技术领域
[0001] 本
发明涉及一种铁塑复合材料，特别涉及到一种
家用电器表面使用的铁塑复合材料。
背景技术
[0002] 家电不仅仅是一个被罩着金属壳的机器，它更是我们生活、家，甚至记忆的一部分。我们在乎家电对
生活质量带来的改变，更在乎它外观形态下对我们生活以及记忆的影响。有时候，我们甚至愿意为了一款自己中意的金属
拉丝质感双开
门冰箱而改变自己家中的装修布局。在多数人心中，家电丰富多彩的外观成了自己独特性格与品位的物化表现。目前市场上厂家对于家电功能的宣传很多，但其实并没有什么太大的差异，现在对家电的选择标准主要集中在是否能够更好地搭配家居的外观。LG“盛唐纹”、美的“中国
风”等艺术性
白色家电产品的出现，满足了消费者对整体家电构建和谐家居的潜在需求，仍将引领艺术家电的发展。
[0003] 人们追求高品质的生活理念已渗透到家电行业，以往黑色粗犷、白色单调的家电外观已不能满足人们的需求，色彩艳丽、功能实用的覆膜
钢板家电应运而生。家电覆膜钢板是将经过印刷、
镀金、拉丝、镭射、硬化后的有机高分子
薄膜贴覆于钢材表面，它具有外表美观、色彩艳丽、强度高、耐蚀性好、加工成型方便等优点。
[0004] 但是现有覆膜铁板所采用的粘结层多为
溶剂型热活化型胶黏剂，包括PVC胶，单组份的聚
氨酯，双组份的聚氨酯等，在粘合过程需要添加溶剂稀释剂、
固化剂、
着色剂等，然后经过高温
烘烤，产生大量的有害气体。而且经过这种方式覆膜的铁板，在初始
剥离强度很低，需要50度恒温进行固化，大量消耗
能源。除次之外，因为胶粘剂为液态，覆膜过程很容易产生气泡，且会有溶剂残留在复合材料中影响家电的环保性。
[0005] 另外，现有的覆膜铁板的膜层非常简单，膜层的硬度较低，不能满足现在家电产品对外观材料的需求。基于上述
缺陷，本发明提供了一种硬度高，仿金属拉丝程度精细，无需粘接，仅需要
热压就能够成型的家电用铁塑复合材料。
发明内容
[0006] 为解决上述问题，本发明提出了一种家电用铁塑复合材料及其制备方法。
[0007] 所述铁塑复合材料经过表面硬化、印刷、拉丝、镀
铝，形成炫目艳丽，仿金属拉丝程度精细，硬度高，实用耐磨的外观，且仅经
过热熔型改性
树脂与铁板热压贴合，制备方法环保、操作简单、节省成本。
[0008] 本发明所涉及的家电用
热压成型铁塑复合材料，该复合材料结构从上到下依次为：硬化耐磨层、BOPET薄膜基材层、化学改性层、印刷层、UV结构拉丝层、镀铝层、底涂层、改性PE层、增粘层、聚酯层、铁板基材；所述各层相互紧密结合。
[0009] 其中，硬化耐磨层用于提高铁塑复合材料的表面硬度，防止出现表面划痕；化学改性层主要用于保护印刷油墨层，UV结构拉丝层所起的主要作用就是呈现金属拉丝结构，与镀铝层一起呈现出金属质感；改性PE层、增粘层、聚酯层的组合使本发明的铁塑复合材料只需要热压就可以紧密结合在铁板基材的表面，而无需依靠粘结材料。
[0010] 其中，所述BOPET薄膜为透明双向拉伸聚对苯二
甲酸乙二醇酯薄膜，厚度一般为25～30微米，为预制的基材。
[0011] 其中，所述硬化耐磨层为聚
碳酸酯类聚氨酯、聚醚类聚氨酯、聚碳二亚胺交联剂、
丙烯酸酯
流平剂、聚醚
硅氧烷类润湿剂、
水混合而成乳液制成，上述成分的组合在其他领域，如地面铺装等中经常用来得到硬化耐磨层，本发明可以借鉴
现有技术配置所用的原料，但考虑到本发明的基材是薄膜，因此将上述的原料，采用凹版满幅涂布后经电晕处理、高温(130-150℃)干燥来得到。
