一种不可燃彩色钢板及其制造方法与流程

1.本发明涉及阻燃材料制备技术领域，具体为一种不可燃彩色钢板及其制造方法，用于家用设备和建筑材料。


背景技术：

2.对于用在建筑材料、家用设备、汽车等中的彩色涂层钢板的需求正在增长。特别地，在生产热浸镀锌钢板和电镀锌钢板的国内外冷轧产品制造商中以及在处理其他钢材的表面处理企业中，产品通过进行例如铬酸盐处理和磷酸盐处理的化学处理过程(作为最终的后处理)来生产。
3.铬酸盐处理是指通过将钢板浸入包含铬酸盐或重铬酸盐作为主要成分的溶液中而使得钢板覆盖有防锈涂层。该铬酸盐处理是赋予钢板优良的抗腐蚀性和涂层附着性的低廉处理过程。然而，由于铬是典型的毒性污染物之一，对工人和环境造成严重的损害。此外，在铬酸盐处理的钢板情况下，在此过程中废水里产生六价铬(cr
6
)，处理该废水花费极高且费时，环境污染较大，生产成本较高，因此，近年来，已致力于使用水溶型陶瓷涂层以提供优良的硬度和加工性，但是，陶瓷涂层因其不能被加工或要求高的处理温度和极长的处理时间，导致整体生产效率较低，此外，目前涂层钢板为了获得不同的色彩以及不同的物理性能，需要在表面覆盖多种涂层，如聚酯、硅改性聚酯、偏聚二氟乙烯和塑料溶胶等，但是此类涂层防火性能较差，遇到明火时，容易导致钢板表面涂层变色甚至起火，具有一定的安全隐患，为此我们提出一种用于家用设备和建筑材料的不可燃彩色钢板及其制造方法以解决上述提出的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种不可燃彩色钢板及其制造方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种不可燃彩色钢板，用于家用设备和建筑材料，包括基材、外侧漆层、内侧漆层，所述基材的外表面涂覆有阻燃漆层，且阻燃漆层的表面涂覆有外侧漆层，所述基材的内表面涂覆有内侧漆层，所述外侧漆层、内侧漆层组分相同包含基于100重量的45-60重量份的水性树脂、5-15重量份的颜料、20-30重量份的功能性填料、1-3重量份的特殊助剂、1-5重量份的去离子水，所述阻燃漆层包含基于100重量的5-20重量份的水性树脂，45-60重量份的溶剂，5-15重量份的去离子水，1-3重量份的催化剂与稳定剂，5-20重量份的颜料。
6.优选的，所述颜料为zns、baso4、kfe[fe(cn)4]、cds、al2o3、炭黑和无机陶瓷颜料中的至少一种。
[0007]
优选的，所述外侧漆层、内侧漆层中功能性填料为聚硅氧烷乳液。
[0008]
优选的，所述外侧漆层、内侧漆层中特殊助剂为流平剂、消泡剂、增稠剂、分散剂。
[0009]
优选的，所述基材材质为镀锌钢板，所述基材厚度为0.5-1.5mm，所述外侧漆层、内
侧漆层厚度为12-20μm。
[0010]
一种不可燃彩色钢板的制造方法，包括以下操作步骤：
[0011]
s1、钢材预处理：采用除油剂、清洁剂除去基材表面的蜡、油污、灰尘等杂质；
[0012]
s2、水性漆预处理：采用去离子水对外侧漆层、内侧漆层以及阻燃漆层所需的水性漆进行稀释，并采用至少每平方厘米300目的滤网对水性漆进行过滤；
[0013]
s3、阻燃漆辊涂与烘干：通过输送机构对基材进行输送，并结合自动辊涂设备对基材外侧面辊涂外侧漆层，然后将覆漆后的基材输送至烘干设备对外侧漆层进行烘干处理；
[0014]
s4、面漆辊涂与烘干：通过输送设备对辊涂外侧漆层的基材进行输送，并结合自动辊涂设备对外侧漆层表面辊涂阻燃漆层，然后将二次覆漆后的基材输送至烘干设备对阻燃漆层进行烘干处理；
[0015]
s5、底漆辊涂与烘干：通过输送设备对辊涂外侧漆层、阻燃漆层的基材进行输送，并结合自动辊涂设备在基材内侧面辊涂内侧漆层，然后将三次次覆漆后的基材输送至烘干设备对内侧漆层进行烘干处理。
[0016]
优选的，其特征在于：所述水性漆施工浓度为60-90秒(涂4杯/25℃)，所述外侧漆层、内侧漆层、阻燃漆层覆盖面积为410m3/μm.
