CN111254739A - 一种具有双面印花效果的结构生色窗纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有双面印花效果的结构生色窗纸及其制备方法，所述窗纸包括基材和附着在基材第一表面和第二表面的结构生色涂层，其中窗纸的制备方法包括：1)提供基材；2)在基材的第一表面涂覆包括胶体微球的结构生色涂层液并经固化处理；3)在经过步骤2)处理后的基材的第二表面涂覆包括胶体微球的结构生色涂层液并经固化处理；4)对步骤3)所得基材进行裁剪，即得。本发明的窗纸色彩自然、鲜艳、深邃、灵动多变，具有永不褪色、生态环保的优势；本发明的制备方法操作工序简便、对设备要求低，在制作过程中不使用染料、颜料等化学色素，绿色可靠，并且能够方便地实现正反两面具有不同颜色的窗纸的制备。

Description

一种具有双面印花效果的结构生色窗纸及其制备方法

技术领域

本发明属于工艺品制备技术领域，具体涉及一种具有双面印花效果的结构生色窗纸及其制备方法。

背景技术

窗纸，顾名思义，是指糊或贴在窗上的纸，可以起到装饰作用，甚至可起到保护隐私的作用，在我们的日常生活中屡见不鲜。窗纸的色彩和图案是决定其品质的重要指标。然而，现有的大多数窗纸的颜色均是通过附加染料或颜料等色素而形成的，是一种化学生色方式，生色机理涉及电子跃迁等理论。在经长时间的日晒后，色素色常会产生褪色现象，且部分染料或颜料存在致癌、污染等隐患。近年来，一些新兴、环保的生态着色技术不断产生。自然界中的蝴蝶翅膀、孔雀羽毛和肥皂泡等，呈现出深邃、鲜活的色彩效果。研究表明这些生物体本身的这些颜色来源于光的干涉和衍射等作用，属于一种物理生色方式，被称为结构生色。在保持组织结构不变时，结构色将永不会褪色。若能将结构生色应用于窗纸上，势必将丰富窗纸的色彩，提升窗纸的品质和等次，使人耳目一新，给予人们精神上的享受。到目前为止，研制和开发结构生色窗纸的报道在国内外还寥寥无几。本发明通过在制造窗纸的基材上构筑可与光发生衍射作用而产生结构色效果的光子晶体，来提供一种具有双面印花效果的结构生色窗纸的制备方法。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有双面印花效果的结构生色窗纸及其制备方法，以期提供一种具有较强的抗光照褪色、抗老化的窗纸。

作为本申请的第一方面，本申请提供一种具有双面印花效果的结构生色窗纸。

作为优选，所述具有双面印花效果的结构生色窗纸包括：

基材，包括形成于两相反侧的第一表面与第二表面；及附着在所述基材第一表面和第二表面的结构生色涂层。

作为优选，所述结构生色涂层的厚度为20-30μm。

作为优选，所述结构生色涂层由包括胶体微球的结构生色涂层液所形成。

作为本申请的第二方面，本申请提供一种具有双面印花效果的结构生色窗纸的制备方法。

作为优选，所述制备方法主要包括以下步骤：

1)提供基材；

2)在基材的第一表面涂覆包括胶体微球的结构生色涂层液并经固化处理，得到第一表面具有结构生色涂层的基材；

3)在经过步骤2)处理后的基材的第二表面涂覆包括胶体微球的结构生色涂层液并经固化处理，得到双面具有结构生色涂层的基材；

4)对步骤3)所得基材进行裁剪，即得具有双面印花效果的结构生色窗纸。

作为优选，步骤2)和步骤3)中，所述包括胶体微球的结构生色涂层液的有效组分相同或不同，用于使得所述窗纸的两面呈现相同或不同的结构色。

作为优选，所述结构生色涂层液由胶体微球分散液和占胶体微球分散液质量0.5～2.0％流平剂组成，其中，所述胶体微球分散液的分散介质为质量比1:9的乙醇和水，所述胶体微球分散液的固含量为20-25％。

