TWI413664B - Coating method for coating UV hardening coating - Google Patents

Description

塗裝紫外線硬化塗料之塗裝方法

本發明係有關於一種紫外線硬化塗料，特別是一種紫外線硬化塗料之組成物及其塗裝方法。

隨著科技的發展與經濟水平的大幅提升，現今消費大眾在進行電子產品的選購上除了對產品的實用性與功能性加以考量外，同時也會對電子產品的外觀質感與美觀設計一併地納入產品選購時的考量範圍中。

市面上的電子產品，例如行動電話(mobile phone)、筆記型電腦(notebook)、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)或遊戲機等電子產品的外殼大致由塑膠、鋁鎂合金、碳纖維或鈦合金等材質所製成，並在外殼上製作有相當精美的圖樣或刻紋，藉以增加產品的美觀、質感以及產品的辨識度。

舉例來說，以金屬類之鋁、鋁鎂合金或鎂合金所加工成形之外殼，若要在金屬外殼表面製作圖樣，通常會以蝕刻、雷射雕刻或陽極處理方式，在金屬外殼上形成各種高低起伏之圖樣紋路變化，例如在金屬外殼上形成金屬髮絲紋路、金屬拋光霧感或金屬咬花等紋理，使得金屬外殼除了冷冽觸感外，還增添圖樣裝飾效果。然而，在上述製造金屬外殼之圖樣處理程序中，係分別應用了物理結構破壞或是電化學表面處理方式，使得金屬外殼具備各種圖樣紋路。相對的，也提高金屬外殼的製作加工成本，且電化學表面處理需使用極大量的溶劑，因此容易產生具高度污染性的廢棄物。

若以塑化類之PC塑膠(Polycarbonate)或ABS塑膠(Acrylonitrile-butadience styrene plastics)等材質進行熱壓或射出成型之外殼，其塑膠殼體之表面通常是藉由噴塗油墨的方式，在塑膠外殼表面形成各種二維(two dimensional，2D)的圖樣紋路，而此種塑膠外殼通常僅具有顏色之變化，並無法在塑膠殼體的表面形成有各種高低起伏的紋路變化，對消費者而言，塑膠外殼無法呈現出金屬紋路的觸摸手感。

再者，塑膠外殼通常是以噴塗(spray coating)方式，在塑膠外殼表面噴塗有油墨以形成各種圖樣紋路，惟，由於噴塗油墨與塑膠外殼表面之間具有密著性與耐磨性不佳等問題，使得噴塗油墨極容易在塑膠外殼的使用過程中受到磨損，而導致油墨從塑膠外殼表面上剝落，進而影響塑膠外殼的美觀與降低消費者的購買意願。

是以，便有一種金屬不導電真空鍍膜的技術(Non-Conductive Vacuum Metallization，NCVM)，係在塑膠外殼表面鍍上一層不導電的金屬薄膜，並搭配印刷或漆染色方式，可在塑膠外殼的表面呈現各種豐富色彩，進而使得塑膠外殼具有金屬質感，以提高產品的科技感增加產品的附加價值。然而，此種金屬不導電真空鍍膜仍具有製作費用昂貴等問題，無形之中，會提高塑膠外殼的整體製作成本。

綜上所述，不論是金屬外殼以蝕刻、雷射雕刻或陽極處理等技術，或是塑膠外殼以金屬不導電真空鍍膜等技術，在表面形成有各種立體圖樣紋路，其加工流程均相當的繁雜、耗時，使得整體的加工成本相對的提高不少，並且上述的加工製程對於刻紋深度的拿捏不易掌控，更有可能使外殼的結構強度受到損害。是以要如何提供一種可以適用於各種板材(如金屬、塑膠等板材)的塗料，並且透過塗料的特性在板材上形成各種圖樣紋路，如各種金屬刻紋、皮革觸感或是金屬彩紋等，即為從事此行業者所亟欲研究改善之方向所在者。

