CN101035871A - 色效应/柔软触感涂层 - Google Patents

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Abstract

公开了兼具色效应和触觉效应的带有一个或多个涂层的基材。色效应组合物和触觉效应组合物可以包含于同一涂层或不同涂层中。

Description

色效应/柔软触感涂层
                       发明领域
本发明涉及一种具有一层或多层含有色效应组合物和触觉效应组合物涂层的基材。
                       背景技术
具有“特殊效应”的涂层通常被用于产生视觉效应、触觉效应、防止或者阻止窜改、复制、伪造等的效应。举例来说，通常想要采用赋予基材“柔软触感”的涂层涂覆硬基材。希望这种“柔软触感”涂层具有其它涂层的耐机械性和耐化学性。还希望赋予涂层各种色效应，包括，闪烁效应、角变色效应等。角变色差性是随照射或观察角度不同而看见的颜色变化的效应。这对于安全和防伪尤其重要。
然而通常需要在涂层中结合不同的“特殊效应”时，使用一种特殊效应组合物可能会干扰或者掩盖另一种特殊效应组合物的效应。因而，在本领域中需要用于结合特殊效应组合物的涂层和方法。
                            发明简述
本发明涉及一种涂覆有一层或多层涂层的基材。涂层的至少一个包含色效应组合物以及涂层的至少一个包含触觉效应组合物。色效应和触觉效应组合物可以在相同层或不同层中。
本发明提供兼具色效应和触觉效应的涂层。值得注意的是，其中一个的使用不会阻碍或者干扰另外一个的效应。这优于例如在具有色效应组合物中应用触觉效应组合物时会阻碍色效应的本领域的其它涂层。
                         附图简述
图1是根据本发明一种具体实施方式制备的色效应组合物的横截面图。
                         发明详述
本发明涉及一种涂覆有一个或多个涂层的基材，其中，至少一个涂层包含色效应组合物并且至少一个涂层包含触觉效应组合物，其中，兼具色效应和触觉效应。“色效应组合物”是指任何一种给予涂层所期望颜色效应的组合物。例子包括含有透明的涂覆云母和/或合成云母、涂覆的二氧化硅、涂覆的氧化铝、透明液晶颜料、液晶涂料的组合物，和/或任何其中干涉产生于材料中的折光指数不同而非材料表面和空气之间折光指数的不同的组合物。在一种具体实施方式中，色效应组合物包含保持在基质中的颗粒有序周期性阵列。在另一种具体实施方式中，阵列中的颗粒包含辐射衍射材料。“触觉效应组合物”是指一种组合物，当施涂于基材时，产生所期望的触感。举例来说，触觉效应可以给予基材柔软质地或“柔软触感”。
在发明的一种具体实施方式中，色效应组合物包含一种保持在基质中的颗粒有序周期性阵列，其中，基质和颗粒之间的折射折光指数的差异至少为大约0.01，例如至少大约0.05，或者至少大约0.1。基质可以是有机聚合物，例如聚氨酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯酸类、醇酸树脂、聚酯、硅氧烷、聚硫化物、环氧树脂或其混合物，并且在一种具体实施方式中，基质是交联的。或者，基质可以是无机聚合物，例如金属氧化物(例如，氧化铝，二氧化硅或者二氧化钛)或半导体(例如，硒化镉)。
如图1所示，本发明一种具体实施方式的色效应组合物2包含保持在聚合物基质6中的颗粒P1、P2、……Px-1和Px的阵列4。颗粒与基质的体积比范围为25∶75到80∶20，例如72∶28到76∶24。颗粒典型地具有大约0.01到大约1微米、例如0.06到0.5微米的平均颗粒尺寸；颗粒典型地在尺寸上相似，在一种具体实施方式中，最多5-15％彼此间尺寸存在差异。这些颗粒排列于彼此堆叠的层L1、L2、……Lx-1和Lx中，从而使颗粒P1-Px的表面彼此接触。每个颗粒的表面与至少一个其它颗粒接触。颗粒P1-Px可以由有机聚合物组成，例如聚氨酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯酸类聚合物、醇酸聚合物、聚酯、硅氧烷聚合物、聚硫化物、含环氧的聚合物或衍生自含环氧的聚合物的聚合物。在一种具体实施方式中，聚合物是交联的。或者，颗粒P1-Px可以由无机聚合物或者材料组成，例如由金属氧化物(例如，氧化铝，二氧化硅或二氧化钛)或半导体(例如，硒化镉)组成。在一种具体实施方式中，颗粒和基质可以包含相同的材料，只要折光指数不同即可。
