TWI476253B

TWI476253B - 雙固化型塗料、硬塗層以及硬塗層的形成方法

Info

Publication number: TWI476253B
Application number: TW100101132A
Authority: TW
Inventors: Kuo Liang Ying; Kuo Hsing Wang; Pei Yen Wu; Yang Tsung Chen; Wen Pin Chen
Original assignee: Prior Company Ltd
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2015-03-11
Also published as: TW201229155A

Description

雙固化型塗料、硬塗層以及硬塗層的形成方法

本發明是有關於一種塗料，且特別是有關於一種具有雙固化特性的塗料。

紫外線(UV)固化樹脂由於具有反應速度快及高交鏈密度等優點，因此在業界廣泛被採用。然而，固化過程中，受限於紫外光之穿透深度及效率，紫外線(UV)固化樹脂層中遠離照射表面的底部容易發生未固化或固化不完全之情形，特別為當所塗之膜厚越厚越易造成上述之問題。此外，由於紫外線(UV)固化樹脂之收縮率較高，因此於玻璃基材上利用紫外線(UV)固化樹脂形成所需塗層(coating layer)時，塗層容易發生龜裂而造成附著不佳之情形。

另外，熱固化樹脂雖不容易有固化不完全的現象發生，熱固化樹脂卻需要較長的固化時間，因而不利於量產。有鑑於此，新樹脂材料的開發儼然成為重要的一項課題。

本發明提供一種雙固化型塗料，可以兼具熱固化塗料以及光固化塗料的特性。

本發明提供一種硬塗層的形成方法，其硬塗層可採用熱固化製程以及光固化製程至少其中一種來製作。

本發明提供一種硬塗層，可由熱固化製程以及光固化製程至少其中一種來製作，且硬塗層不容易有固化不完全的現象。

本發明提出一種雙固化型塗料，其包括一熱可固化樹脂以及一光固化樹脂。熱可固化樹脂的組成成份包括I、由聚醇樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂或其組合所組成之群組；II、三聚氰胺樹脂以及III、矽烷化合物。熱可固化樹脂的固化溫度低於200℃。此外，光固化樹脂的組成成分包括聚丙烯酸寡聚物以及一光起始劑。

在本發明之一實施例中，上述之聚丙烯酸寡聚物包括聚氨酯丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂、環氧丙烯酸樹脂或其混合物所組成之群組。

在本發明之一實施例中，上述之聚丙烯酸寡聚物包括脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯寡聚物、脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯寡聚物或其混合物所組成之群組。

在本發明之一實施例中，上述之光起始劑包括環己基-苯基酮。

在本發明之一實施例中，上述之熱可固化樹脂的固化溫度由120℃至200℃。

在本發明之一實施例中，上述之光固化樹脂的組成成份更包括聚亞醯胺。

本發明另提出一種硬塗層的形成方法。先提供一基板。於基板上塗佈一雙固化型塗料。雙固化型塗料包括包括一熱可固化樹脂以及一光固化樹脂。熱可固化樹脂的組成成份包括I、由聚醇樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂或其組合所組成之群組；II、三聚氰胺樹脂以及III、矽烷化合物。此外，光固化樹脂的組成成分包括聚丙烯酸寡聚物以及一光起始劑。接著，進行一熱固化製程以及一光固化製程至少其中一種以在基板上形成一硬塗層，其中熱固化製程的製程溫度低於200℃。

在本發明之一實施例中，上述之熱固化製程的製程溫度由120℃至200℃。

在本發明之一實施例中，上述之基板為一玻璃基板或一透明高分子基板。

在本發明之一實施例中，上述之光固化製程使用的光為紫外光。

本發明又提出一種硬塗層，配置於一基板上。硬塗層由一雙固化型塗料所組成。雙固化型塗料包括包括一熱可固化樹脂以及一光固化樹脂。熱可固化樹脂的組成成份包括：I、由聚醇樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂或其組合所組成之群組；II、三聚氰胺樹脂以及III、矽烷化合物。熱可固化樹脂的固化溫度低於200℃。此外，光固化樹脂的組成成分包括聚丙烯酸寡聚物以及一光起始劑。

