CN114958075B - 一种水性反射油墨及其制备方法与在光伏玻璃中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油墨技术领域，公开了一种水性反射油墨及其制备方法与在光伏玻璃中的应用。所述水性反射油墨包括以下组分：金红石型钛白粉、环氧硅烷改性硅溶胶、水性调墨油、低熔点玻璃粉、流平剂、触变剂。所述水性反射油墨的存储性能和印刷性能优良，涂覆该水性反射油墨所形成的涂层对可见光反射率高，能在光伏玻璃中得到良好的应用。此外，所述水性反射油墨的制备过程仅需1‑2道研磨工序，工艺简单高效、生产成本低，能够很好地满足企业的实际生产和应用需求，有利于促进太阳能光伏组件产业的技术进步和应用发展。

Description

一种水性反射油墨及其制备方法与在光伏玻璃中的应用
技术领域
本发明属于油墨技术领域，尤其涉及一种水性反射油墨及其制备方法与在光伏玻璃中的应用。
背景技术
目前在各种新能源的开发利用中，太阳能利用是一个最具前途的领域。太阳能电池是一种具有光电转换特性的半导体器件，其作用是将太阳能转化为电能，送往蓄电池中存储起来或推动负载工作。而背板玻璃作为光伏电池组件重要的封装材料，其作用是封装太阳能电池。背板玻璃为全透明性，太阳光线透过背板玻璃进入组件电池片中，从而吸收光能转变为电能。然而进入组件内的太阳光线中的部分光线会透过背板玻璃到外部，降低了光能的利用。因此，通过在背板玻璃上涂敷一层高反射油墨，可以使已进入组件内的太阳光线不会穿透背板玻璃而发生损失，而是被高反射涂层反射使绝大部分光线进入电池片中，从而有效的提高组件发电功率。
高反射油墨组成一般由无机粉料和有机水性调墨油组成，其中无机粉料由低熔点玻璃粉和钛白粉组成。无机粉料颗粒度一般比较大，如果分散研磨不好，这种油墨丝印出来的釉层会有很多质量缺陷，如釉层不细腻、有砂眼、爆釉等现象，也很容易导致丝印堵网板，从而影响产品质量及生产效率，所以油墨制备工艺一般是先将无机粉料(低熔点玻璃粉和钛白粉)和调墨油置于机械搅拌机中高速分散混合均匀，然后将混合均匀的油墨用三辊研磨机研磨3-5次，使其细度小于10μm。但这种制备方法工艺复杂，生产耗能和时间成本高，生产效率低，增加了企业生产成本，而且这种方法制备的油墨成品一般存储性不是很好，影响油墨成品质量。
因此，本发明希望提出一种所需研磨道数少，且存储性、印刷性良好的反射油墨，以降低生产成本和提高油墨产品质量。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种水性反射油墨及其制备方法与在光伏玻璃中的应用。所述水性反射油墨的存储性能和印刷性能优良，涂覆该水性反射油墨所形成的涂层对可见光反射率高，能在光伏玻璃中得到良好的应用。此外，所述水性反射油墨的制备过程仅需1-2道研磨工序，工艺简单高效、生产成本低，能够很好地满足企业的实际生产和应用需求，有利于促进太阳能光伏组件产业的技术进步和应用发展。
本发明提供了一种水性反射油墨，包括以下组分：金红石型钛白粉、环氧硅烷改性硅溶胶、水性调墨油、低熔点玻璃粉、流平剂、触变剂。
本发明通过在水性反射油墨中加入环氧硅烷改性硅溶胶替代常规硅溶胶可有效减少研磨道数，提高研磨效率、减少分散研磨时间，并能够提高玻璃油墨存储性、印刷性。
优选地，所述水性反射油墨包括以下重量份数的组分：金红石型钛白粉35-55份、环氧硅烷改性硅溶胶10-25份、水性调墨油20-30份、低熔点玻璃粉35-70份、流平剂0.5-2份、触变剂0.8-2.5份。
优选地，所述环氧硅烷改性硅溶胶选自Levasil CC 301、Levasil CC 151、Levasil CC 401中的至少一种。上述环氧硅烷改性硅溶胶可购自诺力昂(Nouryon)公司。
