專利名稱：耐磨損涂料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及形成耐磨損涂料組合物和方法。尤其是本發(fā)明涉及新型涂料組合物，該組合物含有溶膠-凝膠氧化鋁顆粒，所含的數量足以提供顯示出耐磨損性提高的涂層。
對于用于在使用中與其他物體有磨損接觸的表面如地板材料、棚架材料等的涂層配方，耐磨損性特別重要，是所需要的性能。在這種表面上使用顯示良好耐磨損性的涂層可延長涂料組合物的外觀和功能二者。
因此，本發(fā)明提供了形成耐磨損涂層的涂料組合物。本發(fā)明的基礎，至少部分的基礎，是發(fā)現在樹脂涂料組合物中在有效水平上使用溶膠-凝膠法顆?；蝾w粒組合物作添加劑，使涂層顯示的耐磨損性有不尋常的提高。
根據本發(fā)明典型的涂料組合物含有成膜樹脂組合物和溶膠-凝膠法陶瓷顆粒組合物，其中陶瓷顆粒含有氧化鋁，及其中氧化鋁顆粒構成涂層重量的大約1～大約60％。本涂料組合物的成膜樹脂組分優(yōu)選熱固性的或可UV-固化的樹脂，是在裝飾和保護涂料組合物中所使用的類型。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，在涂層規(guī)程中應用了改進的耐磨損的表面涂飾，它使用了至少一層密封層或底漆涂料組合物以形成密封涂層，及至少一層面漆涂料組合物以形成表面面漆涂層。改進的表面涂飾和方法包括使用改進的密封層和/或面漆涂料組合物，此組合物含有成膜樹脂組合物和溶膠-凝膠法加工的陶瓷顆粒，其數量為能有效地使表面涂飾具有耐磨損性。
發(fā)明詳述根據本發(fā)明的一個實施方案，提供了可固化的涂料組合物，以形成耐磨損涂層。該涂料組合物含有成膜樹脂組合物和溶膠-凝膠法加工的顆粒組合物，成膜樹脂組合物最典型的是熱固性樹脂或可UV-固化的樹脂。調配成膜樹脂組合物，使其包括一定量的溶膠-凝膠陶瓷顆粒組合物，其量足以提高所生成的固化涂層的耐磨損性。
在本發(fā)明的一個實施方案中，涂料組合物的成膜樹脂是一種熱固性樹脂組合物，它包括環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、尿素樹脂、蜜胺樹脂、聚氨基甲酸酯樹脂。
在本發(fā)明的一個實施方案中，成膜樹脂組合物包含可UV-固化的樹脂，典型的可UV-固化的樹脂包含烯烴官能化的單體、烯烴官能化的低聚體和聚合物。此配方典型地包括單-和多-官能烯烴低聚體和聚合物的結合。參閱如U.S.專利4,600,649、4,902,975、4,900,763和4,065,587中公開的內容，這些公開的內容作為參考列于本文。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中提供了形成耐磨損涂料組合物的涂料，特別用于木質地板，其中該涂料組合物含有單-烯烴官能化的和多-烯烴官能化的聚氨基甲酸酯樹脂單體、低聚體和聚合物。
本涂料組合物典型地含有大約40～大約90重量％的成膜樹脂組合物和大約10～大約60重量％的溶膠-凝膠法陶瓷顆粒，典型的是氧化鋁組合物。當然，這樣的涂料組合物可以且典型地確實包含其他的標準涂料添加劑，如隨樹脂而變的固化劑或催化劑、助流劑、濕潤劑、分散劑、顏料、染料、填料、纖維、抗靜電劑、潤滑劑、表面活性劑、增塑劑、流變改性劑、及偶聯劑。這樣，例如，本發(fā)明使用可UV-固化樹脂的涂料組合物典型地包括有效量(大約0.1～大約3重量％)的一種或多種光引發(fā)劑。沒有光引發(fā)劑，這樣的組合物可通過電子束照射來固化。