通过提供分散于载体中的带类似电荷的颗粒的分散液、将分散液涂覆于诸如临时性基材的基材上、蒸发载体以便在基材上制备有序周期性颗粒阵列、用基质涂覆颗粒阵列、并且固化基质以便将颗粒阵列固定在聚合物内，来将颗粒固定于基质中。分散液可以含有约1-约70vol.％的带电颗粒，例如含有约30-约65vol.％的带电颗粒。基材可以是柔性材料(例如聚酯膜)或刚性材料(例如玻璃)。可以通过浸涂、喷涂、刷涂、辊涂、幕涂、流涂或口模涂布，将分散液涂覆于基材上至所期厚度，例如厚度为约20微米、约10微米、或约5微米。可以以延伸膜或者连续层的形式将固定的颗粒阵列从基材上移除，或者从基材上移除并转化为颗粒或者薄片。当以延伸膜或连续层的形式时，层本身可以是含色效应组合物的涂层。膜或者层的厚度可以取决于用户的需要而变化。举例来说，膜或者层可以为约100微米或更少，例如20微米或更少，或10微米或更少。当以微粒或薄片形式时，颗粒或者薄片可以加入涂料组合物中。在这个具体实施方式中，颗粒/薄片可以占涂料组合物的0.1-40wt％，例如1-20wt％或5-15wt％。颗粒/薄片的直径尺寸在5-5000微米之间，例如5-100或10-50。该具体实施方式的色效应组合物在美国公开号2003/0125416中有进一步的说明，所述内容引入本文作为参考。
根据本发明的至少一个涂层包含触觉效应组合物。可以使用任何触觉效应组合物。
在本发明的一个具体实施方式中，触觉效应组合物和色效应组合物在同一涂层中。例如，色效应组合物可以被片状化或者微粒化并加入到含有触觉效应组合物的涂料中。
在本发明的另外一种具体实施方式中，色效应组合物在一个涂层中，触觉效应组合物在另外一个涂层中。例如，含有色效应组合物的涂层可以是底涂层，在其上面涂覆不含色效应组合物的透明层；透明层可以含有触觉效应组合物。柔软触感透明层可商购自PPG Industries，Inc.，如VELVECRON。在这个具体实施方式中，含色效应组合物的涂层的干膜厚度可以为1-50微米，例如3-15微米，含触觉效应组合物的涂层的干膜厚度可以为0.1-20密耳，例如1.5-4密耳。
根据本发明使用的色效应组合物和触觉效应组合物可以广泛用于各种涂料组合物中。这些组合物包括水基和溶剂基液体涂料组合物、粉末涂料组合物，粉末浆料组合物、以及电沉积组合物。它们可以用于透明涂料(即，获得具有基本透明的固化膜的那些涂料)中或者可以将它们添加至有色涂料的其它颜料和/或染料中。就功能而言，可以含有本发明色效应和触觉效应组合物的涂层包括底漆、底层涂层和顶层涂层、以及多涂层组合中的任何一个或者多个涂层。已经观察了色效应组合物和触觉效应组合物与各种类型聚合物相容性，可以预期可以使用任何已知用于涂料的成膜聚合物组合物。用于涂料的某些较为常用聚合物组合物种类包括聚氨酯、丙烯酸类聚合物、醇酸聚合物、聚酯、含硅氧烷的聚合物、聚硫化物、含环氧的聚合物、以及衍生自含环氧的聚合物的聚合物及其组合。它们已知用于涂料中作为清漆、热塑型或热固型组合物。热固型组合物将进一步包含交联剂，例如多异氰酸酯、氨基-甲醛氨基塑料、多元酸、聚酐及其组合。本文中，“成膜”是指材料通过去除存在于组合物的任何溶剂或载体、或者通过在环境温度下或升高的温度下固化，在至少水平表面上形成自身支持的连续膜。
