CN113773697A - 反射油墨、其制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种反射油墨、其制备方法及其应用，属于光学材料技术领域。反射油墨括无机粉料和有机调墨油；无机粉料包括增白剂、陶瓷粉料以及玻璃粉；玻璃粉的化学组成按质量百分比计，包括：22～28％的SiO₂、12～17％的ZnO、18～28％的B₂O₃、20～27％的Na₂CO₃、总量为6～9％的Al₂O₃和TiO₂、总量为4.5～11％的K₂CO₃和BaCO₃，以及总量≤5％的ZrO₂、CaCO₃和Li₂CO₃。该反射油墨在玻璃粉不含有氟和重金属离子的情况下，具有较好的附着力，且能有效提高反射率。

Description

反射油墨、其制备方法及其应用

技术领域

本申请涉及光学材料技术领域，具体而言，涉及一种反射油墨、其制备方法及其应用。

背景技术

在光伏发电组件中，太阳光线透过玻璃进入组件电池中后光能转化为电能。由于一部分光能并不能马上被转化为电能，在双玻结构中，部分光线会透过背板玻璃到电池外部，降低了太阳光的利用率。

为了解决上述问题，在一些现有的技术方案中，在背板前表面增加了一层高反射涂层，用以将太阳光反射回到电池组件内被吸收利用转化为电能，从而有效地提高了光伏发电效率。

高反射涂层通常由玻璃油墨形成，但是，目前的玻璃油墨的玻璃粉通常含有氟和重金属离子，导致废物处理要求复杂。而且，目前的玻璃油墨在应用于光伏玻璃时，附着力较低；形成的反射涂层的反射率也通常较低(基本在78％以下)，不能较好地提高光的二次利用效率。

发明内容

本申请的目的在于提供一种反射油墨、其制备方法及其应用，反射油墨在玻璃粉不含有氟和重金属离子的情况下，具有较好的附着力，且能有效提高反射率。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种反射油墨，其包括无机粉料和有机调墨油；无机粉料包括增白剂、陶瓷粉料以及玻璃粉；

玻璃粉的化学组成按质量百分比计，包括：22～28％的SiO₂、12～17％的ZnO、18～28％的B₂O₃、20～27％的Na₂CO₃、总量为6～9％的Al₂O₃和TiO₂、总量为4.5～11％的K₂CO₃和BaCO₃，以及总量≤5％的ZrO₂、CaCO₃和Li₂CO₃。

第二方面，本申请实施例提供一种如第一方面实施例提供的反射油墨的制备方法，包括：

将无机粉料和有机调墨油混合成浆。

第三方面，本申请实施例提供如一种如第一方面实施例提供的反射油墨在制备基材表面的反射涂层的应用。

本申请实施例提供的反射油墨、其制备方法及其应用，有益效果包括：

本申请提供反射油墨，采用可以不含有氟和重金属离子的玻璃粉，环保性更好，更方便废物处理。反射油墨中添加有陶瓷粉料，使得反射油墨有较好的反射性能；配合增白剂和特定组成的玻璃粉，在玻璃粉不含有氟和重金属离子的情况下，能有效提高反射率，使得反射涂层的反射率能高达接近84％。另外，陶瓷粉料的添加还使得反射油墨的附着力更好。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。

另外，在本申请的描述中，除非另有说明，“一种或多种”中的“多种”的含义是指两种及两种以上；“数值a～数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a～数值b+计量单位”中的“计量单位”代表“数值a”和“数值b”二者的“计量单位”。

下面对本申请实施例的反射油墨、其制备方法及其应用进行具体说明。

第一方面，本申请实施例提供一种反射油墨，其包括无机粉料和有机调墨油；无机粉料包括增白剂、陶瓷粉料以及玻璃粉。

玻璃粉的化学组成按质量百分比计，包括：

22～28％的SiO₂，该SiO₂在玻璃粉中的质量百分比例如但不限于为22％、23％、24％、25％、26％、27％和28％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

