1.本发明涉及一种表面处理剂，特别是涉及一种水性表面处理剂。


背景技术：

2.于现有的合成革制造工艺中，为了提高表面处理剂形成的干膜的耐磨性及耐刮性，通常会在表面处理剂中，添加有滑石粉或二氧化硅等无机材料，或是添加蜡或硬脂酸等有机材料，以提高干膜的耐磨性及耐刮性。然而，滑石粉或二氧化硅等无机材料的加入，会使干膜的低温耐寒曲折性下降且出现经时折角白化现象；而蜡或硬脂酸等有机材料的加入，在热压情况下会影响干膜沾黏性和光泽度。因此，如何开发表面处理剂中的成分，在提升干膜的耐磨性及耐刮性的同时，还能不影响干膜的其他物性，显得特别重要。
3.再者，于现有的合成革制造工艺中，由于使用溶剂型聚氨酯，因此会在生产时产生大量的有机废气，进而造成环境污染。
4.于是，本发明人认为上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。


技术实现要素：

5.本发明实施例在于提供一种水性表面处理剂，其能有效地改善现有的水性表面处理剂所可能产生的缺陷。
6.本发明实施例在于提供一种水性表面处理剂，其适合用以涂布于一合成皮革的表面，其特征在于，所述水性表面处理剂至少包括有：水性聚氨酯、有机硅粉末、及水；其中，基于所述水性表面处理剂的总重为100wt％，所述水性聚氨酯的含量范围介于15wt％至35wt％之间，并且所述有机硅粉末的含量范围介于3wt％至20wt％之间；其中，所述水性聚氨酯的固体含量(nv)为介于20％至30％之间；其中，所述有机硅粉末具有介于0.2微米至15微米之间的平均粒径、介于0.9至1.5之间的比重、介于0.1％至0.5％之间的含水率、及介于30至90的硬度(a)。
7.优选地，所述水性表面处理剂未包含有任何的挥发性有机溶剂(voc)。
8.优选地，所述水性聚氨酯是选自由水性平光聚氨酯、水性消光聚氨酯、及水性自消光聚氨酯所组成的材料群组中的至少其中之一。
9.优选地，所述有机硅粉末是选自由有机硅复合粉末、有机硅橡胶粉末、及有机硅树脂粉末所组成的材料群组中的至少其中之一；其中，基于所述水性表面处理剂的总重为100wt％，所述有机硅粉末的含量范围介于为6wt％至13wt％之间。
10.优选地，所述水性表面处理剂进一步包括：消泡剂、流平剂、底材湿润剂、分散剂、有机滑剂、增稠剂、雾面剂、及架桥剂；其中，基于所述水性表面处理剂的总重为100wt％，所述消泡剂的含量范围介于0.2wt％至2wt％之间，所述流平剂的含量范围介于0.2wt％至5wt％之间，所述底材湿润剂的含量范围介于0.2wt％至5wt％之间，所述分散剂的含量范围介于0.1wt％至2wt％之间，所述有机滑剂的含量范围介于2wt％至10wt％之间，所述增稠剂
的含量范围介于1wt％至5wt％之间，所述雾面剂的含量范围是介于1wt％至5wt％之间，所述架桥剂的含量范围介于2wt％至10wt％之间，并且所述水的含量范围介于10wt％至70wt％之间。
11.优选地，所述流平剂是选自由丙烯酸共聚物和有机硅化合物所组成的材料群组的至少其中之一。
12.优选地，所述消泡剂是选自由乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、及聚氧丙烯所组成的材料群组的至少其中之一。
13.优选地，所述底材润湿剂是选自由聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、及硅醇类非离子表面活性剂所组成的材料群组的至少其中之一。
14.优选地，所述分散剂是选自由丙烯酸分散剂、改性丙烯酸分散剂、及改性嵌段聚合物所组成的材料群组的至少其中之一。
15.优选地，所述有机滑剂是选自由聚二烷基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷(pdms)、改性聚硅氧烷、支化聚有机硅氧烷、聚烯烃蜡、聚酰胺蜡、聚四氟乙烯(ptfe)、及全氟烷氧基树脂(pfa)所组成的材料群组的至少其中之一。