鑒於以上的問題，本發明提供一種紫外線硬化塗料之組成物(UV lacquer)及其塗裝方法，藉以改良習知加工工件表面上所形成之圖樣或花紋，因所使用之塗料與工件(加工工件)表面之間的密著性和耐磨性不足，而容易於工件表面發生磨損與剝離的問題，以及所形成的圖樣或花紋無法提供足夠的防滑性，使工件在使用上容易因滑脫而損壞的問題。同時，改良習知於工件表面在形成三維立體圖樣時，所使用的加工方法過於繁雜、耗時，且容易造成工件毀壞而使生產製造成本增加的問題。

根據本發明揭露一種紫外線硬化塗料之組成物，其包含有一55至75重量百分比(wt.%)的紫外線硬化樹脂、一2至10重量百分比的二丙烯酸三丙二醇脂(tripropylene glycol diacrylate，TPGDA)、一2至10重量百分比的三羥甲基丙烷三丙烯酸(trimethylolpropane triacrylate，TMPTA)、一2至20重量百分比的甲苯(toluene)、一2至15重量百分比的醋酸丁酯(butyl acetate)以及一2至25重量百分比的甲基異丁酮(methyl isobutyl ketone)。

根據本發明揭露一種塗裝紫外線硬化塗料之塗裝方法，其包括：提供一工件；塗佈一架橋劑(crosslinker)附著在工件表面；塗佈一紫外線硬化塗料附著在架橋劑表面；提供至少一圖樣轉印至紫外線硬化塗料上，令紫外線硬化塗料的表面形成有至少一圖樣紋路；提供一紫外線，紫外線於圖樣轉印時照射紫外線硬化塗料，以固化圖樣紋路。

本發明所揭露之紫外線硬化塗料之組成物及其塗裝方法，係應用於工件表面的加工處理上，並於工件表面上形成一紫外線硬化塗料組成物塗層。並可直接以壓印的方式，使紫外線硬化塗料組成物塗層在工件表面上形成立體圖樣與紋路，藉以簡化工件表面形成立體圖樣與紋路的加工製程，以及節省製造成本的目的。同時此紫外線硬化塗料組成物在工件表面所形成的塗層具有良好的耐磨和抗刮特性以及足夠的硬度，因此在工件的使用過程中，此紫外線硬化塗料組成物塗層不會因為受到磨損而從工件表面上脫離，並藉由立體圖樣與紋路的設置使工件表面的防滑性增加，且提升工件外觀的美感與質感。

以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

本發明實施例所揭露之紫外線硬化塗料之組成物及其塗裝方法，係應用於一工件表面的加工程序上，此紫外線硬化塗料組成物可藉由壓印的方式在工件表面形成立體的圖樣或紋路，藉以使工件的外觀美化並增加工件的質感。在此所稱之工件可為塑膠、金屬、皮革或紙類等材質所組成之板材或片狀物，然並非以此為限。

本發明實施例所揭露之紫外線硬化塗料之組成物，在製備上係提供一紫外線硬化樹脂，然後添加二丙烯酸三丙二醇脂(TPGDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸(TMPTA)、甲苯、醋酸丁酯及甲基異丁酮等物質與紫外線硬化樹脂攪拌混合，而形成紫外線硬化塗料組成物。

並且，所獲得的紫外線硬化塗料組成物中含有55至75重量百分比(wt.%)的紫外線硬化樹脂、2至10重量百分比的二丙烯酸三丙二醇脂(TPGDA)、2至10重量百分比的三羥甲基丙烷三丙烯酸(TMPTA)、2至20重量百分比的甲苯、2至15重量百分比的醋酸丁酯以及2至25重量百分比的甲基異丁酮。其中，紫外線硬化樹脂、二丙烯酸三丙二醇脂(TPGDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸(TMPTA)、甲苯、醋酸丁酯及甲基異丁酮在紫外線硬化塗料組成物中的含量，係可視紫外線硬化塗料組成物所欲形成圖樣或紋路的工件之材質而進行調整。例如，紫外線硬化塗料組成物中含有55重量百分比的紫外線硬化樹脂、5重量百分比的二丙烯酸三丙二醇脂(TPGDA)、5重量百分比的三羥甲基丙烷三丙烯酸(TMPTA)、10重量百分比的甲苯、8重量百分比的醋酸丁酯，以及17重量百分比的甲基異丁酮。

