TWI749787B - 塗料層及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明為有關一種塗料層及其製造方法，塗料層主要成分係由19.5wt%至24wt%之氫氧化鈣、7wt%至14wt%之黏土、9.5wt%至12wt%之第一懸浮液、及50wt%至63.5wt%之沙石混合而成，且該黏土係由高筋麵粉、糯米漿、高嶺土、火山黏土、乾燥紙漿、石灰、鹽、第二懸浮液及混合用水混合製成，又該第一懸浮液及該第二懸浮液係由比例為1：1：160至1：1：200之羥丙甲纖維素、矽酸鋁鎂鹽及水混合而成。藉此，將傳統的灰泥材料，以本案之塗料層加以取代，利用第一懸浮液及特殊成分的黏土改善灰泥材料的硬化過程，包括利用保濕及水合作用增加結構強度、利用高黏度及高吸水量使材料堅硬不易龜裂、利用高排水性達到防潮防霉功效，並藉碳化反應吸收環境中的廢氣。

Description

塗料層及其製造方法

本發明為提供一種塗料層及其製造方法，尤指一種結構強度較佳、堅硬不易龜裂、可防潮防霉、硬化速度較快，並可於反應過程吸收環境廢氣的塗料層及其製造方法。

按，在建築物的牆壁、地板、梁柱及天花板等表面上，利用塗牆材料等塗材形成塗膜，可做為對建築物外表的修復或補強之用，若選用硬度較高的材料，則可直接作為建築物內部結構。

混凝土為常用的建構材料，其成分通常包含黏土、砂、岩石及水。混凝土一般包括水硬水泥、水及至少一種聚集體，其中水與水泥反應形成水泥糊，其使聚集體結合在一起。當水硬水泥及水固化(即水合)以使得水泥、水、聚集體及其他固體成分結合時，所得混凝土可具有極高抗壓強度及撓曲模數，但其拉伸強度相較於其抗壓強度相對較低，為易碎材料，幾乎不具有韌性或偏轉性質，導致混凝土的耐衝擊力較低，故一般須配合添加如鋼筋之加強件或建構塊狀結構使用。

然上述混凝土建構材料，存在下列問題與缺失尚待改進：

第一，拉伸強度低於抗壓強度，耐衝擊力低，為易碎材料。

第二，由於材料本身保水力不足、黏性不佳，使其硬化成型後，結合強度不足，長年使用後容易出現龜裂。

第三，由於材料本身無法快速排除多餘水分，常發生因吸收雨水後孳生黴菌。

第四，僅能依賴黏土、沙自然水合，硬化反應時間較長。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之創作人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之創作人有鑑於上述缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種結構強度較佳、堅硬不易龜裂、可防潮防霉、硬化速度較快，並可於反應過程吸收環境廢氣的塗料層及其製造方法之發明專利者。

本發明之主要目的在於：利用特殊成分製成的黏土為基底，結合由羥丙甲纖維素及矽酸鋁鎂鹽調和成的懸浮液，添加適當比例的氫氧化鈣及沙石，而快速製造出保濕、防潮、有韌性、結構強度佳的塗料層，對於建築物的修補或建構更有幫助。

為達成上述目的，本發明之塗料層主要成分係由氫氧化鈣、黏土、第一懸浮液、及沙石混合而成，其中該氫氧化鈣之重量百分比為19.5%至24%、該黏土之重量百分比為7%至14%、該第一懸浮液之重量百分比為9.5%至12%、該沙石之重量百分比為50%至63.5%，且該黏土係由高筋麵粉、糯米漿、高嶺土、火山黏土、乾燥紙漿、石灰、鹽、第二懸浮液及混合用水混合製成，而該第一懸浮液及該第二懸浮液係由羥丙甲纖維素(Hydroxypropyl methylcellulose，HPMC)、矽酸鋁鎂鹽、及水混合而成，並該羥丙甲纖維素、該矽酸鋁鎂鹽及該水之比例為1：1：160至1：1：200。

