一种投影反射屏幕涂料及其制备方法与流程

1.本技术涉及成像显示技术领域，特别是涉及一种投影反射屏幕涂料及其制备方法。


背景技术：

2.人眼所感知的精美画面直观显示在投影屏幕上，根据不同的光学特性，市场在售的投影屏幕主要分类为：一、散射型屏幕—常见品种为较为廉价的白塑幕，灰塑幕、金属幕属于改进型提高画质产品；二、入射角上增益型屏幕—其产品类型分玻珠幕、玻纤幕；三、反射角上增益型屏幕—其产品类型分菲涅尔型、光栅型、微透镜\微棱镜型。
3.本技术的发明人在长期的研发过程中，发现现有的反射角上增益型屏幕都存在投影的内容不清晰，投影的内容亮度不均匀，亮度增益低等问题，满足不了观众直观质量效果的愿望。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种投影反射屏幕涂料及其制备方法，以克服现有技术的不足。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种投影反射屏幕涂料，投影反射屏幕涂料所形成的涂层对波长范围为400-700nm的可见光的平均反射率为10-30％，按质量百分比计，投影反射屏幕涂料包括：成膜树脂10-70％、交联剂0-5％、铝银浆3-10％、黑色浆料3-10％、促排剂5-15％、第一溶剂10-75％。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种投影反射屏幕涂料的制备方法，制备方法包括以下步骤：按质量份数计，将铝银浆0.5-1份、促排剂0.6-2份以及第一溶剂0.5-2份加入分散机中，搅拌至完全分散，得到铝银浆分散液；按质量分数计，将黑色浆料0.5-1份、成膜树脂4-10份以及第一溶剂1-6份加入分散机中，搅拌至完全分散，得到基础分散液；至少向基础分散液中加入铝银浆分散液以及第一溶剂，搅拌至完全分散后过滤，得到预设粘度的投影反射屏幕涂料。
7.本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术利用铝银浆对光的反射性、黑色浆料对光的吸光性，控制涂料的可见光全光谱反射率在10-30％之间，同时，本技术加入了促排剂以提高涂料中填料的排列规整度，反射光也更加规整，因此，可以明显提高投影幕布的亮度与对比度，在保持屏幕可观增益的同时，减少了杂乱反射光对屏幕对比度的影响。
附图说明
8.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
的附图。其中：
9.图1是环形的菲涅尔反射结构的结构示意图；
10.图2(a)是片状铝银粉杂乱排列的结构示意图；
11.图2(b)是片状铝银粉规整排列的结构示意图；
12.图3是本技术促排剂促进银粉排列原理的示意图；
13.图4是本技术投影反射屏幕涂料所形成的涂层对400-700nm波长可见光的反射率曲线图；
14.图5是本技术投影反射屏幕涂料的制备方法一实施方式的流程示意图；
15.图6是本技术的投影反射屏幕涂料涂覆在结构基材上的平面效果图；
16.图7是本技术的投影反射屏幕涂料涂覆在结构基材上截面效果图
具体实施方式
17.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
18.首先，本技术提供了一种投影反射屏幕涂料，投影反射屏幕涂料用于涂覆在菲涅尔屏幕的菲涅尔结构层上以形成低反射率涂层，图1示出了环形的菲涅尔反射结构。在图1中，水平方向为屏幕的左右方向，垂直方向为屏幕的上下方向。如图1所示，该菲涅尔结构层由多个同心的环形构成。
