CN108610985B - 低光泽度板材及其成型品 - Google Patents

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Abstract

一种低光泽度板材包含一个基底层及一个消光涂层。消光涂层的平均厚度范围为2.5至6微米，并是由一个包括消光剂组分的涂料组成物形成在基底层的表面，且消光剂组分的平均粒径d50与消光涂层的表面粗糙度Ra的比值范围为5＜d50/Ra≤11。所述低光泽度板材不仅具有较低的光泽度，其消光涂层也具有良好的耐磨性及对基底层的附着性，且即使经历过成型制程，所制得的成型品仍然符合低光泽度的要求，以及成型品中消光涂层仍具有良好的耐磨性及对基底层的附着性。

Description

低光泽度板材及其成型品
技术领域
本发明是涉及一种低光泽度板材及其成型品，特别是涉及一种通过控制消光剂组分的平均粒径d50与消光涂层的表面粗糙度Ra的比值在特定范围，以及消光涂层的平均厚度在特定范围的低光泽度板材，以及由所述低光泽度板材所制得的成型品。
背景技术
许多的高分子基材本身具有较高的光泽度，例如聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等，当此类高分子基材欲进一步制成低光泽度的成型品时，就需要将此类高分子基材进行消光处理。但现有降低成型品光泽度的方法，例如在高分子基材中加入添加剂(例如：橡胶、消光剂等)再制成成型品、或是将高分子基材的表面进行压纹处理再制成成型品，仍然存在成型品有耐磨性不佳，或是机械强度下降等问题。为了改善成型品的耐磨性，现有技术中常通过在高分子基材的表面上形成消光涂层以得到低光泽度板材。其中，消光涂层是由包括消光剂、树脂及交联剂的涂料组成物所形成，由于消光涂层具有粗糙表面并让入射光线产生漫射，使得低光泽度板材可具有表面低光泽度的性质。业界在光泽度(Gloss)的评价上，若在测量角度为60°时测得的光泽度值为小于10GU，可认定为「低光泽度」；如有需要测量更低光泽度的产品，则进一步使用测量角度85°量测光泽度，所测得的光泽度值越小代表光泽度越低，并可认定为「更低光泽度」。
美国专利公开案US 20130131268 A1公开一种可辐射固化的液体涂料组成物，其包含多官能(甲基)丙烯酸酯化低聚物、C8至C20单官能脂族烷基(甲基)丙烯酸酯、单体活性稀释剂及消光剂。由所述可辐射固化的液体涂料组成物所制得的涂层在测量角度为60°时的光泽度值为小于15GU，在测量角度为85°时的光泽度值为小于等于80GU。所述美国专利公开案诉求涂层能快速干燥、可打磨并具有耐化性，但是，所述美国专利公开案的涂层可能会因所述可辐射固化的液体涂料组成物的配方组成中，含有较高比例的丙烯酸成份且具有较高的交联程度，从而在经过例如包括加热及拉伸的成型制程后导致所制得产品的表面性质不佳(例如涂层容易脆化或产生龟裂)，另外，所述美国专利公开案中并未控制消光剂粒径与表面粒糙度，故导致涂层的光泽度表现仍不理想。
美国专利公开案US 20100035026 A1公开一种低光泽度基材，包含一个基底层及一个形成在所述基底层上的表面涂层，其中表面涂层包含约1wt％的填充剂。所述低光泽度基材在测量角度为60°时的光泽度值为小于20GU。然而，对于诉求更低光泽度(例如以测量角度为85°进行量测)以提升质感的产品而言，所述美国专利公开案的低光泽度基材的光泽度仍不符要求。