在本發明之一實施例中，上述基板的材質包括玻璃或透明高分子材料。

基於上述，本發明利用熱可固化樹脂與光固化樹脂備製成雙固化型的塗料。雙固化型塗料可選擇熱固化製程以及光固化製程至少其中一種方式來固化，因而提高其製作上的便利性。另外，雙固化型塗料所構成的硬塗層兼具有兩種材料的特性，其中硬塗層不容易發生亀裂或是翹曲的現象，而具有理想的品質。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示為本發明一實施例的硬塗層的應用。請參照圖1，硬塗層100例如配置於基板200上。在本實施例中，基板200可以是玻璃基板、觸控面板的上基板或是或是顯示面板的上基板或是高分子基板。在一實施例中，基板200的材質可以是玻璃或是透明的高分子材料。硬塗層100的設置可以保護玻璃基板、觸控面板的上基板或是顯示面板的上基板，以提供防刮以及耐磨的作用。另外，硬塗層100有助於提高基板200的硬度以使基板200或是使用有基板200的電子裝置具備理想的機械性質。

一般而言，以紫外光固化樹脂製作硬塗層100，具有固化時程短且硬塗層100性質佳的優點。然而，過快的固化時程，卻也使得紫外光固化樹脂所製作的硬塗層100與基板200的接著性質不佳。因此，硬塗層100容易發生亀裂以及翹曲的現象。為了避免這樣的現象發生又可以兼顧快速固化的特性，本實施例提出一種雙固化型塗料來製作硬塗層100。

在本實施例中，雙固化型塗料例如包括一熱可固化樹脂以及一光固化樹脂。在此，熱可固化樹脂的固化溫度可以低於200℃，或是其固化溫度例如為120℃至200℃。另外，光固化樹脂實質上是紫外光可固化的樹脂材料。具體而言，熱可固化樹脂的組成成份包括：I、由聚醇樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂或其組合所組成之群組；II、三聚氰胺樹脂；以及III、矽烷化合物。光固化樹脂的組成成分包括聚丙烯酸寡聚物以及一光起始劑。

在一實施例中，聚丙烯酸寡聚物包括聚氨酯丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂、環氧丙烯酸樹脂或其混合物所組成之群組。聚丙烯酸寡聚物也可以包括脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯寡聚物、脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯寡聚物或其混合物所組成之群組。此外，光起始劑包括環己基-苯基酮。進一步而言，雙固化型塗料的光固化樹脂中若更包括有聚亞醯胺，則硬塗層100可以具有更好的交鏈密度。所以，本實施例也可選擇性地在光固化樹脂中添加聚亞醯胺。不過，本發明不以此為限。

詳言之，硬塗層100的形成方法可以是先提供基板200。於基板200上塗佈上述的雙固化型塗料。接著，進行一熱固化製程以及一光固化製程至少其中一種以在基板200上形成硬塗層100。在一實施例中，熱固化製程的製程溫度可以低於200℃，或是120℃至200℃，而光固化製程所使用的光為紫外光。在此，熱固化製程的製程溫度低於200℃，因此熱固化製程中紫外光固化樹脂的特性不容易變質。

換言之，採用本實施例的雙固化型塗料製作硬塗層100時，可以單獨採用熱固化製程、單獨採用光固化製程或是同時採用熱固化製程與光固化製程。因此，在缺乏光固化設備的情況下，製造者可直接採用熱固化製程來製作硬塗層100。另外，製造者若選用光固化製程製作硬塗層100，則可以進一步進行熱固化製程以確保雙固化型塗料完全地固化。尤其是，當硬塗層100因應不同需求而需具有較大的厚度，例如200mm或以上時，製造者同時採用熱固化製程與光固化製程可以確實地使本實施例的雙固化型塗料完全固化。也就是說，本實施例的硬塗層100可以採用多種製作方法加以製作，因此製作硬塗層100時所需的設備富有選擇性。此外，本實施例的硬塗層100可以固化完全而提供理想的機械性質。

