以毛刷鍍膜的方法

專利名稱：以毛刷鍍膜的方法
技術領域：
本發明涉及一種以毛刷鍍膜的方法，尤其涉及一種鍍膜及修補因自然或制作時所產生的溶洞、毛細孔或氣孔等，例如在石材、磁磚、拋光磚、人造石、水泥制品、木制品、皮制品、樹脂、塑料澆模、烤漆面板、金屬等基材表面，可在鍍膜的同時兼具填補毛孔及溶洞的方法。
背景技術：
以往技術，在鍍膜方法上，約可分干式制程(工藝)及濕式制程(工藝)二大類，干式制程是利用蒸鍍或濺鍍的方式將SiO2、TiO2、Nb2O5、TaO5、ZnO2等無機材料蒸鍍在基材表面，只是干式制程生產速率慢，且基材材質無法耐高溫時，在蒸鍍方法選擇上需特別注意。
濕式制程，包括1.浸沾式涂布其原理是將欲涂布物體或基材以一定速度自液槽中拉起，物體或基材表面涂液受重力、黏滯力、涂液表面張力作用，因此，其最終厚度受拉起速度、涂液黏度、表面張力、密度等影響。此一涂布方式優點為構造簡單，可處理形狀不規則物體表面之涂布，而其最大好處是可雙面涂布，但缺點是涂部速度不能太快，是目前光學鍍膜最有效的方法之一。
2.旋轉式涂布其操作原理是將涂液噴涂在基板上，再旋轉基板，涂液受離心力及黏滯力作用，多余的涂液會被甩掉。涂布的厚度與黏度、轉速、旋轉時間有關。此一涂布方式其優點為操作簡單，小基板尺寸厚度均勻性高，缺點為材料利用率極低，約2～5％，例如CD激光片或精密面板等。
3.液面彎曲式涂布利用泵將涂液打入一多孔性中空管(Porous Tube)或具狹縫分配器(Slotted Applicator)中，涂液從多孔性中空管表面或分配器(Applicator)之狹縫(Slot)流出，再由管壁流回液槽。涂布時，調整多孔性中空管或狹縫分配器與基板之距離，使涂液因毛細現象而涂布在基材表面，涂布厚度主要受基板速度、涂液黏度、涂液密度、涂液表面張力、重力加速度與泵流量等因素的影響。
4.微凹板印刷涂布法操作時，表面有凹凸紋路的雕刻硅膠輪帶上涂液后，會有一刮刀(Doctor Blade)除去多余的涂液，僅有留在凹槽中的涂液存在滾輪表面，雕刻輪與基材表面接觸時，部分涂液會被稀出，然后涂布在基材表面，至于有多少量會被吸出，一般經驗是凹槽體積的30～70％，最有可能是在55～60％，使用時，依涂布厚度需求選擇適當的凹槽體積及網目數。
5.張力基材擠壓式涂布法張力基材擠壓式涂布其原理是以密閉式的供料系統，將涂液通過定量泵輸送到模具，形成一寬廣且流量均勻的薄膜，再涂布在基板上。定量泵提供直向均勻度(Machine Direction)，涂布模具則提供橫向均勻度(Transverse Direction)，以達到全面均勻的要求，操作時，主要受涂液黏度、涂布速度、基材張力、基材與模具的包角、模唇(Lip)形狀等五因素影響，其中涂布速度、基材張力、包角是可以調整的。
6.溶膠—凝膠法(Sol Gel)溶膠—凝膠法就是將金屬的有機或無機化合溶液固化成凝膠，再將凝膠加熱產生氧化物固體的制備方法。
