涂覆的木制品以及制备涂覆的木制品的方法

摘要

一种包括阻隔层和光催化层的经涂覆的木制品和一种生产该经涂覆的木制品的方法。

说明书

技术领域

本公开内容通常涉及木制品领域，例如具有木质表面的建筑面板如地 板。更特别地，本公开内容涉及一种具有涂覆的木质表面的建筑面板。

背景

对涂漆的实木地板而言，视觉外观是非常重要的。此外，由于新法规， 重要的是引入可降低室内挥发性有机化合物(VOC)水平的性能。

众所周知的是建筑材料可获得光催化性能。US6,409,821描述了如何通 过将微米尺寸的TiO₂混入水泥混合物本体中而将TiO₂施加至外部水泥建 筑材料。此外，WO2009/062516显示了可将纳米颗粒施加至层压体表面上 或者贴面薄页纸上并为内表面引入光催化性能。

US2010/0058954描述了位于基材如玻璃、金属、塑料或二氧化钛膜上 的碳改性的二氧化钛膜。可设置阻隔层以防止钠和其他离子从基材潜在扩 散至所述碳改性的二氧化钛膜中。光催化活性可由于钠和其他离子从基材 扩散而抑制。

本发明的目的

本发明的至少某些实施方案的目的是提供一种涂漆或喷漆板或面板， 如涂漆实木地板，其具有改善的清洗性能，由此提供总体上具有更清洁外 观的地板。

本发明的至少某些实施方案的目的是提供一种涂漆或喷漆板或面板， 如涂漆实木地板，其具有改善的除VOC性能，由此提供总体上更好的室内 环境。

至少某些实施方案的另一目的是提供一种光催化的涂漆或喷漆板或面 板，所述涂漆或喷漆板或面板具有改善的抗微生物效果和/或改善的除臭效 果和/或改善的VOC降解效果和/或防变色性能。

至少某些实施方案的另一目的是提供一种涂漆板或面板，其具有由透 明光催化涂料组合物获得的改善的清洗性能和/或VOC效果。

至少某些实施方案的又一目的是提供一种涂漆板或面板，其具有改善 的清洗性能和/或VOC效果，其中这些性能是耐久的且在使用条件下保持。

至少某些实施方案的再一目的是提供适于官能化涂漆板或面板的光催 化纳米颗粒组合物。所述配制剂可更有效地提供所述功能和/或允许使用更 少的材料和/或更耐久和/或更廉价和/或允许更容易地加工和/或在更低的 温度下加工和/或允许在不同于迄今为止的光照条件下使用。

至少某些实施方案的再一目的是提供一种位于涂漆板或面板上的透明 活性光催化组合物，其对下方涂漆或清漆具有最小的影响。

至少某些实施方案的再一目的是提供一种位于涂漆板或面板上的透明 活性光催化组合物，其对下方涂漆或清漆具有最小的影响，但活性仍足以 在室内光照条件下提供改善的VOC性能和/或清洗性能。

至少某些实施方案的再一目的是提供一种施加至涂漆板或面板上的透 明涂料组合物，其不影响所述涂漆板或面板的视觉外观。

至少某些实施方案的再一目的是提供施加至涂漆板或面板上的透明涂 料组合物，其不影响所述涂漆板或面板的机械性能。

至少某些实施方案的再一目的是提供施加至涂漆板或面板上的水基涂 料组合物，其能保持所述涂漆板或面板的视觉和机械性能。

此外，本发明的至少某些实施方案的目的可为提供一种生产该类光催 化涂漆板或面板的方法。

发明简述

本发明提供了一种在涂漆板或面板中引入可见光敏感和/或UV敏感的 光催化颗粒的方法，而不破坏下方漆且仍保持为能降低室内空气VOC的产 品。本发明可包括如下步骤：将光催化涂料组合物喷涂至面漆中并干燥和/ 或固化所述光催化组合物。本发明涉及一种引入所述光催化涂料组合物而 不改变所述涂漆板或面板的视觉和机械性能的方法。

