專利名稱：具有優(yōu)良防脫落和防腐蝕性能的重防腐蝕涂層鋼材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過層壓或涂漆法而具有重防腐蝕涂層的重防腐蝕涂層鋼材料，所述鋼材料的涂層邊緣部分或缺陷部分幾乎不會(huì)發(fā)生脫落，并能長時(shí)間維持優(yōu)良的防腐蝕性。
背景技術(shù)：
重防腐蝕涂層對于應(yīng)用在惡劣的腐蝕環(huán)境如海水中的鋼材料來說是重要的。人們期望重防腐蝕涂層能使用超過幾十年，因此有必要提高它的可靠性。在重防腐蝕涂層中，用于涂層的塑料具有十分高的耐用性，而為了維持這種作用，涂層邊緣部分或缺陷部分的防脫落性能就顯得重要。進(jìn)一步地，當(dāng)重防腐蝕涂層與陰極保護(hù)混合使用時(shí)，陰極防剝離也很重要。當(dāng)鋼材料是鋼管板樁或變形鋼板樁時(shí)，因?yàn)槠鋸?fù)雜的外形只能用厚涂漆來形成防腐層。而且，盡管形狀不復(fù)雜，也對一些鋼管板樁或鋼板樁施加厚的漆層。
應(yīng)用于惡劣的腐蝕環(huán)境如船舶鋼結(jié)構(gòu)中的鋼材料施加了防腐蝕涂層，特別是具有厚達(dá)幾毫米的重防腐蝕涂層是有效的。當(dāng)需要超過幾十年的長期耐用性時(shí)，通過使用樹脂作為涂覆材料來生成重防腐蝕涂層鋼材料，所述樹脂例如是聚烯烴和聚氨酯，它們不貴但在如電絕緣性和抗化學(xué)腐蝕的腐蝕防護(hù)中性能優(yōu)良。在重防腐蝕涂層中，如日本未審的公開專利(Kokai)No.3-23527所述的那樣，防腐涂覆工藝與鋼材料的特殊表面處理和底漆處理相結(jié)合以確保長期粘附。在鋼材料具有復(fù)雜外形如鋼管板樁的情況下，使用聚烯烴涂覆或附著變得困難，所以采用聚氨酯漆層。
相似的，當(dāng)線形管材等需要具有長期耐腐蝕性時(shí)，使用被聚烯烴樹脂涂覆的重防腐蝕涂層鋼管。管材在很多情況下在地下使用，因此使用樹脂涂層的鋼管時(shí)，假如在運(yùn)輸和建筑工程中產(chǎn)生了孔缺陷，便混合使用陰極保護(hù)以防止鋼材料在缺陷部分發(fā)生腐蝕。然而，陰極保護(hù)會(huì)導(dǎo)致陰極剝離，使得缺陷外圍的涂層粘附強(qiáng)度下降。所以，對用作線形管材的重防腐蝕涂層鋼管來說，防陰極剝離顯得重要。為了滿足這種需求，迄今通過使用鉻酸鹽處理或樹脂底漆處理的表面處理來增強(qiáng)防陰極剝離性能，而沒有對重防腐蝕涂層做任何改變。例如，日本已審公開專利(Kokoku)No.3-66393公開了一種在表面處理中利用磷酸鉻酸鹽作為鉻酸鹽處理劑以改善高溫下陰極剝離的工藝。
至于除了表面處理以外的改善防腐涂層的耐久性的方法，有一種是進(jìn)一步在表面層堆積抗腐蝕金屬例如鈦，通過完全阻擋惡化因素例如光、氧和水來提高表面強(qiáng)度和增強(qiáng)涂層抗刮擦性能和可靠性。然而，在表面層上涂覆抗腐蝕金屬的方法對于生產(chǎn)率或材料損耗，或當(dāng)所用的鋼材外形變化很難克服時(shí)是不利的。
在重防腐蝕涂層的表面處理步驟中，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理主要是鉻酸鹽處理，而不含鉻化合物的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理很難確保滿意的表現(xiàn)。另一方面，將能提高重防腐蝕涂層的耐久性的抗腐蝕金屬粘附到表面的方法很難成為通用的防腐方法，因?yàn)檫@種方法不能用于除鋼管以外的結(jié)構(gòu)并且抗腐蝕金屬本身很昂貴。因此，人們需要可提高耐久性并且低成本的其它工藝。
現(xiàn)在重防腐蝕涂層所用的聚烯烴或聚氨酯樹脂是不貴的，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中表現(xiàn)出良好的耐久性和高可靠性。而且，這種樹脂的涂層是幾毫米厚的厚膜，因此，抗刮擦性能同一般的漆層一樣高。當(dāng)聚烯烴或聚氨酯樹脂涂層有幾毫米厚時(shí)，引起鋼材料腐蝕的水、氧或離子組分能被阻擋在防腐蝕涂層表面上而到達(dá)不了鋼材料。然而，即使當(dāng)水含量或氧的量少到不能發(fā)生腐蝕時(shí)，也有可能減低鋼材料和樹脂之間的粘附強(qiáng)度，因此重防腐蝕涂層必須與優(yōu)良的表面處理和底漆處理結(jié)合，使得粘附性能例如粘附耐久性和防脫落得以維持。為了防止涂層的滲透，可以考慮使用增加防腐涂層厚度的方法，但這很低效。而且，厚度的增加存在涂層內(nèi)應(yīng)力增加并成為導(dǎo)致脫落的因素的問題，并且得不到與厚度相對應(yīng)的效果。

