专利名称：：用于改进表面硬度的涂敷材料及其涂敷方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于改进表面硬度的材料及其涂敷方法。具体而言，本发明的目的在于一种包含特定量的且具有特定粒径的玻璃珠的涂敷材料及其涂敷方法。涂料是在物品表面形成一个涂料膜的涂敷材料，且存在多种涂料。根据各自的目的，选择使用不同的涂料。换句话说，涂料一般用来涂敷金属和木材的表面，这样的涂料的例子包括日本天然漆、天然树脂清漆、水性涂料、油性漆、纤维素漆和合成树脂涂料。比如，WPC(木塑结合)或一种在木材表面上以一个大的厚度，比如200μm或更厚来涂敷一种不饱和聚酯的方法已经被常规地使用，以作为防止木材表面出现压痕的方法。然而，这些方法涉及一些缺点，如涂敷成本高且需要一种特殊的装置。另外，日本未审专利申请No.平7-173413提出了一种包含玻璃珠的涂料作为一种耐磨涂料，然而，尽管从玻璃珠的平均粒径和玻璃珠相对于涂料的容量的观点来看，该涂料显示出优秀的耐磨性，但它仍不足以防止木材表面出现压痕。当被涂敷的物品是木材时，木材的性质根据其种类不同而不同。因此，为了制备一种适于拟涂木材的涂料，必须根据木材的种类并考虑到涂料的吸收、木材表面的不平整性等等来研究涂料的配方。尤其是近些年来进口了有软材料的来自东南亚的木材。而且，即使是日本制的木材，每一种都有软材料的泡桐、柳杉等也已广泛使用。例如，当将常规的双组分聚氨酯涂料、可紫外线固化的不饱和聚酯涂料、硝基漆涂料等涂敷于辐射松(Pinusradiata，一种来自东南亚的木材)时，不能获得足够的表面硬度，这就可能产生表面的压痕。这样的经涂敷的木材不是直接用作桌子、家具或结构材料的表面板。由于上述原因，已研究了各种方法来提高木材的表面硬度。特别是，通过涂料来解决问题的方法不会涉及增加成本的问题，不需要任何特殊的装置，且在应用时简单易行。鉴于这些优点，就要求借助涂料的方法来解决这个问题。为克服现有技术中存在的这些问题，深入研究的结果发现，以涂料中每100重量份树脂固体含量计，含有50-150重量份中心粒径为30-60μm的玻璃珠的用于改进表面硬度的涂敷材料具有提高含有软的材料的来自东南亚的木材、含有软材料的日本制木(泡桐，柳杉等)的表面硬度的作用，并防止压痕。特别是，当该用于涂敷材料的涂料是合成树脂涂料或硝基漆涂料时，这种作用非常明显地显示出来。在合成树脂涂料中，聚氨酯涂料和可紫外固化的不饱和聚酯涂料显示出更优异的效能。本发明正是基于这一发现。因此，本发明的目的是提供一种用于改进表面硬度的涂敷材料，该材料包含特定量的具有特定粒径的玻璃珠。本发明的另一个目的在于提供该涂敷材料的涂敷方法。本发明的用于改进表面硬度的涂敷材料包含涂料和以涂料中每100重量份树脂含量计50-150重量份的中心粒径为30-60μm的玻璃珠。本发明的用于改进表面硬度的涂敷材料的涂敷方法包括将用于改进表面硬度的涂敷材料涂敷于木材的表面，用不含有玻璃珠的涂料覆盖其上，砂光所得的涂料膜，然后在砂光的表面上给出不含有玻璃珠的末道涂层。附图是具有叠层结构的涂料膜的截面图，该叠层结构是由一层双组分聚氨酯底漆、数层含有玻璃珠的双组分聚氨酯涂层材料(二道底漆)、一层双组分聚氨酯二道底漆、和一层双组分聚氨酯面漆组成。在附图中1是由双组分聚氨酯涂层形成的具有叠层结构的涂料膜的一个截面；2是基底材料(木材部分)；3是一层双组分聚氨酯底漆；4是含有玻璃珠的双组分聚氨酯涂敷材料(二道底漆)；5是含有玻璃珠的双组分聚氨酯涂敷材料(二道底漆)；6是双组分聚氨酯二道底漆；7是砂光表面；8是双组分聚氨酯面漆；以及9是涂料膜的表面。下面详细描述本发明。在本发明中所指的涂料是普遍意义上的涂料，其实例是日本天然漆、天然树脂清漆、水性涂料、油性漆、纤维素涂料和合成树脂涂料。