專利名稱：漫反射光的涂料組合物、制備涂料組合物的方法以及漫反射光的制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在其中漫反射光的是期望的光反射涂料制品中的光反射涂料組合物。本發(fā)明還涉及ー種制備該涂料組合物的方法，以及使用該涂料組合物制備的光反射制品。
背景技術(shù)：
反射體被用于許多類型的照明裝置以使可用光線最大化，從而增加照明效率。最大化是通過使由燈產(chǎn)生的光在需要方向上的反射和重定向的組合，并且使反射體吸收的光線減到最少從而實現(xiàn)的。當(dāng)照明裝置設(shè)計包括光腔室(light cavity)(其中光線在作為可用光射出照明裝置之前在空腔內(nèi)被多次重定向)時這尤其重要。使用反射體的燈包括管狀熒光燈以及發(fā)光二極管(LED)。管狀熒光燈在圍繞燈的360度發(fā)射光線，因此反射體重定向來自照明裝置背部的光作為可用光。LED照明裝置使用反射體以便混合、模糊或者漫射單個LED燈的個體(discrete)圖像，同時使每給定瓦數(shù)的可用流明最大化。該反射體通常由經(jīng)涂覆金屬或者高度拋光的鋁組成。期望的是使被反射體反射的光最大化并且使被反射體吸收的光減到最小，因為任何被吸收的光線都是不可用的，從而降低了裝置的效率。當(dāng)入射光被表面反射時發(fā)生漫射反射,使得該反射光被隨機地或者呈Lambertian方式地散射。相反，當(dāng)入射光以與入射角相同的角度被反射時發(fā)生鏡面反射。鏡面反射體已經(jīng)被用于照明裝置中以將光以受控或者聚焦分布的方式引出裝置，并且提高整個裝置效率。在其中要求低眩光和/或其中希望在ー個盡可能寬闊區(qū)域中均勻分配光的情況下，漫射反射是優(yōu)選的。白色、漫射反射體通常用于房間和辦公室照明中以減少鏡面眩光。該反射體表面包括由卷鋼或鋁制造的金屬部件。卷鋼或鋁在連續(xù)卷材(coil)裝置中用通常包含ニ氧化鈦光散射粒子的涂料進行涂敷，并且該涂層隨后被固化。所得的卷材表面具有最多為約90%的反射率并且使金屬成型為反射體或照明裝置體。可替換的，粉末涂敷涂料在使金屬成型之后被施加到照明裝置以提供最多94%的表面反射率。照明裝置(例如，燈具，標示，采光應(yīng)用等)通常具有復(fù)雜的形狀，包括半圓球形頂和卷邊，使得難以并入已有的反射片。反射片可以被層壓到鋼上，然后成型為各種幾何體；但是，該層壓步驟不可能在所有的卷材涂覆系統(tǒng)中，并且需要昂貴的粘合劑以確保適當(dāng)?shù)膶訅?br/>發(fā)明內(nèi)容
將希望具有簡單、經(jīng)濟的提供用于照明裝置中的漫反射表面的手段，該漫反射表面將避免在已知反射體中的固有問題?！矫妫_了ー種漫反射光的涂料組合物，它包含涂料載體和約lwt%-約90wt%的其平均直徑為約I微米-約300微米的大孔聚合物粒子。該大孔粒子可以是來自具有孔或空隙的聚合物大孔片材的聚合物大孔粒子。塑料或陶瓷微球體可以與大孔粒子組
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ロ ο另ー方面，公開了ー種漫反射光的制品，它包括具有至少ー個光反射表面的基底，該光反射表面在其上有漫反射光的涂料的層，該涂料包含涂料載體和約lwt% -約90wt% 的其平均直徑為約I微米-約300微米的大孔聚合物粒子。該大孔粒子可以是來自具有孔或空隙的聚合物大孔片材的聚合物大孔粒子。塑料或陶瓷微球體可以與在涂料載體中的大孔粒子組合。