㎏
。
[0017]
优选的，所述外侧漆层、内侧漆层、阻燃漆层均为两涂两烘，所述烘干温度为210℃-232℃，所述烘干时间为20-35秒。
[0018]
优选的，所述烘干设备包括：出风模块、加热模块、检测模块、控制模块和传输模块，所述出风模块、加热模块、检测模块和传输模块均与所述控制模块连接，所述烘干设备在进行烘干处理时，所述控制模块控制所述出风模块和所述加热模块开始工作，所述出风模块针对所述烘干设备内的空气流动性调整，通过设置多个出风口使得由风机产生的气流从而风口处进入所述烘干装置内，而且在出风口处设有风向控制单元，所述风向控制单元通过获取所述出风口处空气的温度分布情况，然后根据所述出风口处空气的温度分布情况确定气流风向，进而使得气流进入所述烘干装置中能够带动空气流动与循环；所述加热模块根据所述控制模块的控制信息进入第一加热状态，同时通过检测模块实时获取被烘干物品的表面温度，并传输至所述控制模块，当被烘干物品表面温度达到第一预设温度时，所述控制模块控制所述加热模块进行第二加热状态，此时，所述检测模块对所述被烘干物品进行烘干完成检验，确定所述被烘干物品是否完全被烘干，并在所述被烘干物品完全被烘干时向所述控制模块反馈烘干完成信号，所述控制模块控制所述出风模块和所述加热模块停止工作，并根据所述烘干完成信号控制所述输出模块将所述被烘干物品移到所述烘干设备外部；其中，所述第一加热状态是变温模式，当所述控制模块的控制信息进入第一加热状态时，在所述加热模块中，温控单元根据预设温变时间按照梯度变化增量使得产热单元升温逐渐至目标温度，并保持恒温直至被烘干物品表面温度达到第一预设温度；所述第二加热状态为恒温模式，当所述加热模块进行第二加热状态时，在所述加热模块中，温控单元调整所述产热单元从目标温度到最高适应温度，直至所述控制单元控制所述加热单元停止工作时停止恒温保持。
[0019]
优选的，所述制造方法在初次执行之前时通过测试进行调试，包括：在进行步骤s3、s4、s5时，所述自动辊涂设备按照不同的参数设置进行小区域范围的辊涂，而且在步骤s5处理完成后针对所述小区域范围进行附着力验证，获得多个附着力验证结果，然后再针
对所述多个复杂力验证结果进行分析确定所述自动辊涂设备在阻燃漆辊涂、面漆辊涂和底漆辊涂时的最优参数，进而使得在不可燃彩色钢板在制作过程中所述自动辊涂设备按照确定的最优参数进行步骤s3、s4、s5操作。
[0020]
本发明提供了一种不可燃彩色钢板及其制造方法，具备以下有益效果：
[0021]
1、该用于家用设备和建筑材料的不可燃彩色钢板及其制造方法，通过此采用合成的水性树脂、颜料，以功能性料、特殊助剂等环保材料，以去离子水为分散介质，结合先进微技术制备水性漆以及阻燃漆，并通过涂、烘结合的方法将水性漆以及组燃气辊涂在基材表面，具有优异的存光性与存色性，同时低有机挥发物、低气味，更加环保，且具有优异的阻燃性能。
[0022]
2、该用于家用设备和建筑材料的不可燃彩色钢板及其制造方法，外侧漆层、内侧漆层、阻燃漆层通过辊图与烘干结合附着在基材表面，涂装效率高，且降低了加工成本，同时采用地面合一的技术，不需在基材表面预先辊涂底漆，可直接将外侧漆层、内侧漆层辊涂在基材表面，进一步降低了加工成本。
附图说明
[0023]
图1为本发明钢板剖面的结构示意图；
[0024]
图2为本发明钢板制作流程的示意图；
[0025]