當本發明所揭露之紫外線硬化塗料之塗裝方法應用於工件表面的加工處理時。請參閱「第1圖」所示，首先提供一工件(S101)，此工件可為金屬、塑膠或紙類等材質所組成之板材或片狀物，在本實施例中係以工件為一鋁合金板材作為舉例說明，但並不以此為限。此鋁合金板材係事先經過清洗及乾燥等前處理，以去除原先附著於鋁合金板材表面的雜質，如棉絮及其他離子等。然後，塗佈一架橋劑(crosslinker)附著在工件表面(S102)，此一步驟在印刷紫外線硬化塗料組成物之前，可選擇性地以網板印刷方式(如網板機)在鋁合金板材之表面上塗佈一架橋劑(crosslinker)，並以紫外線(UV light)照射或熱風烘烤方式，使架橋劑乾燥固著於工件(如鋁合金板材)的表面。網板印刷方式為一較佳實施例之說明，但並不以此為限，其亦可使用一刮刀塗佈方式或一滾輪塗佈方式將架橋劑塗佈在工件之表面。

然後，塗佈一紫外線硬化塗料附著在架橋劑表面(S103)，可選擇性地以網板印刷方式(如網板機)在架橋劑之表面上塗佈一紫外線硬化塗料，藉由架橋劑提升鋁合金板材與紫外線硬化塗料之間的結合能力。另外，紫外線硬化塗料及架橋劑塗佈在鋁合金板材之表面上的厚度，主要是依照網板機之不同網目數而定。當網目數越低時，厚度會越高，而紫外線的照射的功率及時間即依照此此所塗佈的厚度進行微調。

提供至少一圖樣轉印至紫外線硬化塗料上，令紫外線硬化塗料的表面形成有至少一圖樣紋路(S103)，例如一光學壓延機，此紫外線壓印設備具有一母版，母版提供至少一圖樣，藉由將母版設置有圖樣之一側壓合於紫外線硬化塗料上，使母版上的圖樣移轉到紫外線硬化塗料組成物上，使得紫外線硬化塗料的表面形成有至少一圖樣紋路。

最後，提供一紫外線，紫外線於圖樣轉印時照射紫外線硬化塗料，以固化圖樣紋路(S105)，使具有圖樣紋路之紫外線硬化塗料硬化並緊密地固著於工件(如鋁合金板材)的表面，而完成在工件(如鋁合金板材)表面設置立體圖樣之加工處理程序。

此外，為了使紫外線硬化塗料組成物於鋁合金板之表面形成不同的色彩搭配，可選擇性的在紫外線硬化塗料組成物或架橋劑中添加色料(或調色劑)，並且，當所形成的顏色愈深時(如黑色、暗紅色、暗紫色等)，後續的紫外線照射、固化步驟中，所使用的紫外線照射功率及時間則需拉高及拉長，反之，當所形成的顏色愈淺時(如白色，淡紅色、淺綠色等)，則所使用的紫外線照射功率及時間則需降低及縮短。

在此加工處理程序完成之後，進一步的檢視紫外線硬化塗料組成物在鋁合金板材表面上的固著情形，以及立體圖樣的轉移完整性。並且以美國材料試驗協會(ASTM)D3363所規範的方法，對此表面具有立體圖樣的鋁合金板材進行硬度試驗(hardness test)。其係先將一鉛筆芯(MITSUBISHI UNI，三菱公司製造)露出約0.5至0.6公分。使鉛筆芯與400號砂紙呈90度角，藉由400號砂紙將鉛筆之筆芯頭磨耗至平整且邊緣無缺口的狀態。然後將鉛筆裝置於45°角的硬度試驗儀器中，在試驗荷重500克的條件下以鉛筆頭於工件表面的紫外線硬化塗料組成物塗層上刮行。在此硬度試驗中，筆芯硬度規格為H及2H之鉛筆無法劃破形成於工件表面上之紫外線硬化塗料組成物塗層。因此，本發明所揭露之紫外線硬化塗料組成物於工件表面上所形成之紫外線硬化塗料組成物塗層之硬度至少可達到硬度H至2H的標準。