19.该投影反射屏幕涂料所形成的涂层对波长范围为400-700nm的可见光的平均反射率为10-30％，优选地，该投影反射屏幕涂料所形成的涂层对波长范围为400-700nm的可见光的平均反射率为20-25％(例如20％、22％或25％)，例如，在本实施例中该投影反射屏幕涂料所形成的涂层厚度不均匀，按厚度将涂层划分为3个可见光反射区，各可见光反射区对于波长范围为400-700nm的可见光的反射率分别为27％、25％、23％的情况下，(27+25+23)/3＝25％成为涂层对波长范围为400-700nm的可见光的平均反射率。
20.其中，按质量百分比计，投影反射屏幕涂料包括：成膜树脂10-70％(例如10％、40％或70％)、交联剂0-5％(例如0％、3％或5％)、铝银浆3-10％(例如3％、7％或10％)、黑色浆料3-10％(例如3％、7％或10％)、促排剂5-15％(例如5％、7％或15％)、第一溶剂10-75％(例如10％、35％或75％)。
21.具体地，本领域人员可知涂料的配方组成对屏幕的投影效果有较大的影响。为了实现对投影光的反射，本技术的投影反射屏幕涂料中加入了铝银浆，铝银浆中含有片状铝银粉，片状铝银粉对投影光在一定的角度下有较好的反射能力。
22.由于投影反射屏幕涂料含铝银浆，因此需要采用一种与铝银浆相容性良好的树脂，成膜树脂具有以下特点：低固含量、高粘度、大分子量、窄分布、低酸值、高羟值和适中的玻璃化温度。
23.优选地，成膜树脂为对铝银粉可实现良好排列的改性羟基丙烯酸树脂，成膜树脂的羟值为60-120mgkoh/g(例如60、80或120mgkoh/g)，所述成膜树脂的酸值小于等于0.5mgkoh/g，所述成膜树脂的固含量为10-20％(例如10％、15％或20％)。
24.为了同时达到高对比度和高增益的目的，本技术的投影反射屏幕涂料中加入了促排剂，图3展示了促排剂促进银粉排列原理。促排剂用于涂料流变改性，减少缩孔和指触干时间，并且可以促进铝银浆中的片状铝银粉沿着结构基材的边平行排列，片状铝银粉整体形成统一的反射方向，进而提高投影反射屏幕涂料对投影光的利用率。
25.在涂料成膜过程中，随着溶剂的挥发，分子量较低并且与成膜树脂本身相容性较差的促排剂分子会由于趋边效应，倾向于分布在整个涂层的外表面。溶剂挥发会造成涂层的体积收缩，而对于促排剂分子来说，这种体积收缩强更明显，这就在涂层两端形成较强的收缩压力，就是这种上下的压力将片状的铝银粉压平并规整排列。另外促排剂分子具有更快的表干速度，铝银粉排列也就被更快地定形下来，使得铝银粉有较好的排列。其中，如图2(a)所示的就是片状铝银粉杂乱排列的情况，每片铝银粉都像一个小镜子向不同方向反射入射光，最终导致从一个固定方向入射的入射光经过涂层反射后变成了方向散乱的反射光，这对投影光是不利的。如图2(b)所示的则是片状铝银粉规整排列的情况，片状铝银粉均沿着结构基材的边平行排列，整体形成统一的反射方向，这样从一个固定方向入射的入射光便有了更加规整的反射光，提高了对投影光的利用率，同时减少了杂乱反射光对屏幕对比度的影响。
26.申请人在长期的研发过程中，发现如果对于某段的波长的色光反射率高，而另一段的波长色光反射率低，即使平均反射率符合设计，也会造成色差，影响投影效果。为了确保投影幕具有一定的对比度，本技术加入了对光有吸收作用的黑色吸光颜料，比如炭黑、石墨或金属氧化物等吸光颗粒。黑色浆料可以降低涂层的反射率，达到对环境光吸收和对投影光反射之间有一个较好的平衡。
