TW201821559A - 微波加熱乾燥的隔熱塗料及應用其製得的隔熱板 - Google Patents

Abstract

一種微波加熱乾燥的隔熱塗料，其包含隔熱粉體、水性樹脂與微波加熱粉體。其中，微波加熱乾燥的隔熱塗料係為透明材質。微波加熱乾燥的隔熱塗料透過微波加熱粉體吸收微波的能量，將微波的能量轉換為熱能，並提供熱能予水性樹脂，使水性樹脂固化，達到全面積均勻加熱的效果，進而達成快速乾燥固化之技術功效。

Description

微波加熱乾燥的隔熱塗料及應用其製得的隔熱板

本發明涉及一種隔熱塗料及應用其製得的隔熱板，特別是微波加熱乾燥的隔熱塗料及應用其製得的隔熱板。

近年來，隨著環保意識的提昇，如何節約能源已成為目前重要的課題。隔熱材料的使用成為節約能源的方法之一，能有效地遮蔽日照並抑制室內溫度上升，進而減少空調的使用量，故隔熱材料成為目前節約能源的最佳工具。

一般而言，傳統的解決方案是使用金屬鍍膜熱反射玻璃和各種熱反射貼膜等產品達到隔熱降溫的目的。然而，這些解決方法存在透光性不理想和成本較高等問題。

有鑑於此，便有廠商提出利用隔熱塗層的技術，在隔熱塗層的塗料中添加空心微珠和奈米氧化銦錫，使隔熱塗層具有很高的紅外線遮罩效果，但由於奈米氧化銦錫價格昂貴，且空心微珠自身有不透明性的缺點，種種原因造成漿料難以得到普及。

此外，目前市面上將隔熱塗料乾燥及固化為隔熱塗層的製程皆停留在利用熱風或紅外線等方式加熱烘烤，由於採用擴散方式使熱能進入到隔熱塗料內使其乾燥固化為隔熱塗層，因此，存在有製程非常耗時，產率因受到製程限制而減慢且加熱設備耗能的問題，進而造成製作隔熱塗層成本的增加。

再者，市面上的溶劑型塗料因溶劑具有揮發性，使用者於塗佈隔熱塗料時，存在有吸入揮發性溶劑而影響健康以及發生氣爆著火的問題。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在利用熱風或紅外線乾燥及固化隔熱塗料的製程非常耗時耗能、隔熱塗層的產量因上述製程而受限以及使用溶劑型隔熱塗料而影響使用者健康與恐產生氣爆危險之問題，因此實有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

本發明揭露一種微波加熱乾燥的隔熱塗料及應用其製得的隔熱板。

首先，本發明揭露一種微波加熱乾燥的隔熱塗料，其包含：隔熱粉體、水性樹脂及微波加熱粉體。微波加熱粉體用以吸收微波的能量並將微波的能量轉換為熱能，以提供熱能予水性樹脂。其中，微波加熱乾燥的隔熱塗料係為透明材質。

另外，本發明揭露一種應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板，其包含：透明基板以及隔熱塗層。隔熱塗層用以配置於透明基板的一表面上，且其係為上述之微波加熱乾燥的隔熱塗料固化而形成。

本發明所揭露之微波加熱乾燥的隔熱塗料及應用其製得的隔熱板如上，與先前技術的差異在於本發明是透過微波加熱粉體吸收微波的能量，將微波的能量轉換為熱能，並提供熱能予水性樹脂，使水性樹脂固化，達到全面積均勻加熱的效果。

透過上述的技術手段，本發明之微波加熱乾燥的隔熱塗料可有效大幅減短隔熱塗料乾燥固化所耗時間，減少耗能、增加隔熱塗層的產率。且由於微波加熱乾燥的隔熱塗料為透明材質以及隔熱板包含透明基板與微波加熱乾燥的隔熱塗料，使得微波加熱乾燥的隔熱塗料及應用其製得的隔熱板之透光性佳。此外，本發明使用水性樹脂為基底，可降低揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）的使用 ， 創造健康無毒的環境，減少環境的污染。再者，本發明使用隔熱粉體，可對紫外及近紅外線具有一定的遮罩及反射作用，以隔絕部分太陽輻照的熱量。

