TWI630108B - 低光澤度板材及其成型品 - Google Patents
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Abstract
一種低光澤度板材包含一基底層及一消光塗層。消光塗層的平均厚度範圍為2.5至6微米，並是由一包括消光劑組分的塗料組成物形成在基底層的表面，且消光劑組分的平均粒徑d50與消光塗層的表面粗糙度Ra的比值範圍為5<d50/Ra≦11。該低光澤度板材不僅具有較低的光澤度，其消光塗層也具有良好的耐磨性及對基底層的附著性，且即使經歷過成型製程，所製得的成型品仍然符合低光澤度的要求，以及成型品中消光塗層仍具有良好的耐磨性及對基底層的附著性。
Description
本發明是有關於一種低光澤度板材及其成型品，特別是指一種透過控制消光劑組分的平均粒徑d50與消光塗層的表面粗糙度Ra的比值在特定範圍，以及消光塗層的平均厚度在特定範圍之低光澤度板材，以及由該低光澤度板材所製得的成型品。
許多的高分子基材本身具有較高的光澤度，例如聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等，當此類高分子基材欲進一步製成低光澤度的成型品時，就需要將此類高分子基材進行消光處理。但現有降低成型品光澤度的方法，例如在高分子基材中加入添加劑(例如：橡膠、消光劑等)再製成成型品、或是將高分子基材的表面進行壓紋處理再製成成型品，仍然存在成型品有耐磨性不佳，或是機械強度下降等問題。為了改善成型品的耐磨性，現有技術中常透過在高分子基材的表面上形成消光塗層以得到低光澤度板材。其中，消光塗層是由包括消光劑、樹脂及交聯劑的塗料組成物所形成，由於消光塗層具有粗糙表面並讓入射光線產生漫射，使得低光澤度板材可具有表面低光澤度
的性質。業界在光澤度(Gloss)的評價上，若在測量角度為60°時測得的光澤度值為小於10 GU，可認定為「低光澤度」；如有需要測量更低光澤度的產品，則進一步使用測量角度85°量測光澤度，所測得的光澤度值越小代表光澤度越低，並可認定為「更低光澤度」。
美國專利公開案US 20130131268 A1揭露一種可輻射固化的液體塗料組成物，其包含多官能(甲基)丙烯酸酯化低聚物、C8至C20單官能脂族烷基(甲基)丙烯酸酯、單體活性稀釋劑及消光劑。由該可輻射固化的液體塗料組成物所製得的塗層在測量角度為60°時的光澤度值為小於15，在測量角度為85°時的光澤度值為小於等於80。該美國專利公開案訴求塗層能快速乾燥、可打磨並具有耐化性，但是，該美國專利公開案的塗層可能會因該可輻射固化的液體塗料組成物的配方組成中，含有較高比例的丙烯酸成份且具有較高的交聯程度，從而在經過例如包括加熱及拉伸的成型製程後導致所製得產品的表面性質不佳(例如塗層容易脆化或產生龜裂)，另外，該美國專利公開案中並未控制消光劑粒徑與表面粒糙度，故導致塗層的光澤度表現仍不理想。
美國專利公開案US 20100035026 A1揭露一種低光澤度基材，包含一基底層及一形成在該基底層上的表面塗層，其中表面塗層包含約1wt%的填充劑。該低光澤度基材在測量角度為60
°時的光澤度值為小於20 GU。然而，對於訴求更低光澤度(例如以測量角度為85°進行量測)以提升質感的產品而言，該美國專利公開案的低光澤度基材的光澤度仍不符要求。
由上述說明可知，就低光澤度板材而言，如何使其同時具備低光澤度及較佳表面性質(特別是耐磨性及附著性)，尤其是於後續成型後，也能讓成型品兼具上述二種特性，仍有待進一步研發。
因此，本發明之第一目的，即在提供一種低光澤度板材，該低光澤度板材具有低的光澤度及良好的表面性質，且後續製得的成型品不會因經歷過成型製程而導致光澤度及表面性質不符需求。
於是，本發明低光澤度板材，包含：一基底層；及一消光塗層，具有2.5至6微米的平均厚度範圍，且是由一包括消光劑組分的塗料組成物形成在該基底層的表面，其中，該消光劑組分的平均粒徑d50與該消光塗層的表面粗糙度Ra的比值範圍為5<d50/Ra≦11。