27.图4展示了该投影反射屏幕涂料所形成的涂层对400-700nm波长可见光的反射率曲线受不同颜色填料的影响。(a)为只添加铝银浆，不添加黑色浆料的涂层的反射率曲线，反射率从400nm到700nm逐渐下降，涂层蓝光反射得多，红光反射得少，而且反射率很高(平均反射率约82％)，这是达不到要求的。(b)、(c)、(d)均为加入了黑色浆料且平均反射率为25％的涂层反射率曲线。(b)使用的是粗粒径的黑色浆料，可见涂层的反射率从400nm到700nm逐渐升高，蓝光反射得少，红光反射得多，造成屏幕色相偏红。(c)为加入粗粒径的炭黑和蓝色颜料的涂层反射率曲线，蓝色颜料对平衡偏红色相有一定的作用，但整体曲线呈现波浪线形，效果同样不理想。(d)为选用细粒径的黑色浆料的涂层反射率曲线，可见曲线在可见光全光谱均较为平直，屏幕没有较大的颜色偏相，投影效果更好。
28.按质量百分比计，投影反射屏幕涂料还包括：流平剂0.5-1％(例如0.5％、0.8％或1％)、分散剂0.5-3％(例如0.5％、1.5％或3％)、消泡剂0-0.5％(例如0％、0.3％或0.5％)。
29.其中，流平剂可以为聚甲基丙烯酸酯、聚硅氧烷或byk-333，优选地，流平剂为byk-333。
30.分散剂用于综合上述各组分的融合和分布均匀性，其中，分散剂可以胺类、脂类、脂肪酸类聚合物，例如基于环氧/胺加合物、梳型聚醚烷醇胺、异氰酸酯等分散剂，优选地，分散剂为byk-163。
31.消泡剂可以为聚硅氧烷消泡剂、聚醚改性硅油消泡剂等。聚硅氧烷消泡剂很容易在水中乳化，亦称作“自乳化型消泡剂”，并具有持久的消泡效果。它具有表面张力低、消泡迅速、抑泡时间长、成本低、用量少、应用面广等特点。而聚醚改性硅油消泡剂的耐热性、抗
剪切性及耐酸、碱、盐性能好，加之无毒、无味、贮存稳定及使用方便等优点，成为一种性能优良，有广泛应用前景的消泡剂。
32.区别于现有技术的情况，本技术利用铝银浆对光的反射性、黑色浆料对光的吸光性，控制涂料的可见光全光谱反射率在10-30％之间，同时，本技术加入了促排剂以提高涂料中填料的排列规整度，反射光也更加规整，因此，可以明显提高投影幕布的亮度与对比度，在保持屏幕可观增益的同时，减少了杂乱反射光对屏幕对比度的影响。
33.在一实施例中，铝银浆为非浮型铝银浆，非浮型铝银浆具有极好的着色度，非浮型铝银浆中银粉在漆膜中均匀平行排布，并能与多种颜料混合，稳定性高。其中，非浮型铝银浆中含有片状铝银粉，非浮型铝银浆的平均粒径为10-12μm(例如10μm、11μm或12μm)，非浮型铝银浆的固含量为60-70％(例如60％、65％或70％)。
34.在一实施例中，促排剂可以为纤维素类树脂溶液，优选地，按质量百分比计，促排剂包括：醋酸丁酸纤维素树脂25-35％、第二溶剂65-75％。
35.交联剂可以为多异氰酸酯交联剂，交联剂用于与成膜树脂的羟基进行交联反应，交联剂可以为六亚甲基-二异氰酸酯类交联剂，例如巴斯夫basonat hi 190或拜耳n3390中的一种或几种的组合。
36.当可见光穿过炭黑层时，短波的蓝光比长波的红光的散射效应更强，炭黑越细，这种效应越明显。于是，在观察反射过程时，经过细炭黑着色的出现蓝色色调，另外由于炭黑的光散射程度随粒径减小而降低，所以越细的炭黑其黑度越高。如果炭黑粗大，则粒径粗大(如>30μm)的炭黑表现出偏红色调。然而黑色浆料粒径不是越小越好，当达到纳米级别时，不容易分散。因此，优选地，本技术选用吸光颗粒的粒径为3-6μm、固含量为40％的黑色浆料作为黑色吸光颜料，能够在控制涂层平均反射率为10-30％的同时，保证对可见光全光谱具有平直的反射率曲线，减少屏幕的色差。
