CN101018747B - 具有吸光涂层的透光基材，吸光涂层及制备吸光涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及至少部分具有吸光涂层(3)的透光基材(1)。吸光涂层包括在溶胶-凝胶基体中引入的稳定的颜料。吸光涂层包括尺寸为5-100纳米的二氧化硅粒子和尺寸为5-50纳米的氧化铝粒子。颜料、二氧化硅和氧化铝粒子在吸光涂层中的总体积浓度为20-65％。二氧化硅粒子的体积浓度为5-40％和氧化铝粒子的体积浓度为1-15％。

Description

具有吸光涂层的透光基材，吸光涂层及制备吸光涂层的方法

发明领域

本发明涉及至少部分具有吸光涂层的透光基材，该吸光涂层包括在溶胶-凝胶基体中引入的稳定的颜料。

本发明进一步涉及包括透光灯容器的电灯，该透光灯容器容纳光源，其中该灯容器包括以上透光基材。

此外本发明涉及吸光涂层自身，以及制备此吸光涂层的方法。

本发明例如在用于汽车应用的灯中发现它的用途。

发明背景

具有吸光涂层的透光基材可以用作灯上或灯之前的彩色层用于通用照明目的。基材可包括例如由一块玻璃制成的滤色器，它是平的或不平的并被指定放置在光的轨线上，所述光由灯产生。这样的应用通常用于室外照明。透光基材的另一个例子是放置在电灯的光源以上的灯容器。这样的电灯主要用作车辆中的指示灯，例如用作红色尾部中的红色光源和汽车的刹车灯。该电灯也可用于交通灯。

开始段落中提及的类型的电灯从由本申请人提交的WO01/20641是已知的。

根据WO01/20641的电灯具有光学透明的非散射的吸光涂层，其中将颜料引入溶胶-凝胶基体并且它可抵抗至多400℃的温度。其中引入颜料的溶胶-凝胶基体当四乙氧基硅烷(TEOS)用作溶胶-凝胶前体时可达到约500-800nm的最大层厚度和当甲基三甲氧基硅烷(MTMS)用作溶胶-凝胶前体时可达到约2-3μm的最大层厚度。吸光涂层的厚度，且特别是它的临界层厚度是重要的。实际上，如果临界层厚度低，则吸光涂层可开裂和因此剥落。从WO01/20641已知的是纳米尺寸二氧化硅粒子在吸光涂层中的加入使得可以获得较好结合到灯容器的更厚涂层。

然而，WO01/20641的吸光涂层显示相对低的耐擦划性。结果是，涂层可能在灯的制造期间，例如当在其罩上轻敲灯容器时被擦划。也可能在灯的装填期间或在发光体中安装灯期间损害涂层。这导致颜色点变化，它可能导致不均匀产物。

发明概述

本发明的目的是提供具有吸光涂层的透光基材，其中所述吸光涂层具有相对大的临界层厚度并显示增加的耐擦划性。

为此目的，本发明提供至少具有吸光涂层的透光基材，该吸光涂层包括在溶胶-凝胶基体中引入的稳定的颜料，该吸光涂层包括尺寸为5-100纳米的二氧化硅粒子和尺寸为5-50纳米的氧化铝粒子，其中颜料、二氧化硅和氧化铝粒子在吸光涂层中的总体积浓度为20-65％，二氧化硅粒子的体积浓度为5-40％和氧化铝粒子的体积浓度为1-15％。

根据本发明，吸光涂层包括二氧化硅粒子。这增加临界层厚度。吸光涂层进一步包括氧化铝粒子。这改进耐擦划性。必须的是氧化铝和二氧化硅粒子的尺寸在上述范围内。实际上，适于透光基材的吸光涂层仅可以采用这些范围中的粒度获得。否则，吸光涂层会散射光，这要在例如用于汽车应用的透光基材中避免。

如果颜料和粒子的体积浓度在上述范围中选择，则也仅可以获得适于这种应用的吸光涂层。否则，由于粒子将在吸光涂层中沉淀，涂层的耐擦划性将太低，并且涂层将是不透明。

优选，二氧化硅粒子的尺寸为10-30纳米。这导致临界层厚度的更好增加。

有利地，氧化铝粒子的尺寸为10-30纳米。这导致耐擦划性的更好改进。

优选，颜料、二氧化硅和氧化铝粒子在吸光涂层中的总体积浓度为35-55％。这导致临界层厚度和耐擦划性的更好增加。

有利地，二氧化硅粒子在吸光涂层中的体积浓度为10-20％。这导致临界层厚度的更好增加。

优选，氧化铝粒子在吸光涂层中的体积浓度为5-10％。这导致耐擦划性的更好改进。

有利地，二氧化硅粒子是疏水性二氧化硅粒子。这最小化吸光涂层的散射。

本发明也涉及吸光涂层自身，涉及包括透光灯容器的电灯，该透光灯容器容纳光源，该灯容器包括上述透光基材，涉及该灯容器自身和涉及制备吸光涂层的方法。此方法包括以下步骤：