[0012] 具体的说，所述硬化耐磨层是将10-30％聚碳酸酯类聚氨酯、10-30％聚醚类聚氨酯按比例混合，在搅拌器中以200-500转(最好为300转)的速度搅拌1-10min(最好为5min)，加入水稀释后添加丙烯酸酯流平剂、聚醚硅氧烷类润湿剂，继续搅拌1-10min(最好为3min)，最后加入聚碳二亚胺交联剂。将上述乳液导入凹版满幅涂布机胶槽，开前电晕机强度设定为2-8KVA(最好为5.5KVA)，速度设定20-40m/min(最好为30m/min)，烘箱采用
蒸汽干燥
温度为100-150℃(最好为120℃)，形成硬化耐磨层；
[0013] 所述化学改性层为两种丙烯酸共聚层；
[0014] 具体的说，所述化学改性层是选用Tg为50～70℃和10～-20℃两种丙烯酸乳液与
乙醇、水混合，其中，高Tg丙烯酸乳液(Tg为50～70℃)占总体系的重量比为0.8％～1.8％，低Tg丙烯酸乳液(Tg为10～-20℃)占0.3％～1.0％，乙醇占25％％～34％；其
2
余为水；然后将
混合液涂布于BOPET基材的下表面，涂布克重为0.01～0.1g/m制成。
[0015] 所述印刷层的油墨采用双组份聚氨酯类耐高温染料油墨；所述的双组分是指：A组分包含多元醇、二元胺或一元胺或多元胺、C2-10二醇扩链剂、
无机填料、添加剂、交联催化剂；B组分包含分子量为840-2100，NCO官能度2-4的NCO-封端聚氨酯预聚体、无机填料、添加剂。这是常用的耐高温染料，所述印刷层的厚度在0.5～1微米。
[0016] 另外，所述UV结构拉丝层的主要成分是UV树脂层；所述UV结构拉丝层的厚度一般为10～18微米，UV树脂是相关领域常用的一种树脂，一般是由环氧丙烯酸酯预聚物、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物、
单体、引发剂、流平剂、溶剂组成。具体的说，本发明所述的UV结构拉丝层中环氧丙烯酸酯为2官能的环氧二丙烯酸酯，占总体系的重量比为5％～10％；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物为4官能脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯，占总体系的20％～
30％；单体为单官能与多官能混合，例如5％～8％的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，配合7％～12％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦或2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-吗啉基丙基-1-
酮或1-羟基-环已基-苯基甲酮，其中一种或两种以上组合，占总体系0.2％～2.5％；流平剂为聚醚有机硅类，占总重0.1％～
0.5％；溶剂为乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯混合物。
[0017] 其拉丝结构是通过涂布UV树脂后烘箱干燥、紫外灯照射半硬化、版辊
挤压结构成型、紫外灯照射硬化工艺来实现；
[0019] 所述镀铝层是在高
真空条件下，以
电阻、高频或
电子束加热使金属铝熔融
气化，在拉丝结构层
吸附后形成铝层，可使光线折射、反射
角度不同，形成拉丝金属质感，一般厚度在
[0020] 所述底涂层为EAA层(乙烯-丙烯酸共聚物层)；
[0021] 所述底涂层是将EAA水溶液，其中固体含量约占0.04％～0.5％，涂布干重0.002～0.008g/m2，干燥温度为90℃；
[0022] 所述改性PE层为丙烯酸接枝改性聚乙烯树脂，其中丙烯酸含量为8％～12％，整体为长链型高分子。所述改性PE的