37.上述第一溶剂和第二溶剂选自甲基异丁基酮、乙酸丁酯、环己酮、异弗尔酮或丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。
38.参阅图5，图5是本技术投影反射屏幕涂料的制备方法一实施方式的流程示意图，该方法包括：
39.步骤s101：按质量份数计，将铝银浆0.5-1份、促排剂0.6-2份以及第一溶剂0.5-2份加入分散机中，搅拌至完全分散，得到铝银浆分散液。
40.步骤s102：按质量分数计，将黑色浆料0.5-1份、成膜树脂4-10份以及第一溶剂1-6份加入分散机中，搅拌至完全分散，得到基础分散液。
41.其中，上述黑色浆料至少包括炭黑、石墨或金属氧化物中的至少一种吸光颗粒以及第三溶剂，优选地，第三溶剂的成分可以与第一溶剂的成分相同。进一步地，黑色浆料可以包含其他的助剂，例如分散剂，分散剂可增强上述吸光颗粒在第三溶剂中的稳定分散性。需要说明的是，黑色浆料市面上有售。
42.在步骤s102中，还可以按质量分数计，加入分散剂0.01-0.1份至分散机中，以综合上述各组分(黑色浆料、成膜树脂以及第一溶剂)的融合和分布均匀性。
43.进一步地，在步骤s102中，还可以按质量分数计，加入流平剂0.01-0.03份至分散机中，促使投影反射屏幕涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂层。
44.步骤s103：至少向基础分散液中加入铝银浆分散液以及第一溶剂，搅拌至完全分
散后过滤，得到预设粘度的投影反射屏幕涂料。
45.可以理解的是，步骤s103的浆料中可以加入抑泡性强且不影响体系的各种技术参数的消泡剂。
46.上述铝银浆可以为非浮型铝银浆，非浮型铝银浆中银粉在漆膜中均匀平行排布，并能与多种颜料混合，稳定性高。其中，非浮型铝银浆中含有片状铝银粉，非浮型铝银浆的平均粒径为10-12μm，非浮型铝银浆的固含量为60-70％。
47.促排剂用于涂料流变改性，减少缩孔和指触干时间，并且可以促进铝银浆中的片状铝银粉沿着结构基材的边平行排列，片状铝银粉整体形成统一的反射方向，进而提高投影反射屏幕涂料对投影光的利用率。按质量百分比计，促排剂包括：醋酸丁酸纤维素树脂25-35％、第二溶剂65-75％。
48.黑色浆料可以降低涂层的反射率，达到对环境光吸收和对投影光反射之间有一个较好的平衡。优选地，本技术选用吸光颗粒的粒径为3-6μm、固含量为40％的黑色浆料作为黑色吸光颜料，能够在控制涂层平均反射率为10-30％的同时，保证对可见光全光谱具有平直的反射率曲线，减少屏幕的色差。
49.成膜树脂可以为具有良好铝银粉排列性的改性羟基丙烯酸树脂，成膜树脂的羟值为60-120mgkoh/g，所述成膜树脂的酸值小于等于0.5mgkoh/g，所述成膜树脂的固含量为10-20％。
50.交联剂可以为多异氰酸酯交联剂，交联剂用于与成膜树脂的羟基进行交联反应，交联剂可以为六亚甲基-二异氰酸酯类交联剂，例如巴斯夫basonat hi 190或拜耳n3390中的一种或几种的组合。
51.其中，流平剂可以为聚甲基丙烯酸酯、聚硅氧烷或byk-333，优选地，流平剂为byk-333。
52.分散剂用于综合上述各组分的融合和分布均匀性，其中，分散剂可以胺类、脂类、脂肪酸类聚合物，例如基于环氧/胺加合物、梳型聚醚烷醇胺、异氰酸酯等分散剂，优选地，分散剂为byk-163。
