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CN102905800A - 用于提供覆盖表面的金属涂层的粘合剂的方法以及用途 - Google Patents

用于提供覆盖表面的金属涂层的粘合剂的方法以及用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于提供覆盖表面的金属涂层的方法，所述方法包括：（i）在所述表面上涂覆导电的二组分粘合剂；（ii）将金属粉末静电喷涂在步骤（i）中使用的粘合剂上；其中所述金属粉末包括具有小于80微米平均直径的金属颗粒。

Description

用于提供覆盖表面的金属涂层的粘合剂的方法以及用途
技术领域
本发明涉及用于提供覆盖表面的金属涂层的方法。根据另一个方面，本发明涉及粘合剂用于提供金属涂层的用途。
背景技术
金属涂层使表面特性变为所涂覆的金属的特性。例如，金属涂层可以提供引人注目的外观，如抛光金属的光泽。另外，金属涂层可以针对例如潮湿、盐雾、氧化以及耐磨性来保护表面。金属涂层广泛地用于汽车工业、建筑部门、海外加工出口工业中或者用于物体的装饰和修复。
通常地，通过使少量的金属粉末与粘合剂混合，之后将该混合物涂覆到表面上来提供金属涂层。另外，多种方法是已知的，其中将包括粘合剂和金属粉末的混合物喷涂在物体上。通常地，这样的粘合剂包括聚酯和环氧树脂。
用于提供金属涂层的另一种已知的方法是镀锌，其中通常地将物体浸入到感兴趣的经融化的金属的电镀槽中。一个实例是通过用锌涂层覆盖金属物体来保护该金属物体。
这些现有技术方法具有数个缺点。第一个缺点在于金属粉末在粘合剂和金属粉末的混合物中沉淀。这种沉淀可以引起不均匀的涂层。此外，粘合剂和金属粉末的混合物的适用期是有限的。包括金属粉末和粘合剂的混合物的另一个缺点是用金属粉末饱和粘合剂是有限的。例如，在用于涂覆粘合剂和金属粉末的混合物的喷涂技术中，可以与粘合剂混合的金属粉末的量是有限的。
此外，现有的镀锌方法对环境是有害的。由于必须将大量金属加热，所述镀锌方法需要例如较高的能量消耗。此外，由于需要使用溶剂和酸，这些镀锌方法产生有毒的金属淤渣废物。
考虑到上述常规方法及其缺点和限制，本领域中需要用于涂覆金属涂层的更有效并且更耐久的方法，这可以形成具有良好特性的金属涂层。
发明内容
因此，除了其他目的之外，本发明的一个目的是提供用于提供金属涂层的方法。
除了其他目的之外，这个目的是通过如随附的权利要求1中定义的方法来实现的。
具体地，这个目的是通过用于提供覆盖表面的金属涂层的方法来实现的，包括以下步骤：
（i）将导电的二组分粘合剂涂覆在所述表面上；
（ii）将金属粉末静电喷涂在步骤（i）中使用的粘合剂上；
其中所述金属粉末包括具有小于80微米平均直径的金属颗粒。
本发明上下文中使用的金属涂层表示涂层、层、薄膜或者金属薄片。
如本发明上下文中使用的，覆盖表面，应该由金属涂层技术领域的技术人员根据其说明进行理解。例如，覆盖可以表示通过将一个层均匀分布在本发明表面上来恒定地或均匀地覆盖、保护、密封或遮蔽表面。
本发明表面可以是任何类型的表面。例如，三维物体的表面。
可以通过数种技术来提供本发明粘合剂的涂覆。涂覆技术的实例是非喷涂技术（如浸涂、流涂、浸旋涂或辊涂），或喷涂技术（如常规的空气雾化、无空气喷涂、空气辅助无空气雾化、高容量低压空气雾化喷涂或火焰喷涂。此外，将导电的二组分粘合剂涂覆在本发明表面上可以由此提供具有涂覆粘合剂的表面。更进一步地，可以将导电的二组分粘合剂涂覆在本发明表面上持续足以在本发明表面上提供平均分布的涂层、覆盖物、层或遮蔽物的时间期间。
术语“导电的二组分粘合剂”是指该二组分粘合剂以及涂覆二组分粘合剂的层，或至少涂覆二组分粘合剂的层是导电的。
将金属粉末静电喷涂在涂覆粘合剂上包括通过例如静电喷涂枪使包括金属颗粒的雾化粉末带电荷，然后由导电的粘合剂吸引这些金属颗粒。优选地，执行将金属粉末静电喷涂在涂覆的粘合剂上的步骤持续足以用金属颗粒饱和所述粘合剂的时间期间。
本发明将金属粉末静电喷涂在涂覆的粘合剂上可以提供覆盖本发明表面的金属涂层。优选地，覆盖本发明表面的金属涂层具有小于200微米的厚度。
本发明金属粉末可以包括一种金属或可以包括一种金属合金。此外，每种金属，或金属合金可以用于本发明中。
优选地，本发明步骤（ii）立即地或直接地跟随本发明步骤（i）之后，即不允许将涂覆的本发明的导电的二组分粘合剂干燥。
