专利名称：木材加工用油性组合物及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油性组合物，更具体地，涉及一种用于木材加工的油性组合物。本 发明还涉及这种油性组合物在木材加工中的应用。
背景技术：
在过去的木质家具制造过程中，工匠们手工对木质家具进行切削(如雕刻)，从而 形成具有不同尺寸以及不同花纹的木质家具。初期雕刻品通常为简单的几何形状。随着雕 刻工具的改进，雕刻品变得越来越有美感，通常具有一些自然界中常见的简单元素(比如 花朵、树叶、蔓藤等等)的线条。木材雕刻可以通过手工雕刻方式或者通过机器雕刻方式来进行。手工雕刻是家具 加工中最为精细的一项工作，通过雕刻突出木材的纹理并且通过雕刻使拐角自然过渡同时 表现出图案。但手工雕刻的工匠们每次只能对一片材料进行雕刻。机器雕刻适于大生产， 其采用机器通过刻针在刻板上的移动可以同时对许多片材料进行雕刻，但雕刻的结果通常 是粗糙且不精细。不论是手工雕刻还是机器雕刻通常都会产生大量热量，这些热量可能会烧焦木 材，产生灼痕。而灼痕仅仅通过手工打磨极难除去。因此，雕刻工人通常采用工厂中易得到 的机器液压油(主要由饱和矿物油组成)或者各种聚烯烃基油作为冷却剂来防止灼痕的生 成。使用这种液压油或基油虽然解决了灼痕的问题，但同时也带来的其它副作用。例 如当应用过量液压油时，液压油不能固化而会被木材吸收。随后(通常在完成雕刻加工几 个小时或几天或更长的时间之后)，当在雕刻的木材上涂敷涂装层(例如硝基纤维素涂层) 时，包含在木材中的过量液压油会与硝基纤维素涂层产生相容性的问题，从而出现白色斑 点(也被称为“发白”)。为了除去这种白斑，需要对木材重新进行处理，这无疑增加了生产 成本和生产时间。另外，过量的液压油还会软化涂装层(例如硝基纤维素涂层)，从而导致 涂层与木质材料之间的粘附问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种木材加工用油性组合物，其不存在上述的使用机器液压 油或者各种聚烯烃基油作为冷却剂时存在的问题。因此，本发明提供了一种木材加工用油性组合物，相对于所述油性组合物的总重， 包含a) 20-80重量％的碘值为至少100的不饱和脂肪油；b) 20-80重量％的被碘值为至少100的不饱和脂肪油改性的低聚物；c) 0-30重量％的非反应性稀释剂；和d) 0-2重量％的干燥剂。本发明还提供了一种于制造木质家具的方法，所述方法包括将根据本发明的油性组合物涂敷到木质基材上；采用所述油性组合物作为冷却剂对所述木质基材进行雕刻。本发明人惊讶地发现，在作为冷却剂施用到木材基材上之后(即，通常在完成雕 刻加工几个小时或几天或更长的时间之后)，具有> 100的碘值的不饱和脂肪油中的烯属 不饱和键会发生氧化交联从而逐渐干燥。因此，即使过量的不饱和脂肪油残留在木材中，也 不会与其上涂敷的涂层(例如硝基纤维素涂层)产生相容性问题，因而不会产生发白的问 题。而且，由于本发明油性组合物中的不饱和脂肪油在施用之后会发生氧化交联从而干燥， 因而即使过量的不饱和脂肪油残留在木材中，也不会软化涂敷在其上的涂层(例如硝基纤 维素涂层)。另一方面，该不饱和脂肪油会与随后在其上涂敷的例如硝基纤维素涂层之类的 涂层形成化学和/或物理作用，因而这种不饱和脂肪油与硝基纤维素涂层二者之间的相容 性得以改善，进而硝基纤维素涂层与木材基材之间的粘附性也获得了提高。另外，本发明人惊讶地发现，当被不饱和脂肪油改性的低聚物与不饱和脂肪油组 合用在木材加工中作为冷却剂时，由于所述低聚物中的不饱和官能团可以与不饱和脂肪 油组分发生反应，因而快速提高了不饱和脂肪油分子量，从而使不饱和脂肪油的氧化交联 (即干燥)加快。
