工研院化工所應用化學組的實驗室裡,震耳欲聾的攪拌機晝夜不停,一桶桶濃稠的紅、藍、黃顏料,比尋常市面所見的要來得細緻、澄亮許多,預計二○○三年年中,第一批奈米級的噴墨式顏料將正式推出上市,不僅是國內首見,也可望拔得國際頭籌。
又小又夠力
「目前的彩色噴墨式印表機的油墨都是染料式的,」和工研院合作開發此項專案的尚志造漆總經理楊文達指出,染料不耐水也不耐光,所以水一滴就會暈開,而且一見光就褪色。為此,業界已著手研究以不溶於水又可以「放十年也不褪色」的顏料為油墨原料。
只是,顏料不溶於水,在水中呈現顆粒懸浮狀,若顆粒太粗重,會有沈澱現象,不能均勻地分佈。再說,噴墨印表機的噴孔很小,直徑只有十幾微米,因此油墨的粒徑也必須非常小,才能在一秒鐘上萬滴的高速中噴得很流暢。市面上現有的顏料式噴墨水,因為粒徑太大,在○•一微米(一百奈米)以上,因此噴出來的效果並不好。
基於這些考量,如何將顏料儘量微小化,就成為這項新產品的關鍵所繫。為此,工研院和業界成立合作專案,從顏料顆粒的研磨撞擊研究起。
「打個比方,要揉搓細菌,不可能靠粗笨的手,要靠和細菌一樣小的工具才行,」負責此項專案的工研院應化組精密塗佈化學研究室主任張義和指出,為了能夠把肉眼看不到的細微顆粒撞碎,研究小組幾經嘗試,才找到最適合的研磨介子配方──裡面有玻璃珠、鋯珠和各式各樣的高分子珠粒,可以大大增加撞擊的次數。
又因為物質顆粒越小時,結構就越完整,越需要更強勁的撞擊力道才能擊碎,因此整台機組的設計也必須重作考量。目前印表機的三原色中,紅色和黃色都已達到三十奈米的精微度,只有藍色還稍差一點。
困境突圍
當然,物質都是有聚合性的,好不容易撞碎的顆粒,如果一下子又黏結起來,豈不是前功盡棄?因此微小化之後的分散安定劑也是關鍵所在。而這,就是尚志造漆的看家本領了。
成立於民國四十七年的尚志造漆,最早是大同公司內部的造漆廠,生產烤漆、噴漆等工業用漆,應用在各式各樣的大同產品上。之後從建築漆、樹脂電著漆、電阻漆,到「萬用色母」(用來微調塗料)等,始終不脫塗料本業。
然而,從民國八十年代中期開始,隨著台灣生產成本的高漲,傳統塗料廠關的關,走的走,還留在台灣的,也普遍難逃裁員減薪的厄運。
民國八十七年,尚志在大陸昆山的新廠落成,同一年升任總經理的楊文達卻下定決心,要讓台灣本廠走出一條不一樣的新路,擺脫夕陽工業的陰影。
之後,楊文達在尚志董事長、也是大同集團總經理林蔚山一句「往特用化學產業轉型」的指示下,開始接觸工研院化工所,加入了這項專案計畫。經過將近四年的努力,目前實驗室已可做到一次五十公升的小批量試產,雖然離一批一噸的正式量產還有一段距離,但總算成功在望了。
研發是唯一的路
從塗料業切進陌生的印表機油墨業,楊文達相當低調地表示,第一步應該會走相容性墨水的市場,不會強調自己的品牌。而顏料奈米化技術純熟後,不僅對塗料本業的升級大有幫助,還可以切入最近正熱門的「光觸媒」奈米級二氧化鈦產業,二氧化鈦本來就是白色顏料,現在市場上大多用所謂的「凝膠法」來作奈米化生產,價格非常昂貴,若能用分散法生產,成本可以大幅降低。
回顧這幾年的轉型,楊文達篤定地表示,「有研發,業績就一直成長,這是非常明顯的。」他也感嘆,台灣產業界可以升級努力的項目實在太多了,只看業者有沒有能力和意願,一步一腳印地紮實去作。而尚志努力投入的成果,顯然是豐碩甜美的。
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微米級和奈米級顏料顆粒,印出來的效果硬是不同,不管是海報、國畫,還是噴墨式印表機,都在應用範圍內。
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要將顏料顆粒磨成奈米級,研磨介質的配方和研磨力度都要夠強,進口機器也需要改裝。