TWI304084B - - Google Patents

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!304084 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種用於形成 特別曰# ^ ^ ^ 成表面塗層之塗劑組成物， =1曰一種適合塗佈在例如：金屬表面、金屬烤漆表面 、玻璃表面或者塑膠製品表面， 組成物。 形成该表面塗層的塗劑 【先前技術】

材料在Γ:技藝中，例如：銘合金、不銹鋼等等的金屬 材枓，由於具有高強度及良好的加工性，因此，在工業上 然而金屬材料在使用上有一項重要缺點是容 ，:朴中被隸，也容易被油污污染，造成基材外觀的 2及耐用性變差。為了改善以上的缺失，在已知的技 *中有兩種常見的處理方式，—種是粉體烤漆，—種為皮 膜處理，亦即，在以往的技藝中，用來保護基材表面的處 理方式及塗劑的種類雖然很多，但使用的過程中都難免有 沾附油污，並且難以清洗的問題。 【發明内容】 本發明之目的係在提供一種可各種金屬基材、金屬烤 漆基材、合金烤漆基材、玻璃基材，以及塑膠基材表面， 且具有良好防污效果的用於成形表面塗層之塗劑組成物。 本發明之塗劑組成物可以採用任何形式塗佈在基材上 以幵y成具有防污效果的表面塗層，且在塗佈時該基材 不需要預先經過清洗，即可直接塗佈並烘乾成型。適合於 本發明之基材可為··各種碳鋼金屬、碳鋼金屬烤漆、合金 1304084 烤μ以及έ有壓克力樹脂、環氧樹脂、水性聚胺基甲酸 酯（pu)樹脂、玻璃，或者類似高分子混摻或其共聚物所製成 的塑膠基板。上述塗劑組成物包含： 100重虽伤之表面處理液，該表面處理液包含· 95〜99.7重1%之溶劑，以及0 3〜5重量％的架橋劑，其中該 溶劑係選自：具有4〜7個碳原子數的酮醇類、具有5〜7個Χ 碳原子數的酮類，以及具有3〜8個碳原子數的酯類，具體 之酮醇類溶劑可為二丙酮醇（Diacet〇ne alc〇h〇l)，具體^ = 類溶劑可為甲基異丁酮（Methyl is〇butyl匕丨⑽e)，而體有之 酉旨類溶劑為乙酸乙酯（Ethyl acetate)、乙酸正丁酿㈣叫 acetate)。且根據實驗結果顯示’前述三種溶劑的使用比例 必需介於1 : 0.25〜0.55 : 0.3〜0·8，才能達到預期的發明目 的。而該架橋劑是二氧化矽或三氧化二鋁之前趨物（ precursor)，具體例如：氟矽苯酸酯（Flu〇r〇 ““如 benz〇tate) 、氟矽羥基酮（Fluoro Silane hydr〇xyi_ket〇nes)，以及有機型 或齒素型的矽、鋁化合物，為了達到較佳的分散性，使用 矽、鋁化合物時可同時使用分散劑，使形成的二氧化矽及 二乳化一銘具有較佳的分散效果。 40〜90重量份的主劑，其係選自聚胺基甲酸酯塗料用之 丙稀酸多元醇樹脂（Acrylic poly〇ls f〇r p〇lyurethanes _η) ，以及壓克力聚氨酯聚酯樹脂（Acrylic p〇lyamides_ ployesters resin)中的其中之一，或者兩者的混合。 4〜3 5重量份的硬質劑。 本發明選用酮醇類溶劑的目的是使形成該表面塗層之 6 1304084 $ d、'且成物處於弱驗性，目的在於使各類聚胺基甲酸醋塗 7之丙婦酉夂夕70醇樹月旨，以及壓克力$氨醋聚醋樹脂等 ^切易於木橋形成共聚結構’以作為保護性皮膜組成的一 卩伤㈤4和条橋劑中的其他石夕金屬或者氟離子形成保護 性皮膜。 本發明之S同類溶劑可以提供和鍍層材料相同的架橋機 J同日守控制δ亥組成物於塗佈時的厚度及黏度，上述嗣類 溶劑村和其他溶劑形成鍵結作用，而與待處理之各種基 々'行活(1化以$成保濩性的塗層。使用於本發明之酿類 d同樣在於提供與其他組成之架橋機制及黏度控制，以 :鍵結聚胺基甲酸醋塗料用之丙烯酸多元醇樹脂及壓克力 氨s曰♦自曰树知。上述酮醇類、酮類及酯類溶劑間的比例 m係又到限制，目的在於控制組成物之極性大丨，讓樹醋 與架橋劑（前趨物）之間可以均句混合，同時也可使組成 易於k佈在基材的表面上，而架橋劑與溶劑間的使用量 限制，主要在於控制組成物的潑水及潑油效果。 值付進步祝明的是，本發明前述組成物在原料的選 用上不僅對環境的污染性低，亦可在基材表面形成防污的 姐。經實驗證實，本發明之塗劑組成物在塗佈後具有極 佳防污效果的原因在於··該組成物塗佈供乾後可以在基材 表面形成奈米級的「二氧化矽」4「三氧化二鋁」粒子， 並產生所謂的蓮花效應（Lotus Effect)，， 表面的自潔效果，此種效應可以防止油污附著並渗 塗層中，因此，當油污落在該表面塗層上時，只要輕輕的 l3〇4〇84 冑拭即可輕鬆的去除，故本發明之組成物亦具有極佳的防 污效果。 本發明之溶劑中可進一步添加··相對於丨重量份之酮 醇類〉谷劑的0 · 1〜〇 3 5番吾於夕-审絮、 重里伤之一甲本（Xylene)。添加該等溶 β之目的皆在於控制組成物之黏度，同時提高基材表面的 活化能，以提高組成物附著在基材表面時的附著力。 - 本發明所選用之架橋劑與主劑具有相似的化學性質， I 目的在於提高組成物之其他成份與該主劑間的共聚結合效 果。本發明使用硬質劑之目的在於使組成物具有適當的硬 度，當硬質劑的使用量高於設定上限值時，組成物過於飽 和容易結成硬塊，若使用量低於設定下限值時，組成物在 塗佈後的硬度不足。 將前述各組成依設定比例混練、聚合，即可製造成適 合塗佈在例如：金屬基材表面、金屬烤漆基材表面、玻璃 基材表面，以及塑膠基材表面以形成表面塗層之塗劑組成 物。將預備塗佈塗劑組成物之基材表面先經過脫脂、水洗 及烘乾等步驟，即完成該基材的準備動作，然後以浸塗或 喷塗的方式，使塗劑組成物附著在基材之表面，鍍層之厚 度以1〜30//m為較佳，然後將組成物烘乾，即可使該表面 塗劑的組成物穩固地附者在基材的表面，以達到防污半的 . 功效。 而在塗層硬化的過程中，同步在基材表面形成奈米防 污結構的機制非常複雜，根據發明人的推測，影響最終表 面之外觀及功效性能可能與塗劑的配方及配置步驟有關。 8 1304084 在本發明配方的結構上，斜# f χ. -^r 對於表面奈未微粒形成的前趨物 ，必需調整到混合的均勻度足以穩定的以巨觀的均相長時 間來保存，而在實際时塗及烘烤的過程中，0需確保有 機石夕及有機！呂為主成份的奈米先驅物在表面能夠藉由縮合 及水解等反應，而大量在基材表面生成奈米級結構，如此 ，才能彰顯於巨觀上表面的蓮花結構，而達到防油污的目 的。

