CN1692146A

CN1692146A - 含有金属粉末的糊状水性涂料组合物和用其进行金属膜涂层的方法

Info

Publication number: CN1692146A
Application number: CN03800422.4A
Authority: CN
Inventors: 李承骏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2023-11-07
Also published as: WO2005044929A1; AU2003277711A1; CN1326955C

Abstract

本发明涉及一种含有金属粉末的糊状水性涂料组合物，它可以在降低成本的情况下使金属独特的色彩和质地效果最大化，并可以涂布在不太耐热的廉价材料上，对人体危害很小，而且不会引起环境污染。本发明提供了一种含有金属粉末的糊状水性涂料组合物，含有：100至500份重量的、大小为0.1－100微米的金属粉末，和1至100份重量的、粘度为6000cps或更低的含水粘合剂，其中金属粉末选自由以下物质组成的组：铜、黄铜、青铜、镍、铝、铁、锡、金和银，所述含水粘合剂包括含水聚亚胺酯树脂、N，N－二甲基甲酰胺、丙酮、二氧化硅和水。

Description

含有金属粉末的糊状水性涂料组合物和用其进行金属膜涂层的方法

技术领域

本发明涉及一种含有金属粉末的水性涂料组合物，特别是涉及一种含有金属的糊状水性涂料组合物，其含有一种粘合剂和至少两倍于粘合剂重量的金属粉末。

背景技术

为了给各种物体提供金属光泽和质地，通常采用含金属涂料或金属涂层的方法。含有金属的涂料和金属涂层被广泛用于室内装饰、建筑、工艺美术以及普通的绘画。在一些含金属的涂料中有一些显现金属色彩的颜料，因为它们含有显现金属色彩的色素。然而，这些颜料在近距离时只显现金属般的颜色，并不呈现金属的光泽或质地。

含有金属颗粒的涂料已经被用来强烈地表现金属的光泽或质地。但是，因为在大多数常规的含金属涂料中金属的含量是很低的，没有完全展现出特别的金属质地。

在应用金属涂层的方法中，采用一种热喷雾型的金属涂料及一种乳浆方法，其中金属在高温下被熔化。在该方法中，由于金属被熔化并被涂层，金属质地以其所保持的状态显现出来。因此，该方法在改善装饰效果上具有优势。但是，由于高温过程存在危险的可能性。昂贵的设备也会带来成本问题。另外，由于用高温金属涂层，该方法不能用于不耐热的材料。因此，存在着对含金属涂料的需求，这种涂料可以在降低的成本下使金属独特的颜色和质地的效果最大化，并且可以用于不太耐热的廉价材料。

同时，与上文提到的方法相比，现有的采用聚酯及环氧树脂的含金属涂料是易于使用的。然而，这种涂料是两部分类型的涂料，含有对人体有害的固化剂。

近来，环境污染，例如臭氧层破坏、全球变暖及由空气污染导致的酸雨已经遍布全球。即，有机溶剂——一种引起环境污染的因素——在空气中散播。发达国家颁布了法规来控制有机溶剂的排放。因此，环境共存型产品的概念，例如不含溶剂的产品和水基产品开始在环境保护、劳动安全和环境水准中出现。因此，需要开发一种无环境污染问题并对人体无害的新的含金属的涂料组合物。

发明的公开

因此，采用本发明来解决现有技术中存在的上述问题。本发明的目的是通过增加含金属的涂料中金属粉末的含量，在降低成本的情况下使金属独特的光泽和质地效果最大化，因而使得金属粉末的含量至少为粘合剂重量的两倍。

另外，本发明的目的是提供一种可用于不太耐热的廉价材料例如聚氨酯泡沫的涂料组合物。

进一步地，本发明的目的是通过使用一种对人体几乎无害的、并且不会引起环境污染问题的含水的单组分类型的粘合剂，提供一种含有金属的水性涂料组合物，其易于处理、对人体无害、并且对环境友善，并且提供一种用这种涂料组合物形成金属涂层的方法。

为了达到这些目的，依照本发明的一个具体实施方案，提供了一种含金属的糊状水性涂料组合物，其含有100至500份重量、大小为0.1-100微米的金属粉末，以及1至100份重量、粘度为6000cps(厘泊)或更低粘度的含水粘合剂。

依照本发明，金属选自由下列物质组成的组：铜、黄铜、青铜、镍、铝、铁、锡、金和银。

另外，依照本发明，该涂料组合物还进一步包括非金属，例如石墨。

进一步地，依照本发明，含水粘合剂包括含水的聚亚胺酯树脂、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、二氧化硅和水。