16.优选地，所述增稠剂选自由聚丙烯酸类增稠剂及聚氨酯缔合型增稠剂所组成的材料群组的至少其中之一。
17.优选地，所述架桥剂是选自由恶唑啉、聚碳二亚胺、多异氰酸酯、封端异氰酸酯、聚硅氧烷、氮丙啶、及烷基化三聚氰胺等脲醛树脂系交联剂及酰肼系交联剂所组成的材料群组的至少其中之一。
18.本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的水性表面处理剂，其能通过“水性表面处理剂包含有20wt％至30wt％的水性聚氨酯”、“水性表面处理剂包含有3wt％至20wt％的有机硅粉末”、“所述水性聚氨酯中的固体含量(nv)为介于20％至30％之间”、及“所述有机硅粉末具有介于0.2微米至15微米之间的平均粒径、介于0.9至1.5之间的比重、介于0.1％至0.5％之间的含水率、及介于30至90的硬度(a)”的技术方案，以避免对环境造成污染，并且能提升所述水性表面处理剂形成的干膜的耐磨性及耐刮性，但不对所述干膜的其他性质造成负面影响。
19.为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。
附图说明
20.图1为本发明实施例的水性表面处理剂于合成皮革的表面形成湿膜的示意图。
21.图2为本发明实施例的水性表面处理剂于合成皮革的表面形成干膜的示意图。
22.图3为本发明实施例的水性表面处理剂的制备方法的流程图。
23.图4为本发明实施例的水性表面处理剂的实施方法的流程图。
具体实施方式
24.以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“水性表面处理剂”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可
通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
25.[水性表面处理剂]
[0026]
参阅图1及图2所示，图1为本发明实施例的水性表面处理剂于合成皮革的表面形成湿膜的示意图，图2为本发明实施例的水性表面处理剂于合成皮革的表面形成干膜的示意图。本实施例提供一种水性表面处理剂1，其适合用以涂布于一合成皮革l的一表面s，并且所述水性表面处理剂1能提供优异的耐刮性及耐磨性。所述水性表面处理剂1当然也可以被用以涂布于所述合成皮革l的多个表面(如两个表面)以提供较佳地耐刮性及耐磨性。所述合成皮革l可以举例为汽车内饰革、服饰革或家具革，但本发明不受限于此。值得一提的是，所述水性表面处理剂1未包含有任何的挥发性有机溶剂(voc)，因此可以达到市面上零voc的要求，并且还能避免对环境造成污染。所述水性表面处理剂1经涂布于所述合成皮革l的所述表面s后，所述水性表面处理剂1于所述表面s形成为一湿膜1a，所述湿膜1a经烘干后形成为一干膜1b。
[0027]
进一步地说，所述水性表面处理剂1包含有：水性聚氨酯、有机硅粉末、水、消泡剂、流平剂、底材湿润剂、分散剂、有机滑剂、增稠剂、雾面剂、及架桥剂。基于所述水性表面处理剂的总重为100wt％，所述水性聚氨酯的含量范围介于15wt％至35wt％之间，所述有机硅粉末的含量范围介于3wt％至20wt％之间，水的含量范围介于10wt％至70wt％之间，所述消泡剂的含量范围介于0.2wt％至2wt％之间，所述流平剂的含量范围介于0.2wt％至5wt％之间，所述底材湿润剂的含量范围介于0.2wt％至5wt％之间，所述分散剂的含量范围介于0.1wt％至2wt％之间，所述有机滑剂的含量范围介于2wt％至10wt％之间，所述增稠剂的含量范围介于1wt％至5wt％之间，所述雾面剂的含量范围是介于1wt％至5wt％之间，并且所述架桥剂的含量范围是介于2wt％至10wt％之间。
[0028]
需要说明的是，于所述水性表面处理剂1中，是不包含有滑石粉或二氧化硅等无机材料，或是添加蜡或硬脂酸等有机材料，从而可以避免上述无机材料或有机材料对所述水性表面处理剂1形成的所述干膜1的特性(如：低温耐寒曲折性、经时折角白化现象、沾黏性及光泽度)造成负面的影响，但本发明不受限于此。