图3为本发明voc排放浓度对比检测数据示意图；
[0026]
图4为本发明生产能耗与碳排放检测数据的示意图；
[0027]
图5为本发明多环芳香烃含量检测数据的示意图。
[0028]
voc排放浓度对比：在生产现场对溶剂型涂料与本技术使用的水性涂料进行采集voc气体数据进行对比，检测数据见图3；
[0029]
生产能耗与碳排放：在生产现场对溶剂型涂料以及本技术使用的水性涂料生产同样产量所需的能耗以及碳排放进行对比，检测数据见图4；
[0030]
多环芳香烃含量检测
[0031]
图中：1、基材；2、外侧漆层；3、内侧漆层；4、阻燃漆层。
具体实施方式
[0032]
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。
[0033]
请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：实施例：硬度、耐冲击性、耐mek擦拭性能、附着力、柔韧性、涂抹光泽、耐人工老化、耐中性盐雾、抗菌性。
[0034]
一种不可燃彩色钢板，用于家用设备和建筑材料，包括基材1、外侧漆层2、内侧漆层3，基材1的外表面涂覆有阻燃漆层4，且阻燃漆层4的表面涂覆有外侧漆层2，基材1的内表面涂覆有内侧漆层3，外侧漆层2、内侧漆层3组分相同包含基于100重量的45-60重量份的水性树脂、5-15重量份的颜料、20-30重量份的功能性填料、1-3重量份的特殊助剂、1-5重量份的去离子水，阻燃漆层4包含基于100重量的5-20重量份的水性树脂，45-60重量份的溶剂，5-15重量份的去离子水，1-3重量份的催化剂与稳定剂，5-20重量份的颜料。
[0035]
颜料为zns、baso4、kfe[fe(cn)4]、cds、al2o3、炭黑和无机陶瓷颜料中的至少一
种。
[0036]
外侧漆层2、内侧漆层3中功能性填料为聚硅氧烷乳液。
[0037]
外侧漆层2、内侧漆层3中特殊助剂为流平剂、消泡剂、增稠剂、分散剂。
[0038]
基材1材质为镀锌钢板，基材1厚度为0.5-1.5mm，外侧漆层2、内侧漆层3厚度为12-20μm。
[0039]
一种不可燃彩色钢板的制造方法，包括以下操作步骤：
[0040]
s1、钢材预处理：采用除油剂、清洁剂除去基材1表面的蜡、油污、灰尘等杂质；
[0041]
s2、水性漆预处理：采用去离子水对外侧漆层2、内侧漆层3以及阻燃漆层4所需的水性漆进行稀释，并采用至少每平方厘米300目的滤网对水性漆进行过滤；
[0042]
s3、阻燃漆辊涂与烘干：通过输送机构对基材1进行输送，并结合自动辊涂设备对基材1外侧面辊涂外侧漆层2，然后将覆漆后的基材1输送至烘干设备对外侧漆层2进行烘干处理；
[0043]
s4、面漆辊涂与烘干：通过输送设备对辊涂外侧漆层2的基材1进行输送，并结合自动辊涂设备对外侧漆层2表面辊涂阻燃漆层4，然后将二次覆漆后的基材1输送至烘干设备对阻燃漆层4进行烘干处理；
[0044]
s5、底漆辊涂与烘干：通过输送设备对辊涂外侧漆层2、阻燃漆层4的基材1进行输送，并结合自动辊涂设备在基材1内侧面辊涂内侧漆层3，然后将三次次覆漆后的基材1输送至烘干设备对内侧漆层3进行烘干处理，
[0045]
水性漆施工浓度为60-90秒涂4杯/25℃，外侧漆层2、内侧漆层3、阻燃漆层4覆盖面积为410m3/μm.
