CN102952428A - 油墨组合物、在基材表面形成近红外光增透层的方法及近红外光增透材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油墨组合物，含有颜料、树脂、溶剂和助剂；所述颜料包含珠光粉、钛白粉、消光粉和荧光增白剂，所述珠光粉的平均粒径为8-12μm。本发明还提供了一种在基材表面形成近红外光增透层的方法以及由该方法得到的近红外光增透材料。本发明提供的油墨组合物为白色，采用本发明的白色油墨组合物印刷得到的近红外光增透材料，其对可见光的透过率0.1-5.2%，对近红外光的透过率高达43.6-71.4%。

Description

油墨组合物、在基材表面形成近红外光增透层的方法及近红外光增透材料

技术领域

本发明属于油墨领域，尤其涉及一种油墨组合物、一种在基材表面形成近红外光增透层的方法以及由该方法制备得到的近红外光增透材料。

背景技术

近红外光是指波长为700-1500nm的光。近红外光透过油墨在遥控器的受光窗和手机的红外光接收窗区域具有广泛应用，其主要作用是实现高的近红外光透过率，尽量减少可见光的透过，即在保障近红外信号传递的同时避免了可见光的干扰。为保证低的可见光透过率和高的近红外光透过率，一般通过在基材表面印刷能够吸收可见光、并透过近红外光的油墨层。

目前，常用的近红外光透过油墨一般以近红外光透过颜料、树脂作为基本材料，辅加适当的溶剂和助剂调配而成。近红外光透过油墨中的近红外光透过颜料能够吸收各种可见光，其必然为黑色或深色，这些有机颜料均为深色产品，导致此类近红外光透过油墨均为深色油墨。因此，采用这类近红外光透过油墨印刷于基材表面后，得到的产品颜色为深色或黑色，无法满足产品外观呈现明亮柔和的效果。若采用色浆将现有的近红外光透过油墨的颜色调浅，其对近红外光的透过率会大大降低。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的深色近红外光透过油墨无法满足产品外观呈现明亮柔和的效果、且其近红外光的透过率较低的技术问题。

本发明提供了一种油墨组合物，所述油墨组合物中含有颜料、树脂、溶剂和助剂；所述颜料包含珠光粉、钛白粉、消光粉和荧光增白剂，所述珠光粉的平均粒径为8-12μm。

本发明还提供了一种在基材表面形成近红外光增透层的方法，包括以下步骤：

A．先在透明基材表面印刷本发明提供的油墨组合物，固化后形成第一层涂层；

B．在所述第一层涂层表面印刷深色近红外光透过油墨，固化后在第一层涂层表面形成第二层涂层。

最后，本发明提供了一种近红外光增透材料，包括透明基材和位于透明基材表面的近红外光增透层；其特征在于，所述近红外光增透层包括第一层涂层和第二层涂层，其中第一层涂层覆盖于透明基材表面，第二层涂层覆盖于第一层涂层表面；所述近红外光增透材料由本发明提供的方法制备得到。

本发明提供的油墨组合物，通过对颜料的种类进行具体选择，使得本发明的油墨组合物中的颜料能对大部分可见光反射，从而得到本发明所提供的白色油墨组合物，可满足产品外观呈现明亮柔和的效果；另外，本发明的油墨组合物通过对颜料的粒径进行选择，平衡所述油墨组合物对可见光的反射率和近红外光的透过率，保证本发明的油墨组合物既能反射大部分可见光，又具有较高的近红外光透过率；具体地，包含珠光粉、钛白粉、消光粉和荧光增白剂，所述珠光粉的平均粒径为8-12μm。

本发明提供的在基材表面形成近红外光增透层的方法，通过在透明基材上依次形成第一层涂层和第二层涂层，第一层涂层具有较高的可见光反射率和近红外光透过率，第二层涂层具有较高的可见光吸收率和近红外光透过率，使得环境光线照射基材时，先通过第一层涂层将大部分可见光反射，透过的近红外光和少量可见光经过第二封涂层时，可见光被全部吸收，而近红外光全部透过，因此该近红外光增透层对近红外光具有较高的透过率；而第一层涂层可以遮盖第二层涂层的深色，使得产品颜色不再呈现单一的深色效果，产品外观能呈现明亮柔和的效果。本发明提供的近红外光增透材料，其对可见光的透过率0.1-5.2%，对近红外光的透过率高达43.6-71.4%。    