上述涂料組合物還可如包含偶聯劑。適合于本發(fā)明使用的偶聯劑的實例包括有機硅烷、鋯鋁酸鹽和鈦酸酯?？芍苯訉⑴悸搫┘拥酵苛辖M合物中?；蛘撸稍谔沾深w粒被加到涂料組合物中之前，用偶聯劑將陶瓷顆粒進行預處理。加入偶聯劑的數量典型地為陶瓷微粒重量的0.1～5％之間。
本涂料組合物的無機組分包括一種形式的通過溶膠-凝膠法加工制成的氧化鋁。這些產物，有時被稱為溶膠-凝膠法陶瓷顆粒，在商業(yè)上可從數個來源得到。在本發(fā)明的一個實施方案中，溶膠-凝膠法加工的氧化鋁顆粒是3M公司以商品名Cubitron出售的產品。
根據本發(fā)明使用的那些溶膠-凝膠法加工的顆粒組合物通常是根據尤其是顆粒尺寸指定的，從大約JIS 240下至JIS 8000的范圍。這些顆粒尺寸相應于微粒大小從大約130μm下至大約0.5μm的范圍。本組合物的溶膠法顆粒組分可以是均勻的顆粒尺寸，或是數種顆粒尺寸的混合。在本發(fā)明的一個實施方案中，溶膠-凝膠法顆粒構成涂料的大約1～大約60重量％，更典型的是涂料的大約10～大約40重量％，其顆粒尺寸為JIS 320或更小。在一個實施方案中，JIS 400溶膠-凝膠法氧化鋁顆粒單獨使用或與較小和/或較大顆粒尺寸的材料混合使用。典型地根據本發(fā)明的密封涂料/底漆涂料與顆粒填充的面漆涂料組合物比較，具有較高重量百分數的顆粒組合物。通常調配的面漆涂料組合物含有大約1～大約15％的溶膠-凝膠法加工顆粒，而調配密封涂料/底漆涂料組合物最典型的含有大約10～大約40％、更優(yōu)選大約10～大約30重量％的溶膠-凝膠法加工的顆粒。
陶瓷顆粒微粒還可含有表面涂層。眾所周知，在磨耗制品中表面涂層可改善陶瓷微粒和成膜樹脂組合物粘接劑之間的粘附力。該表面涂層在U.S.專利5,011,508、1,910,444、3,041,156、5,009,675、4,997,461和5,213,951中有述。
可使用本領域公認的涂布應用技術來使用本發(fā)明的涂料組合物，這些技術包括噴涂、幕涂、逆輥涂布、真空鍍膜、擠壓涂布、或直接或差動輥式涂布應用。本發(fā)明涂料組合物的粘度不是關鍵性的，這樣本發(fā)明包括的含有成膜樹脂組合物和溶膠-凝膠法加工的陶瓷顆粒的涂料組合物可具有任意給定的粘度。典型地，涂料組合物的粘度可在大約200厘泊至高達大約8000厘泊的范圍，取決于組合物的顆粒充填的成膜樹脂組分的本質。該組合物利用標準的涂料配制技術來制備。這樣，例如陶瓷顆粒組合物可被混入或篩落到如地板油劑組合物中，所提供的涂料的耐磨損性提高了，且不影響其他功能上重要的性質如柔韌性、硬度、粘附力等。
大多數表面涂飾規(guī)程包括使用至少一層密封/底漆涂料組合物以形成密封/底漆涂層和一層面漆涂料組合物以形成表面面漆涂層的步驟。使用根據本發(fā)明改進的密封涂料和面漆涂料組合物，即一種含有成膜樹脂組合物和一定數量的溶膠-凝膠法陶瓷顆粒的組合物，該數量能有效地提高密封涂層的耐磨損性，這樣可制成具有改進耐磨損性的涂飾表面。在有些涂布規(guī)程中，如那些用于涂布木質地板的例子，木質表面在涂布一層或多層面漆涂料組合物之前，要至少涂布兩層密封涂料，更典型的是涂布兩到五層密封涂料。其中在涂布程序中，至少一層所涂布的密封涂料是本發(fā)明的溶膠法加工顆粒填充的涂料組合物，所形成的表面涂層可具有特別的耐磨損性。在一個實施方案中，在涂布面漆涂料之前，至少在表面上涂布兩層本發(fā)明的密封涂料。