發(fā)明內(nèi)容
這種情況下，本發(fā)明中注意到了對在傳統(tǒng)重防腐蝕厚涂層中具有足夠高的防腐蝕性的樹脂材料進(jìn)行改進(jìn)，并且通過將傳統(tǒng)防腐層與具有阻氧滲透功能的薄膜相結(jié)合，提供了不再有成本或內(nèi)應(yīng)力問題并且具有優(yōu)良防脫落性能的重防腐蝕涂層。
也即，本發(fā)明內(nèi)容如下。
一種重防腐蝕涂層鋼材料，包含一種鋼材料，一種位于鋼材料表面上的防腐蝕涂層，和一種位于鋼材料和防腐蝕涂層之間的或在防腐蝕涂層表面上的阻氧樹脂層，該阻氧樹脂層被調(diào)整到氧滲透率為100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少。
如上面[1]所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中阻氧樹脂層是通過使用粘合層而層壓在防腐蝕樹脂層上的10-500μm厚的樹脂片層。
如上面[1]所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中阻氧樹脂層是通過樹脂底漆處理層涂覆在防腐蝕樹脂層上的50-1000μm厚的樹脂涂膜。
如上面[1]、[2]任一所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中阻氧樹脂層由選自聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯、聚酰胺和聚乙烯醇的樹脂形成。
如上面[3]所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中阻氧樹脂層是由選自多元醇、聚氨酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、環(huán)氧樹脂及其改性樹脂的樹脂形成。
如上面[1]-[5]任一所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中阻氧樹脂層被調(diào)整到氧滲透率為40cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少。
如上面[1]-[6]任一所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中防腐蝕樹脂層是通過使用粘合層而層壓到鋼材料表面上的0.3-5mm厚的樹脂片層。
如上面[1]-[6]任一所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中防腐蝕樹脂層是通過樹脂底漆處理層涂覆在鋼材料表面上的0.5-6mm厚的樹脂涂膜。
如上面[8]所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中樹脂底漆處理層通過向熱塑性樹脂添加固化劑和一種無機(jī)顏料并固化該樹脂形成。
如上面[1]-[9]任一所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中防腐蝕涂層是聚烯烴或聚烯烴共聚物樹脂層。
如上面[1]-[6]任一所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中防腐蝕涂層是聚氨酯或聚脲樹脂層。
如上面[1]-[10]任一所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中在鋼材料表面上具有表面處理層。
如上面[12]所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中表面處理層是不含鉻化合物的化學(xué)轉(zhuǎn)化層。
如上面[1]-[13]任一所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中進(jìn)一步在阻氧樹脂層上堆積一種彩色片層。
如上面[1]-[13]任一所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中將彩色涂料進(jìn)一步施用在阻氧樹脂層上。