具体实施方式

本发明提供了一种油墨组合物，所述油墨组合物中含有颜料、树脂、溶剂和助剂；所述颜料包含珠光粉、钛白粉、消光粉和荧光增白剂，所述珠光粉的平均粒径为8-12μm。

现有技术中的近红外光透过油墨一般为深色或黑色，其显色机理主要为通过油墨中的颜料吸收可见光，并透过近红外光；由于吸收各种可见光，因此外观呈现黑色或深色。

本发明提供的油墨组合物，为白色油墨，其显色机理为通过本发明提供的油墨组合物中的颜料反射可见光，并透过近红外光；由于颜料能将各种可见光反射，因此其外观呈现白色。但是，颜料在反射可见光的同时，不可避免地部分近红外光也会被反射，导致其近红外光透过率会降低。因此，本发明的发明人通过大量实验，具体通过一方面对颜料的种类进行具体选择，使得本发明所提供的油墨组合物呈现白色效果；另一方面，通过对颜料中珠光粉的粒径进行选择，使得本发明的油墨组合物对可见光的反射率和近红外光的透过率达到最大平衡，保证本发明的油墨组合物既能反射大部分可见光，又具有较高的近红外光透过率。因此，本发明中，所述颜料包含珠光粉、钛白粉、消光粉和荧光增白剂，所述珠光粉的平均粒径为8-12μm。

具体地，本发明的油墨组合物含有颜料、树脂、溶剂和助剂。以所述油墨组合物的总质量为基准，颜料的含量为11-27wt%，树脂的含量为42-60wt%，溶剂的含量为20-30wt%，助剂的含量为0.1-1wt%。

所述油墨组合物中，颜料用于赋予油墨组合物颜色。本发明中，颜料包含珠光粉、钛白粉、消光粉和荧光增白剂。本发明中，所采用的颜料均为白色，其能将反射大部分可见光，因此本发明的油墨组合物为白色油墨。

其中，所述珠光粉可采用现有技术中常见的各种珠光粉，为核壳结构，其中内核为低光学折射率云母，外壳为高折射率的金属氧化物光学干涉颜料。本发明的发明人通过实验发现，珠光粉的颗粒越大，反光效果越强，但对底色的遮盖力就越弱；反之颗粒越小，对底色的遮盖力越强，光泽越柔和。因此，本发明中，所述珠光粉的平均粒径为8-12μm。所述珠光粉的用量不宜过多，否则会大大降低近红外光透过率。优选情况下，以所述油墨组合物的总质量为基准，珠光粉的含量为5-15wt%。本发明中，所述珠光粉可直接采用商购产品，例如可以采用韩国的CQV R-901S型珠光粉。

钛白粉直接采用现有技术常用中的各种钛白粉，其主要成分为二氧化钛，是目前世界上性能最好的一种白色颜料。以所述油墨组合物的总质量为基准，钛白粉的含量为4-8wt%。本发明中，所述钛白粉可直接采用商购产品，例如可以采用TRONOX R 828型钛白粉。

所述消光粉为超细二氧化硅或超细滑石粉。本发明中，所述超细是指颗粒粒径为5-7μm。将本发明的油墨组合物印刷于基材表面后，作为消光粉的超细颗粒在墨膜表面形成微粗糙面增强可见光的散射，提升油墨的遮盖性以及颜色的柔和性，获得消光外观。以所述油墨组合物的总质量为基准，消光粉的含量为1-3wt%。本发明中，所述消光粉可直接采用商购产品，例如可以采用Degussa OK520型消光粉。

