层20，溶剂型涂层30，溶剂型底涂层31，溶剂型中涂层32，第一UV涂层40，转印图案50，第二UV涂层60，保护膜70，背面漆80。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。本发明所提到的比例、“份”，如果没有特别的标记，均以质量为准。

本实施例提供了一种利用紫外光固化涂料在金属板表面进行涂装并形成高鲜映度、可钣金加工装饰层的预涂金属板及其制备方法。

所述预涂金属板的结构是以金属板为金属基材10，上表面从下到上依次包括化学处理层20、溶剂型涂层30、第一UV涂层40、转印图案50、第二UV涂层60和保护膜70；所述金属基材的下表面从上到下依次包括化学处理层20、背面漆80；为了提高防锈性能，可以在化学处理层20和背漆层80间涂覆防锈底漆层；由此形成一种色彩丰富且具备加工性的高鲜映性预涂金属板。其中所述化学处理层20、转印图案50、第二UV涂层60和保护膜70是可选涂层。

所述金属基材10，根据用途，可使用马口铁板、铝板及铝合金板、热镀锌、电镀锌、不锈钢板、冷轧板等金属材质。所述金属基材的厚度为0.2-1.2mm。

所述化学处理层20中采用的化学处理剂，可以是六价铬或三价铬为主成分的含铬化学处理剂，或者是由金属化合物、有机树脂和硅化合物组成的无铬化学处理剂。所述化学处理层20的厚度为≤2μm，作用是用于提高上层溶剂型涂层的附着力，并能提高耐腐蚀性。

所述溶剂型涂层30采用聚酯型或聚氨酯型复合材料。其中所述聚酯复合材料具有优异的加工性能，多用于家电外壳。所述溶剂型涂层30的厚度为8-25μm，用于提高上层第一UV涂层的附着力，赋予预涂金属板良好的颜色色泽，提高加工性能及耐久性。优选的，所述溶剂型涂层包含溶剂型底涂层31和溶剂型中涂层32。

所述第一UV涂层40采用光固化涂料组合物，赋予预涂金属板良好的表面硬度、光泽度，组分包括聚氨酯丙烯酸酯预聚物30-80％、丙烯酸酯单体10-50％、光引发剂1-13％、添加剂余量，共计100％，为质量百分比。为保证光固化涂料的流动性，可以添加少量溶剂，添加量是光固化涂料组合物总质量的1-5％，所述溶剂为乙酸乙酯、甲醇、乙醇或甲乙酮等。所述添加剂是附着力促进剂、流平剂、消泡剂、阻聚剂或蜡的一种或几种组合。所述第一UV涂层40的厚度为5-50μm，优选5-20μm。

在所述第一UV涂层的上表面设置转印膜，当不需要转印图案时，所述转印膜采用无图案透明转印膜；当需要转印图案时，所述转印膜采用带图案转印膜形成转印图案50。所述转印图案赋予预涂金属板以丰富的图案和花纹，所述转印图案可以是塑料薄膜表面的凹版印刷图案、数码打印图案或丝网印刷图案，图案所选择的油墨可以是紫外光固化油墨、溶剂型油墨或水性油墨等。在所述转印图案的上表面设置第二UV涂层60。如果预涂金属板中不要求图案，可将所述转印图案50和第二UV涂层60省略。

所述第二UV涂层60同样采用光固化涂料组合物，用于保护转印图案，其组分包括聚氨酯丙烯酸酯预聚物30-80％、丙烯酸酯单体10-50％、光引发剂1-13％、添加剂余量，共计100％，为质量百分比。为保证光固化涂料的流动性，可以添加溶剂，添加量是光固化涂料组合物总质量的1-5％，所述溶剂为乙酸乙酯、甲醇、乙醇或甲乙酮等。所述添加剂是附着力促进剂、流平剂、消泡剂、阻聚剂或蜡的一种或几种组合。所述第二UV涂层60的厚度为5-50μm，优选10-30μm。所述第二UV涂层可以是透明色或含有着色颜料，但是着色颜料的添加量和种类不能影响紫外光线的吸收，否则会出现附着力、加工性能下降的缺陷。