53.消泡剂可以为聚硅氧烷消泡剂、聚醚改性硅油消泡剂等。聚硅氧烷消泡剂很容易在水中乳化，亦称作“自乳化型消泡剂”，并具有持久的消泡效果。它具有表面张力低、消泡迅速、抑泡时间长、成本低、用量少、应用面广等特点。而聚醚改性硅油消泡剂的耐热性、抗剪切性及耐酸、碱、盐性能好，加之无毒、无味、贮存稳定及使用方便等优点，成为一种性能优良，有广泛应用前景的消泡剂。
54.步骤s103还包括：向所述基础分散液中加入所述铝银浆分散液、交联剂以及第一溶剂。其中，所述交联剂的用量为所述成膜树脂总质量的3-10％。
55.该方法包括步骤s104：按质量份数计，将醋酸丁酸纤维素树脂2.5-3.5份与第二溶剂6.5-7.5份加入搅拌釜中，在温度为60-70℃、搅拌速度300-400rpm的条件下，搅拌1-2h，直至所述醋酸丁酸纤维素树脂完全溶解，冷却至室温后得到所述促排剂。
56.上述第一溶剂和第二溶剂选自甲基异丁基酮、乙酸丁酯、环己酮、异弗尔酮或丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。
57.区别于现有技术的情况，本技术利用铝银浆对光的反射性、黑色浆料对光的吸光性，控制涂料的可见光全光谱反射率在10-30％之间，同时，本技术加入了促排剂以提高涂
料中填料的排列规整度，反射光也更加规整，因此，可以明显提高投影幕布的亮度与对比度，在保持屏幕可观增益的同时，减少了杂乱反射光对屏幕对比度的影响。
58.参见图6～图7示出的投影反射屏幕涂料涂覆在结构基材上的效果图，采用本技术组分和制备方法获得的涂料，可以均匀地附着在结构基材上，且铝银粉的排列与结构基材的平面趋于平行。
59.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不限定于本技术。
60.实施例1
61.cab促排剂溶液的制备
62.将醋酸丁酸纤维素树脂(cab)与第二溶剂按质量比3:7的比例，投入搅拌釜中，一边搅拌一边升温到70℃，搅拌速度300-400rpm。混合溶解1-2h，直到醋酸丁酸纤维素树脂完全溶解，得到透明无色溶液，降温出料，制得质量百分比为30％的cab促排剂溶液。其中，第二溶剂为环己酮，也可以为其他可与cab相溶的溶剂。
63.实施例2
64.单组分喷涂用低反射涂料的制备
65.将铝银浆(粒径3μm、固含量70％)、实施例1制得的cab促排剂溶液、乙酸乙酯加入到高速分散机中，其中铝银浆、cab促排剂溶液、乙酸乙酯的质量份数比例为(0.5-1):(0.6-2):(0.8-2)。设定搅拌速度为300-400rpm，搅拌分散2-3h，制得铝银浆分散液。
66.将黑色浆料(粒径3μm、固含量50％-70％)、固含量10％的改性羟基丙烯酸树脂、流平剂byk-333、分散剂、乙酸乙酯加入到高速分散机中搅拌分散，其中黑色浆料、改性羟基丙烯酸树脂、分散剂、乙酸乙酯的质量份数比例为：(0.5-1):(4-10):(0.01-0.1):(2-6)。设定搅拌速度为300-400rpm。直到黑色浆料完全分散后，边搅拌边向体系加入上述配置好的铝银浆分散液，加入乙酸乙酯从而将黏度调整3000-5000cps，搅拌20min。
67.实施例2制备好的涂料可以通过喷涂，丝印、涂布等施工方式涂覆到菲涅尔屏幕的菲涅尔结构层背面。
68.实施例3
69.单组分辊涂用低反射涂料的制备
70.将铝银浆(粒径3μm、固含量70％)、实施例1制得的cab促排剂溶液、分散剂、乙酸乙酯加入到高速分散机中，其中铝银浆、cab促排剂溶液、乙酸乙酯的质量份数比例为(0.5-1):(0.6-2):(0.5-2)。设定搅拌速度为300-400rpm，搅拌分散2-3h，制得铝银浆分散液。