作为优选，所述胶体微球为具有硬核-软壳型核壳结构的单分散性微球。

作为优选，所述胶体微球的粒径为170-310nm。

作为优选，所述流平剂为聚二甲基硅烷和聚甲基苯基硅氧烷中的至少一种。

作为优选，所述基材为纸张、塑料纸和无纺布中的一种。

作为优选，所述结构生色涂层的厚度为20-30μm。

本申请的有益效果：

1)本发明的结构生色窗纸色彩自然、鲜艳、深邃、灵动多变，具有永不褪色、生态环保的优势；

2)本发明通过在制造窗纸的基材上构筑可与光发生衍射作用而产生结构色效果的光子晶体实现窗纸制备，所公开的制备方法操作工序简便、对设备要求低，在制作过程中不使用染料、颜料等化学色素，绿色可靠，并且能够方便地实现正反两面具有不同颜色的窗纸的制备。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在下述实施例中，如无特别说明，所用的试剂、材料和设备均可从商业途径购得，或者常规方法制得，或者本行业常用的。

本申请提供一种具有双面印花效果的结构生色窗纸，在本申请中，“窗纸”是指粘贴在窗上的一种具有装饰作用的印刷品或工艺品，一般是由有颜色的合适材料，例如纸、塑料、无纺布等经过裁剪所形成的具有特性形状或呈现特定图案的装饰品，通常在例如节假日、婚庆等时被张贴在窗户上发挥装饰作用，也可以称之为剪纸。需要理解的是，对于本申请中的窗纸应作广义的理解，其可以应用于橱窗玻璃、墙壁、商店外墙玻璃、展览背景墙、背景板、车窗、门楼、灯笼等众多场合之中，不仅仅发挥装饰作用，还可以发挥保护隐私的作用。

在一些优选的实施方式中，本申请的具有双面印花效果的结构生色窗纸包括：基材和附着在所述基材第一表面和第二表面的结构生色涂层，该结构生色涂层，也即光子晶体层能够产生结构色，从而赋予窗纸靓丽的色泽。在本实施方式中，基材的第一表面和第二表面可以为基材的正面和背面。

在一些优选的实施方式中，所述结构生色涂层的厚度为20-30μm。

在一些优选的实施方式中，所述结构生色涂层由包括胶体微球的结构生色涂层液所形成，上述包括胶体微球的结构生色涂层液在基材的第一表面和第二表面固化形成能够产生结构色的结构生色涂层。

在本实施方式中，可通过调整结构生色涂层液中胶体微球的自组装或改变胶体微球的种类使得基材的两面实现相同的颜色或图案的整理，或实现不同的颜色或图案的整理，无需使用传统的染料、颜料等化学色素即可着色，同时避免了采用化学色素对基材正反两面进行着色时所存在的工艺复杂、步骤繁琐的缺点，具有绿色环保、操作简便、永不褪色的优点。

在一些优选的实施方式中，本申请的具有双面印花效果的结构生色窗纸的制备方法主要包括以下步骤：

1)提供基材；

2)在基材的第一表面涂覆包括胶体微球的结构生色涂层液并经固化处理，得到第一表面具有结构生色涂层的基材；

3)在经过步骤2)处理后的基材的第二表面涂覆包括胶体微球的结构生色涂层液并经固化处理，得到双面具有结构生色涂层的基材；

4)对步骤3)所得基材进行裁剪，即得具有双面印花效果的结构生色窗纸。

在本实施方式中，基材的第一表面可以为基材的正面或反面，当第一表面为正面时，第二表面相对应的为反面；当第一表面为反面时，第二表面相对应的为正面。

在一些优选的实施方式中，步骤2)和步骤3)中，所述包括胶体微球的结构生色涂层液的有效组分相同或不同，用于使得所述窗纸的两面呈现相同或不同的结构色。

在本实施方式中，结构生色涂层液的有效组分是指胶体微球，通过胶体微球在基材表面的自组装形成周期性的规整排列结构而产生结构色。其中，可通过控制单分散微球的自组装条件或单分散微球的种类而多种晶体结构，从而产生多种颜色。其中，结构生色涂层液中可以包括一种或多种胶体微球。

在本实施方式中，涂覆于基材第一表面和第二表面的结构生色涂层液的组分可以相同也可以不相同。结构生色涂层液的组分相同是指构成结构生色涂层液的胶体微球以及其他辅助组分均形同；结构生色涂层液的组分不同可以是指构成结构生色涂层液的胶体微球不同，而其他辅助组分相同，也可以是指构成结构生色涂层液的胶体微球相同，而其他辅助组分不同。在本申请中，其他辅助组分是指添加在结构生色涂层液中用于改善结构生色涂层液性能的其他非必须组分，例如但不限于为保湿剂、粘接剂、pH调节剂、表面活性剂、结构稳定剂、咖啡环抑制剂中的一种或多种。