进一步地，用作涂料的合成树脂的实例包括醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚醛树脂、酮树脂、氧茚树脂、顺丁烯二酸树脂、乙酸乙烯酯树脂、氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、缩丁醛树脂和氟树脂。用于本发明的树脂优选聚氨酯树脂和可紫外固化的不饱和聚酯树脂。所使用的聚氨酯树脂可以是单组分型的或双组分型的，其中，在实际使用中，双组分聚氨酯涂料是优选的，因为它提供了更高的表面硬度。用于涂料的纤维素衍生物的实例是硝基纤维素、乙酰纤维素、乙基纤维素。其中，被称作漆用硝基纤维素的硝基纤维素涂料作为用于本发明的涂料的纤维素衍生物是特别优选的，并被作为硝基漆使用。用于本发明的玻璃珠并没有特别的限制，只要它们是玻璃珠即可。用作填料的玻璃珠适于本发明的目的。用于本发明的玻璃珠的中心粒径优选为30-60μm。特别是，当使用中心粒径40-50μm的玻璃珠时，获得的效果是显著的，即来自东南亚的含有软材料的木材和日本制的具有软材料的木材的表面硬度增加了，并且表面压痕的出现得以抑制。如果中心粒径小于30μm，木材的表面硬度得不到提高，并且通常不能抑制压痕。另一方面，如果中心粒径超过60μm，涂料膜的表面会不平整。其结果是，不能得到光滑的涂敷表面。添加到涂料中的玻璃珠的量，以涂料中每100重量份树脂固体含量计，优选为50-150重量份，特别优选140-150重量份。如果每100重量份树脂固体含量中玻璃珠的添加量小于50重量份，则不能得到所要求的硬度。其结果是，木材表面柔软，使得木材表面出现压痕，并且这样的木材不能用作桌子、家具、结构材料等的表面板。另一方面，如果玻璃珠的添加量超过每100重量份树脂固体含量150重量份，则有这样的缺点，即涂料膜变得有些不透明因而失去了木质感。在这里所用的“中心粒径”是指在玻璃珠的粒径分布图上累计百分数为50％位置处的粒径。在本发明中使用的木材在其种类上并无特殊的限制，但是将本发明的涂敷材料涂敷于来自东南亚的含有软材料的木材和日本制的具有软材料的木材上是适合本发明的目的的。能够用本发明的涂敷材料涂敷的木材的实例包括属于松科(Pinaceae)的辐射松(Pinusradiata)，属于南美杉科(Araucariaceae)的Aggatisspp，属于木兰科(Magnoliaceae)的美国鹅掌楸(LiriodendronTulipifera)，属于玄参科(Scrophulariaceae)的毛泡桐(Paulowniatomentosa)，白花泡桐(Paulowniafortunei)，和台湾泡桐(Paulowniakowakamii)，和属于紫杉科(Taxodiaceae)的柳杉(Cryptomeriajaponica)。实施例除了玻璃珠、涂敷材料可以含有常规的磨料、防流挂剂、着色材料和表面活性剂。这些材料与涂料和玻璃珠掺混、混合并捏合在一起，所得的混合物可被用作本发明的涂敷材料。另外，当将本发明的用于改进表面硬度的涂敷材料涂敷于木材表面时，可在涂敷本发明的涂敷材料之前在木材表面涂敷一层底漆。然而，底漆不总是必须的。当本发明的涂敷材料被涂敷时，可采用下述方法。要求将本发明的涂敷材料作为二道底漆涂敷至少两次。然后，涂敷不含有玻璃珠的涂料作为进一步的底漆，接着，将涂层砂光，再在砂光的表面上涂敷面漆。本发明将参考下面的实施例作出进一步的描述，但应当理解，本发明不应仅限于此。实施例1称量60重量份BECKOSOL1308(商品名，DainipponInkandChemicals，Inc.的产品)和10重量份BECKOSOLD-131-60(商品名，DainipponInkandChemicals，Inc.的产品)作为醇酸树脂多元醇，并置于一容器中。称量10重量份二甲苯和10重量份乙酸丁酯，并将它们引入装有醇酸树脂多元醇的容器中，并充分搅拌所得的混合物。接着，将10重量份滑石(″MICRONWHITE#5000A″，商品名，林化成株式会社的产品)作为填充颜料加入该容器中，并将所得的混合物搅拌10分钟。