本發明之關鍵技術在於黏土的特殊成分，其中高筋麵粉的高吸水量及矽酸鋁鎂鹽的水合作用可縮短硬化時程，糯米漿的高黏度可加強灰泥的連結強度，高嶺土的高可塑性可使整體硬化後成分更穩定，羥丙甲纖維素具有優良的保水性，且易與其他水溶性高分子化合物混合，而具有良好的排水性，火山黏土則具有良好的溼度控制效能，兼具保濕及防潮特性。如此一來，將黏土與氫氧化鈣、沙石混合時，再進一步添加第一懸浮液，即可製成本案之塗料層，並根據比例的調配，硬度較高者可直接作為建材結構主體，反之則適用於建材表面的修補。

藉由上述技術，可針對習用混凝土建構材料所存在之耐衝擊力低、保水力不足、黏性不佳、無法快速排除多餘水分、及硬化反應時間較長等問題點加以突破，達到上述優點之實用進步性。

1、1a:塗料層

2、2a:氫氧化鈣

3、3a:黏土

31:高筋麵粉

32:糯米漿

321:糯米粉

33:混合黏土

331:高嶺土

332:火山黏土

34:乾燥紙漿

35:石灰

36、36a:鹽

37:第二懸浮液

38:混合用水

39a:蘇打粉

4:第一懸浮液

41:羥丙甲纖維素

42:矽酸鋁鎂鹽

43、43a:水

5:沙石

6a:楠木樹皮粉

S1:第一半成品

S2:第二半成品

S3:第三半成品

S4:第四半成品

第一圖 係為本發明較佳實施例之塗料層成分組成方塊圖。

第二圖 係為本發明較佳實施例之塗料層成分重量百分比示意圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之黏土成分重量百分比示意圖。

第四圖 係為本發明較佳實施例之步驟方塊流程圖。

第五圖 係為本發明較佳實施例之塗料層製造流程圖(一)。

第六圖 係為本發明較佳實施例之塗料層製造流程圖(二)。

第七圖 係為本發明較佳實施例之塗料層製造流程圖(三)。

第八圖 係為本發明再一較佳實施例之塗料層成分組成方塊圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第一圖至第三圖所示，係為本發明較佳實施例之塗料層成分組成方塊圖至黏土成分重量百分比示意圖，由圖中可清楚看出本發明之塗料層1主要由氫氧化鈣2、黏土3、第一懸浮液4、及沙石5混合而成。該氫氧化鈣2之重量百分比為19.5%至24%、該黏土3之重量百分比為7%至14%、該第一懸浮液4之重量百分比為9.5%至12%、該沙石5之重量百分比為50%至63.5%，且該黏土3係由高筋麵粉31、糯米漿32、高嶺土331、火山黏土332、乾燥紙漿34、石灰35、鹽36、第二懸浮液37及混合用水38混合製成，且該黏土3中，高筋麵粉31之重量百分比為17%至19%、糯米漿32之重量百分比為18%至21%、高嶺土331之重量百分比為1%至3%、火山黏土332之重量百分比為1.5%至4.5%、乾燥紙漿34之重量百分比為19%至21%、石灰35之重量百分比為7%至9%、鹽36之重量百分比為2%至4%、第二懸浮液37之重量百分比為8%至10%、混合用水之重量百分比為15%至17%。又該第一懸浮液4及該第二懸浮液37係由羥丙甲纖維素41、矽酸鋁鎂鹽42、及水43混合而成，並該羥丙甲纖維素41、該矽酸鋁鎂鹽42及該水43之比例為1：1：160至1：1：200。

藉由上述之說明，已可了解本技術之結構，而依據這個結構之對 應配合，更具有結構強度較佳、堅硬不易龜裂、可防潮防霉、硬化速度較快，並可於反應過程吸收環境廢氣等優勢，而詳細之解說將於下述說明。

本發明主要針對原有灰泥材料進行改良進化，運用不同於傳統的懸浮液來進行灰泥材料硬化的過程，不但可保存原材料的特性，另縮短材料硬化的時程，且其材料特質為水分蒸發快、排水性能佳、具防霉效果，若材料經過海水浸泡，海洋離子與材料本身的成分結合，可進一步強化材料的硬度，並藉由石灰35碳化過程來吸收環境中廢氣(如二氧化碳)。

