專利名稱：將粉末涂料涂覆在非金屬基材上的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及到一種將粉末涂料涂覆在非金屬基材例如水泥粘結(jié)板上的方法。
粉末涂料主要用于在金屬物件上涂覆裝飾涂層。該涂料是在靜電場(chǎng)中，通過將干的著色顆粒從摩擦或者靜電激化的專用涂布器內(nèi)噴向物件，顆粒通過靜電力而被粘附到物件上。顆粒粘附到物件表面后，取決于靜電場(chǎng)的靜電力，顆粒連續(xù)不斷地粘附，直到所需的涂層厚度，此后，任何多余的粉末將從物件上落下并可被回收。然后，該物件移動(dòng)通過一升溫到140℃-180℃溫度的適當(dāng)?shù)臓t子，或者在紫外燈存在時(shí)于較低溫度下，使粉末顆粒熔融，流動(dòng)，結(jié)合和固化，形成涂層。
粉末涂覆的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)多種結(jié)構(gòu)和表面進(jìn)行修飾，涂層非常牢國(guó)，抗磨損，外用品級(jí)耐風(fēng)蝕。另外，粉末涂覆法不用溶劑，由于粉末能回收并重復(fù)使用，所以幾乎沒有浪費(fèi)。在物件上的涂層厚度可以精確地控制。再有，本方法特別適用于形狀復(fù)雜的物件的涂覆。最后，粉末涂覆具有柔韌性和粘附特性，因此，在粉末涂覆后，平板之類的物件涂層可后形成彎曲和卷邊。
一種粉末涂覆技術(shù)的要求是待涂覆的物件能夠維持靜電場(chǎng)，使粉末涂料組合物顆粒能粘附到物件上。對(duì)于不能保持靜電場(chǎng)的物件，也可使之濕潤(rùn)，以使粉末涂料組合物顆粒能粘附到物件上。但是物件在爐內(nèi)加熱時(shí)，可能導(dǎo)致開始分解或者隨被加熱物件的聚結(jié)粉末膜中逸出的氣體，而“起泡”。替代的方法是熔涂法，其中在粉末涂覆前，被涂覆物件要預(yù)熱，例如在流化床中預(yù)熱。
溫莎技術(shù)有限公司的PCT專利申請(qǐng)(PCT/GB 97/01464(WO97/45591))描述了一種在木質(zhì)纖維素條的材料上涂覆粉末涂料的方法。該方法包括用浸漬組合物浸漬物件的步驟，所述的浸漬組合物含有溶于適當(dāng)非水溶劑中的二羧酸酐或者三羧酸酐，或者含有溶于適當(dāng)非水溶劑中的異氰酸酯熱固性樹脂，或者兩者結(jié)合使用。如果需要的話，從浸漬過的的材料條上除去多余的浸漬組合物，除去非水溶劑或其它溶劑。然后，將浸漬過的木質(zhì)纖維素材料條置于靜電場(chǎng)或者流化床中，涂覆上粉末涂料組合物，以使粉末涂料組合物粘附于其上。然后，將木質(zhì)纖維素材料條升溫，使木質(zhì)纖維素材料條上的多種樹脂聚合和/或者交聯(lián)，使粉末涂料組合物固化，以形成粉末涂層。
該方法的缺點(diǎn)是釋放出異氰酸酯熱固性樹脂與水或者纖維素之間的化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物二氧化碳。
英國(guó)專利(第1,348,272號(hào))教導(dǎo)了一種紙條的粉末涂覆法。雖然用石英或者金剛砂之類的抗磨損顆粒使之濕潤(rùn)，但是，由于水的存在，可產(chǎn)生靜電吸引力。但是，在預(yù)涂覆的或后涂覆的熱固性樹脂固化前，必須干燥該材料。
