快速固化带有水的涂料涂层的方法技术

公开了一种固化带有水的涂料的方法，该涂料作为液体施加到一底层上而在该底层上形成一涂料涂层。该方法包括将所述镀覆的底层加热到一温度并将其保持在该温度，该温度低于（但优选地不超过５－１０℃）涂料中水的沸点，并使涂料中一定量的水气化，使得在随后的固化步骤中在所形成的涂料涂层中基本不存在由涂料中的水沸腾引起的气泡形式的表面缺陷（也称作“溶剂气孔”或“水气孔”）。该方法还包括在随后的固化步骤中将所述底层加热到比前述步骤的气化温度高的温度并固化所述涂料。图１是示出在钢带上的金属涂层以及而后带有水的涂料涂层的生产线。钢带从卷取机（３）上开卷并连续供给通过金属镀覆部分（５）、涂料敷料器部分（７）和固化部分（９）。该固化部分包括隔开的感应气化烘箱（１１）和感应固化烘箱（１３）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在底层上形成带有水(water-borne)的涂料涂层。本专利技术特别(但决不是限制性的)涉及一种在底层上形成金属带形式的带有水的涂料的薄的装饰性和/或保护性的涂层。
技术介绍
术语“带有水的涂料”在这里理解成指的是这样一种涂料，该涂料包括(i)用作分散剂或载液的水；(ii)在水中分散和/或溶解的聚合材料(热固性的和热塑性的)，例如聚合薄膜形成材料；(iii)在水中分散的一种或多种颜料和/或聚合材料；以及(iv)任选的添加剂，例如，润湿、分散和抗菌的药剂。这里使用的术语“薄的”理解成指的是最大为60微米的涂层厚度。一般地，本专利技术适用于喷涂的金属(包括钢、铝和其它有色金属和合金)带的生产，特别是喷涂的金属镀层钢带，这些金属带在建造骨架填充板材以及其它用于建筑业的钢产品、工具盒、车身和许多其它金属板料产品的生产中用作原材料。装饰性和保护性的涂料涂层通常通过借助液体涂料敷料器(例如，辊涂机或幕涂机)用基于溶剂的和水基的涂料组分涂敷带而施加到金属镀层钢带，例如镀锌或ZINCALUME(注册商标)镀层的带卷。一般地，涂料包括在溶剂或水中分散和/或溶解的聚合薄膜形成材料、颜料和惰性填料。涂敷后的带从液体涂料敷料器站传送到烘箱(例如，热空气对流烘箱、感应烘箱或红外线烘箱)，并且带受到加热以固化涂料。一般地，烘箱将涂敷的带加热到固化温度，并将涂敷的带保持在该温度一预定时间。重要的是，烘箱能够快速加热涂敷的带，使固化过程不限制喷涂流水线的生产速度。同样重要的是，不需要允许更长时间范围的固化而减缓生产速度的大烘箱(并且因此昂贵)。已经发现，带有水的涂料的固有局限是，这些涂料不能应用在薄膜厚度的外涂层并快速固化，例如在烘箱中停留时间小于20秒，优选地小于15秒，而不产生质量问题。具体地，这种涂料的快速固化导致了得到的涂层中气泡形式的表面缺陷，这些表面缺陷是在固化过程期间由水在涂料中沸腾引起的。这些缺陷一般称为“水气孔(water boil)或溶剂气孔(solvent boil)”，在下文中称为“溶剂气孔”。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种固化带有水的涂料的方法，这使带有水的涂料能够快速固化。根据本专利技术，提供了一种固化带有水的涂料的方法，该涂料作为液体施加到底层上并在该底层上形成涂料涂层，该方法包括如下步骤(a)将镀覆的底层加热到一温度并将其保持在该温度，所述温度低于涂料中水的沸点，并使涂料中一定量的水气化，使得在随后的固化步骤后在所述底层上基本不存在涂料涂层的溶剂气孔(如这里描述的)；和(b)在随后的固化步骤中将所述底层加热到比步骤(a)中的气化温度高的温度并固化所述涂料。申请人惊奇地发现上述2阶段固化方法可生产底层(例如，金属镀覆钢带)，该底层在极短的时间内具有最少溶剂气孔的涂料涂层，在没有对生产速率有不利影响以及合理的资本成本的条件下，该方法是对就申请人已知的现存喷涂流水线的可变选择。该2阶段固化方法也是作为部分喷涂流水线对不包括喷涂流水线的金属镀覆线的可变选择，这是本专利技术重要的应用。特别地，该2阶段固化方法无需用于设备的大量空间，这是对现有喷涂流水线和金属镀覆线改进的重要考虑。这里使用的术语“固化”理解成涂料中热固性聚合材料和干热塑性聚合材料的交叉结合。术语“涂料中水的沸点”这里理解成指的是涂料中液体的最低沸点。由于涂料中少量溶剂使沸点降低，因此“沸点”更像是溶剂/水共沸混合物的沸点，而不是纯水的沸点。一般来说，本专利技术的方法通过在2阶段并优选地在2阶段之间的温度保持区快速加热(例如，用感应或红外线加热)涂层，而在无显著溶剂气孔的条件下可实现带有水的涂层的极快速固化。