由上述说明可知，就低光泽度板材而言，如何使其同时具备低光泽度及较佳表面性质(特别是耐磨性及附着性)，尤其是于后续成型后，也能让成型品兼具上述二种特性，仍有待进一步研发。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种低光泽度板材，所述低光泽度板材具有低的光泽度及良好的表面性质，且后续制得的成型品不会因经历过成型制程而导致光泽度及表面性质不符需求。
本发明低光泽度板材，包含：
一个基底层；及
一个消光涂层，具有2.5至6微米的平均厚度范围，且是由一个包括消光剂组分的涂料组成物形成在所述基底层的表面，其中，所述消光剂组分的平均粒径d50与所述消光涂层的表面粗糙度Ra的比值范围为5＜d50/Ra≤11。
本发明低光泽度板材，所述消光涂层的表面粗糙度Ra的范围为0.5至1.4微米。
本发明低光泽度板材，所述消光剂组分的平均粒径d50的范围为5至8微米。
本发明低光泽度板材，所述涂料组成物包括一树脂组分及一交联剂。
本发明低光泽度板材，以所述树脂组分为100重量份，所述消光剂组分的用量范围为10至20重量份。
本发明低光泽度板材，其光泽度在测量角度85°时为不大于15GU。
本发明的第二目的在于提供一种成型品，所述成型品具有低的光泽度及良好的表面性质。
本发明成型品是由一个如上所述的低光泽度板材经一个成型制程所制得。
本发明成型品，所述成型制程是一个真空成型制程。
本发明成型品，其光泽度在测量角度85°时为不大于25GU。
本发明的有益效果在于：所述低光泽度板材通过控制消光剂组分的平均粒径d50与消光涂层的表面粗糙度Ra的比值范围为5＜d50/Ra≤11，以及配合控制所述消光涂层的平均厚度范围在2.5至6微米(μm)，使所述低光泽度板材具有低的光泽度，其消光涂层具有良好的耐磨性及对基底层的附着性，且所述低光泽度板材后续制得的成型品即使经历过成型制程仍具有低的光泽度，消光涂层仍具有良好的耐磨性及对基底层的附着性。
具体实施方式
以下将就本发明内容进行详细说明：
所述低光泽度板材包含所述基底层，以及形成在所述基底层的表面的所述消光涂层。
所述基底层的材质及厚度无特别限制，可视所述成型品的实际产品需求自由选择所述基底层的材质及厚度。所述基底层的材质例如但不限于聚酯、聚碳酸酯、聚烯烃或聚酰胺等。所述基底层的厚度范围例如但不限于0.3至1.8mm。
所述消光涂层是由所述包括消光剂组分的涂料组成物形成在所述基底层的表面。其中，所述涂料组成物还包括一树脂组分及一交联剂。
所述树脂组分的种类及性质无特别限制，可视所述成型品的实际产品需求自由选择所述树脂组分的种类及性质。所述树脂组分的种类例如但不限于聚胺酯、聚酯或聚丙烯酸甲酯等，上述各种类的树脂能单独一种或混合多种使用。为兼顾环保并减少在涂料组成物中有机溶剂的使用量，较佳地，所述树脂组分是水性树脂。所述水性树脂例如但不限于水性聚胺酯、水性聚酯或水性聚丙烯酸甲酯等，上述各种类的水性树脂能单独一种或混合多种使用。
所述消光剂组分能使所述消光涂层具有粗糙的表面，使入射光照射到所述消光涂层时产生漫射，进而使得所述低光泽度板材具有低的光泽度。所述消光剂组分的种类无特别限制，例如但不限于无机类或有机类的消光剂，所述无机类消光剂例如矿物颗粒等，所述有机类消光剂例如树脂颗粒等，上述种类的消光剂能单独一种或混合多种使用。在本发明的一个具体例中，是使用所述矿物颗粒作为消光剂组分，所述矿物颗粒例如但不限于二氧化硅颗粒，其具体商品例如但不限于日本旭硝子公司的消光剂SUNSPHERE H-51及H-121。较佳地，所述消光剂组分的平均粒径d50的范围为5至8微米，当消光剂组分的平均粒径d50在上述范围时，于涂布时所述涂料组成物较易在所述基底层上形成均匀的薄膜，同时能使所述消光涂层具有更佳的消光效果。更佳地，所述消光剂组分的平均粒径d50的范围为5.5至7.5微米，能更提升所述消光涂层的表面粗糙度，并使得所述涂料组成物较不易发生沉降凝集的现象。较佳地，以所述水性树脂组分为100重量份，所述消光剂组分的用量范围为10至20重量份，当所述消光剂组分的用量在上述范围时，所述消光剂组分能较均匀地分散在所述涂料组成物中，并同时能使所述消光涂层具有更佳的消光效果及耐磨性。