本發明所揭露之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其包含：隔熱粉體、水性樹脂與微波加熱粉體。微波加熱粉體用以吸收微波的能量，將微波的能量轉換為熱能，並提供熱能予水性樹脂，使水性樹脂固化。其中，微波加熱乾燥的隔熱塗料係為透明材質。

隔熱粉體之材料係可為中空玻璃微球、奈米氧化鋁、奈米氧化鐵、奈米氧化鋅或奈米氧化矽其中之一或其組合。上述奈米粉體都對紫外及近紅外線都具有一定的遮罩和反射作用，因此可有效隔絕部分太陽輻照的熱量。

水性樹脂之材料係可為水性丙烯酸樹脂。水性樹脂為低揮發性有機化合物， 創造健康無毒的環境，且減少環境的污染。

微波加熱粉體之材料係可選自於由多孔性含碳物質、碳、碳化物、氮化物、鈦酸鹽、三氧化二鐵（Fe₂ O₃ ）與金屬氧化物混和之混合物、氧化物以及硫化物所構成之群組。其中，微波加熱粉體的含量，以微波加熱乾燥的隔熱塗料總重為基準，不高於12重量百分比，過多的微波加熱粉體含量會使隔熱塗料分散性較差以及影響後續塗佈製程。

此外，碳化物係可為碳化矽（SiC）、碳化鈦（TiC）或碳化鎢（WC）。氮化物係可為氮化鈦（TiN）、氮化鋁（AlN）或氮化矽（Si₃ N₄ ）。鈦酸鹽係可為鈦酸鉬、鈦酸鈣、鈦酸鍶或鈦酸鉛。硫化物係可為硫化鐵（FeS）或硫化錳（MnS）。三氧化二鐵（Fe₂ O₃ ）與金屬氧化物混和之混合物之中的該金屬氧化物係選自於由氧化鎳（NiO）、氧化鈷（CoO）、氧化鉬（MoO）、氧化鎂（MgO）、氧化鋅（ZnO）、氧化銅（CuO）、氧化鋰 （Li₂ O）、氧化鈣（CaO）、氧化亞鐵（FeO）、氧化硼（B₂ O）、氧化鉛（PbO）、氧化鍶（SrO）、三氧化二鑭（La₂ O₃ ）、三氧化二鉻（Cr₂ O₃ ）、二氧化錫（SnO₂ ）以及三氧化鎢（WO₃ ）所構成之群組。

氧化物係可選自於由氧化鎳（NiO）、氧化鈷（CoO）、氧化鈣錳（CaMnO₃ ）、氧化鑭錳（LaMnO₃ ）、二氧化錫（SnO₂ ）、二氧化鈦（TiO₂ ）、氧化鎢鎂（MgWO₄ ）、氧化鎂（MgO）、氧化鍶鈦（SrTiO₃ ）、氧化鍶鋯（SrZrO₃ ） 、氧化鉬（MoO）、氧化鋅（ZnO）、氧化銅（CuO）、氧化鋰 （Li₂ O）、氧化鈣（CaO）、氧化亞鐵（FeO）、氧化硼（B₂ O）、氧化鉛（PbO）、氧化鍶（SrO）、三氧化二鑭（La₂ O₃ ）、三氧化二鉻（Cr₂ O₃ ） 以及三氧化鎢（WO₃ ） 所構成之群組其中。當使用上述氧化物時，可再添加選自於由五氧化二銻（Sb₂ O₅ ）以及五氧化二鉭（Ta₂ O₅ ）所構成之群組。

再者，微波加熱乾燥的隔熱塗料更可包含添加劑，添加劑係選自於由成膜助劑、中和劑、防沉劑、消泡劑、殺菌劑、分散劑、增稠劑以及流平劑所構成之群組，可依據實際需求進行調配。