具體而言，氫氧化鈣2又名熟石灰，其水溶液常稱為石灰水，飽和時形成氫氧化鈣2溶液和氫氧化鈣2固體的混合物，可稱為石灰乳、石灰漿或灰泥)，與沙石5同為塗料層1中的主要成分，而灰泥在空氣中會吸收二氧化碳產生碳酸鈣結晶，即俗稱的石灰硬化，反應式為Ca(OH)₂+H₂O+CO₂=CaCO₃+2H₂O。

黏土3成分中，麵粉中含有一種物質叫做麵筋蛋白(Gluten)，麵筋也為小麥穀蛋白中的一種物質，其構造緊密能形成長型的分子鏈，而促使麵筋的高塑性。且「高筋麵粉31」中含有較高的麵筋蛋白，且麵筋蛋白對於塗料層1硬化的過程，有極大的幫助，其仿生的過程中，貝類(同氧化鈣物質)即遵循著蛋白質之模板結晶擴張的，並藉由其他的礦物質和離子所組成，故有助於加速硬化、縮短硬化時程，且高筋麵粉31吸水量明顯高於其他麵粉，有助氫氧化鈣2硬化過程的水合作用。

糯米粉321亦為澱粉的一種，但與其他澱粉之組成不同，糯米粉321為支鏈澱粉(Amylopectin)，為有機物質的一種，含量越高黏度較高，少量添加混合用水38後即形成「糯米漿32」，糯米漿32之結構如網狀般交織密結可以提升無機物(灰泥)的強化性，故可增加成分間的連結強度，減少龜裂。

「火山黏土332」，又稱澎潤土，是由沉積的火山分解而成的，其中內含有豐富的鈣(Calcium)、鉀(Potassium)、鈉(Sodium)、鋁(Aluminum)等礦物元素，可快速的自然排除多餘水分，防潮性能強，亦可在相當長的一段時間內保持黏土3之水份含量，有效控制濕度的效能，同樣可避免因乾燥造成的龜裂。

「高嶺土331」，是一種含鋁和的矽酸鹽36礦物，鍛燒高嶺 土331而得到的活性鋁矽火山灰材料，而通常它會與氫氧化鈣2結合生成水化矽酸鈣和水化鋁酸鈣。具有可塑性強、成份穩定、物化性能強等特性。

而「第一懸浮液4」及「第二懸浮液37」中，矽酸鋁鎂鹽42(Veegum HV)，是一種由火山風化產出的物質，含有高量的鎂及氧化矽，穩定性高，是一種良好的懸浮液，無論在高、低酸鹼值中，皆能提供一種優良的調節功能，且本身即具有水合作用，可讓黏土3結構、乾燥紙漿34與纖維素結合，賦予其強大之協同作用，而增加整體結構強度。

「羥丙甲纖維素41」，又名羥丙基甲基纖維素(Hydroxypropyl methylcellulose，HPMC)，是一種非離子型纖維素混合醚，其主組成成份為纖維、木漿、棉漿、或是精緻棉為主，為有黏性之增稠劑，並具有可逆性。針對灰泥來說具有優良的保水性能，對於酸鹼具有穩定性。纖維素的功能在於保水，然而保水劑對於沙漿(沙石5加水43)來說即是混合材料中的重要關鍵之一。纖維素在水中溶解後，產生表面活性作用能與水合後的沙石5中的黏結材料均勻混合分布，水分不易流失，但會逐步釋放出來，而其效能取決於添加量及黏稠度，故適當掌握其使用比例，即可兼具保濕及防潮功能。而羥丙甲纖維素41也適合與其他類的水溶性高分子化合物混合，故排水性佳，混合後具有優良的抗黴效能，對於鹼性材料的可包容度也很大。第一懸浮液4及第二懸浮液37中羥丙甲纖維素41、矽酸鋁鎂鹽42及水43之比例較佳者為1：1：180。

「沙石5」，主要用於支撐灰泥材料硬度，為材料中之骨材，其組成材料以河沙、礦沙或碎石為主，添加比例越高，對於材料的強度硬度有直接的影響，另可於沙石5中含有蛭石，蛭石為一種矽酸鹽礦物，特性為吸水力強、溫度變化小，且吸水或高溫下會膨脹，因此，材料穩定度高，並兼具防火效能。

