专利名称：水基铝涂料及其在制备逆向反射制品中的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水基铝涂料及其在制备逆向反射制品中的用途。本发明还涉及制备逆向反射制品的方法以及由此制得的逆向反射制品。
背景技术：
逆向反射制品已经被应用于交通和人身安全等多个领域，例如用作路面标识、服装上的安全标识等。逆向反射制品所起到的作用是当光线入射到制品的表面上时，该制品能将大多数入射光束朝着入射光源的方向反射回去。逆向反射制品尤其在夜间能充分地起到对驾驶员的引导和警示作用。
目前的逆向反射制品的大致结构可参见图1，它包含一层透明的覆盖层，位于该覆盖层下面的光学层(该光学层是一层嵌入了逆向反射元件的聚合物层)，以及位于所述光学元件焦平面附近的一层反射层。有时会在光学层和反射层之间放置一层间隔层(图中未示出)，该间隔层用来将反射层的位置调整到光线透射过光学元件的焦点附近。此外，逆向反射制品还可任选地包括位于反射层下面的粘合剂层和剥离衬垫。
已有技术中，反射层通常都是采用真空气相涂覆来形成的，这需要采用专门的设备通过单独的涂覆工艺来完成，再加上真空气相涂覆对工艺条件要求较高，又进一步增加了制备逆向反射制品的复杂程度以及生产成本。目前较常见的一种反射层是铝反射层。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种涂料组合物，该组合物能通过涂覆方法形成逆向反射制品的铝反射层，该铝反射层具有较高的亮度和较好的对光学层的粘合性。
本发明的另一个目的是提供上述涂料组合物的制备方法。
本发明的另一个目的是提供将上述涂料组合物用于制备逆向反射制品的用途。
本发明还有一个目的是提供一种制备逆向反射制品的方法，在该方法中，能通过简单的涂覆方法形成铝涂层作为反射层，该铝反射层具有较高的亮度和较好的对光学层的粘合性。
本发明再有一个目的是提供一种由涂覆方法形成铝反射层而制得的逆向反射制品。
本发明提供一种涂料组合物，它包括30-90重量份的水基铝油墨，10-70重量份的水性丙烯酸类聚合物乳液，其中所述水基铝油墨与水性丙烯酸类聚合物乳液的总重量占涂料组合物总重量的90-100重量％。
在一个优选例中，所述水基铝油墨中含有占该涂料组合物的2.7-45重量％的铝，所述水性丙烯酸类聚合物乳液中含有占该涂料组合物的50-70重量％的丙烯酸类聚合物。
在一个优选例中，所述水性丙烯酸类聚合物乳液选自丙烯酸类胶乳、丙烯酸类共聚物乳液或其组合；在一个优选例中，所述的丙烯酸类共聚物乳液为丙烯酸类苯乙烯共聚物乳液。
在一个优选例中，该涂料组合物还可包含选自交联剂、增稠剂、流平剂、抗菌剂和改性剂中的一种或多种添加剂。
在一个优选例中，所述添加剂的总量小于等于所述涂料组合物总重量的10重量％，在一个优选例中，所述添加剂的总量小于等于所述涂料组合物总重量的5重量％。
本发明的另一个方面提供一种涂料组合物的制备方法，该方法包括将水基铝油墨和水性丙烯酸类聚合物乳液以30-90重量份的水基铝油墨，10-70重量份的水性丙烯酸类聚合物乳液进行混合，其中，所述水基铝油墨中含有占该涂料组合物的2.7-45重量％的铝，所述水性丙烯酸类聚合物乳液中含有占该涂料组合物的50-70重量％的丙烯酸类聚合物。
在一个优选例中，该方法还包括将选自交联剂、增稠剂、流平剂、抗菌剂和改性剂中的一种或多种添加剂与所述水基铝油墨和所述水性丙烯酸类聚合物乳液进行混合。
本发明还有一个方面提供涂料组合物用于制备逆向反射制品的用途。
本发明再有一个方面提供一种制备逆向反射制品的方法，该方法包括制备包含光学层和透明覆盖层的反射层，在所述片芯邻近光学层的一面上施涂所述涂料组合物，干燥所述涂料组合物得到一层用作反射层的涂层。
