TWI546351B - 具有撥水易潔特性的塗料以及使用所述塗料之塗層的形成方法 - Google Patents

Description

具有撥水易潔特性的塗料以及使用所述塗料之塗層的形成方法

本發明是有關於一種塗料以及使用所述塗料之塗層的形成方法，且特別是有關於一種具有撥水易潔特性的塗料以及使用所述塗料之塗層的形成方法。

習知撥水撥油的技術中，大多使用氟樹脂或矽樹脂做表面處理，但這類的氟樹脂或矽樹脂由於分子量小、成膜特性不佳，故當將上述氟樹脂或矽樹脂塗佈在多孔性基材表面時，其本身容易滲入孔隙中，因此無法完全覆蓋基材表面來形成連續的塗佈面。此外，由於小分子氟樹脂或矽樹脂的化學反應性較差，不容易與被塗佈的基材表面產生良好的鍵結，因此耐久性較差，在經過數次擦拭後，其撥水易潔的特性會因氟樹脂或矽樹脂塗層被破壞而逐漸消失。因此，在清除油性筆所造成的痕跡時，油性筆的墨水會由被破壞的塗層滲入基材中，而造成不可移除的痕跡。另 外，使用上述氟樹脂或矽樹脂塗佈在多孔性基材表面時，其會改變表面的觸感，而不利於商品販售。如此一來，提供一種具有撥水易潔特性及耐久性佳的塗料，以及將此塗料加工於多孔性基材表面以形成具耐久性的撥水易潔塗層之方法將成為未來重要的一門課題。

本發明提供一種塗料以及使用所述塗料之塗層的形成方 法，其具有較佳的耐久性以及撥水易潔的特性。

本發明提供一種具有撥水易潔特性的塗料，包括：全水 解型的聚乙烯醇(PVA)以及含氫矽樹脂(Hydrogen silicone)。所述全水解型的聚乙烯醇的聚合度介於300~2600之間。所述全水解型聚乙烯醇與含氫矽樹脂的重量比例為0.5~4倍。所述含氫矽樹脂與所述全水解型聚乙烯醇反應鍵結，使得所述全水解型聚乙烯醇由親水特性轉變成撥水易潔特性。

在本發明的一實施例中，所述具有撥水易潔特性的塗 料，更包括：交聯劑以及流平助劑。交聯劑的含量為所述塗料的0.1~30重量百分比。流平助劑的含量為所述塗料的0.1~30重量百分比。

在本發明的一實施例中，所述交聯劑包括乙二醛水溶液、戊二醛水溶液、硼酸水溶液、硼砂水溶液、水性異氰酸酯或其組合。

在本發明的一實施例中，所述全水解型聚乙烯醇的聚合度介於1400~2600之間。

本發明提供一種具有撥水易潔特性的塗層的形成方法，其步驟包括：

(一)提供基材。

(二)選擇性地於所述基材上塗佈填縫劑，接著進行第一乾燥處理。

(三)於所述填縫劑上塗佈具有撥水易潔特性的塗料，接著進行第二乾燥處理，以形成所述具有撥水易潔特性的塗層。所述具有撥水易潔特性的塗料包括：全水解型的聚乙烯醇以及含氫矽樹脂。所述全水解型的聚乙烯醇的聚合度介於300~2600之間。所述全水解型聚乙烯醇與含氫矽樹脂的重量比例為0.5~4倍。所述含氫矽樹脂與所述全水解型聚乙烯醇反應鍵結，使得所述全水解型聚乙烯醇由親水特性轉變成撥水易潔特性。

在本發明的一實施例中，所述基材包括壁紙、織品、玻璃、牆壁或其組合。在本發明的一實施例中，所述填縫劑包括水溶性高分子、水性乳液、所述具有撥水易潔特性的塗料或其組合。