一種重防腐蝕涂層鋼材料，包含一種鋼材料，一種位于鋼材料表面之上的表面處理層，和一種位于表面處理層之上的樹脂底漆處理層，一種500μm或更厚的防腐蝕樹脂片層，和一種位于防腐蝕樹脂片層之上的阻氧樹脂片層，該阻氧樹脂片層的厚度為10-500μm并將氧滲透率調(diào)整到100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少。
一種重防腐蝕涂層鋼材料，包含一種鋼材料，一種位于鋼材料表面之上的表面處理層，和一種位于表面處理層之上的樹脂底漆處理層，
一種500μm或更厚的防腐蝕樹脂層，和一種位于防腐蝕樹脂層之上的阻氧樹脂涂膜，該阻氧樹脂涂膜的厚度為50-1000μm并將氧滲透率調(diào)整到100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少。
附圖的簡要說明

圖1是顯示本發(fā)明重防腐蝕涂層鋼材料的涂層組成的一個(gè)例子的截面圖。
圖2是顯示本發(fā)明重防腐蝕涂層鋼材料的涂層組成的另一個(gè)例子的截面圖。
圖3是顯示本發(fā)明重防腐蝕涂層鋼材料的涂層組成的又一個(gè)例子的截面圖。
圖4是顯示本發(fā)明重防腐蝕涂層鋼材料的涂層組成的再一個(gè)例子的截面圖。
發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明中具有良好防脫落性能的重防腐蝕涂層鋼材料在其防腐蝕涂層內(nèi)側(cè)或表面上具有一種氧滲透率被調(diào)整到100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少的阻氧層。
至于涂層組成，例如，如圖1的截面圖所示，表面處理層2(噴丸處理等當(dāng)然不會(huì)以層出現(xiàn)，但這也包括在本發(fā)明里)、底漆層3、防腐蝕樹脂涂層4、粘合劑層5和阻氧片層(薄膜)6按順序堆積在鋼材料表面1上。在表面層片的抗風(fēng)化腐蝕性能重要的情況下，如圖2所示，進(jìn)一步在阻氧片層6上堆積一種彩色片層7充當(dāng)具有優(yōu)良抗風(fēng)化腐蝕性能的保護(hù)層。防腐蝕樹脂涂層4和粘合層5的每個(gè)薄片都是通過熱層壓、壓敏粘合劑和粘合劑堆積的。防腐蝕樹脂層3優(yōu)選是單獨(dú)的改性聚烯烴涂層、由改性聚烯烴粘合劑層和聚烯烴組成的兩層涂層或聚氨酯型樹脂涂層。通過這種層壓涂覆，提供了具有良好的抗脫落性能的重防腐蝕涂層鋼材料。
可選的，例如，如圖3的截面圖所示，表面處理層12(噴丸處理等當(dāng)然不會(huì)以層出現(xiàn)，但這也包括在本發(fā)明里)、底漆層13、防腐蝕樹脂涂層14和阻氧涂層15按順序堆積在鋼材料表面11上。在阻氧涂層的抗風(fēng)化腐蝕性能重要的情況下，如圖4所示，進(jìn)一步在表面上堆積一種基于硅、丙烯酸或氟的具有優(yōu)良抗風(fēng)化腐蝕性能的彩色涂層16充當(dāng)具有優(yōu)良抗風(fēng)化腐蝕性能的保護(hù)層。通過這種堆積和涂覆，提供了具有良好的防脫落性能的重防腐蝕涂層鋼材料。
本發(fā)明中所用的鋼材料是普通鋼，如調(diào)節(jié)了碳、硅、錳、氮和氧的鋼材料，或添加如銅、鎳、鉻、鉬、鈮、鈦、鋁、鎂、釩和鈣元素而獲得的合金鋼。此種類型鋼的代表性例子包括具有重防腐蝕涂層的鋼管，和鋼管樁、鋼管板樁、鋼板樁、H-型鋼和線材，它們在船舶結(jié)構(gòu)等中應(yīng)用。
為了去除表面上的污垢和污染物等，這種鋼材料經(jīng)常要經(jīng)過如堿脫脂-酸清洗、噴砂處理、柵極鼓風(fēng)處理和噴丸處理中的任一種表面處理。
而且，為了改善性能，鋼材料可進(jìn)一步經(jīng)受化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，并在需要高性能時(shí)進(jìn)行鉻酸鹽處理。即使化學(xué)轉(zhuǎn)化處理不是鉻酸鹽處理而是不含鉻化合物的處理、磷酸鋅處理或其它水溶性化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的重防腐蝕涂層時(shí)，與使用鉻酸鹽的具有傳統(tǒng)涂層組成的重防腐涂層相比，這預(yù)計(jì)會(huì)提供與其相同或更好的性能。