在一个优选例中，所述干燥步骤在室温至约120℃的温度下进行，在一个优选例中，该方法还包括对所述涂层进行固化，在一个优选例中，该方法还包括在所述涂层上提供粘合剂层和剥离衬垫的步骤。
本发明另一方面提供一种上述方法制得的逆向反射制品。
本发明提供的水基铝涂料组合物能通过涂覆方法形成逆向反射制品的铝反射层，该铝反射层具有较高的亮度，较好的对光学层的粘合性，并且不会对光学层造成损坏。本发明的水基铝涂料组合物可以用逆向反射制品制备过程中进行其它涂覆步骤的同一设备进行涂覆，形成铝反射层。与已有技术中采用专门设备通过单独的涂覆工艺进行真空气相涂覆相比，本发明大大简化了逆向反射制品的制造工艺，并且使得生产成本大大降低。
图1是逆向反射制品的一个例子的示意图。
具体实施例方式
本发明人经过大量实验，惊奇地发现，本发明的水基铝涂料组合物可以用逆向反射制品制备过程中进行其它涂覆步骤的同一设备进行涂覆，形成铝反射层。现有技术中采用专门设备通过单独的涂覆工艺进行真空气相涂覆，即其中的铝是以固体铝丝存在，在高温下进行升华而进行真空气相涂覆得到逆向反射制品。与其对比，本发明的水基铝涂料组合物分散涂覆后再进行显然本发明大大简化了逆向反射制品的制造工艺，并且使得生产成本大大降低。在此基础上完成了本发明。
本发明的涂料组合物，它包括30-90重量份的水基铝油墨，10-70重量份的水性丙烯酸类聚合物乳液，其中所述水基铝油墨与水性丙烯酸类聚合物乳液的总重量占涂料组合物总重量的90-100重量％。
本发明的涂料组合物的制备方法，包括将水基铝油墨和水性丙烯酸类聚合物乳液以30-90重量份的水基铝油墨，10-70重量份的水性丙烯酸类聚合物乳液进行混合，其中，所述水基铝油墨中含有占该涂料组合物的2.7-45重量％的铝，所述水性丙烯酸类聚合物乳液中含有占该涂料组合物的50-70重量％的丙烯酸类聚合物。
本发明的制备逆向反射制品的方法，该方法包括制备包含光学层和透明覆盖层的反射层，在所述片芯邻近光学层的一面上施涂涂料组合物，干燥所述涂料组合物得到一层用作反射层的涂层。
以下就本发明的各个技术特征进行详细说明。
水基铝油墨用于本发明涂料组合物的“水基铝油墨”是一种银色液体，是一种将“铝银浆”通过打浆工艺均匀分散在水性乳液中，使之有机的结合在一起。
上述“铝银浆”的定义是，一种十分独特的效果颜料，可分为漂浮型、非浮型、电镀银、仿电镀银、幼白银、钿闪银、中闪银、粗闪银、高闪银、强闪银等。它由非常平滑且极薄的鳞片状结构组成，细小粒径的遮盖力高、着色力强、色度清晰，融合致密度和白光度于一身，能使表面涂层产生高雅、柔和如镜面般的光学金属效果。
另外，铝银浆的外观因素如下所述1.亮度/白度 颜料颗粒越粗，形状越圆，反射的光线比例越高，因此就越亮，越白；2.闪光性闪光性是指在不同的角度观察时，白度的变化。颜料颗粒越粗，形状越圆，随角异色的闪光性越强；3.遮盖力和鲜映性颜料颗粒越细，粒子结构越不规则，散射光的比例就越高，看上去越均匀，遮盖力越高，鲜映性(DOI)越好。鲜映性越高，越有镜面效应，涂层表面的映像就越清晰。
铝银浆的主要技术参数如下1.粒径 铝颜料粒径越粗，亮白度和闪光性越强，铝颜料粒径越细，遮盖力和鲜映性就越好。
2.粒径分布 铝颜料质量特征不仅和颜料粒径有关还和粒径分布体系有关。粒径分布越窄说明产品中颗粒大小越均匀，光学特性越优异。
3.表面处理及颗粒形状 生产所使用的金属具有延展性，因此在球磨中研磨，研磨经雾化的球型铝粉，能形成片状颗粒，其形状因子(厚-经比)可达1∶50～1∶500。颗粒形状可以是不规则(鳞片型)，或完全圆形的(银圆型)。
