專利名稱:帶金屬涂層的木制品及其制造工藝的制作方法
本發(fā)明涉及帶涂層的木制品，及其制造工藝，尤其是涉及用火焰噴涂工藝制造帶金屬涂層的木制品。
為了美化木制品及提高木材、木制品的防腐、防蛀、防水性能，目前國(guó)內(nèi)外常用的方法是在其表面涂復(fù)油漆、清漆及漆和金屬粉的混合物或高分子材料和金屬粉的混合物及有機(jī)或無機(jī)化合物的粉末涂料，使用的有機(jī)或無機(jī)化合物粉末涂料一般也都是它們與漆類的混合物。帶漆層的木制品有一定的防腐能力，也可得到不同色彩的表面。但由于這類涂層的涂復(fù)方法一般都是采用常溫下的刷涂、噴涂或浸漬，因而涂層與木制品的結(jié)合強(qiáng)度較低，經(jīng)過一段時(shí)間的冷熱循環(huán)，日曬雨淋、摩擦、液體浸泡后，涂層易剝落、起皮、老化、磨損、最后導(dǎo)致木制品腐爛變質(zhì)而失去其應(yīng)有的價(jià)值和原有的美觀程度。這種木制品在高溫下(如300～400℃)不僅漆層變質(zhì)、變形，而且木制品本身也極易燒焦和著火。帶有無機(jī)或有機(jī)化合物粉末與漆類的混合物涂料的木制品及高分子材料或漆與金屬粉末的混合物涂料的木制品，由于涂料中的各種粉末都是借助漆或高分子材料作為載體粘結(jié)涂敷在木制品表面，除了具有漆層木制品同樣的弊端外，這類涂層的木制品不可能同時(shí)具備耐蝕、耐蛀、阻燃、高硬度、耐磨、抗凍及美觀等功能。
日本昭52-66604文獻(xiàn)提出了一種木材的粉狀涂料噴涂方法，該方法采用等離子流把粉狀涂料噴涂到木材表面形成涂層。這種涂層使用粉狀高分子材料或者粉狀高分子材料與金屬粉和金屬氧化物粉的混合物。噴涂過程中主要是將熔融態(tài)的高分子材料乘載等離子火焰噴向木材表面，冷卻后凝固在表面形成高分子涂層。或者是將含有金屬粉和高分子材料粉末的涂料中的金屬粉借助熔化的高分子材料乘載等離子流噴向木材表面，冷卻后凝固在木材表面形成帶有金屬粉的高分子材料涂層。由于用這種方法制成的木制品的涂層中都不可缺少高分子材料，噴涂溫度不能過高，否則會(huì)使高分子材料老化、燒焦、變質(zhì)，因此涂料中的金屬粉不會(huì)熔化，涂層的性能以高分子材料的性能為主、輔以金屬粉的性能，與將金屬粉和漆混合后刷涂在木材表面得到的涂層的性能相似。
熱噴涂技術(shù)是獲得表面涂層的常用方法，已在金屬、陶瓷、水泥制品方面廣泛應(yīng)用，尤其適合在這些制品的表面得到金屬涂層。這一技術(shù)的特點(diǎn)是將金屬涂料在噴涂過程中被加熱到熔點(diǎn)以上，然后乘載火焰噴到制品表面，冷卻后凝固在表面形成金屬涂層，所形成的涂層具有該金屬的屬性。由于火焰噴涂技術(shù)具有設(shè)備投資小、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，與等離子噴涂技術(shù)相比，應(yīng)用更為廣泛。
由于長(zhǎng)期以來人們普遍認(rèn)為木材和木制品屬于低燃點(diǎn)的易燃物，盡管希望能利用熱噴涂技術(shù)得到具有金屬性能的表面涂層，但人們始終擔(dān)心噴涂過程中的高溫火焰和熔融態(tài)金屬會(huì)損壞木制品表面或燒壞木制品。因此長(zhǎng)期以來從未有人將熱噴涂技術(shù)應(yīng)用于木材，得到具有金屬性能的表面涂層。在日本公開特許昭52-66604文獻(xiàn)中雖然采用了等離子噴涂技術(shù)，但噴涂溫度也只限于使高分子材料熔化，其中的金屬粉并不熔化，所得到的涂層的性能仍不是以金屬的為主。
