TWI402318B - 水性單液型塗料與高光澤塗層之形成方法 - Google Patents

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Description

水性單液型塗料與高光澤塗層之形成方法
本發明係有關於一種塗料，且特別是有關於一種單液型塗料與高光澤塗層之形成方法。
目前市面上的3C產品，為了提高產品外觀(一般為塑膠外殼)的質感，通常要求產品之光澤度要達到光澤度計60度角之反射率大於85%，以符合市場之需求。
目前已知提高物品光澤度之方法包括以下方式：模具拋光、噴塗UV塗料或雙液型塗料，其中模具拋光或噴塗UV塗料皆須額外搭配機台，因而提高製程的成本。而雙液型的塗料需要加入硬化劑(例如醇類或胺類)幫助塗料硬化，一般而言，雙液型塗料之熟化時間(cure time)通常需要三天以上，提高時間成本且不利生產。
綜上所述，業界亟需發展一種高光澤度塗料，其不但能節省製程成本、縮短熟化時間。
本發明提供一種水性單液型塗料，包括：40~80重量份(parts by weight)之水性壓克力樹脂(aqueous acrylic resin)；5~15重量份之顏料；0.1~3重量份之塗料助劑；以及3~15重量份之成膜助劑。
本發明亦提供一種高光澤塗層之形成方法，包括以下步驟：將本發明所述之單液型塗料噴塗於一物件上；以及烘烤該單液型塗料以形成一高光澤塗層。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本發明提供一種水性單液型塗料，其主要包括40~80重量份(parts by weight)之水性壓克力樹脂(aqueous acrylic resin)。本發明之水性壓克力樹脂是以丙烯基(acrylic group)的化合物為主的合成樹脂，為一種水分散型或改性壓克力乳化樹脂(modify-emulsified resin)，其結構中包括壓克力-苯乙烯或壓克力-二氧化矽(silica)之結構，且其分子量為約大於100,000，較佳為約100,000~250,000。此處所謂之「改性壓克力乳化樹脂」係指壓克力樹脂之結構中能與環氧樹脂(epoxy)或聚氨酯樹脂(polyurethane,PU)產生鍵結。
此外，水性單液型塗料包括以下成份：5~15重量份之顏料；0.1~3重量份之塗料助劑；以及3~15重量份之成膜助劑。上述之顏料包括紅、白、黑、藍或黃等顏料，用以讓塗料形成各種所需之顏色，以增加水性單液型塗料之視覺效果。
上述之塗料助劑包括流平劑(slip and leveling agent)、消泡劑(defoamer)或分散劑(dispersant)，其中流平劑可使水性單液型塗料成膜時具有良好的平整性，消泡劑用以消除塗料形成之氣泡。而分散劑可以幫助各成分均勻地混合於水性單液型塗料中，降低各成分之間的界面張力。可使用之流平劑，例如市售之BYK 346；可使用之消泡劑，例如市售之TEGO foamex 805；可使用之分散劑，例如市售之BYK 192。
上述之成膜助劑為一種共溶劑(cosolvent)，其包括醚醇類(ether alcohol)、酸酯類(acid ester)或上述之組合，其作用在於幫助水性壓克力樹脂與其他成份均勻地混合，以幫助塗料成膜。可使用之成膜助劑，例如市售之TEXANOL(伊士曼科達)、ANOL pph(陶氏化學,Dow Chemical)、DBE-IB(杜邦)、DPnB(陶氏化學,Dow Chemical)等。
此外，除上述之成分外，尚可添加一稀釋劑，例如水，用以調整水性單液型塗料之黏度，使水性單液型塗料由岩田黏度杯#2測定之黏度為約8~10秒，較佳為8.5~9.5秒。由於水性壓克力樹脂本身會具有不同之含水量，進而影響水性單液型塗料之黏度，因此，可藉由額外添加之稀釋劑(例如，水)調整整體水性單液型塗料之黏度。
為了提高本發明之水性單液型塗料之穩定性(stability)，可添加具有胺基(amine)之化合物至塗料中，使水性單液型塗料之pH值呈現微鹼，pH值為約8.0-9.5，使其能長期保存於室溫下，其中具有胺基之化合物，例如氨水、一級胺(primary amine)、二級胺(secondary amine)或三級胺(tertiary amine)。
於一實施中，可使用市售之AMP-90或AMP-95(陶氏化學,Dow Chemical)、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺等具有胺基之化合物，以調整水性單液型塗料之pH值。
本發明之水性單液型塗料中的各成分之混合順序並無特別限定，只要能將各成份均勻混合即可，因此，可藉由機械攪拌方式幫助各成份之混合。由於水性壓克力樹脂佔水性單液型塗料之含量較高，為了使塗料中各成分混合均勻，於一較佳之實施例中，可先混合顏料、塗料助劑與成膜助劑，最後再加入水性壓克力樹脂。
本發明亦提供一種高光澤塗層之形成方法，此方法包括以下步驟：將上述提及之單液型塗料噴塗(spray coating)於一物件上；以及烘烤單液型塗料以形成一高光澤塗層。上述之物件包括電子產品之塑膠外殼，例如丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene,ABS)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,PVC)等塑膠。
上述烘烤之溫度為約40℃~100℃，烘烤之溫度會依據塗料噴塗之物件不同而作調整。於一實施例中，當物件為丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)時，烘烤溫度為約40℃~60℃，較佳為約50℃~60℃。於另一實施例中，當物件為聚碳酸酯(PC)時，烘烤溫度為約65℃~100℃，較佳為約70℃~80℃。
而烘烤之時間為約0.5小時~1小時並靜置48小時，或者以強制乾燥烘烤4~8小時，經過上述烘烤後，可使塗料中溶劑揮發後，即可得到高光澤塗層。此處需注意的是，此處所謂之”強制乾燥”係將烘烤時間一次加長，以使反應提前達成，但由於基材噴塗之物件為成型塑膠，因此溫度僅就較佳烘烤溫度之上限為主，不須再提高溫度。
上述之高光澤塗層之厚度為約12~25 μm，以使塗層具有遮蔽效果，且其具有60度視角之反射率為約85%~100%之光澤度，達到高光澤度之標準。
此處須注意的是，本發明之水性單液型塗料主要以水性壓克力樹脂為主，相對於其他油性塗料，更容易製備且更符合環保需求。此外，相對於一般的雙液型塗料，本發明之水性單液型塗料不需要額外添加硬化劑(curing agent)，且只需要藉由簡單的熱烘烤方式，即可製得具有高光澤度之塗層，因此能節省製程成本與縮短製程時間。
【實施例】 實施例1
取7克顏料溶於10克共溶劑及10克純水，靜置4小時以上或連續攪拌1小時以上。
之後，取0.6克流平助劑，再倒入20克純水置於另一杯中，機械攪拌5分鐘，再倒入50克水性壓克力樹脂，機械攪拌15分鐘，將此混合物倒入顏料混合液中，再攪拌30分鐘，最後再以AMP-90調整系統PH達8.0~9.5，此時再加入純水調整整體黏度達岩田#2杯之量測黏度在8.5秒~9.5秒。
最後，將上述配置之塗料噴塗於塑膠外殼上，乾膜厚度12~25 μm、烘烤條件為60℃/30分鐘，靜置48小時進行測試。以德國畢克(BYK)化學所售之光澤度計測量，其60度視角之反射率為約90%。
實施例2
取10克顏料溶於10克共溶劑及10克純水，靜置4小時以上或連續攪拌1小時以上。
之後，取0.6克分散劑，再倒入20克純水置於另一杯中，機械攪拌5分鐘，再倒入50克水性壓克力樹脂，機械攪拌15分鐘，將此混合物倒入顏料混合液中，再攪拌30分鐘，最後再以AMP-90調整系統PH達8.0~9.5，此時再加入純水調整整體黏度達岩田#2杯之量測黏度在8.5秒~9.5秒。
最後，將上述配置之塗料噴塗於塑膠外殼上，乾膜厚度12~25 μm、烘烤條件為60℃/30分鐘，靜置48小時進行測試。以德國畢克(BYK)化學所售之光澤度計測量，其60度視角之反射率為約88%。
實施例3
取8克顏料溶於8克共溶劑及10克純水，靜置4小時以上或連續攪拌1小時以上。
之後，取0.3克流平助劑，再倒入20克純水置於另一杯中，機械攪拌5分鐘，再倒入50克水性壓克力樹脂，機械攪拌15分鐘，將此混合物倒入顏料混合液中，再攪拌30分鐘，最後再以AMP-90調整系統PH達8.0~9.5，此時再加入純水調整整體黏度達岩田#2杯之量測黏度在8.5秒~9.5秒。
最後，將上述配置之塗料噴塗於塑膠外殼上，乾膜厚度12~25 μm、烘烤條件為60℃/30分鐘，靜置48小時進行測試。以德國畢克(BYK)化學所售之光澤度計測量，其60 度視角之反射率為約90%
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (13)