DSM N.V.的歐洲專利(第636669號(hào))教導(dǎo)了一種用于粉末油漆配方的照射可固化的粘合劑組合物。該粘合劑組合物含有一種聚合物，該聚合物的不飽和度為300-1800g/mol不飽和基團(tuán)(WPU)之間，分子量Mn在800-6800之間，粘度在1dPas-800dPas之間，還含有一種具有乙烯基醚、乙烯基酯或者甲基丙烯酸脂功能基團(tuán)的交聯(lián)劑。該聚合物優(yōu)選是不飽和聚酯和/或不飽和的聚丙烯酸脂。該粘合劑組合物可用于制備粉末油漆配方，該配方可用于熱敏基材如木材和塑料，以及可用UV或者電子束輻射來固化。
需要一種將粉末涂料涂覆在非金屬基材上的方法。
(B)除去非水溶劑或者水；(C)將步驟(B)中得到的基材置于靜電場(chǎng)或者流化床中，并將粉末涂料組合物涂覆在并粘附到基材上；和(D)將步驟(C)得到的基材升溫，使在基材表面上或者在基材內(nèi)的聚酯樹脂聚合和/或交聯(lián)并固化粉末涂料組合物，以形成粉末涂層。
非金屬基材可以是木質(zhì)纖維素材料條，例如紙條、紙板和木板；纖維板如中密度纖維板、高密度纖維板；纖維增強(qiáng)的酚醛樹脂；水泥產(chǎn)品如纖維水泥板或者水泥粘結(jié)的顆粒板，或者水泥多孔的無機(jī)復(fù)合產(chǎn)品等。
本發(fā)明方法包括多種選擇步驟(E)步驟(B)后和步驟(C)之前的預(yù)熱基材的步驟；或者(F)步驟(B)后和(C)之前的將基材置于真空下的脫氣步驟；或者(G)步驟(B)后和(C)之前的預(yù)熱基材、然后將基材置于真空下的脫濕和脫氣步驟。
在步驟(A)中，組合物包括溶在適當(dāng)溶劑中的二羧酸酐或者三羧酸酐，所述的溶劑例如是與聚合樹脂中所使用的非水溶劑相同或者相容的非水溶劑或者水。
在步驟(A)中，組合物還包括溶在適當(dāng)?shù)姆撬軇┲械谋揭蚁┚酆衔铮摲撬軇┡c聚合樹脂中所使用的非水溶劑相同或者相容。
具體的實(shí)施方式本發(fā)明的關(guān)鍵是用聚酯樹脂浸漬非金屬基材或者涂覆在其表面上，用這樣的方法改性產(chǎn)生了靜電吸引力；使基材表面穩(wěn)定、硬化和強(qiáng)化；在處理基材中的聚酯樹脂將粉末涂層形成一種化學(xué)鍵合；發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)不排出氣體；這有助于將粉末涂層成功涂覆在基材上。
本發(fā)明方法中的步驟(A)是用一種組合物浸漬基材或者將其涂覆在基材表面上，所述的組合物包括含有溶在非水溶劑中或者與水混合或者分散在水中的潛催化劑的預(yù)催化固化的聚酯樹脂。
聚酯樹脂可用任何適合的不飽和聚酯樹脂。一個(gè)適合的樹脂例子是間苯二甲酸新戊二醇不飽和聚酯樹脂，它主要是開發(fā)用于耐化學(xué)品和耐水的應(yīng)用場(chǎng)合。一個(gè)具體的例子是由南非NCS樹脂公司生產(chǎn)的NCS超級(jí)樹脂993，它是專門為線卷，船舶，游泳池和PVC層壓板應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。這種樹脂具有以下特性良好的抗沾污和抗熱沖擊性。
對(duì)包括堿性條件下的許多惡劣環(huán)境具有良好的耐熱和耐化學(xué)品性。典型的液體特性
*＝每百份樹脂的質(zhì)量份數(shù)另一種選擇是，將一種硬聚酯樹脂如硬間苯二甲酸樹脂NCS33410和一種己二酸改性的不飽和聚酯樹脂、特別是與間苯二甲酸樹脂如南非NCS樹脂公司的8130組合使用，以硬聚酯樹脂的重量計(jì)，后者的添加量為50重量％的硬聚酯樹脂，它使樹脂更具有柔韌性。固化的8130的性質(zhì)如下