實際混合比例，則根據使用用途有所差異，若塗料層1用於修補、強化建築物表面時，塗料層1強度需求較低，且沙石5顆粒較大時會影響材料塗抹過程的完整度，故氫氧化鈣2及沙石5的比例相對較低，故塗料層1的主要成分重量百分比，較佳者可調整為由21wt%至22wt%之氫氧化鈣2、11wt%至12wt%之黏土3、10.5wt%至11wt%之第一懸浮液4、及53wt%至55wt%之沙石5混合而成；若塗料層1用於建築物主結構載體或立面產品時，塗料層1強度需求較高，氫氧化鈣2及沙石5的比例相對較高，故塗料層1的主要成分重量 百分比，較佳者可調整為由19.5wt%至20.5wt%之氫氧化鈣2、8.5wt%至8.7wt%之黏土3、9.8wt%至10.2wt%之第一懸浮液4、及59wt%至61wt%之沙石5混合而成。藉此成分比例，可將塗料層1運用在產品設計、室內家飾品、物品外層塗料、古蹟維修、材料黏著等。

請同時配合參閱第四圖至第七圖所示，係為本發明較佳實施例之步驟方塊流程圖至塗料層製造流程圖(三)，由圖中可清楚看出，本發明之塗料層製造方法為：

(a)調和第一懸浮液及第二懸浮液：將羥丙甲纖維素41(Hydroxypropyl methylcellulose，HPMC)、矽酸鋁鎂鹽42、及水43，以1：1：160至1：1：200之比例調和成第一懸浮液4及第二懸浮液37；

(b)調和糯米漿：將糯米粉321及混合用水38以1：1.5至1：2之比例調和並加熱形成糯米漿32；

(c)混合製成混合黏土：將高嶺土331及火山黏土332以1：1.5至1：4.5之比例混合成混合黏土33；

(d)第二懸浮液、糯米漿及混合黏土之混合：取重量百分比8%至10%之該第二懸浮液37、重量百分比18%至21%之該糯米漿32、及重量百分比4%至6%之該混合黏土33加以混合，形成第一半成品S1；

(e)混合高筋麵粉：於該第一半成品S1中加入重量百分比17%至19%之高筋麵粉31及重量百分比15%至17%之混合用水38進行混合，形成第二半成品S2；

(f)混合乾燥紙漿：於該第二半成品S2中加入重量百分比19%至21%之乾燥紙漿34均勻混合，形成第三半成品S3；

(g)混合鹽：於該第三半成品S3中加入重量百分比2%至4%之鹽36加以混合，形成第四半成品S4；

(h)混合石灰形成黏土：於該第四半成品S4中加入重量百分比7%至9%之石灰35加以混後，形成黏土3；

(i)以氫氧化鈣、黏土、第一懸浮液及沙石混合成塗料層：取重量百分比19.5%至24%之氫氧化鈣2、重量百分比7%至14%之該黏土3、重量百分比9.5%至12%之該第一懸浮液4、及重量百分比50%至63.5%之沙石5加以混合，以製成該塗料層1。

其中步驟(a)至步驟(c)為混合材料的準備流程，無固定順序，任意改變順序仍不影響塗料層1的製備成效。

再請同時配合參閱第八圖所示，係為本發明再一較佳實施例之塗料層成分組成方塊圖，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，僅於該塗料層1a添加有楠木樹皮粉6a，且該楠木樹皮粉6a之重量為該塗料層1a之重量的5%，或於該黏土3a內混合有蘇打粉39a，且該蘇打粉39a於黏土3a內之重量百分比為1%至2%，或同時於塗料層1a添加有楠木樹皮粉6a及於黏土3a內混合有蘇打粉39a，其中蘇打粉39a係於黏土3a製備過程中，添加鹽36a時(即步驟g)同時加入，使蘇打粉39a可利用鹽36a的鹼性加強與油脂的皂化效果，同時加強對酸性油汙或臭味的中和力。

楠木樹皮粉6a，一般運用於製香天然黏著劑，遇水43a產生黏性，故在調和沙漿色澤時，其效果黏稠度強，塗抹在布料上，硬化乾燥過程中，較不會有裂紋產生，黏著力強，延展性佳，但若將其使用於建立好之骨材外層進行表面塗抹，可在灰泥(即氫氧化鈣2a)混合完成後，加入5%楠木樹皮粉6a進行調和，此法較適用於已塗料為考量的運用方向。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明之塗料層及其製造方法於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，以保障創作人之辛苦創作，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，創作人定當竭力配合，實感德便。

