[发明专利]形成粉末涂饰层的方法

说明书

本发明涉及金属和非金属基质，如木材和塑料、玻璃和陶瓷等上粉末涂饰层的形成方法。

表面的装饰性和功能性粉末涂层由于其工艺具有极高的经济价值以及在涂敷金属时有利于环境保护，从而得到广泛的应用。对于不同的应用来说，已经开发了许多粉末涂料配方。迄今为止可以使用的粉末涂料的固化方法，要求首先将沉积在基质上的粉末加热到粉末涂料制剂的玻璃转化温度或熔点以上使其熔化。作为热源可以使用通风炉、红外辐射器等或其结合。热交联体系粉末涂层的固化一般通过加热到140-200℃持续10-30分钟来实现。

对于紫外固化粉末涂料配方，熔化的粉末层的固化借助于紫外线照射几秒钟来实现。粉末涂料的交联通常通过双键或环形醚按照游离基或阳离子反应机理聚合来实现。

两种方法都有缺点。热固化粉末涂料要求高温，一方面对高温易受损坏的基质，如木材和塑料涂层不允许高温，另一方面对金属来说明显需要提高能量输入。使用紫外固化粉末涂料要求有两个工艺步骤，因为首先必须通过加热来熔化粉末，接着在第二步通过紫外线照射进行固化。另外，很难固化颜料粉末涂料的厚膜，原因是有色组份吸收紫外线，使得涂层难以彻底固化。

除了所述的常见固化方法以外，还已知一种利用高照射强度近红外范围射线(NIR照射)来固化粉末涂料的方法(按照Baer，Sedelmayer，“Fokussierte NIR-Technologie”专业年会“Die EPS-Praxis1997”，Bad Neuheim，97年11月27-28日)。该方法可以在一个步骤熔化和固化粉末涂料，其中可以得到高固化温度而基本上不需要加热涂敷的基质。但是所完成的涂层涂敷质量和硬度并不能保证总是令人满意和可重复的。

GB-A 2056885描述了一种涂敷纤维素材料，如木材和纸的方法，其中涂敷粉末涂层并照射固化。红外照射在1至5μm(微米)范围，20至120秒时间进行，因而要达到所需的性能就要消耗比较高的能量。

因此，本发明的任务是开发一种方法，该方法应当能够在一个工艺步骤中、以短的固化时间熔化和固化粉末涂料组合物来获得粉末涂饰层，其中该涂饰层层厚均匀机械性能以及抗溶剂腐蚀性均得到改善。

该任务的解决方案是，使用一种含有特殊树脂的粉末涂料组合物，该树脂可以通过能够形成氢桥键的官能团交联，其中该官能团的浓度大于100mmol／kg粉末涂料组合物，将粉末涂料组合物涂敷到基质上，并通过NIR照射熔化和固化。

例如可以使用由聚酯树脂、环氧树脂、(甲基)丙烯酸树脂和必要时的交联剂树脂为基础的粉末涂料组合物。作为能够形成氢桥键的官能团，该树脂可以含有例如OH、COOH、RNH、NH₂和／或SH。适合作为交联剂树脂的有例如二和／或多官能团羧酸、双氰胺、酚醛树脂和／或氨基树脂。官能团可以连接在待交联粘合剂和／或交联剂树脂上(固化剂)。

本发明官能化粘合剂和固化剂用量的选择，要使得官能团在粉末涂料组合物中的浓度大于100mmol／kg。例如，该组合物可以含有15至95％(重量)本发明的官能化树脂，例如聚酯、环氧树脂和／或(甲基)丙烯酸树脂和／或0．1至50％(重量)本发明的官能化固化剂。在粘合剂存在下，可以例如含有20至95％(重量)含羧基的聚酯和／或15至95％(重量)羟基官能化的聚酯。本发明用于固化环氧乙烷粘合剂的固化剂的量例如可以为1至30％(重量)，它们可以是例如二和／或多官能团羧酸、双氰胺、酚醛树脂和／或氨基树脂。其中所述单位“mmol／kg”和“％(重量)”均以成品粉末涂料组合物为基准计(必要时含有颜料和／或填料和其它添加剂)。

为了加快交联反应，本发明的粉末涂料组合物还可以含有热交联领域已知的催化剂。所述催化剂例如是锡盐、磷化物、胺和酰胺。其可以使用的量例如是0．02至3％(重量)。

优选使用这种交联催化剂。

按照本发明的方法，该粉末涂料组合物可以含有其它粉末涂料工艺常见组份，如颜料和／或填料以及其它添加剂，使用常规方法涂敷到待涂敷的基质上，接着通过NIR照射熔化和固化。熔化和固化通常需要不到7分钟，例如1至300秒钟，这取决于粉末涂料的具体组成。