进一步地，依照本发明，含水粘合剂是通过将苯乙烯溶于丙烯酸和胺，并将该组合物与水和二氧化硅混和而得到的乳状液。

进一步地，依照本发明，如果需要，该含水粘合剂可以含有其它的添加剂。

依照本发明的另一个具体实施方案，提供了用于形成金属涂层的方法，用来给各种物体提供金属的光泽和质地，包括采用上述含有金属的糊状水性涂料组合物。

依照本发明，掺入到涂料组合物中的金属，是根据相应的用途从所需的金属中选择的。金属粉末可以通过喷雾、碾压、熔化或还原——混和的方法生产。金属粉末的直径应在0.1-100微米之间，因为这样的大小适于生产糊状类型的涂料。

粘合剂的主要原料是含水的聚亚胺酯，它可以由异氰酸盐与多胺反应得到。

根据粘合剂的总重量，粘合剂含有以重量计，大约25-32％的由异氰酸盐与多胺反应生成的含水聚亚胺酯(含水聚亚胺酯分散树脂；脂肪族)，7-12％的N，N-二甲基甲酰胺，1-3％的丙酮，48％-60％的水和其它添加剂，以及0.1-5％的二氧化硅(SiO₂)。

当含水聚亚胺酯的含量低于25％重量时，金属之间的粘合力可能下降。

同时，粘合剂充满到金属粉末的下半球高度时是有效的。当含水聚亚胺酯的含量超过32％重量时，由于粘合剂充满并超过金属粉末下半球高度并凝固，凝固的表面只含有粘合剂而不是所需要的金属表面。在这种情况下，因为由凝固的涂料组合物形成的表面不具有金属特性，不能采用金属加工所需要的后处理，该表面不会具有金属光泽。

二氧化硅及其它添加剂使得比重高于水的金属粉末不会沉降并均匀地分散，并使其可能长时间地保持这种均匀的水基金属糊状状态。

除含水的聚亚胺酯之外，基于丙烯酸的含水树脂可以用作粘合剂。

粘合剂是通过将20-35％重量的苯乙烯(α甲基苯乙烯)溶于8-12％重量的丙烯酸和作为中和剂的6-9％重量的胺(一乙胺)，并将该组合物与50-80％重量的水及二氧化硅，以及0.1-5％重量的二氧化硅(SiO₂)混和而得到的乳状液。

在这种情况下，与以含水聚亚胺酯为主要成分的粘合剂相同的方式，水份蒸发后的剩余树脂成分附着在金属颗粒上。

基于丙烯酸的含水粘合剂的组分范围在能够提供粘合力和金属特性的特定范围内选择。

在以上的组分范围中，当采用喷雾时，可以在保持均匀状态的情况下优化喷雾状态。

在这种情况下，二氧化硅和其它添加剂仍使比重高于水的金属粉末不会沉降并均匀分散，并且使得长时间保持这种均匀的水基金属糊状状态成为可能。

粘合剂的一半或更多由水组成，并且当乳胶型粘合剂中的大部分水分在室温或高温下已经蒸发，其中的基于聚亚胺酯或丙烯酸的树脂成分发生凝固，从而形成强的涂层或膜并在金属颗粒之间形成粘合。

特别地，粘合剂中50％或更多的水在室温或高温下被蒸发，从而只有最少量的粘合剂在凝固后保留在金属涂层中，因而使得金属涂层至少90％的特性与金属相同，并且在对涂层表面进行后处理后，涂层具有金属的物理特性和部分化学特性。

因此，在依照本发明采用含有金属的水性涂料组合物进行涂层时，可以保持大部分的金属特性，例如金属的光泽及氧化特性。另外，温度和热传导性的维持依赖于所选择的粘合剂。

为了保持均匀混和的金属粉末和将金属涂层的质地效果最大化之目的，粘合剂的粘度应为6000cps或更低。

根据本发明，含有金属的水性涂料组合物中的金属粉末含量比现有技术高得多。以前的涂料中包含的金属粉末的含量很低，并且不超过粘合剂的含量。因此，以前的涂料的光泽是由涂料的主要成分即粘合剂的含量确定的。但是，与以前的涂料相反，根据本发明，金属粉末的含量至少是粘合剂的二倍。最优选的金属粉末的含量至少是粘合剂的二倍。因此，根据本发明的涂料组合物可以具有金属自身的光泽及表面特性。由于根据本发明的涂料中金属粉末的含量很高，该涂料是一种糊状类型的涂料。根据本发明，为了达到降低糊状类型的涂料高粘度的目的，只采用6000cps或更低粘度的粘合剂，并掺入水以降低粘度。

在根据本发明的糊状涂料组合物中，通过减少粘合剂的含量及增加金属粉末的含量，使得涂层中金属粉末间的距离缩小，从而使得金属粉末间的粘合力加强，并最大限度地保持金属的内在特性。另外，当粘合剂的极性很高时，金属粉末表面的粘合剂和自由电子相互吸引，这样使金属颗粒之间的粘合力进一步加强。因此，可以通过调节粘合剂的极性来控制金属颗粒之间的粘合力。可以通过采用具有高极性的粘合剂或增加添加剂来使极性最大化。而且得到的产物可以被用于塑料、木材、泡沫和金属等。

实施本发明的最佳方式

以下将描述本发明优选的实施方案。在以下对本发明的描述中，当可能使本发明的主题变得不清晰的时候，在此涉及的已知的功能及结构将被省略。

形成本发明金属涂层的机制如下：

当采用喷枪或刷子将根据本发明的一种涂料组合物应用于一种中密度纤维(MDF)的表面时，粘合剂中的溶剂如水及丙酮会蒸发并只留下具有高粘性的聚合物。

同时，因为金属粉末是具有预定直径的球形，聚合物向下流并在凝固之前充满金属粉末之间的缝隙，这样当聚合物凝固时在金属粉末之间形成粘合。

特别地，由于聚合物定位并凝固于金属粉末的下半球，大部分用涂料处理的最外部边缘只有金属粉末。因此，当用电流处理由含有金属粉末的水性涂料组合物所形成的涂层时，少量的电流会在表面上流动。

当将这种涂料组合物应用到建筑、室内装饰以及工艺美术和产品时，可以使用滚子或漆刷。也可以采用喷雾。室温下4-8小时内形成最初的凝固，并在24小时内完成凝固。当使用烘干机时，可以在短时间内完成凝固，例如1个小时。

在凝固以后，可以通过采用砂纸、研磨机、刷子或羊皮纸的后处理来控制光泽。

另外，可以通过采用一种酸性液体，例如patina^TM，来控制金属表面的锈蚀状态。

实施例1

将100克粘合剂与26克含水聚亚胺酯，10克N，N-二甲基甲酰胺，2克丙酮，50克水，10克添加剂及2克二氧化硅混和。用直径5微米的铜(纯铜)与该混合物相混和，制备糊状含有金属的水性涂料组合物。

采用重力喷雾将制备的糊状涂料组合物应用于木制的室内装饰物。随后将装饰物放到70℃或更高温度的烘干机中，然后在2小时内完全凝固。在本实施例中，尽管使用了烘干机以加速70℃或更高温度的凝固，采用根据本发明的含金属的糊状水性涂料组合物，也可以在甚至室温下形成金属涂层。

在凝固完成后，用羊皮纸、砂纸、研磨机等工具进行后处理，将稀盐酸应用到表面上，从而在表面上形成兰色的铜绿。

工业适用性

在根据本发明的糊状含有金属的水性涂料中，金属粉末的含量至少是粘合剂的2倍，从而使该涂料组合物在凝固后具有相似的金属特性。这样的结果是，可以用低成本得到糊状类型的涂料，其表现出与金属自身相同的表面特性和光泽。

根据本发明，由于根本不采用加热过程，涂料组合物甚至可以用于不太耐热的物体。特别地，根据本发明，提供了可用于廉价材料例如聚氨酯泡沫和MDF等的用于形成金属涂层的涂料和方法。

另外，由于采用了含水粘合剂，使降低环境污染并提供对人体危害很小的涂料成为可能。再有，与电镀不同，依赖于数量的工艺或价格的差异很小，并且每个人都可以使用该涂料组合物。

Claims

1.一种含有金属的糊状水性涂料组合物，含有100至500份重量、大小为0.1-100微米的金属粉末，和1至100份重量、粘度为6000cps或更低的含水粘合剂。

2.根据权利要求1的涂料组合物，其中的金属选自由以下物质组成的组：铜、黄铜、青铜、镍、铝、铁、锡、金和银。

3.根据权利要求1的涂料组合物，其中的粘合剂包括含水聚亚胺酯树脂、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、二氧化硅和水。

4.根据权利要求1的涂料组合物，其中的粘合剂是一种通过将苯乙烯溶于丙烯酸和胺，并将该组合物与水和二氧化硅混和而得到的乳状液。

5.一种形成金属涂层以给各种物体提供金属光泽和质地的方法，包括使用根据权利要求1的含有金属的糊状水性涂料组合物。

6.一种形成金属涂层以给各种物体提供金属光泽和质地的方法，包括使用根据权利要求2的含有金属的糊状水性涂料组合物。

7.一种形成金属涂层以给各种物体提供金属光泽和质地的方法，包括使用根据权利要求3的含有金属的糊状水性涂料组合物。

8.一种形成金属涂层以给各种物体提供金属光泽和质地的方法，包括使用根据权利要求4的含有金属的糊状水性涂料组合物。