溶膠—凝膠法其原理是利用金屬氧化物及無機化合物為前驅體(Precursors)，前軀體與水及催化劑混合后，進行水解反應(Hydrolysis)，再進行縮合反應(Condensation)，產生可溶解的金屬氧化物或水氧化物微粒子溶膠，再凝化，然后脫水聚合或加熱使凝膠致密。
7.噴涂及常用毛刷上漆顧名思義，以涂料用空壓機均勻噴涂或以毛刷涂布的方法，但其主要缺點及相較于本發明有基材外觀、成膜厚度、涂布的致密度、均勻及平整度等區別，其不同處在本發明的具體實施方式
中亦有詳述。
其它例如真空沉積的方法如濺鍍、蒸鍍……等，又如電鍍等等都是成膜方法之一，本文中不另撰寫。
在上述鍍膜方法中，均是表面涂布的方法，僅有少許或少部分填涂于溶洞或毛細孔中，因為其微細孔填補效果非常不彰，幾乎對基材選擇時，其表面平整度要求較高；對一般凹凸情況較為嚴重，或因基材燒結溫度的不恰當或制作工藝不佳所產生較多溶洞或針孔的基材表面上鍍膜，平整性較不理想，或制作成本較高，對于傳統產業或產品附加值低的產業并不合適，其中又舉例有拋光石英磚，其干壓后燒結再進行拋光，其拋光過程中因為沿用拋磨塊物理拋磨方式，在其磚面進行拋光的同時，會將燒結不完整或較不穩固的微粒粉體自磚面拋脫，而留下溶洞或針孔，又例如花崗石、大理石等天然石，雖未經燒結過程，但亦會經由拋磨過程中，將其松動性礦物拋刨脫出，或是石材本身自有毛細孔等微孔。

發明內容
本發明的目的是提供一種以毛刷鍍膜的方法，該方法可以在石材、磁磚、拋光磚、人造石、水泥制品、木制品、皮制品、樹脂、塑料澆模、烤漆面板、金屬等基材表面鍍膜，并在鍍膜的同時兼具填補毛孔及溶洞。該方法在此領域廣泛應用，以解決制作成本投入上及基板選擇上，有更寬裕的空間，可有效提供產業應用及提升產品品質。
為達上述目的，本發明采用的技術手段如下一種以毛刷鍍膜的方法，該方法是將毛刷、纖維或毛料吸附鍍液或涂料，在頻繁或快速運動下于基材上形成鍍膜層或涂層，其包括以下步驟先在基板上作簡單清洗、烘干或干燥；再將鍍液以旋鍍、噴涂、浸鍍等任何可以均勻涂布于基材上的方式，形成涂布層，再以毛刷均勻在基材上刷涂至鍍液或涂料干燥成膜后；再重復上述步驟；而每重復一次基材上就形成一層覆膜，重復次數與形成的膜數及最后膜厚成正比，直至完成鍍膜被覆基材。
其中，毛刷排列形狀可以是直線排列，亦可依基材形狀將毛刷作長短排列。
為達上述目的，本發明采用的另一技術手段如下一種以毛刷鍍膜的方法，該方法是將毛刷、纖維或毛料吸附鍍液或涂料，在頻繁或快速運動下于基材上形成鍍膜層或涂層，其包括以下步驟在基板上作簡單清洗、烘干或干燥；再將以毛刷沾其鍍液均勻涂布于基材上，形成涂布層；再以毛刷均勻在基材上刷涂至微干或干燥成膜；重復上述步驟數次，直至完成鍍膜被覆基材。
其中，其毛刷排列形狀，可以是直線排列亦可依基材形狀將毛刷作長短排列用。
為了對本發明有更進一步的了解，以下將結合附圖和具體實施例詳細說明本發明。


圖1A為本發明的方塊流程圖。
圖1B為本發明之另一實施例的方塊流程圖。
圖2為本發明毛鱗片的示意圖。
圖3為本發明毛主干彎曲的示意圖。
圖中符號說明1基材2鍍液3毛刷沾鍍液 10鍍膜20毛刷拋磨 30被覆基料40毛主干 401毛鱗片或突出物402毛尖或毛末端 50涂液或鍍液具體實施方式