将100重量份具有中心粒径为45μm的玻璃珠(″GB-301S″，商品名，ToshibaBarotiniCo.，Ltd.的产品)加入该容器中制备主制剂(mainagent)。单独地称量14重量份CORONATEL(商品名，NipponPolyurethaneIndustryCo.，Ltd.的产品)和45重量份CORONATE2030(商品名，NipponPolyurethaneIndustryCo.，Ltd.的产品)作为异氰酸酯预聚物，并置于一容器中。称量25重量份乙酸乙酯和16重量份乙酸丁酯，并将它们置于装有异氰酸酯预聚物的容器中。所得的混合物充分搅拌制备固化剂。在涂敷前，将主制剂和固化剂按2∶1的重量比混合制备涂敷材料。实施例2按实施例1相同的方式制备涂敷材料，不同之处在于将玻璃珠的加入量改为70重量份。实施例3按实施例1相同的方式制备涂敷材料，不同之处在于将玻璃珠的加入量改为40重量份。实施例4按实施例1相同的方式制备涂敷材料，不同之处在于混合了100重量份中心粒径为30μm的玻璃珠(″GB-731-1″，商品名，ToshibaBarotiniCo.，Ltd.的产品)。对比例1按实施例1相同的方式制备涂敷材料，不同之处在于不添加玻璃珠。对比例2按实施例1相同的方式制备涂敷材料，不同之处在于混合了100重量份中心粒径为18μm的玻璃珠(″GB-731-M-1″，商品名，ToshibaBarotiniCo.，Ltd.的产品)。对比例3按实施例1相同的方式制备涂敷材料，不同之处在于混合了100重量份中心粒径为25μm的玻璃珠(″P325″，商品名，ToshibaBarotiniCo.，Ltd.的产品)。实施例5称量30重量份GOSELAC180(商品名，日本合成化学工业株式会社的产品)和25重量份GOSELAC181(商品名，日本合成化学工业株式会社产品)作为可紫外固化的不饱和聚酯树脂，并置于一容器中。称量6重量份甲基乙基酮和25重量份苯乙烯单体，并将它们引入装有可紫外固化的不饱和聚酯树脂的容器中，并充分搅拌所得的混合物。接着，将3重量份的硬脂酸锌(″ZINCSTEARATEZF″，商品名，正同化学株式会社的产品)作为磨料，8重量份滑石(″TALCANPOWDERPK″，商品名，林化成株式会社的产品)作为填料加入该容器中，并将所得的混合物搅拌10分钟。然后，将3重量份的光聚合引发剂(″IRGACURE651″，商品名，Ciba-GeigyJapanLimited的产品)引入该容器中，并充分搅拌所得的混合物以溶解该引发剂。将50重量份中心粒径为45μm的玻璃珠(″GB-301S″，商品名，ToshibaBarotiniCo.，Ltd.的产品)加入该容器中，充分搅拌所得的混合物制备涂敷材料。对比例4按实施例5相同的方式制备涂敷材料，不同之处在于不添加玻璃珠。实施例6称量35重量份的甲苯、5重量份乙酸乙酯、10重量份乙酸丁酯、6重量份MIBK(甲基异丁基酮)和5重量份异丁醇作为溶剂，并置于一容器中，接着进行搅拌。16重量份硝基纤维素(1/4NC(HIG)，旭化成工业株式会社的产品)加入该溶剂中，并将所得的混合物搅拌20分钟。在确认硝基纤维素已完全溶解在溶剂中之后，向溶剂中加入23重量份马来酸树脂(″MARKEED#8″，商品名，荒川化学工业株式会社的产品)，同时搅拌溶剂来溶解溶剂中的树脂。在溶剂中加入50重量份中心粒径为45μm的玻璃珠(″GB-301S″，商品名，ToshibaBarotiniCo.，Ltd.的产品)，然后搅拌，制备涂敷材料。对比例5按实施例6相同的方式制备涂敷材料，不同之处在于不添加玻璃珠。试验例1将实施例1-4和对比例1-3中的每一种涂敷材料涂敷于木材(辐射松)的表面，所用的步骤示于下面的表1中。详细的涂敷方法详细描述如下。