【實施方式】 以下配合實施例及比較例對本發明進行詳細的說明。 【實施例1】 如表一所示，將49g之二丙酮醇、17g之甲基異丁g同， 以及25g之乙酸乙酯混合後備用。然後在65g之丙烯酸多 元醇樹脂中加入4g商品名為「景明奈米生物科技股份有限 公司」「Si-E1000」之架橋劑，以及2〇g由「沅笙貿易有限 公司」所製造商品名為YT-20H的硬質劑（是一種 methylated melamine-formaldehyde resin，中文名稱為言甲 基化隹、胺甲盤樹脂）混合，最後加入由二丙顚j醇、甲基異丁 酮及乙酸乙酯組成之溶劑後授拌均勻，即可調製出本發明 所需的塗劑組成物。 取一片6cmx 10cm且厚度為〇_5〜lmm的不銹鋼試片， 並以脫脂、清洗、烘乾等步驟對該試片進行前處理處作業 。然後在該試片之表面上喷塗一層平均厚度為20 // m的备 劑組成物，喷塗後將試片靜置在室溫（大約是25〜28°C )下工 分鐘，再烘乾固化即形成該表面塗層。而本實施例的埃^ 9 :304084 作業可因加熱溫度不同分或·古、西 ^ 刀為·同皿型烘乾及低溫型饵妒& 種，复φ ，古、、西剂拟畆仏，， 八导乙兩 ’、 同’里/、乾作業的溫度及時間控制分別為75π 0分鐘、135°C20分鐘，以及75tl〇分鐘。低溫型供乾作 業的時間與溫度控制分別為饥1〇分鐘、机2()分鐘，以 55 C 10分鐘。經以上步驟即完成該塗劑組成物的塗佈加 工。