具体实施例方式本发明提供了一种油性组合物，所述组合物包含a)碘值为至少100的不饱和脂 肪油；b)被碘值为至少100的不饱和脂肪油改性的低聚物；以及c)可选的非反应性稀释 剂；和d)可选的干燥剂。本文使用的术语“碘值”表示有机化合物(诸如不饱和脂肪酸和脂肪油)的不饱 和程度的一种指标，也是表示有机化合物氧化干燥速率的重要参数，其具体指IOOg有机物 质中所能吸收(加成)碘的克数。本领域普通技术人员根据DIN 53 241采用Wi js试剂进行碘值的测定，具体测试 过程如下将待测样品溶于溶剂中，再加入上述Wijs试剂，保持在20-25°C的温度下30-60 分钟，然后加入碘化钾溶液和水，用硫代硫酸钠滴定，以淀粉溶液为指示剂，从而计算出碘 值。化合物的不饱和程度愈大，碘值愈高。术语“不饱和脂肪油”在本文中被理解为具有烯属不饱和键的脂肪油。碘值为至 少100的不饱和脂肪油在本文中被理解为100克不饱和脂肪油能与至少100克的碘发生加 成反应。碘值为100-130的不饱和脂肪油通常被称为半干性油，碘值> 130的不饱和脂肪 油通常被称为干性油。具有> 100的碘值的不饱和脂肪油能够通过氧化交联发生干燥成膜，其干燥时间 取决于不饱和脂肪油碘值，通常需要几小时甚至几天。优选地，在本发明的实施方式中，不 饱和脂肪油的碘值至少为100，更优选为110，更优选为115、还要更优选为120，甚至更优选 为130、140、150、160、170、180或更高。根据本发明，不饱和脂肪油的碘值的上限不是关键 的，将仅仅取决于具有该上限碘值的不饱和脂肪油本身的可得性。考虑到不饱和脂肪油的 来源和可得性，在本发明的优选实施方式中，不饱和脂肪油的碘值至多为250，优选至多为 对0，更优选至多为230，甚至更优选至多为220，最优选至多为200。并未受缚于任何理论，在施用到木材基材上(即进行雕刻)至少几小时乃至数天 后，，具有> 100的碘值的不饱和脂肪油中的烯属不饱和键会发生氧化交联从而逐渐干燥。因此，即使过量的不饱和脂肪油残留在木材中，也不会与其上涂敷的涂装层(例如硝基纤 维素涂层)产生相容性问题，因而不会产生发白的问题。而且，由于本发明油性组合物中的 不饱和脂肪油在施用之后会发生氧化交联从而干燥，因而即使过量的不饱和脂肪油残留在 木材中，也不会软化涂敷在其上的涂装层(例如硝基纤维素涂层)。另一方面，该不饱和脂 肪油会与随后在其上涂敷的例如硝基纤维素涂层之类的涂装层形成化学和/或物理作用， 因而这种不饱和脂肪油与硝基纤维素涂层二者之间的相容性得以改善，进而硝基纤维素涂 层与木材基材之间的粘附性也获得了提高。在本发明的实施方式中，所述不饱和脂肪油的实例可以是合成脂肪油、植物油及其组合。在本发明的优选实施方式中，所述合成脂肪油可以是由具有16-22个碳原子的 不饱和脂肪酸与甘油采用常规工艺合成得到的酯。所述不饱和脂肪酸可以选自由亚油酸 (C18)、亚麻酸(C18)、花生四烯酸(C20)、桐油酸(C18)及其组合组成的组。在本发明的另一实施方式中，所述植物油可以选自由亚麻子油、罂粟子油、桐油、 脱水蓖麻油、红花油、向日葵油、大豆油、奥蒂树油、紫苏油、胡桃油及其组合组成的组。在本发明的优选实施方式中，不饱和脂肪油的实例为亚麻子油(Alkali Refined Linseed Oil，得自 Alberdingk Boley)，碘值根据 DIN53241 测定为 175。在本发明的优选实施方式中，油性组合物可以包含相对于所述油性组合物的总重 为20重量％至80重量％的不饱和脂肪油。