本發(fā)明的目的是提出一種帶金屬涂層的木制品，這種木制品具有人們需要的各種表面性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是所提出的帶涂層的木制品同時(shí)具備耐腐、耐蛀、耐磨、阻燃、抗凍及美觀等功能。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提出一種在木制品表面獲得金屬涂層的工藝方法，用此方法得到的涂層與木材有牢固的結(jié)合強(qiáng)度，木材材質(zhì)無損傷所使用的設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。
本發(fā)明的又一目的是所提出的工藝方法可以應(yīng)用于各種材質(zhì)的木材，而且不受被涂件形狀的限制，尤其適用于形狀復(fù)雜的木制品。
本發(fā)明提出的木材或木制品表面的金屬涂層的工藝方法是先將要涂復(fù)的木制品進(jìn)行預(yù)處理，然后采用火焰噴涂的方法將線狀或粉狀的金屬材料在氧氣壓力40～90牛/厘米2，乙炔壓力4～8牛/厘米2條件下噴到木制品表面。使用的金屬材料可以是純金屬、合金，也可以是各種化合物、各種混合物。對(duì)于需要特殊耐水、耐腐的木制品，還可在噴涂后的涂層表面涂復(fù)封孔層。
被涂件在涂復(fù)以前應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行預(yù)處理，例如一般的清潔打磨處理。經(jīng)過預(yù)處理后的潔凈表面的木制品即可進(jìn)行噴涂。與在金屬制品上火焰噴涂涂層相似，可根據(jù)使用的金屬材料的形狀選用線材或粉末噴槍進(jìn)行噴涂。為了得到所需要的木制品的表面性能，作為涂層的金屬材料可以是純金屬、合金、化合物和混合物中的一種。噴涂時(shí)的工藝參數(shù)一般應(yīng)控制在氧氣壓力40～90牛/厘米2，乙炔壓力4～8牛/厘米2，以使金屬材料熔化而木材表面溫度不超過150-200℃。壓力過低則金屬材料未熔化，不能得到滿意的涂層質(zhì)量;壓力過高則容易損傷木材表面。用火焰噴涂技術(shù)在木制品表面得到的金屬涂層與在金屬基體上得到的金屬涂層相似，通過調(diào)整噴槍和基體表面的相對(duì)位移速度可得到不同涂層厚度(0.1～5毫米之間)的涂層。如需要表面光亮的涂層，可以對(duì)涂層進(jìn)行布輪拋光，如果需要特殊的防腐、防水性能還可在涂層外涂復(fù)封孔層，如乙烯加鋁粉、乙烯加銅粉或合金粉或金屬陶瓷粉封孔層。
用本發(fā)明所提出的工藝可以得到帶金屬涂層的木制品，根據(jù)最終對(duì)木制品的表面性能的要求，可以分別得到純金屬涂層、合金涂層、化合物涂層和混合物涂層。從所需涂層的顏色考慮，選用銅或仿金、銅合金可以得到金色系列的色調(diào)，選用鋁或鋁鋅合金可以得到銀白色系列的色調(diào)。從進(jìn)一步提高木材及木制品的耐磨性、耐蝕性考慮，還可選用不同的金屬氧化物。為了提高金屬涂層的防腐防水能力，可在涂層外表面涂復(fù)封孔層。
用本發(fā)明的工藝可以在木制品的表面容易地根據(jù)對(duì)木制品的不同的表面性能的要求獲得各種金屬涂層。該涂層具有金屬的性能，噴涂中木材表面溫度不超過200℃，不會(huì)傷及木材表面，使用的設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，且噴涂效率高。
以涂層厚度為0.1毫米計(jì)算，每人每小時(shí)可噴涂5～10米2。這種噴涂方法不受被涂件形狀的限制，尤其適合形狀復(fù)雜的木制品，不同部位容易得到厚度均勻的涂層。