因此，本發明之第二目的，即在提供一種成型品，該成型品具有低的光澤度及良好的表面性質。
於是，本發明成型品是由一如上所述的低光澤度板材經一成型製程所製得。
本發明之功效在於：該低光澤度板材透過控制消光劑組分的平均粒徑d50與消光塗層的表面粗糙度Ra的比值範圍為5<d50/Ra≦11，以及配合控制該消光塗層的平均厚度範圍在2.5至6μm，使該低光澤度板材具有低的光澤度，其消光塗層具有良好的耐磨性及對基底層的附著性，且該低光澤度板材後續製得的成型品即使經歷過成型製程仍具有低的光澤度，消光塗層仍具有良好的耐磨性及對基底層的附著性。
以下將就本發明內容進行詳細說明：
該低光澤度板材包含該基底層，以及形成在該基底層的表面的該消光塗層。
該基底層的材質及厚度無特別限制，可視該成型品的實際產品需求自由選擇該基底層的材質及厚度。該基底層的材質例如但不限於聚酯、聚碳酸酯、聚烯烴或聚醯胺等。該基底層的厚度範圍例如但不限於0.3至1.8mm。
該消光塗層是由該包括消光劑組分的塗料組成物形成在該基底層的表面。其中，該塗料組成物包括一樹脂組分及一交聯劑。
該樹脂組分的種類及性質無特別限制，可視該成型品的實際產品需求自由選擇該樹脂組分的種類及性質。該樹脂組分的種類例如但不限於聚胺酯、聚酯或聚丙烯酸甲酯等，上述各種類的樹脂能單獨一種或混合多種使用。為兼顧環保並減少在塗料組成物中有機溶劑的使用量，較佳地，該樹脂組分是水性樹脂。該水性樹脂例如但不限於水性聚胺酯、水性聚酯或水性聚丙烯酸甲酯等，上述各種類的水性樹脂能單獨一種或混合多種使用。
該消光劑組分能使該消光塗層具有粗糙的表面，使入射光照射到該消光塗層時產生漫射，進而使得該低光澤度板材具有低的光澤度。該消光劑組分的種類無特別限制，例如但不限於無機類或有機類的消光劑，該無機類消光劑例如礦物顆粒等，該有機類消光劑例如樹脂顆粒等，上述種類的消光劑能單獨一種或混合多種使用。在本發明的一具體例中，是使用該礦物顆粒作為消光劑組分，該礦物顆粒例如但不限於二氧化矽顆粒，其具體商品例如但不限於日本旭硝子公司的消光劑SUNSPHERE H-51及H-121。較佳地，該消光劑組分的平均粒徑d50的範圍為5至8微米，當消光劑組
分的平均粒徑d50在上述範圍時，於塗佈時該塗料組成物較易在該基底層上形成均勻的薄膜，同時能使該消光塗層具有更佳的消光效果。更佳地，該消光劑組分的平均粒徑d50的範圍為5.5至7.5微米，能更提升該消光塗層的表面粗糙度，並使得該塗料組成物較不易發生沉降凝集的現象。較佳地，以該水性樹脂組分為100重量份，該消光劑組分的用量範圍為10至20重量份，當該消光劑組分的用量在上述範圍時，該消光劑組分能較均勻地分散在該塗料組成物中，並同時能使該消光塗層具有更佳的消光效果及耐磨性。
該交聯劑是用於與該樹脂組分發生交聯反應。該交聯劑的種類及用量無特別限制，可依據該樹脂組分調整，只要能與該樹脂組分發生交聯反應即可。該交聯劑例如但不限於氮丙啶(aziridine)類交聯劑、碳二亞胺(carbodiimides)類交聯劑、異氰酸酯(isocyanates)類交聯劑或矽烷(silanes)類交聯劑等。該交聯劑的具體商品例如但不限於：荷蘭DSM公司的CX-100。該交聯劑的用量例如但不限於，以該樹脂組分的總量為100重量份，該交聯劑的用量範圍為1至10重量份，較佳地為3至5重量份。
該塗料組成物還可視需求包括溶劑或功能助劑。該溶劑例如但不限於水。該功能助劑的種類例如但不限於流平劑、分散劑或消泡劑等，上述各種的功能助劑能單獨一種或混合多種使用。
該功能助劑的用量範圍無特別限制，可視需求適量地添加，例如但不限於以該樹脂組分的總量為100重量份，該功能助劑的總用量範圍為0至5重量份。
該塗料組成物的製備方式無特別限制，例如但不限於將樹脂組分、消光劑組分、交聯劑以及視需要添加的溶劑及功能助劑混合均勻並攪拌至黏度達到穩定即可製得該塗料組成物。