71.将黑色浆料(粒径3μm、固含量50％-70％)、固含量10％的改性羟基丙烯酸树脂、流平剂byk-333、分散剂、乙酸乙酯加入到高速分散剂中搅拌分散，其中黑色浆料、改性羟基丙烯酸树脂、分散剂、乙酸乙酯的质量份数比例为：(0.5-1):(4-10):(0.01-0.1):(1-6)。设定搅拌速度为300-400rpm。直到黑色浆料完全分散后，边搅拌边向体系加入上述配置好的铝银浆分散液，加入乙酸乙酯从而将黏度调整至合适粘度5000-8000cps，
72.待颜填料完全分散后，使用400目的滤网对涂料进行过滤，得到单组分辊涂用低反射涂料。
73.实施例4
74.双组分喷涂用低反射涂料的制备
75.将铝银浆(粒径3μm、固含量70％)，实施例1制得的cab促排剂溶液、分散剂、乙酸乙酯加入到高速分散机中，其中铝银浆、cab、乙酸乙酯的质量份数比例为(0.5-1):(0.6-2):(0.8-2)。设定搅拌速度为300-400rpm，搅拌分散2-3h，制得铝银浆分散液。
76.将黑色浆料(粒径3μm、固含量50％-70％)、固含量10％的改性羟基丙烯酸树脂、流平剂byk-333、分散剂、乙酸乙酯加入到高速分散剂分散机中搅拌分散，其中黑色浆料、改性羟基丙烯酸树脂、分散剂、乙酸乙酯的质量份数比例为：(0.5-1):(4-10):(0.01-0.1):(2-6)。设定搅拌速度为300-400rpm。直到黑色浆料完全分散后，边搅拌边向体系加入上述配置好的铝银浆分散液，加入丙烯酸树脂量质量份的3％-10％的交联剂，加入乙酸乙酯从而将黏度调整至合适粘度3000-5000cps，
77.制备好的涂料可以通过喷涂，丝印等施工方式涂覆到菲涅尔屏幕的菲涅尔结构层背面。
78.实施例5
79.双组分辊涂用低反射涂料的制备
80.将铝银浆(粒径3μm、固含量70％)、实施例1制得的cab促排剂溶液、分散剂、乙酸乙酯加入到高速分散机中，其中铝银浆、cab、乙酸乙酯的质量份数比例为(0.5-1):(0.6-2):(0.5-2)。设定搅拌速度为300-400rpm，搅拌分散2-3h，制得铝银浆分散液。
81.将黑色浆料(粒径3μm、固含量50％-70％)，固含量10％的改性羟基丙烯酸树脂，流平剂byk-333、分散剂、乙酸乙酯加入到高速分散剂分散机中搅拌分散，其中黑色浆料、改性羟基丙烯酸树脂、分散剂、乙酸乙酯的质量份数比例为：(0.5-1):(4-10):(0.01-0.1):(1-6)。设定搅拌速度为300-400rpm。直到黑色浆料完全分散后，边搅拌边向体系加入上述配置好的铝银浆分散液，加入丙烯酸树脂量质量份的3％-10％的交联剂，加入乙酸乙酯从而将黏度调整至合适粘度5000-8000cps，
82.待颜填料完全分散后，使用400目的滤网对涂料进行过滤，得到双组分辊涂用低反射涂料。
83.实施例6
84.申请人对黑色浆料与铝银浆加入比例对涂料平均反射率的影响进行的研究，实验结果表明见表1，通过调整黑色浆料和铝银浆的加入比例，能够规律地调整涂料对波长范围为400-700nm的可见光的平均反射率。随着黑色浆料的增加，涂料的反射率逐渐下降，因此可以调整两者合适的比例，制备出平均反射率在10-30％的低反射率涂层。
85.表1黑色浆料与铝银浆加入比例对涂料平均反射率的影响
[0086][0087]
以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。