12～17％的ZnO，该ZnO在玻璃粉中的质量百分比例如但不限于为12％、13％、14％、15％、16％和17％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

18～28％的B₂O₃，该B₂O₃在玻璃粉中的质量百分比例如但不限于为18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％和28％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

20～27％的Na₂CO₃，该Na₂CO₃在玻璃粉中的质量百分比例如但不限于为20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％和27％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

总量为6～9％的Al₂O₃和TiO₂，该Al₂O₃和TiO₂在玻璃粉中的质量百分比总量例如但不限于为6％、7％、8％和9％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

总量为4.5～11％的K₂CO₃和BaCO₃，该K₂CO₃和BaCO₃在玻璃粉中的质量百分比总量例如但不限于为4.5％、5％、6％、7％、8％、9％、10％和11％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

总量≤5％的ZrO₂、CaCO₃和Li₂CO₃，该ZrO₂、CaCO₃和Li₂CO₃在玻璃粉中的质量百分比总量例如但不限于为5％、4％、3％、2％、1％和0％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

本申请提供反射油墨，采用可以不含有氟和重金属离子的玻璃粉，环保性更好，更方便废物处理。反射油墨中添加有陶瓷粉料，使得反射油墨有较好的反射性能；配合增白剂和特定组成的玻璃粉，在玻璃粉不含有氟和重金属离子的情况下，能有效提高反射率，使得反射涂层的反射率能高达接近84％。

现有技术中的油墨通常还存在附着力差的问题，而研究发现，在本申请提供的反射油墨体系中，通过添加陶瓷粉料，还使得反射油墨的附着力更好。

可以理解的是，对于本申请实施例提供的反射油墨，在没有特别说明的情况下，其含有的各组分的种类和含量可以根据需要或者根据本领域公知的标准进行选择。其中，调墨油是油墨中的常规溶剂组分。

在各组分的种类方面：

关于有机调墨油，作为一种示例，该有机调墨油为有机水性调墨油。

关于无机粉料中的增白剂，作为一种示例，增白剂为钛白粉。

关于无机粉料中的陶瓷粉料，作为一种示例，陶瓷粉料为骨瓷与锆英石的混合粉。

可选地，在陶瓷粉料中，骨瓷与锆英石的质量比为(1～2)：1，例如但不限于为1：1、1.2：1、1.4：1、1.5：1、1.6：1、1.8：1和2：1中的任意一者或者任意两者之间的范围。

在各组分的含量方面：

在一些可能的实施方案中，有机调墨油和无机粉料的质量比为2：(3～4)，例如但不限于为2：3、2：3.2、2：3.4、2：3.6、2：3.8、2：4任意一者或者任意两者之间的范围。

进一步地，增白剂在反射油墨中的质量占比为20～40％，例如但不限于为20％、25％、30％、35％和40％中的任意一者点值或者任意两者的范围值；陶瓷粉料在反射油墨中的质量占比≤20％，例如但不限于为5％、10％、15％和20％中的任意一者点值或者任意两者的范围值。

作为一种示例，反射油墨按质量百分比计包括：25～35％的玻璃粉、20～30％的增白剂、5～15％的陶瓷粉料以及35～45％的有机调墨油。

进一步地，反射油墨按质量百分比计包括：28～32％的玻璃粉、20～25％的增白剂、8～12％的陶瓷粉料以及38～42％的有机调墨油。

需要说明的是，对于本申请实施例提供的反射油墨，其不限于仅含有上述组分，其还可以根据相应的性能需要，参照本领域公知的方式添加其他的功能性添加剂，添加剂例如为分散剂、色料等。