所述荧光增白剂为本领域技术人员常用的一种荧光染料，又称为白色染料，为一类复杂的有机化合物，本发明中使用的为双苯并噁唑型2，5-噻吩衍生物。所述荧光增白剂能够吸收400nm以下的紫外光波，并将吸收的能量转换，辐射出400-500nm的紫色或蓝色荧光，从而弥补了材料本身对蓝、紫光的吸收，也即激发出的蓝紫色荧光与织物上的黄光混合成白光，因而消除了织物上原有的黄光，让物体显得更白，达到增白的效果。以所述油墨组合物的总质量为基准，荧光增白剂的含量为0.25-1wt%。本发明中，所述荧光增白剂可直接采用商购产品，例如可以采用Ciba公司的OB型荧光增白剂。

所述油墨组合物中，所述树脂为主体成膜树脂，其一方面需要具有良好的透明性，否则会降低光线透过率；另一方面对颜料都有良好的分散性，并有利于墨膜与基材之间具有良好附着。具体地，本发明中，所述树脂选自聚酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂以及聚氨酯中的一种或多种。

本发明中，所述溶剂可通过本领域技术人员根据基材的类型与印刷环境进行适当选择。首先，溶剂必须能充分溶解树脂，否则会严重影响颜料的分散性；其次，溶剂的挥发速率不能太快，因为油墨中的颜料成分相对较多，挥发速率太快不利于墨膜的流平，印刷过程中容易出现糊版和堵网等现象。通常情况下，所述溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、甲基异丁基酮、丙酮、异佛尔酮中的一种或多种。以所述油墨组合物的总质量为基准，溶剂的含量为20-30wt%，能有效保证本发明的油墨组合物的的印刷适性和墨膜与基材的附着力。

本发明中，所述助剂用于提高颜料的分散，消除油墨组合物中的各种微小气泡，降低油墨表面张力，从而改善油墨的印刷适性，保证墨膜与基材的良好附着。所述助剂为本领域技术人员公知的各种助剂，例如可以选自流平剂、消泡剂、基材润湿剂中的一种或多种。所述助剂可以直接通过商购得到，如BYK 110、BYK 307或TEGO Airex-900等。

本发明中，所述油墨组合物的制备方法可直接将各原料混合均匀即可。优选情况下，可先将助剂分散于溶剂中，然后依次加入珠光粉、钛白粉和消光粉，混合均匀后再加入荧光增白剂，混合均匀；最后加入树脂，搅拌均匀后得到所述油墨组合物。

本发明还提供了一种在基材表面形成近红外光增透层的方法，包括以下步骤：

A．先在透明基材表面印刷本发明提供的油墨组合物，固化后形成第一层涂层；

B．在所述第一层涂层表面印刷深色近红外光透过油墨，固化后在第一层涂层表面形成第二层涂层。

本发明提供的在基材表面形成近红外光增透层的方法，通过在透明基材上依次形成第一层涂层和第二层涂层，第一层涂层具有较高的可见光反射率和近红外光透过率，第二层涂层具有较高的可见光吸收率和近红外光透过率，使得环境光线照射基材时，先通过第一层涂层将大部分可见光反射，透过的近红外光和少量可见光经过第二层涂层时，可见光被全部吸收，而近红外光几乎全部透过，因此该近红外光增透层对近红外光具有较高的透过率。另外，白色的第一层涂层可以遮盖第二层涂层的深色，使得产品颜色不再呈现单一的深色效果，产品外观能呈现明亮柔和的效果。

本发明中，所述第一层涂层、第二层涂层分步固化得到。具体地，步骤A中固化的条件包括固化温度为140-160℃，固化时间为0.5-1h；步骤B中固化的条件包括固化温度为140-160℃，固化时间为0.5-1h。

本发明中，所述透明基材可采用现有技术中常用的各种透明塑料或玻璃基材，具体地，所述透明基材可选自聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯类塑料片材或透明玻璃。

根据本发明的方法，步骤B中，在白色的第一层涂层上继续印刷深色近红外光透过油墨，该深色近红外光透过油墨为现有技术中常用的各种含有近红外光透过颜料的油墨。所述近红外光透过颜料为现有技术中常用的各种深色颜料，例如可以选自偶氮、蒽醌、酞菁、靛青、硫靛、喹吖啶酮、苝系、二噁嗪、异吲哚啉、吲哚啉酮环或氮甲川类颜料。所述深色近红外光透过油墨也可直接采用商购产品，例如可以采用日本精工的BMR-008-107C型深蓝色近红外光透过油墨。