优选地，所述水性调墨油包括以下组分：水溶性丙烯酸树脂、分散剂、流变改性剂、醇类、醚类和水。
优选地，所述低熔点玻璃粉的熔点为450-550℃，粒径为5-10μm。
优选地，所述流平剂选自有机硅类流平剂、丙烯酸类流平剂、炔二醇类流平剂中的至少一种。
优选地，所述触变剂选自气相二氧化硅、有机膨润土中的至少一种。
本发明还提供了上述水性反射油墨的制备方法，包括以下步骤：
(1)将金红石型钛白粉与环氧硅烷改性硅溶胶进行分散，得到预混物；
(2)在所述预混物中加入其余组分进行分散，经研磨至粒径＜10μm，制得所述水性反射油墨。
经试验表明，本发明所述水性反射油墨仅需1-2道研磨便可使得油墨粒径＜10μm，而常规水性反射油墨至少需要3道研磨，且本发明所制得的水性反射油墨体现出更好的储存性能和印刷性能。
优选地，步骤(1)中所述分散的转速为500-1500rpm，分散的时间为10-90min。
优选地，步骤(2)中所述分散的转速为500-1500rpm，分散的时间为10-90min。
本发明还提供了上述水性反射油墨在光伏玻璃中的应用。将所述水性反射油墨涂覆在光伏玻璃上以提高可见光反射率，从而有效的提高光伏电池组件的发电功率。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明通过在水性反射油墨中引入一种特殊硅溶胶-环氧硅烷改性硅溶胶，可有效减少水性反射油墨在生产工序中的研磨道数，提高研磨效率，减少分散研磨时间，并有效改善水性反射油墨存储性和印刷性，有效避免诸如透光、粘网、堵网、针眼、橘皮等问题。本发明所制得的水性反射油墨性能稳定，对可见光反射率高，附着力良好；其制备方法工艺简单高效、生产成本低、经济环保，能够很好地满足企业的实际生产和应用需求，有利于促进太阳能组件产业的技术进步和应用发展。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例仅为本发明的优选实施例，对本发明要求的保护范围不构成限制作用，任何未违背本发明的精神实质和原理下所做出的修改、替代、组合，均包含在本发明的保护范围内。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
以下实施例和对比例中三辊研磨机的研磨参数为：
1、辊速：慢辊19.1r/min，中辊54.5r/min，快辊155.3r/min。
2、辊筒：长695mm，直径260mm，材质硬质合金钢。
3、功率：7.5KW。
每道研磨的时间标准为：540kg/h(例如：540kg水性油墨物料每道研磨花费1小时，经2道研磨则需花费2小时)。
实施例1
本实施例提供一种水性反射油墨，其制备方法包括以下步骤：
(1)将40kg金红石型钛白粉、12kg环氧硅烷改性硅溶胶Levasil CC 301加入分散缸中，开启机械搅拌机，搅拌速度1000rpm，分散时间30min；
(2)再将20kg水性调墨油、60kg低熔点玻璃粉、1kg流平剂、1.2kg触变剂加入分散缸中继续1500rpm高速分散30min；
(3)混合分散均匀后倒入三辊研磨机中研磨，检测油墨细度，直至其细度(粒径)＜10μm时结束研磨，即得水性反射油墨。
上述水性调墨油由下述重量百分比的成分组成：10％水溶性丙烯酸树脂、2％的PVA0388、1％聚酰胺蜡、10％的乙醇、20％的乙二醇、30％二乙二醇单丁醚、余量为水。低熔点玻璃粉购自安米微纳新材料有限公司，其熔点为450-550℃，其粒径大小为5-10μm。流平剂为有机硅类流平剂BYK333。触变剂为气相二氧化硅。
实施例2
本实施例提供一种水性反射油墨，其制备方法包括以下步骤：
(1)将50kg金红石型钛白粉、25kg环氧硅烷改性硅溶胶Levasil CC 151加入分散缸中，开启机械搅拌机，搅拌速度1000rpm，分散时间30min；