考虑到反射油墨中的固体物料需要有合适的粒径，用以保证反射油墨成膜的质地细腻，从而有效改善成膜出现哑光和开裂的现象。

作为一种示例，反射油墨的浆料中的固体物料的粒径≤10μm。

第二方面，本申请实施例提供一种反射油墨的制备方法，用于制备如第一方面实施例提供的反射油墨，该反射油墨的制备方法包括：将无机粉料和有机调墨油混合成浆。

在一些示例性的实施方案中，反射油墨的制备方法还包括：在混合成浆操作之后，向浆料中加入分散剂并将浆料研磨至固体物料的粒径≤10μm。

需要说明的是，对于本申请提供的反射油墨的制备方法，在没有特别说明的情况下，其使用的玻璃粉可以按照本领域公知的方法和标准进行制备。

在一些示例性的实施方案中，本申请的玻璃粉通过如下方法制得：

S1.将玻璃粉的原料加热熔化得到熔化液料。

S2.将熔化液料通过冷却处理得到碎玻璃。

S3.将碎玻璃球磨后粉碎。

在玻璃粉的制备工艺中，通常是将各氧化物原料的组合物作为原料进行处理，为了方便后续的阐述，以下将玻璃粉的原料称作玻璃组合物。可以理解的是，由于采用玻璃组合物制备玻璃粉的过程中，主要涉及熔化、冷却和粉碎步骤，除了制备过程中引入的极少量的不可避免的杂质，其不存在元素的增减。因此，在玻璃粉的制备过程中，其使用的玻璃组合物的原料与玻璃粉的化学组成，可以按照玻璃粉的化学组成进行玻璃组合物的原料备取。

在上述的实施方式中，水淬碎玻璃在进行球磨后，通过粉碎处理实现二次粉碎，不仅能够提高制备效率，而且能有效降低球磨过程中向玻璃粉中带入的杂质量，从而减小玻璃粉中带入的杂质对反射油墨性能的影响。

关于上述S1步骤，作为一种示例，将玻璃粉的原料加热熔化得到熔化液料的步骤包括：

将玻璃粉的原料进行不少于90min的混料操作得到混合料。示例性地，混料操作在V混机中进行，且混料时向玻璃粉的原料中混入5个直径30mm的圆形橡皮球。

然后将混合料置于1100～1300℃的条件下保温1～3h。示例性地，保温操作中将混合料置于氧化铝坩埚中，然后将氧化铝坩埚置于高温炉中；保温的温度例如但不限于为1100℃、1150℃、1200℃、1250℃和1300℃中的任意一者点值或者任意两者的范围值；保温的时间例如但不限于为1h、1.5h、2h、2.5h和3h中的任意一者点值或者任意两者的范围值。

关于上述S2步骤，该冷却处理可以根据需要采用不同的冷却介质进行冷却，作为一种示例，该冷却处理采用水淬的处理方式，将熔化液料倒入室温的纯水中进行水淬。

关于上述S3步骤，作为一种示例，将碎玻璃球磨后粉碎的步骤包括：

将烘干后的碎玻璃进行球磨得到球磨物料。示例性地，球磨时的球料比为(4～6):1，例如但不限于为4:1、4.5:1、5:1、5.5:1和6:1中的任意一者或者任意两者的范围值；球磨的时间为20～40h，例如但不限于为20h、25h、30h、35h和40h中的任意一者点值或者任意两者的范围值。进一步地，球磨处理在刚玉瓷瓶中进行；球磨处理中，将刚玉瓷瓶放在滚瓶机上，并以77r/min的转速球磨。

可选地，球磨时添加有助磨剂，助磨剂为去离子水或氨水。进一步地，在10L刚玉瓷瓶中进行球磨处理时，助磨剂的添加量为4～6mL，例如为5mL。

将球磨物料经过100～200目筛并取筛下物料；其示例性地采用100目筛。

然后将筛下物料通过气流磨粉碎至粒径满足D99＜15μm。

发明人研究发现，按照上述的工艺要求进行玻璃粉的制备，球磨的时间对反射油墨的性能有明显的影响。当球磨的时间过长时，玻璃粉球磨过渡，最终会导致反射油墨的反射率和附着力明显降低。

