專利名稱：應(yīng)用于防腐木材的碳鋼螺絲表面處理方法及結(jié)構(gòu)，烤漆涂料配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種碳鋼螺絲表面處理方法及結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于一種用以形成均勻，致密覆蓋保護(hù)層，膜厚降低，耐蝕性提升的碳鋼螺絲表面處理方法及結(jié)構(gòu)，烤漆涂料配方。
背景技術(shù)：
木材為了能抵抗戶外風(fēng)吹日曬蠹蛀蟲咬，需經(jīng)過防腐處理，早期最常見的就是使用鉻化砷酸銅(chromated copper arsenate，CCA)來作木材的防腐處理。但歐美國(guó)家已發(fā)現(xiàn)CCA對(duì)人類健康及環(huán)境潛藏的危害，尤其是兒童在使用這些游樂設(shè)施后，容易經(jīng)由手、口途徑食入鉻化砷酸銅而造成潛藏的傷害。因此各國(guó)開始在某些地方如公共游樂場(chǎng)等禁止使用鉻化砷酸銅處理過的木材。取而代之的防腐木材是一種含有高成份的銅離子處理液(ACQ)經(jīng)高壓將之滲透入木材纖維中，此種處理液較過去所謂CCA木材有高出近四倍的銅離子，對(duì)直接接觸的五金螺絲扣件腐蝕性也較過去嚴(yán)重，往往造成建筑物崩塌及人員傷害。螺絲扣件應(yīng)用于ACQ防腐木材，減少腐蝕的方法有如下多種1、采用耐蝕性的合金材質(zhì)螺絲扣件(Corrosion-resistant alloys)；2、螺絲上披覆一致密的涂裝層(Impermeable covering)；3、熱浸鋅(非機(jī)械鍍鋅)(Hot-Dip Galvanic coating)。
一般應(yīng)用于木材建筑物上的螺絲材質(zhì)包括鐵及非鐵或合金螺絲系列。其中，非鐵或合金螺絲的價(jià)格不僅成本高昂、機(jī)械強(qiáng)度不足等，使應(yīng)用層面受限。而鐵材經(jīng)滲碳熱處理后形成的合金碳鋼材質(zhì)，能達(dá)到一定機(jī)械強(qiáng)度等性能，因此以碳鋼為主的螺絲扣件，克服上述問題，可以說是業(yè)界的最佳選擇。使用于防腐木材的碳鋼螺絲扣件，其表面處理通常經(jīng)過電解鍍鋅后經(jīng)鉻酸的表面鈍化再以有機(jī)涂裝方式作最后的保護(hù)，除美觀外，亦可減少攻入木材時(shí)對(duì)螺絲表層的破壞，唯對(duì)防腐木材的耐蝕程度無法令人達(dá)到滿意的程度。另外，鉻酸的鈍化處理造成六價(jià)鉻皮膜對(duì)環(huán)境的影響亦不可忽視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的為了克服上述的缺點(diǎn)提供一種具光滑度高，用以形成均勻，致密覆蓋保護(hù)層，膜厚降低，耐蝕性提升的碳鋼螺絲表面處理方法及結(jié)構(gòu)，烤漆涂料配方為達(dá)到上述目的的碳鋼螺絲表面處理方法及結(jié)構(gòu)，烤漆涂料配方，該烤漆涂料配方包括鋅金屬、鎳金屬、鋁金屬、分子量2000至10000的聚乙二醇(Polyethylene Glycol，PEG)為黏著劑、硅氧烷化合物、含氟的界面活性劑、數(shù)種腐蝕抑制劑以及混合型添加劑；其中該數(shù)種腐蝕抑制劑為丁二酸酐(succinic anhydride)、正丁基胺(n-Butylamine)、正辛基胺(n-Octylamine)、正癸基胺(n-Decylamine)、正十二基胺(n-Dodecylamine)等的混合物；而該硅氧烷化合物為CxHyOz·mSiO2·nH2O；鋅金屬、鎳金屬、鋁金屬、分子量2000至10000的聚乙二醇(Polyethylene Glycol，PEG)為黏著劑按比例形成的強(qiáng)化耐蝕程度處理劑。
