[发明专利]涂有聚合物的金属衬底及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2009年7月7日提交的第61/223,541号临时专利申请的优先权，其公开的内容通过引用的方式全部结合于此。

技术领域

本发明涉及金属的制备。特别地，本发明涉及一种聚合物涂料组合物，将该涂料涂覆到金属衬底以形成连续膜的方法和随后的金属/聚合物复合材料的性能。

背景技术

涂料通常涂覆于卷取前的钢铁上。可涂覆这些体系以防止钢铁在运输和加工过程中的锈蚀以及在钢铁成型时作为润滑剂。在卷取前通常用于涂覆钢铁的两类涂层为：(1)液体涂层和(2)固化的干膜涂层。这些涂层的每一种可能具有某些缺点。液体油型涂层可能是杂乱的，部分原因是其在压力下迁移和流动。这降低了其在储存或运输过程中保护金属的能力以及限制了制造工艺过程(如拉伸、弯曲和拉拔)中的金属性能。液体还可能变得在空气中传播以及产生与清除/处置以及工人安全有关的环境问题。固化的干膜涂层是通常在高温下需要进行耗时和昂贵的化学反应的聚合物。炉是昂贵的且需要在高速金属加工线上占用大的空间。许多情形下涂层材料溶解在固化所需要的加热过程中蒸发的环境限制的溶剂中。析出的溶剂需要被焚烧或者以其他方式被容纳以满足环境限制要求。涂覆于金属的其他类型的涂层为非成膜体系(如铬酸盐、磷酸盐和硅烷)。这些可能涉及使用危险化学品、复杂的加工步骤或受限于特别的应用。在许多情形，以上讨论的涂层在单独的操作期间涂覆以及随之进行正常的轧制加工(mill processing)，由此导致增加的操作和运输成本。

发明内容

一种复合材料，其包含金属衬底和在所述衬底的至少一面上的涂层，其中所述涂层包含基于丙烯酸系或苯乙烯-丙烯酸系的聚合物以及厚度小于约0.2密尔，其中所述聚合物的分子量为50,000-1,000,000，玻璃化转变温度(Tg)为50-80℃，且包括涂层90-100重量％的总固体。

利用歧管淹没和挤压辊式结构(manifold flood and squeegee roll configuration)或辊涂机技术将涂料涂覆到金属衬底的方法，其中选择辊的硬度、形状、压力和速度以确保当带以最高达600英尺/分钟移动时，涂料组合物在金属衬底表面形成连续湿膜，以及湿膜具有2密尔(0.002英寸)或更低的均匀厚度。

从附图和及其描述中清楚了解本发明的这些和其他目的和优点。

附图的简要说明

相信从以下说明结合附图将更好地理解本发明。附图和详细说明仅意图作为示例，而不意图用于限定本发明的范围。

图1描述显示用于涂覆钢带的示例性体系的示意图。

具体实施方式

本申请的一些实施例的如下说明不应该用于限制本申请的范围。从以下说明中，本申请的其他实施例、特征、方面、实施方式和优点对于本领域技术人员来说是显然的。因此附图和说明书实际上应认为是示例性的而非限制性的。

目前的技术通过采用基于水的聚合物体系(其可在现有的高速钢生产线上常温下快速干燥)来解决环境和危险化学品问题。可用化学方法进行调整以满足对许多目前的液体、固化的干燥膜和非成膜涂料的最终使用要求，包括防腐蚀和提高客户加工性。采用类似于用于油/润滑油的过程，将基于聚合物的涂料以成本有效的方式涂覆于现有的轧制工艺线上。不需要昂贵的涂覆和固化设备。由于水是主要成分，环境问题被最小化。得到的产品是聚合物/金属复合材料，其可采用传统的拉伸、拉拔、弯曲、焊接和涂刷技术与金属制造相结合来加工。该复合材料允许其金属成分以与其固有性质相当的水平工作，而没有由常规金属润滑体系强加的限制，该金属常规润滑体系可能导致在通常金属加工过程中的擦伤、鳞化、粉化或片状剥落。复合材料的使用还可最小化对于形成常规金属材料过程中保持基于液体的油类所需的粗糙金属表面纹理。较光滑的表面可导致表面关键部件(如汽车和器具的外板表面)的改善的涂刷外观。