软化点在100℃以上，MI＝4.5～15g/10min(190℃)，一般厚度设置为15～30微米；
[0023] 所述增粘层主要是热塑性聚氨酯层，该聚氨酯树脂能够在热压的情况下紧密结合到铁
基板表面；所述的增粘层主要由热活化型聚氨酯分散体、附着
力促进剂、乙醇、水混合而成，其中热活化型聚氨酯分散体占总体系的5％～35％；
附着力促进剂为羟基高分子材料，分子量为1000～10000，质量占比为1％～10％；乙醇为助溶剂，使用质量为总重量的5％～20％；一般涂布干重为0.3～2.0g/m2。
[0024] 优选的，所述BOPET薄膜的厚度为25～30微米。
[0025] 优选的，所述化学改性层选用的两种丙烯酸乳液分别为8％Tg＝65℃、0.5％Tg＝-10℃。
[0026] 所述印刷层油墨选用透明黄、透明红、透明绿等
颜色。
[0027] 本发明采用的铁板基材为镀
锡、
镀锌、镀铬、素铁中的一种，且已在表面预制了白色聚酯层，一般铁板和聚酯层的总厚度在0.25～0.8mm。所述聚酯层是本领域预制在铁板上的常用的聚酯，其主要作用如下：1.加强铁板的防锈功能；2.增加颜色底层，遮盖钢板的瑕疵，使覆膜后保持颜色的统一，一般采用主要成分为活性聚酯树脂、颜料、固化剂的聚酯溶液混合物，采用凹版辊涂法，将聚酯溶液涂布于钢卷，然后干燥成型得到，在铁板表面预制聚酯层是本领域常用的技术。
[0028] 特别的，本发明还提供上述铁塑复合材料的制备方法。
[0029] 本发明所述的制备方法，包括以下步骤：
[0030] 1)将透明BOPET薄膜双向拉伸，得到厚度为25～30微米为预制得BOPET基材层；
[0031] 2)将聚碳酸酯类聚氨酯、聚醚类聚氨酯、聚碳二亚胺交联剂、丙烯酸酯流平剂、聚醚硅氧烷类润湿剂、水混合而成乳液，在BOPET基材层的上表面采用凹版满幅涂布，然后高温干燥，厚度为5～8微米，得到硬化耐磨层；
[0032] 3)将丙烯
酸溶液配置成化学改性液，添加到凹版印刷机的第一胶槽，开前电晕机强度设定为2-10KVA(优选5.0KVA)，速度设定50-150m/min(优选120m/min)，烘箱采用蒸汽干燥温度为100℃，采用光辊涂布于上述基材的PET面形成化学改性层；凹版印刷机后面均采用凹版版辊，胶槽使用双组份高温油墨印刷后，在改性层表面形成印刷层，得到复合薄膜；
[0033] 4)将环氧丙烯酸酯预聚物5-10％、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物5-10％、单体15-25％、引发剂0.5-2％、流平剂0.05-0.5％、其余为溶剂混合，添加到UV成型机胶槽内，将上述复合膜采用凹版上胶方式，经过烘箱干燥，第一级UV固化后经过一个刻有拉丝纹路的钢辊挤压，最后进入第二级UV固
化成型形成UV结构拉丝层，将收卷后的复合膜送入真空镀铝机进行镀铝，形成镀铝层；
[0034] 5)将上述复合薄膜送入流延复合设备，采用光辊涂布底涂剂于镀铝面；经干燥后送至复合部位，
挤出机吸收丙烯酸接枝改性PE粒子进入腔体，在260℃加热融化经过模头挤出涂布于底涂层，模头装有3～10层过滤网，孔径为30～100目，通过20～30℃的冷却辊与挤压辊，形成改性PE层，其挤出速度为30～200MPM；经电晕后使用光辊方式将增粘层材料涂布于PE面形成增粘层，经收卷后备用；
[0035] 6)将预制了聚酯层的铁板通过热压覆膜设备与上述多层薄膜进行复合，其关键复合部位采用三根钢辊预热铁板，加热方式采用
导热油循环加热，将塑料复合膜与钢板同时送入两根上下可调节压力的复合辊中间，经压合、急冷后形成铁塑复合材料。