所述交联剂是用于与所述树脂组分发生交联反应。所述交联剂的种类及用量无特别限制，可依据所述树脂组分调整，只要能与所述树脂组分发生交联反应即可。所述交联剂例如但不限于氮丙啶(aziridine)类交联剂、碳二亚胺(carbodiimides)类交联剂、异氰酸酯(isocyanates)类交联剂或硅烷(silanes)类交联剂等。所述交联剂的具体商品例如但不限于：荷兰DSM公司的CX-100。所述交联剂的用量例如但不限于，以所述树脂组分的总量为100重量份，所述交联剂的用量范围为1至10重量份，较佳地为3至5重量份。
所述涂料组成物还可视需求包括溶剂或功能助剂。所述溶剂例如但不限于水。所述功能助剂的种类例如但不限于流平剂、分散剂或消泡剂等，上述各种的功能助剂能单独一种或混合多种使用。所述功能助剂的用量范围无特别限制，可视需求适量地添加，例如但不限于以所述树脂组分的总量为100重量份，所述功能助剂的总用量范围为0至5重量份。
所述涂料组成物的制备方式无特别限制，例如但不限于将树脂组分、消光剂组分、交联剂以及视需要添加的溶剂及功能助剂混合均匀并搅拌至黏度达到稳定即可制得所述涂料组成物。
所述消光涂层的制备方式无特别限制，例如但不限于将所述涂料组成物涂布在所述基底层的表面，再使所述涂料组成物固化，即可在所述基底层的表面形成所述消光涂层。其中使所述涂料组成物固化的方式例如但不限于烘干，在烘干所述涂料组成物时不仅去除所述涂料组成物中的溶剂，同时所述交联剂与所述树脂组分进行交联反应，使得所述涂料组成物固化形成所述消光涂层。
为更提升所述低光泽度板材的消光涂层的耐磨性，以及所述消光涂层对所述基底层的附着性，较佳地，所述消光涂层的平均厚度的范围为3至5.5微米。
为使所述低光泽度板材具有更低的光泽度，较佳地，所述消光涂层的表面粗糙度Ra的范围为0.5至1.4微米。
所述成型品是由如上所述的所述低光泽度板材经一个成型制程所制得。较佳地，所述成型制程是一个热成型制程。更佳地，所述成型制程是一个真空成型(vacuumforming)制程。所述真空成型制程的具体操作方式例如但不限于：将所述低光泽度板材先加热软化后置于一个指定的模具上，再借由真空产生拉力使软化的低光泽度板材拉伸成模具的形状，最后再经过冷却以定型，即制得成型品。其中，所述加热软化的加热条件无特别限制，可依据所述成型品的实际商品需求自由调整，例如但不限于所述加热的温度范围为300至500℃，所述加热的时间范围为3至30秒；所述真空产生拉力的拉伸条件无特别限制，可依据所述成型品的实际商品需求自由调整，例如但不限于所述拉力的拉伸倍率的范围为1至4倍。
所述低光泽度板材的光泽度在测量角度85°时为不大于15GU，以及所述成型品的光泽度在测量角度85°时为不大于25GU。
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明，而不应被解释为本发明实施的限制。
[实施例1]低光泽度板材
依据表1所示的种类及用量，先将「树脂组分」的栏位中列出的各成分混合均匀得到一树脂组分，再将树脂组分、消光剂组分、交联剂及分散剂混合得到一个混合物，接着用500至1000rpm的搅拌速度持续搅拌所述混合物，直至所述混合物的黏度达到稳定时停止搅拌，得到一个涂料组成物。所述涂料组成物静置4小时后，目视没有发现有明显沉降的情况。