本發(fā)明碳鋼螺絲表面處理方法，包括下列步驟1)去除該碳鋼螺絲表面的雜質(zhì)；2)電解電鍍7～8微米的鋅金屬層于該碳鋼螺絲表面；3)于60℃～80℃處理該碳鋼螺絲與數(shù)種腐蝕抑制劑4)加入硅氧烷化合物與含氟的界面活性劑混合物，經(jīng)120℃～150℃烘烤，形成硅氧化合物薄膜于該碳鋼螺絲表層；及5)浸入烤漆涂料配方，經(jīng)170～180℃烘烤，該烤漆涂料配方如上所述。
本發(fā)明碳鋼螺絲表面處理后的結(jié)構(gòu)，包括有一碳鋼螺絲；及經(jīng)一烤漆涂料配方處理該碳鋼螺絲表層，使該碳鋼螺絲表層產(chǎn)生一保護(hù)層，其中該烤漆涂料配方如上所述。


圖1為以AWPA E-1294進(jìn)行90天測(cè)試圖；圖2為進(jìn)行90天測(cè)試另一實(shí)驗(yàn)例圖；圖3為傳統(tǒng)技術(shù)以AWPA E-12 94進(jìn)行90天測(cè)試圖。
具體實(shí)施例方式
較佳實(shí)施例本發(fā)明碳鋼螺絲處理用的烤漆涂料配方包括有a、鋅金屬濃度為5至10克/升，顆粒為25～75微米；b、鎳金屬濃度為0.2至0.5克/升，顆粒為100～200微米；c、鋁金屬顆粒的濃度為10至20克/升，顆粒為15～25微米；d、相對(duì)于聚乙二醇的含氟的界面活性劑濃度為0.2％e、數(shù)種腐蝕抑制劑為丁二酸酐(succinic anhydride)、正丁基胺(n-Butylamine)、正辛基胺(n-Octylamine)、正癸基胺(n-Decylamine)、正十二基胺(n-Dodecylamine)等混合物；f、分子量2000～10000的聚乙二醇濃度為30至50克/升；以及g、混合型添加劑濃度為10ppm至60ppm。
其中該含氟的界面活性劑為3M(Minnesota Mining and Manufacturing Co.)公司所生產(chǎn)的產(chǎn)品，其編號(hào)為FC-4430。
其中該混合型添加劑為苯并三唑衍生物(Benzotriazole Derivative)。該苯并三唑衍生物的結(jié)構(gòu)式為 其中R1、R2、R3與R4是選自氫與碳數(shù)1至4的烷基所組的族群。
該苯并三唑衍生物包括苯并三唑(Benzotriazole)、4-甲基-苯并三(4-methyl-benzotriazole)、5-甲基-苯并三唑(5-methyl-benzotriazole)、4，7-二甲基-苯并三唑(4，7-dimethyl-benzotriazole)、5，6-二甲基-苯并三唑(5，6-dimethyl-benzotriazole)等。
本發(fā)明碳鋼螺絲表面處理方法，包括下列步驟1)將該碳鋼螺絲表面清洗干燥后去除雜質(zhì)；2)于60℃～80℃處理該碳鋼螺絲與數(shù)種腐蝕抑制劑；3)加入硅氧烷化合物與含氟的界面活性劑混合物，經(jīng)120℃～150℃烘烤，形成硅氧化合物薄膜于該碳鋼螺絲表層；及4)浸入一烤漆涂料配方，經(jīng)170～180℃烘烤，該烤漆涂料配方如前所述。
其中該分子量2000至10000的聚乙二醇作黏著劑。
其中該鋅金屬、鎳金屬、鋁金屬的顆粒表面經(jīng)硅氧烷(Silane)改質(zhì)，使其容易均勻分散于該聚乙二醇中。
其中該含氟的界面活性劑能有效降低硅氧烷的表面張力并具平整的功效。
其中該數(shù)種腐蝕抑制劑的使用是于碳鋼螺絲去除表面雜質(zhì)后或經(jīng)鍍鋅處理后，該數(shù)種腐蝕抑制劑的混合物與該碳鋼螺絲高溫共浴后離心烘干，形成無六價(jià)鉻處理的碳鋼螺絲或碳鋼鍍鋅螺絲。
其中該混合型添加劑有抑制混合性黏著劑被破壞，并保持一定物性的功能。
其中該步驟1)后可于該碳鋼螺絲表面電解電鍍7～8微米的鋅金屬層。