添加成膜助劑可改善微波加熱乾燥的隔熱塗料的成膜機制，降低最低成膜溫度，幫助微波加熱乾燥的隔熱塗料成膜，且成膜後成膜助劑會揮發，不會影響微波加熱乾燥的隔熱塗料的特性。添加中和劑可調整與穩定微波加熱乾燥的隔熱塗料的PH值。添加防沉劑可防止微波加熱粉體與隔熱粉體等固體物質與水性樹脂分離。添加消泡劑可抑制或消除微波加熱乾燥的隔熱塗料中泡沫的物質。添加殺菌劑可有效地控制或殺死微波加熱乾燥的隔熱塗料中的微生物（例如：細菌、真菌和藻類）。添加分散劑可避免微波加熱粉體與隔熱粉體等固體物質產生沉降或凝集（clumping）的情形。添加增稠劑可提高微波加熱乾燥的隔熱塗料的黏度或稠度。添加流平劑可促使微波加熱乾燥的隔熱塗料在乾燥成膜過程中形成一個平整、光滑、均勻的塗膜。

其中，成膜助劑可為乙二醇、丙二醇、己二醇、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙二醇乙醚、甲基苄醇、一縮乙二醇、乙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇丁醚或丙二醇苯醚。中和劑可為二甲基氨基乙醇（Dimethylaminoethanol，DMEA）、氫氧化鉀（KOH）或氫氧化納（NaOH）。

接著，說明本發明之微波加熱乾燥的隔熱塗料的製備方法，其步驟可包括：將隔熱粉體、微波加熱粉體、去離子水、助溶劑與分散劑調和成穩定且均勻分散的母液漿料；將母液漿料、去離子水與水性樹脂混合成主體漿料；加入各種功能添加劑於主體漿料，例如成膜助劑與中和劑，以使主體漿料可穩定成膜以及調和主體漿料的PH值；視主體漿料的沉澱情況加入防沉劑；以及完成微波加熱乾燥的隔熱塗料的製備。透過上述步驟，即可製備本發明之微波加熱乾燥的隔熱塗料。

本發明所揭露之應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板包含：透明基板以及隔熱塗層。隔熱塗層用以配置於透明基板的表面上，且其係為上述之微波加熱乾燥的隔熱塗料固化而形成。其中，透明基板之材料係可為玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate，PET）透明軟板或聚氨酯（Polyurethane，PU）波浪板等建築常用之基材。

接著，說明本發明之應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板的製備方法，其步驟可包括：將微波加熱乾燥的隔熱塗料塗佈於透明基板的表面上﹔將塗佈有微波加熱乾燥的隔熱塗料之透明基板放入微波加熱乾燥裝置，以使微波加熱乾燥的隔熱塗料藉由微波加熱粉體用以吸收微波的能量，將微波的能量轉換為熱能，並提供熱能予水性樹脂，使水性樹脂固化（即微波加熱乾燥的隔熱塗料固化）﹔以及形成隔熱塗層於透明基板的表面上，以完成應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板之製備。透過上述步驟，即可製備本發明之應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板。

以下將利用實施例來詳細說明本發明之實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。

在本實施例中，隔熱粉體可為但不限於奈米氧化鋁粉體，其對紫外及近紅外線都具有一定的遮罩和反射作用，因此可有效的隔絕部分太陽輻照的熱量。微波加熱粉體可為但不限於改質之親水性碳化矽晶鬚，其為具有晶鬚結構的碳化矽，可增強碳化矽本身吸收微波的能量的能力，且具有高硬度、高彈性模量、耐熱耐腐蝕等功效。成膜助劑可為但不限於Texanol™ 酯醇，其為良好的乳膠用成膜助劑，在不同氣候條件與不同底材孔隙下皆有良好的表現。此外，Texanol™ 酯醇在低添加量下依然可以提供良好的塗膜完整性，並增強塗料的性能，包括低溫聚結性，耐擦洗，耐洗刷性，展色，抗龜裂等。中和劑可為DMEA，使用於水性樹脂塗料合成，作為PH值調整、穩定及輔助溶劑等效能。