[0036] 步骤2)如下进行：将10-30％聚碳酸酯类聚氨酯、10-30％聚醚类聚氨酯按比例混合，在搅拌器中以200-500转(最好为300转)的速度搅拌1-10min(最好为5min)，加入水稀释后添加流平剂、基材润湿剂，继续搅拌1-10min(最好为3min)，最后加入聚碳二亚胺交联剂。将上述乳液导入凹版满幅涂布机胶槽，开前电晕机强度设定为2-8KVA(最好为5.5KVA)，速度设定20-40m/min(最好为30m/min)，烘箱采用蒸汽干燥温度为100-150℃(最好为120℃)，形成硬化层；
[0037] 步骤3)中，所述化学改性液选用Tg为50～70℃和10～-20℃两种丙烯酸乳液2
与乙醇、水混合，然后涂布于BOPET基材的下表面，涂布克重为0.01～0.1g/m，形成化学改性层；
[0038] 特别的，高Tg丙烯酸乳液(Tg为50～70℃)占总体系的重量比为0.8％～1.8％，低Tg丙烯酸乳液(Tg为10～-20℃)占0.3％～1.0％，乙醇占25％％～34％；
[0039] 步骤3)所述化学改性液的配置方法为：将高低两种Tg的丙烯酸乳液混合搅拌，首先添加乙醇溶剂，添
加速率大约为20g/s，边搅拌边添加，搅拌速率为300转，待乙醇添加完毕后加水，条件如前述。
[0040] 印刷层油墨为双组份聚氨酯类耐高温染料油墨，选用透明黄、透明红、透明绿等颜色，厚度一般在0.5～1微米；
[0041] 步骤4)中，所述底涂层使用EAA水溶液，其中固含约占0.04％～0.5％，涂布干重2
0.002～0.008g/m，干燥温度为90℃；所述改性PE为丙烯酸接枝改性聚乙烯树脂，其中丙烯酸含量为8％～12％，整体为长链型高分子。所述改性PE的软化点在100℃以上，MI＝
4.5～15g/10min(190℃)，一般厚度设置为15～30微米；
[0042] 所述增粘层由热活化型聚氨酯分散体、
附着力促进剂、乙醇、水混合而成，其中热活化型聚氨酯分散体占总体系的5％～35％；附着力促进剂为羟基高分子材料，分子量为1000～10000，占比为1％～10％；乙醇为助溶剂，使用量为5％～20％；一般涂布干重为
2
0.3～2.0g/m。
[0043] 步骤5)中，所述复合辊配置有电磁恒温系统，保证铁板的温度不会因速度的快慢发生变化。采用的温度为220-250℃。
[0044] 本发明与现有技术家电用复合材料的显著效果在于：
[0045] 聚碳酸酯类聚氨酯与聚醚类聚氨酯形成的硬化层可以达到3H以上的硬度，同时保持较好的柔韧性利于薄膜的加工性能，对薄膜基材厚度选择提供更大的空间。
[0046] UV结构拉丝层采用光学级版辊压制，其仿金属拉丝程度远远高于机械拉丝，其精密程度几乎无法肉眼区别，精细程度高。
[0047] 采用改性PE树脂，使用熔融热压技术覆膜，将多层薄膜与铁板制成铁塑复合材料，避免使用溶剂胶水，环保安全，提高成品率，由于不像胶水那样需要48-72小时的熟化，故生产效率也提高了很多，覆完膜就可立即进行使用。同时也节省了一部分人工
费用与能耗，采用特殊增粘层材料使两者的附着牢度大大增强。
附图说明
[0048] 图1是根据本发明
实施例家电用铁塑复合材料结构示意图，图中1硬化耐磨层、2BOPET薄膜基材层、3化学改性层、4印刷层、5UV结构拉丝层、6镀铝层、7底涂层、8改性PE层、9增粘层、10聚酯层、11铁板基材。
[0049] 图2是根据本发明实施例关键复合部位示意图。
具体实施方式
[0050] 下面通过实施例，进一步说明本发明，旨在用于解释本发明，而非用以限制本发明的范围。如没有特别指出，本实施例采用的方法是本领域常用的方法，采用的设备是本领域常用的设备。
[0051] 如没有特别指明，本实施例采用的各种