*過濾的樹脂，無空隙鑄件。
不飽和聚酯樹脂必須是預(yù)催化的不飽和聚酯樹脂。通常這種樹脂是用溶于石油溶劑的、其量為包括樹脂重量在內(nèi)占0.25-1.5重量％的萘酸鈷或者辛酸鈷預(yù)催化固化。然后這種樹脂用在60℃以上，特別在80℃以上的溫度下分解和引發(fā)聚合的潛催化劑催化。一種適當(dāng)潛催化劑的例子是在鄰苯二甲酸三丁酯中的二叔丁基過氧-3，3，5-三甲基環(huán)己烷，例如Akzo Chemie的Triganox 29B 240或者Triganox 29B 50，和過氧化苯甲酰，例如過苯甲酸叔丁酯的配合物，由Interox以代碼TBTB出售的和其它的潛催化劑。
不飽和聚酯樹脂可溶于適合的非水溶劑。溶劑的選擇取決于費(fèi)用，毒性，蒸發(fā)速率和與組合物中其它成分的相容性。適合的非水溶劑的例子是二氯甲烷和丙酮。
或者，如果不飽和聚酯樹脂是一種在水中可分散或易與水互溶的樹脂時(shí)，在這種情況下水可作為溶劑。
以包括聚酯樹脂的組合物的重量計(jì)，組合物優(yōu)選含有15-40重量％聚酯樹脂。組合物的其余部分由非水溶劑或者水組成；組合物還可含羧酸酐或者苯乙烯聚合物之類的其它組分，將在下面作更詳細(xì)討論；預(yù)催化固化劑和催化劑。催化劑優(yōu)選為組合物重量的0.2-0.8重量％。
組合物還包括二羧酸酐，它選自馬來酐，鄰苯二甲酸酐，琥珀酸酐和四氫化鄰苯二甲酸酐或者三羧酸酐如1，2，4-苯三酸酐，優(yōu)選的羧酸酐是馬來酐。
羧酸酐溶于一種合適的溶劑中，它必須與樹脂所使用的溶劑相容的或溶于水。優(yōu)選羧酸酐溶于與樹脂所使用的溶劑相同的溶劑，例如二氯甲烷或者丙酮。
羧酸酐的目的是為了使處理的非金屬基材具有最大靜電吸引力。也選擇與聚酯樹脂具有相容性的羧酸酐，優(yōu)選馬來酐。它在二氯甲烷中的介電常數(shù)是0.97。
羧酸酐的優(yōu)選用量為組合物重量的1-6重量％，更優(yōu)選為組合物重量的1-4重量％。
組合物還包括苯乙烯聚合物，例如苯乙烯均聚物，共聚物或者三聚物。
因此，苯乙烯聚合物可以是均聚物如聚苯乙烯，或者共聚物例如苯乙烯丙烯腈的共聚物，或者苯乙烯聚丁二烯，或者三元共聚物，例如丙烯腈聚丁二烯苯乙烯，或者它們之間摻混物。
使用苯乙烯聚合物增強(qiáng)了處理后材料的抗水吸收性和抗水侵蝕性，使尺寸的改變、特別是由于干燥引起的皺縮減到最小，提高硬度。另外，使苯乙烯聚合物具有高的抗化學(xué)品性。
聚苯乙烯的均聚物本身非常硬。聚苯乙烯的比重1.05-1.07，在水中浸沒24小時(shí)后，對(duì)水的吸收率在0.04-0.06％之間。苯乙烯與其它單體共聚產(chǎn)生抗磨損之類的特殊性質(zhì)。再有，苯乙烯聚合物可溶于任何適合的非水溶劑，這些溶劑與聚酯樹脂所用的溶劑相同或者相容。因此，苯乙烯聚合物可溶于二氯甲烷或者丙酮，或者溶于甲苯，以提高與聚酯樹脂組合物的相容性。
苯乙烯聚合物的用量?jī)?yōu)選為組合物重量的1-5重量％。
基材可用任何適合的方法用組合物浸漬。浸漬方法的實(shí)例見專利PCT/GB 97/00440(WO 97/32074)和PCT/GB 97/01464(WO97/44591)，兩者都引入本文作為參考。
例如，通過用組合物浸漬基材、或者將基材浸泡在組合物中進(jìn)行浸漬。