下面說明本發(fā)明的在表面處理后施加的重防腐蝕涂層。首先，優(yōu)選進(jìn)行底漆處理以增強(qiáng)防腐蝕涂層和鋼材料之間的粘附并增強(qiáng)抗陰極剝離和腐蝕性。熱固性樹脂可用作底漆。添加有固化劑和無機(jī)顏料的環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂或它們的改性產(chǎn)品，優(yōu)選用作主要組分。典型的聚氨酯樹脂包括使用預(yù)聚物的可濕固化的單液型樹脂，和利用異氰酸酯和多元醇之間反應(yīng)的雙液固化型樹脂。底漆處理用到環(huán)氧樹脂時(shí)，通常單獨(dú)使用雙酚A型和雙酚F型樹脂或混合使用它們作為主要組分。當(dāng)需要高溫性能時(shí)，將多官能酚線型酚醛清漆或鹵代樹脂與上述的雙酚A型和雙酚F型樹脂混合使用。
對固化劑而言，經(jīng)常單獨(dú)或混合使用雙液固化型胺基固化劑、作為潛在固化劑的咪唑化合物以及雙氰胺，和酚基固化劑，并且當(dāng)使用這些固化劑時(shí)，能得到優(yōu)良的粘附性和抗腐蝕性。而且，當(dāng)添加以整個(gè)體積計(jì)3-30體積％的無機(jī)顏料時(shí)，收縮變形減小而粘附性能得到顯著改善。對無機(jī)顏料而言，適用的有如硅石、二氧化鈦、硅灰石、云母、滑石、高嶺土、氧化鉻、硼酸鋅和磷酸鋅的顏料或如金屬粉末(例如鋅、鋁)陶瓷粉末和磷酸釩的抗銹顏料。這些顏料的表面可以經(jīng)過硅烷偶聯(lián)處理以使其具有好的樹脂潤濕性。在提供液態(tài)形式的樹脂底漆的情況下，可使用如輥涂或刷涂、壓擠涂覆和空氣噴射涂覆的方法。當(dāng)以固態(tài)粉末形式提供時(shí)，可通過如靜電粉末噴涂至20-1000μm厚度的方法對樹脂底漆進(jìn)行涂覆。假如厚度低于20μm時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生很多針孔。另一方面，厚度的上限取決于樹脂，但是當(dāng)厚度超過500μm時(shí)，低溫抗沖擊性將下降。
可通過層壓法或是涂覆法來形成重防腐蝕涂層。
當(dāng)通過層壓法來形成重防腐蝕涂層時(shí)，為此適用的聚烯烴樹脂是含有常規(guī)已知的聚烯烴如低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯和聚丙烯或是已知的聚烯烴共聚物如乙烯-丙烯嵌段或無規(guī)共聚物和聚酰胺-丙烯嵌段或無規(guī)共聚物作為主要組分的樹脂。對其它組分而言，以任意組合添加用于抗熱和風(fēng)化腐蝕的碳黑或其它彩色顏料、填充增強(qiáng)物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、位阻胺型防風(fēng)化劑等。在聚烯烴樹脂用于涂層時(shí)，與下面底漆層接觸的較低層部分可使用改性的聚烯烴粘合劑。
該粘合劑可以是常規(guī)已知的改性聚烯烴，例如其通過以下方式獲得將已知的聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯和尼龍或已知的聚烯烴共聚物樹脂用不飽和羧酸如馬來酸、丙烯酸和甲基丙烯酸或它們的酸酐進(jìn)行改性，或是將改性產(chǎn)品用聚烯烴樹脂適當(dāng)稀釋。從成本和性能平衡的角度看，優(yōu)選混合使用0.3-5mm的聚烯烴樹脂層和50-700μm的薄的改性聚烯烴粘合劑層，但如果忽略聚烯烴涂層時(shí)，可以涂覆0.3mm或更厚的改性聚烯烴樹脂層并用作防腐蝕層。
對聚烯烴涂層來說，例如可使用將模具中的熱熔樹脂直接涂覆到鋼材料上的擠出涂覆法。另外，可使用將事先成形的聚烯烴薄片附著到加熱的鋼材料上的方法，或使用研磨過的聚烯烴進(jìn)行粉末噴涂并將其熔化成膜的方法。通過這樣的方法，形成了厚度為0.3mm或更厚的聚烯烴防腐蝕涂層。
下面說明本發(fā)明的可以在表面處理之后施用的重防腐涂層。首先，進(jìn)行底漆處理以增強(qiáng)防腐蝕涂層和鋼材料之間的粘附性并增強(qiáng)抗陰極剝離和腐蝕性能。該處理同上面所述相同。