使用线棒(coat bar)将所述涂料组成物涂布在一个基底层(材质为聚酯，厚度为0.5mm)的表面，再使用烘箱以70℃烘烤2分钟，以在所述基底层上形成一个消光涂层，即得到一个低光泽度板材。
[实施例2至6及比较例1至4]低光泽度板材
使用如同实施例1的制备方法制作实施例2至6及比较例1至4的低光泽度板材，差别在于如表1所示改变消光剂组分的组成比例。
[成型品]
依据下述真空成型制程，将每一个实施例及比较例的低光泽度板材制成成型品。所述真空成型制程是先将低光泽度板材加热至温度500℃并持续加热4.8秒以软化低光泽度板材，再使用一个吸塑成型机(厂商：启凯CHII KAE，型号：FASP6512，拉伸倍率为3.3倍)使软化后的低光泽度板材拉伸成指定的形状，最后经冷却定型后即制得成型品。
[性质评价]
1.消光剂组分的平均粒径(d50)：将每一个实施例及比较例中所使用的消光剂组分依据ISO 13320-1的分析方法并使用激光粒径分析仪(厂商型号：Coulter LS230)量测平均粒径(d50)。
2.消光涂层的平均厚度：使用扫描式电子显微镜(厂商型号：Jeol JSM-6390LV)量测每一个实施例及比较例的消光涂层的平均厚度。
3.消光涂层的表面粗糙度(Ra)：使用自动微型图像量测仪α-step(厂商型号：Kosaka Laboratory ET4000A)量测每一个实施例及比较例的消光涂层的表面粗糙度(Ra)。
4.光泽度(Gloss)：根据ASTM D2457及ASTM D523分析方法，并使用光泽度计(厂商型号：TQC GL0030)量测每一个实施例及比较例的低光泽度板材的光泽度，测量角度为85°(Gloss 85°)。并以相同的方式量测每一个实施例及比较例的成型品。光泽度的评价标准为：低光泽度板材的光泽度在测量角度85°时为不大于15GU，成型品的光泽度在测量角度85°时为不大于25GU。
5.附着性：依据ASTM D3359分析方法量测每一个实施例及比较例的消光涂层对基底层的附着性。并以相同的方式量测每一个实施例及比较例的成型品。附着性的评价标准为：
5B：消光涂层的剥离面积与其总面积的比例为0％，代表消光涂层对基底层的附着性最佳；
4B：消光涂层的剥离面积与其总面积的比例为大于0％至小于5％；
3B：消光涂层的剥离面积与其总面积的比例为5％至小于15％；
2B：消光涂层的剥离面积与其总面积的比例为15％至小于35％；
1B：消光涂层的剥离面积与其总面积的比例为35％至小于65％；
0B：消光涂层的剥离面积与其总面积的比例65％以上，代表消光涂层对基底层的附着性最差。
6.耐磨性：在200克的荷重下，将同一种低光泽度板材的消光涂层相互磨擦，根据消光涂层在摩擦前后的雾度差值来评价耐磨性，其中，雾度(Haze)是依据ASTM D1003分析方法量测。依据上述相同方式量测每一个实施例及比较例的成型品。耐磨性的评价标准为：
雾度差值为小于0.5％：耐磨性记为「○」，代表消光涂层的耐磨性最佳；
雾度差值为0.5至1.5％：耐磨性记为「△」；
雾度差值为大于1.5％：耐磨性记为「×」，代表消光涂层的耐磨性最差。
表1
Figure BDA0001224204260000081
表1(续)
Figure BDA0001224204260000091
注：
1.A-1127：为荷兰DSM公司的水性树脂；
2.R-986：为荷兰DSM公司的水性树脂；
3.MD-1245：为日本Toyobo公司的水性树脂；
4.H-51：为日本旭硝子公司的消光剂SUNSPHERE H-51，为二氧化硅粒子，平均粒径d50为5微米；
