塗料
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油漆（英語：paint）是一種材料或混合物，塗覆於固體表面並待其乾燥後，可形成膜狀覆蓋層。
在藝術領域，油漆用於創作圖像，即「繪畫」。油漆可製成多種顏色和類型，主要分為油性與水性兩大類，各具特性。
原始形式的油漆早在數萬年前的洞穴壁畫中便已出現。[1][2]
油性與水性油漆所需清潔溶劑不同。[3] 兩者的固化過程亦會因被塗物（如房屋）的外部環境溫度而異。
歷史
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油漆與史前藝術
[編輯]油漆被用於人類最早期的藝術創作之一。一些以紅、黃赭石，赤鐵礦、二氧化錳及木炭繪製的洞穴壁畫，可能由早期智人在距今約 4 萬年前完成。[4] 油漆的歷史甚至可能更久：2003–2004 年，南非考古學家在布隆博斯洞穴發現距今約 10 萬年的人工赭石混合物，被認為可作類似油漆的材料使用。[5][6] 同處洞穴的進一步發掘在 2011 年出土了一整套用於研磨顏料並調配原始「漆狀物」的工具。[6][7]
新石器時代與古代漆藝
[編輯]位於奧克尼群島的布羅德加爾遺址（約 5000 年前）內壁發現，個別石塊塗覆了黃、紅、橙三色，其顏料由赤鐵礦加動物脂肪、乳或蛋調製。[8][9]
埃及丹德拉神廟逾 2000 年前的彩繪牆面，歷經多年風化仍色彩鮮明。古埃及人以樹膠調色，且各色分開塗布，不作混合；常用六色：白、黑、藍、紅、黃、綠。其中紅色多用深色硃砂（minium）。[10]
油畫的起源與歐洲技術
[編輯]現存最早的油畫為約公元 650 年阿富汗巴米揚山谷崖室佛教壁畫，以核桃油與罌粟籽油為黏合劑繪製。[11] 古羅馬作家老普林尼亦記載亞爾代亞城（Ardea）在羅馬建城前就有彩繪天花板，歷經數百年仍鮮艷如初。
13 世紀，油性塗料用於蛋彩畫細節；14 世紀錢尼諾·錢尼尼記述先以蛋彩繪製，再覆以薄層油彩的技法。早期歐洲畫家已知植物性油料乾燥緩慢，獲取和使用頗為不便，故油畫罕見，且慢干特性曾被視為劣勢。[12] 當時顏料以植物、沙土等研磨；蛋黃作黏合劑，使顏料固化附着。
配方改良與建築塗飾
[編輯]弗拉芒派影響下的安東內羅·達·梅西納（安東尼奧·達·梅西納）據瓦薩里所誤稱將油畫帶入意大利[13]，實則他改進配方，加入黃丹（氧化鉛）。17 世紀英格蘭薩里郡漢普頓宮的室內油漆仍存：先塗底漆，再覆多層底色與複雜裝飾面漆，所用顏料與油須以研缽手工研磨成糊。這一過程令畫匠接觸白鉛粉，易導致鉛中毒。
工業革命與現代油漆技術
[編輯]1718 年，馬歇爾·史密斯（Marshall Smith）在英國發明了一種「顏色研磨機」（Machine or Engine for the Grinding of Colors）。該裝置的具體運作方式已無從考證，但它顯著提高了顏料研磨效率。不久，埃默頓與曼比公司（Emerton and Manby）便開始宣傳採用此類省力技術研磨的廉價油漆，並在廣告中誇稱：
「一磅顏料若用馬力研磨機（Horse-Mill）研磨，足以塗刷十二碼的面積；若用其他方式研磨，其覆蓋量不及一半。」
隨着工業革命在 18 世紀中期正式展開，油漆開始在蒸汽動力的研磨廠中生產；同時，人們發現氧化鋅的白色衍生物可替代含鉛顏料。進入 19 世紀，室內牆面塗裝逐漸成為常態——既因裝飾需求，也因油漆能防止潮濕導致牆體腐朽。亞麻仁油因價廉易得，也愈發常被用作黏合劑。
1866 年，美國宣偉公司（英語：Sherwin-Williams）成立，成為大型油漆製造商，並發明了可開桶即用的預調合油漆。
第二次世界大戰期間，亞麻仁油供應短缺催生了人造樹脂——醇酸樹脂（alkyd）。醇酸樹脂成本低、易於製造，且着色持久耐用。[14]
種類
[編輯]含色素塗料（Pigmented）
[編輯]20 世紀的油漆通常依賴顏料，並以液體為分散介質使其懸浮。
結構色塗料（Structural）