底漆處理之后，進(jìn)行重防腐蝕噴涂。該噴涂適用的樹脂是聚氨酯樹脂或聚脲樹脂。當(dāng)使用聚氨酯樹脂時(shí)，混合并噴涂由包括填充無機(jī)顏料、彩色顏料和多元醇的主劑和包括異氰酸酯化合物的固化劑組成的兩種液體?？墒褂玫亩嘣及ň埘バ投嘣肌⒕鄱《┒嘣?、聚醚多元醇如聚丙二醇、丙烯?；嘣肌⒈吐橛脱苌锖推渌u基的化合物?？墒褂玫漠惽杷狨グǔＲ?guī)的可買到的如二苯基甲烷-4，4-二異氰酸酯的異氰酸酯。適用的填充無機(jī)顏料包括常規(guī)的可買到的無機(jī)顏料，如硅石、氧化鈦和高嶺土。碳黑常用作彩色顏料以賦予樹脂抗風(fēng)化性能?？紤]到設(shè)計(jì)性能而使用其它的彩色顏料時(shí)，可混用紫外線吸收劑?？紤]到重防腐蝕層的功用和經(jīng)濟(jì)性，層厚優(yōu)選0.5-6mm。
關(guān)于本發(fā)明中在重防腐蝕涂層內(nèi)側(cè)或表面上結(jié)合的阻氧層，在使用樹脂薄片(膜)的情況下，重要的是使用厚度優(yōu)選為10-500μm、尤其優(yōu)選為10-200μm的樹脂薄片并將氧滲透率調(diào)整到100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少<依據(jù)JIS K7126的測量方法>。當(dāng)膜越厚時(shí)，氧滲透率有利地就越小，但當(dāng)厚度很厚時(shí)，形狀跟隨性和粘附性能將惡化。因此，厚度至多為500μm。至于樹脂的種類，當(dāng)氧滲透系數(shù)越小時(shí)，就越成功地達(dá)到本發(fā)明的目的，但要考慮樹脂的韌性、強(qiáng)度和粘附性來選擇樹脂。氧滲透系數(shù)小的樹脂例子包括聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯(如，聚對苯二甲酸乙二酯、-[OCH2CH2OOC-(C6H4)-CO]n-)、尼龍和聚乙烯醇。然而，即使是相同種類的樹脂膜，也可以通過分子結(jié)構(gòu)、添加劑或拉伸方式使氧滲透系數(shù)變得更小。而且，也可以使用通過層壓和堆積多個(gè)不同的樹脂薄片得到的多層層壓產(chǎn)品。
該阻氧薄片通過粘合劑被層壓在防腐蝕層內(nèi)側(cè)或表面上。用于層壓的粘合劑受混合的樹脂種類的影響很大并且優(yōu)選帶有粘性的那些?？捎玫恼澈蟿┌渲?，例如，改性的聚烯烴、丙烯?；悺⒐桀?、橡膠類和聚氨酯類。至于阻氧膜的涂覆工藝，例如可以使用在鋼材料上形成重防腐蝕涂層、然后使用壓敏粘附型或熱固化型粘合劑附著阻氧薄片的方法。另一方面，對于聚烯烴涂層來說，使用附著聚乙烯薄片的步驟，阻氧薄片可以事先與聚乙烯薄片層壓和然后附著。而且，當(dāng)對大直徑鋼管進(jìn)行聚烯烴涂覆時(shí)，通常使用將由T型?？跀D出的薄片纏繞在鋼管上的步驟，并因此可使用將擠出的聚烯烴防腐蝕薄片纏繞在鋼管上和同時(shí)將粘合劑層壓的阻氧薄片螺旋地纏繞在該涂層的中間層或表層的方法。不管使用哪一種方法，只要附著并層壓本發(fā)明的阻氧層即可。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，也可通過噴涂在重防腐蝕涂層層的表層上來提供阻氧層。該阻氧層優(yōu)選厚度為50-1000μm，尤其優(yōu)選50-500μm，而且當(dāng)使用噴涂固化膜對其測量時(shí)，將涂覆材料調(diào)整到氧滲透率為100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少<依據(jù)JIS K7126的測量方法>是十分重要的。當(dāng)膜越厚時(shí)，氧滲透率有利地就越小，但是如果非常厚，那么形狀跟隨性、粘附性能和經(jīng)濟(jì)性將惡化。因此，厚度至多為1000μm。至于用于涂覆材料的樹脂種類，適用的例如是多元醇、聚氨酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、環(huán)氧樹脂及其改性樹脂，例如硅改性環(huán)氧樹脂和丙烯酰基改性的環(huán)氧樹脂。當(dāng)氧滲透系數(shù)越小時(shí)，就越能成功地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，但是要考慮其韌性、強(qiáng)度和粘附性來挑選樹脂。即使是相同種類的樹脂，顏料也能顯著改變氧滲透系數(shù)，因此可適當(dāng)添加如硅石或云母的防濕顏料和彩色顏料。
