專利名稱：耐用金屬材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐用金屬材料。特別是，適于制造洗衣房和廚房用具及附件中使用的材料。
鋼是為人所知的耐磨且結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的材料，常常用于提供家庭和飯店/餐館中的廚房和洗衣房用具和附件的外殼或結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。然而，當(dāng)反復(fù)處于濕、熱或腐蝕環(huán)境中時(shí)，鋼的表面容易留下印記、生銹或者受到腐蝕。
為了避免這些問(wèn)題，可以用相對(duì)惰性且不受潮、熱或腐蝕環(huán)境影響的耐用塑料材料涂層設(shè)置在鋼表面上。這樣的塑料通常呈現(xiàn)出高光澤白的表面。偶而可能呈現(xiàn)其它顏色的表面，該表面可有大約5％著色變化和金屬效果。
拋光金屬表面閃亮的外觀常常被視為清潔的標(biāo)志，在準(zhǔn)備和儲(chǔ)存食物并洗滌餐具和器皿的廚房中，或者在洗滌和儲(chǔ)存服裝的洗衣房中，這是非常合乎需要的外觀。
特別是在加工食物的廚房中，重要的是制備的表面器皿不含任何大的足以保持或截留食物顆粒或微生物的明顯裂縫或缺陷，這些裂縫或缺陷會(huì)將污染物轉(zhuǎn)移至食品準(zhǔn)備區(qū)域或食物中。因此，極其需要提供具有能夠方便擦干凈的非常平滑耐劃傷表面的用具和/或器皿。
有光澤的拋光金屬表面是已知的，可以不銹鋼的形式提供這樣的表面。拋光時(shí)，這樣的鋼提供了非常合乎需要的有美感的外觀，但要以可觀的成本來(lái)制造。另外，這樣的鋼常常容易被粘的手指或水留下污記。已經(jīng)通過(guò)不銹鋼與抗污記涂層疊層來(lái)嘗試減輕此污記問(wèn)題。然而，這會(huì)增加早已昂貴的產(chǎn)品的成本，并且以前已經(jīng)證明這樣的疊層制品在濕、熱或腐蝕環(huán)境中有分層的傾向。這可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法證明，其中在洗滌液中煮沸疊層制品以模擬在這類環(huán)境中的長(zhǎng)期使用。而且，疊層制品表面的抗劃傷性能也未達(dá)到消費(fèi)者的期望。
可以通過(guò)用鋅或類似的陰極保護(hù)體系來(lái)為碳鋼提供抗腐蝕性能，然而這樣處理影響鋼有美感的外觀，生成的表面看起來(lái)是不希望的陰暗或無(wú)光澤。可以通過(guò)在有紋理(textured)的聚酯薄膜上氣相沉積發(fā)光的金屬表面，比方說(shuō)鋁來(lái)補(bǔ)救在美學(xué)要求方面的損失，但是此補(bǔ)救會(huì)再次導(dǎo)致潛在的分層問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種制造高性能金屬材料的方法，包括(i)感應(yīng)加熱金屬基體材料至約160℃到210℃；(ii)擠壓多層復(fù)合膜，該膜包括基本透明的薄膜和具有紫外線-固化樹(shù)脂面涂層的粘結(jié)劑底層。
(iii)在足以引發(fā)粘結(jié)劑粘結(jié)到鋼基體涂覆表面上的壓力下，將(ii)的復(fù)合薄膜施加到步驟(i)的加熱的產(chǎn)品上；和(iv)再將步驟(iii)的產(chǎn)品加熱至約180℃到240℃一段足以基本完成將粘結(jié)劑粘結(jié)到金屬基體涂覆的表面上的時(shí)間。
紫外線-固化樹(shù)脂，包括環(huán)氧樹(shù)脂或丙烯酸系樹(shù)脂，能為復(fù)合材料提供平滑、耐劃傷且基本上透明的外表面?？梢酝ㄟ^(guò)加入一種或多種附加劑而改善耐劃傷表面的性能，例如增加表面的抗劃傷性能的礦物填料或有機(jī)或無(wú)機(jī)滑爽劑。
可以有選擇性地向表面涂層中的任何組分層中加入著色劑以提供各種有美感的外觀。優(yōu)選的是在涂覆表面涂層期間加入這樣的著色劑?？梢砸栽谌軇缤蚱渌甲寤蛑咀鍩N中攜帶染料或顏料的形式提供著色劑。優(yōu)選地，著色劑在制造復(fù)合薄膜期間與液體紫外線樹(shù)脂混合，紫外線樹(shù)脂輥涂到透明薄膜上并且固化。提供的顏色以花樣或圖像的形式出現(xiàn)在得到的疊層制品的表面上。
將基質(zhì)和表面涂層再加熱至高溫為粘結(jié)劑良好的二次熔化，則提供了增強(qiáng)的粘結(jié)作用，并提供了改善的對(duì)基體表面的粘結(jié)。理想的是在某一最高溫度下進(jìn)行此再加熱1秒至10秒，該最高溫度低于表面涂層開(kāi)始熔化、變形或變色的溫度。