本实施例光固化涂料组合物中聚氨酯丙烯酸酯预聚物的质量含量小于30％时，会降低涂层的加工性和附着力，超过80％则会过软。进一步的，丙烯酸酯单体质量含量超过50％时涂层会过硬降低加工性，而小于10％时涂层会硬度过低极易被划伤。所述聚氨酯丙烯酸酯预聚物与丙烯酸酯单体在一定质量比例下配合使用，可以提高厚膜下的加工性能。另外，本实施例光固化涂料涂布后进入转印膜覆膜工序IV和第一道紫外光固化工序Ⅴ，边固化边使用转印膜压印，保证了光固化涂料的平整度，提高了鲜映度。

因此，采用本实施例的光固化涂料组合物，在紫外光照射下可迅速固化，极大地缩短固化时间，提高生产效率，当第一UV涂层40的厚度大于10μm时，仍可以满足家用电器的折弯或冲压等成型要求。本实施例可以将光固化涂料组合物以很高的平整度铺在基材表面，不需要加热，涂层表面光滑平整，不受基板粗糙度、涂料流平性、涂布机组的影响，避免产生橘皮纹缺陷。另外，所述光固化涂料组合物可以为预涂金属板提供一层高鲜映度涂层，鲜映度DOI值达到80以上，使得预涂金属板整体的表面镜面效果高于金属贴板膜工艺产品。所述光固化涂料组合物中不含溶剂或溶剂含量很少，避免了使用传统溶剂型涂料带来的环境污染及高温烘烤工艺，节省能源和设备长度。

当涂覆转印图案时，所述第一UV涂层同样是具备极短的光固化时间，使得转印图案直接印刷到第一UV涂层的上表面，同时第二UV涂层还可以用于保护转印图案，提高耐磨性和耐化学品擦拭性能。

所述保护膜70可以选择PET、PE、CPP等材质，厚度为30-80μm，优选50μm。所述保护膜的剥离强度为3-300gf/25mm范围内，优选10-60gf/25mm的低粘保护膜，可以避免残胶残留。

本实施例提供了一种预涂金属板的制造方法，是以已经具备溶剂型涂层的金属卷带为基础材料进一步加工处理，步骤为：

步骤1)将已经具备溶剂型涂层的金属卷带进入开卷工序Ⅰ，然后进入表面清洁工序Ⅱ、第一UV胶涂装工序Ⅲ、转印膜覆膜工序IV、第一道紫外光固化工序Ⅴ、转印膜撕膜工序Ⅵ。

步骤2)当不需要转印图案时，上述转印膜覆膜工序IV使用无图案透明塑料转印膜，并且该转印膜随金属板一起进入第一道紫外光固化工序V，然后进入转印膜撕膜工序Ⅵ揭除转印膜，之后进入保护膜贴覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到预涂金属板。

步骤3)当需要转印图案时，上述转印膜覆膜工序IV使用带图案塑料转印膜，并且该转印膜随金属板一起进入第一道紫外光固化工序V，然后进入转印膜撕膜工序Ⅵ揭除转印膜，之后依次进入第二UV胶涂装工序Ⅶ、第二道紫外光固化工序Ⅷ、保护膜贴覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到预涂金属板。

本实施例的制造方法工艺简单，涂料涂布方式可以采用顺涂、逆涂、滴胶等多种工艺，第二UV涂层涂厚度在5-50μm范围内，可以获得优于清漆淋涂效果的鲜映度，且涂层的加工性能好，金属板在折弯、拉伸加工时不会出现涂层开裂缺陷。本实施例以金属卷板为基材，生产速度从8-50m/min，生产效率高。

以下对各个工序的作用进行详细介绍：

所述金属卷带开卷工序Ⅰ适应的金属卷带内径为和两种规格，金属板厚度为0.2-1.5mm，适应金属板的宽度为500-1600mm。

所述表面清洁工序Ⅱ用于减少产品表面杂质，可以是以下形式的一种或多种组合：表面超声波清洗、软毛刷辊清扫、表面吹风和吸尘工序、聚氨酯黏胶辊清扫或蘸取弱溶剂的胶辊清扫。

由于本实施例需要对已具备溶剂型涂层的金属卷带进行重新开卷，金属板表面溶剂涂层可能存在失光和压斑缺陷，为保证此类缺陷不影响产品最终外观，优选的在清扫工序后设置一套热流平工序，采用热风吹扫或者红外线加热方式，加热温度为50-150℃，加热长度2-10m，用于消除失光和压斑缺陷。