在本發明的一實施例中，所述水溶性高分子包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或其組合。所述水性乳液包括聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸樹脂(Acrylic resin)乳液、聚氨酯(PU)乳液或其組合。

在本發明的一實施例中，在所述基材上塗佈所述填縫劑 的步驟包括塗佈一層或多層所述填縫劑。

在本發明的一實施例中，所述第二乾燥處理的溫度介於130℃至170℃之間，且所述第二乾燥處理的時間介於3分至10分之間。

基於上述，本發明提供一種塗料，其利用全水解型的聚乙烯醇與含氫矽樹脂反應鍵結，使得所述全水解型聚乙烯醇由親水特性轉變成撥水易潔特性。由於所述全水解型聚乙烯醇與含氫矽樹脂之間具有化學鍵結，因此，其所屬之塗料的耐久性較佳，且亦具有撥水易潔的特性。此外，聚乙烯醇本身具有抗油性溶劑的特性，且與大多數基材表面具有較佳的附著力，因此可提供額外的耐久性及易潔特性。此外，本發明亦提供一種使用所述塗料之塗層的形成方法。所述形成方法先於基材上塗佈填縫劑，之後，再於填縫劑上塗佈所述塗料。由於填縫劑可填充基材中的孔隙，其使得後續塗佈的塗料形成一連續的表面。如此一來，本發明便可避免習知技術中油性筆的墨水滲入基材中的孔隙，藉此可提升所述塗層的撥水易潔能力。

為讓本發明的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。

100‧‧‧基材

102‧‧‧填縫劑

104‧‧‧塗層

圖1為本發明一實施例之塗層的剖面示意圖。

本發明之一實施例提供一種具有撥水易潔特性的塗料，其包括全水解型的聚乙烯醇以及含氫矽樹脂。由於聚乙烯醇富含羥基(即OH官能基)，故其與含氫矽樹脂可進行脫水反應，且鍵結至含氫矽樹脂的主鏈上。所謂全水解型的聚乙烯醇是指聚乙烯醇醋酸酯中疏水性的醋酸基被水解成親水性的羥基，從而形成聚乙烯醇，而聚乙烯醇醋酸酯水解的程度大於或等於95%莫耳比。由於全水解型的聚乙烯醇中的羥基為親水性，其本身具有抗油性溶劑的特性，且與大多數基材表面具有較佳的附著力，因此，油性墨水(可例如是油性筆或其他油性污漬)不會滲入由全水解型的聚乙烯醇所構成的塗料中。如此一來，其可提升所述塗料的耐久性及易潔特性。此外，由於所述全水解型聚乙烯醇與含氫矽樹脂反應鍵結，其使得所述全水解型聚乙烯醇由親水特性轉變成撥水易潔特性。因此，相較於習知技術中的小分子氟樹脂或矽樹脂，本實施例之塗料的耐久性較佳，且亦具有撥水易潔的特性。所謂耐久性是指所述塗料不會因為擦拭而降低其撥水易潔的特性。有關本實施例之塗料所包括的各項成分的說明如下，其中各項成分所列舉的實例以及含量等等僅作為說明用途，而非用以限定本發明。

本實施例之全水解型聚乙烯醇與含氫矽樹脂的重量比例為0.5~4倍。所述全水解型聚乙烯醇係指水解度大於或等於95%之聚乙烯醇，其聚合度可例如是300~2600。在一實施例中，所述 全水解型聚乙烯醇的聚合度可例如是1400~2600。

本實施例之具有撥水易潔特性的塗料的整體固含量可例 如是1%~30%。在一實施例中，撥水易潔塗料的整體固含量可例如是10%~20%。所述含氫矽樹脂係指在矽樹脂結構中具有Si-H化學鍵的矽樹脂。Si-H化學鍵在含氫矽樹脂中的位置可為端基、側基、或者兩者兼有，但本發明不以此為限。所述端基係指Si-H化學鍵位於含氫矽樹脂高分子鏈的最末端；而所述側基則係指Si-H化學鍵位於含氫矽樹脂高分子鏈的側邊。在一實施例中，所述含氫矽樹脂可例如是甲基氫矽樹脂(methyl hydrogen silicone)、乙基氫矽樹脂(ethyl hydrogen silicone)或其組合。