在辐射松的表面上涂敷双组分聚氨酯底漆(″BESTSEALER″，商品名，三有制漆株式会社的产品)，并将实施例1-4和对比例1-3中获得的每一种涂敷材料在底漆之上涂敷两次作为二道底漆。将双组分聚氨酯二道底漆(″ROSESANDING″，商品名，三有制漆株式会社的产品)涂敷于其上。该涂敷表面用砂纸#400砂光，再将双组分面漆(″BESTFLAT″，商品名，三有制漆株式会社的产品)涂敷在其上。图中显示最后获得的具有层状结构的涂料膜的截面图。涂料膜的硬度根据JISZ-2101按下述方式进行测量。将具有直径为10mm的钢球以约0.5mm/min的速率在5个测量点压向涂料膜表面至1/πmm的深度(约0.32mm)，并通过下面所示的方程1计算硬度。另外，还通过指甲压痕方法进行了测试。所得的结果示于下面的表2中。正如我们能从表2所示的结果所能见到的那样，当玻璃珠的中心粒径为30μm或更大时，并且当每100重量份树脂固体含量中玻璃珠的加入量是50重量份或更高时，这些是实施例所示的，表面硬度足够硬，并且，能获得经受得住实际应用的油漆表面。另一方面，在涂敷材料所具有的组合物在本发明所限定范围之外的比较例中，不能获得具有所需硬度的油漆表面。方程1H＝P/10其中，H硬度(kgf/mm2)P达到压痕深度为1/πmm时的负载表1使用双组分聚氨酯涂料和涂敷材料的涂敷步骤</tables>表2用双组分聚氨酯涂料和涂敷材料所涂敷表面的硬度</tables>说明*×观察到了压痕(不合格)△观察到了轻微的压痕(不合格)○没有观察到压痕(合格)试验例2将实施例5和对比例4制备的每一种涂敷材料按示于下表3中的步骤涂敷于辐射松木材。详细的涂敷方面描述如下。将由实施例5或者对比例4制备的涂敷材料的每一种作为二道底漆涂敷于辐射松木材，涂敷两次，将可紫外固化的二道底漆(“RABINR-1300”，商品名，三有制漆株式会社的产品)涂于其上。用砂纸#400砂光该涂敷表面后，再在其上涂敷可紫外固化的面漆(“RABINR-1950”，商品名，三有制漆株式会社的产品)。以与试验例1相同的方式，根据JISZ-2101测量油漆表面的硬度，并用指甲进行压痕试验。所得的结果示于下表4中。从表4的结果可以理解，当按本发明实施例的玻璃珠的中心直径为45μm且其加入量为50重量份时，表面硬度足够硬，并且能得到经受得住实际应用的涂敷表面。另一方面，在不含玻璃珠的对比例中，所得到的涂敷表面不具有所希望的硬度。表3可紫外固化的不饱和聚酯涂料和涂敷材料的涂敷步骤<tablesid="table3"num="003"><tablewidth="819">涂敷步骤使用的涂料涂敷量(g/m2)干燥条件涂敷二道底漆(1)由实施例5或比较例4制备的可紫外固化的涂敷材料80两个UV灯输送速度10m/min涂敷二道底漆(2)与涂敷二道底漆(1)使用相同的可紫外固化的涂敷材料80两个UV灯输送速度10m/min涂敷二道底漆(3)可紫外固化的二道底漆*160两个UV灯输送速度6m/min砂光用砂纸#400砂光------涂敷面漆可紫外固化的面漆涂料*260两个UV灯输送速度6m/min</table></tables>说明*1RABINR-1300，三有制漆株式会社的产品*2RABINR-1950，三有制漆株式会社的产品表4使用可紫外固化的不饱和聚酯涂料和涂敷材料所涂敷表面的硬度</tables>说明*×观察到了压痕(不合格)△观察到了轻微的压痕(不合格)○没有观察到压痕(合格)试验例3将实施例6和对比例5制备的每一种涂敷材料按示于下表5中的步骤涂敷于的辐射松木材。详细的涂敷方面描述如下。将由实施例6或者对比例5制备的涂敷材料作为二道底漆涂敷于辐射松木材，涂敷两次，将硝基漆涂料(“RACQUERDANDING#11”，商品名，三有制漆株式会社的产品)涂于其上作为二道底漆。用砂纸#400砂光该涂敷表面后，再在其上涂敷硝基面漆(“FLATNAGATO20LINE”，商品名，三有制漆株式会社的产品)。