要按需選擇表面涂層的組成層以使粘結(jié)劑在低于其它組分熔點(diǎn)的溫度下熔化，優(yōu)選地，透明薄膜層在低于紫外線固化樹(shù)脂熔點(diǎn)的溫度下熔化。
在根據(jù)本發(fā)明制造的金屬材料中，通常對(duì)疊層制品的任何腐蝕都限于暴露的金屬表面，在這種情況下僅限于在多層材料的切割邊緣。粘結(jié)聚合物涂層對(duì)下面的任何薄膜腐蝕提供了保護(hù)，從而防止對(duì)裝飾性表面的任何損傷或腐蝕。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)這種兩段式方法，所提供的優(yōu)越的粘結(jié)提供了比以前存在的相似品種的材料具有大得多的耐腐蝕性的高性能金屬材料。該材料具有令人愉悅的在實(shí)際中容易保養(yǎng)的有美感的外觀，能夠形成復(fù)雜的形狀以適應(yīng)各種用具或附件的設(shè)計(jì)，并在濕、熱和腐蝕條件(典型地是存在于家庭洗衣間和廚房中)下顯示良好的耐腐蝕性能。
用這種方法制造的產(chǎn)品的其它應(yīng)用包括用于辦公家具或汽車內(nèi)部的耐用、對(duì)美感有要求的材料。在這樣的應(yīng)用中，可以在表面涂層中提供各種效果、例如拋光的木制品效果。
理想的是在高于約180℃但低于210℃的溫度下進(jìn)行步驟(i)的加熱過(guò)程。理想的是在約200℃到230℃之間，最理想的是在約210℃到230℃之間進(jìn)行步驟(iv)的加熱過(guò)程。
另一方面，本發(fā)明提供一種高性能金屬材料，包括粘結(jié)有以下層的金屬基體；含紫外線-固化樹(shù)脂涂面的表面涂層基本透明的薄膜和粘結(jié)劑底層，該底層的粘結(jié)到金屬基體的表面上。
適用于紫外線-固化樹(shù)脂的材料包括環(huán)氧樹(shù)脂和丙烯酸系樹(shù)脂，透明薄膜優(yōu)選的是可擠壓的塑料材料，例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚丙烯(PP)或聚氯乙烯(PVC)，最優(yōu)選的是PET。透明薄膜可以簡(jiǎn)單地鑄塑或雙軸取向。
粘結(jié)劑理想的是聚合物，優(yōu)選的是聚酯或聚烯烴，它們可以是無(wú)定形的或晶形形式的或這些形式的組合。特別優(yōu)選的粘結(jié)劑是共擠出的聚酯共聚物。
可以有選擇性地預(yù)處理金屬基體以提供更有美感或抗腐蝕的表面，例如用電解鈍化方法。使用這樣的鈍化方法可以極大地改善金屬/聚合物結(jié)合的耐用性。
本發(fā)明的金屬材料顯示出以前只有陰極保護(hù)的鋼才具有的性能特征，但是與那些鋼不同，其制造相對(duì)廉價(jià)并且還顯示出高光澤的美觀外表。
現(xiàn)在，將只參考所附示意圖來(lái)舉例描述本發(fā)明，其中

圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明，將透明聚合物涂層涂覆到鉻。氧化鉻鈍化鋼帶表面上的典型設(shè)備。
圖示設(shè)備包括厚度在0.05mm到0.5mm之間的鈍化鋼帶2的帶卷1，其在被輥引導(dǎo)至涂覆室5之前通過(guò)積蓄器(accumulator)3。當(dāng)鋼帶2進(jìn)入室5時(shí)，其通過(guò)感應(yīng)加熱器6，感應(yīng)加熱器將鋼還加熱到大約200℃的溫度。在加熱器6的下面設(shè)置兩個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)輥7。輥可以具有拋光的表面或鏡面?？梢酝ㄟ^(guò)使用鉻或鍍鉻輥而達(dá)到此光潔度?；蛘?，可以使用硬橡膠(例如VITON)輥或具有硬橡膠表面的輥。
具有紫外線-固化環(huán)氧樹(shù)脂面涂層(top coat)的透明聚丙烯或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜9的帶卷8位于涂覆室5內(nèi)。聚合物膜9的厚度優(yōu)選的是在5到100微米之間，紫外線-固化樹(shù)脂涂層的厚度約為3微米。復(fù)合聚合物和紫外線-固化樹(shù)脂的典型厚度是15到25微米。
每種薄膜在兩面中的一面上涂覆有粘結(jié)層。用來(lái)與鋼基體接觸的薄膜的那一面上是粘結(jié)層。粘結(jié)層含許多基本上透明的聚合物如聚烯烴或聚酯中的任何一種。
通過(guò)包括一系列拉緊(tensioning)和伸展(spreading)輥11的層合機(jī)(laminator)向加熱的鋼帶處引導(dǎo)透明薄膜9，以保證薄膜9與鋼帶之間的界面沒(méi)有皺紋、應(yīng)力線和缺陷。