-通过混合颜料与含醇液体制备颜料分散体，

-制备包括硅烷的水解混合物，该硅烷经历溶胶-凝胶工艺，该水解混合物进一步包括尺寸为5-100纳米的二氧化硅粒子和尺寸为5-50纳米的氧化铝粒子，

-以一定的方式混合颜料分散体和水解混合物使得颜料、二氧化硅和氧化铝粒子在吸光涂层中的总体积浓度为20-65％，二氧化硅粒子的体积浓度为5-40％和氧化铝粒子的体积浓度为1-15％。

有利地，将二氧化硅粒子以硅溶胶的形式引入到水解混合物中。这导致临界层厚度的更好增加。

本发明的这些和其它方面从下述实施方案是显然的和参考下述实施方案说明。

附图简述

现在通过例子，参考附图更详细地描述本发明，其中：

-图1是包括灯罩的根据本发明的电灯的部分切掉和部分为横截面的侧视图；和

-图2显示具有反射器和适配器的电灯。

发明详述

图1显示根据本发明的电灯，它的一部分在部分切掉的侧视图中显示，而它的另一部分在横截面中显示。电灯包括例如由玻璃制成的透光灯容器1，它以气密方式封闭并且其中作为具有中心4的钨白炽体的电元件2在轴5上轴向布置并连接到导电体6，该导电体从灯容器伸出到外部。显示的灯具有惰性气体，例如Ar/Ne混合物的填充，填充压力稍大于5巴。

灯罩10牢固地连接到灯容器1。灯罩10具有合成树脂外壳11。外壳11包括至少基本垂直于轴5的平基底部分7。灯容器1以气密方式通过绝缘材料的板8封闭，该板位于至少基本垂直于轴5的平面中。在灯的制造期间采用相对于板8的预先确定的位置安装电元件2。灯容器1的板8由锁定装置9，例如脊压制在内部对着基底部分，使得电元件2相对于参考装置12，例如栓钉进入预先确定的位置。栓钉12形成灯罩的一部分并设计为与载体30，例如反射器邻接，如可在图2中所见。

灯罩也包括接触元件14，该接触元件具有筛网13并且灯容器1的导电体6与其连接。具有结合装置17的回弹中间部分15，在图中设计用于结合反射器到灯罩的回弹性标记，与外壳11形成整体。获得中间部分的回弹作用在于使中间部分是中空的，使得至多一个壁保留为中间部分，因此通过两个凹槽18除去壁的主要部分，该凹槽垂直于轴5。壁的剩余部分形成桥19，它靠近下一个凹槽，通过例如180°的角度围绕轴5旋转。

电灯的灯容器1具有大约22mm的相对小轴向尺寸并且适于消耗例如5-25W的相对高功率。电灯在此情况下的服务寿命为大约6000小时。

根据本发明，灯容器1的至少一部分由吸光涂层3覆盖，稍后详细描述它。

图2显示具有载体30的电灯，其是具有图中透明板33，以及具有适配器25的反射器。在具有适配器和反射器的灯的此构造中，其中反射器具有在凹槽32中保持的橡胶环31，该橡胶环以气密方式密封在灯罩和反射器之间的开口26。适配器具有标准化的接触点27，该接触点以气密方式通过适配器的底部板28并连接到灯罩10的接触元件14上。

在图中可见的是灯罩10基本完全落入锥体36中，该锥体具有在电元件2的中心4中的尖端35和具有25°的尖端半角。源自电元件2的光可达到反射表面34而基本没有阻碍并且在那里至少基本在透明板33的方向中轴向反射。

以下描述吸光涂层以及制备这些吸光涂层的方法的实施例。

实施例1

将5.6g Bindzil CAT220、2g MTMS和1.09g乙醇一起搅拌30分钟。Bindzil CAT220是由Akzo Nobel销售的产品，它包括两种粒子的尺寸均小于50nm的氧化铝粒子和二氧化硅粒子。在溶胶中引入氧化铝粒子和二氧化硅粒子。

将由4.12g水完成的8g MTMS和0.21g TEOS混合并搅拌3小时。然后，将混合物在冰箱中贮存1周以上用于陈化。

单独地，将4.33g PV坚牢红B和4.63g Fe2O3Sicotrans L2816各自与相同数量的disperbyk-190混合。在每个颜料分散体中，将先前颜料数量加入到9g水和12.78g乙醇中。在辊台架上借助于2mm小的钇稳定的氧化锆碾磨珠碾磨两种溶液12小时以上。

在马上要旋涂之前，将1份水解混合物与3份颜料分散体混合，采用0.4份二丙酮醇-旋涂用溶剂完成。将基材干燥并在对流烘箱中在250℃固化5分钟。

因此制备在最终涂层中总粒子体积浓度为55％的溶液，该溶液由10体积％氧化铝/二氧化硅粒子和45体积％颜料组成。在此吸光涂层中，氧化铝粒子的体积浓度是1％而二氧化硅粒子的体积浓度是9％。