較佳地，該烤漆涂料配方包括a、鋅金屬濃度為5克/升；b、鎳金屬濃度為0.2克/升；c、鋁金屬顆粒的濃度為10克/升；d、相對(duì)于聚乙二醇的含氟的界面活性劑濃度為0.2％；e、數(shù)種腐蝕抑制劑為丁二酸酐(succinic anhydride)、正丁基胺(n-Butylamine)、正辛基胺(n-Octylamine)、正癸基胺(n-Decylamine)、正十二基胺(n-Dodecylamine)等混合物；f、分子量2000～10000的聚乙二醇濃度為30克/升；以及g、混合型添加劑濃度為50ppm。
本發(fā)明碳鋼螺絲表面處理結(jié)構(gòu)，包括有一碳鋼螺絲；及經(jīng)一烤漆涂料配方處理該碳鋼螺絲表層，使該碳鋼螺絲表層產(chǎn)生一保護(hù)層，其中該烤漆涂料配方如前所述。
本發(fā)明舉出應(yīng)用于防腐木材的碳鋼螺絲的表面處理的實(shí)施例，并且和傳統(tǒng)碳鋼螺絲表面處理作比較例。
實(shí)驗(yàn)例一步驟一首先將該碳鋼螺絲表面先經(jīng)機(jī)械法去除銹斑或雜質(zhì)，該機(jī)械法包括以機(jī)器清洗與干燥。
步驟二將該碳鋼螺絲與該數(shù)種腐蝕抑制劑高溫共浴，形成無六價(jià)鉻處理的碳鋼螺絲。該高溫共浴的溫度是在60℃～80℃。
步驟三加入該硅氧烷化合物與該含氟的界面活性劑混合物，經(jīng)120～150℃烘烤，形成一種光滑度高的硅氧化合物薄膜于該碳鋼螺絲表層。
步驟四將該碳鋼螺絲以前述的烤漆涂料配方，經(jīng)170～180℃烘烤，使該碳鋼螺絲的表層形成一保護(hù)層。該烤漆涂料配方包括有鋅金屬顆粒的濃度為5克/升、鎳金屬顆粒的濃度為0.2克/升、鋁金屬顆粒的濃度為10克/升、相對(duì)于該聚乙二醇的含氟的界面活性劑濃度為0.2％、分子量2000～10000的聚乙二醇濃度為30克/升、混合型添加劑濃度為50ppm。檢驗(yàn)該碳鋼螺絲以AWPAE-1294進(jìn)行90天測(cè)試，結(jié)果如圖1。該碳鋼螺絲實(shí)驗(yàn)前后重量損失低于0.2％。
實(shí)驗(yàn)例二步驟一首先將該碳鋼螺絲表面先經(jīng)機(jī)械法去除銹斑或雜質(zhì)，該機(jī)械法包括以機(jī)器清洗與干燥。
步驟二于該碳鋼螺絲表面電解電鍍7～8微米的鋅金屬層。
步驟三將該碳鋼螺絲與該數(shù)種腐蝕抑制劑高溫共浴，形成無六價(jià)鉻處理的鍍鋅碳鋼螺絲。該高溫共浴的溫度是在60℃～80℃。
步驟四加入該硅氧烷化合物與該含氟的界面活性劑混合物，經(jīng)120～150℃烘烤，形成一種光滑度高的硅氧化合物薄膜于該碳鋼螺絲表層。
步驟五將該碳鋼螺絲以前述的烤漆涂料配方，經(jīng)170～180℃烘烤，使該碳鋼螺絲的表層形成一保護(hù)層。該烤漆涂料配方包括有鋅金屬顆粒的濃度為5克/升、鎳金屬顆粒的濃度為0.2克/升、鋁金屬顆粒的濃度為10克/升、相對(duì)于該聚乙二醇的含氟的界面活性劑濃度為0.2％、分子量2000～10000的聚乙二醇濃度為30克/升、混合型添加劑濃度為50ppm。檢驗(yàn)該碳鋼螺絲以AWPA E-1294進(jìn)行90天測(cè)試，結(jié)果如圖二。該碳鋼螺絲實(shí)驗(yàn)前后重量損失低于0.1％。
實(shí)驗(yàn)比較例(傳統(tǒng)技術(shù))步驟一碳鋼螺絲表面先經(jīng)機(jī)械法，除去銹斑或雜質(zhì)，以電解電鍍7～8微米的鋅金屬。
步驟二以六價(jià)鉻處理的鍍鋅碳鋼螺絲。
步驟三以下述配方，經(jīng)170～180℃烘烤后形成表面鈍化的保護(hù)層。該配方為鋅金屬顆粒的濃度為5克/升、鋁金屬顆粒的濃度為10克/升、聚乙二醇(PEG 2000～10000)濃度為30克/升。檢驗(yàn)該螺絲以AWPA E-12 94進(jìn)行90天測(cè)試，結(jié)果如圖3。該螺絲實(shí)驗(yàn)前后重量損失高于1％。