本發明可以使用簡單的馬達及傳動軸，使其毛刷可以左右擺動或旋轉，或任何可以使毛刷運動的方式，例如人工手動等；參閱圖1A所示的方塊圖，其中步驟1，先在基板上作簡單清洗、烘干或干燥；步驟2，再將鍍液以旋鍍、噴涂、浸鍍等任何可以均勻涂布于基材上的方式，形成步驟10涂布層；步驟20，再以毛刷均勻在基材上刷涂至鍍液或涂料干燥成膜后；視情況重復第2.10.20.等步驟數次；而每重復一次基材上就形成一層覆膜，重復次數與形成的膜數及最后膜厚成正比，最后完成步驟30.鍍膜被覆基材。其毛刷排列形狀可以是直線排列亦可依基材形狀將毛刷作長短排列用。
參閱圖1B所示的另一方塊圖，其中步驟1，在基板上作簡單清洗、烘干或干燥；步驟3，再將以毛刷沾其鍍液均勻涂布于基材上，形成步驟10涂布層；步驟20，再以毛刷均勻在基材上刷涂至微干或干燥成膜；此時，步驟3及步驟20，使用的毛刷，可以是不同的也可以是同一組；同樣視情況重復第2、10、20等步驟數次；結果亦與上述相同，最后完成步驟30鍍膜被覆基材。其毛刷排列形狀亦與上述相同，可以是直線排列亦可依基材形狀將毛刷作長短排列用。
如圖3所示，在刷涂過程中，毛刷中會因其毛鱗片401作用，可以將鍍液或涂料50更有效分布于基材表面，更可以將鍍液或涂料50深入較微小溶洞或毛細孔中，由于頻繁運動下帶動空氣流通形成速干，而干燥后再覆膜，如此反復便形成多層膜數，繼而完成填補坑洞或溶洞。
上述所謂的毛鱗片401作用有三一是毛鱗片401與毛主干40間形成空隙可以保留及吸收過多的涂液或水分，而涂液中的水分或溶劑亦容易因刷涂動作頻繁、摩擦，會使基材發熱升溫、其結果形成鍍液中水分或溶劑，蒸發或揮發，達到于燥或速干的效果，眾所皆知，干燥后方可成膜，也因為成膜后其覆蓋在基板上遇凸則凸，遇凹則凹，故一般在干燥成膜后再刨去突出物(例如木器上漆后以砂紙刨去突出部分，如此重復上漆、刨平的步驟以至完成，會得到表面較為平整且較為光亮或光澤度較高的完成面)，此時，本發明中速干效果明顯影響最后完成面形成的時間。
參閱圖2所示，所謂毛鱗片401可以是在毛主干40外另行附著或由毛主干40分裂而形成枝干或突出物或類似魚鱗片結構等；實驗及研究中發現刷涂時方向及毛刷材質不同均具有此效果。
其二是由于壓力下會使毛主干40彎曲而使毛鱗片401或毛主干40外另行附著或由毛主干40分裂而形成枝干或突出物更為舒展(如圖3)，由于毛尖402或毛鱗片較為細小，在刷涂過程中更容易使鍍液或涂液因毛尖402及毛鱗片401而帶入更細微的孔洞內，上述毛尖402可以是毛支末端或解釋任何毛支之最細微處。
在干燥后再覆膜，如此反復之下，便很容易完成填補毛細孔或溶洞，在填補過程中亦會使表面成膜；在再覆膜時，由于鍍液或涂料中含有溶劑，而使前次成膜表面軟化或部份溶解，高速或頻繁運動下形成切削作用(即刨除突出物)，同時間完成填補坑洞及覆膜，而得到更平整的表面；此時刨除物在溶劑溶解作用下部分或全部重新成為鍍液或涂料再次使用，提高使用效率。
