溶剂型涂料及其主剂、硬化剂与制造方法、涂装方法与流程

本发明有关于一种溶剂型涂料，特别是关于一种具有高亲水性溶剂的溶剂型涂料，以减少挥发性有机气体的排放，达到绿色环保的要求。

背景技术：

由于工业的高度成长，为避免以往石油危机的重现，以及能符合日益严格的环保要求，对于与涂料相关产业所使用的溶剂，必须设法降低或替代其使用，以朝向制造低公害、省资源和省能源的涂料方向发展。

现有涂料种类中，大致分为溶剂型涂料与水性涂料。现有使用的溶剂型涂料含有大量的挥发性有机化合物(Volatile Organic Compound, VOC)，使得其在涂装时的烘烤温度较低，时间也较短，产能相对提高，不过其缺点在于，在涂装期间易造成大量VOC挥发气体，造成环境及空气的污染。近年来，由于人类对环保及能源的重视，世界各国相继对涂料中VOC的含量严格控制，促使涂料的研究由惯用的溶剂型涂料渐渐转移至水性涂料，与溶剂型涂料相比，水性涂料具有不含VOC或VOC含量较低的优点，对环境污染性低。

然而，虽然水性涂料具有不含VOC或VOC含量较低且对环境污染性低的优点，不过在使用其进行涂装作业时，则有下列问题：

1.由于水性涂料以水为溶剂，在涂装期间水气将被蒸发到涂装设备及烘烤设备上，为求设备的耐用及避免因金属腐蚀所产生的氧化物污染的问题，涂装设备及烘烤设备需以不锈钢材为主体，此举势必造成涂装业者大幅的资本支出。

2.虽水性涂料的挥发性低，但需较长的烘烤时间而造成产能的下降，同时为改善涂装表面质量(如涂料垂流问题)，涂装厂需再加装涂料加热及零件预热系统，势必也会造成涂装业者大幅的资本支出。

缘此，一般涂装业者除了考虑以水性涂料涂装所需花费的高成本之外，也会考虑以溶剂型涂料涂装所造成的空气物染问题。

就目前塑料零组件(例如 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Butadine-Styrene，ABS)、尼龙(Nylon)及聚丙烯(Polypropylene，PP）等)的表面涂装而言，仍采用溶剂型涂料进行涂装为大宗，主要原因在于，在塑料零组件于涂装作业中，因为采低温烘烤制程，可免除喷涂及烘烤设备受水气蒸发影响而造成设备锈蚀，故设备不需以高昂的不锈钢材质制造，成本也因此降低，不过VOC挥发气体排放问题，目前已知的有效防治方法因设置成本与操作成本过高，不为一般涂装业者采用，而采取直接排放。

因此，为了提升涂装业者的竞争力，在能减少成本支出及达到降低VOC挥发气体的情况下，本发明致力于高亲水性溶剂型涂料的研发，以解决前述问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，提供一种溶剂型涂料，在不改变涂料的物性与化性的条件下，提高挥发性有机溶剂的亲水性，利用水的吸附进一步减少挥发性有机气体的排放。

为了达到上述目的，本发明提供了一种溶剂型涂料，包括有：

20至60重量份的固成份；以及

40至80重量份的有机溶剂，该有机溶剂包括0至35重量份的低亲水性溶剂群及65至100重量份的高亲水性溶剂群，该低亲水性溶剂群选自对水溶解度小于5克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种。

进一步地，其中高亲水性溶剂群选自乙酸乙酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯及二丙二醇甲醚所构成的群组中至少一种。

进一步地，其中该固成份包括压克力多元醇树脂及聚异氰酸酯。

本发明还提供一种溶剂型涂料，包括有：

20至60重量份的固成份，该固成份包括压克力多元醇树脂及聚异氰酸酯；以及

40至80重量份的有机溶剂，该有机溶剂包括65至100重量份的高亲水性溶剂群，该高亲水性溶剂群选自乙酸乙酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯及二丙二醇甲醚所构成的群组中至少一种。

本发明还提供一种主剂，包括有：

20至60重量份的固成份，该固成份系为一压克力多元醇树脂；以及

40至80重量份的有机溶剂，该有机溶剂包括65至100重量份的高亲水性溶剂群，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升之有机溶剂群组中至少一种。

进一步地，其中该高亲水性溶剂群选自乙酸乙酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯及二丙二醇甲醚所构成的群组中至少一种。