此外，本實施例之撥水易潔塗料中，可選擇性地包括交 聯劑以及流平助劑。所述交聯劑的含量為所述塗料的0.1~30重量百分比。交聯劑可混合所述全水解型聚乙烯醇水溶液，其在烘乾後可與所述全水解型聚乙烯醇交聯，以提高所述塗料的耐水性以及強度。另外，在未交聯時，部分交聯劑亦可當作抗菌劑來使用。 在一實施例中，交聯劑可例如是乙二醛水溶液、戊二醛水溶液、硼酸水溶液、硼砂水溶液、水性異氰酸酯或其組合，只要可交聯聚乙烯醇之交聯劑皆可使用。所述交聯劑可單獨使用或混合使用，本發明不以此為限。所述流平助劑的含量為所述塗料的0.1~30重量百分比。流平助劑可用以使塗料塗佈在基材上後能自行均勻地流平而覆蓋基材表面。在一實施例中，流平助劑可例如是異丙醇、乙二醇、丁二醇、二丙二醇單甲醚、改性矽樹脂(例如是 BYK-333)、丙烯酸共聚物(例如是BYK-3440)或其他的適合材料，只要可幫助塗料流平之流平助劑皆可使用。所述流平助劑可單獨使用或混合使用，本發明不以此為限。

圖1為本發明一實施例之塗層的製造流程的剖面示意圖。

本發明提供一種使用所述塗料之塗層104的形成方法，其步驟如下。首先，提供基材100。在一實施例中，基材100可例如是壁紙、織品、玻璃、牆壁或其組合。但本發明不限於此，只要是能塗佈所述塗料於其上，基材100的種類可依需求來選擇。

接著，可選擇性地於基材100上塗佈填縫劑102，並進行第一乾燥處理。填縫劑102的作用在於填充基材100中的孔隙，以避免後續塗料在塗佈時因孔隙滲漏而無法在基材100表面形成連續性的塗層104。在一實施例中，在基材100上塗佈填縫劑102的步驟可例如是塗佈一層或是多層填縫劑102。填縫劑102可例如是水溶性高分子、水性乳液、所述具有撥水易潔特性的塗料或其組合。在一實施例中，水溶性高分子可例如是聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或其組合。水性乳液可例如聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸樹脂(Acrylic resin)乳液、聚氨酯(PU)乳液或其組合。所述填縫劑102可視不同的基材特性決定是否使用，其可單獨使用一種或組合使用多種填縫劑102，只要填縫劑102中的各成分之相容性許可即可，本發明不以此為限。在其他實施例中，填縫劑102亦可例如是非水溶性分子、非水性乳液或其組合。在一實施例中，第一乾燥處理的溫度介 於130℃至170℃之間。第一乾燥處理的時間介於3分至10分之間。

另外，在填縫劑102中亦可選擇性地加入添加劑來調整 填縫劑102的表面張力，進而使得填縫劑102具有平滑表面。在一實施例中，添加劑可包括矽樹脂類的材料。矽樹脂類的材料可例如是聚醚改性二甲基矽樹脂、聚醚改性苯基甲基矽樹脂、聚醚改性聚矽氧烷或其組合。但本發明不限於此，只要是能調整填縫劑102的表面張力，添加劑的種類可依需求來選擇。