對前述試片進行各項的性能測試，性能測試包含：附 著性、表面硬度、防污（潑油）性及潑水性，測試結果載於表

10 1304084 表 # 實 施 例 表面處理液 主劑 (g) 硬質劑 (g) 溶劑（g) 架橋劑 (g) 二丙酮醇 曱基異丁酮 乙酸乙酯 乙酸正丁酯 二甲苯 1 49 17 25 0 0 4 65 20 91 2 60 13 30 0 0 5 44 10 103 3 38 20 16 0 0 0.3 65 25 74 4 60 , 15 20 0 0 4 50 5 95 5 38 18 30 0 0 3 65 20 86 6 49 17 15 10 10 4 80 26 101 7 45 17 15 0 14 3 64 26 91 8 49 17 15 0 7 4 64 25 88 11 1304084 表二 測試項目 附著性 表面硬度 防污(潑油）性 潑水性 實施例1 OK 1H 有微量殘影 OK 實施例2 OK 1H 有微量殘影 OK 實施例3 OK 1H 有微量殘影 OK 實施例4 OK 1H 有微量殘影 OK 實施例5 OK 1H 有微量殘影 OK 實施例6 OK 2H OK OK 實施例7 OK 2H OK OK 實施例8 ---- OK — ----- 一 2H OK OK <測試方法> 1·附著性（百格測試法）：在基材之表面塗層上貼上數條十字交 叉的膠v，然後將膠帶撕離表面塗層，當表面塗層幾乎無 剝離的現象以「〇κ」表示，少部分剝離則以「NG」表示 〇 2. 表面硬度：以各種硬度的鉛筆刮過表面塗層，即以2h鉛筆 劃過表面塗層時若無刮痕，以「211」表示，若以1H鉛筆 劃過表面塗層時若無刮痕，以「1H」表示。 3. 防污（潑油）性：以油性筆在試片的塗層上劃線，可以擦拭以 「OK」表示，無法擦拭以「ng」表示。 4·潑水性··將試片浸入純水中再取出，當試片之塗層上有水 珠殘留時以「NG」表示，而當塗層上不會附著水珠時以厂 OK」表示。 12 1304084 【實施例2〜8】

配製方法及試片的製造方式皆如實施例1，不同在於配 方的比例關係（如表一所示），其中實施例5〜8的主劑改為壓 克力聚氨酯聚酯樹脂，試片的基材則有不同，其中實施例2 是採用不銹鋼基材，實施例3採用碳鋼基材、實施例4採 用烤漆鋁合金基材、實施例5採用鋁鎂合金基材、實施例6 採用鑄鐵基材、實施例7採用玻璃基材、實施例8採用聚 丙烯基材。實施例5〜6架橋劑改為「景明奈米生物科技股 份有限公司」「Si-E1000A」；實施例7〜8架橋劑改為「景明 奈米生物科技股份有限公司」「Si-E1〇〇OB」。實施例6更加 有l〇g的乙酸正丁酯。各實施例的性能測試亦載於表二。 【比較例1〜12】 配製方法及試片的製造方式皆如實施例1 ,不同在於配 方的比例關係（如表三所示），試片的性能測試載於表四 表三 ^ °

13 1304084

87 5 60 13 25 0 0 7 50 20 98 6 42 20 18 0 0 0.1 55 20 80 7 38 18 16 0 0 2 78 20 72 8 60 15 25 0 0 5 25 20 100 9 60 15 25 0 0 5 5 0 3 100 10 38 20 16 0 0 3 60 30 74 11 45 17 15 0 20 3 64 26 97 12 49 17 19 0 3 4 64 20