其三、由于毛刷在高速或頻繁運動下，能有效抑制毛細現象發生；所謂毛細現象系當流質體流入孔洞內時，孔洞內空氣無法正常排出，由于水分或溶劑揮發，形成外緣薄膜縮聚破裂，故干燥成膜時，其微細孔仍然存在，完成面依然不平整；在頻繁運動下，孔洞外緣所形成的薄膜，會因毛尖或毛鱗片或毛主干外另行附著或由毛主干分裂而形成枝干或突出物破壞，致使微細孔內空氣順利排出，使流質涂料或鍍液順利進入，干燥后而得到更為致密之薄膜。
上述論點中特別強調毛鱗片401或毛主干40外另行附著或由毛主干40分裂而形成枝干或突出物之部分，其意味在材質上有類似或相同于此構造者均具有本效果，例如植物纖維及毛料亦屬此構造。
本發明之精義處有別于傳統毛刷所謂刷涂、上膠或上漆、被覆或覆膜等具例如下其中有別于中國專利ZL專利號96212081.2所提在啤酒瓶外以黏著劑(聚乙烯醇縮丁醛加乙醇稀釋成膠液)用羊毛刷涂抹后，再用熱烘固化形成薄膜，其中黏著劑因使用乙醇做為稀釋、做為溶劑；眾所皆知，溶劑具有溶解力，能把物質流體化，這種能夠溶解他種物質，使其均勻分散的液體，因此溶劑有溶解并使物質流動的功用。至于溶劑本身必需具備那些特性1.溶解力溶劑對于物質要發生溶解的效用，必要具有溶解力。譬如油漆的溶劑必須具有溶解油漆、降低其黏度的能力，例如油漆，使油漆分散為均勻的薄膜，而易于涂布。
2.選擇性
溶劑需具有「取其精華，棄其槽柏」的選擇性，因此能將某些特定物質從混合物中析出。但選擇性和溶解力剛好成對比，溶解度越大，則選擇性越差；溶解度越小，則選擇性較佳。
3.蒸發速率溶劑一般又稱溶媒，因為它自始至終都是充當媒介物，當它的任務完成后，或者因蒸發而溢散。譬如粉刷油漆時，我們加入溶劑，以降低油漆黏度，以便于工作，等到工作完成后，溶劑會揮發，使得油漆形成一片亮麗均勻薄膜。蒸發速率關系溶劑溢散的快慢，因此，我們需視不同的用途選用不同蒸發速率的溶劑；而工業上所采用的溶劑，種類繁多，通常有以下數種A.碳氫溶劑在溶劑分子中以碳氫元素為其結構者，像苯、甲苯、二甲苯都屬于這類溶劑。它們都可自石油中制得，又稱為石油溶劑。例如常用的香蕉油，就屬碳氫溶劑。
B.含氧溶劑凡在溶劑分子中，除含有碳、氫外，還含有氧元素者統稱之。此類溶劑可以石油產品為原料經合成方法制得。工業上常用的含氧溶劑有醇類如甲醇、乙醇；醚類、醛類、丙酮、脂類等等。
C.氯溶劑含為碳氫化合物與鹵族元素或其氫化物作用而得，如二氯乙烷、或作為麻醉劑用的氯仿等。
如上述，溶劑一般具有高效分散活性，可將黏著劑更均勻分布于其上，再經由熱烘或自然風干而形成聚合，與上述本發明闡述的理由明顯不同處為涂液中的水分或溶劑會因為毛刷刷涂動作頻繁，在蒸發或揮發上更快達到、更快形成脫水聚合的效果孑然不同；又有別于中國專利ZL專利號97208440.1所提熱交換管內涂膜用刷中所云毛刷涂膜部分，實際上有如油漆藉由毛刷將其均勻分布于基板(材)上，其形成物僅于表面附著，本發明認為若不能在其毛細孔中形成速干，毛孔內之涂料會形成垂流現象，干燥聚合后僅能形成孔內薄膜附著，而本發明強調在其頻繁運動下，蒸發或揮發其水分或溶劑，在孔內形成多層覆膜，進而填平微細孔或溶洞有著完全不同之結果。