温度保持区的目的是使气化和沸腾的过程易于分离，温度保持区应该是保持在稍稍低于水的沸点(即，在1个大气压下通常(mostly)＜100℃)。通过将薄且湿的带有水的薄膜保持在稍低于水的沸点，大部分水的释放是快速的，但受到仅在该保持部分中的气化过程的控制。以该方式，大多数的水释放掉，在保持区结束时，涂层可经过水的沸点快速斜线上升到期望的峰值固化温度。优选地，步骤(a)包括使所述涂料中的大量水气化。术语“大量水”这里理解成涂料中的至少50％的重量的水。优选地，步骤(a)包括使所述涂料中的至少60％的重量的水气化。优选地，步骤(a)包括将所述温度保持在所述气化温度小于5秒。优选地，步骤(a)包括将所述温度保持在所述气化温度1-5秒。优选地，所述气化温度尽可能接近所述涂料中的水的沸点(如这里定义的)。一般地，所述气化温度选择成比所述涂料中的水的沸点至少低5℃-由于流水线操作原因，为避免涂料中水沸腾。更一般地，所述气化温度低于所述涂料中的水的沸点5和10℃之间。优选地，步骤(a)包括将所述镀覆的底层从较低的初始温度加热到所述气化温度。优选地，步骤(a)包括在小于2秒内将温度从初始温度斜线升高至气化温度。更优选地，步骤(a)包括在0.5-1.5秒内将温度从初始温度斜线升高至气化温度。优选地，步骤(a)包括供给运动热空气，以易于所述涂料中水的气化。优选地，步骤(b)包括在小于6秒内将所述底层加热至较高温度。优选地，步骤(b)包括在小于4秒内将所述底层加热至较高温度。特别优选地，步骤(b)包括在小于2秒内将所述底层加热至较高温度。优选地，步骤(b)包括将所述底层从所述气化温度加热至180-260℃的峰值金属温度。优选地，步骤(b)包括将所述底层从所述气化温度加热至190-260℃的峰值金属温度。特别优选地，步骤(b)包括将所述底层从所述气化温度加热至210-260℃的峰值金属温度。优选地，所述涂料应包括尽可能高的固体装填。优选地，所述涂料包括体积为25-50％的固体(聚合材料和颜料)以及平衡液体、占多数的水。优选地，所述方法包括在气化阶段(a)和固化阶段(b)中加热所述底层小于10秒。更优选地，所述方法包括在阶段(a)和(b)中加热所述底层小于8秒。更优选地，所述方法包括在阶段(a)和(b)中加热所述底层小于6秒。优选地，所述方法包括使所述镀覆的底层连续通过一气化烘箱，并在所述气化烘箱中执行气化阶段(a)，随后使所述镀覆的底层通过一分离的固化烘箱并在所述固化烘箱中固化所述涂料。更优选地，所述方法包括在所述气化烘箱中将所述镀覆的底层加热至所述气化温度，并使气化过程在所述镀覆的底层从所述气化烘箱传送到所述固化烘箱期间延续。优选地，所述烘箱之间的间距以及所述底层在所述烘箱之间的运动速率选择成，使得在所述气化温度下有足够的时间实现所需的气化量。优选地，所述底层是钢带，所述钢带在所述钢带上具有锌或锌/铝合金的镀层。根据本专利技术，还提供了一种在底层上形成涂料涂层的方法，所述方法包括如下步骤(a)将带有水的涂料作为液体施加到一底层上而在该底层上形成一涂料涂层；和(b)根据上述的方法固化所述涂料，而在所述底层上产生一干涂料涂层。根据本专利技术，还提供了一种在底层上形成一涂料涂层的方法，所述方法包括如下步骤(a)在所述底层上形成一金属涂层；(b)将带有水的涂料作为液体施加到金属镀覆的底层上而在该底层上形成一涂料涂层；和(c)根据上述的方法固化所述涂料，而在所述底层上产生一干涂料涂层。优选地，所述干涂料涂层厚度为小于25微米。较优选地，所述干涂料涂层厚度为小于20微米。较优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固化带有水的涂料的方法，所述涂料作为液体施加到一底层上而在该底层上形成一涂料涂层，所述方法包括如下步骤：　　　　（ａ）将所述镀覆的底层加热到一温度并将其保持在该温度，所述温度低于涂料中水的沸点，并使涂料中一定量的水气化，使得在随后的固化步骤后在所述底层上基本不存在涂料涂层的溶剂气孔（如这里描述的）；和　　　　（ｂ）在随后的固化步骤中将所述底层加热到比步骤（ａ）中的气化温度高的温度并固化所述涂料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：维多利亚查普曼，詹姆斯维亚托斯，戴维P巴克斯顿，戴维F克里斯琴，
申请(专利权)人：布卢斯科普钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]