在本實施例中，可先將35公克的奈米粉體氧化鋁、30公克的去離子水、35公克的助溶劑、10.5公克的分散劑與11公克的碳化矽晶鬚調和成穩定且均勻分散的母液漿料。接著，將4.82公克的母液漿料、12.53公克的去離子水與71.9公克的水性丙烯酸樹脂混合成主體漿料。之後，添加4.8公克的Texanol™ 酯醇、0.36公克的DMEA與6.4公克助溶劑。最後，視沉澱情況加入防沉劑，在本實施例中可添加3重量百分比的防沉劑，進而製備本實施例之微波加熱乾燥的隔熱塗料，微波加熱乾燥的隔熱塗料係為透明材質。

接著，請參照「第1圖」，係為依據本發明所揭露之應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板之一實施例結構示意圖。應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板100包含：透明基板102以及隔熱塗層104。隔熱塗層104用以配置於透明基板102的表面106上，且其係為上述之微波加熱乾燥的隔熱塗料固化而形成。其中，透明基板102之材料係可為但不限於玻璃。

製備本實施例之應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板100之步驟包含：將微波加熱乾燥的隔熱塗料塗佈於透明基板102的表面106上﹔將塗佈有微波加熱乾燥的隔熱塗料之透明基板102放入微波加熱乾燥裝置，以使微波加熱乾燥的隔熱塗料藉由微波加熱粉體用以吸收微波的能量，將微波的能量轉換為熱能，並提供熱能予水性樹脂，使水性樹脂固化（即微波加熱乾燥的隔熱塗料固化）﹔以及形成隔熱塗層104於透明基板102的表面106上，以完成應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板100之製備。透過上述步驟，即可製備透明隔熱玻璃。

依據上述方法所製備完成之透明隔熱玻璃的具有良好的效能，測試結果如下所示：鉛筆硬度大於4H、百格試驗的附著力為ASTM等級：5B、可見光穿透率大於百分之七十五、室內外溫差度數介於攝氏三至五度、乾燥時間可比傳統的熱風或紅外線製程至少減少一半以及紅外光穿透率（於波長1000nm的紅外光）為65.8% 。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於透過微波加熱粉體吸收微波的能量，將微波的能量轉換為熱能，並提供熱能予水性樹脂，使水性樹脂固化，達到全面積均勻加熱的效果，藉由此一技術手段可以解決先前技術所存在的問題，進而達成快速乾燥固化之技術功效。且由於微波加熱乾燥的隔熱塗料為透明材質以及隔熱板包含透明基板與微波加熱乾燥的隔熱塗料，使得微波加熱乾燥的隔熱塗料及應用其製得的隔熱板之透光性佳。此外，本發明使用水性樹脂為基底，可降低VOC的使用 ， 創造健康無毒的環境，減少環境的污染。再者，本發明使用隔熱粉體，可對紫外及近紅外線具有一定的遮罩及反射作用，以隔絕部分太陽輻照的熱量。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板
102‧‧‧透明基板
104‧‧‧隔熱塗層
106‧‧‧表面

第1圖係為依據本發明所揭露之應用微波加熱乾燥的隔熱塗料製得的隔熱板之一實施例結構示意圖。

Claims (16)