本发明还提供一种硬化剂，包括有：

20至60重量份的固成份，该固成份为聚异氰酸酯；以及

40至80重量份的有机溶剂，该有机溶剂包括65至100重量份的高亲水性溶剂群，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种。

进一步地，其中该高亲水性溶剂群选自乙酸乙酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯及二丙二醇甲醚所构成的群组中至少一种。

本发明还提供一种溶剂型涂料的制造方法，包括下列步骤：

步骤A：提供一主剂，该主剂为一压克力多元醇树脂与一有机溶剂的混合剂，该有机溶剂包括0至35重量份的低亲水性溶剂群及65至100重量份的高亲水性溶剂群，该低亲水性溶剂群选自对水溶解度小于5克/100毫升之有机溶剂群组中至少一种，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种；

步骤B：提供一硬化剂，该硬化剂为聚异氰酸酯与一有机溶剂之混合剂，该有机溶剂包括65至100重量份的高亲水性溶剂群，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种；以及

步骤C：将该主剂与该硬化剂混合、搅拌、过滤，以取得该溶剂型涂料。

进一步地，更包括：

步骤D：提供一稀释剂，该稀释剂为一有机溶剂，该有机溶剂包括65至100重量份的高亲水性溶剂群，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种；以及

步骤E：将该稀释剂与该溶剂型涂料混合、搅拌，以取得经稀释后的溶剂型涂料。

进一步地，其中稀释后的溶剂型涂料包括有：

20至60重量份的固成份；以及

40至80重量份的有机溶剂，该有机溶剂包括0至35重量份的低亲水性溶剂群及65至100重量份的高亲水性溶剂群，该低亲水性溶剂群选自对水溶解度小于5克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升之有机溶剂群组中至少一种。

本发明还提供一种溶剂型涂料的涂装方法，包括下列步骤：

步骤A：将一溶剂型涂料涂布在一基材上，并形成一涂层，该基材为塑料材、木材或石材；

步骤B：在涂布过程中，以水吸附有机溶剂的挥发性有机气体；以及

步骤C：对该涂层以低于80oC的温度进行烘烤，使该涂层于该基材上形成一被膜。

本发明的特点在于，以在不改变涂料的物性与化性的条件下，提高挥发性有机溶剂的亲水性，例如降低低亲水性溶剂群的使用量，并提高高亲水性溶剂群的使用量，使得在进行基材表面涂装时，可利用水来有效吸附挥发性有机气体，以减少其排放，且可在VOC排放的标准内。

附图说明

图1为本发明的一实施例之溶剂型涂料的制造方法流程图；

图2为本发明的另一实施例之溶剂型涂料的制造方法流程图；

图3为本发明的一实施例之溶剂型涂料的涂装方法流程图；以及

图4为本发明的另一实施例之溶剂型涂料的涂装方法流程图。

图中，1 溶剂型涂料的制造方法；

2 溶剂型涂料的制造方法；

3 溶剂型涂料的涂装方法；

4 溶剂型涂料的涂装方法 ；

S101~S105 步骤；

S201~S204 步骤；

S301~S303 步骤；

S401~S405 步骤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

根据本发明的一实施例，本发明所述的溶剂型涂料，主要包括有20至60重量份的固成份及40至80重量份的有机溶剂。其中该固成份可包括压克力多元醇树脂及聚异氰酸酯，该压克力多元醇树脂为该溶剂型涂料的一主剂中的主要固成份，该聚异氰酸酯为该溶剂型涂料的一硬化剂中的主要固成份，因此，该溶剂型涂料为两液型溶剂型涂料。在本发明中，所述的溶剂型涂料所使用的有机溶剂包括0至35重量份的低亲水性溶剂群及65至100重量份的高亲水性溶剂群，该低亲水性溶剂群选自对水溶解度小于5克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种。该低亲水性溶剂群选自甲苯(Toluene)、二甲苯(Xylene)、乙酸丁酯(Butyl Acetate，BAC)、甲基異丁酮(Methyl Isobutyl Ketone，MIBK)、醋酸異丁酯(Isobutyl Acetate，iBAC)及甲基环己烷 (methylcyclohexane，MCH)所构成的群组中至少一种；该高亲水性溶剂群选自乙酸乙酯(Ethyl Acetate，EAC)、丙二醇甲醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether，PM)、丙二醇甲醚醋酸酯(Propylene Glycol Mono-methyl Ether Acetate，PMA)及二丙二醇甲醚(Dipropylene Glycol Methyl Ether，DPM)所构成的群组中至少一种。