较佳地，所述铝银浆采用银圆型颜料。其优点在于具有优异的光学特性。它们采用特殊的，细颗粒的铝粉材料，经过精细的加工工艺生产制造。
本发明所用的水基铝油墨可以从市场上购得，例如购自Wolstenholme AsiaPacific Ltd.的商品名为″WB TF3059″、商品名为″Unipak 2700 series WBFlexo PMS 877 silver 2777的水基铝油墨。
本发明的水基铝油墨中含有占涂料组合物的2.7-45重量％的铝。较佳地，用于本发明的水基铝油墨优选是铝含量在以水基铝油墨重量计算10-40重量％的范围内。
水性丙烯酸类聚合物乳液用于本发明涂料组合物的水性丙烯酸类聚合物乳液可以是基本上为以水性丙烯酸类聚合物乳液总重量计算含100％丙烯酸类聚合物的丙烯酸类乳液，也可以是改性的丙烯酸类共聚物乳液，或者是丙烯酸类苯乙烯共聚物乳液。
上述丙烯酸类聚合物的例子包括丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸酯单体制得的聚合物。例如，所述烷基选自甲基、乙基、异丙基、丁基、异丁基、异辛基、2-甲基丁基、2-乙基己基、月桂基、硬脂基、环己基、异冰片基、2-羟基乙基、2-羟基丙基、3-氯-2-羟基丙基、羟基乙氧基乙基、甲氧基乙基、乙氧基乙基、二甲氨基乙基、二乙氨基乙基或缩水甘油基中的一种或多种。
丙烯酸类共聚物的例子包括，上述制备所述丙烯酸类共聚物的单体与共聚单体进行聚合得到的共聚物。例如，所述共聚单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、羧酸β-羟基乙酯、衣康酸、马来酸、富马酸、苯乙烯、氯代苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基油酰胺、N-甲氧基甲基丙烯酰胺、氯乙烯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丙烯腈、乙烯基吡啶、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-丙烯酰吗啉、N-丙烯酰哌啶中的一种或多种。
本发明的丙烯酸类共聚物乳液包括改性或未改性的丙烯酸类共聚物乳液。改性的丙烯酸类共聚物乳液的例子包括有机硅改性丙烯酸树脂等。
在一些实施方案中，丙烯酸类组合物可以是自交联的。或者可以在涂料组合物中可任选地包含交联剂。
在另一些实施方案中，丙烯酸类聚合物可具有核壳类结构。丙烯酸类聚合物的分子量(Mw)通常至少约为100,000克/摩尔，更好是至少约为200,000克/摩尔。当丙烯酸类聚合物具有核壳类结构时，该聚合物可能会有一些较小分子量的组分，但其连续相的分子量通常仍在上述范围内。
本发明的水性丙烯酸类聚合物乳液可以从市场上购得，例如购自青州宝达化工有限公司(Shanghai boto waterborne coatings Co.，Ltd.)的商品名为″PD-9A″、″PD-9B″、″PD-9C″、″BOTO-3000″的水性丙烯酸类聚合物乳液，或购自Avecia的商品名为″Neocryl A-614″、″Neocryl A-612″和″Neocryl A-601″的水性丙烯酸类聚合物乳液，或购自Rohm and Haas Company的商品名为″Rhoplex E-1085″的水性丙烯酸类聚合物乳液，或购自Noveon Inc.的商品名为″Carboset GA 2136″的水性丙烯酸类聚合物乳液。
添加剂本发明的涂料组合物还可根据需要，任选地包含一些添加剂，例如交联剂、增稠剂、流平剂、抗菌剂、改性剂等。这些添加剂的总量不宜大于涂料组合物的10重量％，优选是小于等于涂料组合物的5重量％。