14 1304084

表四 測試項目 附著性 表面硬度 防污(潑油）性 潑水性 比較例1 NG 1Η —但不 均勻 ΟΚ—但不 均勻 〇κ—但不 均勻 比較例2 黏度不足，難以附 著，且厚度不夠 不作測試 比較例3 黏度過高，難以喷 塗，而且產生氣泡 使外觀凹凸不平 不作測試 比較例4 黏度不足，難以附 著，且厚度不夠 不作測試 比較例5 NG 1Η —不均勻 NG NG 比較例6 NG 1Η —不均勻 ΟΚ ΟΚ 比較例7 OK 0Η ΟΚ ΟΚ 比較例8 NG 1Η NG NG 比較例9 OK 0Η ΟΚ(但有殘影) ΟΚ 比較例10 NG 1Η ΟΚ ΟΚ 比較例11 OK 1Η—不均勻 ΟΚ ΟΚ 比車交例12 OK 1Η—不均勻 ΟΚ ΟΚ 15 .1304084 由比較例1〜4的試驗結果顯示，使 _醇類溶劑、酮類溶劑 、本A明之 發明之範圍時，-造=4的比值未落入本 « W成、、且成物的黏度不足古， /順利在基材上形成預定 〇… 試驗社^ ◊厗度。而由比較例5、6的 ,,「果顯不，當溶劑的使用量低於表面處理液之95 重=^者高於99,7重量％^切__㈣_ 二！劑與:主劑溶解不均勾。由比較例7、8的試驗

'、、口禾传知，當主劑的#田旦 的使用里低於本發明的設定值時， :=之厚度太厚、硬度降低，而當主劑的使用量 门、本1S明的设定值時，不僅防污性不佳，其附著性 舌：里此外’本發明之硬質劑的使用量若低於4 旦/份時，不僅表面硬度差，防污性測試亦會產生殘 衫，而當硬質劑使用量過高時，會引發溶劑快速反應 成t不利於塗佈該組成物，此由本發明比較例9 、:0的試驗結果得以證明。錄比較例叫2主要在 於°且明，本發明進-步添加二甲苯的使用量如果不在 本！X明所界疋的範圍中時，紐成物的硬度不均勾。當 然’由本發明各實施例的揭露可知，本發明依預定比 例添加各組成，確實可以製造出一具有較佳防污效果 的塗劑組成物。 惟以上所述者’僅為本發明之較佳實施例而已， 當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明 申請專利範圍及發明說明内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内。 16

Claims (1)

1304084 十、申請專利範圍： 1 · 一種塗劑組成物，包含： iuu董重忉心衣由處理液，該表面處理液包人 95〜99.7重量％之溶劑，以及〇.3〜5重量％的架橋劑匕己· 該溶劑係包含：具有4〜7個碳原子數的酮醇 其中 夫貝、具有5 個碳原子數的酮類，以及具有3〜8個碳原子愈 、、一 双的酯類，前 述二種溶劑的使用比例為1 : 〇_25〜0.55 : 〇 3n。· * •〜υ.8，而該架

橋劑是二氧化矽或三氧化二鋁之前趨物； 、 4〇〜90重量份的主劑，其係選自聚胺基甲酸_塗料用 之丙烯酸多元醇樹脂，以及壓克力聚氨酯聚酯樹脂中的其 中之一 ’或者兩者的混合；及 4〜35重量份的硬質劑。 2.依據申明專利範圍第丨項所述塗劑組成物，其中，該酮 醇類溶劑係指二丙類I醇，而酮類溶劑係指曱基異丁酮， 該醋類溶劑係指乙酸乙酯。 3_依據申請專利範圍第1項所述塗劑組成物，其中，該酮 醇類/合劑係指二丙酮醇，而酮類溶劑係指曱基異丁酮， 該醋類溶劑係指乙酸乙醋及乙酸正丁酯。 4·依據申請專利範圍第1項所述塗劑組成物，更進一步添 加相對於1重量份之酮醇類溶劑的0 · 1〜〇. 3 5重量份之一 甲苯。 17