[发明专利]对含铝金属材料进行表面处理的聚合物组合物及方法

说明书

本发明涉及一种用于含铝金属材料的聚合物表面处理组合物以及用该组合物对含铝金属材料进行表面处理的方法。

更具体地说，本发明涉及在用涂料涂敷含铝金属材料表面之前适用于对该材料进行表面处理的聚合物表面处理组合物，以此赋予该表面优良的防腐性能和涂料粘附性能，本发明还涉及用该聚合物组合物对含铝金属材料进行表面处理的方法。

本发明的聚合物组合物和方法可以在涂漆和印刷之前有效地用于通过拉伸和熨压法制造的含铝金属罐。这种表面处理明显地提高了拉伸和熨压罐即D和I罐的防腐特性和涂漆粘着性并且赋予一种对于采用传输机平稳地传送D和I罐必要的高滑动性。这种能够借助传输机平稳地传送的特性将在下文被称作罐的“传输机上的可移性”。

用于含铝金属材料即铝材料和铝合金材料的表面处理溶液通常被划分为铬酸盐型表面处理溶液与不含铬酸盐型表面处理溶液。

典型的铬酸盐型表面处理溶液为铬酸—铬酸盐化学转变涂料溶液及磷酸—铬酸盐化学转变涂料溶液。

铬酸—铬酸盐化学转变涂料溶液于大约1950年被投入应用，目前仍被广泛地用于各种含铝金属材料，例如热交换器的散热片构件。铬酸—铬酸盐化学转变涂料溶液含有作为主要组分的铬酸(CrO₃)和氢氟酸(HF)以及被加到主要组分中的加速剂，该溶液在金属材料表面上可以形成含一定量六价铬的涂层。

磷酸—铬酸盐化学转变涂料溶液是基于U.S.专利号2438877(1945年)所述发明。该化学转变涂料溶液含有作为主要组分的铬酸(CrO₃)、磷酸(H₃PO₄)和氢氟酸(HF)，而在金属材料上由该化学转变涂料溶液形成的涂层含有作为主要组合的水合磷酸铬(CrPO₄·4H₂O)。由于所得到的化学转变涂层不含有六价铬，所以磷酸—铬酸盐化学转变涂料溶液仍被广泛地用于形成饮料罐体与盒盖上油漆涂层的衬底涂层。

典型的非铬酸盐型化学转变涂料溶液为含有至少一种选自锆、钛、锆化合物和钛化合物、磷酸盐和氟化物的酸性(pH约为1.0-4.0)涂料水溶液。当采用上述典型的非铬酸盐溶液对含铝金属材料的表面进行化学转变处理时，便会在该表面上形成含有作为主要成分的氧化铬和/或氧化钛的化学转变涂层。上述非铬酸盐型化学转变涂料溶液的优点在于所形成的涂层不含有害的六价铬，其缺点在于所得到的化学转变涂层的防腐性能及涂层粘着性均比铬酸盐型化学转变处理液的这两种性能差。

铬酸盐型和非铬酸盐型转变涂料溶液均含有含氟化合物。然而，由于环境污染问题，近来要求提供不含氟化合物的表面处理液。

关于用来赋予含铝金属材料改良防腐性和良好的涂层粘着性的表面处理溶液和表面处理方法，日本未审查专利公开号61-91369,1-172406,1-177,379,1-177,380,2-608和2-609介绍了水溶性树脂的应用。在这些传统的表面处理溶液和方法中，用多价酚化合物水溶液处理金属材料表面。这类传统的表面处理溶液与方法的缺点在于难以在金属材料表面上形成非常稳定的树脂涂层，而得到的树脂涂敷金属材料不具备令人满意的防腐性能。即使是在介绍使用多价酚化合物对上述传统方法进行了改进的日本未审查专利公开号4-66671中，所得到的树脂涂层的粘着性有时仍然不能令人满意。

目前，为了对通过拉伸和熨压方法由铝合金薄板成形制造的D和I铝罐进行表面处理，通常采用选自磷酸—铬酸盐化学转变涂料溶液和含锆化学转变涂料溶液的非铬酸盐型表面处理溶液。

D和I铝罐的外部底表面通常在涂敷之前进行高温消毒处理。这样，若其外部底表面的防腐性能不佳，那么，D和I铝罐的这一部分会被氧化和脱色变黑。这一现象叫做底顶着色现象。为了避免这一现象出现，通过表面处理方法在铝罐已形成的涂层自身即使是在施用涂料之前就须表现出良好的防腐性能。

此外，在制罐过程中，用传输机传送多个罐。当罐的外表面之间存在明显的摩擦时，罐的外表面就不会平稳地滑动，这样罐就会转向一侧，妨碍了平稳的传送。在罐被送往印刷步骤的时候，平稳的传送尤为重要。因此，在制罐工业中，非常有必要降低罐外表面之间的静态摩擦系数，同时不对罐外表面的涂层或油墨的粘着性产生任何不利影响。