试剂是本领域常用的各种试剂。
[0052] 实施例1
[0053] 预先制得25微米1400mm宽6000m长透明聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
[0054] 将20％聚碳酸酯类聚氨酯、15％聚醚类聚氨酯按比例混合，在搅拌器中以300转的速度搅拌5min，加入水稀释后添加0.1％流平剂、0.5％基材润湿剂，继续搅拌3min，最后加入7％聚碳二亚胺交联剂。将上述乳液导入凹版满幅涂布机胶槽，开前电晕机强度设定为5.5KVA，速度设定30m/min，烘箱采用蒸汽干燥温度为120℃，形成硬化层厚度6微米。
[0055] 将0.8％Tg＝65℃、0.5％Tg＝-10℃的两种丙烯酸乳液混合搅拌，首先添加30％乙醇溶剂，添加速率大约为20g/s且需要边搅拌边添加，搅拌速率为300转，待乙醇添加完毕后加水，条件如前述。将配置好的化学改性液添加到凹版印刷机的第一胶槽，开前电晕机强度设定为5.0KVA，速度设定120m/min，烘箱采用蒸汽干燥温度为100℃，采用光棍涂布于上述基材的PET面形成化学改性层。凹版印刷机后面均采用凹版版辊，胶槽使用双组份高温透明黄油墨印刷，形成印刷层。
[0056] 将7％的2官能环氧二丙烯酸酯预聚物、25％的4官能脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯预聚物、5％的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，配合7％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体、0.5％的2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦引发剂、0.2％的聚醚有机硅类流、以及乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯按合适比例混合，添加到UV成型机胶槽，将上述复合膜采用凹版上胶方式，经过烘箱干燥，第一级UV固化后经过一个刻有拉丝纹路的钢辊挤压，最后进入第二级UV固化成型形成UV结构拉丝层，将收卷后的复合膜送入真空镀铝机进行镀铝，在拉丝结构层吸附后形成铝层，可使光线折射、反射角度不同，形成拉丝金属质感，一般厚度在[0057] 将上述复合薄膜送入流延复合设备，采用光辊涂EAA水溶液，其中固含约占
0.04％～0.5％，涂布干重0.002～0.008g/m2，干燥温度为90℃后送至复合部位，挤出机吸收PE粒子进入腔体，在260℃加热融化经过模头挤出涂布于底涂层，改性PE为丙烯酸接枝改性聚乙烯树脂，其中丙烯酸含量为8％，整体为长链型高分子，其软化点为108℃，MI＝
4.5g/10min(190℃)，厚度设置为20微米。把10％的热活化型聚氨酯分散体、1％的羟基高分子材料、15％的乙醇、水混合均匀作为增粘料使用光辊方式涂布于PE面经收卷后备用。
[0058] 如图2所示，将厚度为0.3mm预制了白色聚酯层的铁板通过热压覆膜设备与上述多层薄膜进行复合，其关键复合部位采用三根钢辊预热铁板，加热方式采用导热油循环加热，将塑料复合膜与钢板同时送入两根上下可调节压力的复合辊中间，经压合、急冷后形成铁塑复合材料。
[0059] 实施例2
[0060] 预先制得25微米1400mm宽6000m长透明聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