作為替代的方法，可以用組合物簡(jiǎn)單地涂覆基材表面，也可以使用適合的方法，如噴涂。
在步驟(A)后，如果必要的話，將過量的組合物從浸漬基材或涂覆基材中除去。
在步驟(B)中，可以用電感應(yīng)加熱如紅外線感應(yīng)加熱、或者任何適合的方法除去非水溶劑或者水。如果溶劑是非水溶劑，還可以回收、重新利用。
在步驟(B)后和步驟(C)之前，處理的基材將被預(yù)熱或者置于真空中，或者預(yù)熱后再置于真空中，其目的是使基材脫氣和脫濕，減少在粉末涂料涂覆過程中形成氣泡。
在本發(fā)明方法的步驟(C)中，基材置于靜電場(chǎng)或者流化床中后，將粉末涂料組合物涂覆在其上。
一般來說，用于帶摩擦生電或者靜電方式的適當(dāng)?shù)暮呻姷耐坎紭寣⒓?xì)分散的預(yù)配制干粉狀的粉末涂料組合物噴涂到基材的表面上，使粉末涂料組合物的顆粒粘附到基材的表面上。靜電荷電的涂布槍優(yōu)選如由Gema公司制造的Super Carona。沒有粘附在基材表面上的粉末涂料組合物的任何顆粒將從基材上落下，并將其回收。
適當(dāng)粉末的例子是對(duì)內(nèi)部使用的聚氨酯或者環(huán)氧聚酯，對(duì)外部使用的是純聚酯，它們分別用于光澤涂料、皮革涂料或消光涂料，或者用于織物涂料、錘紋涂料、閃光涂料、珠光涂料、皺紋漆和多色涂料。固化溫度為在用紫外燈作光敏催化時(shí)，溫度低到100℃，或?yàn)?40℃-185℃的范圍，固化5-15分鐘。
在本發(fā)明方法的步驟(D)中，將基材升溫，使基材中或者基材表面上的聚酯樹脂聚合和/或者交聯(lián)并固化粉末涂料組合物，形成粉末涂層。
例如，基材條通過一空間加熱器，使基材的溫度升至140℃以上，一般達(dá)到185℃。
優(yōu)選的加熱方式是用紅外線進(jìn)行表面加熱。
在加熱步驟結(jié)束時(shí)，粉末涂料組合物完全固化。
下面給出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
用于浸漬一種基材的或涂覆該基材表面的涂料組合物的典型配方如下丙酮350用萘酸鈷催化固化的NCS Ultraset 993 80Triganox 29B50 2馬來酐 12總量444(所有的份按重量計(jì))用上述組合物浸漬中密度纖維板條基材，然后除去多余的組合物。此后，加熱除去丙酮。
以后，處理過的基材用一種適當(dāng)?shù)姆勰┩苛辖M合物涂覆，該聚脂樹脂和粉末涂料涂層然后固定并固化。
結(jié)果，帶有裝飾粉末涂料涂層的中密度纖維板條可用于墻壁部件或者櫥房等的裝飾材料。
本發(fā)明方法生產(chǎn)的產(chǎn)品包括屋頂板，建筑模板，用于層合到其它基材上的材料等。
權(quán)利要求
1.一種將粉末涂料涂覆在非金屬基材上的方法，該方法包括步驟(A)含有一種聚酯樹脂的組合物浸漬基材或者將其涂覆在基材表面上，所述的聚酯選自i.一種預(yù)催化不飽和聚酯樹脂，它含有一種用于該樹脂的溶在適合的非水溶劑中的潛催化劑；和ii.一種預(yù)催化不飽和聚酯樹脂，它含有一種用于該樹脂的與水混合或者分散于水中的潛催化劑；(B)除去非水溶劑或者水；(C)將步驟(B)中得到的基材置于靜電場(chǎng)或者流化床中，使粉末涂料組合物涂覆在并粘附到基材上；和(D)將步驟(C)得到的基材升溫，使在基材表面上或者在基材內(nèi)的聚酯樹脂聚合和/或交聯(lián)并固化粉末涂料組合物，形成粉末涂層。