5.H-121：为日本旭硝子公司的消光剂SUNSPHERE H-121，为二氧化硅粒子，平均粒径d50为12微米；
6.CX-100：为荷兰DSM公司的交联剂；
7.Dispers 775W：为Evonik公司的分散剂。
从表1的性质评价结果可知，实施例1至6通过控制消光剂组分的平均粒径d50与所述消光涂层的表面粗糙度Ra的比值(d50/Ra)范围在6.20至10.58，以及配合将消光涂层的平均厚度控制在3至5.5微米，使低光泽度板材的光泽度在测量角度85°时为4至14，消光涂层具有良好的耐磨性及对基底层的附着性。且即使经历过加热温度高达500℃以及拉伸倍率高达3.3倍的所述真空成型制程，实施例1至6的成型品的光泽度在测量角度85°时为6至24，消光涂层具有良好的耐磨性及对基底层的附着性。更值得一提的是，实施例2、3及6的低光泽度板材的消光涂层具有优异的耐磨性，其中，实施例6的成型品的消光涂层也具有优异的耐磨性。
比较例1及2则因消光剂组分的平均粒径d50与所述消光涂层的表面粗糙度Ra的比值(d50/Ra)范围分别在11.46及12.10，造成低光泽度板材的光泽度在测量角度85°时分别为23及32，以及成型品的光泽度在测量角度85°时分别为26及50，而不符合低光泽度的要求。且比较例2的成型品中消光涂层的耐磨性也表现不佳。
比较例3及4因消光涂层的平均厚度为1.5微米，造成低光泽度板材的耐磨性及对基底层的附着性，以及成型品中消光涂层的耐磨性及对基底层的附着性的表现皆不佳。
综上所述，本发明低光泽度板材通过控制所述消光剂组分的平均粒径d50与所述消光涂层的表面粗糙度Ra的比值范围为5＜d50/Ra≤11，以及配合控制消光涂层的平均厚度范围在2.5至6微米，能使低光泽度板材的光泽度在测量角度85°时为不大于15GU，其消光涂层也具有良好的耐磨性及对基底层的附着性，且即使经历过成型制程，所制得的成型品的光泽度在测量角度85°时为不大于25GU，以及成型品中消光涂层仍具有良好的耐磨性及对基底层的附着性，故确实能达成本发明的目的。
只是以上所述，为本发明的较佳实施例而已，当不能用此限定本发明实施的范围，也就是说大凡依本发明权利要求书及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种低光泽度板材，其特征在于其包含：
一个基底层；及
一个消光涂层，具有2.5至6微米的平均厚度范围，且是由一包括消光剂组分的涂料组成物形成在所述基底层的表面，其中，所述消光剂组分的平均粒径d50与所述消光涂层的表面粗糙度Ra的比值范围为5＜d50/Ra≤11。
2.如权利要求1所述的低光泽度板材，其特征在于，所述消光涂层的表面粗糙度Ra的范围为0.5至1.4微米。
3.如权利要求1所述的低光泽度板材，其特征在于，所述消光剂组分的平均粒径d50的范围为5至8微米。
4.如权利要求1所述的低光泽度板材，其特征在于，所述涂料组成物还包括一树脂组分及一交联剂。
5.如权利要求4所述的低光泽度板材，其特征在于，以所述树脂组分为100重量份，所述消光剂组分的用量范围为10至20重量份。
6.如权利要求1所述的低光泽度板材，其特征在于，所述低光泽度板材的光泽度在测量角度85°时为不大于15GU。
7.一种成型品，其特征在于其是由一个如权利要求1所述的低光泽度板材经一个成型制程所制得。
8.如权利要求7所述的成型品，其特征在于，所述成型制程是一个真空成型制程。
9.如权利要求8所述的成型品，其特征在于，所述成型品的光泽度在测量角度85°时为不大于25GU。
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