本发明中，所述印刷油墨组合物以及印刷近红外光透过油墨的印刷方法可直接采用现有技术中常用的各种印刷方法，例如可以采用丝网印刷，本发明没有特殊限定。

所述第一层涂层的厚度为7-10μm，第二层涂层的厚度为5-8μm。

最后，本发明提供了一种近红外光增透材料，包括透明基材和位于透明基材表面的近红外光增透层；其特征在于，所述近红外光增透层包括第一层涂层和第二层涂层，其中第一层涂层覆盖于透明基材表面，第二层涂层覆盖于第一层涂层表面；所述近红外光增透材料由本发明提供的方法制备得到。本发明提供的近红外光增透材料，其对可见光的透过率0.1-5.2%，对近红外光的透过率高达43.6-71.4%。

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。实施例及对比例中所采用原料均通过商购得到，本发明没有特殊限定。

实施例1

（1）按表1所示的配方称取原料，然后将助剂缓慢滴加与溶剂中并搅拌5分钟；接着依次加入珠光粉、钛白粉以及消光粉，搅拌10分钟；随后加入荧光增白剂，搅拌10分钟；最后加入树脂，搅拌15分钟即得白色油墨，得到本实施例的油墨组合物S1。   

（2）将油墨组合物S1采用厚度为15μm的300目聚酯网版以及75度（肖氏硬度单位）胶质刮刀印刷于厚度为0.8mm的透明玻璃基材上，然后在150℃下固化30分钟后，在透明玻璃表面形成厚度为8μm的第一层涂层，得到样品记为S10。   

（3）在S10的第一层涂层表面继续丝网印刷日本精工的BMR-008-107C型深蓝色近红外光透过油墨，150℃固化30分钟后，形成厚度为6μm的第二层涂层，即在透明玻璃表面形成近红外光增透层，得到本实施例的近红外光增透材料S11。

实施例2-4

采用与实施例1相同的步骤制备油墨组合物S2-S4、样品S20-S40和近红外光增透材料S22-S44，不同之处在于，步骤（1）中原料配比如表1所示。   

表1

注：上表1中，树脂为环氧丙烯酸树脂；溶剂为质量比为3：2的乙二醇丁醚和乙酸丁酯混合溶剂；珠光粉为CQV R-901S，平均粒径为10μm；钛白粉为TRONOX R 828；消光粉为Degussa OK520；荧光增白剂为Ciba OB。

实施例5

采用与实施例1相同的油墨组合物S1和相同的步骤制备样品S50和近红外光增透材料S55，不同之处在于，步骤（2）中，固化温度为145℃，固化时间为1小时，第一层涂层的厚度为10μm；步骤3中，固化温度为160℃，固化时间为30分钟，第二层涂层的厚度为8μm。

实施例6-10

采用与实施例1-5相同的步骤制备油墨组合物S6-S9、样品S60-S100和近红外光增透材料S66-S111，不同之处在于，步骤（2）中采用透明聚碳酸酯基材取代实施例1中的透明玻璃。

对比例1

直接在透明玻璃表面印刷日本精工的BMR-008-107C型深蓝色近红外光透过油墨，150℃固化30分钟后，在透明玻璃形成厚度为8μm的近红外光增透层，得到本对比例的样品，记为DS11。

对比例2

往100重量份的日本精工的BMR-008-107C型深蓝近红外光透过油墨中加入15重量份的通用型白色色浆调至蓝色后印刷于透明玻璃表面，150℃固化30分钟，在透明玻璃形成厚度为8μm的近红外光增透层，得到本对比例的样品，记为DS22。

对比例3

往100重量份的日本精工的BMR-008-107C型深蓝近红外光透过油墨中加入30重量份的通用型白色色浆调至浅蓝色后印刷于透明玻璃表面，150℃固化30分钟，在透明玻璃形成厚度为8μm的近红外光增透层，得到本对比例的样品，记为DS33。