之後，於填縫劑102上塗佈所述塗料。在一實施例中， 在填縫劑102上塗佈所述塗料的步驟可例如是塗佈一層或是多層塗料。所述塗料包括全水解型的聚乙烯醇以及含氫矽樹脂。本實施例之全水解型的聚乙烯醇的聚合度介於300~2600之間。在一實施例中，所述全水解型聚乙烯醇的聚合度介於1400~2600之間。 所述全水解型聚乙烯醇與含氫矽樹脂的重量比例為0.5~4倍。在一實施例中，所述含氫矽樹脂可例如是甲基氫矽樹脂、乙基氫矽樹脂或其組合。

此外，本實施例之塗料可選擇性地包括交聯劑以及流平 助劑。所述交聯劑的含量為所述塗料的0.1~30重量百分比。在一實施例中，交聯劑可例如是乙二醛水溶液、戊二醛水溶液、硼酸水溶液、硼砂水溶液、水性異氰酸酯或其組合。所述流平助劑的含量為所述塗料的0.1~30重量百分比。在一實施例中，流平助劑可例如是異丙醇、乙二醇、丁二醇、二丙二醇單甲醚、改性矽樹脂(例如是BYK-333)、丙烯酸共聚物(例如是BYK-3440)或其 他的適合材料。

接著，進行第二乾燥處理，使得所述全水解型的聚乙烯醇與所述含氫矽樹脂反應鍵結，以於填縫劑102上形成具有撥水易潔特性的塗層104。在一實施例中，第二乾燥處理的溫度介於130℃至170℃之間。第二乾燥處理的時間介於3分至10分之間。在一實施例中，第二乾燥處理的溫度可介於150℃至170℃之間。

為了具體說明本發明之塗料以及使用所述塗料之塗層104，以下列舉實驗例以及比較例以說明本發明之塗料的製備方法以及使用所述塗料之塗層104的形成方法及其特性，其中各成分含量以及製作步驟等等僅為舉例說明，而不應用以限定本發明。

《實驗例1~4》

材料說明

1. PVA1：10%重量百分比之全水解樹脂，聚合度1700。

2. PVA2：20%重量百分比之全水解樹脂，聚合度300。

3. PVA3：10%重量百分比之部分水解樹脂，聚合度500。

4. 丙烯酸乳液：表1中選用的為苯乙烯-丙烯酸共聚合樹脂乳液，固成分為47±1%。

5. 水性PU樹脂：固成分35±1%的水性PU樹脂。

6. 含氫矽樹脂：有效成分為50%之矽樹脂乳液。

7. 氟樹脂：為C6氟烷共聚合物，固成分為20±1%。

施作方式

以線棒塗覆法將實驗例1~4以及比較例1~4中的組成物 以#14線棒塗佈在50mm×150mm的素玻璃上，再使用熱風乾燥箱在150℃×5分鐘的條件下烘乾，即為測試用樣片。

評價方式

A.水滴角：使用水滴接觸角量測儀量測樣片塗膜的水滴角。

B.耐水性：以濕布擦拭樣片塗膜表面，觀察塗膜表面是否產生缺陷，如表面呈黏稠狀、表面失光、表面缺料等，合格品應與測試前一致。

C.易擦拭性：樣片表面以油性筆劃過，待乾燥後再以70%酒精擦拭表面，合格品為表面不可殘留油性筆墨水痕跡。

D.易擦拭耐久性：重複施作易擦拭性測試三次，施作前須等候酒精乾燥。

由上表1可知，實驗例1~4的耐水性、易擦拭性以及易擦拭耐久性皆優於比較例1~4。

《實驗例5~7》

施作方式

以線棒塗覆法將實驗例1的組成物以#14線棒塗佈在130mm×160mm的壁紙上，再使用熱風乾燥箱在150℃×5分鐘的條件下烘乾，即完成施作層數一層(即實驗例5)。之後，可依據需求層數重複施作二層(即實驗例6)以及三層(即實驗例7)。

評價方式

以油性筆在壁紙樣品上塗鴉，待乾燥後再噴以70%酒精，使用衛生紙擦拭清除油性筆痕跡，觀察油性筆墨水滲漏的情形(即滲漏性)及油性筆墨水痕跡殘留的程度(即易潔性)予以評價。