在本实施方式中，当基材第一表面和第二表面所涂覆的结构生色涂层液中的胶体微球种类不同时，可使得窗纸的正反两面实现不同的着色；当基材第一表面和第二表面所涂覆的结构生色涂层液中的胶体微球种类相同时，可使得窗纸的正反两面实现相同的着色，方便地实现了窗纸正反两面的选择性着色。

在本申请中，可采用凹版印花机或数码喷印将结构生色涂层液涂覆于基材的第一表面和第二表面进行图案印刷加工，亦可采用人工方式，例如通过重力沉降、垂直沉积等方式使结构生色涂层液中的胶体微球在基材上自组装光子晶体结构生色。

在本申请中，步骤2)和步骤3)中的固化处理可以采用本领域的通用技术，例如烘箱干燥、紫外光固化灯照射等方式。在一些优选的实施方式中，所述固化处理采用烘箱进行焙燥处理，其中，烘燥处理的温度可以为120～130℃。

在一些优选的实施方式中，所述结构生色涂层液由胶体微球分散液和占胶体微球分散液质量0.5～2.0％流平剂组成，其中，所述胶体微球分散液的分散介质为质量比1:9的乙醇和水，所述胶体微球分散液的固含量为20-25％。

在本实施方式中，流平剂用于改善结构生色涂层液在涂覆过程中的铺展，增强其成膜的平坦度。

在本实施方式中，当结构生色涂层液中胶体微球数量较少时，会导致堆积层数不足，从而不能形成排列规整的光子晶体结构，而微球数量过多，会导致形成的光子晶体结构变厚和出现团聚现象，从而不利于组装形成高质量的光子晶体结构，并影响生色效果，因此优选固含量为20％～25％的胶体微球用于制备结构生色涂层液。

在一些优选的方式中，上述结构生色涂层液的制备为：将胶体微球分散液和占微球分散液质量比0.5％的流平剂混合后搅拌均匀，然后倾倒于抽滤漏斗中，接着开启真空泵进行抽滤，待抽滤瓶中不滴液体时，取出滤纸，刮取得到粘稠液，即为结构生色涂层液，该结构生色涂层液质地粘稠，便于在基材上涂覆形成结构生色层。在本方式中，通过玻璃棒将结构生色涂层液引流至基材上，然后采用涂层机，设定涂层厚度，经刮刀将结构生色涂层液刮涂至基材上。

在一些优选的实施方式中，所述胶体微球为具有硬核-软壳型核壳结构的单分散性微球，硬核保证球体不变形，以保证生色效果，软壳使微球具有附着力。

其中，胶体微球为本领域常用的胶体微球，例如但不限于为苯乙烯-丙烯酸羟乙酯、苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸丁酯、苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯、二氧化硅@聚多巴胺胶体微球、二氧化硅微球、二氧化钛微球、聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)微球、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸)微球和二氧化硅-聚苯乙烯复合微球等。

在一些优选的实施方式中，所述胶体微球的粒径为170-310nm。

在一些优选的实施方式中，所述流平剂为聚二甲基硅烷和聚甲基苯基硅氧烷中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述基材为纸张、塑料纸和无纺布中的一种。其中，纸张可以为卡纸、铜版纸、哑粉纸、特种纸等。

实施例1

(1)结构生色涂层液的配制：将固含量为20％、分散介质为质量比1:9的乙醇和水组成、粒径为310nm的单分散聚(苯乙烯-丙烯酸羟乙酯)胶体微球分散液及占微球分散液质量比0.5％的聚二甲基硅烷流平剂混合后搅拌均匀，然后倾倒于抽滤漏斗中，接着开启真空泵进行抽滤，待抽滤瓶中不滴液体时，取出滤纸，刮取得到粘稠液，即为结构生色涂层液；