為了具體說明本發明之雙固化型塗料以及硬塗層100，以下將以數個實例舉例說明本發明的雙固化型塗料的製備方式以及使用這些雙固化型塗料形成的硬塗層所具備的特性。

實例1.　製造者可以取用50ml玻璃瓶，用以盛裝雙固化型塗料。在本實例中，例如先取10g丁酮溶劑加入於玻璃瓶中。接著，於高速攪拌下加入5g丙烯酸單體(例如二季戊四醇六甲基丙烯酸酯(dipentaerythritol hexa(meth)acrylate，DPHA))、5g脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯寡聚物(例如型號為6145-100，長興化工公司生產)以及0.03g光起始劑(例如環己基苯基酮)。然後，將玻璃瓶中的混合物配製成固成份約為50%之光固化樹脂(配方A)。

另外，熱固化型樹脂(配方B)的備製方法例如是取5g聚酯樹脂(例如型號為PE6010,Elementis公司生產)、0.2g矽烷化合物(例如型號為6051,Elementis公司生產)以及2g三聚氰氨甲醛樹脂(例如型號為Cymel 325，Cytec公司生產)等材料加入上述的配方A中。接著，將配方A與配方B的混合物經高速攪拌後，即可配製完成約27g之雙固化型塗料。

實例2.　在本實例中，製造者可以取用50ml玻璃瓶，用以盛裝雙固化型塗料。接著，取10g丁酮溶劑加入玻璃瓶中。隨之，於高速攪拌下加入2g丙烯酸單體(例如是二季戊四醇六甲基丙烯酸酯(dipentaerythritol hexa(meth)acrylate，DPHA))、8g脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯寡聚物(例如型號為6150-100，長興化工公司生產)及0.03克光起始劑(例如環己基苯基酮)。之後，將玻璃瓶中的上述混合物配製成固成份約為50%之光固化樹脂(配方A)。

另外，熱固化型樹脂(配方B)的備製方法例如是先取5g聚酯樹脂(例如型號為PE6010,Elementis公司生產)、0.2g矽烷化合物(例如型號為6051,Elementis公司生產)以及2g三聚氰氨甲醛樹脂(例如型號為Cymel 325，Cytec公司生產)等材料加入配方A中。隨之，將配方A與配方B的混合物經高速攪拌後，即可配製完成約27g之雙固化型塗料。

實例3.　在本實例中，製造者可以取用50ml玻璃瓶，用以盛裝雙固化型塗料。接著，取10g丁酮溶劑加入玻璃瓶中。然後，於高速攪拌下加入5g丙烯酸單體(例如是二季戊四醇六甲基丙烯酸酯(dipentaerythritol hexa(meth)acrylate，DPHA))、5g脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯寡聚物Oligomer(例如型號為6154Q-80，長興化工公司生產)以及0.03g光起始劑(例如環己基苯基酮)。隨後，將玻璃瓶中的混合物均勻混合以配製成固成份約為50%之光固化樹脂(配方A)。

另外，熱固化型樹脂(配方B)的備製方法例如是先取5g聚酯樹脂(例如型號為PE6010,Elementis公司生產)、0.2g矽烷化合物(例如型號為6051,Elementis公司生產)以及2g三聚氰氨甲醛樹脂(例如型號為Cymel 325，Cytec公司生產)等材料加入配方A中。然後，將配方A與配方B經高速攪拌後，即可配製完成約27g之雙固化型塗料。

實例4.　在本實例中，製造者可以取用50ml玻璃瓶，用以盛裝雙固化型塗料。接著，取10g丁酮溶劑加入玻璃瓶中。然後，於高速攪拌下加入5g丙烯酸單體(例如是二季戊四醇六甲基丙烯酸酯(dipentaerythritol hexa(meth)acrylate，DPHA))、5g脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯寡聚物(例如型號為6145-100，長興化工公司生產)以及0.03g光起始劑(例如環己基苯基酮)。接著，將玻璃瓶中的混合物均勻混合以配製成固成份約為50%之光固化樹脂(配方A)。

另外，熱固化型樹脂(配方B)的備製方法例如是先取5g聚丙烯酸樹脂(例如型號為PA-1129-60，穗業實業公司生產)、0.2g矽烷化合物(例如型號為6051，Elementis公司生產)以及2g三聚氰氨甲醛樹脂(例如型號為Cymel 325，Cytec公司生產)等材料加入配方A中。隨之，將配方A與配方B的混合物經高速攪拌後，即可配製完成約27g之雙固化型塗料。