用本發(fā)明的工藝制得的帶金屬涂層的木制品，其涂層和木制品的結(jié)合強(qiáng)度高，可以根據(jù)需要使木制品具有各種表面性能。這種涂層的木制品有好的阻燃性，在450℃灼燒10分鐘，表面無任何變化;有較高的表面硬度，洛氏硬度可達(dá)20以上，因此抗磨損能力比木材提高5～10倍;這種木制品既耐寒又耐冷熱循環(huán)，在-20℃下保持100小時(shí)涂層不起皺;在-20℃保持100小時(shí)后馬上以450℃灼燒，涂層不剝落、起皮;帶有這種涂層的木制品耐大氣和淡、海水腐蝕性提高;使用不同的金屬，可以有不同的美觀外表。因此本發(fā)明的木制品可以在建筑、木船、木橋、家具、木容器、設(shè)備、工藝美術(shù)制品等各方面廣泛應(yīng)用。
通過下面的非限制性實(shí)施例，可進(jìn)一步了解本發(fā)明的實(shí)施及效果。
一、先將木材表面用砂紙打光、除油、除污后，使用不同的涂層材料，采用不同的工藝對(duì)木材表面進(jìn)行涂復(fù)(見表1)。
表 1
用表中所列的工藝參數(shù)在木制品表面噴涂過程中，木材表面溫度在150～180℃之間，又由于噴涂時(shí)間極短，木材表面不受損傷。
用仿金銅材作為涂料的5＃樣品表面的涂層為金黃色，9＃樣品的為黃色，6＃、7＃、8＃的為銀白色。
對(duì)1＃、4＃帶漆層的木制品和其他帶金屬涂層的木制品作了性能對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見表2。
表 2試驗(yàn)項(xiàng)目 帶漆層的木制品 帶金屬涂層的木制品結(jié)合牢度 用工具極易將漆層刮去 用工具極難將金屬涂層刮去耐磨性 極易磨損 洛氏硬度達(dá)20以上，抗磨損能力提高5～10倍耐曬性 長(zhǎng)時(shí)曝曬后褪色、漆層易起皮 長(zhǎng)時(shí)曝曬不褪色、涂層不起皮耐低溫性 -20℃保持100小時(shí)后漆層 -20℃保持100小時(shí)涂層起皮、剝落 無變化阻燃性 450℃灼燒10分鐘漆層變 450℃灼燒10分鐘涂層無黑、燒焦、木材燃著 變化耐腐性 長(zhǎng)期在海、淡水中浸泡漆層 長(zhǎng)期在海、淡水中浸泡后涂易起皮 層無變化二、按實(shí)施例一中的9＃試樣的條件在木制品表面得到4毫米厚的銅合金涂層，經(jīng)拋光后可得到鏡面的金黃色涂層。
三、按實(shí)施例一中所列工藝制得的各種帶金屬涂層的木制品，再用乙烯-清漆涂料刷涂得封孔層，可進(jìn)一步提高木制品的耐水性。
權(quán)利要求
1.一種木制品表面金屬涂層的制備工藝，先進(jìn)行木制品的預(yù)處理，然后在木材表面涂復(fù)涂料，其特征是所說的涂復(fù)涂料采用火焰噴涂，所說的涂料是線狀金屬材料和粉狀金屬材料中的一種，所說的火焰噴涂在氧氣壓力40～90牛/厘米2，乙炔壓力4～8牛/厘米2下進(jìn)行。
2.按照權(quán)利要求
1所說的木制品表面金屬涂層的制備工藝，其特征是所說的金屬材料是純金屬、合金、化合物、混合物中的一種。
3.按照權(quán)利要求
1所說的木制品表面金屬涂層的制備工藝，其特征是所說的涂層的外表面再涂復(fù)封孔層。
4.一種帶涂層的木制品，涂層中包含金屬組份，其特征是所說的涂層是純金屬、合金、化合物、混合物中的一種。
5.按照權(quán)利要求
4所說的帶涂層的木制品，其特征是所說的純金屬是鋁、鋅、銅等，所說的合金是鋁鋅、黃銅、仿金銅等。
6.按照權(quán)利要求
4或5所說的帶涂層的木制品，其特征是所說的涂層的外表面附有封孔層。
專利摘要
本發(fā)明涉及帶金屬涂層的木制品的制備工藝及由此工藝得到的木制品。本發(fā)明提出的工藝主要是采用火焰噴涂的方法將線狀或粉狀的金屬材料在氧氣壓力40～90牛/厘米
文檔編號(hào)C23C4/08GK87104081SQ87104081
公開日1988年12月21日 申請(qǐng)日期1987年6月10日
發(fā)明者周立, 王秉連, 劉銘德 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan