CN102806191A

CN102806191A - 以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法

Info

Publication number: CN102806191A
Application number: CN2011101573755A
Authority: CN
Inventors: 陈威宇; 廖永得
Original assignee: KUNSHAN JINLI SURFACE MATERIALS APPLICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: KUNSHAN JINLI SURFACE MATERIALS APPLICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2012-12-05

Abstract

本发明是有关于一种以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其步骤包含：将一用以形成聚合物薄膜的组成物涂布于一基材表面，再以微波处理使该组成物固化，而形成一聚合物薄膜；其中微波处理所提供的微波为间断式，或为连续式且微波功率随时间呈梯度变化。适用于以本发明的方法制作的聚合物薄膜包括油墨图案层、涂料层及点胶层。借由微波处理可以缩短薄膜的固化时间，不仅能节省能源降低成本并符合环保需求，且能大幅提升生产效能。

Description

以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法

技术领域

本发明涉及一种使薄膜固化成形的方法，特别是涉及一种利用微波处理使薄膜固化成形的方法。

背景技术

目前在印刷、模内装饰射出成型(In-mold decoration，简称IMD)等领域，所使用的印刷油墨需要借由加热固化定形，另外，例如涂料层、点胶层等也是此类需要加热固化定形的薄膜。而现在需要加热固化的薄膜，其加热工艺是以烘烤的方式来加热。以印刷油墨为例，将印刷油墨印刷在基材表面后，以70℃至90℃的温度烘烤，需要约4小时至8小时的烘烤时间才能固化，烘烤时间很长，使得生产速度缓慢，且耗费能源。

所以如何缩短薄膜固化成形的时间，以提升生产效能，并节省能源以符合环保需求，是形成热固化型薄膜需要改进的课题。

已知微波处理存在快速、高效率、省能源及可有效改变物性等多项优点，目前已应用于多个领域，包括有机物的合成，例如中国台湾专利第I309645号、第583276号；药用物，例如中国台湾专利公开案第200808793号、第200806292号及第200806651号；纳米溶胶的合成，例如中国台湾专利第I288120号、第I299724号及第593696号；形成多孔性高分子材料，例如中国台湾专利第I258488号及公开案第200736322号；形成金属氧化物薄膜，例如中国台湾专利第I265175号、第I283028号及第I297620号。

然而，目前在固化聚合物薄膜的工艺上，尚未见微波处理技术的发展应用。

由此可见，上述现有的技术在方法、产品结构及使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。因此如何能创设一种新的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的技术存在的缺陷，而提供一种新的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，所要解决的技术问题是使其借由微波处理可以缩短薄膜的固化时间，不仅能节省能源降低成本并符合环保需求，且能大幅提升生产效能，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其步骤包含：将一用以形成聚合物薄膜的组成物涂布于一基材表面，再以微波处理使该组成物固化，而形成一聚合物薄膜；其中微波处理所提供的微波为间断式，或为连续式且微波功率随时间呈梯度变化。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其中所述的该微波处理以间断式进行，微波条件包括：微波频率介于0.1GHz至40GHz；微波功率介于10W至1500W；作用时间介于5秒至30分钟；作业时间介于1分钟至45分钟。

前述的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其中所述的该微波处理为连续式且微波功率随时间呈梯度变化，微波条件包括：微波频率介于0.1GHz至40GHz；微波功率介于10W至3000W；作业时间介于1分钟至45分钟。

前述的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其中所述的该聚合物薄膜为油墨图案层、涂料层及点胶层其中的一者。

前述的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其中所述的该组成物包含一溶质及一溶剂，该溶质选自聚酯树脂、环氧树脂、聚异氰酸酯、聚氯乙烯-聚醋酸乙烯酯及聚氯乙烯-聚酯树脂其中至少一者；该溶剂选自苯类溶剂、酮类溶剂、芳香石油醚类、酯类溶剂及醇类溶剂其中至少一者。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其步骤包含：将一用以形成聚合物薄膜的组成物涂布于一基材表面，再以微波处理使该组成物固化，而形成一聚合物薄膜；其中微波处理所提供的微波为间断式，或为连续式且微波功率随时间呈梯度变化。当微波处理为间断式时，参阅图1，系指提供微波的方式在两次微波作用时间之间会有间断的停止微波时间。微波条件包括：微波频率介于0.1Hz至40GHz；微波功率介于10W至1500W；作用时间介于5秒至30分钟；作业时间介于1分钟至45分钟。所述作用时间为单次微波的时间，所述作业时间指第一次微波动作启动至最后一次微波动作结束的时间。前述条件可依该组成物种类及形成薄膜的厚度调整，而且不同微波作用时间所使用的微波功率可以相同或不同。当微波处理为连续式且微波功率随时间呈梯度变化时，参阅图2，系指微波功率在一定时间内维持固定，但会随时间呈梯度变化，如图2所示，功率可随时间呈梯度往上增加直到作业结束，或者，先增加之后再减少。微波处理所施加功率随时间呈梯度变化时的微波条件包括：微波频率介于0.1Hz至40GHz；微波功率介于10W至3000W；作业时间介于1分钟至45分钟。前述条件可依该组成物种类及形成薄膜的厚度调整。适用于以本发明的方法制作的聚合物薄膜包括油墨图案层、涂料层及点胶层。将油墨涂布于基材的方式，例如，可用网版印刷方式涂布于平板基材表面或是利用喷涂方式涂布于3D基材表面等。用以形成聚合物薄膜的组成物包含一溶质及一溶剂。较佳地，溶质选自聚酯树脂、环氧树脂、聚异氰酸酯、聚氯乙烯-聚醋酸乙烯酯及聚氯乙烯-聚酯树脂其中至少一者，溶剂选自苯类溶剂、酮类溶剂、芳香石油醚类、酯类溶剂及醇类溶剂其中至少一者。借由上述技术方案，本发明以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法至少具有下列优点及有益效果：以微波处理使聚合物薄膜固化均匀，并能缩短固化时间，不仅能节省能源降低成本并符合环保需求，且能大幅提升生产效能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是说明本发明以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法中微波处理为间断式的示意图；及

图2是说明本发明以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法中微波处理为施加功率随时间呈梯度变化的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法其具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及其功效，详细说明如后。

以下将借由二个较佳实施例及三个实验例更详细地说明本发明的内容。

当微波处理为间断式时，参阅图1，指提供微波的方式在两次微波作用时间之间会有间断的停止微波时间。

本发明以微波处理固化聚合物薄膜的方法的第一较佳实施例，其步骤包含：将一用以形成聚合物薄膜的组成物涂布于一基材表面，再以间断式微波处理使该组成物固化，而形成一聚合物薄膜。其中微波处理的微波条件包括：微波频率介于0.1GHz至40GHz；微波功率介于10W至1500W；作用时间介于5秒至30分钟；作业时间介于1分钟至45分钟；前述条件可依该组成物种类及形成薄膜的厚度调整。

当微波处理为连续式且微波功率随时间呈梯度变化时，参阅图2，指微波功率在一定时间内维持固定，但会随时间呈梯度变化，如图2所示，功率可随时间呈梯度往上增加直到作业结束，或者，先增加之后再减少。

本发明以微波处理固化聚合物薄膜的方法的第二较佳实施例，其步骤包含：将一用以形成薄膜的组成物涂布于一基材表面，再以连续式且微波功率随时间呈梯度变化的微波处理使该组成物固化，而形成一聚合物薄膜。其中微波处理的微波条件包括：微波频率介于0.1GHz至40GHz；微波功率介于10W至3000W；作业时间介于1分钟至45分钟。

前述第一、第二较佳实施例适用于形成的聚合物薄膜可为油墨图案层、涂料层及点胶层其中的一者。微波条件可依组成物种类及形成薄膜的厚度调整。适用的组成物通常包含一溶质及一溶剂，溶质可选自聚酯树脂、环氧树脂、聚异氰酸酯、聚氯乙烯-聚醋酸乙烯酯及聚氯乙烯-聚酯树脂其中至少一者。溶剂可选自苯类溶剂、酮类溶剂、芳香石油醚类、酯类溶剂及醇类溶剂其中至少一者。适用的基材可为丙烯-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等材料的制品。

实验例1

将混合油墨A、B、C的组成物(成分如表1所示，油墨A、B、C皆为市售商品)，以网版印刷方式涂布于厚度0.178mm的聚碳酸酯基材表面，涂布厚度约为25μm、涂布面积约为1200cm²。设定微波频率2.45GHz、功率1000W，对组成物以间断式微波处理，微波作用时间一次30秒，前后两次作用时间之间停止10秒，总共作业时间4分钟，其中对组成物微波的作用时间总共3分钟，使组成物固化而形成薄膜。

表1

实验例2、实验例3

实验例2、实验例3的实施步骤与实验例1大致相同，然而实验例2中，对组成物微波处理，总共作业时间6分20秒，其中对组成物微波的作用时间总共4分钟。而实验例3中，对组成物微波处理，总共作业时间8分钟，其中对组成物微波的作用时间总共6分钟。

实验例4

实验例4的实施步骤与实验例1大致相同，然而实验例4中，对组成物的微波处理采连续式且微波功率随时间呈梯度变化，设定微波频率2.45GHz，先以功率500W，微波作用时间5分钟，再以功率1000W，微波作用时间5分钟，总共作业时间10分钟。

比较例1、比较例2、比较例3

比较例1、比较例2、比较例3使用与实验例1相同的组成物及涂布条件涂布于基板上，再以70℃至90℃烘烤方式干燥，其中比较例1的烘烤时间为60分钟、比较例2的烘烤时间为180分钟、比较例3的烘烤时间为300分钟。

薄膜固着程度测试

将实验例1、实验例2、实验例3、实验例4及比较例1、比较例2、比较例3已形成薄膜的基板各裁切做成六个试片，将各试片分别置入射出成形的模具内与塑料结合，此测试采用PC-ABS塑料，射出完成后观察各试片在进料口附近其薄膜被冲离的程度，来判定薄膜固化的程度。判断方式说明如下：将结合塑料的各试片照光，观察薄膜的完整度，若试片上没有明显出现冲墨痕迹，表示薄膜固化情况良好，薄膜完整度定义为100％；若薄膜上出现冲墨痕迹，亦即薄膜被轻微破坏，则定义薄膜完整度为95％，若痕迹的直径在1mm内，则定义薄膜完整度为90％，冲墨痕迹的直径越大则完整度越差，兹将薄膜完整度与充墨痕迹大小的对应关系列示于表2。

表2

薄膜完整度	冲墨痕迹大小
		100％	不易看出
95％	有轻微痕迹
		90％	直径1mm内
80％	直径2mm内
		70％	直径3mm内
60％	直径4mm内
		50％	直径5mm内
40％	直径6mm内
		30％	直径7mm内
20％	直径8mm内

分别观察实验例1的六个试片，判断各试片的结果，再取六个试片的平均值。与实验例1同样的方式，得到实验例2、实验例3、实验例4及比较例1、比较例2、比较例3的平均值，整理如表3所示。

表3

	薄膜完整度	作业时间		薄膜完整度	烘烤时间
						实验例1	89％	4分钟	比较例1	65％	60分钟
实验例2	92％	6分20秒	比较例2	93％	180分钟
						实验例3	96％	8分钟	比较例3	96％	300分钟
实验例4	95％	10分钟

由表3的结果可知，对于同样的固化对象，实验例1微波处理的作业时间为4分钟，即可使薄膜达到89％的完整度，实验例2微波处理的作业时间为6分20秒，可使薄膜达到92％的完整度，而实验例3微波处理的作业时间为8分钟，可使薄膜达到96％的完整度，实验例4微波处理的作业时间为10分钟，亦可使薄膜达到95％的完整度。再看比较例1烘烤时间为60分钟，仅能使薄膜达到65％的完整度，比较例2的烘烤时间为180分钟，才使薄膜达到93％的完整度，而比较例3的烘烤时间为300分钟，才与实验例3达到同样为96％的完整度。比较例3所花的作业时间约为实验例3的37.5倍。

综上所述，借由微波处理可以大幅缩短聚合物薄膜固化时间，可以大幅提升生产效能，且能节省能源符合环保需求，故确实能达成本发明的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其特征在于其步骤包含：将一用以形成聚合物薄膜的组成物涂布于一基材表面，再以微波处理使该组成物固化，而形成一聚合物薄膜；其中微波处理所提供的微波为间断式，或为连续式且微波功率随时间呈梯度变化。

2.如权利要求1所述的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其特征在于：该微波处理以间断式进行，微波条件包括：微波频率介于0.1GHz至40GHz；微波功率介于10W至1500W；作用时间介于5秒至30分钟；作业时间介于1分钟至45分钟。

3.如权利要求1所述的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其特征在于：该微波处理为连续式且微波功率随时间呈梯度变化，微波条件包括：微波频率介于0.1GHz至40GHz；微波功率介于10W至3000W；作业时间介于1分钟至45分钟。

4.如权利要求1所述的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其特征在于：该聚合物薄膜为油墨图案层、涂料层及点胶层其中的一者。

5.如权利要求1所述的以微波处理固化形成于基材表面的聚合物薄膜的方法，其特征在于：该组成物包含一溶质及一溶剂，该溶质选自聚酯树脂、环氧树脂、聚异氰酸酯、聚氯乙烯-聚醋酸乙烯酯及聚氯乙烯-聚酯树脂其中至少一者；该溶剂选自苯类溶剂、酮类溶剂、芳香石油醚类、酯类溶剂及醇类溶剂其中至少一者。