制备逆向反射制品在用本发明的涂料组合物制备逆向反射制品的方法中，涂料组合物宜经过充分混合，尤其是在加入了改性剂的情况下。特别优选是，用避免夹带空气的方法进行混合，在涂覆涂料组合物之前除去混合过程中形成的气泡，以确保形成均匀、无缺陷的涂层。此外，还可以在涂覆涂料组合物之前对片芯进行表面处理(例如电晕处理)以增强与所形成铝涂层之间的粘合性。当然，在不进行上述表面处理的情况下，本发明的水基铝涂料组合物仍能获得符合要求的粘合性。
本发明的涂料组合物可以用各种已知的方法施涂在片芯上，这些方法包括例如浸涂、喷涂、溢流涂布、幕式淋涂、辊涂、刮条涂布、刮刀涂布、狭槽进料刮刀涂布(slot fed knife coating)、金属丝缠涂杆涂布、凹槽辊涂布(正相或反相)。在涂布时可任选地加入适量的增稠剂或稀释剂，用来将涂料组合物调节至实施所选涂覆方法的最佳粘度。
本发明的涂料组合物在涂布之后，经过干燥即可获得所需的涂层。也可任选地对该涂层进行固化。干燥可以在室温至约120℃的温度范围内进行。本发明涂料组合物适合的干燥和可任选固化的工艺条件较宽，可以在相当宽的温度范围和保留时间范围内进行干燥和可任选的固化。
以下通过实施例来进一步描述本发明。应该理解，实施例仅用于对本发明进行说明，而不构成对本发明保护范围的限制。
实施例1将10克购自Wolstenholme Asia Pacific Ltd.的商品名为″WB TF3059″的水基铝油墨和20克购自青州宝达化工有限公司](Shanghai boto waterbornecoatings Co.，Ltd.)的商品名为″BOTO-3000″的水性丙烯酸类聚合物乳液用非高剪切气动搅拌设备进行充分混合，非高剪切气动搅拌设备采用型号为IKAWEAKE数显电动搅拌器，得到水基铝涂料组合物。在该水基铝涂料组合物中，铝含量占组合物总重量的50重量％，丙烯酸类聚合物的含量占组合物总重量的50重量％。测量该涂料组合物的干粘性，结果示于表1。
将所得的水基铝涂料组合物用刮刀涂布法涂覆在包含光学层和覆盖层的片芯上邻近光学层的一面，于室温干燥该涂料组合物，得到作为铝反射层的涂层，由此制得逆向反射片。用以下测试方法测量所得逆向反射片的亮度，结果示于下表1。
亮度用逆向亮度计(retroluminometer)以0.2°的观察角和-4°入射角测量逆向反射光的亮度，该方法详细描述于ASTM E810-01《逆反射材料的逆反射系数标准测试》。将3次读数的平均值作为测量结果。亮度的单位是堪德拉/勒克斯/平方米(CPL)。
干粘性按照ASTM D3359-97方法B评价涂料组合物的干粘性，不同的是将涂有水性铝涂料的光学层用双面胶固定在0.070英寸厚的铝板上，涂料面朝上，然后用刀片在该样品上轻轻划交叉格子以至表面层划开而不伤害到底下的光学层。采用购自美国3M公司的商品名为“Scotch Brand Tape No.390”的胶带测试干粘性，用橡胶辊用力将该胶带施用到经划交叉格子的样品上，以使该胶带牢固地粘合在该样品上，然后以90°的角度揭拉该胶带。用留在光学层上铝涂层量来评定干粘性。例如，若全部铝涂层都留在光学层上，则干粘性为100％；若有一半铝涂层留在光学层上，则干粘性为50％。干粘性大于等于90％即为“通过”干粘性试验。
实施例2-5采用非高剪切气动搅拌设备(型号为IKA WEAKE数显电动搅拌器)，将表1所示的各组分进行充分混合，得到水基铝涂料组合物。所得水基铝涂料组合物中的铝含量和丙烯酸类聚合物的含量分别列于表1。按实施例1相同的方式用所得的水基铝涂料组合物制备铝反射层，从而制得逆向反射片。按上述测试方法测量各实施例涂料组合物的干粘性和各逆向反射片的亮度，结果示于下表1。