1. 一種微波加熱乾燥的隔熱塗料，其包含： 隔熱粉體； 一水性樹脂；以及 微波加熱粉體，用以吸收微波並將微波能量轉換為熱能，以提供該熱能予該水性樹脂﹔ 其中，該微波加熱乾燥的隔熱塗料係為透明材質。
2. 根據申請專利範圍第1項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該隔熱粉體之材料係為中空玻璃微球、奈米氧化鋁、奈米氧化鐵、奈米氧化鋅或奈米氧化矽其中之一或其組合。
3. 根據申請專利範圍第1項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該微波加熱粉體之材料係選自於由多孔性含碳物質、碳、碳化物、氮化物、鈦酸鹽、氧化物、三氧化二鐵（Fe₂ O₃ ）與金屬氧化物混和之混合物以及硫化物所構成之群組。
4. 根據申請專利範圍第3項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該碳化物係為碳化矽（SiC）、碳化鈦（TiC）或碳化鎢（WC）。
5. 根據申請專利範圍第3項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該氮化物係為氮化鈦（TiN）、氮化鋁（AlN）或氮化矽（Si₃ N₄ ）。
6. 根據申請專利範圍第3項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該鈦酸鹽係為鈦酸鉬、鈦酸鈣、鈦酸鍶或鈦酸鉛。
7. 根據申請專利範圍第3項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該氧化物係選自於由氧化鎳（NiO）、氧化鈷（CoO）、氧化鈣錳（CaMnO₃ ）、氧化鑭錳（LaMnO₃ ）、二氧化錫（SnO₂ ）、二氧化鈦（TiO₂ ）、氧化鎢鎂（MgWO₄ ）、氧化鎂（MgO）、氧化鍶鈦（SrTiO₃ ）、氧化鍶鋯（SrZrO₃ ） 、氧化鉬（MoO）、氧化鋅（ZnO）、氧化銅（CuO）、氧化鋰 （Li₂ O）、氧化鈣（CaO）、氧化亞鐵（FeO）、氧化硼（B₂ O）、氧化鉛（PbO）、氧化鍶（SrO）、三氧化二鑭（La₂ O₃ ）、三氧化二鉻（Cr₂ O₃ ） 以及三氧化鎢（WO₃ ） 所構成之群組。
8. 根據申請專利範圍第7項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該氧化物係添加選自於由五氧化二銻（Sb₂ O₅ ）以及五氧化二鉭（Ta₂ O₅ ）所構成之群組。
9. 根據申請專利範圍第3項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該硫化物係為硫化鐵（FeS）或硫化錳（MnS）。
10. 根據申請專利範圍第3項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該三氧化二鐵（Fe₂ O₃ ）與金屬氧化物混和之混合物之中的該金屬氧化物係選自於由氧化鎳（NiO）、氧化鈷（CoO）、氧化鉬（MoO）、氧化鎂（MgO）、氧化鋅（ZnO）、氧化銅（CuO）、氧化鋰 （Li₂ O）、氧化鈣（CaO）、氧化亞鐵（FeO）、氧化硼（B₂ O）、氧化鉛（PbO）、氧化鍶（SrO）、三氧化二鑭（La₂ O₃ ）、三氧化二鉻（Cr₂ O₃ ）、二氧化錫（SnO₂ ）以及三氧化鎢（WO₃ ）所構成之群組。
11. 根據申請專利範圍第1項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該水性樹脂之材料係為水性丙烯酸樹脂。
12. 根據申請專利範圍第1項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該微波加熱乾燥的隔熱塗料更包含一添加劑。
13. 根據申請專利範圍第12項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中該添加劑係選自於由成膜助劑、中和劑、防沉劑、消泡劑、殺菌劑、分散劑、增稠劑以及流平劑所構成之群組。
14. 根據申請專利範圍第1項之微波加熱乾燥的隔熱塗料，其中，該微波加熱粉體的含量，以該微波加熱乾燥的隔熱塗料總重為基準，不高於12重量百分比。
15. 一種隔熱板，包含：一透明基板；以及一隔熱塗層，用以配置於該透明基板的一表面上，且其係為如申請專利範圍第1項所述之微波加熱乾燥的隔熱塗料固化而形成。
16. 依據申請專利範圍第15項所述之隔熱板，其中，該透明基板之材料係為玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate，PET）透明軟板或聚氨酯（Polyurethane，PU）波浪板。