具体地，油性组合物可以包含相对于所述油性 组合物的总重为20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重 量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％或80重量％的不饱和脂肪油。术语“被碘值为至少100的不饱和脂肪油改性的低聚物”在本文中被理解为被碘 值为至少100的不饱和脂肪油改性的任意低聚物，其可以是被不饱和脂肪油改性的聚氨酯 树脂、被不饱和脂肪油改性的聚酯、被不饱和脂肪油改性的环氧、被不饱和脂肪油改性的聚 丙烯酸酯以及本领域普通技术人员已知可被不饱和脂肪油改性的其它低聚物。在本发明中，可以用作对低聚物进行改性的碘值为至少100的不饱和脂肪油如前 所述。在根据本发明的油性组合物中，用于改性低聚物的所述不饱和脂肪油与用作单独的 组分a)的不饱和脂肪油组分可以是相同的也可以是不同的。其实例包括，但不限于，大豆 油、亚麻子油、桐油、脱水蓖麻油、棉籽油、罂粟子油、红花油、向日葵油、奥蒂树油、紫苏油或 胡桃油。并未受缚于任何理论，被不饱和脂肪油改性的低聚物中所含不饱和脂肪油的烯属 不饱和基团可以与不饱和脂肪油组分发生反应，这使分子量相对较低的不饱和脂肪油组分 的分子量迅速提高，从而加快不饱和脂肪油组分的干燥速度。根据被不饱和脂肪油改性的 低聚物在本发明的油性组合物中所起的作用，这种被不饱和脂肪油改性的低聚物也可被称 为“扩链剂”。因此，不饱和脂肪油在被不饱和脂肪油改性的低聚物中的含量根据低聚物的种类 和分子量、不饱和脂肪油的种类、应用要求(包括干燥速度和粘度等)和可得性等可以在 很宽的范围内变化。在本发明的优选实施方式中，不饱和脂肪油在被不饱和脂肪油改性的 低聚物中的含量相对于所述低聚物的总重可以在10-40重量％的范围内，优选在15-35重 量％的范围内，更优选在20-30重量％的范围内。当被不饱和脂肪油改性的低聚物中的不饱和脂肪油含量处于上述优选范围时，本发明的油性组合物的操作性能(干燥时间)最佳。 不饱和脂肪油在被不饱和脂肪油改性的低聚物中的含量可以采用本领域普通技术人员已 知的测定技术进行测定。在本发明的优选实施方式中，被不饱和脂肪油改性的低聚物例如为被不饱和脂肪 油改性的聚氨酯树脂。在本发明的更优选实施方式中，被不饱和脂肪油改性的低聚物为来 自DAILY Polymer Corp的DAIKYD A1522-55 (被大豆油改性的聚氨酯)，其中大豆油的 碘值为120-139。当使用硝基纤维素涂层作为涂装层时，被不饱和脂肪油改性的聚氨酯树脂 是尤其优选的，因为其可以与硝基纤维素涂层发生化学和/或物理作用，从而提高相容性。此外，木质家具制造领域中常用的各种涂装层都可适于进一步涂覆在采用本发明 的油性组合物作为冷却剂进行了雕刻的木材基材上，所述涂装层诸如为硝基纤维素涂层、 聚氨酯涂层、环氧树脂涂层以及本领域普通技术人员已知的各种涂装层。另外，根据将在经 雕刻的木材基材上涂敷的涂装层的种类，也可以考虑被不饱和脂肪油改性的低聚物和涂装 层之间的化学和/或物理作用，来选择被不饱和脂肪油改性的聚酯、被不饱和脂肪油改性 的环氧、被不饱和脂肪油改性的聚丙烯酸酯或本领域普通技术人员已知的可被不饱和脂肪 油改性的其它低聚物。这些被不饱和脂肪油改性的低聚物通常可以通过商购获得，也可以 通过已知的常规方法单独制备。在本发明的优选实施方式中，油性组合物可以包含相对于所述油性组合物的总重 为20重量％至80重量％的被不饱和脂肪油改性的低聚物。具体地，油性组合物可以包含 相对于所述油性组合物的总重为20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％或80重量％的被 不饱和脂肪油改性的低聚物。术语“非反应性稀释剂”在本文中指在油性组合物中主要起到稀释作用的溶剂，其 在油性组合物中是化学惰性的。