(2)结构生色基材的制备：将双面均为黑色的硬质纸片平放在涂层机的台面上并固定，然后将步骤(1)中的涂层液通过玻璃棒引流至纸片的第一表面上，设定涂层厚度为20μm，然后经刮刀将涂层液刮涂至纸片的第一表面上，待涂层液干燥后，取出纸片，接着在120℃下进行烘燥处理，20min后再将纸片倒扣在涂层机台面上并固定，接着在纸片的第二表面上刮涂一遍涂层液，待涂层液干燥后，取出纸片，并再次在120℃下进行烘燥处理，20min后取出，即得双面均具有红色结构色的纸片；

(3)双面印花效果的结构生色窗纸的裁制：将上述的结构生色纸片进行折叠，形成花和鱼的组合图案，然后再裁剪，待展平后即得具有双面印花效果的结构生色窗纸。

经观察，制备所得窗纸的双面均呈现鲜艳的结构色，且在不同观察角度下则呈现不同的颜色，在阳光照射下五彩缤纷。

实施例2

(1)结构生色涂层液的配制：将固含量为25％、分散介质为质量比1:9的乙醇和水组成、粒径为240nm的单分散聚(苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸丁酯)胶体微球分散液及占微球分散液质量比0.5％的聚甲基苯基硅氧烷流平剂混合后搅拌均匀，然后倾倒于抽滤漏斗中，接着开启真空泵进行抽滤，待抽滤瓶中不滴液体时，取出滤纸，刮取得到粘稠液，即为结构生色涂层液；

(2)结构生色基材的制备：将双面均为黑色的塑料纸平放在涂层机的台面上并固定，然后将步骤(1)中的涂层液通过玻璃棒引流至塑料纸的第一表面上，设定涂层厚度为30μm，然后经刮刀将涂层液刮涂至塑料纸的第一表面上，待涂层液干燥后，取出塑料纸，接着在120℃下进行烘燥处理，20min后再将塑料纸倒扣在涂层机台面上并固定，接着在塑料纸的第二表面上刮涂一遍涂层液，待涂层液干燥后，取出塑料纸，并再次在120℃下进行烘燥处理，20min后取出，即得双面均具有绿色结构色的塑料纸；

(3)双面印花效果的结构生色窗纸的裁制：将上述的结构生色塑料纸进行折叠，形成数字图案，然后再裁剪，待展平后即得具有双面印花效果的结构生色窗纸。

经观察，制备所得窗纸的双面均呈现鲜艳的结构色，且在不同观察角度下则呈现不同的颜色，在阳光照射下五彩缤纷。

实施例3

(1)结构生色涂层液的配制：将固含量为22％、分散介质为质量比1:9的乙醇和水组成、粒径为170nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯)胶体微球分散液及占微球分散液质量比0.5％的聚甲基苯基硅氧烷流平剂混合后搅拌均匀，然后倾倒于抽滤漏斗中，接着开启真空泵进行抽滤，待抽滤瓶中不滴液体时，取出滤纸，刮取得到粘稠液，即为结构生色涂层液；

(2)结构生色基材的制备：将双面均为黑色的聚丙烯无纺布平放在涂层机的台面上并固定，然后将步骤(1)中的涂层液通过玻璃棒引流至无纺布的第一表面上，设定涂层厚度为25μm，然后经刮刀将涂层液刮涂至无纺布的第一表面上，待涂层液干燥后，取出无纺布，接着在120℃下进行烘燥处理，20min后再将无纺布倒扣在涂层机台面上并固定，接着在无纺布的第二表面上刮涂一遍涂层液，待涂层液干燥后，取出无纺布纸，并再次在120℃下进行烘燥处理，20min后取出，即得双面均具有紫色结构色的塑料纸；

(3)双面印花效果的结构生色窗纸的裁制：将上述的结构生色无纺布进行折叠，形成字母图案，然后再裁剪，待展平后即得具有双面印花效果的结构生色窗纸。

经观察，制备所得窗纸的双面均呈现鲜艳的结构色，正面观察呈现紫色，在阳光照射下缤纷多彩。

实施例4

(1)结构生色涂层液的配制：1)将固含量为20％、分散介质为质量比1:9的乙醇和水组成、粒径为290nm的单分散二氧化硅@聚多巴胺胶体微球分散液及占微球分散液质量比0.5％的聚二甲基硅烷流平剂混合后搅拌均匀，然后倾倒于抽滤漏斗中，接着开启真空泵进行抽滤，待抽滤瓶中不滴液体时，取出滤纸，刮取得到粘稠液，即为结构生色涂层液1；2)将固含量为25％、分散介质为质量比1:9的乙醇和水组成、粒径为240nm的单分散聚(苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸丁酯)胶体微球分散液及占微球分散液质量比0.5％的聚甲基苯基硅氧烷流平剂混合后搅拌均匀，然后倾倒于抽滤漏斗中，接着开启真空泵进行抽滤，待抽滤瓶中不滴液体时，取出滤纸，刮取得到粘稠液，即为结构生色涂层液2；