㎏
，
[0046]
外侧漆层2、内侧漆层3、阻燃漆层4均为两涂两烘，烘干温度为210℃-232℃，烘干时间为20-35秒。
[0047]
在烘干设备中包括：出风模块、加热模块、检测模块、控制模块和传输模块，出风模块、加热模块、检测模块和传输模块均与控制模块连接，烘干设备在进行烘干处理时，控制模块控制出风模块和加热模块开始工作，出风模块针对烘干设备内的空气流动性调整，通过设置多个出风口使得由风机产生的气流从而风口处进入烘干装置内，而且在出风口处设有风向控制单元，风向控制单元通过获取出风口处空气的温度分布情况，然后根据出风口处空气的温度分布情况确定气流风向，进而使得气流进入烘干装置中能够带动空气流动与循环；加热模块根据控制模块的控制信息进入第一加热状态，同时通过检测模块实时获取被烘干物品的表面温度，并传输至控制模块，当被烘干物品表面温度达到第一预设温度时，控制模块控制加热模块进行第二加热状态，此时，检测模块对被烘干物品进行烘干完成检验，确定被烘干物品是否完全被烘干，并在被烘干物品完全被烘干时向控制模块反馈烘干完成信号，控制模块控制出风模块和加热模块停止工作，并根据烘干完成信号控制输出模块将被烘干物品移到烘干设备外部；其中，第一加热状态是变温模式，当控制模块的控制信息进入第一加热状态时，在加热模块中，温控单元根据预设温变时间按照梯度变化增量使得产热单元升温逐渐至目标温度，并保持恒温直至被烘干物品表面温度达到第一预设温度；第二加热状态为恒温模式，当加热模块进行第二加热状态时，在加热模块中，温控单元调整产热单元从目标温度到最高适应温度，直至控制单元控制加热单元停止工作时停止恒温保持。其中，被烘干物是外侧漆层2或者阻燃漆层4，并且第一加热状态中的目标温度小于
第二加热状态中的最高适应温度，目标温度和最高适应温度都是根据阻燃漆、面漆或者底漆确定的，上述烘干装置通过气流均衡调整能够有效针对热空气上浮冷空气下沉现象均合，使得烘干装置内的空气受热均匀，而且多个出风口能够多个同时进行调整，提高空气流动性调整的效率，并且在出风口处设有风向控制单元能够这对局域进行有效调整，此外还能够使得外侧漆层2或者阻燃漆层4在烘干过程中均匀受热，提高烘干的品质；通过加热模块设置第一加热状态和第二加热状态能够降低外侧漆层2或者阻燃漆层4在烘干处理过程中温度突然变化过大造成的辊涂品质，避免外侧漆层2或者阻燃漆层4翘皮或者鼓包，进而确保制造出来的不可燃彩色钢板的品质，并且加热模块根据控制模块以及检测模块之间的关系在第一加热状态与第二加热状态之间的转换，不仅方便，而且无需工作人员进行观察操作，十分便捷。
[0048]
特别地，不可燃彩色钢板的制造方法在初次执行之前时通过测试进行调试，包括：在进行步骤s3、s4、s5时，自动辊涂设备按照不同的参数设置进行多次小区域范围的阻燃漆辊涂、面漆辊涂和底漆辊涂，并且在此过程中采用单一控制变量法获得多个小区范围的样本，在按照步骤s3、s4、s5处理完成后针对小区域范围进行附着力验证，获得多个附着力验证结果，然后再针对多个复杂力验证结果进行分析，将多个附着力验证结果中附着力较大时对应的阻燃漆辊涂、面漆辊涂或底漆辊涂的厚度确定为阻燃漆辊涂、面漆辊涂或底漆辊涂的最佳厚度，进而确定自动辊涂设备在阻燃漆辊涂、面漆辊涂和底漆辊涂时的最优参数，进而使得在不可燃彩色钢板在制作过程中自动辊涂设备按照确定的最优参数进行步骤s3、s4、s5操作。其中进行附着力验证时，附着力通过如下公式确定：
[0049][0050]