本發明所揭露之紫外線硬化塗料之組成物包含有55至75重量百分比的紫外線硬化樹脂、2至10重量百分比的二丙烯酸三丙二醇脂(TPGDA)、2至10重量百分比的三羥甲基丙烷三丙烯酸(TMPTA)、2至20重量百分比的甲苯、2至15重量百分比的醋酸丁酯以及2至25重量百分比的甲基異丁酮。當本發明所揭露之紫外線硬化塗料組成物應用於工件表面的塗裝作業時，可藉由壓印的方式於工件表面上形成具有立體圖樣或紋路的立體塗層，並使形成於工件表面上的圖樣或紋路具有立體感與真實的觸摸質感，且可依據不同的需求改變工件表面上的圖樣或紋路，以達到客製化的需求。同時，本發明所揭露之紫外線硬化塗料組成物於工件表面上所形成的立體塗層具有良好的密著性，而不易於工件表面上剝離，並增加工件表面的防滑性，且由於紫外線硬化塗料組成物具有環保性、固化快、耐磨擦性、耐化學性與硬度高等優點，因此使本發明所揭露之紫外線硬化塗料組成物在工件表面處理的應用上具有相當高的實用價值。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，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。

第1圖為本發明實施例之紫外線硬化塗料組成物應用於工件表面的加工處理流程示意圖。

Claims (7)

1. 一種塗裝紫外線硬化塗料之塗裝方法，包括：提供一工件；塗佈一架橋劑附著在該工件表面；塗佈一紫外線硬化塗料附著在該架橋劑表面；提供至少一圖樣轉印至該紫外線硬化塗料上，令該紫外線硬化塗料的表面形成有至少一圖樣紋路；以及提供一紫外線，該紫外線於該圖樣轉印時照射該紫外線硬化塗料，以固化該圖樣紋路；其中，該紫外線硬化塗料含有如下成分之紫外線硬化塗料組成物：55至75重量百分比之紫外線硬化樹脂；2至10重量百分比之二丙烯酸三丙二醇脂；2至10重量百分比之三羥甲基丙烷三丙烯酸酯；2至20重量百分比之甲苯；2至15重量百分比之醋酸丁酯；以及2至25重量百分比之甲基異丁酮。
2. 如請求項1所述之塗裝紫外線硬化塗料之塗裝方法，其中塗佈該架橋劑附著在該工件表面的步驟更包括：以一網板印刷方式、一刮刀塗佈方式及一滾輪塗佈方式等其中之一者之施工方式予以塗裝。
3. 如請求項1所述之塗裝紫外線硬化塗料之塗裝方法，其中塗佈 該架橋劑附著在該工件表面的步驟後，更包括烘乾該架橋劑。
4. 如請求項3所述之塗裝紫外線硬化塗料之塗裝方法，其中烘乾該架橋劑的方式係可為紫外線照射或熱風烘烤。
5. 如請求項1所述之塗裝紫外線硬化塗料之塗裝方法，其中塗佈該紫外線硬化塗料附著在該架橋劑表面的步驟更包括：以一網板印刷方式、一刮刀塗佈方式及一滾輪塗佈方式等其中之一者之施工方式予以塗裝。
6. 如請求項1所述之塗裝紫外線硬化塗料之塗裝方法，其中該紫外線硬化塗料更包括有一色料。
7. 如請求項1所述之塗裝紫外線硬化塗料之塗裝方法，其中該工件係為一金屬基板。