2016/01/20 水性塗料介紹

一. 概論
     顧名思義，可以用水來溶解或稀釋之塗料叫水性塗料，（不可無限量加水）。水性塗料比油性塗料最大的優點為低VOC（揮發性有機溶劑），使用者於塗裝時，因不需加入溶劑來稀釋，所以也較無揮發性溶劑吸入而影響健康的問題產生；同時施工過程中無發生火災危險(溶劑易氣爆及著火)，環境也較為環保。但，相對地同類型的塗料成本就一定較油性昂貴。
    水性塗料可以大致分為水可溶型與水分散型二大類。在水溶性塗料與乳膠塗料中間的膠狀乳膠塗料(colloidal emulsion)，以及把分散型塗料的特性活用，將作業性改良的漿體塗料(slurry paint) ，業已出現。


二. 水溶性塗料化學機構
      目前水溶性塗料較成熟產品分類有環氧、聚酯、丙烯酸樹脂等三種系統。在樹脂水性化，即共聚樹脂單體中，引進適量的不飽和羧酸，使側鏈上帶有羧基，樹脂的酸價在50-100 mg KOH/g之間，再用有機胺中和成鹽類而獲得水溶性。此外樹脂側鏈上也可引進羥基、酰氨基、或醚鍵等親水基團而增加樹脂的水溶性。中和成鹽類的樹脂能溶於水，但其水溶性並不很強，常常形成乳濁液或黏度很高的溶液，所以在水溶性塗料中必須加入一定量的親水性助溶劑來增加塗料的水溶性。
        例 : 親水性助溶劑有 : 醇類 : IPA、IBA
                                        醚醇類 : BCS、PM
 三. 水溶性塗料物理機構
      物理特性
  1.  不易蒸發、沸點低 ; 塗裝易起泡、易垂流
  2.  溼度高時蒸發速度極慢，80%以上幾乎沒有蒸發
  3.  表面張力高，為溶劑的2.5倍 : 對底材或層間濕潤性不佳
  4.  具較高導電性 : 靜電塗裝機須改良
附註 : 水是一種優質溶劑，能溶解各種固態、液態、氣態的物質，
沸點為100℃。在一般塗裝認知裡，溶劑沸點的高低會影響
漆膜的乾燥速度，然而水卻是適得其反，主要原因如下表 :
常用溶劑   沸點
  (℃)		 蒸發潛熱
 (cal/g)		 表面張力
( dyne/cm)		  溶解度
 參數		 導電率
(25℃)
二甲苯   140    83    30    8.8    2.6
正丁醇   118    139    26    11.3    17.5
乙二醇
單丁醚 (BCS)		   170    99    28    10.23    9.3
水   100    540    73    23.5    78.4
  1. 由圖表可知水和其他常用溶劑的物理性質存在許多差異。
  2. 水的沸點雖然是表中最低的100℃，然而其蒸發潛熱值卻最大，因此不易蒸發，造成乾燥速度很慢。
  3. 水的蒸發速度會因氣候而有所變化 (當濕度高時蒸發速度會非常慢，進而影響乾燥時間)。
  4. 欲提升水性塗料的乾燥效率，唯有透過控制溫度、濕度才能解決。
四. 水溶性塗料優缺點
     水溶性塗料通常使用若干親水性助溶劑，但主要溶劑為水。因此基於水的性質，而產生各種優缺點。
             優點 : 1. 對於大氣汙染的公害性低
                       2. 由於使用水為主要溶劑，是省資源型的塗料
                       3. 塗裝環境安全且衛生
                       4. 火災危險少
                       5. 現有的塗裝設備，無須大規模改造，即可利用
 
             缺點 : 1. 被塗物需要完全脫脂處理 (非親油性)，否則易產生縮孔現象
                       2.  0 ℃以下恐有結凍之虞 (塗料可採用預熱方式)
                       3. 塗裝的作業性(垂流、沸騰)有困難之處
                       4. 塗膜性能(耐水性、耐鹼性)稍遜一籌
                       5. 靜電塗裝時，必須充分絕緣
                       6. 低溫或多濕時，塗裝困難
                       7. 水洗槽的水質，必須有汙水處理對策
 
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