此外，本发明涉及一种光催化的涂漆板或面板，其包括优选透明的阻 隔层和优选透明的光催化组合物层。本发明的产品保持了涂漆板或面板的 外观和机械性能，而且获得了光催化VOC降低性能。

本发明的第一方面为一种建筑面板，其包括具有底漆(如清漆层)和包 含阻隔颗粒和光催化纳米颗粒的面漆的木质表面。所述阻隔颗粒优选包埋 且基本上均匀地分布于所述面漆中。所述光催化纳米颗粒优选包埋且基本 上均匀地分布于所述面漆中。在另一实施方案中，所述面漆也可包含第一 层，即包含所述阻隔颗粒的阻隔层，和光催化纳米颗粒的第二层。所述阻 隔颗粒优选包埋且基本上均匀地分布于所述阻隔层中。所述光催化纳米颗 粒优选包埋且基本上均匀地分布于所述第二层中。在第一和第二层之间可 存在阻隔颗粒和光催化纳米颗粒的混合区域。

所述面漆可为透明的。所述底漆可为至少一个漆层。所述底漆可包含 超过一个漆层。

所述阻隔颗粒可适于保护底漆以免于所述光催化纳米颗粒的光催化活 性。

所述阻隔层优选包含含硅化合物如SiO₂、胶态SiO₂、纳米尺寸的官能 SiO₂、有机硅树脂、有机官能硅烷和/或胶态硅酸硅烷和/或所述化合物的组 合。

具有木质表面的建筑面板如地板可为实木产品、镶花地板或工程地板 的面板、胶合板、具有饰面或油毡(linoleum)的HDF或MDF板。油毡包含 呈木粉或锯末或软木形式的木质材料。

在所述底漆上方和面漆下方也可提供第二涂层。

木质表面和底漆之间可设置有层。该层可为印刷物、印刷层或油漆。

本发明的建筑面板可具有显著改善的清洗性能。特别地，当清洗该类 板或面板时，水滴以使得污物更易悬浮且在不过量使用特种清洁剂和苛刻 化学品下除去的方式铺展于所述表面上。所述建筑面板由此显示出亲水性 质。由于水基本上以膜形式而非以收缩液滴形式干燥且由于更大的蒸发表 面积，进一步的干燥显著更快且更均匀。更均匀的干燥过程进一步导致避 免或显著减少由污物或溶解于水中的盐所导致的水渍，这是因为其更均匀 地分布在表面上。由此提供在清洁后具有总体上更清洁外观的板或面板。

此外，所述光催化纳米颗粒具有VOC降低性能。由此所述建筑面板降 低了室内VOC水平。

所述阻隔颗粒防止光催化纳米颗粒与底漆(即下方的任何其他漆层)接 触并反应。如果所述光催化纳米颗粒与底漆或下方的任何其他漆层反应， 则所述底漆或下方的任何其他漆层可被所述纳米颗粒的光催化活性破坏。 例如，所述光催化纳米颗粒的光催化活性可导致底漆降解。所述光催化纳 米颗粒可影响底漆的性能，如改变底漆的颜色。