在本发明的实施方式中，非反应性稀释剂包括本领域普通技术人员所熟知的芳族 烃类和酯类。代表性的实例可以包括二甲苯、甲苯、异丁醇、甲基异丁基甲酮(MIBK)、石脑油 (naphtha)、丁二醇单乙醚(butylcellosolve)、乙二醇丁醚乙酸酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、石 油溶剂、松节油及其混合物。在本发明的优选实施方式中，采用石油溶剂作为非反应性稀释剂。在本发明的优选实施方式中，油性组合物可以包含相对于所述油性组合物的总重 为0重量％至30重量％的非反应性稀释剂。具体地，油性组合物可以包含相对于所述油性 组合物的总重为0重量％、5重量％、10重量％、15重量％、17重量％、19. 5重量％、20重 量％、25重量％或30重量％的非反应性稀释剂。术语“干燥剂”在本文中被理解为进一步提高包含在上述不饱和脂肪油和上述低 聚物中的烯属不饱和基团的氧化交联的速度，从而缩短干燥时间的物质，也被称为“催化 剂”。在本发明的实施方式中，干燥剂选自由环烷酸铅、亚油酸铅、树脂酸铅、环烷酸钴、 亚油酸钴、树脂酸钴、环烷酸锰、亚油酸锰、树脂酸锰、环烷酸铁、亚油酸铁、树脂酸铁、环烷 酸锌、亚油酸锌、树脂酸锌、合成脂肪酸锆及其组合组成的组。在本发明的优选实施方式中，采用来自Troy Corporation的TR0YMARX ZIRCONIUM 6(包含锆盐)作为干燥剂。在本发明的另一优选实施方式中，采用来自APS Polymer & Additives 的 TEXIDRIMANGANESES 10% WD(包含猛盐)作为干燥剂。在本发 明的另一优选实施方式中，采用来自APS Polymer & Additives&TEXIDRI Cobalt 10% SUPERC0(包含钴盐)作为干燥剂。在本发明的优选实施方式中，油性组合物可以包含相对于所述油性组合物的总重 为0重量％至2重量％的干燥剂。具体地，油性组合物可以包含相对于所述油性组合物的 总重为0重量％、0. 2重量％、0. 3重量％、0. 4重量％、0. 5重量％、0. 6重量％、0. 8重量％、 1. 0重量％、1. 2重量％、1. 4重量％、1. 6重量％、1. 8重量％或2. 0重量％的干燥剂。根据本发明的油性组合物还可以根据需要包含一种或多种常规添加剂。具有代表 性的常规添加剂包括表面活性剂、抗氧化剂、抗菌剂、防腐剂以及其它任何适用的常规添加 剂。这些常规添加剂的用途和用量对本领域普通技术人员来说是已知的。本发明的油性组合物的制备可以采用本领域普通技术人员所熟知的组合物的制 备方法来进行。例如可以采用容器可换式搅拌器、辊式搅拌机以及本领域普通技术人员已 知适用于混合组合物的任何其它涂料混合装置将油性组合物中的各个组分同时进行混合 从而形成油性组合物，或者先将低聚物与非反应性稀释剂均勻混合，再添加不饱和脂肪油 从而形成油性组合物。在本发明的优选实施方式中，木材加工用油性组合物，相对于所述油性组合物的 总重，包含a) 20-80重量％的碘值为至少100的不饱和脂肪油；b) 20-80重量％的被碘值为至少100的不饱和脂肪油改性的低聚物；c) 0-30重量％的非反应性稀释剂；和d) 0-2重量％的干燥剂。在本发明的更优选实施方式中，木材加工用油性组合物，相对于所述油性组合物 的总重，包含a) 30-50重量％的碘值为至少100的不饱和脂肪油；b) 30-50重量％的碘值为至少100的油改性低聚物；c) 15-25重量％的非反应性稀释剂；和d)0. 2_1.5重量％的干燥剂。本发明还提供了一种用于制造木质家具的方法，所述方法包括将上述根据本发 明的油性组合物涂敷到木质基材上；采用所述油性组合物作为冷却剂对所述木质基材进行 雕刻。在本发明的优选实施方式中，可以采用手工雕刻或者机器雕刻方式对木质基材实 施雕刻加工。在本发明的优选实施方式中，在将本发明的油性组合物涂敷到木质基材上(即根 据设计进行雕刻)至少几小时乃至数天后，再涂敷涂装层，而不会出现相容性以及粘附性 等问题。通过以下实施例对本发明进行进一步阐述，但本发明并不局限于此。除非另有声 明，所有百分率以重量计。实施例