(2)再将22kg水性调墨油、50kg低熔点玻璃粉、1kg流平剂、1.2kg触变剂加入分散缸中继续1500rpm高速分散30min；
(3)混合分散均匀后倒入三辊研磨机中研磨，检测油墨细度，直至其细度(粒径)＜10μm时结束研磨，即得水性反射油墨。
上述水性调墨油由下述重量百分比的成分组成：10％水溶性丙烯酸树脂、2％的PVA0388、1％聚酰胺蜡、10％的乙醇、20％的乙二醇、30％二乙二醇单丁醚、余量为水。低熔点玻璃粉购自安米微纳新材料有限公司，其熔点为450-550℃，其粒径大小为5-10μm。流平剂为有机硅类流平剂BYK333。触变剂为气相二氧化硅。
实施例3
本实施例提供一种水性反射油墨，其制备方法包括以下步骤：
(1)将35kg金红石型钛白粉、10.5kg环氧硅烷改性硅溶胶Levasil CC 301加入分散缸中，开启机械搅拌机，搅拌速度1000rpm，分散时间30min；
(2)再将25kg水性调墨油、65kg低熔点玻璃粉、1kg流平剂、1.2kg触变剂加入分散缸中继续1500rpm高速分散30min；
(3)混合分散均匀后倒入三辊研磨机中研磨，检测油墨细度，直至其细度(粒径)＜10μm时结束研磨，即得水性反射油墨。
上述水性调墨油由下述重量百分比的成分组成：10％水溶性丙烯酸树脂、2％的PVA0388、1％聚酰胺蜡、10％的乙醇、20％的乙二醇、30％二乙二醇单丁醚、余量为水。低熔点玻璃粉购自安米微纳新材料有限公司，其熔点为450-550℃，其粒径大小为5-10μm。流平剂为丙烯酸类流平剂BYK381。触变剂为气相二氧化硅。
实施例4
本实施例提供一种水性反射油墨，其制备方法包括以下步骤：
(1)将45kg金红石型钛白粉、18kg环氧硅烷改性硅溶胶Levasil CC 401加入分散缸中，开启机械搅拌机，搅拌速度1000rpm，分散时间30min；
(2)再将20kg水性调墨油、55kg低熔点玻璃粉、1kg流平剂、1.2kg触变剂加入分散缸中继续1500rpm高速分散30min；
(3)混合分散均匀后倒入三辊研磨机中研磨，检测油墨细度，直至其细度(粒径)＜10μm时结束研磨，即得水性反射油墨。
上述水性调墨油由下述重量百分比的成分组成：10％水溶性丙烯酸树脂、2％的PVA0388、1％聚酰胺蜡、10％的乙醇、20％的乙二醇、30％二乙二醇单丁醚、余量为水。低熔点玻璃粉购自安米微纳新材料有限公司，其熔点为450-550℃，其粒径大小为5-10μm。流平剂为丙烯酸类流平剂BYK381。触变剂为气相二氧化硅。
对比例1
本对比例提供一种不含硅溶胶的水性反射油墨，其制备方法包括以下步骤：
(1)将20kg水性调墨油、45kg金红石型钛白粉、55kg低熔点玻璃粉、1kg流平剂、1.2kg触变剂加入分散缸中继续1500rpm高速分散30min；
(2)混合分散均匀后倒入三辊研磨机中研磨，检测油墨细度，直至其细度(粒径)＜10μm时结束研磨，即得水性反射油墨。
上述水性调墨油由下述重量百分比的成分组成：10％水溶性丙烯酸树脂、2％的PVA0388、1％聚酰胺蜡、10％的乙醇、20％的乙二醇、30％二乙二醇单丁醚、余量为水。低熔点玻璃粉购自安米微纳新材料有限公司，其熔点为450-550℃，其粒径大小为5-10μm。流平剂为有机硅类流平剂BYK333。触变剂为气相二氧化硅。
对比例2
本对比例提供一种水性反射油墨，其制备方法包括以下步骤：
(1)将40kg金红石型钛白粉、12kg硅溶胶Levasil CT50加入分散缸中，开启机械搅拌机，搅拌速度1000rpm，分散时间30min；
(2)再将20kg水性调墨油、60kg低熔点玻璃粉、1kg流平剂、1.2kg触变剂加入分散缸中继续1500rpm高速分散30min；
(3)混合分散均匀后倒入三辊研磨机中研磨，检测油墨细度，直至其细度(粒径)＜10μm时结束研磨，即得水性反射油墨。