本发明的第二方面为一种生产包含透明光催化纳米颗粒的光催化涂漆 木制品的方法，所述方法包括如下步骤：

●通过对下方木制品涂漆而施加底漆以获得至少一个罩漆；

●用阻隔涂布液涂覆所述罩漆以获得透明阻隔层；

●用优选包含TiO₂的光催化涂布液涂覆所述透明阻隔层以获得透明的光 催化层；和

●固化所述罩漆、阻隔层和/或光催化层。

所述涂料组合物可在任选具有如下步骤的一个或多个步骤中施加：

●在用光催化涂布液涂覆之前，使所述阻隔层和/或罩漆固化或半固化；

●干燥所述阻隔涂布液；和/或

●干燥所述光催化涂布液。

所述涂覆优选通过喷涂实施。

所述光催化涂布液可包含光催化纳米颗粒，优选包含TiO₂。所述纳米 颗粒的浓度可为至多约30重量%、20重量%、10重量%、5重量%或1重量 %。

所述方法可包括在涂覆步骤和固化步骤之间的步骤，在所述步骤中蒸 发/部分干燥过量的溶剂。通过在湿表面中施加阻隔层和/或光催化纳米颗 粒，所述颗粒的分布得以改善。

所述阻隔层优选包含含硅化合物如SiO₂、胶态SiO₂、纳米尺寸的官能 SiO₂、有机硅树脂、有机官能的硅烷和/或胶态硅酸硅烷和/或所述化合物的 组合。

优选地，所述阻隔涂布液和/或光催化涂布液组合物包含溶剂，所述溶 剂包括水。还设想使用除水之外的溶剂。

所述光催化涂料组合物可包含光催化纳米颗粒和溶剂，所述溶剂选自 水，乙二醇，丁基醚，脂族直链、支化或环状或混合芳族-脂族醇，如甲醇、 乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、苄醇或甲氧基丙醇或其组合。

本发明的第三方面为一种通过第二方面的方法生产的第一方面的建筑 面板。

在本发明任何方面的实施方案中，所述涂布液中的所述纳米颗粒的浓 度可为至多约30重量%、20重量%、10重量%、5重量%或1重量%。

在本发明任何方面的实施方案中，所述阻隔涂布液中的固含量可为至 多约30重量%、20重量%、10重量%、5重量%或1重量%。

在本发明任何方面的实施方案中，所述阻隔层的厚度可为至多约1μm、 0.800μm、0.600μm、0.400μm、0.200μm、0.100μm或0.05μm。

在本发明任何方面的实施方案中，所述光催化层的厚度可为至多约 1μm、0.800μm、0.600μm、0.400μm、0.200μm、0.100μm或0.05μm。

在本发明任何方面的实施方案中，所述阻隔和/或光催化涂布液的量可 为至多约15ml/m²、10ml/m²、5ml/m²或1ml/m²。

在本发明任何方面的实施方案中，所述阻隔和/或光催化涂布液可为水 基涂布液。

在本发明任何方面的实施方案中，所述阻隔和/或光催化涂布液可通过 喷涂施加，且液滴的尺寸可为至多约200μm、150μm、100μm、50μm、25μm 或10μm。

在本发明任何方面的实施方案中，所述光催化颗粒可为可见光敏感和/ 或UV敏感的光催化颗粒。

附图简介

下文将参照示例性实施方案且更详细地参照所附的示例性附图阐述本 公开内容，在所述附图中：

图1显示了本发明实施方案的木制品；

图2显示了本发明实施方案的木制品；

图3显示了制备涂覆的木制品的方法。

详细描述

图1公开了木制品1，例如光催化涂漆板的实施方案，其包括具有木质 表面的板2，例如具有饰面或油毡的胶合板、实木板或HDF/MDF板，底漆 3和面漆5、6。所述面漆包括阻隔层5，其包含包埋的阻隔颗粒，和第二层6， 其包含包埋的光催化纳米颗粒。在阻隔层5和第二层6之间可设置有阻隔和 光催化纳米颗粒的混合区域。

在图2所示的另一实施方案中，面漆7包含阻隔颗粒和光催化纳米颗粒。 面漆7包含具有高阻隔颗粒浓度的下部、具有高纳米颗粒浓度的上部和置于 其间的包含阻隔颗粒和纳米颗粒的混合区域。

在一个实施方案中，在底漆之上和面漆之下存在第二涂层4。所述第二 涂层可为额外的漆层。在所有实施方案中，底漆和面漆还可包含超过一个 的层。

在所有实施方案中，底漆3可为至少一个漆层。漆层还意指任何清漆层。 底漆3可为透明的。底漆可例如为可UV固化的漆或氧化漆(干性)。底漆不 为纸层压体中的纸层的一部分。例如，所述基层可为独立施加至板的最上 方表面上的单独层。

