一种高耐磨、自清洁木质地板，及其生产工艺的制作方法

1.本发明属于木地板技术领域，尤其涉及一种高耐磨、自清洁木质地板，及其生产工艺。


背景技术：

2.现有的功能改良型木质地板，其一般可以被赋予耐磨、防潮、静音、阻燃、自清洁以及保暖这样的多种新功能，而实现方式主要依靠的是木地板表面的涂漆，因此涂料的配方组成以及涂覆工艺，就格外重要了。
3.而现有的高耐磨自清洁木质地板，其实现方法就是在地板表面涂料中添加耐磨粉料和抗菌剂，前者可以是碳酸钙粉末或者氧化铝粉末，而后者常见的是银离子抗菌剂或者氧化锌晶须，但是该样式的高耐磨自清洁木质地板，仍然至少存在以下两个问题：第一、耐磨性能不够，表面耐磨数值一般仅在0.08
‑
0.09g/100r左右，当用于公共场所时，不到半年就磨花了；第二、自清洁的效果仅限于灭菌杀菌，当面对油性污染物或者水性污染物时，很容易发生污染物残留、不易洗净的问题。
4.所以综上所述，现在市场上急需一种耐磨性能突出，且超疏水、超疏油的新型木质地板。
5.专利公开号为cn111360965a，公开日为2020.07.03的中国发明专利公开了一种含有石墨烯涂料的地板，包括由上至下依次设置的耐磨装饰层、基材层和保护层，基材层由木质基板和涂覆于木质基板表面的石墨烯涂料制成；本发明还公开了该地板的制备方法，包括如下步骤：第一步、对木质基板进行砂光打磨处理；第二步、采用浸渍改性剂进行真空浸渍处理；第三步、涂覆石墨烯涂料。
6.但是该发明专利中的石墨烯涂料地板，其石墨烯单独使用，因此仅仅是从增大弹性拉伸的方面来提高地板的耐磨性能，涂料涂层自身的硬度是没有显著提高的，因此整体耐磨性能不够突出。
7.而且另一方面，该发明专利中的石墨烯成分，次要功能是提高木地板拉伸强度，主要还是保证导热效果，所以就更不会有地板疏水疏油、自清洁的功能了。