测量的临界层厚度至多是7.1mm，它更好于在不包括二氧化硅和氧化铝粒子的相似的吸光涂层中，其中临界层厚度是3.6mm。测量显示就临界开裂力而言耐擦划性增加4倍，临界开裂力由微压痕相对于不包括二氧化硅和氧化铝粒子的相似吸光涂层测量。

实施例2

对于水解混合物，采用8.08g软化水水解10g MTMS、0.21gTEOS和2g来自Nano Technologies的DP5820，它包括尺寸为20nm的二氧化硅粒子。在搅拌30分钟之后，加入2.16g来自NanoTechnologies的DP5820。将溶液搅拌3小时，并采用一些在水中的1％标准碱性NH3将pH调节到4.5-5。然后，将混合物在电冰箱中保持1周以上用于陈化。

另一方面，也制备颜料分散体，以得到颜料体积浓度为40％和最终粒子浓度为55％的最终涂层。将3.85g来自Clariant的PV坚牢红B和4.11g来自BASF的Sicotrans L2816的Fe2O3和1.33g来自Baikowski的CR125一起与8.96g来自Byk-Chemie的Disperbyk-190混合，CR125包括尺寸为20nm的铝粒子。加入18g软化水，随后加入25.56g纯乙醇。在Dispermat中借助于1mm小的钇稳定的氧化锆碾磨珠分散和研磨溶液6小时以上。

在马上要喷涂之前，将水解混合物和颜料分散体一起混合，由7.44g所谓的润湿剂完成，该润湿剂由99.4wt％用于喷涂的高沸点溶剂丁基二甘醇和0.6wt％来自Wacker的L050组成。然后，在使用之前通过5mm过滤器过滤混合物。

测量的临界层厚度至多是6.8mm，它更好于在不包括二氧化硅和氧化铝粒子的相似的吸光涂层中，其中临界层厚度是3.6mm。测量显示就临界开裂力而言耐擦划性增加4倍，临界开裂力由微压痕相对于不包括二氧化硅和氧化铝粒子的相似吸光涂层测量。

如下权利要求中的任何参考符号不应当解释为限制权利要求。显然的是除在任何权利要求中限定的那些以外，动词″包括″和它的词形变化的使用不排除任何其它元素的存在。元素之前的单词″一个″不排除多个这样元素的存在。

Claims (12)

1.一种透光基材，其至少具有吸光涂层(3)，所述吸光涂层包括在溶胶-凝胶基体中引入的稳定的颜料，所述吸光涂层包括尺寸为5-100纳米的二氧化硅粒子和尺寸为5-50纳米的氧化铝粒子，其中稳定的颜料、二氧化硅和氧化铝粒子在吸光涂层中的总体积浓度为20-65％，二氧化硅粒子的体积浓度为5-40％和氧化铝粒子的体积浓度为1-15％。

2.权利要求1的透光基材，其中二氧化硅粒子的尺寸为10-30纳米。

3.权利要求1的透光基材，其中氧化铝粒子的尺寸为10-30纳米。

4.权利要求1的透光基材，其中稳定的颜料、二氧化硅和氧化铝粒子在吸光涂层中的总体积浓度为35-55％。

5.权利要求1的透光基材，其中二氧化硅粒子在吸光涂层中的体积浓度为10-20％。

6.权利要求1的透光基材，其中氧化铝粒子在吸光涂层中的体积浓度为5-10％。

7.权利要求1的透光基材，其中二氧化硅粒子是疏水性二氧化硅粒子。

8.一种吸光涂层，其包括在溶胶-凝胶基体中引入的稳定的颜料，所述吸光涂层包括尺寸为5-100纳米的二氧化硅粒子和尺寸为5-50纳米的氧化铝粒子，其中稳定的颜料、二氧化硅和氧化铝粒子在吸光涂层中的总体积浓度为20-65％，二氧化硅粒子的体积浓度为5-40％和氧化铝粒子的体积浓度为1-15％。

9.一种电灯，其包括透光灯容器(1)，该透光灯容器(1)容纳光源(2)，该灯容器包括根据权利要求1的透光基材。

10.具有权利要求8的吸光涂层的灯容器。

11.一种制备吸光涂层的方法，该方法至少包括以下步骤：

-通过混合颜料与含醇液体制备颜料分散体，

-制备包括硅烷的水解混合物，该硅烷经历溶胶-凝胶工艺，该水解混合物进一步包括尺寸为5-100纳米的二氧化硅粒子和尺寸为5-50纳米的氧化铝粒子，

-以一定的方式混合颜料分散体和水解混合物使得颜料、二氧化硅和氧化铝粒子在吸光涂层中的总体积浓度为20-65％，二氧化硅粒子的体积浓度为5-40％和氧化铝粒子的体积浓度为1-15％。

12.权利要求11的方法，其中将二氧化硅粒子以硅溶胶的形式引入到水解混合物中。

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