在本發(fā)明另一個實施方案中，面漆涂料是根據本發(fā)明的溶膠-凝膠法加工顆粒填充的涂料組合物。所配制的面漆涂料的配方中含有低水平的顆粒，一般為大約1～大約15重量％范圍的細微顆粒，該細微顆粒典型的是JIS 400或更細的顆粒。在一個實施方案中，被涂布的表面是計劃用于地板應用的木質表面，及密封層或面漆涂料二者的成膜樹脂組合物是可UV-固化的100％固態(tài)組合物，它含有單-烯烴官能化和多-烯烴官能化單體、低聚物和聚合物的組合。
制備用于本發(fā)明的溶膠-凝膠法加工的陶瓷顆粒可根據下列步驟制備混合步驟制備一種氧化鋁基混合物，它含有氧化鋁前體、任意一種酸、和一種液體介質。該氧化鋁前體可被燒結成α-氧化鋁。優(yōu)選的氧化鋁前體是α-氧化鋁單水合物，一般被稱為勃姆石。其他氧化鋁前體的實例包括α-氧化鋁粉末、γ-氧化鋁粉末、甲酰乙酸鋁、硝基甲酰乙酸鋁和鋁鹽。
一種有用的α-氧化鋁單水合物可采用Alcoa公司的商品。其他的α-氧化鋁單水合物可采用德國漢堡Condea GmbH的商品。優(yōu)選的氧化鋁單水合物是α-形，如果包含，則它僅包含相對極少量的不同于單水合物的水合相(盡管在某些商品級勃姆石中可能存在很少量的三水合物雜質，這可以是被允許的)。該單水合物一般具有低的水溶解度和高的表面積(典型的至少約180m2/g)。
在其中混合勃姆石的有代表性的液體介質是水。水可以是自來水、蒸餾水或去離子水。在一些實例中，優(yōu)選將水性介質加熱(如30～70℃)，以改善勃姆石的混合。
上述混合物可進一步含有膠溶劑；膠溶劑一般是可溶性離子化合物，認為它們在液體介質(即水)中會導致顆?；蚰z體的表面一律帶電。優(yōu)選的膠溶劑是酸類或酸性化合物。有代表性的酸的實例包括單質子酸如乙酸、鹽酸、甲酸和硝酸，并優(yōu)選硝酸。典型地，以混合物中勃姆石的重量計算，該混合物至少包含0.1～20重量％的酸，優(yōu)選1％～10重量％的酸，最優(yōu)選3～8重量％的酸。在有些實例中，可在與水混合之前將酸涂于α-氧化鋁單水合物微粒的表面。
上述混合物可進一步含有成核材料或成核材料前體，如α-氧化鋁、α-氧化鐵、α-氧化鐵前體和/或氧化鉻。有關成核材料的其他詳情已在如U.S.專利4,623,364、4,774,802、4,964,883、5,139,987和5,219,806中公開。成核材料的一個實例是氧化鐵或氧化鐵前體。在一些實例中可起到成核材料作用的氧化鐵、或提供起到成核材料作用的材料的氧化鐵的來源包括赤鐵礦(即α-Fe2O3)及其前體(即針鐵礦(α-FeOOH)、纖鐵礦(即γ-FeOOH)、磁鐵礦(Fe3O4)和磁赤鐵礦(γ-Fe2O3))。