實例5.　在本實例中，製造者可以取用50ml玻璃瓶，用以盛裝雙固化型塗料。接著，取10g丁酮溶劑加入玻璃瓶中。然後，於高速攪拌下加入5g丙烯酸單體(例如是二季戊四醇六甲基丙烯酸酯(dipentaerythritol hexa(meth)acrylate，DPHA))、5g脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯寡聚物(例如型號為6150-100，長興化工公司生產)以及0.03g光起始劑(例如環己基苯基酮)。隨之，將玻璃瓶中的混合物均勻混合以配製成固成份約為50%之光固化樹脂(配方A)。

實例6.　在本實例中，製造者可以取用50ml玻璃瓶，用以盛裝雙固化型塗料。接著，取10g丁酮溶劑加入玻璃瓶中。然後，於高速攪拌下加入5g丙烯酸單體(例如是二季戊四醇六甲基丙烯酸酯(dipentaerythritol hexa(meth)acrylate，DPHA))、5g脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯寡聚物(例如型號為6154Q-80，長興化工公司生產)以及0.03g光起始劑(例如環己基苯基酮)。隨之，將玻璃瓶中的混合物均勻混合以配製成固成份約為50%之光固化樹脂(配方A)。

上述實例1至實例6的雙固化型塗料以塗佈棒32號塗佈於玻璃基板上，並且進行光固化製程以在玻璃基板上形成硬塗層，以便進行特性測試。詳言之，光固化製程的步驟例如是：將玻璃基板上的雙固化型塗料經200℃溫度乾燥2分鐘以使溶劑蒸發後，再以紫外光曝光機(Fusion UV，LH-6，H型燈源)加以固化乾燥，其中紫外光曝光機的能量設定為60%，線速度為6 m/min。經由上述光固化製程後，實例1至實例6的雙固化型塗料所形成的硬塗層，例如為50 μm厚，的特性如表A所述：

鉛筆硬度試驗係利用鉛筆硬度試驗機[Elcometer 3086,SCRATCH BOY]，用JISK－5400方法測試待測樣品表面之鉛筆硬度。

百格測試則是在基材之表面塗層上貼上數條十字交叉的膠帶，然後將膠帶撕離表面塗層。

耐刮測試是利用線性耐磨試驗機[QC-621H]於500公克之重量平台(面積長寬10 mm×10 mm)上貼黏置待測樣品(長寬10 mm×10 mm)，直接測試待測樣品抗刮層之重壓耐刮能力，以試驗行程2 inch，10 cycle/min之速度進行10 cycles耐刮測試。

另外，上述實例1至實例6的雙固化型塗料以塗佈棒32號塗佈於玻璃基板上，並且進行熱固化製程以在玻璃基板上形成硬塗層，以便進行特性測試。詳言之，熱固化製程的步驟例如是將塗佈有雙固化型塗料的玻璃基板放置於烘箱中烘烤，其中烘烤條件為：烘烤溫度200℃且烘烤時間十分鐘。經由上述熱固化製程後，實例1至實例6的雙固化型塗料形成的硬塗層，例如為50 μm厚，的特性如表B所述：

由表A及表B可知，無論是以光固化的方式形成硬塗層或是以熱固化的方式形成硬塗層，只要使用本發明的雙固化型塗料，就可以製作出硬度佳、不易脫離且耐磨防刮的硬塗層。具體而言，由各硬塗層的鉛筆硬度可知，本實施例所製作出來的硬塗層硬度甚高。由百格測試的結果可知，本實施例所製作出來的硬塗層與玻璃基板的接合性相當良好。由耐刮測試可知，本實施例所製作出來的硬塗層確實可以達到耐刮、抗磨的功效。此外，以上實例雖然都以硬塗層塗佈於玻璃基板上的樣本來進行測試，不過，本實施例的硬塗層塗佈於塑膠基板或是透明高分子基板上也可以提供硬度佳、不易脫離且耐磨防刮的特性。