技术实现要素：

8.本发明提供一种高耐磨、自清洁木质地板，及其生产工艺，其能通过在地板表面涂料中添加石墨烯、碳化硼、改性聚四氟乙烯颗粒、含氟树脂以及固化加速剂的方式，达到地板表面涂层硬度大、弹性拉伸性能好、表面能低以及粗糙度相对较大的效果，最终实现地板表面高耐磨、疏水疏油、自清洁的目的。
9.本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种高耐磨、自清洁木质地板，地板表面涂层包括以下各组分：石墨烯、碳化硼、改性聚四氟乙烯颗粒、含氟树脂、固化加速剂以及水。
10.进一步优选的技术方案在于：所述石墨烯与所述碳化硼的重量之比为1：（0.15
‑
0.30）。
11.在本发明中，所述石墨烯的杨氏模量约为1000 gpa，弹性拉伸约为20%，作为涂料中的增韧剂，可以很好地提高地板表面涂层的弹性拉伸性能，最终表现为地板的耐磨性能突出。此外，所述碳化硼为菱形结构，具有高硬度（莫氏硬度为9.36）、质量轻(密度为2.52 g/cm3)、耐磨损以及耐冲击的优点，可以最大程度地提高地板表面涂层的耐磨性能。
12.其次，所述石墨烯为二维平面结构，所述碳化硼为菱形结构，因此当所述石墨烯的含量相对过多时，地板表面涂层的抗拉强度够但是抗压强度不足，因此涂层使用2
‑
3年后容易被压扁而掉落，相反的，当碳化硼的含量相对过多时，地板表面涂层的横向抗拉强度就不足了，涂层在使用2
‑
3年后容易发生裂开的问题，因此确定了上述石墨烯、碳化硼的相对比例，保证涂覆本发明涂层的木质地板可以在公共场所有效使用3
‑
5年，一般地板仅仅能使用1
‑
2年而已。
13.进一步优选的技术方案在于：所述改性聚四氟乙烯颗粒为填充改性的聚四氟乙烯颗粒，填充料为铅粉、镍粉或者锡粉中的任意一种，所述改性聚四氟乙烯颗粒的密度为2.50
‑
2.65g/cm3，粒径为225
‑
275μm。
14.现有的疏水疏油原理告诉我们：更小的表面能，以及相对较大的粗糙度，是保证和提高疏水疏油性能的关键，这也是本发明设计涂料配方的关键。
15.在本发明中，铅粉、镍粉或者锡粉改性的聚四氟乙烯颗粒，具有以下几个作用：第一、聚四氟乙烯自身表面能就小，因此可以保证基础的涂层疏水疏油效果，这也是在众多结构强化用颗粒中选择聚四氟乙烯颗粒的原因；第二、铅粉、镍粉或者锡粉改性后，改性聚四氟乙烯颗粒自身密度被大大提高，这样所述改性聚四氟乙烯颗粒就可以在涂料体系中尽快下沉，占据相对更多的下层空间，让所述石墨烯、碳化硼尽可能多地分布在涂层表面，这样才要增大涂层表面的粗糙度，才能进一步提高涂层的疏水疏油、自清洁效果。
16.进一步优选的技术方案在于：所述含氟树脂为聚四氟乙烯树脂，所述聚四氟乙烯树脂的相对分子量为1150
‑
1180万。
17.在本发明中，相对分子量较大的所述聚四氟乙烯树脂，其优点是：第一、自身表面能小，这是关键；第二、与改性聚四氟乙烯颗粒的成分相同，可以保证整个涂层体系的均一性更好；第三、其密度相对较高，因此可以适当减慢石墨烯、碳化硼的下沉速度，让石墨烯、碳化硼尽可能多地分布在涂层表面，这样才要增大涂层表面的粗糙度。
18.进一步优选的技术方案在于：所述固化加速剂为聚酰胺固化剂。
19.在本发明中，所述聚酰胺固化剂的加速固化效果一般，但是相对于其他胺类固化剂，其优点是表面能低，这也是我们选择聚酰胺固化剂的主要原因，在整个涂层体系中，只有更加快速固化，石墨烯、碳化硼才能相对更少地发生沉降动作，以保证涂层表面的粗糙度，这也是使用固化加速剂的原因。
20.进一步优选的技术方案在于：石墨烯20份、碳化硼3
‑
6份、改性聚四氟乙烯颗粒11
‑
16份、含氟树脂60
‑
75份、固化加速剂2
‑
4份以及水25
‑
35份。
21.进一步优选的技术方案在于：所述地板表面涂层的表面耐磨度为≤0.04g/100r，水接触角为161
‑
168
°
。
22.在q/tbb 0040
‑
2019 《商用实木复合地板》、gb/t 18103
‑
2013 《实木复合地板》、gb/t 31815
‑
2015 《建筑外表面用自清洁涂料》的这些相关标准和法律法规中，要求的标准
表面耐磨度为0.08g/100r，防水木地板防水性能要求是水接触角≤150
°
，因此本发明中的木质地板具有高耐磨、自清洁性能好的双重优点。
23.进一步优选的技术方案在于：所述地板表面涂层的粗糙度ra为3.8
‑
4.2μm。
24.在本发明中，3.8
‑
4.2μm范围的粗糙度ra，可以保证涂层表面的疏水疏油效果被进一步提升，当然，主要保证还是上述较小表面能这一点。
25.一种高耐磨、自清洁木质地板的生产方法，所述地板表面涂层的涂覆温度为60
‑
65℃，涂覆速度为10
‑
25cm/s，涂覆3层，下方两层的厚度为0.05
‑
0.11mm，最上方一层的厚度为0.12
‑
0.13mm，每层涂覆间隔为2
‑
3min。
26.在本发明中，采用加热、分层的涂布方式，可以保证尽快固化。以及固化得到的涂层的表面具有相对更多的石墨烯、碳化硼，以保证涂层表面粗糙度，而且最后一层厚度最大，也是为了让涂层表面留有更多的石墨烯、碳化硼。
27.进一步优选的技术方案在于：涂覆方式为地板表面倒置朝下后喷涂。
28.在本发明中，采用现有的涂料喷枪，对倒置的木地板进行表面喷涂，这样做可以进一步让石墨烯、碳化硼留在涂层表面，当然还有改性聚四氟乙烯颗粒，以保证涂层表面足够的粗糙度，当然喷涂后5
‑
15min后摆正，以完成最后的涂层固化效果，这样也能避免整个涂层出现固体料分布极为不均的有害问题。
29.本发明具有以下优点：第一、地板表面涂层的硬度大、抗拉伸性能突出、表面能低、粗糙度相对较大，因此地板表面具有高耐磨、疏水疏油自清洁的双重优点；第二、地板表面涂层的涂覆操作简单高效；第三、涂料对地板表面木皮的材质不挑，应用范围广。
具体实施方式
30.以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
31.实施例1一种高耐磨、自清洁木质地板，从上到下依次包括涂层、木皮层、基材层以及防潮层，其中的木皮层材质为橡木，基材层为拼接松木条，防潮层为牛皮纸，最上面涂层所用的涂料组成包括：石墨烯20份、碳化硼3份、铅粉改性聚四氟乙烯颗粒12份、聚四氟乙烯树脂60份、聚酰胺固化剂2份，以及水25份。
32.其中，所述铅粉改性聚四氟乙烯颗粒的密度为2.50g/cm3，粒径为228μm，所述聚四氟乙烯树脂的相对分子量为1150万。
33.然后，涂层自身的表面耐磨度为0.036g/100r，水接触角为162
°
，粗糙度ra为3.8μm。
34.所述涂层的涂覆工艺中，控制参数如下：涂覆温度为60℃，涂覆速度为10cm/s，涂覆3层，下方两层的厚度为0.05mm，最上方一层的厚度为0.12mm，每层涂覆间隔为2min，涂覆方式为地板表面倒置朝下后喷涂，即0.12mm的那一层最后喷涂，采用的喷涂设备为涂料喷漆枪，生产厂家为台湾宝丽，型号为rl
‑
103p。
35.实施例2一种高耐磨、自清洁木质地板，从上到下依次包括涂层、木皮层、基材层以及防潮层，其中的木皮层材质为松木，基材层为pvc木塑板，防潮层为牛皮纸，最上面涂层所用的涂料组成包括：石墨烯20份、碳化硼4份、铅粉改性聚四氟乙烯颗粒13份、聚四氟乙烯树脂63
份、聚酰胺固化剂3份，以及水28份。
36.其中，所述铅粉改性聚四氟乙烯颗粒的密度为2.56g/cm3，粒径为231μm，所述聚四氟乙烯树脂的相对分子量为1160万。
37.然后，涂层自身的表面耐磨度为0.032g/100r，水接触角为163
°
，粗糙度ra为3.9μm。
38.所述涂层的涂覆工艺中，控制参数如下：涂覆温度为62℃，涂覆速度为12cm/s，涂覆3层，下方两层的厚度为0.06mm，最上方一层的厚度为0.13mm，每层涂覆间隔为2min，涂覆方式为地板表面倒置朝下后喷涂，即0.13mm的那一层最后喷涂，采用的喷涂设备为涂料喷漆枪，生产厂家为台湾宝丽，型号为rl
‑
103p。
39.实施例3一种高耐磨、自清洁木质地板，从上到下依次包括涂层、木皮层、基材层以及防潮层，其中的木皮层材质为杉木，基材层为挤出木塑板，防潮层为牛皮纸，最上面涂层所用的涂料组成包括：石墨烯20份、碳化硼6份、铅粉改性聚四氟乙烯颗粒16份、聚四氟乙烯树脂72份、聚酰胺固化剂4份，以及水32份。
40.其中，所述铅粉改性聚四氟乙烯颗粒的密度为2.61g/cm3，粒径为245μm，所述聚四氟乙烯树脂的相对分子量为1180万。
41.然后，涂层自身的表面耐磨度为0.037g/100r，水接触角为165
°
，粗糙度ra为4.2μm。
42.所述涂层的涂覆工艺中，控制参数如下：涂覆温度为63℃，涂覆速度为12cm/s，涂覆3层，下方两层的厚度为0.07mm，最上方一层的厚度为0.13mm，每层涂覆间隔为2min，涂覆方式为地板表面倒置朝下后喷涂，即0.13mm的那一层最后喷涂，采用的喷涂设备为涂料喷漆枪，生产厂家为台湾宝丽，型号为rl
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103p。
43.实施例4一种高耐磨、自清洁木质地板，从上到下依次包括涂层、木皮层、基材层以及防潮层，其中的木皮层材质为杨木，基材层为木塑板，防潮层为牛皮纸，最上面涂层所用的涂料组成包括：石墨烯20份、碳化硼6份、铅粉改性聚四氟乙烯颗粒16份、聚四氟乙烯树脂75份、聚酰胺固化剂2份，以及水35份。
44.其中，所述铅粉改性聚四氟乙烯颗粒的密度为2.53g/cm3，粒径为261μm，所述聚四氟乙烯树脂的相对分子量为1150万。
45.然后，涂层自身的表面耐磨度为0.032g/100r，水接触角为168
°
，粗糙度ra为4.2μm。
46.所述涂层的涂覆工艺中，控制参数如下：涂覆温度为65℃，涂覆速度为12cm/s，涂覆3层，下方两层的厚度为0.07mm，最上方一层的厚度为0.13mm，每层涂覆间隔为3min，涂覆方式为地板表面倒置朝下后喷涂，即0.13mm的那一层最后喷涂，采用的喷涂设备为涂料喷漆枪，生产厂家为岩田，型号为w
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71wb水性涂料喷枪。
47.上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。