表面涂层体系与印刷油墨的固化与干燥

表面涂层体系与印刷油墨的固化与干燥

本发明涉及浅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地用途。

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0.1-100 μm，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5-60 μm。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(power resistance)为＜20Ω·m，优选＜5Ω·m的透明或浅的半导体材料。

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、彩或透 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。