所述第一UV胶涂装工序Ⅲ可采用滴胶、两辊逆向辊涂、三辊逆向辊涂、两辊顺向辊涂、凹版辊涂机、狭缝涂布(SLOT-DIE)等方式，涂层厚度为5-50μm。

所述转印膜覆膜工序IV，包括转印膜开卷、传送工序、压膜辊和加压辊。转印膜覆膜工序使用的塑料转印膜的材质采用PET、PP或PE中的一种，转印膜厚度为12-200μm。塑料转印膜是透明无图案或带图案中的一种。当不需要转印图案时，采用透明无图案的塑料转印膜；当需要转印图案时，采用带图案的塑料转印膜。该转印图案是塑料薄膜表面的凹版印刷图案、数码打印图案或丝网印刷图案中的一种，图案所选择的油墨可以是紫外光固化油墨、溶剂型油墨或水性油墨中的一种。

上述转印膜覆膜工序，为保证转印膜与UV胶的附着力牢固，优选的在压膜辊前增加一套涂布工序，用以在转印膜背面涂布一层背胶，涂布方式可以选择凹版印刷、微凹版涂布、逗号刮刀涂布、三辊涂布、五辊涂布或狭缝涂布等方式的一种。另外还需要安装转印膜纠偏工序、张力控制工序以及除静电工序，除静电工序可以选择静电绳、高压放电除静电或静电毛刷等工序的一种或多种组合。所述转印膜覆膜工序IV对转印膜的适用厚度为12μm-200μm。

所述转印膜撕膜工序Ⅵ是在经过紫外光固化工序后，用于对转印膜进行复卷。

所述第二UV胶涂装工序Ⅶ可以选择两辊逆向辊涂、三辊逆向辊涂、两辊顺向辊涂、凹版辊涂机、狭缝涂布(SLOT-DIE)等方式。所述第二UV涂层用于保护转印图案。

所述紫外光固化工序Ⅴ或第二道紫外光固化工序Ⅷ，由紫外灯管组及其辅助系统组成，辅助系统可以包含：UV灯冷却系统、氮气净化系统和进风过滤系统等。本工序紫外线能量密度为400-4000MJ/cm²；紫外灯管是水银灯、金属卤素灯管中的一种或组合使用。优选的，采用水银灯和金属卤素灯组合使用。

上述紫外灯管可以选择无极灯或者有极灯，灯管的功率可以选择80W/cm、120W/cm、200W/cm、240W/cm或270W/cm中一种或者组合使用。为保证本工序工序的寿命，应设置液体介质冷却和风冷方式的其中一种或两种组合。

所述保护膜贴覆工序Ⅸ由保护膜开卷机、传动辊、覆膜辊组成，同时具备纠偏、张力控制系统。保护膜的卷芯为保护膜厚度适用范围为30μm-80μm。

所述收卷工序X的收卷内径为和两种规格。金属卷收卷前，应对卷料进行对中设置，防止金属板边缘收卷不齐。

实施例1

一种预涂金属板，正面包括金属基材10和从下到上依次附着在所述金属基材10上的化学处理层20、溶剂型涂层30、第一UV涂层40、转印图案50、第二UV涂层60和保护膜70。背面包含化学处理层20和背面漆80。

所述金属基材10采用热镀锌基板，所述化学处理层20采用无铬化学处理层，所述溶剂型涂层30采用白色聚酯型涂层，所述第一UV涂层40采用透明UV涂层，所述转印图案50采用热固化油墨转印图案，所述第二UV涂层60采用透明UV涂层，所述保护膜70采用PE保护膜，所述背面漆80采用灰色背面漆。

其中所述第一UV涂层40的主要成分为聚氨酯丙烯酸酯预聚物60％、丙烯酸酯单体30％、光引发剂8％、添加剂2％，均为重量百分比。第一UV涂层的厚度为10μm。

其中所述转印图案50的主要成分为聚氨酯类热固化油墨，该油墨预先附着在PP或者PET薄膜上，该油墨通过覆膜机组贴合在第一透明UV涂层表面，经过紫外光照射后从薄膜上脱离并转移到第一透明UV涂层表面。为保证图案转印充分，应给与足够的光照和转印时间。