对比例4-6

采用与对比例1-3相同的步骤进行近红外光增透油墨的印刷制备本对比例的样品DS44-DS66，不同之处在于，采用透明聚碳酸酯基材取代对比例1-3中的透明玻璃。

性能测试

1、肉眼观察S10-S100、S11-S111以及DS11-DS66的颜色。   

2、采用U-4100分光光度计测试S10-S100、S11-S111以及DS11-DS66对可见光以及近红外光的透过率，其中可见光辐射波长范围为400-700nm，近红外光辐射波长范围为700-1500nm。透明玻璃对可见光的透过率为92％，对近红外光的透过率为91％；透明聚碳酸酯基材对可见光的透过率为89％，对近红外光的透光率为88％。

测试结果如表2所示。   

表2

。

由上表2的测试结果可以看出，本发明提供的油墨组合物S1-S5为白色，其在透明基材表面形成的涂层也为白色，对可见光的透过率为9.7-34.5%，对近红外光的透过率为50.3-79.2%。

由上表2的测试结果还可以看出，本发明提供的在透明基材上形成近红外光增透层的方法所得到的近红外光增透材料，其对可见光的透过率0.1-5.2%，对近红外光的透过率高达43.6-71.4%。

而对比例1中在保证低可见光透过率时，材料颜色均为深蓝色，当采用色浆将材料颜色调制蓝色或浅蓝色时，其对近红外光的透过率也大大降低，同时其对可见光的透过率大大增加，对透过的近红外光造成较大干扰。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种油墨组合物，其特征在于，所述油墨组合物中含有颜料、树脂、溶剂和助剂；所述颜料包含珠光粉、钛白粉、消光粉和荧光增白剂，所述珠光粉的平均粒径为8-12μm。

2.根据权利要求1所述的油墨组合物，其特征在于，以所述油墨组合物的总质量为基准，颜料的含量为11-27wt%，树脂的含量为42-60wt%，溶剂的含量为20-30wt%，助剂的含量为0.1-1wt%。

3.根据权利要求1或2所述的油墨组合物，其特征在于，以所述油墨组合物的总质量为基准，珠光粉的含量为5-15wt%，钛白粉的含量为4-8wt%，消光粉的含量为1-3wt%，荧光增白剂的含量为0.25-1wt%。

4.根据权利要求1所述的油墨组合物，其特征在于，所述消光粉为超细二氧化硅或超细滑石粉；荧光增白剂为双苯并噁唑型2，5-噻吩衍生物。

5.根据权利要求1所述的油墨组合物，其特征在于，所述树脂选自聚酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂以及聚氨酯中的一种或多种，所述溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、甲基异丁基酮、丙酮、异佛尔酮中的一种或多种；助剂选自流平剂、消泡剂、基材润湿剂中的一种或多种。

6.一种在基材表面形成近红外光增透层的方法，包括以下步骤：

A．先在透明基材表面印刷权利要求1所述的油墨组合物，固化后形成第一层涂层；

B．在所述第一层涂层表面印刷深色近红外光透过油墨，固化后在第一层涂层表面形成第二层涂层。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤A中固化的条件包括固化温度为140-160℃，固化时间为0.5-1h；步骤B中固化的条件包括固化温度为140-160℃，固化时间为0.5-1h。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述透明基材为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯类塑料片材或透明玻璃。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述深色近红外光透过油墨中含有近红外光透过颜料，所述近红外光透过颜料选自偶氮、蒽醌、酞菁、靛青、硫靛、喹吖啶酮、苝系、二噁嗪、异吲哚啉、吲哚啉酮环或氮甲川类颜料。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，第一层涂层的厚度为7-10μm，第二层涂层的厚度为5-8μm。

11.一种近红外光增透材料，包括透明基材和位于透明基材表面的近红外光增透层；其特征在于，所述近红外光增透层包括第一层涂层和第二层涂层，其中第一层涂层覆盖于透明基材表面，第二层涂层覆盖于第一层涂层表面；所述近红外光增透材料由权利要求6所述的方法制备得到。