阻氧樹脂層的氧滲透率為100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)，優(yōu)選40cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少，尤其優(yōu)選10cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少。
當(dāng)阻氧薄片是防腐蝕層的表層時(shí)，可以在表層上進(jìn)一步層壓一層彩色薄片(膜)。當(dāng)阻氧薄片不足以抗水或風(fēng)化腐蝕時(shí)，為了彌補(bǔ)該功能，優(yōu)選對于表層薄片使用具有良好抗水或風(fēng)化的樹脂。該樹脂的例子包括基于丙烯酰基的樹脂、氟基的樹脂、聚烯烴型樹脂和改性的聚烯烴型樹脂。
當(dāng)阻氧的噴涂層不足以抗風(fēng)化腐蝕時(shí)，為了彌補(bǔ)該功能，可在最外層噴涂具有良好抗風(fēng)化腐蝕性能的基于硅、丙烯?；蚍陌被姿狨ネ扛膊牧稀６?，為了達(dá)到美觀和遮光的目的，可以使用彩色涂覆材料。
實(shí)施例(實(shí)施例I和對比例I)對尺寸為9×100×150mm的熱軋鋼片進(jìn)行柵極鼓風(fēng)處理。然后，樣品被分成不經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的組、經(jīng)過含有精細(xì)硅石顆粒的局部還原鉻酸鹽處理的組和經(jīng)過含有水溶性乳液樹脂和硅石組分的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的組。其后，在每個(gè)樣品上噴涂厚度為50μm的環(huán)氧樹脂底漆層并熱固化，然后將改性聚烯烴樹脂研磨得到的粉末粘合劑涂覆至300μm厚并熱熔。此后，通過熱層壓2mm厚的聚乙烯薄片獲得了薄片并將每一片阻氧薄片附著，形成本發(fā)明具有阻氧薄片的重防腐蝕涂層鋼材料。另外，通過熱塑性粘合劑層壓0.2mm厚的鈦箔得到的薄片附著，形成對比例的重防腐蝕涂層鋼材料。
為了模擬長時(shí)間使用時(shí)的脫落，將環(huán)氧樹脂密封涂層施加到制得的每個(gè)重防腐蝕鋼材料的背面并隨后將它們浸入50℃的人工海水中180天。吹氣到人工海水中以攪拌和供氧。測驗(yàn)之后，去除聚乙烯涂層并測試涂層末端至鋼材料表面暴露部分的距離。暴露的鋼材料表面上，粘附強(qiáng)度下降但沒有發(fā)生腐蝕，表明盡管粘附強(qiáng)度下降，抗腐蝕性仍然沒有問題。
表1顯示的是每片薄片的種類、厚度、末端至鋼材料暴露表面的距離和氧滲透率。在對比例的1號樣品中，該樣品是通過鉻酸鹽處理的重防腐蝕涂層鋼材料，較少地發(fā)生了從涂層末端開始的粘附性惡化。另一方面，對比例的2號樣品中，該樣品使用的是傳統(tǒng)的防腐蝕涂層并且沒有使用鉻酸鹽處理，粘附性惡化的距離增加。然而，在對比例的3號樣品中，該樣品是具有鈦金屬涂層的重防腐蝕涂層鋼材料，即使沒有進(jìn)行鉻酸鹽處理，因?yàn)橥繉拥淖钄嘈Ч?，從膜末端開始的粘附性惡化的距離較短。
在表面上附著薄片的情況下，對比例4-10號樣品的結(jié)果明顯表明，當(dāng)薄片的氧滲透率在本發(fā)明范圍之外時(shí)，不考慮厚度，粘附性惡化的距離長。然而，在實(shí)施例的11-23號樣品中，粘附性惡化的距離顯著變短。而且，即使實(shí)施例24-26號樣品使用了除鉻酸鹽處理之外的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，得到的性能與傳統(tǒng)鉻酸鹽處理得到的防腐蝕涂層相同或更優(yōu)。此外，使用了鉻酸鹽處理的實(shí)施例27-29號樣品，即使使用了對比例1號樣品的傳統(tǒng)重防腐蝕涂層時(shí)，也能保持較短的粘附性惡化的距離。換句話說，薄片的氧滲透率的變化極大地取決于薄片的種類或厚度，但是當(dāng)氧滲透率被調(diào)整到100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少的阻氧薄片被層壓時(shí)，能阻礙從末端開始的粘附性降低而且與傳統(tǒng)防腐蝕涂層相比，更多地增強(qiáng)防腐蝕性能。
表1

*PET聚對苯二甲酸乙二酯