可以包含于液体或粉末浆料涂料组合物中作为稀释剂的挥发性物质包括水和/或有机溶剂，例如在涂料工业中常用的醇、醚和醚醇、酮、酯、脂族和脂环族烃、及芳族烃。涂料用溶剂的实例包括脂族溶剂，如己烷、石脑油和石油溶剂油；芳族和/或烷基化芳族溶剂，例如甲苯、二甲苯和SOLVESSO 100(Exxon Chemicals的芳族共混物)；醇类，例如乙醇、甲醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇和戊醇、以及m-pryol；酯类，例如乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯和异丁酸异丁酯；酮类，例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮、甲基正戊基酮和异佛尔酮，二醇醚类和二醇醚酯类，例如乙二醇一丁基醚、二甘醇一丁基醚、乙二醇一己基醚、丙二醇一甲基醚、丙二醇一丙基醚、乙二醇一丁基醚乙酸酯、丙二醇一甲基醚乙酸酯和二丙二醇一甲基醚乙酸酯。
涂料组合物可以进一步含有一种或多种添加剂，如UV吸收剂和稳定剂、流变控制剂、表面活性剂、催化剂、构膜添加剂、填料、流平剂、消泡剂、微凝胶、pH控制助剂，和其它颜料。与色效应组合物一起，在某些情况下还含有常规颜料和染料是有用的。这些常规颜料和染料包含云母、氧化铁、炭黑、二氧化钛、铝薄片、青铜薄片、涂布云母、镍薄片、锡薄片、银薄片、铜薄片、及其组合。也可以含有其它有机着色剂(例如，染料或有机颜料)。
本发明的涂层可以使用任何合适的方法施涂于基材，例如口模涂布、直接辊涂或反向辊涂、幕涂、喷涂、刷涂、凹版涂布、流涂、窄缝染料涂覆、喷墨式涂覆、电沉积、及其组合。粉末涂料通常通过电沉积涂覆。如果使用多于1个涂层时，本领域技术人员可以选用适当的涂覆方法，并更进一步知道如何使涂层固化。
可根据本发明涂覆任何基材。尤其适用于具有装饰性印刷的那些基材。
本文中，除非另有具体说明，所有数字，例如表示数值、范围、用量或百分数的这些数字，可以理解为之前有“大约”，即使该用语并未明确出现。本文所述的任何数值范围旨在包括所有包含于其中的子范围。复数包含单数，反之亦然。同样，如本文中所使用的，术语“聚合物”意思是指预聚物、低聚物以及均聚物和共聚物二者；前缀“聚”是指两个或者多个。
                         实施例
下列实施例旨在在示例该发明，不应当理解为对于本发明任何方面的限制。
                         实施例1
              可紫外线辐射固化的有机组合物
可紫外线辐射固化的有机组合物通过下述过程制备。将溶于818g乙醇中的二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦/2-羟基-2-甲基苯丙酮(30g)50/50共混物(得自Aldrich Chemical Company，Inc.，Milwaukee，Wisconsin)、140g SR295(得自Sartomer Company，Inc.，Exton，Pennsylvania)和130g SR494(得自Sartomer Company，Inc.，Exton，Pennsylvania)搅拌添加至730g SR9020(得自Sartomer Company，Inc.，Pennsylvania)中。
                         实施例2
                     聚合物颗粒水分散液
聚合物颗粒水分散液通过以下方法制备：将2.45g碳酸氢钠(来自Aldrich Chemical Company，Inc.)与2045g去离子水混合，并且加入1加仑反应釜中，该反应釜装配有热电偶、挡板、搅拌器、回流冷凝器、加热罩、和氮气入口。将混合物用氮气吹扫40分钟，同时用氮气鼓泡并保护。将溶解于229g去离子水中Aerosol MA80-1(26.5g)(得自CytecIndustries，Inc.，West Paterson，New Jersey)添加至混合物，同时搅拌，并且使用电热罩将混合物加热到50℃。将苯乙烯单体(416.4g)(得自Aldrich Chemical Company，Inc.)搅拌加入。将混合物加热至60℃。将过硫酸钠(得自Aldrich Chemical Company，Inc.)(6.2g，溶解于72g去离子水中)搅拌添加至混合物。将二乙烯基苯(102.7g)(得自Aldrich Chemical Company，Inc)，搅拌添加至混合物。