綜合上述，1.由于刷涂時旋轉或運動速度會影響干燥成膜速度，進而影響成膜數量(多層膜)；2.欲成膜時，添加溶劑或例如水性鍍液或涂液可以添加水分來降低涂液黏稠度及濃度，同理，其涂料或鍍液所使用之用以稀釋的溶劑添加時，可以影響使其成膜的膜厚及均勻度；在一定運動速率下，溶劑或水分的添加量，直接影響流體物質流動性；而其流動性直接影響物質輸入毛孔的效率進而影響結果；在產業上應用尤以天然石材、人造石材、瓷磚、拋光石英磚、水泥制品、木材、塑料樹脂類或玻璃或玻化類等，表面修補其毛細孔或溶洞，或欲增加其功能性涂層，均可使用本方法。
所謂功能性涂層有運用納米(Nano)材料形成納米涂層，例如納米二氧化鈦(TiO2)，使基材表面具有光觸媒效果；使用抗反射或反射材料制作產品；使用功能性材料制作功能性涂層，又例如SiO2、Ai2O3、TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等氧化物及硅酸鹽或其它有機或無機混合之聚合物或高分子聚合物，或以有機高分子化合物混合無機化合物，可以增加基板的自潔性、親水性、疏水性、耐磨性、耐化學性(耐腐蝕)等等；亦可以運用本發明提供之方法，以其材料增減黏度及比例實驗調配后使用。
以上所述，僅為本發明的一較佳可行實施例而已，并非用以局限本發明的范圍，舉凡熟悉此項技藝人士，運用本發明說明書及申請專利范圍所作之等效變化，理應包括于本發明的專利范圍內。
實施例將市售油漆毛刷把將毛刷修齊，留下約1.5cm并整齊排列后，以膠帶捆緊固定后，將手柄處平整鋸掉僅留下高約1.5cm木柄，此時，實驗毛刷總高度為3cm的毛刷盤(以下簡稱毛盤)，分別制作相同毛盤共二組，將其中一組置于手動汽車打臘機(日產HITACHI)的圓形轉盤，以雙面膠將毛盤固定其上，手動打臘機轉速設定1000轉/分鐘(實驗中速度由200～1000轉/分鐘所得，除形成速度外，其結果相同故不另撰文)，做為實驗1。
另一把以手動快速在基板上左右刷動，做為實驗2。
由于纖維紡織品其表面亦有類似毛鱗片或毛主干外另行附著或由毛主干分裂而形成枝干或突出物，故依本發明論點再準備一組以毛巾布包住圓形磨盤制成毛巾布盤(以下簡稱布盤)，做為實驗3。
以普通油漆毛刷沾滿鍍(涂)液后，如同刷油漆的方式均勻刷動，經自然干燥后做為對照組。
將無機板材專用納米鍍液(冠季公司產)編號KCT030001平均粒徑30納米，乳白色的無機鍍液各3cc分別在微黃色拋光石英磚(冠軍公司產)上拋磨及涂刷至鍍液干燥，重復添加鍍液及拋磨程序數次后分別以1.以日產HORIBA光澤度測定儀測得試對照組及實驗組光亮度；由公式(實驗組-空白組)÷空白組×100％，以求增亮效果(％)，其結果紀錄于表一；2.以黑色油性簽字筆(雄獅牌)在其實驗組及對造組中分別劃上″X″字，經過3分鐘待其干燥后，以沾濕(水)的衛生紙擦拭，以求防污能力，分為完全抗污；仍留痕跡；完全無抗污等；其結果紀錄于表一為本發明涂布成膜后抗污力的實驗記錄表。
表一