第三方面，本申请实施例提供如一种如第一方面实施例提供的反射油墨在制备基材表面的反射涂层中的应用。

需要说明的，反射油墨在基材表面制备反射涂层的分布方式不限，可以根据具体的产品进行确认。作为示例，该反射油墨可以在基材的一个表面制备反射涂层，也可以在基材的更多个表面制备反射涂层；该玻璃油膜在基材的特定表面制备反射涂层时，该反射涂层可以位于该特定表面的整个区域或者局部区域。

基材的材质和形态不限，作为一种示例，该基材为光伏电池背板玻璃。

本申请提供的反射油墨，具有合适的膨胀系数；附着力好；且其在使用的玻璃粉不含有氟和重金属离子的情况下，能有效提高反射率。该反射油墨在应用于制备光伏电池背板玻璃表面的反射涂层时，粘附稳定，能较好地提高光的二次利用效率，且更方便废物处理。

该反射油墨在采用特定的工艺制备的玻璃粉时，还有利于使得成膜的质地更加细腻，能有效改善成膜出现哑光和开裂的现象。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

(一)实施例

一种反射油墨，制备方法，其制备方法包括如下步骤：

S1.玻璃粉原料的熔制

备取玻璃组合物，将玻璃组合物置于V混机中，加入5个直径30mm的圆形橡皮球，然后进行90min的混料操作，然后使用10目筛网过掉橡皮球，得到混合料。

将混合料置于氧化铝坩埚中，放入一定温度的高温炉中保温一定时间，得到熔化液料。

S2.初步粉碎

将S1步骤中的氧化铝坩埚从高温炉中取出，将氧化铝坩埚中的熔化液料倒入室温的纯水中水淬，得到水淬碎玻璃；然后将水淬碎玻璃放于烘箱中烘干。

在10L刚玉瓷瓶中，按照球料比5：1的标准加入氧化铝瓷球和烘干后的水淬碎玻璃，然后加入5mL纯水，再将刚玉瓷瓶放在滚瓶机上以77r/min的转速球磨一定时间，得到球磨物料。

将球磨物料经过100目筛并取筛下物料。

S3.二次粉碎

将S2步骤中的筛下物料送入气流磨中粉碎至粒径满足D99＝14μm，得到玻璃粉。

S4.浆料调制

取S3步骤中得到的玻璃粉3重量份、钛白粉2重量份、陶瓷粉料1重量份和有机调墨油4重量份，加入微量季铵盐作为分散剂以分散均匀，然后在陶瓷三辊机中将浆料中的固体物料研磨至10μm以下，得到混合均匀的反射油墨。

在各实施例中，S1步骤中备取的玻璃组合物的原料如表1所示。

表1.玻璃组合物的原料(wt％)

在各实施例中，各步骤中的工艺参数如表2所示。

表2.各步骤中的工艺参数

在各实施例中，S4步骤中使用的陶瓷粉料的组成如表3所示。

表3.物料组成

(二)试验例

对各实施例提供的反射油墨的反射率和附着力性能进行测试，评价方法如下：

用刮刀蘸取少量制备好的反射油墨均匀地刮涂到未经过钢化的超白玻璃基板上，然后将玻璃板送入680℃的烧结炉中保温3min，然后形成的反射涂层的可见光反射率及附着力。

其中：

可见光反射率的测试标准：使用德国BYK-4563多角度光泽仪。

附着力的评级标准：GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开发法附着力试验。

对各实施例提供的反射油墨的膨胀系数性能进行测试，评价方法如下：

膨胀系数的测试标准：将玻璃油墨烘干后，经过研磨后变成粉末，然后使用模具压制成直径9mm、长度25mm的圆棒，使用德国耐驰DIL 402Classic卧式热膨胀仪；膨胀系数读取50～300℃的平均膨胀系数值。