此外，在所有实施方案中，面漆5、6、7可为透明的。面漆可为水基涂 料或溶剂基涂料。在其中面漆包括阻隔层5和包含光催化纳米颗粒的第二层 6的实施方案中，阻隔层5和第二层6均可为透明。阻隔层不为纸层的一部分， 如纸层压体中的耐磨层。例如，阻隔层可为独立施加至底漆上的单独层。

在所有实施方案中，所述阻隔颗粒优选为SiO₂或含硅化合物如SiO₂、 胶态SiO₂、纳米尺寸的官能SiO₂、有机硅树脂、有机官能的硅烷和/或胶态 硅酸硅烷和/或所述化合物的组合。所述阻隔颗粒保护底漆以免被光催化纳 米颗粒的光催化活性破坏或影响。所述阻隔颗粒防止底漆被光催化纳米颗 粒的光催化活性降解。

所述光催化纳米颗粒可为透明的。所述光催化纳米颗粒可具有小于35 纳米，优选约20纳米的尺寸。

图3公开了生产包含透明光催化纳米颗粒的光催化涂漆木制品的生产 线，所述方法包括如下步骤：

●通过在下方木制品上涂漆而施加底漆以获得至少一个罩漆(步骤31)；

●用优选包含含Si化合物的阻隔涂布液涂覆所述罩漆以获得透明阻隔层 (步骤33)；

●用优选包含TiO₂的光催化涂布液涂覆所述透明阻隔层以获得透明光催 化层(步骤35)；和

●固化所述罩漆、阻隔层和光催化层(步骤37)。

所述生产线可包括一个或多个额外步骤：

●在用阻隔涂布液涂覆之前使所述罩漆固化或半固化(步骤32)；

●干燥所述透明阻隔层组合物(步骤34)；和/或

●干燥所述光催化涂料组合物(步骤36)。

所述涂覆优选通过喷涂实施。

任何步骤均可重复，如施加数个阻隔/光催化层以获得具有较长使用寿 命的多层产品。

底漆可包含超过一个罩漆，例如基层漆、中间漆和顶层漆。所述罩漆 可例如为可UV固化的漆或氧化漆(干性)。罩漆可为透明的。

实施例1：通过喷涂在湿顶层漆上施加光催化顶层组合物—空气混合喷嘴

用基层漆、中间漆和顶层漆对8×30cm木地板涂漆以形成罩漆。使所述 湿涂漆的木地板以30m/分钟的速率进入光催化涂料组合物施加工段。所述 湿涂漆的木地板根据如下涂覆：

1)施加5ml/m²于水中为5.6重量%SiO₂的液体。

2)借助3kW IR灯并通过施加干热空气而IR干燥过量的水。

3)施加5ml/m²于水中为5.0重量%TiO₂的液体。

4)借助3kW IR灯并通过施加干热空气而IR干燥过量的水。

5)用UV灯固化木质复合材料试样。

附注1)所用的阻隔层涂布液(1)为稳定的纳米颗粒分散体，其基于混有 作为润湿剂的0.5重量%BYK348或类似物质的5.6重量%胶态SiO₂的水基 分散体，所述胶态SiO₂用环氧基硅烷表面改性。平均粒度为7nm。使用获 得平均液滴尺寸<50微米的液滴尺寸的空气雾化喷嘴施加阻隔层涂布液 (5ml/m²，对应于34ml/分钟)。

附注2)使用3kW IR加热装置干燥涂覆有阻隔层的试样，理论上可蒸 发3-5g/m²水。

附注3)所用的光催化涂布液(3)为稳定的TiO₂纳米颗粒分散体，其基于 5.0重量%混有作为润湿剂的0.5重量%BYK348且能吸收可见光(380- 500nm)的掺杂TiO₂的水基分散体。平均粒度为18nm。使用获得平均液滴 尺寸<50微米的液滴尺寸的空气雾化喷嘴施加光催化涂布液(5ml/m²，对应 于34ml/分钟)。

