专利名称：表面涂层体系与印刷油墨的固化与干燥的制作方法
技术领域：
本发明涉及浅色或透明半导体材料用作表面涂层体系和印刷油墨的干燥或固化添加剂的用途。
目前，许多材料是经表面涂覆的或经印刷的。这使得可以改善材料的性能，例如颜色以及抵抗能力。有时长时间的干燥时间和干燥过程中的高温是不利的。在汽车涂装的情况下，为了保证油漆在施涂下一个油漆层之前已经干燥，相对高度长的干燥生产线是必需的。如果干燥时间可能缩短，则能量需求和这些干燥生产线的长度可能降低，随之而来的是明显更低的生产成本。
本发明的目的因此是找到一种用于加速表面涂料和印刷油墨的固化的方法，其可以同时以简单的方式进行。固化促进剂应该同时易于引入表面涂层体系或引入印刷油墨，具有高度透明性并仅以低浓度应用。
令人惊奇地，现在已经发现，表面涂层和印刷油墨的固化和/或干燥可以通过将细分的浅色或透明半导体材料以小的数量添加到表面涂料或印刷油墨中而得以加速。这种固化促进剂的添加对表面涂料和印刷油墨的性能仅有无关紧要的作用或根本没有作用。
固化促进剂另外还影响表面涂料中或印刷油墨中的导热性。研究已经表明，热在表面涂料或印刷油墨中的分布明显得到改善。
本发明涉及颗粒状半导体材料或涂覆有浅色或透明的半导体材料的颗粒状衬底用于固化和/或干燥表面涂料和印刷油墨的用途。
本发明另外涉及配方，特别是表面涂料和印刷油墨，其包含半导体材料作为固化促进剂或干燥促进剂和/或用于提高导热性。
合适的浅色或透明半导体材料优选是那些在IR区域吸收的材料。颗粒状半导体材料优选是球形、针形或薄片状颗粒或涂覆有半导体材料的薄片状、球形或针形衬底。
半导体材料均匀地由浅色或透明的半导体材料构成，或作为涂层施涂到颗粒状衬底上。半导体材料优选基于氧化物和/或硫化物，例如氧化铟、氧化锑、氧化锡、氧化锌、硫化锌、硫化锡或其混合物。
合适的半导体材料一般具有粒度为0.01-2000μm，优选0.1-100μm，特别是0.5-30μm。
半导体材料或者均匀地由所述的半导体组成，或者是颗粒状的，优选为球形、针形或薄片状的具有一个或多个所述半导体材料涂层的衬底。衬底优选被仅一层覆盖。
衬底可以是球形、薄片状或针形的。粒子的形状本身不是关键的。一般，粒子具有直径为0.01-2000μm，特别是5-300μm，并特别为5-60μm。特别优选的衬底是球形和薄片状衬底。合适的薄片状衬底具有厚度为0.02-5μm，特别是0.1-4.5μm。在另外两个量程内的延伸一般为0.1-1000μm，优选1-500μm，并特别是1-60μm。
衬底优选是天然或合成云母薄片、SiO2薄片、Al2O3薄片、玻璃薄片、铝薄片、BiOCl薄片、SiO2球、玻璃球、中空玻璃球、TiO2球，聚合物球，例如由聚苯乙烯或聚酰胺制备，或TiO2针形物，或所述衬底的混合物。
用半导体材料涂覆颗粒状衬底是已知的并可以通过本领域技术人员已知的方法进行。衬底优选通过相应的金属盐，例如金属氯化物或金属硫酸盐、金属醇盐或羧酸盐在含水的或常规的溶剂溶液中的水解而加以涂覆。
在具有均匀结构的半导体中以及在涂覆有一种或多种半导体材料的衬底中，半导体材料优选具有微晶结构。
特别优选的干燥和/或固化促进剂是薄片状或球形氧化锡、氧化锑、氧化铟锡(ITO)和涂覆有ITO、氧化锡或氧化锑的云母薄片，和所述氧化物的混合物。
特别优选的干燥和/或固化促进剂是具有电阻率(powerresistance)为＜20Ω·m，优选＜5Ω·m的透明或浅色的半导体材料。
特别优选的固化促进剂是掺杂有氧化锑的氧化锡或用其涂覆的衬底，例如云母薄片。另外优选涂覆有掺杂氧化锑的氧化锡的球形SiO2粒子。
除了锑，优选氧化锑以外，合适的掺杂剂是第3、5和7主族的元素，优选卤化物，特别是氯化物和氟化物。
掺杂取决于应用的半导体材料并一般为0.01-30重量％，优选2-25重量％，特别是5-16重量％，基于半导体材料。
另外，还可以应用固化促进剂的混合物，而对混合比例不施加限制。
优选的混合物是具有掺杂锑的氧化锡的氧化铟锡和具有掺杂的氧化锌的氧化铟锡。
还可以将两种、三种或更多种半导体材料的混合物添加到表面涂层体系或印刷油墨中。总浓度取决于表面涂料或印刷油墨组合物，但是应该在应用体系中不大于35重量％。
固化和/或干燥促进剂优选加入表面涂层体系或印刷油墨中的用量为0.01-30重量％，特别是0.1-5重量％，特别优选用量为0.5-4重量％。
在施涂到粒子上之前，将固化促进剂搅拌加入到表面涂料或印刷油墨中。这优选使用高速搅拌器进行，或在难于分散，机械不敏感的固化促进剂的情况下，通过使用例如珠磨机或摇荡机。本领域技术人员已知的其它分散设备也是可以的。最后，表面涂料或印刷油墨在空气中物理方式干燥，或通过氧化、缩合、热方式，优选使用IR辐照而固化。