各实施例的性能测试结果如表4所示。

表4.性能测试结果

根据表1～4可知：

(1)本申请实施例提供反射油墨，其使用不含有氟和重金属离子的玻璃粉，环保性更好，更方便废物处理。

(2)本申请实施例提供反射油墨，膨胀系数控制在85×10^-7～95×10^-7/℃的范围内，具有与背板玻璃相匹配的膨胀系数，能与背板玻璃较好地结合，因此能较好地应用于光伏电池背板玻璃。

(3)本申请实施例提供的反射油墨，形成的反射涂层有较高的反射率，且有较强的附着力。

实施例1～3中，将球磨时间控制在20～40h，具有合适的球磨时间。实施例1～3提供的反射油墨，反射率能够达到82％以上，甚至能够高达接近84％；附着力能够达到1级。

实施例4和实施例3相比，球磨时间为80h，球磨时间过长。实施例3提供的反射油墨相较于实施例4，反射率和附着力显著提高。

另外，研究还发现，和实施例1相比，如果将实施例1中的使用相同量的纯骨瓷或者等量的纯锆英石作为陶瓷粉料，反射率均会出现一定程度的下降，会出现反射率不能达到82％以上的结果。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种反射油墨，其特征在于，其包括无机粉料和有机调墨油；所述无机粉料包括增白剂、陶瓷粉料以及玻璃粉；

所述玻璃粉的化学组成按质量百分比计，包括：22～28％的SiO₂、12～17％的ZnO、18～28％的B₂O₃、20～27％的Na₂CO₃、总量为6～9％的Al₂O₃和TiO₂、总量为4.5～11％的K₂CO₃和BaCO₃，以及总量≤5％的ZrO₂、CaCO₃和Li₂CO₃。

2.根据权利要求1所述的反射油墨，其特征在于，所述有机调墨油和所述无机粉料的质量比为2：(3～4)；

可选地，所述增白剂在所述反射油墨中的质量占比为20～40％，所述陶瓷粉料在所述反射油墨中的质量占比≤20％。

3.根据权利要求1所述的反射油墨，其特征在于，所述陶瓷粉料为骨瓷与锆英石的混合粉；可选地，所述骨瓷与所述锆英石的质量比为(1～2)：1。

4.根据权利要求1～3任一项所述的反射油墨，其特征在于，所述有机调墨油为有机水性调墨油，和/或，所述增白剂为钛白粉。

5.一种如权利要求1～4任一项所述的反射油墨的制备方法，其特征在于，包括：

将所述无机粉料和所述有机调墨油混合成浆。

6.根据权利要求5所述的反射油墨的制备方法，其特征在于，还包括：

在所述混合成浆操作之后，向浆料中加入分散剂并将浆料研磨至固体物料的粒径≤10μm。

7.根据权利要求5所述的反射油墨的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉通过如下方法制得：

将所述玻璃粉的原料加热熔化得到熔化液料；

将所述熔化液料通过冷却处理得到碎玻璃；以及

将所述碎玻璃球磨后粉碎。

8.根据权利要求7所述的反射油墨的制备方法，其特征在于，所述将所述玻璃粉的原料加热熔化得到熔化液料的步骤包括：

将所述玻璃粉的原料进行不少于90min的混料操作得到混合料，然后将所述混合料置于1100～1300℃的条件下保温1～3h。

9.根据权利要求7或8所述的反射油墨的制备方法，其特征在于，所述将所述碎玻璃球磨后粉碎的步骤包括：

将烘干后的所述碎玻璃进行球磨得到球磨物料；球磨时的球料比为(4～6):1，球磨的时间为20～40h；

将所述球磨物料经过100～200目筛并取筛下物料；

将所述筛下物料通过气流磨粉碎至粒径满足D99＜15μm；

可选地，球磨时添加有助磨剂，所述助磨剂为去离子水或氨水。

10.如权利要求1～4任一项所述的反射油墨在制备基材表面的反射涂层中的应用；

可选地，所述基材为光伏电池背板玻璃。