該消光塗層的製備方式無特別限制，例如但不限於將該塗料組成物塗佈在該基底層的表面，再使該塗料組成物固化，即可在該基底層的表面形成該消光塗層。其中使該塗料組成物固化的方式例如但不限於烘乾，在烘乾該塗料組成物時不僅去除該塗料組成物中的溶劑，同時該交聯劑與該樹脂組分進行交聯反應，使得該塗料組成物固化形成該消光塗層。
為更提升該低光澤度板材的消光塗層的耐磨性，以及該消光塗層對該基底層的附著性，較佳地，該消光塗層的平均厚度的範圍為3至5.5微米。
為使該低光澤度板材具有更低的光澤度，較佳地，該消光塗層的表面粗糙度Ra的範圍為0.5至1.4微米。
該成型品是由如上所述的該低光澤度板材經一成型製程所製得。較佳地，該成型製程是一熱成型製程。更佳地，該成型
製程是一真空成型(vacuum forming)製程。該真空成型製程的具體操作方式例如但不限於：將該低光澤度板材先加熱軟化後置於一指定的模具上，再藉由真空產生拉力使軟化的低光澤度板材拉伸成模具的形狀，最後再經過冷卻以定型，即製得成型品。其中，該加熱軟化的加熱條件無特別限制，可依據該成型品的實際商品需求自由調整，例如但不限於該加熱溫度的範圍為300至500℃，該加熱時間的範圍為3至30秒；該真空產生拉力的拉伸條件無特別限制，可依據該成型品的實際商品需求自由調整，例如但不限於該拉力的拉伸倍率的範圍為1至4倍。
該低光澤度板材的光澤度在測量角度85°時為不大於15 GU，以及該成型品的光澤度在測量角度85°時為不大於25 GU。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
[實施例1]低光澤度板材
依據表1所示的種類及用量，先將「樹脂組分」的欄位中列出的各成分混合均勻得到一樹脂組分，再將樹脂組分、消光劑組分、交聯劑及分散劑混合得到一混合物，接著用500至1000rpm
的攪拌速度持續攪拌該混合物，直至該混合物的黏度達到穩定時停止攪拌，得到一塗料組成物。該塗料組成物靜置4小時後，目視沒有發現有明顯沉降的情況。
使用線棒(coat bar)將該塗料組成物塗佈在一基底層(材質為聚酯，厚度為0.5mm)的表面，再使用烘箱以70℃烘烤2分鐘，以在該基底層上形成一消光塗層，即得到一低光澤度板材。
[實施例2至6及比較例1至4]低光澤度板材
使用如同實施例1的製備方法製作實施例2至6及比較例1至4的低光澤度板材，差別在於如表1所示改變消光劑組分的組成比例。
[成型品]
依據下述真空成型製程，將每一實施例及比較例的低光澤度板材製成成型品。該真空成型製程是先將低光澤度板材加熱至溫度500℃並持續加熱4.8秒以軟化低光澤度板材，再使用一吸塑成型機(廠商：啟凱CHII KAE，型號：FASP6512，拉伸倍率為3.3倍)使軟化後的低光澤度板材拉伸成指定的形狀，最後經冷卻定型後即製得成型品。
[性質評價]
1.消光劑組分的平均粒徑(d50)：將每一實施例及比較例中所使用的消光劑組分依據ISO 13320-1的分析方法並使用雷射粒徑分析儀(廠商型號：Coulter LS230)量測平均粒徑(d50)。
2.消光塗層的平均厚度：使用掃描式電子顯微鏡(廠商型號：Jeol JSM-6390LV)量測每一實施例及比較例的消光塗層的平均厚度。
3.消光塗層的表面粗糙度(Ra)：使用自動微型圖像量測儀α-step(廠商型號：Kosaka Laboratory ET4000A)量測每一實施例及比較例的消光塗層的表面粗糙度(Ra)。
4.光澤度(Gloss)：根據ASTM D2457及ASTM D523分析方法，並使用光澤度計(廠商型號：TQC GL0030)量測每一實施例及比較例的低光澤度板材的光澤度，測量角度為85°(Gloss 85°)。並以相同的方式量測每一實施例及比較例的成型品。光澤度的評價標準為：低光澤度板材的光澤度在測量角度85°時為不大於15 GU，成型品的光澤度在測量角度85°時為不大於25 GU。
5.附著性：依據ASTM D3359分析方法量測每一實施例及比較例的消光塗層對基底層的附著性。並以相同的方式量測每一實施例及比較例的成型品。附著性的評價標準為：5B：消光塗層的剝離面積與其總面積的比例為0%，代表消光