[0029]
所述水性聚氨酯的含量范围优选为介于17wt％至28wt％之间，并且所述水性聚氨酯的含量范围特优选为介于20wt％至30wt％之间。于本实施例中，所述水性聚氨酯是选自由水性平光聚氨酯、水性消光聚氨酯、及水性自消光聚氨酯所组成的材料群组中的至少其中之一。于本实施例中，所述水性表面处理剂1中是不包含有溶剂型聚氨酯(即使用有机溶液作为溶剂的聚氨酯)，从而避免因使用溶剂型聚氨酯而造成大量有机废气的产生。值得一提的是，相较于芳香族的聚氨酯，脂肪族及脂环族的聚氨酯具有较佳的储存稳定性及耐黄变性能，即脂肪族及脂环族的聚氨酯较为稳定且其色泽不容易变黄。于本实施例中，为使所述水性聚氨酯能有较佳的储存稳定性及耐黄变性能，所述水性聚氨酯可以是选自脂肪族及脂环族的聚氨酯、而排除使用芳香族的聚氨酯，但本发明不受限于此。
[0030]
所述有机硅粉末均匀地分散于所述水性表面处理剂1中，并且能提供优异的耐刮
性及耐磨性。所述有机硅粉末呈球状，并且所述有机硅粉末具有0.2微米至15微米的平均粒径、介于0.9～1.5之间的比重、0.1％～0.5％的含水率、及30～90的硬度(a)(即洛氏硬度)。所述有机硅粉末是选自由有机硅复合粉末、有机硅橡胶粉末、及有机硅树脂粉末所组成的材料群组中的至少其中之一，并且所述有机硅粉末的含量范围较佳是介于为6wt％至13wt％之间。
[0031]
基于所述有机硅粉末的上述平均粒径、含水率、比重、及硬度(a)，所述有机硅粉末能较佳地均匀分散于所述水性表面处理剂1中，并且能提供较佳地耐刮性及耐磨性。相反地，若所述有机硅粉末的平均粒径、含水率、比重、或硬度超出以上界定的范围，则会使所述有机硅粉末不利于均匀地分散于所述水性表面处理剂1中，并且也无法提供优异的耐刮性及耐磨性。
[0032]
举例来说，若所述有机硅粉末的平均粒径过大(如大于15微米)，则过大的平均粒径会使得所述有机硅粉末不利于均匀分散于所述水性表面处理剂1中。若所述有机硅粉末的比重过小(如比重小于0.9)，过小的比重会使得所述有机硅粉末容易浮在所述水性表面处理剂1上、而不利于均匀分散；相反地，过大的比重(如比重大于1.5)会使得所述有机硅粉末容易沉在所述水性表面处理剂1下、其同样也不利于均匀分散。
[0033]
于本实施例中，所述流平剂是选自丙烯酸共聚物和有机硅化合物所组成的材料群组的至少其中之一。由于所述水性表面处理剂1包含有所述流平剂，所述湿膜1a在经烘烤后能形成较为平整且光滑的所述干膜1b。相反地，若所述水性表面处理剂1不包含有所述流平剂，则形成的所述干膜1b可能会有表面不平整的问题，或造成所述干膜1b的表面有多个凹陷及多个凸起的问题，进而影响所述水性表面处理剂1形成的所述干膜1b使用上的性能。
[0034]
于本实施例中，所述消泡剂是选自由乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，聚氧丙烯甘油醚、及聚氧丙烯所组成的材料群组的至少其中之一。所述消泡剂能避免于所述水性表面处理剂1中有气泡产生，进而避免气泡对所述干膜1b造成负面的影响。举例来说，过多气泡的产生会使所述水性表面处理剂1的调配过程无法顺利进行，进而对所述水性表面处理剂1的性能造成负面的影响。
[0035]
于本实施例中，所述底材润湿剂是选自由聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、及硅醇类非离子表面活性剂所组成的材料群组的至少其中之一。所述底材润湿剂能提供良好的湿润效果，并且能降低所述水性表面处理剂1形成的所述湿膜1a或所述干膜1b与所述合成皮革l之间的临界表面张力，进而使形成的所述干膜1b较为平整及均匀。相反地，若所述水性表面处理剂1不包含有所述底材湿润剂，则会因为上述临界表面张力过高而无法形成平整且均匀的所述干膜1b。
[0036]
所述分散剂是选自由丙烯酸分散剂、改性丙烯酸分散剂、及改性嵌段聚合物所组成的材料群组的至少其中之一。所述分散剂能使所述水性表面处理剂中的各个成分更加均匀地分散于所述水性表面处理剂1中，进而避免因各个成分未均匀地分散于所述水性表面处理剂1中而无法提供良好的耐刮性及耐磨性。