以与试验例1相同的方式，根据JISZ-2101测量油漆表面的硬度，并用指甲进行压痕试验。所得的结果示于下表6中。从表6的结果可以理解，当按本发明实施例的玻璃珠的中心直径为45μm且其加入量为50重量份时，表面硬度足够硬，并且能得到经受得住实际应用的涂敷表面。另一方面，在不含有玻璃珠的对比例中，不能得到具有所需硬度的涂敷表面。表5用硝基漆涂料和涂敷材料的涂敷步骤<tablesid="table5"num="005"><tablewidth="818">涂敷步骤使用的涂料涂敷量(g/m2)干燥条件涂敷二道底漆(1)由实施例6或比较例5制备的硝基漆涂敷材料70喷漆器涂敷二道底漆(2)与涂敷二道底漆(1)使用相同的硝基漆涂敷材料70喷漆器涂敷二道底漆(3)硝基漆二道底漆70喷漆器砂光用砂纸#400砂光------涂敷面漆硝基漆面漆60喷漆器</table></tables>表6用硝基漆涂料和涂敷材料所涂敷表面的硬度<tablesid="table6"num="006"><tablewidth="817">实施例6对比例5玻璃珠的中心粒径(μm)45---玻璃珠的含量(重量份)50---根据JISZ-2101测定的涂敷表面的硬度(kgf/mm2)0.740.64指甲的压痕*○△</table></tables>说明*×观察到了压痕(不合格)△观察到了轻微的压痕(不合格)○没有观察到压痕(合格)当要被涂敷的物品是木质的时，通过在物品的表面上涂敷本发明用于改进表面硬度的涂敷材料，该涂敷材料能够提高被涂敷物品的表面硬度，其中，在该涂料中，玻璃珠的中心粒径为30-60μm，每100重量份树脂固体含量计，其含量为50-150重量份。特别是，来自东南亚的具有软材料的木材进口日益增加，而且，具有软材料的日本制木材的使用也增加了。例如，在辐射松的场合，涂敷常规的双组分聚氨酯涂料、可紫外固化的不饱和聚酯涂料、硝基漆涂料等均不能得到足够的表面硬度，并且会在其表面产生压痕。因此，这种木材不能直接用来作为桌子、家具、结构材料等的面板。然而，通过在这种木材的表面涂敷按本发明的用于改进表面硬度的涂敷材料，这种涂敷材料却使得这种来自东南亚或日本制的木材变硬，并因此具有防止压痕的效果，它能使得这种木材作为桌子、家具、结构材料等的面板。特别是，通过下述的涂敷方法，该方法包括将本发明用于改进表面硬度的涂敷材料涂敷于木材；涂敷一种不含有玻璃珠的涂料；砂光该涂层；然后涂敷不含有玻璃珠的面漆，甚至来自东南亚的具有软材料的木材和日本制的具有软材料的木材都能具有与其他木材相当的表面硬度。权利要求1.一种用于改进表面硬度的涂敷材料，包括涂料，和中心粒径为30-60μm玻璃珠，在该涂料中所述玻璃珠的含量为每100重量份树脂固体含量50-150重量份。2.如权利要求1的涂敷材料，其中，该涂料是合成树脂涂料。3.如权利要求2的涂敷材料，其中，该合成树脂涂料是聚氨酯树脂。4.如权利要求2的涂敷材料，其中，该合成树脂涂料是可紫外固化的不饱和聚酯树脂。5.如权利要求1的涂敷材料，其中，该涂料是硝基漆。6.一种用于改进表面硬度的涂敷材料的涂敷方法，包括在木材上涂敷用于改进表面硬度的涂敷材料，该涂敷材料包括涂料和中心粒径为30-60μm的玻璃珠，在该涂料中所述玻璃珠的含量为每100重量份树脂固体含量50-150重量份；涂敷不含有玻璃珠的涂料；砂光所得的涂层；并且，在砂光的表面上涂敷不含有玻璃珠的涂料作为面漆。全文摘要公开了一种用于改进表面硬度的涂敷涂料,包括:涂料和中心粒径为30—60μm的玻璃珠,在该涂料中所述玻璃珠含量为每100重量份树脂固体含量50—150重量份;和在木材表面涂敷该涂敷材料的方法。该涂敷材料具有能使具有软材料的木材表面变硬,因此而防止表面出现压痕的作用。文档编号C09D167/00GK1178235SQ9711694公开日1998年4月8日申请日期1997年9月30日优先权日1997年9月30日发明者伊势村信夫申请人:三有制漆株式会社