上述公式中，l表示附着力，k表示与阻燃漆、面漆或者底漆性质相关的常数，d表示预设常数，d表示阻燃漆辊涂、面漆辊涂或底漆辊涂的厚度，k表示常量，π表示数学常数，w表示中间量，具体表示为：
[0051][0052]
其中，n表示阿伏伽德罗常数，ρ表示阻燃漆、面漆或者底漆的密度，m表示阻燃漆、面漆或者底漆的质量分数。
[0053]
在附着力的确定过程中结合阻燃漆、面漆以及底漆的材料参数进行确定从而得到附着力与阻燃漆辊涂、面漆辊涂或底漆辊涂的厚度之间的关系，从而使得能够根据着力确定阻燃漆辊涂、面漆辊涂或底漆辊涂的最佳厚度，也就是自动辊涂设备在阻燃漆辊涂、面漆辊涂和底漆辊涂时的最优参数，进而使得自动辊涂设备能够更好的进行阻燃漆辊涂、面漆辊涂或底漆辊涂，通过确保制造出来的不可燃彩色钢板的品质。
[0054]
不可燃彩色钢板的制造：
[0055]
实施例1：在对基材1、外侧漆层2、内侧漆层3、阻燃漆层4预处理后，将包含55重量份的水性树脂、10重量份的颜料、27重量份的功能性填料(功能性填料为聚硅氧烷乳液)、3重量份的特殊助剂(特殊助剂为流平剂)、5重量份的去离子水的外侧漆层2、内侧漆层3水性漆辊涂在基材1内外表面，然后在220℃下烘干形成外侧漆层2、内侧漆层3，厚度达15μm，然
后将包含15重量份的水性树脂，55重量份的溶剂，10重量份的去离子水，2重量份的催化剂与稳定剂，18重量份的颜料辊涂在外侧漆层2表面形成阻燃漆层4，厚度达8μm。
[0056]
实施例2：用如在实施例1中所描述的相同方法制造不可燃彩色钢板，不同之处在于外侧漆层2、内侧漆层3的水性漆中包含50重量份的水性树脂、18重量份的颜料、24重量份的功能性填料(功能性填料为聚硅氧烷乳液)、特殊助剂为消泡剂。
[0057]
实施例3：用如在实施例1中所描述的相同方法制造不可燃彩色钢板，不同之处在于阻燃漆层4包含20重量份的水性树脂，50重量份的溶剂，10重量份的去离子水，3重量份的催化剂与稳定剂，17重量份的颜料，功能性填料为聚硅氧烷乳液、特殊助剂为增稠剂。
[0058]
实施例4：用如在实施例1中所描述的相同方法制造不可燃彩色钢板，不同之处在于阻燃漆层4的厚度为12微米，然后在210℃下加热烘干、功能性填料为聚硅氧烷乳液、特殊助剂为分散剂。
[0059]
实施例5：用如在实施例1中所描述的相同方法制造不可燃彩色钢板，不同之处在于外侧漆层2、内侧漆层3的厚度为10μm，然后在210℃下加热烘干。
[0060]
用于评价物理性能的方法：
[0061]
voc排放浓度对比：在生产现场对溶剂型涂料与本技术使用的水性涂料进行采集voc气体数据进行对比，检测数据见图3；
[0062]
生产能耗与碳排放：在生产现场对溶剂型涂料以及本技术使用的水性涂料生产同样产量所需的能耗以及碳排放进行对比，检测数据见图4；
[0063]
多环芳香烃含量检测：以afps关于pahs的安全等级标准对本技术使用的水性漆进行检测，检测数据见图5；
[0064]
阻燃性检测：采用明火对制备后的钢板内外层进行时间1、3、5、10分钟的灼烧实验，经检测四组实验钢板内外侧均未出现起火，无明显漆层脱落。
[0065]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。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。
[0066]
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。