原料列表
权利要求
1.一种木材加工用油性组合物，相对于所述油性组合物的总重，包含a)20-80重量％的碘值为至少100的不饱和脂肪油；b)20-80重量％的被碘值为至少100的不饱和脂肪油改性的低聚物；c)0-30重量％的非反应性稀释剂；和d)0-2重量％的干燥剂。
2.如权利要求1所述的油性组合物，相对于所述油性组合物的总重，包含a)30-50重量％的所述碘值为至少100的不饱和脂肪油；b)30-50重量％的所述被碘值为至少100的不饱和脂肪油改性的低聚物；c)15-25重量％的所述非反应性稀释剂；和d)0.2-1. 5重量％的所述干燥剂。
3.如权利要求1或2所述的油性组合物，其中，所述不饱和脂肪油的碘值为至少115。
4.如权利要求1或2所述的油性组合物，其中，所述不饱和脂肪油选自由合成脂肪油、 植物油及其组合组成的组。
5.如权利要求4所述的油性组合物，其中，所述合成脂肪油是由具有16-22个碳原子的 不饱和脂肪酸与甘油合成得到的酯。
6.如权利要求5所述的油性组合物，其中，所述不饱和脂肪酸选自由亚油酸、亚麻酸、 花生四烯酸、桐油酸及其组合组成的组。
7.如权利要求4所述的油性组合物，其中，所述植物油选自由亚麻子油、罂粟子油、桐 油、脱水蓖麻油、棉籽油、红花油、向日葵油、大豆油、奥蒂树油、紫苏油、胡桃油及其组合组 成的组。
8.如权利要求1或2所述的油性组合物，其中，所述被不饱和脂肪油改性的低聚物选自 由被不饱和脂肪油改性的聚氨酯树脂、被不饱和脂肪油改性的聚酯、被不饱和脂肪油改性 的环氧、被不饱和脂肪油改性的聚丙烯酸酯及其组合组成的组。
9.如权利要求1或2所述的油性组合物，其中，所述非反应性稀释剂选自由二甲苯、甲 苯、异丁醇、甲基异丁基甲酮、石脑油、丁二醇单乙醚、乙二醇丁醚乙酸酯、乙酸丁酯、乙酸乙 酯、石油溶剂和松节油组成的组。
10.如权利要求1或2所述的油性组合物，其中，所述干燥剂选自由环烷酸铅、亚油酸 铅、树脂酸铅、环烷酸钴、亚油酸钴、树脂酸钴、环烷酸锰、亚油酸锰、树脂酸锰、环烷酸铁、亚 油酸铁、树脂酸铁、环烷酸锌、亚油酸锌、树脂酸锌、合成脂肪酸锆及其组合组成的组。
11.如权利要求1或2所述的油性组合物，其中，所述不饱和脂肪油的碘值为至少130。
12.一种用于制造木质家具的方法，所述方法包括将权利要求1-11中任意一项所述的油性组合物涂敷到木质基材上；采用所述油性组合物作为冷却剂对所述木质基材进行雕刻。
全文摘要
本发明涉及一种木材加工用油性组合物及其应用，所述木材加工用油性组合物相对于所述油性组合物的总重，包含a)20-80重量％的碘值为至少100的不饱和脂肪油；b)20-80重量％的被碘值为至少100的不饱和脂肪油改性的低聚物；c)0-30重量％的非反应性稀释剂；和d)0-2重量％的干燥剂。本发明进一步涉及一种用于制造木质家具的方法，所述方法包括将根据本发明的油性组合物涂敷到木质基材上；采用所述油性组合物作为冷却剂对所述木质基材进行雕刻。
文档编号C09K5/18GK102040952SQ20091017576
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者段刚, 纪连兴 申请人:东莞丽利涂料有限公司