[編輯]21 世紀出現了利用結構色的「塗料」。其做法是在鋁薄片上點綴尺寸更小的鋁納米顆粒，通過調控納米顆粒大小而非混配礦物顏料來生成任意顏色。這類塗料重量僅為傳統塗料的一小部分，對航空器和公路車輛尤具優勢；它們還能反射陽光熱量，戶外使用不易降解。初步實驗顯示，與傳統塗料相比，表面溫度可降低約 20–30 ℉，且成分毒性更低。[15]
製備流程始於一片薄的雙面鏡：研究人員在薄片兩側沉積金屬納米顆粒，再將大張薄片研磨成小片，即得顏料薄片。[15]
組成
[編輯]載體
[編輯]載體是構成塗料「濕膜」的主體，通常只包含成膜物；若需稀釋，則再加稀釋劑（溶劑或水），成為「成膜物 + 稀釋劑」的組合。[16][17] 油漆乾燥／固化後，幾乎所有稀釋劑都會揮發，只剩成膜物留在被塗表面。因此，配方中一個關鍵參數是載體固體分（vehicle solids，又稱 resin solids）：即濕漆重量中屬於成膜物的那一部分，也就是最終留在塗膜中的聚合物骨架。油漆干後僅餘固體部分的體積被稱為體積固體分（volume solid）。
成膜物（Binder / Film Former）
[編輯]成膜物是油漆必不可少的「成膜」組分。[18] 它決定塗膜的光澤、耐久、柔韌與韌性等性能。[19] 常見成膜物包括人工或天然樹脂——醇酸、丙烯酸、乙烯-丙烯酸、乙酸乙烯／乙烯（VAE）、聚氨酯、聚酯、三聚氰胺、環氧、硅烷／硅氧烷——以及各類乾性油。
按成膜方式可分為 熱塑性 與 熱固性 兩大機制。[20]
熱塑性成膜機制（Thermoplastic Mechanisms）
[編輯]有些塗膜只需冷卻成膜物即可成形。例如蠟彩（encaustic）或蜂蠟漆受熱呈液態，冷卻後即硬化；再次加熱時，又可重新軟化甚至熔化。
靠溶劑揮發乾燥、且將固體成膜物溶解在溶劑中的塗料稱為清漆（lacquer）。溶劑蒸發後形成固體膜層，由於缺乏化學交聯，膜層可再次被溶劑溶解，因此在需要高度化學耐受性的場合併不適用。經典硝化纖維清漆以及以溶劑溶解染料、不上浮木紋的非升紋着色劑（non-grain-raising stain）皆屬此類。不同配方性能有別，一般而言，清漆相較於通過聚合或聚結固化的體系，耐紫外性能較好、耐腐蝕性能較差。
英國所稱 emulsion paint、美國所稱 latex paint 均指水性分散體，其成膜物為亞微米級聚合物顆粒，如丙烯酸、乙烯-丙烯酸（PVA）、苯乙烯-丙烯酸等。[21] 在美國語境中，「latex」 僅表示「水分散體」，並不含天然橡膠。此類塗料由乳液聚合製得，成膜過程稱為聚結：水分及微量助成膜溶劑先後揮發，使聚合物顆粒軟化、互滲並熔合為不可逆網狀結構，成膜後便無法再溶於原先載體。殘留表面活性劑與部分聚合物的水解作用，使得塗膜長期受水時仍可能軟化並逐漸降解。美國普遍使用 「latex paint」 這一名稱，而在英國則使用 「emulsion paint」，幾乎不稱 「latex paint」。
熱固性成膜機制（Thermosetting mechanisms）
[編輯]通過聚合反應固化的塗料多為一組分或兩組分體系：組分混合後發生化學反應，生成交聯膜。某些配方在化學固化前，需先經溶劑揮發以形成初步干膜。典型例子包括雙組分環氧樹脂漆或聚氨酯漆。[22][23]
所謂「乾性油」看似在空氣中自然乾燥，實則同樣經歷交聯：溶劑首先揮發，隨後數天至數月內與空氣中的氧反應，形成交聯網絡。[16] 經典醇酸磁漆即屬此類；其氧化固化通常藉助金屬絡合催干劑，例如萘酸鈷（常用辛酸鈷）。
近期環保法規嚴格限制揮發性有機化合物（VOC），工業界因而開發了替代固化方式：
- 紫外光固化塗料（UV curing）——採用低分子量單體／寡聚體配方，可在極低甚至零溶劑條件下流平；若含少量溶劑，一般先行揮發，再以紫外光觸發交聯。
- 粉末塗料——完全不含溶劑，乾粉經靜電噴塗附着後，通過加熱基材實現流平與固化。[24]
複合成膜機制（Combination mechanisms）