由上可知，本發(fā)明應(yīng)用于防腐木材的碳鋼螺絲表面處理方法及結(jié)構(gòu)，是以本發(fā)明的烤漆涂料配方來達(dá)成，本發(fā)明以AWPA E-12 94進(jìn)行測(cè)試，重量損失于0.1％～0.2％間。而實(shí)驗(yàn)比較例的結(jié)果發(fā)現(xiàn)重量損失高于1％。因此本發(fā)明顯較傳統(tǒng)有功效上的增進(jìn)。
本發(fā)明因而可達(dá)到如下功效1、無孔洞(Void)或縫隙(Seam)，亦即光滑度高的硅氧化合物薄膜形成于該碳鋼螺絲電鍍鋅金屬表層上，即可達(dá)到超越傳統(tǒng)六價(jià)鉻為膜層的耐蝕性。
2、本發(fā)明的碳鋼螺絲經(jīng)本發(fā)明的烤漆涂料配方處理，可減少環(huán)保公害問題，也可適用于一般的螺絲應(yīng)用。
3、本發(fā)明的螺絲表面處理方法，使形成光滑度高，致密的保護(hù)層，有效緊密的與基材結(jié)合，防止保護(hù)層遭受螺絲于使用階段被破壞、磨耗等問題產(chǎn)生，而使螺絲底材或基材直接或間接遭受防腐木材中腐蝕因子侵蝕。
權(quán)利要求
1.一種碳鋼螺絲的烤漆涂料配方，其特征在于包括a、鋅金屬濃度為5至10克/升，顆粒為25～75微米；b、鎳金屬濃度為0.2至0.5克/升，顆粒為100～200微米；c、鋁金屬顆粒的濃度為10至20克/升，顆粒為15～25微米；d、相對(duì)于聚乙二醇的含氟的界面活性劑濃度為0.2％；e、數(shù)種腐蝕抑制劑為丁二酸酐(succinic anhydride)、正丁基胺(n-Butylamine)、正辛基胺(n-Octylamine)、正癸基胺(n-Decylamine)、正十二基胺(n-Dodecylamine)等混合物；f、分子量2000～10000的聚乙二醇濃度為30至50克/升；以及g、混合型添加劑濃度為10ppm至60ppm。
2.如權(quán)利要求1所述的碳鋼螺絲的烤漆涂料配方，其特征在于該混合型添加劑為苯并三唑衍生物，該苯并三唑衍生物的結(jié)構(gòu)式為 其中R1、R2、R3與R4是選自氫與碳數(shù)1至4的烷基所組的族群。
3.如權(quán)利要求2所述的碳鋼螺絲的烤漆涂料配方，其特征在于該苯并三唑衍生物選擇自苯并三唑(Benzotriazole)、4-甲基-苯并三唑(4-methyl-benzotriazole)、5-甲基-苯并三唑(5-methyl-benzotriazole)、4，7-二甲基-苯并三唑(4，7-dimethyl-benzotriazole)、5，6-二甲基-苯并三唑(5，6-dimethyl-benzotriazole)中之一。
4.如權(quán)利要求1所述的碳鋼螺絲的烤漆涂料配方，其特征在于該含氟的界面活性劑為3M(Minnesota Mining and Manufacturing Co.)公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，編號(hào)為FC-4430。
5.如權(quán)利要求1所述的碳鋼螺絲的烤漆涂料配方，其特征在于該數(shù)種腐蝕抑制劑為丁二酸酐(succinic anhydride)、正丁基胺(n-Butylamine)、正辛基胺(n-Octylamine)、正癸基胺(n-Decylamine)、正十二基胺(n-Dodecylamine)的混合物。
6.一種碳鋼螺絲表面處理方法，該方法是使用于如權(quán)利要求1所述的烤漆涂料配方，其特征在于，該方法包括下列步驟1)去除該碳鋼螺絲表面的雜質(zhì)；2)于60℃～80℃處理該碳鋼螺絲與數(shù)種腐蝕抑制劑；3)加入硅氧烷化合物與含氟的界面活性劑混合物，經(jīng)120℃～150℃烘烤，形成硅氧化合物薄膜于該碳鋼螺絲表層；及4)浸入烤漆涂料配方，經(jīng)170～180℃烘烤，該烤漆涂料配方包括a、鋅金屬濃度為5至10克/升，顆粒為25～75微米；b、鎳金屬濃度為0.2至0.5克/升，顆粒為100～200微米；c、鋁金屬顆粒的濃度為10至20克/升，顆粒為15～25微米；d、相對(duì)于聚乙二醇的含氟的界面活性劑濃度為0.2％；e、數(shù)種腐蝕抑制劑為丁二酸酐(succinic anhydride)、正丁基胺(n-Butylamine)、正辛基胺(n-Octylamine)、正癸基胺(n-Decylamine)、正十二基胺(n-Dodecylamine)等混合物；f、分子量2000～10000的聚乙二醇濃度為30至50克/升；以及g、混合型添加劑濃度為10ppm至60ppm。