(實(shí)施例II和對比例II)對尺寸為9×100×150mm的熱軋鋼片進(jìn)行柵極鼓風(fēng)處理。然后，樣品被分成不經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的組、經(jīng)過含有精細(xì)硅石顆粒的局部還原鉻酸鹽處理的組和經(jīng)過含有水溶性乳液樹脂和硅石組分的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的組。其后，在每個(gè)樣品上噴涂厚度為40μm的使用預(yù)聚物的可濕固化的聚氨酯樹脂底漆層并固化，然后混合包括多元醇、填充無機(jī)顏料和彩色顏料的混合物的主劑和包括異氰酸酯的固化劑，并噴涂它們以形成防腐蝕涂層。此后，通過改變厚度的方式，噴涂各種添加有顏料的樹脂以形成不同氧滲透率的涂層。這樣便形成了阻氧涂膜。進(jìn)一步，在某些噴涂過的鋼材料的表面上再噴涂一層彩色的以氟為基礎(chǔ)的聚氨酯涂料。
為了模擬長時(shí)間使用時(shí)的脫落，將環(huán)氧樹脂密封涂層施加到制得的每個(gè)重防腐蝕鋼材料的背面并隨后將它們浸入50℃的人工海水中180天。吹氣到人工海水中以攪拌和供氧。測試之后，去除聚氨酯防腐蝕層并測試涂層末端至鋼材料表面暴露部分的距離。暴露的鋼材料表面上，粘附強(qiáng)度下降但沒有發(fā)生腐蝕，表明盡管粘附強(qiáng)度下降，抗腐蝕性仍然沒有問題。
表2顯示的是每種阻氧涂層的種類、厚度、末端至鋼材料暴露表面的距離和每片阻氧涂膜的氧滲透率。每個(gè)涂層材料的氧滲透率以基于膜厚、用約100μm的單獨(dú)涂膜的氧滲透系數(shù)計(jì)算氧滲透率。在對比例的31號樣品中，該樣品是通過鉻酸鹽處理的重防腐蝕涂層鋼材料，從膜末端開始的粘附性惡化較少發(fā)生。另一方面，對比例的32號樣品中，該樣品使用的是傳統(tǒng)的防腐涂層且沒有使用鉻酸鹽處理，粘附性惡化的距離增加。
而且，對比例33-36號樣品的結(jié)果明顯表明，即使在防腐蝕層表面覆蓋涂膜，當(dāng)薄片的氧滲透率在本發(fā)明范圍之外時(shí)，粘附性惡化的距離長。然而，在實(shí)施例的41-47號樣品中，粘附性惡化的距離顯著變短。此外，即使實(shí)施例48號樣品使用了除鉻酸鹽處理之外的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，得到的性能與使用傳統(tǒng)鉻酸鹽處理得到的防腐蝕涂層相同或更優(yōu)。而且，使用了鉻酸鹽處理的實(shí)施例49號樣品，即使使用了對比例31號樣品的傳統(tǒng)重防腐蝕涂層時(shí)，也能保持較短的粘附性惡化的距離。換句話說，當(dāng)在防腐蝕層上提供氧滲透率被調(diào)整到100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少的涂膜時(shí)，能阻礙從末端開始的粘附性降低而且與傳統(tǒng)防腐蝕涂層相比，更多地增強(qiáng)防腐性能。
表2

發(fā)明效果依據(jù)本發(fā)明，在重防腐蝕涂層中結(jié)合阻氧層，能顯著提高傳統(tǒng)重防腐蝕涂層的防腐蝕性能。由于大幅降低阻氧層涂層表面的氧滲透率的機(jī)制，本發(fā)明的重防腐蝕涂層鋼材料，與傳統(tǒng)重防腐蝕涂層相比，能顯著阻止從缺陷部分或末端開始的粘附性惡化的發(fā)展。因此，傳統(tǒng)涂層型的鉻酸鹽表面處理能被省略或是被其它不含鉻化合物的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理替代。
權(quán)利要求
1.一種重防腐蝕涂層鋼材料，包含一種鋼材料，一種位于鋼材料表面之上的防腐蝕涂層，和一種位于鋼材料和防腐蝕涂層之間的或在防腐蝕涂層表面上的阻氧樹脂層，該阻氧樹脂層被調(diào)整到氧滲透率為100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少。
2.如權(quán)利要求1所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中阻氧樹脂層是通過使用粘合層而層壓在防腐蝕樹脂層上的10-500μm厚的樹脂片層。
3.如權(quán)利要求1所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中阻氧樹脂層是通過樹脂底漆處理層涂覆在防腐蝕樹脂層上的50-1000μm厚的樹脂涂膜。