[編輯]所謂「催化清漆」（catalyzed lacquers）或「交聯乳膠漆」（crosslinking latex）的體系，旨在通過傳統乾燥 + 催化交聯反應雙重方式成膜。另一類稱為 塑溶膠／有機溶膠（plastisol／organosol）的塗料，則將 PVC 顆粒與增塑劑混合，經烘烤（stoving）後熔融聚結形成塗膜。
稀釋劑／溶劑／稀釋油（Diluent / Solvent / Thinner）
[編輯]稀釋劑的主要作用是溶解成膜聚合物並調節黏度；其本身易揮發，最終不留於漆膜中。同時它還能影響塗料的流平性、施工性及液態存儲穩定性，其根本任務是在塗布階段承載非揮發性組分。以油基室內牆漆為例，若需鋪展較稠的亞麻仁油，必須加入更稀薄的油品作稀釋劑。稀釋劑的作用僅在塗裝過程中；一旦揮發完成，剩餘漆膜即固定於基材表面。並非所有塗料都必須含稀釋劑，部分配方可做到「零稀釋劑」。
顏料、染料與填料
[編輯]顏料是分散於油漆中的固體顆粒或薄片，通常用於為塗膜着色。其着色機理包括選擇性吸收特定波長的光線，以及散射／反射光線。顏料粒徑對散射效果至關重要，可藉助 赫格曼刮板細度計（Hegman gauge）測量。與之相對，染料可完全溶解於塗料中，僅依選擇性吸收產生顏色。[25] 油漆可配方為僅含顏料、僅含染料、兩者兼有或兩者皆無。
顏料亦可賦予塗膜特殊的物理或光學特性，此時稱為功能顏料。[26] 其中重要一類為填料／體質顏料（extender pigments），多用於增加塗層厚度、降低成本，或提高塗膜的韌性及質感。[27] 常見填料多為廉價惰性材料，如硅藻土、滑石、石灰石、重晶石、粘土等；要求耐磨的地坪漆中往往加入細石英砂。
部分顏料兼具裝飾與功能雙重作用。例如某些裝飾性顏料通過吸收紫外光來阻隔有害輻射，保護基材，因而又稱隱藏顏料（hiding pigments），典型品種包括二氧化鈦、酞菁藍、紅鐵氧等。
部分顏料具有毒性，如含鉛顏料。美國消費品安全委員會 1978 年禁止住宅用鉛基塗料之前，製造商已逐步以鈦白（二氧化鈦）替代白鉛。現代塗料中使用的二氧化鈦常包覆二氧化硅／氧化鋁／氧化鋯，以提高戶外耐久性或通過優化顏料在漆膜中的間距來增強遮蓋力。[28]
片狀氧化鐵（micaceous iron oxide，MIO）是取代含鉛防腐塗料的另一選擇，較多數油漆對鋼材提供更強的抗水與抗光損傷保護。MIO 研磨成細粉後多呈閃亮層片，可反射光線，減緩紫外降解並屏蔽樹脂基體。與常見的球形顏料不同，玻璃鱗片或 MIO 等片狀顏料重疊排列，可阻礙水分子滲透。[29] 為獲得最佳性能，MIO 需含高比例的薄片狀顆粒，ISO 10601 設定了兩級 MIO 含量標準。[30] 工業用 MIO 通常來源於赤鐵礦。
按來源區分，顏料可分為天然與合成兩大類。天然顏料采自土壤或植物，包括金屬氧化物、炭黑及各類粘土、碳酸鈣、雲母、硅石和滑石等；合成顏料則涵蓋實驗室合成的有機／無機着色劑、煅燒粘土、硫酸鋇（blanc fixe）、沉澱碳酸鈣及氣相法二氧化硅等。顏料與染料的化學類型依顏色索引（Color Index）系統分類，具有重要的商業意義。[31]
添加劑
[編輯]除了成膜物、稀釋劑與顏料三大類別外，油漆配方還可加入少量添加劑，用量雖小，卻能顯著改善產品性能。常見功能包括：調節質感、控制表面張力、提升流平性與成膜外觀、延長濕緣（wet edge）時間、增強顏料分散與穩定、賦予抗凍性、抑泡或消泡、防止結皮、在丙烯潑彩中生成「細胞」等。
常用添加劑類型有：
- 催化劑（catalyst）
- 增稠劑（thickener）
- 穩定劑（stabilizer）
- 乳化劑（emulsifier）
- 紋理劑（texturizer）
- 附着力促進劑（adhesion promoter）
- 紫外穩定劑（UV stabilizer）
- 消光劑／啞光劑（flattener、de-glossing agent）
- 殺菌劑（biocide）等。