[0037]
所述增稠剂是选自由聚丙烯酸类增稠剂及聚氨酯缔合型增稠剂所组成的材料群组的至少其中之一。所述增稠剂能提高所述水性表面处理剂1的黏度，从而能使所述水性表面处理剂1的黏度介于300cps至1,000cps之间。
[0038]
所述有机滑剂是选自由聚二烷基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷(pdms)、改性聚硅氧烷、
支化聚有机硅氧烷、聚烯烃蜡、聚酰胺蜡、聚四氟乙烯(ptfe)、及全氟烷氧基树脂(pfa)所组成的材料群组的至少其中之一。所述有机滑剂能提高所述水性表面处理剂1的流动性。
[0039]
所述雾面剂是选自由交联苯乙烯-丙烯腈聚合物、交联苯乙烯微球、苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、乙烯-辛烯共聚物、及丙烯酸酯橡胶所组成的材料群组的至少其中之一。通过所述水性表面处理剂1中添加有所述雾面剂，所述合成皮革l的所述表面s上的所述干膜1b能提供雾面效果。
[0040]
所述架桥剂是选自由恶唑啉、聚碳二亚胺、多异氰酸酯、封端异氰酸酯、聚硅氧烷、氮丙啶、及烷基化三聚氰胺等脲醛树脂系交联剂及酰肼系交联剂所组成的材料群组的至少其中之一。所述架桥剂能于所述水性表面处理剂1中产生架桥作用，从而提高所述水性表面处理剂1形成的所述湿膜1a或所述干膜的1b附着力、耐水洗及耐磨性。
[0041]
[水性表面处理剂的制备方法]
[0042]
请参阅图3所示，图3为本发明实施例的水性表面处理剂1的制备方法的流程图。于本实施例中，所述水性表面处理剂1可以但不限制为通过以下步骤制备：
[0043]
准备步骤s101：准备20至30重量份的水性聚氨酯、3至20重量份的有机硅粉末、0.2至2重量份的消泡剂、0.2至5重量份的流平剂、0.2至5重量份的底材湿润剂、0.1至2重量份的分散剂、2至10重量份的有机滑剂、1至5重量份的增稠剂、1至5重量份的雾面剂、2至10重量份的架桥剂、及10至70重量份的水。
[0044]
混和步骤s102：将准备步骤中的各个成分均匀混和。
[0045]
研磨步骤s103：将已均匀混和的各个成分进行研磨。
[0046]
过滤步骤s104：将已经研磨的各个成分进行过滤，以得到所述水性表面处理剂1。
[0047]
需要说明的是，以上步骤是为了能提供较佳的水性表面处理剂1，而非限制所述水性表面处理剂1仅能通过以上步骤而制得。
[0048]
[水性表面处理剂的实施方法]
[0049]
请参阅图4所示，图4为本发明实施例的水性表面处理剂的实施方法的流程图。于本实施例中，所述水性表面处理剂1可以但不限制为通过以下步骤实施：
[0050]
前置步骤s201：准备一合成皮革l及所述水性表面处理剂1。
[0051]
涂布步骤s202：取一#12线棒，并以该#12线棒将所述水性表面处理剂1涂布于所述合成皮革l的一表面s，以形成一湿膜1a。
[0052]
烘烤步骤s203：将形成有所述湿膜1a的所述合成皮革l置入一烤箱(图未示)中，并且在120℃的温度条件下烘烤120秒，以使所述湿膜1a受热而形成一干膜1b。
[0053]
需要说明的是，于其他实施例中，为使干膜1b的形成过程更为顺利，所述水性表面处理剂1中还可以包含有含量范围介于1wt％至5wt％之间的高沸点成膜助剂(基于所述水性表面处理剂的总重为100wt％)，但本发明不受限于此。
[0054]
[实验数据测试]
[0055]
以下，参照示范例1至5与比较例1至3详细说明本发明之内容。然而，以下示范例仅作为帮助了解本发明，本发明的范围并不限于这些示范例。
[0056]
示范例1至5及比较例1至3的所述干膜水性表面处理剂的各成分比例配方、耐磨性、耐刮性、低温耐寒曲折性、经时折角白化现象、及耐黏着性整理如下表1。将各示范例及比较例中的所述水性表面处理剂1涂布多个所述合成皮革l的多个所述表面s以形成多个试