7.如權(quán)利要求6所述的碳鋼螺絲表面處理方法，其特征在于該碳鋼螺絲表面經(jīng)清洗干燥去除雜質(zhì)。
8.如權(quán)利要求7所述的碳鋼螺絲表面處理方法，其特征在于該烤漆涂料配方包括a、鋅金屬濃度為5克/升；b、鎳金屬濃度為0.2克/升；c、鋁金屬顆粒的濃度為10克/升；d、相對(duì)于聚乙二醇的含氟的界面活性劑濃度為0.2％；e、數(shù)種腐蝕抑制劑為丁二酸酐(succinic anhydride)、正丁基胺(n-Butylamine)、正辛基胺(n-Octylamine)、正癸基胺(n-Decylamine)、正十二基胺(n-Dodecylamine)等混合物；f、分子量2000～10000的聚乙二醇濃度為30克/升；以及g、混合型添加劑濃度為50ppm。
9.如權(quán)利要求6所述的碳鋼螺絲表面處理方法，其特征在于該步驟1后電解電鍍7～8微米的鋅金屬層于該碳鋼螺絲表面。
10.一種碳鋼螺絲表面處理結(jié)構(gòu)，是使用于如權(quán)利要求1所述的烤漆涂料配方，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)包括一碳鋼螺絲；及經(jīng)一烤漆涂料配方處理該碳鋼螺絲表層，使該碳鋼螺絲表層產(chǎn)生一保護(hù)層，其特征在于該烤漆涂料配方包括a、鋅金屬濃度為5至10克/升，顆粒為25～75微米；b、鎳金屬濃度為0.2至0.5克/升，顆粒為100～200微米；c、鋁金屬顆粒的濃度為10至20克/升，顆粒為15～25微米；d、相對(duì)于聚乙二醇的含氟的界面活性劑濃度為0.2％；e、數(shù)種腐蝕抑制劑為丁二酸酐(succinic anhydride)、正丁基胺(n-Butylamine)、正辛基胺(n-Octylamine)、正癸基胺(n-Decylamine)、正十二基胺(n-Dodecylamine)等混合物；f、分子量2000～10000的聚乙二醇濃度為30至50克/升；以及g、混合型添加劑濃度為10ppm至60ppm。
11.如權(quán)利要求10所述的碳鋼螺絲表面處理結(jié)構(gòu)，其特征在于，該烤漆涂料配方包括a、鋅金屬濃度為5克/升；b、鎳金屬濃度為0.2克/升；c、鋁金屬顆粒的濃度為10克/升；d、相對(duì)于聚乙二醇的含氟的界面活性劑濃度為0.2％；e、數(shù)種腐蝕抑制劑為丁二酸酐(succinic anhydride)、正丁基胺(n-Butylamine)、正辛基胺(n-Octylamine)、正癸基胺(n-Decylamine)、正十二基胺(n-Dodecylamine)等混合物；f、分子量2000～10000的聚乙二醇濃度為30克/升；以及g、混合型添加劑濃度為50ppm。
全文摘要
一種應(yīng)用于防腐木材的碳鋼螺絲的表面處理方法及結(jié)構(gòu)，烤漆涂料配方，是在碳鋼螺絲表面進(jìn)行耐腐蝕與均勻、致密性的處理，并形成一層耐腐蝕結(jié)構(gòu)。該耐腐蝕結(jié)構(gòu)是由一烤漆涂料配方來達(dá)到，該烤漆涂料配方具有鋅金屬、鎳金屬、鋁金屬、聚乙二醇、硅氧烷化合物、含氟的界面活性劑、數(shù)種腐蝕抑制劑及混合型添加劑等。
文檔編號(hào)B05D3/02GK1876741SQ20051007511
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者蘇寶暖 申請(qǐng)人:蘇寶暖