上述氧化鋁混合物可進一步含有其他金屬氧化物前體，有時稱作金屬氧化物改性劑。術語前體是指在適當的燒結條件下能夠被轉化為金屬氧化物的物質。加入混合物的金屬氧化物前體的數量是根據最終燒結的無機顆粒中所需的數量來計算和確定的。這些其他金屬氧化物可改變所生成無機微粒的物理和化學性質?？蓪⒔饘傺趸锴绑w如1)一種金屬鹽、2)一種金屬氧化物微粒、或3)一種金屬氧化物的膠體懸浮液加到混合物中。優(yōu)選以金屬鹽加入這些前體，金屬鹽的實例包括金屬硝酸鹽、金屬乙酸鹽、金屬擰檬酸鹽、金屬甲酸鹽及金屬鹽酸鹽。對金屬氧化物微粒，一般優(yōu)選的微粒尺寸小于5微米，優(yōu)選小于1微米。膠體金屬氧化物是離散的細微分開的金屬氧化物微粒，其一維或多維的尺寸在大約3納米～大約1微米的范圍。這些膠體金屬氧化物的實例包括氧化鋰、氧化錳、氧化鋯、二氧化硅、氧化鉻、氧化鐠、氧化鏑、氧化釤、氧化鈷、氧化鋅、氧化釹、氧化釔、氧化鐿、氧化鎂、氧化鎳、二氧化硅、氧化錳、氧化鑭、氧化釓、氧化鏑、氧化銪、三氧化二鐵、氧化鉿和氧化鉺。
典型地，使用金屬氧化物改性劑可降低燒結的無機微粒的多孔性，從而增加其密度。另外某些金屬氧化物前體可降低過渡氧化鋁向α-氧化鋁轉變的溫度。某些金屬氧化物可能與氧化鋁反應，所形成的反應產物在提高該無機微粒的物理性質方面可能是有益的。這樣，金屬氧化物的選擇及數量將部分地取決于無機微粒的加工條件及所需要的性質。
有代表性地，鈷、鎳、鋅和鎂的氧化物與氧化鋁反應形成尖晶石，而鋯和鉿的氧化物不與氧化鋁反應?；蛘撸趸C和氧化釓與氧化鋁的反應產物通常是石榴石。氧化鋁與氧化鐠、氧化鐿、氧化鉺及氧化釤的反應產物通常具有鈣鈦礦和/或石榴石結構。氧化釔也可與氧化鋁反應形成具有石榴石晶體結構的Y3Al5O12。某些稀土氧化物及二價金屬陽離子與氧化鋁反應形成由化學式LnMAl11O19表示的稀土鋁酸鹽，其中Ln是三價金屬離子如La3+、Nd3+、Ce3+、Pr3+、Sm3+、Gd3+、Er3+或Eu3+，M是二價金屬陽離子如Mg2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+或Co2+。這些鋁酸鹽具有六邊形晶體結構，有時將此鋁酸鹽稱作磁鉛石片晶。有關勃姆石混合物中金屬氧化物(和/或其前體)的內容的其他詳情參閱如U.S.專利4,314,827、4,770,671、4,881,951、5,429,647和5,551,963。
以混合物總重量計算，上述氧化鋁-基混合物典型地含有大于15重量％(一般大于30重量％～大約80重量％)的固體。然而以混合物總重量計算，有些混合物含35重量％或以上、45重量％或以上、50重量％或以上、55重量％或以上、60重量％或以上及65重量％或以上固體。
制備上述混合物如可將液體介質逐步地加到不溶于液體介質的組分中，同時后者被攪拌或翻滾。例如，可將含有水、硝酸和金屬鹽的液體介質逐步地加到勃姆石中，同時翻滾勃姆石，使得液體介質更容易地分布在整個勃姆石中。或者，將勃姆石、水和酸加在一起，然后攪拌形成基本均勻的混合物。然后在該混合物中加入成核劑和/或金屬氧化物前體。
適合的攪拌機包括桶式攪拌機、σ-葉片式攪拌機、球磨機和高剪力攪拌機。其他適合的攪拌機可采用伊利諾伊州Gurnee市Eirich機械有限公司、明尼蘇達州明尼阿波利斯市Hosokawa-Bepex公司(包括可采用商品名“SCHUGIFLEX-O-MIX”，FX-160型的攪拌機)、及肯塔基州佛羅倫斯市Littleford-Day有限公司的產品。
在形成氧化鋁-基混合物后可將該混合物加熱，以增加α-氧化鋁單水合物的分散性和/或制成均勻的混合物。溫度是可變化的，例如溫度可在大約20～大約80℃，通常在25～75℃。或者該混合物可在1.5～130大氣壓的壓力范圍下加熱。
上述混合物可在干燥步驟之前或干燥步驟期間凝膠化。加入大部分改性劑可導致混合物更快凝膠化。一般混合物的pH和凝膠中的離子濃度決定混合物凝膠化的速度。典型地，混合物的pH在大約1.5～大約4?？蓴D壓凝膠化的混合物。
干燥步驟一般用本領域已知的技術干燥混合物，包括加熱促使液體介質蒸發(fā)，或簡單地在空氣中干燥。該干燥步驟一般從混合物中除去大部分液體介質；然而，在干燥的混合物中仍可存在小部分(如大約10重量％或更少)液體介質。典型的干燥條件包括溫度范圍從大約室溫～大約200℃以上，有代表性地為50～150℃之間；時間范圍為大約30分鐘～數天。
轉化步驟干燥以后，上述干燥的混合物可被轉化為前體微粒。一種典型生成該前體微粒的方法是通過粉碎技術?？墒褂酶鞣N壓碎或粉碎技術，如滾碎機、頜式破碎機、錘磨機、球磨機等。較粗糙的微?？稍俜鬯樯奢^細的微粒。
或者，將干燥的混合物用可揮發(fā)性高的內含物制成塊狀，然后將塊狀物直接送入加熱爐爆炸粉碎，加熱爐的溫度保持在350℃以上，通常溫度為600～900℃。
煅燒步驟大體上用本領域已知的技術煅燒干燥混合物或陶瓷前體微粒，在其中基本去除全部可揮發(fā)物，且混合物中存在的各種組分都被轉化為氧化物。此技術包括使用旋轉的或固定的加熱爐，溫度在大約400～1000℃(典型地大約450～800℃)的范圍，加熱干燥混合物直至沒有水分，及典型的是直至除去至少大約90重量％的任何被結合的揮發(fā)性物質。
浸漬步驟可將金屬氧化物改性劑浸入煅燒過的前體顆粒中，但是此浸漬步驟不是必須的。選擇金屬氧化物改性劑前體，以使無機微粒具有所需的特性。典型地，該金屬氧化物前體是以金屬鹽的形式。在上文已說明金屬氧化物前體和金屬鹽。
浸漬溶膠-凝膠法得到的無機顆粒的方法大致已在如U.S.專利5,164,348中說明。一般，陶瓷前體材料(即干燥的氧化鋁-基混合物、干燥的陶瓷前體材料、煅燒過的氧化鋁基混合物或煅燒過的陶瓷前體材料)是多孔的。例如，煅燒過的陶瓷前體材料典型地具有由外部表面延伸到材料中的直徑大約5～10納米的微空。這些微孔的存在允許浸漬組合物進入陶瓷前體材料中，該浸漬組合物含有液體介質(典型的是水)和適當的金屬前體。認為浸漬過程是通過毛細管作用而發(fā)生的。
優(yōu)選的用于浸漬組合物的液體介質是水(包括去離子水)、有機溶劑(優(yōu)選非-極性溶劑)或它們的混合物。如果需要金屬鹽的浸漬，金屬鹽在液體介質中的濃度以理論金屬氧化物為基礎，典型地是在大約5％～大約40％所溶解固體的范圍。優(yōu)選地，為達到100g多孔陶瓷前體材料的浸漬，至少加入50ml溶液。
浸漬步驟后，一般第二次煅燒所生成的浸漬前體微粒，以便在燒結前除去任何揮發(fā)物。典型的煅燒條件如上所述。
燒結步驟前體微粒形成后或任意煅燒后，燒結該前體微粒提供致密的陶瓷α-氧化鋁基無機微粒。一般使用本領域已知的技術燒結已煅燒過的材料，包括在使過渡氧化鋁向α-氧化鋁有效轉變的溫度下加熱，引起全部金屬氧化物前體或者與氧化鋁反應、或者形成金屬氧化物，并增加陶瓷材料的密度。煅燒過的材料可通過加熱來燒結(如使用電阻、微波、等離子體、激光、或分批的或連續(xù)過程二者的氣體燃燒)。燒結溫度范圍通常是在大約1200℃～1650℃，典型地為大約1200℃～1500℃。煅燒過的材料暴露在燒結溫度下的時間長度取決于如微粒大小、微粒組成和燒結溫度。典型地，燒結時間范圍為幾秒～大約60分鐘(優(yōu)選大約3～30分鐘之內)。燒結典型地在氧化氛圍中完成，盡管也可使用中性或還原氛圍。
粉碎和分級步驟在一些實例中，無機微粒被燒結成大約所需的微粒大小及大約所需的微粒尺寸分布。該無機微?？捎煤Y分技術、風力分級技術或水力分級技術進一步分級，以進一步改進微粒尺寸分布。在有些情況下，無機微粒首先被粉碎到較細的微粒大小。粉碎可通過如滾碎、噴磨、錘磨、球磨等完成。粉碎后，所生成的微粒典型地用篩分技術、風力分級技術或水力分級技術進一步改進微粒尺寸分布。
鋁的溶膠-凝膠法陶瓷顆粒也可用本領域已知的其他程序來制備，這些程序在下列每一個U.S.專利中有說明，這些專利作為參考在此列出U.S.專利4,623,364、4,314,827、4,744,802和4,800,685。燒結的氧化鋁無機微粒性質燒結的氧化鋁無機微粒具有的真密度至少為大約3.70g/cm3，優(yōu)選至少為大約3.80g/cm3，更優(yōu)選至少為大約3.85g/cm3，及最優(yōu)選至少為大約3.90g/cm3。同樣，優(yōu)選燒結的氧化鋁無機微粒具有的理論密度至少為大約90％，優(yōu)選至少為大約93％，更優(yōu)選至少為大約95％。微粒密度可用氦氣比重瓶(可采用佐治亞州Norcross市Micromeritics儀器公司的產品，商品名為“Micromeritics AccuPyc 1330”)測定。
燒結的氧化鋁無機微粒具有的硬度至少為大約16GPa，優(yōu)選至少為大約17GPa，更優(yōu)選至少為大約18GPa及最優(yōu)選至少為大約19GPa。在一些實例中，硬度可大于大約20GPa或大于大約22GPa。硬度可根據Vicker的刻痕法使用500克重的刻針來測量。該測試程序進一步在根據ASTM(美國測試方法協會)的測試方法E384中說明。
燒結的氧化鋁無機微粒具有的韌度至少為大約2MPa-m0.5，優(yōu)選至少為大約2.2MPa-m0.5，更優(yōu)選至少為大約2.5MPa-m0.5及最優(yōu)選至少為大約2.8MPa-m0.5。在一些實例中，韌度可大于大約3.0MPa-m0.5，或大于大約4.0MPa-m0.5。韌度可根據Vicker的刻痕法使用500克重的刻針來測量。韌度可根據“壓痕斷面中的均衡小裂紋”一文中略述的測試程序來測定，該文由BR Lawn和ERFuller發(fā)表在1974年材料科學雜志的第10卷2016～2024頁上。
實施例1耐磨損涂料組合物下列涂料組合物是用于如地板涂飾的可UV固化涂料組合物的范例。制備的第一個步驟是混合下列組分
然后上述成分混合20分鐘，此后在混合下將下列組分篩落到混合物中
所得混合物在高速混合20分鐘，以得到平滑的稠度。
將上述本發(fā)明可UV-固化的涂料組合物涂于木質表面，并由UV-固化，所提供的涂層在比較耐磨損試驗中顯示了增強的耐磨損性。該涂料組合物可通過本領域承認的任何方法施用于表面上，這些方法包括但不限于使用刷子、使用噴涂設備、使用輥子等等。
實施例2耐磨損涂料組合物使用與實施例1所述相同的程序制備可UV固化涂料組合物，只是混合的組分如下
然后上述成分混合20分鐘，此后在混合下將下列組分篩落到混合物中
所得混合物在高速混合20分鐘，以得到平滑的稠度，并如實施例1所述涂于木質表面。
實施例3耐磨損涂料組合物使用與實施例1所述相同的程序制備可UV固化涂料組合物，只是混合的組分如下
然后上述成分混合20分鐘，此后在混合下將下列組分篩落到混合物中
所得混合物在高速混合20分鐘，以得到平滑的稠度，并如實施例1所述涂于木質表面。
實施例4耐磨損涂料組合物的耐磨損試驗對實施例1所述的耐磨損涂料組合物進行下述各種耐磨損試驗，試驗結果如下泰伯爾耐磨損試驗在實施例1所述的涂料組合物上進行泰伯爾耐磨損試驗。將該涂料組合物涂于無論片式設計的產品或片式面設計的產品(分別稱作片式1和片式2)上，或涂于旋轉式設計的產品或旋轉面設計的產品(分別稱作旋轉式1和旋轉式2)上，應用標準泰伯爾耐磨損試驗測試最初磨耗和最終磨耗。由泰伯爾磨損試驗機進行磨損試驗來測定涂層的耐磨損性。簡而言之，試驗需要在不同位置測量被測試樣品的初始涂層厚度，然后將該試驗樣品安放在轉臺上，將泰伯爾磨損試驗機的研磨頭放在試驗樣品上，對試驗樣品進行磨損直至磨-穿出現。泰伯爾磨損試驗機的研磨頭是裝有S-33砂紙條的CS-0輪子，每一個輪子所加的重量為500克?！白畛跄ズ摹笔侵冈囼灅悠返娜魏卧囼瀰^(qū)域觀察到磨-穿的輪子轉數，而“最終磨耗”是指試驗樣品的全部試驗區(qū)域觀察到磨-穿所需的輪子轉數。磨耗轉化率是用磨-穿的轉數除以膜厚度來計算的，并在下文以去除1毫米涂層厚度所需的轉數來表示。這樣，磨耗轉化率是耐磨損性的指標，磨耗轉化率的數值越高，耐磨損性就越高。
劃格法粘合附著力試驗用Gardco劃格切刀和標準帶測定劃格法粘合附著力數值。該測試包括在施用實施例1所述涂料組合物的產品表面上刻上一個劃格正方形圖案。然后在正方形圖案上敷上帶子，接著將帶子除去，并測定被帶子剝離的正方形的數目。該試驗提供了涂料組合物對表面粘附能力的指標。
劃痕附著力試驗用裝有桶式刮擦裝置的平衡梁附著力試驗機測定劃痕附著力。加質量直至在涂飾面上觀察到劃痕。
實施例5表面反光率測定和丙酮固化試驗對實施例1所述的耐磨損涂料組合物進行下述表面反光率測定和丙酮固化試驗。將該涂料組合物首先涂于無論片式設計的產品或片式面設計的產品(分別稱作片式1和片式2)上，或涂于旋轉式設計的產品或旋轉面設計的產品(分別稱作旋轉式1和旋轉式2)上。試驗結果如下表面反光率測定用60度光澤儀測定表面反光率。
丙酮固化試驗實施丙酮固化試驗是用丙酮浸泡紗布，將丙酮-浸泡過的紗布放在被試驗樣品上，紗布上面蓋上玻璃板并加上10磅重物15分鐘，測定被試驗樣品上的涂層是否全部固化。
實施例6耐磨損涂層與商業(yè)已有的產品的耐磨性比較實施例1和3所述耐磨損涂料組合物與三種商業(yè)已有的產品一起進行泰伯爾耐磨損試驗，以比較耐磨性。如實施例4所述進行泰伯爾耐磨損試驗，只是泰伯爾磨損試驗機的研磨輪是如下表中指明的CS-17輪子(用對CS-17輪標準的研磨帶包覆)、裝有S-42砂紙的輪子、或裝有S-39皮革的輪子。也如表中指明，研磨輪所加重量為500或1000克。實施例1和3所述耐磨損涂料組合物分別被稱作樣品1和2。試驗結果用磨-穿的轉數來報道，結果如下