上述水性调墨油由下述重量百分比的成分组成：10％水溶性丙烯酸树脂、2％的PVA0388、1％聚酰胺蜡、10％的乙醇、20％的乙二醇、30％二乙二醇单丁醚、余量为水。低熔点玻璃粉购自安米微纳新材料有限公司，其熔点为450-550℃，其粒径大小为5-10μm。流平剂为有机硅类流平剂BYK333。触变剂为气相二氧化硅。
与实施例1相比，本对比例所用硅溶胶Levasil CT50为普通碱性硅溶胶，pH＝10，粒径5nm，比表面积525m2/g。
产品效果测试
将实施例1-4，对比例1-2中所制得的水性反射油墨进行性能测试和研磨道数的比较，结果如表1所示。
细度采用QXD0-25-50-100-150刮板细度计测量：细度计测定方法参照GB/T1724-93的规定进行填充料及杂质等颗粒的细度测量。
反射率采用型号为CM-26dG/26d/25d的分光测色计测试。
附着力测试参照标准GB/T 9286，采用型号为SZZW-BGD-001的百格刀。
存储性能根据目视观察油墨存储一段时间后有没有分层硬化，出现分层硬化现象，即油墨发生变质。
印刷性能是根据生产时丝印过程中油墨的印刷适应性，可根据印刷多少片玻璃后会出现溢墨或堵网板、印刷不良等问题，来判断印刷性能。
表1研磨道数和性能
Figure BDA0003679927370000071
由表1可知，相较于对比例1-2，实施例1-4中水性反射油墨在制备过程中仅需1-2道研磨即可使油墨细度＜10μm，大大提高了研磨效率，减少了分散研磨时间。同时，实施例1-4中水性反射油墨体现出比对比例1-2更好的储存性能和印刷性能，有效提高了油墨成品的质量。
上面对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (8)

1.一种水性反射油墨，其特征在于，所述水性反射油墨包括以下重量份数的组分：金红石型钛白粉35-55份、环氧硅烷改性硅溶胶10-25份、水性调墨油20-30份、低熔点玻璃粉35-70份、流平剂0.5-2份、触变剂0.8-2.5份；
所述环氧硅烷改性硅溶胶选自Levasil CC 301、Levasil CC 151、Levasil CC 401中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的水性反射油墨，其特征在于，所述水性调墨油包括以下组分：水溶性丙烯酸树脂、分散剂、流变改性剂、醇类、醚类和水。
3.根据权利要求1所述的水性反射油墨，其特征在于，所述低熔点玻璃粉的熔点为450-550℃，粒径为5-10μm。
4.根据权利要求1所述的水性反射油墨，其特征在于，所述流平剂选自有机硅类流平剂、丙烯酸类流平剂、炔二醇类流平剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的水性反射油墨，其特征在于，所述触变剂选自气相二氧化硅、有机膨润土中的至少一种。
6.权利要求1-5中任一项所述的水性反射油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将金红石型钛白粉与环氧硅烷改性硅溶胶进行分散，得到预混物；
(2)在所述预混物中加入其余组分进行分散，经研磨至粒径＜10μm，制得所述水性反射油墨。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述分散的转速为500-1500rpm，分散的时间为10-90min；步骤(2)中所述分散的转速为500-1500rpm，分散的时间为10-90min。
8.权利要求1-5中任一项所述的水性反射油墨在光伏玻璃中的应用。
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