3.耐污染性測定標準選以鉻綠(Cr2O3)及紅色氧化鐵(Fe2O3)等分別添加甘油三丁醇(甘油丁酸脂)，其中鉻綠(Cr2O3)及紅色氧化鐵(Fe2O3)等分別形成其固含量40wt％之膏狀物，并將上述膏狀物及13g/L之碘酒及橄欖油等任意涂布各個區塊，再放置覆蓋用之玻璃覆蓋其上，完成后，放置24h后，以清水沖洗5分鐘后再以濕布擦拭，其結果紀錄于表二為本發明涂布成膜后另一種抗污力之實驗記錄表。
表二

由于打磨機在快速運動下會形成機器壓及離心力會使毛刷或毛料彎曲及使毛鱗片舒展，證明鍍液更容易通過毛尖帶入溶洞之中，且外觀上并無明顯變化；在表一及表二紀錄中明顯發現涂布成膜后，其抗污力明顯提升，且施作基材表面并無明顯變化。
而對照組經自然干燥后，表面出現不均勻的乳白色涂膜，且無抗污力其表面更為粗糙，完全沒有效果。
綜合上述，本發明因可供產業上利用，符合專利法發明的法定要件，依法提出專利申請。
權利要求
1.一種以毛刷鍍膜的方法，該方法是將毛刷、纖維或毛料吸附鍍液或涂料，在頻繁或快速運動下于基材上形成鍍膜層或涂層，其包括以下步驟先在基板上作簡單清洗、烘干或干燥；再將鍍液以旋鍍、噴涂、浸鍍等任何可以均勻涂布于基材上的方式，形成涂布層，再以毛刷均勻在基材上刷涂至鍍液或涂料干燥成膜后；再重復上述步驟；而每重復一次基材上就形成一層覆膜，重復次數與形成的膜數及最后膜厚成正比，直至完成鍍膜被覆基材。
2.一種以毛刷鍍膜的方法，該方法是將毛刷、纖維或毛料吸附鍍液或涂料，在頻繁或快速運動下于基材上形成鍍膜層或涂層，其包括以下步驟在基板上作簡單清洗、烘干或干燥；再將以毛刷沾其鍍液均勻涂布于基材上，形成涂布層；再以毛刷均勻在基材上刷涂至微干或干燥成膜；重復上述步驟數次，直至完成鍍膜被覆基材。
3.如權利要求1或2所述的以毛刷鍍膜的方法，其中，所述的基材包含石材、磁磚、拋光磚、人造石、水泥制品、木制品、皮制品、塑料制品、烤漆面板、金屬等。
4.如權利要求1或2所述的以毛刷鍍膜的方法，其中所述的毛刷、纖維或毛料，是指動物性毛料或植物性纖維或人造塑料性毛料及纖維或利用毛鱗片、毛分枚干、毛末端、毛主干突出物等細微部分，而將鍍液或涂料帶入孔洞、溶洞或毛細孔中，完成涂布或填充。
5.如權利要求1或2所述的以毛刷鍍膜的方法，其中，所述的頻繁或快速運動，其方向可以是旋轉或來回運動。
6.如權利要求1或2所述的以毛刷鍍膜的方法，其中，毛刷排列的形狀可以是直線排列，亦可依基材形狀將毛刷作長短排列。
全文摘要
本發明為一種以毛刷鍍膜的方法，主要利用毛刷、纖維或毛料為吸附鍍液的載體，在快速運動下所形成比較平整及均勻的鍍膜層，可以通過壓力及運動或轉速的變化控制其形成之膜厚，亦可通過毛刷的末端毛尖將鍍液或涂液深入微細孔洞或溶洞中，達到填充及鍍膜效果。該方法包括先在基板上作簡單清洗、烘干或干燥；再將鍍液以旋鍍、噴涂、浸鍍等任何可以均勻涂布于基材上的方式，形成涂布層，再以毛刷均勻在基材上刷涂至鍍液或涂料干燥成膜后；再重復上述步驟；而每重復一次基材上就形成一層覆膜，重復次數與形成的膜數及最后膜厚成正比，直至完成鍍膜被覆基材。
文檔編號B05D3/00GK1954925SQ200510118460
公開日2007年5月2日 申請日期2005年10月28日 優先權日2005年10月28日
發明者葉杰 申請人:葉杰