其中，该高亲水性溶剂群中的乙酸乙酯(Ethyl Acetate，EAC)对水的溶解度为8.6g/100ml(水)；该高亲水性溶剂群中的丙二醇甲醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether，PM)对水的溶解度为在25oC的环境下全溶于水，即对水的溶解度为100g/100ml(水)；该高亲水性溶剂群中的丙二醇甲醚醋酸酯(Propylene Glycol Mono-methyl Ether Acetate，PMA)对水的溶解度为18.5%，即对水的溶解度为18.5g/100ml(水)；而该高亲水性溶剂群中的二丙二醇甲醚(Dipropylene Glycol Methyl Ether，DPM)对水的溶解度为全溶，即对水的溶解度为100g/100ml(水)。

在本发明的另一实施例中，所述溶剂型涂料的主剂固成份更可包含一色粉，该色粉包含黑色的碳黑、白色钛白粉及红、黄、蓝、绿等有机或无机颜料。

图1为本发明的一实施例的溶剂型涂料的制造方法流程图。依据上述溶剂型涂料，本发明所述的溶剂型涂料的制造方法1，包括下列步骤：

步骤A(即图1中的步骤S101)：提供一主剂。该主剂包含20至60重量份的固成份及40至80重量份的有机溶剂，该固成份为一压克力多元醇树脂，该有机溶剂包括0~35重量份的低亲水性溶剂群及65至100重量份的高亲水性溶剂群，该低亲水性溶剂群选自对水溶解度小于5克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种。其中该低亲水性溶剂群与高亲水性溶剂群的群组同上述，在此不再赘述。

步骤B(即图1中的步骤S102)：提供一硬化剂。该硬化剂为一固成份与一有机溶剂的混合剂，该有机溶剂选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种。

详言之，本发明所述的硬化剂包括有20至60重量份的固成份以及40至80重量份的有机溶剂，该有机溶剂包括0~35重量份的低亲水性溶剂群及65至100重量份的高亲水性溶剂群。该硬化剂为聚异氰酸酯，该有机溶剂选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种。在本发明中，所述的硬化剂所使用的高亲水性溶剂群选自乙酸乙酯(Ethyl Acetate，EAC)、丙二醇甲醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether，PM)、丙二醇甲醚醋酸酯(Propylene Glycol Mono-methyl Ether Acetate，PMA)及二丙二醇甲醚(Dipropylene Glycol Methyl Ether，DPM)所构成的群组中至少一种。

步骤C(即图1中的步骤S103)：将该主剂与该硬化剂混合、搅拌、过滤，以取得该溶剂型涂料。

在本制造方法，更可依需求而包括：

步骤D(即图1中的步骤S104)：提供一稀释剂。该稀释剂为一有机溶剂，该有机溶剂包括0至35重量份的低亲水性溶剂群及65~100重量份的高亲水性溶剂群，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种(详细之有机溶剂群组同前述，在此不再赘述)；以及

步骤E(即图1中的步骤S105)：将该稀释剂与该溶剂型涂料混合、搅拌，以取得经稀释后的溶剂型涂料。在本发明的溶剂型涂料于涂装时，可视其所涂装的基材的不同，而依需求添加该稀释剂，用以稀释该溶剂型涂料，进而调整该溶剂型涂料的黏度。其中，该基材包括塑料材、木材或石材等。

图2为本发明的另一实施例的溶剂型涂料的制造方法流程图。本发明所述的另一制作溶剂型涂料的制造方法2，包括下列步骤：

步骤A(即图2中的步骤S201)：提供一主剂。该主剂为一压克力多元醇树脂与一有机溶剂的混合剂，该有机溶剂包括0至35重量份的低亲水性溶剂群及65至100重量份的高亲水性溶剂群，该低亲水性溶剂群选自对水溶解度小于5克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种。其中该低亲水性溶剂群与高亲水性溶剂群的群组同上述，在此不再赘述。

步骤B(即图2中的步骤S202)：提供一硬化剂。该硬化剂为一固成份与一有机溶剂的混合剂，该有机溶剂包括0至35重量份的低亲水性溶剂群及65至100重量份的高亲水性溶剂群，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种。详言之，本发明所述的硬化剂包括有20至60重量份的固成份以及40至80重量份的有机溶剂。该硬化剂为聚异氰酸酯。在本发明中，所述的硬化剂所使用的高亲水性溶剂群选自乙酸乙酯(Ethyl Acetate，EAC)、丙二醇甲醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether，PM)、丙二醇甲醚醋酸酯(Propylene Glycol Mono-methyl Ether Acetate，PMA)及二丙二醇甲醚(Dipropylene Glycol Methyl Ether，DPM)所构成的群组中至少一种。