[0061] 将20％聚碳酸酯类聚氨酯、15％聚醚类聚氨酯按比例混合，在搅拌器中以300转的速度搅拌5min，加入水稀释后添加0.1％流平剂、0.5％基材润湿剂，继续搅拌3min，最后加入7％聚碳二亚胺交联剂。将上述乳液导入凹版满幅涂布机胶槽，开前电晕机强度设定为5.5KVA，速度设定30m/min，烘箱采用蒸汽干燥温度为120℃，形成硬化层厚度6微米。
[0062] 将1.5％Tg＝74℃、0.4％Tg＝-15℃的丙烯酸乳液混合搅拌，首先添加24％乙醇溶剂，添加速率大约为20g/s且需要边搅拌边添加，搅拌速率为300转，待乙醇添加完毕后加水，条件如前述。将配置好的化学改性液添加到凹版印刷机的第一胶槽，开前电晕机强度设定为5.0KVA，速度设定120m/min，烘箱采用蒸汽干燥温度为100℃，采用光棍涂布于上述基材的PET面形成化学改性层。凹版印刷机后面均采用凹版版辊，胶槽使用双组份高温透明红油墨印刷，形成印刷层。
[0063] 将7％的2官能环氧二丙烯酸酯预聚物、25％的4官能脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯预聚物、5％的甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯，配合7％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体、0.5％的2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦引发剂、0.2％的聚醚有机硅类流、以及乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯按合适比例混合，添加到UV成型机胶槽，将上述复合膜采用凹版上胶方式，经过烘箱干燥，第一级UV固化后经过一个刻有拉丝纹路的钢辊挤压，最后进入第二级UV固化成型形成UV结构拉丝层，将收卷后的复合膜送入真空镀铝机进行镀铝，在拉丝结构层吸附后形成铝层，可使光线折射、反射角度不同，形成拉丝金属质感，厚度在[0064] 将上述复合薄膜送入流延复合设备，采用光辊涂EAA水溶液，其中固含约占
0.04％～0.5％，涂布干重0.002～0.008g/m2，干燥温度为90℃后送至复合部位，挤出机吸收PE粒子进入腔体，在260℃加热融化经过模头挤出涂布于底涂层，改性PE为丙烯酸接枝改性聚乙烯树脂，其中丙烯酸含量为8％，整体为长链型高分子，其软化点为108℃，MI＝
4.5g/10min(190℃)，厚度设置为20微米。把10％的热活化型聚氨酯分散体、1％的羟基高分子材料、15％的乙醇、水混合均匀作为增粘料使用光辊方式涂布于PE面经收卷后备用。
[0065] 如图2所示，将厚度为0.3mm预制了白色聚酯层的铁板通过热压覆膜设备与上述多层薄膜进行复合，其关键复合部位采用三根钢辊预热铁板，加热方式采用导热油循环加热，将塑料复合膜与钢板同时送入两根上下可调节压力的复合辊中间，经压合、急冷后形成铁塑复合材料。
[0066] 本发明聚碳酸酯类聚氨酯与聚醚类聚氨酯形成的硬化层可以达到3H以上的硬度，同时保持较好的柔韧性利于薄膜的加工性能，对薄膜基材厚度选择提供更大的空间。
[0067] UV结构拉丝层采用光学级版辊压制，其仿金属拉丝程度远远高于机械拉丝，其精密程度几乎无法肉眼区别，精细程度高。
[0068] 采用改性PE树脂，使用熔融热压技术覆膜，将多层薄膜与铁板制成铁塑复合材料，避免使用溶剂胶水，环保安全，提高成品率，由于不像胶水那样需要48-72小时的熟化，故生产效率也提高了很多，覆完膜就可立即进行使用。同时也节省了一部分人工费用与能耗，采用特殊增粘层材料使两者的附着牢度大大增强。