本发明的发明者发现通过根据本发明的方法，以高效的、环境友好的以及可持续的方式提供金属涂层。例如，与常规的镀锌工艺相比较，不需要大量的金属（如充满金属的电镀槽），因此显著地降低了加热成本。
另外，通过使用本发明的方法，金属涂层具有高百分比的金属颗粒。更具体地，用金属粉末饱和粘合剂，或基质达到最大值。这种粘合剂或基质的最大饱和的优点是当希望时，可以容易地对涂覆表面进行最后加工。
此外，发明者发现得到的金属涂层具有所使用的金属的特性以及外观，例如，得到完美的金属样光泽。
本发明方法的另一个优点是粘合剂上静电涂覆的金属粉末的施加力较低使得之前涂覆的粘合剂未被推开。从而，得到完美的平面。
本发明方法的又另一个优点是该方法能够在任何表面上提供所述的有利的涂层，例如，垂直的、倾斜的、或非水平的表面或甚至三维表面。因此，在这些垂直的、倾斜的、或非水平的表面或甚至三维表面上提供具有均匀分布的，以及用本发明金属粉末将基质（即粘合剂）最大饱和的完美的平滑表面。
此外，通过使用本发明方法，可以得到较薄的金属涂层。典型地这样的层具有小于200微米厚度。当希望较厚的金属涂层时，可以将本发明方法的步骤重复，例如一、二、或三次。
典型地，通过使用本发明方法，提供的金属涂层是导电的。例如在生产印制电路板中，这是有利的。因此，本发明方法可以替代目前使用的蚀刻工艺。
根据本发明方法的优选实施方式，涂覆导电的二组分粘合剂（步骤i）包括无空气喷涂。使用无空气喷涂的优点是该方法快速并且可应用于高速生产线上或表面积较大的地方。
优选地，导电的二组分粘合剂的二种组分在喷涂装置的喷嘴内混合。这是有利的，因为不需要预先混合粘合剂，从而避免了较短的悬浮液适用期的问题，此外，可以提供连续工艺。这种连续工艺对于提供覆盖较大表面的金属涂层是有利的。
根据本发明方法的优选实施方式，所述二组分粘合剂包括聚氨酯和/或聚脲，以及0.2%至10%（w/w）之间的四价氮化合物，例如1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%，或0.2%或1%至9%，优选0.5%至8%或少于10%、6%、5%或4%（w/w）的四价氮化合物。优选地，所述四价氮化合物是季铵盐。此外，所述二组分粘合剂可以包括异氰酸酯，如芳香族聚异氰酸酯。优选地，所述粘合剂包括二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯。所述粘合剂是专门开发的以适合通过静电喷涂来涂覆金属粉末。此外，所述粘合剂能够使本发明的方法在内部以及外部实施。此外，所述粘合剂对于UV光、酸、腐蚀剂、盐和溶剂，以及对-30°C至+130°C范围内的温度具有耐受性。本发明粘合剂可以包括用于影响粘合剂的表面张力和粘度的填充剂或添加剂，和/或本发明粘合剂可以包括多种添加剂，如消泡剂或润湿剂。填充剂和添加剂是本技术领域技术人员普遍已知的。
在处理当存在水时发生氧化的金属粉末，如铁时，无溶剂粘合剂具有优点。另外，本发明粘合剂具有较低的粘度和/或较低的表面张力。具有较低粘度和/或较低表面张力的粘合剂的优点是在未用涂层填充这些原有零件的情况下，在表面中可靠地再生这些原有零件。例如在艺术重建领域，如青铜雕塑和半身像的重建或经典木质画框的重建，这可能是非常重要的。
根据本发明进一步优选的实施方式，将聚氨酯和/或聚脲分散在选自由蓖麻油、大豆油、向日葵油以及介花油组成的组中的植物油中。更优选地，将聚氨酯分散在蓖麻油中。蓖麻油中聚氨酯的一个实施例是可商购的Alberdingk Boley的ALBODUR 921。
根据本发明方法的又另一个优选的实施方式，所述金属颗粒具有小于60微米的平均直径，优选地，在2至55微米之间，例如2至40、2至30或2至20，或5至55、10至55、20至55或30至55微米。
优选地，所述金属颗粒具有球形。然而，所述金属颗粒还可以具有结节形状或不规则形状。所述金属颗粒还可以具有所述形状的任何组合。此外，可以使用所有金属或金属合金。这些金属的一些实例是铬、铁、镍、铅、锌、锡、铂、银、金、铜、镉微粒以及它们的组合，如青铜和黄铜。例如，铜用于提供铜（顶板）面板。这种涂覆的优点是可以不依赖于这类构建面板的正常商业度量，来得到各种尺寸的铜（顶板）面板。
根据又另一个优选的实施方式，本发明方法包括在涂覆导电的二组分粘合剂的本发明步骤之前，将底漆涂覆在表面上。通过使用底漆，本发明方法可以用于甚至更广的范围。一些表面需要这种预处理。例如，由于其碱性新模制的混凝土。第二，在将金属粉末涂覆在涂覆的粘合剂上之前，通过底漆的预处理避免了粘合剂在强吸收表面上的渗漏。此外，平滑表面可能需要包括通过蚀刻或通过机械手段使表面粗糙的预处理。优选地，本发明粘合剂用作底漆。然而，本发明还包括其他常用的以及可商购的底漆。