1:塗料層

2:氫氧化鈣

3:黏土

31:高筋麵粉

32:糯米漿

331:高嶺土

332:火山黏土

34:乾燥紙漿

35:石灰

36:鹽

37:第二懸浮液

38:混合用水

4:第一懸浮液

41:羥丙甲纖維素

42:矽酸鋁鎂鹽

43:水

5:沙石

Claims (8)

1. 一種塗料層，該塗料層主要由氫氧化鈣、黏土、第一懸浮液、及沙石混合而成，其中該氫氧化鈣之重量百分比為19.5%至24%、該黏土之重量百分比為7%至14%、該第一懸浮液之重量百分比為9.5%至12%、該沙石之重量百分比為50%至63.5%，且該黏土係由高筋麵粉、糯米漿、高嶺土、火山黏土、乾燥紙漿、石灰、鹽、第二懸浮液及混合用水混合製成，又該第一懸浮液及該第二懸浮液係由羥丙甲纖維素(Hydroxypropyl methylcellulose，HPMC)、矽酸鋁鎂鹽、及水混合而成，並該羥丙甲纖維素、該矽酸鋁鎂鹽及該水之比例為1：1：160至1：1：200，另該黏土中，高筋麵粉之重量百分比為17%至19%、糯米漿之重量百分比為18%至21%、高嶺土之重量百分比為1%至3%、火山黏土之重量百分比為1.5%至4.5%、乾燥紙漿之重量百分比為19%至21%、石灰之重量百分比為7%至9%、鹽之重量百分比為2%至4%、第二懸浮液之重量百分比為8%至10%、混合用水之重量百分比為15%至17%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之塗料層，其中該沙石係為蛭石、河沙、礦沙或碎石其中之一者或其組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述之塗料層，其中該塗料層添加有楠木樹皮粉，且該楠木樹皮粉之重量為該塗料層之重量的5%。
4. 如申請專利範圍第1項所述之塗料層，其中該黏土內混合有蘇打粉，且該蘇打粉於黏土內之重量百分比為1%至2%。
5. 一種塗料層之製造方法，主要步驟包括：(a)將羥丙甲纖維素(Hydroxypropyl methylcellulose，HPMC)、矽酸鋁鎂鹽、及水，以1：1：160至1：1：200之比例調和成第一懸浮液及第二懸浮液；(b)將糯米粉及混合用水以1：1.5至1：2之比例調和並加熱形成糯米漿；(c)將高嶺土及火山黏土以1：1.5至1：4.5之比例混合成混合黏土；(d)取重量百分比8%至10%之該第二懸浮液、重量百分比18%至21%之該糯米漿、及重量百分比4%至6%之該混合黏土加以混合，形成第一半成品；(e)於該第一半成品中加入重量百分比17%至19%之高筋麵粉及重量百 分比15%至17%之混合用水進行混合，形成第二半成品；(f)於該第二半成品中加入重量百分比19%至21%之乾燥紙漿均勻混合，形成第三半成品；(g)於該第三半成品中加入重量百分比2%至4%之鹽加以混合，形成第四半成品；(h)於該第四半成品中加入重量百分比7%至9%之石灰加以混後，形成黏土；(i)取重量百分比19.5%至24%之氫氧化鈣、重量百分比7%至14%之該黏土、重量百分比9.5%至12%之該第一懸浮液、及重量百分比50%至63.5%之沙石加以混合，以製成該塗料層。
6. 如申請專利範圍第5項所述之塗料層之製造方法，其中步驟(i)後可進行步驟(j)添加楠木樹皮粉加以混合，且該楠木樹皮粉之重量為該塗料層之重量的5%。
7. 如申請專利範圍第5項所述之塗料層之製造方法，其中步驟(h)中同時加入重量百分比1%至2%之蘇打粉。
8. 如申請專利範圍第5項所述之塗料層之製造方法，其中該沙石係為蛭石、河沙、礦沙或碎石其中之一者或其組合。

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