將膜層粘合到鋼帶上由輥7實(shí)現(xiàn)。輥壓結(jié)合后，疊層鋼帶10通過(guò)約200℃-230℃溫度下的二次加熱爐4以完全熔化粘結(jié)層。選擇二次加熱溫度要足夠高以熔化粘結(jié)層，但不能高到足以熔化薄膜。在加熱區(qū)4a使鋼帶維持在高溫足夠長(zhǎng)的時(shí)間以完成粘結(jié)過(guò)程。
然后通過(guò)積蓄器12傳送疊層鋼帶10到卷線機(jī)(coiler)14?？梢栽谕扛彩?內(nèi)設(shè)置一些強(qiáng)制冷卻的裝置，例如淬火槽46。
通過(guò)此方法制造的疊層鋼帶通常包括0.05到0.5米厚的鋼基體，約2微米厚的透明粘結(jié)層和具有1到5微米厚的紫外線-固化樹(shù)脂面涂層的10到100微米厚的透明聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯層。這樣，聚合物膜作為腐蝕阻擋層而且紫外線-固化樹(shù)脂變成薄層不可分割的部分，提供了耐劃傷的表面。
權(quán)利要求
1.一種制造高性能金屬材料的方法，包括(i) 感應(yīng)加熱金屬基體材料至約160℃到210℃；(ii)擠壓多層復(fù)合薄膜，該薄膜包括基本透明的薄膜和具有紫外線-固化樹(shù)脂面涂層的粘結(jié)劑底層。(iii)在足以促使將粘結(jié)劑粘結(jié)到鋼基體涂覆表面上的壓力下，將(ii)的復(fù)合薄膜涂覆到步驟(i)的加熱的產(chǎn)品上；和(iv)再將步驟(iii)的產(chǎn)品加熱至約180℃到240℃，保持足以基本完成將粘結(jié)劑粘結(jié)到鋼基體涂覆的表面上的時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中步驟(ii)中的紫外線-固化樹(shù)脂是環(huán)氧樹(shù)脂。
3.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述紫外線-固化樹(shù)脂是丙烯酸樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)所述的方法，進(jìn)一步含有向紫外線樹(shù)脂中加入附加劑以改善固化的紫外線樹(shù)脂抗劃傷性能的步驟。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一個(gè)所述的方法，進(jìn)一步含有向步驟(ii)表面涂層中的一種或多種組分中加入著色劑的步驟。
6.如權(quán)利要求1到5中任何一個(gè)所述的方法，其中通過(guò)橡膠夾輥施加壓力。
7.一種高性能金屬材料，包括粘結(jié)有表面涂層的金屬基體，該表面涂層包括紫外線-固化樹(shù)脂面涂層，基本透明的薄膜和粘結(jié)劑底層，底層被粘結(jié)到金屬基體的表面上。
8.如權(quán)利要求7中所述的高性能金屬材料，其中紫外線固化樹(shù)脂含提供改善固化樹(shù)脂抗劃傷性能的附加劑。
9.如權(quán)利要求7或權(quán)利要求8中所述的高性能金屬材料，其中紫外線-固化樹(shù)脂是環(huán)氧樹(shù)脂。
10.如權(quán)利要求7到9中任何一個(gè)所述的高性能金屬材料，其中紫外線-固化樹(shù)脂是丙烯酸樹(shù)脂。
11.如權(quán)利要求7到10中任何一個(gè)所述的高性能金屬材料，其中基本透明的薄膜含聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
12.如權(quán)利要求7到11中任何一個(gè)所述的高性能金屬材料，其中粘結(jié)劑是共擠出的聚酯共聚物。
13.一種制造基本上如本文所述的高性能金屬材料的方法。
14.一種基本上如本文所述的高性能金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有有美感發(fā)光外觀的高耐腐蝕的金屬材料。該材料包括粘結(jié)有表面涂層的鈍化鋼基體,該表面涂層在其上結(jié)合有紫外線固化樹(shù)脂面涂層的基本透明薄膜,樹(shù)脂提供了耐用的抗刮表面。也提供制造這種材料的方法。該材料特別適于在濕、熱、腐蝕環(huán)境例如廚房和洗衣間中使用。
文檔編號(hào)B32B37/15GK1390160SQ0081580
公開(kāi)日2003年1月8日 申請(qǐng)日期2000年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月19日
發(fā)明者J·H·帕森斯, N·J·巴斯比 申請(qǐng)人:克里斯英國(guó)有限公司