固化和/或干燥促进剂一般将表面涂层或印刷油墨的固化和/或干燥时间缩短到原始干燥时间的约10-60％。特别在借助IR辐射固化或干燥的印刷油墨和表面涂层体系的情况下，观察到明显缩短的干燥时间。
令人惊奇地，另外已经发现，固化的加速还对位于顶部的表面涂层具有高度积极的作用。另外，在表面涂层内部的导热性也得到改善。
本发明另外涉及印刷油墨和表面涂层体系，其包含半导体材料作为干燥和/或固化促进剂。合适的表面涂层体系特别包括热固化溶剂基表面涂料或水基表面涂料，IR涂料、粉末涂料、熔体涂料，但是也可以薄膜施涂和塑性焊接，以及用于所有通常类型的印刷，例如凹版印刷、苯胺印刷、活版印刷、纺织品印刷、胶版印刷、丝网印刷、安全印刷的含溶剂或含水的印刷油墨。该表面涂料和印刷油墨可以是白色、彩色或透明的。
下面的实施例意于更详细地解释本发明，而不对其加以限制。
实施例实施例1a(比较)将10重量％Kronos 2310 TiO2(具有粒度为约300nm的TiO2颜料)，基于清漆配方计算，通过用二氧化锆球(直径为3mm)的分散而引入物理方式干燥的可商购的聚酯/丙烯酸酯清漆中。分散在20℃下，在圆周速度为12.6m/s的Dispermat中进行1小时。
实施例1b将8重量％Kronos 2310 TiO2和2重量％干燥添加剂(具有粒度为约1μm的掺杂氧化锑的二氧化锡)，基于清漆配方计算，类似于实施例1a，通过用二氧化锆球的分散而引入物理方式干燥的聚酯/丙烯酸酯清漆中。
实施例1c测量结果将实施例1a和1b的清漆样品湿法以层厚为200μm刮涂到Q板上。干燥的层厚度为25±2μm。
将实施例1a和实施例1b的浸漆样品挥发干5min并在相距50cm远处的具有总功率为3kW的IR辐射器的辐照下曝光。辐照时间在此为5、10和15min之间变化。干燥/固化使用Fischerscope微硬度仪在室温下，使用金刚石压痕计和最终的力为3mN，在IR辐照后立即加以监控。
在清漆样品的IR辐照不同时间后的微固化的测量结果用数字在表1中说明。
表1
从微硬度测量很清楚的是，干燥添加剂的添加加速了物理方式干燥清漆的干燥/固化。在含有干燥添加剂的清漆样品经受IR辐照仅5分钟后，硬度值大于没有添加剂的清漆样品在IR辐照15分钟后的值。干燥添加剂的添加既明显缩短了到不粘尘干状态的时间，又改善了物理方式干燥清漆的完全固化。
权利要求
1.浅色或透明颗粒状半导体材料或涂覆有浅色或透明半导体材料的颗粒状衬底用于固化和/或干燥表面涂层和印刷油墨和/或用于提高表面涂层和印刷油墨的导热性的用途。
2.根据权利要求1的半导体材料用途，其特征在于，半导体材料均匀地由浅色或透明半导体材料构成或作为涂层施涂到颗粒状衬底上。
3.根据权利要求1或2的半导体材料用途，其特征在于，颗粒状半导体材料和颗粒状衬底是球形、薄片状或针形材料或衬底。
4.根据权利要求1至3中任一项的半导体材料用途，其特征在于，半导体材料由氧化物或硫化物构成。
5.根据权利要求1至4中任一项的半导体材料用途，其特征在于，半导体材料基于氧化铟、氧化锑、氧化锡、氧化锌、硫化锌、硫化锡而构成或是所述材料的混合物。
6.根据权利要求5的半导体材料用途，其特征在于，混合物是氧化铟锡(ITO)。
7.根据权利要求1至6中任一项的半导体材料用途，其特征在于，衬底选自云母薄片、SiO2薄片、Al2O3薄片、玻璃薄片、铝薄片、BiOCl薄片、SiO2球、玻璃球、中空玻璃球、TiO2球，聚合物球、TiO2针形物或其混合物。
8.根据权利要求1至7中任一项的半导体材料用途，其特征在于，半导体材料是经掺杂的。
9.根据权利要求1至8中任一项的半导体材料用途，其特征在于，半导体具有无定形、晶体或微晶结构。
10.配方，其特征在于，它们包含一种或多种浅色或透明的颗粒状半导体材料或涂覆有浅色或透明半导体材料的颗粒状衬底作为固化和/或干燥添加剂。
11.根据权利要求10的配方，其特征在于，它们是包含半导体材料的表面涂料或印刷油墨。
全文摘要
本发明涉及浅色或透明的颗粒状半导体材料或涂覆有这些半导体材料的颗粒状衬底用作表面涂层体系和印刷油墨的固化和/或干燥添加剂和/或用于提高表面涂层体系和印刷油墨的导热性的用途。
文档编号C08K3/22GK1665872SQ03815314
公开日2005年9月7日 申请日期2003年6月18日 优先权日2002年6月28日
发明者A·胡贝尔 申请人:默克专利股份有限公司