2.權(quán)利要求1的方法，其中非金屬基材選自木質(zhì)纖維素材料條，纖維板條和水泥產(chǎn)品。
3.權(quán)利要求1或者2的方法，包括步驟(E)步驟(B)后和步驟(C)之前，預(yù)熱基材。
4.權(quán)利要求1或者2的方法，包括步驟(F)在步驟(B)后和(C)之前，將基材置于真空中。
5.權(quán)利要求1或者2的方法，包括步驟(G)在步驟(B)后和(C)之前，預(yù)熱基材，然后將基材置于真空中。
6.權(quán)利要求1到5中任何一項(xiàng)的方法，其中在步驟(A)(i)中，非水溶劑選自二氯甲烷和丙酮。
7.權(quán)利要求1到6中任何一項(xiàng)的方法，其中在步驟(A)中，組合物含有的聚酯樹脂的用量，以包括聚酯樹脂在內(nèi)的組合物的重量計(jì)，為15-40重量％。
8.權(quán)利要求7中的方法，其中在步驟(A)中，組合物含有的潛催化劑的用量，以包括潛催化劑在內(nèi)的組合物重量計(jì)，0.2-0.8重量％。
9.權(quán)利要求1到8中的任何一項(xiàng)的方法，其中在步驟(A)中，組合物含有溶在溶劑中的一種二羧酸酐或三羧酸酐。
10.權(quán)利要求9的方法，其中溶劑選自與用于聚酯樹脂的非水溶劑相同或者相容的非水溶劑，和水。
11.權(quán)利要求9或者10的方法，其中在步驟(A)中組合物含有二羧酸酐和三羧酸酐的用量，以包括羧酸酐在內(nèi)的組合物重量計(jì)，為1-6重量％。
12.權(quán)利要求11的方法，其中在步驟(A)中組合物含有馬來酐的用量，以包括馬來酐在內(nèi)的組合物重量計(jì)，為1-4重量％。
13.權(quán)利要求1到12中的任何一項(xiàng)的方法，其中在步驟(A)中，組合物含有溶于溶劑的苯乙烯聚合物。
14.權(quán)利要求13的方法，其中在步驟(A)中，組合物含有苯乙烯聚合物的用量，以包括苯乙烯聚合物在內(nèi)的組合物重量計(jì)，為1-5重量％。
15.權(quán)利要求1到14中的任何一項(xiàng)的方法，其中在步驟(D)中，將基材升溫到140℃以上足夠的時(shí)間，以使在基材中或者基材表面上的聚酯樹脂聚合和/或交聯(lián)并固化粉末涂料組合物，形成粉末涂層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種將粉末涂料涂覆在非金屬基材如木質(zhì)纖維素材料條如木條上的方法。用一種組合物浸漬基材或者將其涂覆在基材表面上,該組合物包括一種預(yù)催化的不飽和聚酯樹脂,它含有一種用于該樹脂的溶在一種非水溶劑或者與水混合或者分散于水中的一種潛在催化劑。經(jīng)除去非水溶劑或者水后,將基材置于靜電場(chǎng)或者流化床中,將粉末涂料組合物涂覆在其上。然后基材進(jìn)行升溫,使基材內(nèi)或者基材表面上的聚酯樹脂聚合和/或交聯(lián)并固化粉末涂料組合物,形成粉末涂層。結(jié)果得到帶有裝飾性粉末涂層的產(chǎn)品,它們可以用作多種用途。
文檔編號(hào)B05D7/00GK1382074SQ00814810
公開日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2000年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月28日
發(fā)明者邁克爾·溫莎·西蒙斯 申請(qǐng)人:溫莎技術(shù)有限公司