根据又另一个优选的实施方式，本发明的方法包括使覆盖表面的金属涂层经受干燥步骤，优选地，包括使覆盖表面的金属涂层经受红外光。然而，还可以使涂覆的表面经受其他热源。优选地，使覆盖表面的金属涂层经受干燥步骤持续足以使覆盖表面的金属涂层固化的时间期间。
根据又另一个优选的实施方式，本发明方法包括在本发明步骤（ii）之后，选自由生锈、抛光、保护以及砂纸打磨组成的组的一个或多个步骤。在本发明可选的干燥步骤之后进行这个生锈、抛光、保护和/或砂纸打磨的步骤。在本发明上下文中生锈可以理解为涂覆铜锈层。涂覆这种层的目的是影响自然氧化过程以得到一定的效果。这种生锈步骤可以包括用酸，如水中的硝酸铜、用于使铜变绿的碳酸钙或氯化铵或用碱来处理金属涂覆的表面。另一种可能性是用火焰短暂地处理金属涂覆的表面，从而使金属涂层变色。本发明还包括用于涂层的其他最终步骤，例如涂覆透明的顶部涂料，例如用于固化铜表面。
根据又另一个优选的实施方式，本发明方法形成具有小于200微米厚度的金属涂层，例如小于180、160、140、120或者甚至小于100微米。这种薄涂层的优点是在未用涂层填充这些原有零件的情况下，在表面中可靠地再生这些原有零件。例如在艺术重建领域中，如青铜雕塑和半身像的重建，这可能是非常重要的。
根据又另一个优选的实施方式，本发明表面是电路板、或塑胶支撑物、顶板、面板或地板镶板，如镶花地板部件。本发明方法具有多种多样的应用。例如，本发明方法可以用于通过在支撑物上（例如塑料支撑物）产生小条的金属涂层来提供印制电路板。在这种应用中避免了通常使用的蚀刻。相反地，本发明方法可以用于提供具有金属涂层的面板。这些面板通常用在建筑领域，用来完成外部或上部区域，或表面或建筑物。此外，本发明表面可以是陶瓷、十字架、风向标、画框和/或（其他）艺术品。例如用于给这些物体镀金。
因此，根据又另一个方面，本发明涉及可以通过本发明方法得到的涂覆表面。这些涂覆表面胜在光滑的、不变的、均匀的涂层，其中所述基质，即粘合剂被金属粉末完全饱和。这种金属涂层可以具有小于200微米的厚度，如小于180、160、140、120或者甚至小于100微米。此外，该金属涂层具有所使用的金属的特性，例如该涂层具有导电性。
根据又另一个方面，本发明涉及包括分散在蓖麻油中的聚氨酯和/或聚脲以及1%至10%（w/w）的四价氮化合物（优选铵盐）的导电的二组分粘合剂，优选地用于提供金属涂层（优选覆盖表面的金属涂层）的方法。其中所提供的金属涂层具有小于200微米的厚度和/或是导电的。此外，本发明涉及包括分散在蓖麻油中的聚氨酯和/或聚脲以及1%至10%（w/w）的四价氮化合物（优选铵盐）的导电的二组分粘合剂，用于在陶瓷、十字架、风向标、画框和/或（其他）艺术品上，和/或在面板（如顶面板或镶嵌面板）以及塑料支撑物上提供金属涂层的用途。例如，这些塑料支撑物旨在通过本发明方法，来形成印制电路板。
附图说明
在下面优选实施方案的非限制性实施例中对本发明进行进一步说明。在这些实施例中，参考这些附图，其中：
图1：显示将铜微粒（3）涂覆在应用在物体（1）上的粘合剂（2）上的示意图。
图2：显示根据本发明用于提供金属涂层的示意性工艺。
图3：示意地显示通过将粘合剂（2）静电喷涂在物体（1）上来涂覆铜微粒（3）。
图4：示意地显示涂覆有用根据本发明的方法提供的铜涂层的物体。
具体实施方式
比较的实例
用常规方法涂覆三维物体。
更具体地，通过无空气喷涂将二组分聚氨酯粘合剂（Alberdingk Boley的“ALBODUR 921”）涂覆在物体表面上。随后，通过将金属粉末散开到粘合剂上，将包括具有30微米平均直径的铜颗粒的金属粉末涂覆在粘合剂上。图1显示了铜颗粒（3）如何通过重力到达物体（1）上的粘合剂（2）。其后，通过使涂覆的涂层经受红外光来将其固化，并且执行抛光步骤。
得到金属涂层。然而，基质的饱和度不完全并且不均等。具体地，通过涂覆铜粉末，将粘合剂移开，这导致粗糙表面（如图1中，数字4可见）。
实施例1
用根据本发明的方法涂覆三维物体。
图2是按照这个实施例的方法的示意图。更具体地，图2显示了输送装置（1），其中放置的三维物体被放置，并且经受涂覆粘合剂（2）、静电涂覆金属粉末（3）、干燥（4）以及最后磨光和/或抛光（5）。