步骤C(即图2中的步骤S203)：提供一稀释剂。该稀释剂为一有机溶剂，该有机溶剂包括0至35重量份的低亲水性溶剂群及65至100重量份的高亲水性溶剂群，该高亲水性溶剂群选自对水溶解度大于8克/100毫升的有机溶剂群组中至少一种(详细之有机溶剂群组同前述，在此不再赘述)

步骤D(即图2中的步骤S204)：将该主剂、该硬化剂与该稀释剂混合、搅拌、过滤，以取得经稀释后的溶剂型涂料。

因此，依据上述溶剂型涂料的制造方法2，可依需求直接将该主剂、该硬化剂与该稀释剂混合、搅拌、过滤，以直接取得经稀释后的溶剂型涂料。

图3为本发明的一实施例的溶剂型涂料的涂装方法流程图。依据上述溶剂型涂料，本发明所述的溶剂型涂料的涂装方法3，包括下列步骤：

步骤A(即图3中的步骤S301)：将该溶剂型涂料涂布在一基材上形成一涂层。其中，该涂布采用刮棒涂布(bar coating)、斜板式涂布(slide coating)、帘流式涂布(curtain coating)及喷雾式涂布(spray coating)之中至少一种，而该基材包括塑料材(可选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Butadine-Styrene，ABS)、尼龙(Nylon)及聚丙烯(Polypropylene，PP)之中至少一种)、木材或石材等。

步骤B(即图3中的步骤S302)：在涂布过程中，以水吸附有机溶剂的挥发性有机气体。详言之，由于该溶剂型涂料中内含有机溶剂(即挥发性有机溶剂)，因此在该溶剂型涂料的涂布过程中，挥发性有机溶剂会产生挥发性有机气体，为减少挥发性有机气体的排放，在溶剂型涂料涂装的作业环境中加装抽气装置，使该抽气装置引导该挥发性有机气体通过一水幕，此时，水会吸附该挥发性有机气体，特别是在水中的溶解度较高的有机溶剂的挥发性有机气体(例如本发明所述之高亲水性溶剂群所产生的挥发性有机溶剂)。缘此，本发明采用比例较高的高亲水性溶剂群，使得溶剂型涂料在涂布过程中所产生的挥发性有机气体，大部分皆可被所设置的水幕所吸附(特别是高亲水性溶剂群所挥发的挥发性有机气体)，大幅降低挥发性有机气体在空气中的排放量。

步骤C(即图3中的步骤S303)：对该涂层以低于80^oC的温度进行烘烤，使该涂层于该基材上形成一被膜。详言之，本发明所述的溶剂型涂料较适用于塑料材、木材、或石材等的涂装作业，因为烘烤该涂层的温度须低于80^oC，并可使该溶剂型涂料的分子间的官能基发生交联反应而变成该被膜，用以装饰、保护该基材。

图4为本发明的另一实施例的溶剂型涂料的涂装方法流程图。依据上述溶剂型涂料，本发明所述的溶剂型涂料的涂装方法4，包括下列步骤：

步骤A(即图4中的步骤S401)：将该溶剂型涂料涂布在一基材上形成一底涂层。详言之，主要将一底漆(如下表1所示)涂布在一基材上形成一底涂层，该涂布采用刮棒涂布(bar coating)、斜板式涂布(slide coating)、帘流式涂布(curtain coating)及喷雾式涂布(spray coating)之中至少一种，而该基材包括塑料材(可选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Butadine-Styrene，ABS)、尼龙(Nylon)及聚丙烯(Polypropylene，PP)之中至少一种)、木材或石材等。

步骤B(即图4中的步骤S402)：接续步骤S401，在该底漆的涂布过程中，以水吸附有机溶剂的挥发性有机气体。详言之，由于该底漆中内含有机溶剂(即挥发性有机溶剂)，因此在该底漆的涂布过程中，挥发性有机溶剂会产生挥发性有机气体，为减少挥发性有机气体的排放，在底漆涂装的作业环境中加装抽气装置，使该抽气装置引导该挥发性有机气体通过一水幕，此时，水会吸附该挥发性有机气体，特别是在水中之溶解度较高的有机溶剂的挥发性有机气体(例如本发明所述的高亲水性溶剂群所产生的挥发性有机溶剂)。缘此，本发明采用比例较高的高亲水性溶剂群，使得底漆在涂布过程中所产生的挥发性有机气体，大部分皆可被所设置的水幕所吸附(特别是高亲水性溶剂群所挥发的挥发性有机气体)，大幅降低挥发性有机气体在空气中的排放量。