将苯乙烯单体(100.0g)、甲基丙烯酸甲酯单体(239.4g)、乙二醇二甲基丙烯酸酯单体(24.0g)和二乙烯基苯单体(15.1g)(得自AldrichChemical Company，Inc.)，搅拌添加至混合物。将3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸，钠盐(41.4g，40％水溶液)(得自Aldrich ChemicalCompany，Inc.)，搅拌添加至混合物。混合物的温度保持在大约60℃ 6个小时。将所得的聚合物分散液冷却到室温，并且通过325目不锈钢筛过滤。重复上述过程。将两种所得的分散体混合一起并用EP2524-BS01-T2柱(得自PTI Advance Filtration，Oxnard，California)超滤。待除去大约600g超滤液后，向分散液添加去离子水(大约600g)。此交换过程重复15次。然后，除去额外的超滤液，直至混合物的固含量为41.2wt％。
                        实施例3
                        色效应膜
将1800g实施例2制备的物料，通过窄缝口模涂布器(得自FrontierTechnologies，Towanda，Pennsylvania)，涂覆到聚对苯二酸乙二醇酯基材上然后在180干燥40秒，形成厚度大约7.0微米的多孔干膜。将1000g由实施例1制备的物料通过窄缝口模涂布器(得自FrontierIndustrial Technologies)，涂覆至聚对苯二酸乙二醇酯基材上的多孔干膜的空隙空间，在150下干燥40秒，然后用100W汞灯紫外光辐射固化。
                       实施例4
                      色效应包装
1400g的包含1190g SR-9020(得自Sartomer Company，Inc.，ExtonPennsylvania)，和溶解于210g乙醇中的24g二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦/2-羟基-2-甲基苯丙酮(30g)50/50共混物(得自Aldrich Chemical Company，Inc.，Milwaukee，Wisconsin)的可辐射固化组合物通过窄缝口模涂布器(得自Frontier IndustrialTechnologies，Towanda，Pennsylvania)涂覆于1000平方英尺的实施例3的色效应膜上。涂覆后的膜在150下干燥40秒，在涂机夹辊之间轻微压力之下(10psi)，层压成具有黑色、绿色、紫色、黄色和白色印刷图案和透明(未印刷的)窗口的印刷的聚对苯二酸乙二醇酯片材，然后用100W汞灯紫外线辐射固化。然后在色效应组分仍附着于层压的印刷片材上的同时，从该层压印刷片材上剥离实施例3的聚对苯二酸乙二醇酯基材。得到的色效应层压印刷片材被折叠和粘结以形成一个有光泽、装饰性的色效应包装。所述包装的感知颜色随观察角度而改变为包括绿色、蓝色和紫罗兰色。此外，透明窗口显示出有光泽的蓝色，该蓝色随看的角度不同改变为紫罗兰色，但是依然保持清透。
                         实施例5
                        触觉效应包装
重复实施例4，不同在于在折叠和粘结之前，通过喷涂用50-75微米(干膜厚度)的VELVECRON XPC30002(得自PPG Industries，Inc.，Pittsburgh，Pennsylvania)进一步涂覆所得到的色效应层压印刷片材。该涂覆的片材在室温下干燥10分钟然后用对流烘箱在180下固化30分钟。所得到的VELVECRON涂覆的色效应叠层印刷片材被折叠和粘结以形成有光泽、装饰性的色效应包装。所述包装的感知颜色随观察角度而改变为包含绿色、蓝色和紫罗兰色。此外，透明窗口显示出有光泽的蓝色，该蓝色随看的角度不同改变为紫罗兰色，但是依然保持清透。更进一步，该有光泽装饰性的色效应包装具有具体而言如柔软天鹅绒般感觉的所期望的触觉质量。