表1
比较例1将10克购自Wolstenholme Asia Pacific Ltd.的商品名为″WB TF3059″的水基铝油墨直接作为水基铝涂料，而不使用水性丙烯酸类聚合物乳液。按照实施例1所述相同方法，用水基铝油墨直接作为水基铝涂料制备逆向反射片。用上述方法测量该逆向反射片的亮度，为60CPL。但是，仅由水基铝油墨组成的水基铝涂料的干粘性试验的结果为“不通过”。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种涂料组合物，其特征在于，它包括30-90重量份的水基铝油墨，10-70重量份的水性丙烯酸类聚合物乳液，其中所述水基铝油墨与水性丙烯酸类聚合物乳液的总重量占涂料组合物总重量的90-100重量％。
2.如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述水基铝油墨中含有占该涂料组合物的2.7-45重量％的铝，所述水性丙烯酸类聚合物乳液中含有占该涂料组合物的50-70重量％的丙烯酸类聚合物。
3.如权利要求1或2所述的涂料组合物，其特征在于，所述水性丙烯酸类聚合物乳液选自丙烯酸类胶乳、丙烯酸类共聚物乳液或其组合；在一个优选例中，所述的丙烯酸类共聚物乳液为丙烯酸类苯乙烯共聚物乳液。
4.如权利要求1或2所述的涂料组合物，其特征在于，该涂料组合物还可包含选自交联剂、增稠剂、流平剂、抗菌剂和改性剂中的一种或多种添加剂，在一个优选例中，所述添加剂的总量小于等于所述涂料组合物总重量的10重量％，在一个优选例中，所述添加剂的总量小于等于所述涂料组合物总重量的5重量％。
5.一种涂料组合物的制备方法，该方法包括将水基铝油墨和水性丙烯酸类聚合物乳液以30-90重量份的水基铝油墨，10-70重量份的水性丙烯酸类聚合物乳液进行混合，其中，所述水基铝油墨中含有占该涂料组合物的2.7-45重量％的铝，所述水性丙烯酸类聚合物乳液中含有占该涂料组合物的50-70重量％的丙烯酸类聚合物。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括将选自交联剂、增稠剂、流平剂、抗菌剂和改性剂中的一种或多种添加剂与所述水基铝油墨和所述水性丙烯酸类聚合物乳液进行混合。
7.将权利要求1-4中任一项所述的涂料组合物用于制备逆向反射制品的用途。
8.一种制备逆向反射制品的方法，该方法包括制备包含光学层和透明覆盖层的反射层，在所述片芯邻近光学层的一面上施涂权利要求1-6中任一项所述的涂料组合物，干燥所述涂料组合物得到一层用作反射层的涂层。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述干燥步骤在室温至约120℃的温度下进行，在一个优选例中，该方法还包括对所述涂层进行固化，在一个优选例中，该方法还包括在所述涂层上提供粘合剂层和剥离衬垫的步骤。
10.用权利要求8或9所述的方法所制得的逆向反射制品。
全文摘要
本发明提供一种涂料组合物，它包括30－90重量份的水基铝油墨，10－70重量份的水性丙烯酸类聚合物乳液，其中所述水基铝油墨与水性丙烯酸类聚合物乳液的总重量占涂料组合物总重量的90－100重量％。本发明还提供了该涂料组合物的制备方法以及该涂料组合物在制备逆向反射制品中的用途。该组合物能通过涂覆方法形成逆向反射制品的铝反射层，该铝反射层具有较高的亮度和较好的对光学层的粘合性。
文档编号C09D5/33GK1995162SQ20051013817
公开日2007年7月11日 申请日期2005年12月31日 优先权日2005年12月31日
发明者陈进宇 申请人:3M创新有限公司