(2)结构生色基材的制备：将一面为黑色，一面为绿色的硬质纸片平放在涂层机的台面上并固定，然后将步骤(1)中的涂层液1通过玻璃棒引流至纸片上(白色面朝上)，设定涂层厚度为25μm，然后经刮刀将涂层液刮涂至纸片上，待涂层液干燥后，取出纸片，接着在130℃下进行烘燥处理，20min后再将纸片倒扣(黑色面朝上)在涂层机台面上并固定，接着再刮涂一遍涂层液2，待涂层液干燥后，取出纸片，并再次在130℃下进行烘燥处理，20min后取出，即得一面具有橙色结构色，一面具有绿色结构色的纸片；

(3)双面印花效果的结构生色窗纸的裁制：将上述的结构生色纸片进行折叠，形成数字和字母的组合图案，然后再裁剪，待展平后即得具有双面印花效果的结构生色窗纸。

经观察，制备所得窗纸的双面均呈现鲜艳的结构色，且在不同观察角度下则呈现不同的颜色，在阳光照射下五彩缤纷。

对比例1

采用市售的红色硬质纸片，进行折叠，形成花和鱼的组合图案，然后再裁剪，待展平后即获得红色窗纸。

实施例及对比例的窗纸的抗褪色及抗老化测试：

将上述实施例1～4和对比例1的窗纸分别放置在氙灯实验箱中(模拟太阳光，灯管功率0.35W/m²，箱体温度40℃，相对湿度50％)照射48h后观察其颜色变化；将上述实施例1～4和对比例1的窗纸分别放入95℃的干燥箱中进行人工老化72h后，观察颜色变化，实验结果如下：

组别	抗褪色实验结果	抗老化实验结果
			实施例1	无变化	无变化
实施例2	无变化	无变化
			实施例3	无变化	无变化
实施例4	无变化	无变化
			对比例1	明显褪色	明显发黄

可以看出，采用本申请的方法所制备的结构生色窗纸不会受光褪色，同时具有良好的受热稳定性，明显优于以化学染料纸张所制备的窗纸。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种具有双面印花效果的结构生色窗纸，其特征在于，包括：

基材，包括形成于两相反侧的第一表面与第二表面；及附着在所述基材第一表面和第二表面的结构生色涂层。

2.根据权利要求1所述的具有双面印花效果的结构生色窗纸，其特征在于，所述结构生色涂层的厚度为20-30μm。

3.根据权利要求1所述的具有双面印花效果的结构生色窗纸，其特征在于，所述结构生色涂层由包括胶体微球的结构生色涂层液所形成。

4.如权利要求1～3任一项所述的具有双面印花效果的结构生色窗纸的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

1)提供基材；

2)在基材的第一表面涂覆包括胶体微球的结构生色涂层液并经固化处理，得到第一表面具有结构生色涂层的基材；

3)在经过步骤2)处理后的基材的第二表面涂覆包括胶体微球的结构生色涂层液并经固化处理，得到双面具有结构生色涂层的基材；

4)对步骤3)所得基材进行裁剪，即得具有双面印花效果的结构生色窗纸。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中，所述包括胶体微球的结构生色涂层液的有效组分相同或不同，用于使得所述窗纸的两面呈现相同或不同的结构色。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述结构生色涂层液由胶体微球分散液和占胶体微球分散液质量0.5～2.0％流平剂组成，其中，所述胶体微球分散液的分散介质为质量比1:9的乙醇和水，所述胶体微球分散液的固含量为20-25％。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述胶体微球为具有硬核-软壳型核壳结构的单分散性微球。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述胶体微球的粒径为170-310nm。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述流平剂为聚二甲基硅烷和聚甲基苯基硅氧烷中的至少一种。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基材为纸张、塑料纸和无纺布中的一种。