片，试片相关特性的测试方法说明如下。
[0057]
耐磨性测试方法：裁取约25mm
×
200mm试片，置于耐磨试验机，以干式布加约200g的荷重来回磨100次，观察涂布有所述水性表面处理剂1的所述表面s是否脱磨、损伤、变亮等。
[0058]
耐磨性数值范围：依涂布有所述水性表面处理剂1的所述表面s的损伤程度评分0～10分(满分10分)。
[0059]
耐刮性测试方法：裁取约100mm
×
100mm试片，以硬币刮涂布有所述水性表面处理剂1的所述表面s，观察所述表面s的刮伤程度。
[0060]
耐刮性数值范围：依所述表面s的刮伤程度评分0～10分(满分10分)。
[0061]
低温耐寒曲折性测试方法：裁取约5cm
×
5cm之试片，置于耐寒曲折试验机，再-10℃温度条件下测试耐寒曲折30,000次。
[0062]
低温耐寒曲折性数值范围：依所述表面s的破损程度评分0～10分(满分10分。
[0063]
经时折角白化测试方法：裁4cm
×
15cm之试片，于常温下将涂布有所述水性表面处理剂1的所述表面s向内横向对折，加上约3kg的荷重，经24hrs后，取出试片，检视所述表面s的折痕处是否有白化现象。
[0064]
经时折角白化数值范围：依所述表面s的白化程度评分0～10分(满分10分)。
[0065]
耐黏着性测试方法：裁取两片约5cm
×
5cm之试片，将涂布有所述水性表面处理剂1的两个所述表面s面重合，加上约3kg的荷重后置入70
±
2℃之恒温箱(图未示)内经约24hrs，取出检查所述表面s有无粘着等异状。
[0066]
耐黏着性数值范围：依所述表面s沾黏程度评分0～10分(满分10分)。
[0067]
[表1示范例与比较例的各成分比例配方与物化特性测试结果]
[0068]
[0069][0070]
[测试结果讨论]
[0071]
在示范例1至5的水性表面处理剂中，由于添加有所述有机硅粉末，因此相较于没有添加所述有机硅粉末的比较例1及2的水性表面处理剂，能提供较佳的耐磨性、耐刮性、低温耐寒曲折性、经时折角白化现象及耐黏着性等物性。
[0072]
由比较例3可以看出，虽然比较例3的水性表面处理剂中添加有所述有机硅粉末，但所述有机硅粉末的含量范围过高，因此比较例3的水性表面处理剂无法提供如示范1至5的水性表面处理剂的耐磨性、耐刮性、低温耐寒曲折性、经时折角白化现象及耐黏着性等物性。
[0073]
由示范例1至5可以看出，相较于示范例1至3及示范例5，示范例4的水溶性表面处理剂能提供较佳的耐磨性、耐刮性及经时折角白化现象等物性。因此，当水性表面处理剂的各成分参数条件越接近示范例4的水性表面处理剂的各成分参数条件时，其越能提供较理想的耐磨性、耐刮性及经时折角白化现象等物性，但本发明不受限于此。
[0074]
[本发明实施例的有益效果]
[0075]
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的水性表面处理剂，其能通过“水性表面处理剂包含有20wt％至30wt％的水性聚氨酯”、“水性表面处理剂包含有3wt％至20wt％的有机硅粉末”、“所述水性聚氨酯中的固体含量(nv)为介于20％至30％之间”、及“所述有机硅粉末具有介于0.2微米至15微米之间的平均粒径、介于0.9至1.5之间的比重、介于0.1％至0.5％之间的含水率、及介于30至90的硬度(a)”的技术方案，以避免对环境造成污染，并且能提升所述水性表面处理剂形成的干膜的耐磨性及耐刮性，但不对所述干膜的其他性质造成负面影响。
[0076]
于所述水性表面处理剂中，是不包含有滑石粉或二氧化硅等无机材料，或是添加蜡或硬脂酸等有机材料。因此可以改善现有的表面处理剂中添加有上述无机材料或有机材料以提高干膜的耐磨性及耐刮性，但对干膜的特性(如：低温耐寒曲折性、经时折角白化现象、沾黏性及光泽度)造成负面影响的问题。
[0077]
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的专利范围内。