更具体地，所使用的粘合剂是分散在蓖麻油中的二组分聚氨酯粘合剂，即Alberdingk Boley的“ALBODUR 921”。第二种组分是二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯。通过使其与在来自Evonik Industries AG在名称“TegoADDID 240”下销售的可商购的四价氮化合物混合，直至得到包括5%四价氮化合物的混合物，使这种二组分聚氨酯粘合剂变成导电的。
紧接着，通过无空气喷涂将该混合物涂覆到三维物体的表面上。
随后，通过使用静电喷涂枪来涂覆包括具有30微米平均直径的铜颗粒的金属粉末。图3显示将铜颗粒静电喷涂在粘合剂中的示意图。铜颗粒3到达物体（1）上的粘合剂（2）。
此后，使涂覆的物体经受红外线以便固化该涂层。
最后，通过从3M得到的硬毛刷（Bristle Brush）来抛光该涂层。
如图4中示意地显示，得到完美的光滑涂层。图4显示在三维物体的水平表面上以及在倾斜表面上，基质（即粘合剂）的完全地以及均等地饱和。
实施例2
在类似的三维物体上重复实施例1的步骤。然而该粘合剂是蓖麻油中聚脲的二组分粘合剂，并且第二种组分是二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯。通过使这种二组分粘合剂与来自Evonik Industries AG，在名称“TegoADDID 240”下销售的可商购的四价氮化合物混合，直至得到包括3%四价氮化合物的混合物，使这种二组分粘合剂变成导电的。
在水平表面上以及在倾斜表面上，该三维物体显示具有基质（即粘合剂）的完全的和均等的饱和的平滑涂层。

Claims (14)

1.一种用于提供覆盖表面的金属涂层的方法，所述方法包括：
（i）将导电的二组分粘合剂涂覆在所述表面上；
（ii）将金属粉末静电喷涂在步骤（i）中使用的粘合剂上；
其中所述金属粉末包括具有小于80微米平均直径的金属颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其中涂覆导电的二组分粘合剂包括无空气喷涂。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述导电的二组分粘合剂的两种组分在喷涂装置的喷嘴中混合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述导电的二组分粘合剂包括聚氨酯和/或聚脲，以及0.2%至10%（w/w）之间的四价氮化合物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述聚氨酯和/或聚脲分散在选自由蓖麻油、大豆油、向日葵油、以及介花油组成的组中的植物油中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述金属颗粒具有小于60微米的平均直径，优选2至55微米之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述金属颗粒具有球形。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，进一步包括在步骤（i）之前将底漆涂覆在所述表面上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，进一步包括使覆盖表面的金属涂层经受干燥步骤，优选地包括使覆盖表面的金属涂层经受红外光。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，进一步包括在步骤（ii）之后，选自由生锈、抛光、保护和砂纸打磨组成的组中的一个或多个步骤。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，形成具有小于200微米厚度的金属涂层。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述表面是电路板、顶板或面板。
13.可以通过根据权利要求1至12中任一项所述的方法得到的涂覆表面。
14.包括分散在蓖麻油中的聚氨酯和/或聚脲以及1%至10%（w/w）四价氮化合物的导电的二组分粘合剂用于提供金属涂层的用途。
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