为保证转印图案的耐磨性和耐化学品擦拭性能，对转印图案50表面再增加第二UV涂层60，主要成分为聚氨酯丙烯酸酯预聚物50％、丙烯酸酯单体40％、光引发剂5％、添加剂5％，均为重量百分比。第二透明UV涂层的厚度为20μm。

制备方法是将已经具备溶剂型涂层的金属卷带依次进入开卷工序Ⅰ、表面清洁工序Ⅱ、热流平工序、第一UV胶涂装工序Ⅲ、转印膜覆膜工序IV、第一道紫外光固化工序Ⅴ、转印膜撕膜工序Ⅵ、第二UV胶涂装工序Ⅶ、第二道紫外光固化工序Ⅷ、保护膜贴覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到预涂金属板。

实施例2

一种预涂金属板，正面包括金属基材10和从下到上依次附着在所述金属基材10上的化学处理层20、溶剂型涂层30、第一UV涂层40、转印图案50、第二UV涂层60。

所述金属基材10采用不锈钢金属板，所述化学处理层20采用无铬化学处理层，所述溶剂型涂层30采用透明聚酯涂层，所述第一UV涂层40采用透明UV涂层，所述转印图案50采用紫外光固化油墨转印图案，所述第二UV涂层60采用透明UV涂层。所述透明聚酯涂层的主要成份为饱和聚酯树脂70％、环氧树脂8％、氨基树脂10％、溶剂11％、流平和消泡剂0.7％、催化剂0.3％，均为重量百分比，可增加少量色浆。

所述第一UV涂层40和第二UV涂层60的主要成分均为聚氨酯丙烯酸酯预聚物40％、丙烯酸酯单体50％、光引发剂7％、添加剂3％，均为重量百分比。所述第一UV涂层40的厚度为30μm；所述第二UV涂层60的厚度为10μm。

所述转印图案50为紫外光固化油墨，该油墨预先附着在PP或PET薄膜上，并且具备耐磨擦、耐有机溶剂、耐酸碱的特性。

制备方法是将已经具备溶剂型涂层的金属卷带依次进入开卷工序Ⅰ、表面清洁工序Ⅱ、热流平工序、第一UV胶涂装工序Ⅲ、转印膜覆膜工序IV、第一道紫外光固化工序Ⅴ、转印膜撕膜工序Ⅵ、第二UV胶涂装工序Ⅶ、第二道紫外光固化工序Ⅷ、保护膜贴覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到预涂金属板。

实施例3

一种预涂金属板，正面包括金属基材10和从下到上依次附着在所述金属基材10上的化学处理层20、溶剂型底涂层31、溶剂型中涂层32、第一UV涂层40和保护膜70。背面包含化学处理层20和灰色背面漆80，如图2。

所述金属基材10采用热镀锌基板，所述化学处理层20采用无铬化学处理层，所述溶剂型底涂层31采用白色聚酯底涂层，所述溶剂型中涂层32采用黑色聚酯中涂层，第一UV涂层40采用透明UV涂层，所述保护膜70采用PE保护膜，所述背面漆80采用灰色背面漆。

所述白色聚酯底涂层用于提高热镀锌基板的耐腐蚀性，并且提高与黑色聚酯中涂层的附着力，此聚酯底涂层可以采用立邦涂料685、贝科涂料的通用98301聚酯底漆。

所述黑色聚酯中涂层赋予预涂金属板颜色和加工性，而且可以提高热镀锌基板的耐久性、提高与第一UV涂层的附着力。此聚酯中涂层采用的涂料是高分子量无油聚酯60重量份、三聚氰胺10重量份、催化剂0.5重量份、添加剂3重量份、颜料和溶剂适量。

所述第一UV涂层的主要成分均为聚氨酯丙烯酸酯预聚物40％、丙烯酸酯单体50％、光引发剂7％、添加剂3％，均为重量百分比。所述第一UV涂层40的厚度为20μm。

制备方法是将已经具备黑色溶剂型涂层的金属卷带依次进入开卷工序Ⅰ、表面清洁工序Ⅱ、热流平工序、第一UV胶涂装工序Ⅲ、转印膜覆膜工序IV、第一道紫外光固化工序Ⅴ、转印膜撕膜工序Ⅵ、保护膜贴覆工序Ⅸ、收卷工序X，得到预涂金属板。

以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的几种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。