添加劑通常不會顯著改變配方中各主要組分的重量百分比。[32]
變色塗料
[編輯]多種技術可使油漆呈現可逆變色效果。
- 熱致變色（thermochromic）油墨／塗層含有受熱會構象變化的材料，因而隨溫度升降而變色。熱致變色液晶已用於水族箱用溫度條、宣傳用變色杯與吸管等產品。
- 光致變色（photochromic）材料常見於變色眼鏡等。與熱致變色類似，其分子在光能作用下改變構象，導致顏色變化。
- 在塗料中加入鹵變色（halochromic）化合物或其他有機顏料亦可實現變色效果。一項專利提出利用此特性於淺色室內牆漆：濕漆呈粉色，乾燥後恢復白色，便於均勻地塗刷多層。[33] 阿什蘭公司 2005 年推出的鑄造耐火塗層亦採用同理。[34][35]
- 電致變色（electrochromic）塗料可隨電流變化而改色。日產汽車據報研發基於順磁氧化鐵顆粒的電致變色漆：電磁場改變顆粒間距，從而改變顏色與反射特性；電磁場可由車體金屬導電層產生。[36] 該技術亦能應用於塑料基材，如乘客機舷窗的一鍵調光。
- 通過虹彩效應（iridescence）亦可實現角度相關的色彩變化，如商業產品 ChromaFlair。
藝術用漆
[編輯]自文藝復興時期起，可乾性油畫顏料（以亞麻仁油 linseed oil 為主）便一直是美術創作最常用的塗料類型，至今仍普遍使用。20 世紀，隨着丙烯及其他乳膠體系的發展，丙烯顏料等水性塗料進入市場，擴大了藝術媒材的選擇。
牛奶漆（milk paint，亦稱 casein paint）以牛奶天然乳化液為媒介，19 世紀非常流行，今日仍見應用。最早為西方藝術家使用的蛋彩（egg tempera，媒介為生蛋黃與油的乳狀混合物）及以蜂蠟為基質的蠟彩（encaustic）亦沿用至今。
水粉畫（gouache）是不透明的水彩變體，水粉與水彩均以阿拉伯膠為黏合劑、以水為稀釋劑，但水粉因遮蓋力更強，又稱「設計色」或「體性色」。
海報顏料（poster paint）屬膠泥漆（distemper）範疇，多用於學生習作或兒童繪畫；品牌眾多，品質不一，廉價產品若長期留在紙面，常見龜裂或褪色現象。
常見木器塗料品種
[編輯]硝基塗料(NC)
硝基漆是以硝化纖維素為主體，加入樹脂、增塑劑、溶劑和助劑配製而成。硝基漆是單組分漆，是揮發成膜。及主漆和天那水按比例混合的液體。因具有毒性，目前已極少使用[37]
不飽和聚酯塗料(PE)
不飽和聚酯，簡稱PE，在在木器塗裝中一般用作中塗層（打磨底漆）和面漆，不作底漆使用，三液反應性主要用作鋼琴烤漆。
聚氨酯塗料（PU）
由主漆、固化劑反應成膜,因生成物含氨酯化學鍵，固稱聚氨酯塗料。由主漆，固化劑，稀釋劑按比例混合攪勻即可使用，其中稀釋劑起溶解樹脂和調節粘度作用。
路面標線塗料種類
[編輯]熱熔塗料
粉末狀的塗料，通過加熱設備——熱熔釜融化成流質的液態，並充分攪拌均勻，用於標線機械施劃交通標線。
常溫型標線塗料
分水性塗料和溶劑型塗料，塗料不需加熱。在常溫下直接用於路面劃線施工。通過標線機噴塗於路面固化形成標線。
雙組份塗料
雙組份塗料是由A組份和B組份組成，AB組份混合後發生交聯反應，塗敷於路面，在路面上固化形成一層耐久性塗層。
施作工具
[編輯]1.曲柄毛刷：用途刷間隙、凹面轉折面等較小面積處。
2.直型毛刷：一般大面積的平面途刷施做。
3.滾筒刷：用於高黏度或需要快速施做大面積時使用。
4.毛筆：特別用在需要細處修邊、修飾跟勾勒之處。
5.氣式噴塗(Air spray)：將高壓空氣通入裝有油漆的壓力容器中，藉由壓力推送至噴嘴噴出的塗裝方式。
6.無氣式噴塗(Airless spray)：利用動力工具將漆料加壓，推送至噴嘴噴出的塗裝方式。由於空氣不與漆料混合送出，故稱為無氣式噴塗。
腳註
[編輯]參考資料
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外部資料
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