綜上所述，本發明利用熱可固化樹脂以及光固化樹脂來製備雙固化型塗料。因此，雙固化型塗料可以採用光固化製程以及熱固化製程至少其中一種來固化以形成所需的硬塗層。所以，製作本發明的硬塗層所需的設備具有較多的選擇。並且，硬塗層與基板之間的接著良好，因而可以具有理想的特性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，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，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100‧‧‧硬塗層

200‧‧‧基板

圖1繪示為本發明一實施例的硬塗層的應用。

100．．．硬塗層

200．．．基板

Claims

一種雙固化型塗料，包括：一熱可固化樹脂，其組成成份包括：由聚醇樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂或其組合所組成之群組；三聚氰胺樹脂；矽烷化合物，其中該熱可固化樹脂的固化溫度由120℃至200℃；以及一光固化樹脂，其組成成分包括丁酮、丙烯酸單體、聚丙烯酸寡聚物以及一光起始劑，其中該聚丙烯酸寡聚物包括脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯寡聚物，該光起始劑包括環己基-苯基酮，以雙固化型塗料的總量為100重量%計，丁酮為36重量%至37重量%，丙烯酸單體為7重量%至19重量%，聚丙烯酸寡聚物為18重量%至30重量%，光起始劑為0.10重量%至0.12重量%，樹脂為18重量%至19重量%，三聚氰胺樹脂為7重量%至8重量%，矽烷化合物為0.7重量%至0.8重量%。
如申請專利範圍第1項所述之雙固化型塗料，其中該光固化樹脂的組成成份更包括聚亞醯胺。
一種硬塗層的形成方法，包括：提供一基板；於該基板上塗佈一雙固化型塗料，該雙固化型塗料包括：一熱可固化樹脂，其組成成份包括：由聚醇樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂或其組合所組成之群組，該熱可固化樹脂的固化溫度由120℃至200℃；三聚氰胺樹脂；矽烷化合物；一光固化樹脂，其組成成分包括丁酮、丙烯酸單體、聚丙烯酸寡聚物以及一光起始劑，其中該聚丙烯酸寡聚物包括脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯寡聚物，該光起始劑包括環己基-苯基酮，以雙固化型塗料的總量為100重量%計，丁酮為36重量%至37重量%，丙烯酸單體為7重量%至19重量%，聚丙烯酸寡聚物為18重量%至30重量%，光起始劑為0.10重量%至0.12重量%，樹脂為18重量%至19重量%，三聚氰胺樹脂為7重量%至8重量%，矽烷化合物為0.7重量%至0.8重量%；以及進行一熱固化製程以及一光固化製程至少其中一種以在該基板上形成一硬塗層，其中該熱固化製程的製程溫度低於200℃。
如申請專利範圍第3項所述之硬塗層的形成方法，其中該熱固化製程的製程溫度由120℃至200℃。
如申請專利範圍第3項所述之硬塗層的形成方法，其中該基板為一玻璃基板或一透明高分子基板。
如申請專利範圍第3項所述之硬塗層的形成方法，其中該光固化製程使用的光為紫外光。
一種硬塗層，配置於一基板上，該硬塗層由一雙固化型塗料所組成，該雙固化型塗料包括：一熱可固化樹脂，其組成成份包括：由聚醇樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂或其組合所組成之群組，該熱可固化樹脂的固化溫度由120℃至200℃；三聚氰胺樹脂；矽烷化合物；以及一光固化樹脂，其組成成分包括丁酮、丙烯酸單體、聚丙烯酸寡聚物以及一光起始劑，其中該聚丙烯酸寡聚物包括脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯寡聚物，該光起始劑包括環己基-苯基酮，以雙固化型塗料的總量為100重量%計，丁酮為36重量%至37重量%，丙烯酸單體為7重量%至19重量%，聚丙烯酸寡聚物為18重量%至30重量%，光起始劑為0.10重量%至0.12重量%，樹脂為18重量%至19重量%，三聚氰胺樹脂為7重量%至8重量%，矽烷化合物為0.7重量%至0.8重量%。
如申請專利範圍第7項所述之硬塗層，其中該基板的材質包括玻璃或是透明高分子材料。