由上表2可知，施作層數較多層(如實驗例7)的滲漏性以及易潔性優於施作層數較少層(如實驗例5)。

綜上所述，本發明提供一種塗料，其利用全水解型的聚乙烯醇與含氫矽樹脂反應鍵結，使得所述全水解型聚乙烯醇由親水特性轉變成撥水易潔特性。由於所述全水解型聚乙烯醇與含氫 矽樹脂之間具有化學鍵結，因此，其所屬之塗料的耐久性較佳，且亦具有撥水易潔的特性。此外，本發明亦提供一種使用所述塗料之塗層的形成方法。所述形成方法先於基材上塗佈填縫劑，之後，再於填縫劑上塗佈所述塗料。由於填縫劑可填充基材中的孔隙，其使得後續塗佈的塗料形成一連續的表面。如此一來，本發明便可避免習知技術中油性筆的墨水滲入基材中的孔隙，藉此可提升所述塗層的撥水易潔能力。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧基材

102‧‧‧填縫劑

104‧‧‧塗層

Claims (10)

1. 一種具有撥水易潔特性的塗料，包括：全水解型的聚乙烯醇，其聚合度介於300~2600之間；以及含氫矽樹脂，所述全水解型聚乙烯醇與含氫矽樹脂的重量比例為0.5~4倍，其中所述含氫矽樹脂與所述全水解型聚乙烯醇反應鍵結，使得所述全水解型聚乙烯醇由親水特性轉變成撥水易潔特性。
2. 如申請專利範圍第1項所述的塗料，更包括：交聯劑，其含量為所述塗料的0.1~30重量百分比；以及流平助劑，其含量為所述塗料的0.1~30重量百分比。
3. 如申請專利範圍第2項所述的塗料，其中所述交聯劑包括乙二醛水溶液、戊二醛水溶液、硼酸水溶液、硼砂水溶液、水性異氰酸酯或其組合。
4. 如申請專利範圍第1項所述的塗料，其中所述全水解型聚乙烯醇的聚合度介於1400~2600之間。
5. 一種具有撥水易潔特性的塗層的形成方法，包括：(一)提供基材；(二)選擇性地於所述基材上塗佈填縫劑，接著進行第一乾燥處理；以及(三)於所述填縫劑上塗佈具有撥水易潔特性的塗料，接著進行第二乾燥處理，以形成所述具有撥水易潔特性的塗層，其中所述具有撥水易潔特性的塗料包括：全水解型的聚乙烯醇以及含氫 矽樹脂，所述全水解型的聚乙烯醇的聚合度介於300~2600之間，且所述全水解型聚乙烯醇與含氫矽樹脂的重量比例為0.5~4倍，其中所述全水解型聚乙烯醇與所述含氫矽樹脂反應鍵結，使得所述全水解型聚乙烯醇由親水特性轉變成撥水易潔特性。
6. 如申請專利範圍第5項所述的塗層的形成方法，其中所述基材包括壁紙、織品、玻璃、牆壁或其組合。
7. 如申請專利範圍第5項所述的塗層的形成方法，其中所述填縫劑包括水溶性高分子、水性乳液、所述具有撥水易潔特性的塗料或其組合。
8. 如申請專利範圍第7項所述的塗層的形成方法，其中所述水溶性高分子包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或其組合，所述水性乳液包括聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸樹脂(Acrylic resin)乳液、聚氨酯(PU)乳液或其組合。
9. 如申請專利範圍第5項所述的塗層的形成方法，其中在所述基材上塗佈所述填縫劑的步驟包括塗佈一層或多層所述填縫劑。
10. 如申請專利範圍第5項所述的塗層的形成方法，其中所述第二乾燥處理的溫度介於130℃至170℃之間，且所述第二乾燥處理的時間介於3分至10分之間。