塗層對基底層的附著性最佳；4B：消光塗層的剝離面積與其總面積的比例為大於0%至小於5%；3B：消光塗層的剝離面積與其總面積的比例為5%至小於15%；2B：消光塗層的剝離面積與其總面積的比例為15%至小於35%；1B：消光塗層的剝離面積與其總面積的比例為35%至小於65%；0B：消光塗層的剝離面積與其總面積的比例65%以上，代表消光塗層對基底層的附著性最差。
6.耐磨性：在200公克的荷重下，將同一種低光澤度板材的消光塗層相互磨擦，根據消光塗層在摩擦前後的霧度差值來評價耐磨性，其中，霧度(Haze)是依據ASTM D1003分析方法量測。依據上述相同方式量測每一實施例及比較例的成型品。耐磨性的評價標準為：霧度差值為小於0.5%：耐磨性記為「○」，代表消光塗層的耐磨性最佳；霧度差值為0.5至1.5%：耐磨性記為「△」；
霧度差值為大於1.5%：耐磨性記為「×」，代表消光塗層的耐磨性最差。
從表1的性質評價結果可知，實施例1至6透過控制消光劑組分的平均粒徑d50與該消光塗層的表面粗糙度Ra的比值(d50/Ra)範圍在6.20至10.58，以及配合將消光塗層的平均厚度控制在3至5.5μm，使低光澤度板材的光澤度在測量角度85°時為4至14，消光塗層具有良好的耐磨性及對基底層的附著性。且即使經歷過加熱溫度高達500℃以及拉伸倍率高達3.3倍的該真空成型製程，實施例1至6的成型品的光澤度在測量角度85°時為6至24，消光塗層具有良好的耐磨性及對基底層的附著性。更值得一提的是，實施例2、3及6的低光澤度板材的消光塗層具有優異的耐磨性，其中，實施例6的成型品的消光塗層也具有優異的耐磨性。
比較例1及2則因消光劑組分的平均粒徑d50與該消光塗層的表面粗糙度Ra的比值(d50/Ra)範圍分別在11.46及12.10，造成低光澤度板材的光澤度在測量角度85°時分別為23及32，以及成型品的光澤度在測量角度85°時分別為26及50，而不符合低光澤度的要求。且比較例2的成型品中消光塗層的耐磨性也表現不佳。
比較例4及5因消光塗層的平均厚度為1.5μm，造成低光澤度板材的耐磨性及對基底層的附著性，以及成型品中消光塗層的耐磨性及對基底層的附著性的表現皆不佳。
綜上所述，本發明低光澤度板材透過控制該消光劑組分的平均粒徑d50與該消光塗層的表面粗糙度Ra的比值範圍為5<d50/Ra≦11，以及配合控制消光塗層的平均厚度範圍在2.5至6μm，能使低光澤度板材的光澤度在測量角度85°時為不大於15 GU，其消光塗層也具有良好的耐磨性及對基底層的附著性，且即使經歷過成型製程，所製得的成型品的光澤度在測量角度85°時為不大於25 GU，以及成型品中消光塗層仍具有良好的耐磨性及對基底層的附著性，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
Claims (7)
- 一種低光澤度板材，包含：一基底層；及一消光塗層，具有2.5至6微米的平均厚度範圍，且是由一包括消光劑組分的塗料組成物形成在該基底層的表面，其中，該消光塗層的表面粗糙度Ra的範圍為0.5至1.4微米，該消光劑組分的平均粒徑d50的範圍為5至8微米，且該消光劑組分的平均粒徑d50與該消光塗層的表面粗糙度Ra的比值範圍為5<d50/Ra≦11。
- 如請求項1所述的低光澤度板材，其中，該塗料組成物包括一樹脂組分及一交聯劑。
- 如請求項2所述的低光澤度板材，其中，以該樹脂組分為100重量份，該消光劑組分的用量範圍為10至20重量份。
- 如請求項1所述的低光澤度板材，其光澤度在測量角度85°時為不大於15 GU。
- 一種成型品，是由一如請求項1所述的低光澤度板材經一成型製程所製得。
- 如請求項5所述的成型品，其中，該成型製程是一真空成型製程。
- 如請求項6所述的成型品，其光澤度在測量角度85°時為不大於25 GU。
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