附注4)使用3kW IR加热装置IR干燥涂覆有光催化涂料的试样，理论 上可蒸发3-5g/m²水。

附注5)使所述光催化涂漆的木质试样UV固化。

实施例1a：通过喷涂在湿顶层漆上施加光催化顶层—旋转雾化器

与实施例1相同；然而使用高速旋转雾化器喷嘴施加阻隔层(1)并施加 TiO₂(3)，从而获得非常细的液滴雾以使涂覆非常均匀。

实施例2：EtOH降解的光催化活性

通过监测CO₂释放而评价根据实施例1制备的试样对EtOH降解的光催 化活性。由EtOH降解获得的CO₂释放测试是用于评估空气质量改进的快速 模拟实验。将试样置于内部具有500ppm乙醇气氛的6L密闭盒中，随后检 测随时间变化的CO₂浓度。EtOH由于涂漆木中的光催化颗粒而降解成 CO₂。用产生UV=1.250mW/cm²的光源照射该试样。

表1具有基础基材的涂漆试样的活性

  光催化漆试样 速率[ppm CO₂/小时] 25

实施例3：借助接触角测量的改善的清洗性

使用获自FIBRO System AB的PGX对参比(无光)和如实施例1所述的 光催化涂覆试样进行水接触角测量(参见表2)。在板上的随机位置处重复这 些测量5次。在光暴露(0.68W/m²/nm，340nm)后，所述涂漆板的涂覆部分 变得亲水，这由低接触角看出。重要的是，光催化的面漆是透明的，这使 得其在涂漆板上不可见。此外，未观察到涂漆的粉化或其他破坏作用。

表2接触角测量

  光催化漆 参比 0小时 81.0±3.0 79.8±3.2 12小时 65.2±5.4 81.7±0.8

61小时 45.3±3.6 76.7±1.1 95小时 48.5±3.1 73.6±1.0

实施例4：通过喷涂在湿顶层漆上施加光催化顶层组合物—空气混合喷嘴

用基层漆、中间漆和顶层可UV固化漆对木地板涂漆以形成罩漆。使所 述湿涂漆的木地板以10m/分钟的速率进入光催化涂料组合物施加工段。所 述湿涂漆的木地板根据如下涂覆：

1)施加5ml/m²约3.5重量%胶态硅酸硅烷液的水溶液。

2)借助3kW IR灯并通过施加强制干热空气而IR干燥过量的水。

3)施加5ml/m²于水中为1.0重量%TiO₂的液体。

4)借助3kW IR灯并通过施加强制干热空气而IR干燥过量的水。

5)用UV灯固化木质复合材料试样。

附注1)所用的阻隔层涂布液(1)为约3.5重量%混有0.5重量%润湿剂的 胶态硅酸硅烷液的水溶液。使用获得平均液滴尺寸<50微米的液滴尺寸的空 气雾化喷嘴施加阻隔层涂布液(5ml/m²，对应于12.5ml/分钟)。

附注2)使用3kW IR加热装置干燥涂覆有阻隔层的试样，其可蒸发 5g/m²水。

附注3)所用的光催化涂布液(3)为稳定的TiO₂纳米颗粒分散体，其基于 1.0重量%混有0.5重量%润湿剂的能吸收可见光(380-500nm)的掺杂TiO₂的 水基分散体。平均粒度为18nm。使用获得平均液滴尺寸<50微米的液滴尺 寸的空气雾化喷嘴施加光催化涂布液(5ml/m²，对应于12.5ml/分钟)。

附注4)使用3kW IR加热装置IR干燥涂覆有光催化涂料的试样，其能 蒸发3-5g/m²水。

附注5)UV固化所述光催化涂漆的木质试样。

实施例5：视觉外观和光泽水平

在60°角度下对参比(无阻隔层且无光催化颗粒)和如实施例4所述的光 催化涂覆试样进行光泽水平测量。在板上的随机位置处重复这些测量3次。 对光催化涂层的视觉检查表明涂漆板上的涂层是透明的。

表3光泽度测量

光催化板 参比板 42.7±1.1 38.8±0.4