4.如權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中阻氧樹脂層由選自聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯、聚酰胺和聚乙烯醇的樹脂形成。
5.如權(quán)利要求3所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中阻氧樹脂層由選自多元醇、聚氨酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、環(huán)氧樹脂和其改性樹脂的樹脂形成。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中阻氧樹脂層被調(diào)整到氧滲透率為40cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中防腐蝕樹脂層是通過使用粘合層而層壓到鋼材料表面上的0.3-5mm厚的樹脂片層。
8.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中防腐蝕樹脂層是通過樹脂底漆處理層涂覆在鋼材料表面上的0.5-6mm厚的樹脂涂膜。
9.如權(quán)利要求8所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中樹脂底漆處理層通過向熱塑性樹脂添加固化劑和無機(jī)顏料并固化該樹脂形成。
10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中防腐蝕涂層是聚烯烴或聚烯烴共聚物樹脂層。
11.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中防腐蝕層是聚氨酯或聚脲樹脂層。
12.如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中在鋼材料表面上具有一種表面處理層。
13.如權(quán)利要求12所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中表面處理層是不含鉻化合物的化學(xué)轉(zhuǎn)化層。
14.如權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中進(jìn)一步在阻氧樹脂層上堆積一種彩色片層。
15.如權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的重防腐蝕涂層鋼材料，其中將彩色涂料進(jìn)一步施用在阻氧樹脂層上。
16.一種重防腐蝕涂層鋼材料，包含一種鋼材料，一種位于鋼材料表面之上的表面處理層，和一種位于表面處理層之上的樹脂底漆處理層，一種500μm或更厚的防腐蝕樹脂片層，和一種位于防腐蝕樹脂片層之上的阻氧樹脂片層，該阻氧樹脂片層的厚度為10-500μm并將氧滲透率調(diào)整到100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少。
17.一種重防腐蝕涂層鋼材料，包含一種鋼材料，一種位于鋼材料表面之上的表面處理層，和一種位于表面處理層之上的樹脂底漆處理層，一種500μm或更厚的防腐蝕樹脂層，和一種位于防腐蝕樹脂層之上的阻氧樹脂涂膜，該阻氧樹脂涂膜的厚度為50-1000μm并將氧滲透率調(diào)整到100cm3(標(biāo)準(zhǔn))/m2·天·大氣壓(20℃)或更少。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種便宜的、高生產(chǎn)率的且不需要鈦金屬涂層的方法，對滿足重防腐蝕鋼材料的長壽命要求和提供具有優(yōu)良防脫落和防腐蝕性能的重防腐蝕涂層的鋼材料是必要的。為達(dá)到這種要求，在重防腐蝕涂層中結(jié)合一層阻氧層，例如，在傳統(tǒng)重防腐蝕涂層或經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化表面處理的重防腐蝕涂層上堆積或噴涂一層能夠阻氧滲透的有機(jī)樹脂薄片(膜)。
文檔編號B05D7/16GK1569985SQ20041004776
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月30日
發(fā)明者吉崎信樹, 三村博幸, 原田佳幸, 山本正弘 申請人:新日本制鐵株式會(huì)社