  1. 一種水性單液型塗料，包括：40~80重量份(parts by weight)之水性壓克力樹脂(aqueous acrylic resin)；5~15重量份之顏料；0.1~3重量份之塗料助劑；以及3~15重量份之成膜助劑；其中該水性單液型塗料不包括硬化劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之水性單液型塗料，尚包括：一稀釋劑。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之水性單液型塗料，其中該稀釋劑包括水。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之水性單液型塗料，其中該水性壓克力樹脂之分子量為大於100,000。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之水性單液型塗料，其中該水性壓克力樹脂之分子量為100,000~250,000。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之水性單液型塗料，其中該塗料助劑包括流平劑(slip and leveling agent)、消泡劑(defoamer)或分散劑(dispersant)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之水性單液型塗料，其中該水性單液型塗料之pH值為8.0-9.5。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之水性單液型塗料，其中該水性單液型塗料由岩田黏度杯#2測定之黏度為8~10秒。
  9. 一種高光澤塗層之形成方法，包括以下步驟：將如申請專利範圍第1項所述之單液型塗料噴塗於一 物件上；以及烘烤該單液型塗料以形成一高光澤塗層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之高光澤塗層之形成方法，其中該烘烤之溫度為40℃~100℃。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之高光澤塗層之形成方法，其中該烘烤之時間為4~8小時。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之高光澤塗層之形成方法，其中該高光澤塗層之60度視角之反射率為≧85%。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之高光澤塗層之形成方法，其中該高光澤塗層之厚度為12~25μm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20060128876A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Josef Huybrechts Aqueous coating compositions
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