                      实施例6
                        比较例
PINNACLE POWDER CORE高尔夫球包装套(得自Acushnet Company，Fairhaven，Massachusetts)具有显示出所期望的色效应的压花全息图案(embossed hologram)，其中，包装的感知颜色随观察角度变化为包括绿色蓝色和紫罗兰色，其未被折叠并且通过喷涂用50-75微米(干膜厚度)的VELVECRON进一步涂覆。该涂覆后未折叠的包装在室温下干燥10分钟，然后用对流烘箱在180下固化30分钟。所得到的VELVECRON涂覆的包装被折叠和粘结以形成一个装饰性的包装。所述装饰性具有具体而言如柔软天鹅绒般感觉的所期望的触觉质量。然而，随观察角度的变化，不再观察到所感知颜色的所期望色效应。此证明了本发明在同时获得色效应和柔软触感方面的优势。
                       实施例7
                      色效应薄片
将1800g实施例2制备的物料，通过窄缝口模涂布器(得自FrontierTechnologies，Towanda，Pennsylvania)，涂覆到聚对苯二酸乙二醇酯基材上然后在180干燥40秒，形成厚度大约3.5微米的多孔干膜。将1000g由实施例1制备的物料通过窄缝口模涂布器(得自FrontierIndustrial Technologies)，涂覆至聚对苯二酸乙二醇酯基材上的多孔干膜的空隙空间，在150下干燥40秒，然后用100W汞灯紫外线辐射固化。从聚对苯二酸乙二醇酯基材上取下该固化的膜，然后用ZM100离心碾磨机(得自Retsch GmbH & Co.KG，Haan，Germany)碾磨到大约50微米的尺寸。
                        实施例8
                     触觉色效应涂层
将20g由实施例7制备的物料搅拌添加至80g VELVECRON XPC30002中。用所得到的涂料组合物，通过喷涂涂覆一个黑色三维形状的塑料制品，形成干膜厚度为50-75微米。所述涂覆的物体的感知颜色随观察角度而变化为包含绿色、紫罗兰色和黑色。进一步，该有光泽装饰性的色效应涂层具有具体而言如柔软天鹅绒般感觉的所期望的触觉质量。
尽管出于举例说明的目的在上面描述了本发明的具体实施方式，但是本领域技术人员应当理解，在不背离所附权利要求书中所限定的本发明的前提下，可对本发明的细节作很多变通。

Claims (14)

1、一种涂覆有一个或多个涂层的基材，其中，至少一个涂层包含色效应组合物，且至少一个涂层包含触觉效应组合物，其中色效应组合物和触觉效应组合物同时存在。
2、如权利要求1的基材，其中色效应组合物和触觉效应组合物存在于相同的涂层中。
3、如权利要求1的基材，其中色效应组合物和触觉效应组合物存在于不同的涂层中。
4、如权利要求1的基材，其中色效应组合物包含保持在基质中的有序周期性颗粒阵列。
5、如权利要求4的基材，其中基质是聚合物基体。
6、如权利要求5的基材，其中聚合物是交联的聚合物。
7、如权利要求5的基材，其中聚合物选自聚氨酯、丙烯酸类聚合物、醇酸聚合物、聚酯、含硅氧烷的聚合物、聚硫化物、含环氧的聚合物和/或衍生自含环氧的聚合物的聚合物。
8、如权利要求7的基材，其中聚合物为交联的丙烯酸类聚合物。
9、如权利要求4的基材，其中基质选自金属氧化物和半导体。
10、如权利要求4的基材，其中颗粒包含聚合材料，所述聚合材料选自聚氨酯、丙烯酸类聚合物、醇酸聚合物、聚酯、含硅氧烷的聚合物、聚硫化物、含环氧的聚合物、和衍生自含环氧的聚合物的聚合物。
11、如权利要求10的基材，其中颗粒包含交联的丙烯酸类聚合物。
12、如权利要求4的基材，其中颗粒包含选自金属氧化物和半导体的材料。
13、如权利要求4的基材，其中颗粒具有0.01-1微米的平均颗粒尺寸。
14、如权利要求4的基材，其中在颗粒和基质之间的折光指数差大于0.1。
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