表中出示的結果表明在泰伯爾耐磨損試驗中使用CS-17研磨輪及1000克重量時，樣品1和樣品2具有的耐磨性提高了。
權利要求
1.一種形成耐磨損涂層的涂料組合物，所說涂料組合物含有成膜樹脂組合物和溶膠-凝膠法陶瓷顆粒組合物，其中陶瓷顆粒包含氧化鋁，該氧化鋁顆粒構成涂層重量的大約1～大約60％，及其中氧化鋁顆粒的尺寸范圍為大約0.5μm～130μm。
2.權利要求1的組合物，其中成膜樹脂組合物含有一種熱固性樹脂。
3.權利要求2的涂料組合物，其中熱固性樹脂包括環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、尿素、蜜胺、聚氨基甲酸酯樹脂。
4.權利要求1的組合物，其中成膜樹脂組合物包含可UV-固化的樹脂。
5.權利要求4的組合物，其中可UV-固化的樹脂包含烯烴官能化的單體、烯烴官能化的低聚體或聚合物。
6.權利要求5的涂料組合物，其中烯烴官能化的低聚體和聚合物包含聚氨基甲酸酯。
7.權利要求1的涂料組合物，其中溶膠-凝膠法陶瓷顆粒組合物包括氧化鋁。
8.權利要求7的組合物，其中溶膠-凝膠法加工的氧化鋁構成涂料重量的大約10～大約40％。
9.一種涂裝表面的方法，其包括涂上至少一層密封涂料組合物以形成密封涂層和/或至少一層面漆涂料組合物以形成表面面漆涂層的步驟，改進措施包括使用改進的密封涂料和/或面漆涂料組合物，該組合物含有成膜樹脂組合物和溶膠-凝膠法加工的陶瓷顆粒，其數量為能有效地使表面涂飾面具有耐磨損性。
10.權利要求9的改進方法，其中在涂布面漆涂層之前至少在表面上涂上兩層密封涂層。
11.權利要求9或10的改進方法，其中面漆涂層的涂料組合物包含成膜樹脂組合物和溶膠-凝膠法陶瓷顆粒。
12.權利要求9的改進方法，其中形成密封涂層或面漆涂層所使用的涂料組合物中的成膜樹脂組合物包括熱固性樹脂。
13.權利要求9的改進方法，其中形成密封涂層或面漆涂層所使用的涂料組合物中的成膜樹脂組合物包括可UV-固化的樹脂組合物。
14.權利要求13的改進方法，其中可UV-固化的樹脂組合物包括烯烴官能化的單體和烯烴官能化的低聚體或聚合物。
15.權利要求14的改進方法，其中烯烴官能化的低聚體或聚合物包括聚氨基甲酸酯。
16.權利要求9或10的改進方法，其中熱固性樹脂包括環(huán)氧樹脂、一種聚氨基甲酸酯樹脂、一種聚酯樹脂或一種丙烯酸樹脂。
17.權利要求9的改進方法，其中密封涂料組合物中的溶膠-凝膠法陶瓷顆粒包括氧化鋁。
18.權利要求17的改進方法，其中溶膠-凝膠法加工的氧化鋁構成密封涂層重量的大約1～大約60％。
19.權利要求18的改進方法，其中溶膠-凝膠法加工的氧化鋁構成面漆涂層重量的大約1～大約15％。
20.權利要求9的改進方法，其中表面是木質表面。
21.權利要求9的改進方法，其中表面是金屬、塑料、紙、合成纖維板或乙烯樹脂。
全文摘要
敘述了形成耐磨損涂層的涂料組合物。發(fā)現可將溶膠－凝膠法氧化鋁顆粒加到成膜樹脂組合物中,以生成顯示出特別耐磨損的涂料。
文檔編號C09D7/12GK1348485SQ00806710
公開日2002年5月8日 申請日期2000年3月3日 優(yōu)先權日1999年3月3日
發(fā)明者T·L·斯卡萊特 申請人:利利工業(yè)有限公司