步骤C(即图4中的步骤S403)：将该溶剂型涂料涂布在该底涂层上形成一面涂层。详言之，主要将一面漆(如下表2或表3所示)涂布在该底涂层上形成一面涂层，该涂布采用刮棒涂布(bar coating)、斜板式涂布(slide coating)、帘流式涂布(curtain coating)及喷雾式涂布(spray coating)的中至少一种。在另一实施例中，一般在涂布完该底涂层后先静置1至5分钟(包含输送时间)，之后再涂布该面涂层。

步骤D(即图4中的步骤S404)：接续步骤S403，在该面漆的涂布过程中，以水吸附有机溶剂的挥发性有机气体。详言之，由于该面漆中内含有机溶剂(即挥发性有机溶剂)，因此在该面漆的涂布过程中，挥发性有机溶剂会产生挥发性有机气体，为减少挥发性有机气体的排放，在面漆涂装的作业环境中加装抽气装置，使该抽气装置引导该挥发性有机气体通过一水幕，此时，水会吸附该挥发性有机气体，特别是在水中的溶解度较高的有机溶剂的挥发性有机气体(例如本发明所述的高亲水性溶剂群所产生的挥发性有机溶剂)。缘此，本发明采用比例较高的高亲水性溶剂群，使得面漆在涂布过程中所产生的挥发性有机气体，大部分皆可被所设置的水幕所吸附(特别是高亲水性溶剂群所挥发的挥发性有机气体)，大幅降低挥发性有机气体在空气中的排放量。

步骤E(即图4中的步骤S405)：对该底涂层及该面涂层以低于80^oC的温度进行烘烤，使该底涂层及该面涂层于该基材上形成一被膜。本发明所述的溶剂型涂料较适用于塑料材、木材、或石材等的涂装作业，因为烘烤底涂层及该面涂层的温度须低于80^oC，并可使该溶剂型涂料的分子间的官能基发生交联反应而变成该被膜，用以装饰、保护该基材。

因此，本发明所述的溶剂型涂料，以在不改变涂料的物性与化性的条件下，提高有机溶剂的亲水性，例如减少低亲水性溶剂群的使用量，提高高亲水性溶剂群的使用量，使得在进行基材表面涂装时，可有效以水吸附高亲水性溶剂群所挥发的挥发性有机气体，减少挥发性有机气体的排放量，且可在VOC排放的标准内；此外，若在高亲水性溶剂群中选用对水溶解度较高的溶剂时，例如丙二醇甲醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether，PM)或二丙二醇甲醚(Dipropylene Glycol Methyl Ether，DPM)，更可提升水吸附高亲水性溶剂群所挥发之挥发性有机气体的能力，且更能减少挥发性有机气体的排放量。

表1为本发明的一实验例的溶剂型涂料的各组成份的混合比例。请参阅表1，提供本发明所述的溶剂型涂料作为底漆的各组成份的混合比例，依据各组成份的使用重量可得到主剂、硬化剂与稀释剂的组成比例为10：1：5。所述的溶剂型涂料所使用的有机溶剂包括约83.87%重量份的高亲水性溶剂群。

表1

表2为本发明的另一实验例的溶剂型涂料的各组成份的混合比例。再请参阅表2，提供本发明所述的溶剂型涂料作为面漆(即俗称金油或亮光漆)的各组成份的混合比例，依据各组成份的使用重量可得到主剂、硬化剂与稀释剂的各组成份的组成比例为3：1：1.5。所述的溶剂型涂料所使用的有机溶剂包括97.80%重量份的高亲水性溶剂群。

表2

将表1所得的溶剂型涂料(即底漆)以空气喷枪喷涂于塑料材上，经约2分钟(输送时间)后，再将表2所得的溶剂型涂料(即面漆)，以空气喷枪喷涂于底漆上，并进行30分钟的烘烤，烘烤温度在60℃，最终形成被膜。在完成塑料材的涂装后，进行物性测试，结果如下：

膜厚：10~15μm

被膜与塑料材的附着性：100/100

被膜硬度：≧H

被膜光泽度：90

被膜耐化性(静置于0.1N硫酸、0.1N氢氧化钠、92无铅汽油；

表3。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或

变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。