另ー方面，公開了ー種中制造漫反射光的涂料組合物的方法，包括a)提供涂料載體，b)向所述涂料載體中加入約Iwt % -約90wt%的其平均直徑為約I微米-300微米的大孔聚合物粒子，和c)混合該涂料載體和該大孔聚合物粒子以形成漿料。該大孔聚合物粒子可以與塑料或陶瓷微球體一起組合。將微球體加入到涂料載體中。另ー方面，公開了ー種形成漫反射光的制品的方法，包括a)提供包含至少ー個表面的基底，b)向該基底的至少ー個表面施用漫反射光的涂料，和c)任選地，在基底上壓印(embossing)塑料或陶瓷微球體的干粉末或該兩者微球體的干粉末，并固化該基底。在另一方面，公開了ー種使漫反射光的制品成型的方法，包括a)用上述公開的涂料組合物填充模具腔，b)當(dāng)涂料組合物包含在模具中時熱固化該涂料組合物，和c)將固化的材料從模具中脫模以形成個體的反射部件。本發(fā)明涉及方面I. ー種漫反射光的涂料組合物，其包含涂料載體和約Iwt % -約90wt%的其平均直徑為約I微米-約300微米的大孔聚合物粒子。方面2.根據(jù)方面I的涂料組合物，還包含微球體。方面3.根據(jù)方面2的涂料組合物，其中微球體可以是中空、實心的或二者的混合物。方面4.根據(jù)方面I的涂料組合物，還包含中空和實心微球體，中空與實心微球體的體積比為約I : 4-約3 4。方面5.根據(jù)方面2的涂料組合物，其中微球體是塑料或陶瓷的。方面6.根據(jù)方面2-5任一項的涂料組合物，當(dāng)該組合物在硬表面上進行干燥吋，在550nm測量的光反射率為約95% -約98%。方面7.根據(jù)方面2的涂料組合物，包含約5wt% -約80wt%的大孔聚合物粒子。
方面8.根據(jù)方面2的涂料組合物，包含約5wt% -約20wt%的大孔聚合物粒子。方面9.根據(jù)方面2的涂料組合物，其中大孔聚合物粒子的平均直徑為約10微米-約200微米。方面10.根據(jù)方面9的涂料組合物，其中大孔聚合物粒子的平均直徑為約100微米-約200微米。方面11.根據(jù)方面2的涂料組合物，還包含顔料。 方面12.根據(jù)方面2的涂料組合物，還包含選自以下的添加劑濕潤劑、分散劑、抗靜電劑、UV抑制劑、光學(xué)增亮劑、蠟潤滑劑、抗氧化劑、抗微生物劑及其混合物。方面13.根據(jù)方面2的涂料組合物，其中涂料載體還包含選自如下的粘合劑丙烯酸粘合剤、聚氨酯粘合劑、聚酯粘合劑和基于環(huán)氧的粘合劑及其混合物。方面14.根據(jù)方面I或2的涂料組合物，其中涂料載體還包含環(huán)氧/丙烯酸酯混合粘合劑。方面15. —種漫反射光的制品，它包括具有至少ー個光反射表面的基底,該光反射表面在其上有漫反射光的涂料的層，該涂料包含涂料載體和約lwt% -約90wt%的其平均直徑為約I微米-約300微米的大孔聚合物粒子。方面16.根據(jù)方面15的漫反射光的制品，其中該漫反射光的涂料還包含微球體，其中該微球體可以是中空、實心的或者二者的混合物。方面17.根據(jù)方面15的漫反射光的制品，其中該漫反射光的涂料還包含中空和實心微球體，中空與實心微球體的體積比為約I : 4-約3 4。方面18.根據(jù)方面16的制品，其中該涂料層的厚度為約O. 025mm-約1mm。方面19.根據(jù)方面16的制品，其中該制品是燈具，并且該基底包括硬外売。方面20.根據(jù)方面16的制品,其中該至少ー個光反射表面在550nm測量的光反射率為至少約97%。方面21.根據(jù)方面15或16的制品，其中漫反射光的涂料還包含環(huán)氧/丙烯酸酯混合粘合剤。方面22.根據(jù)方面16的制品，其中微球體以約O. 5wt% -約10wt%—在。方面23. —種制備漫反射光的涂料組合物的方法，包括a)提供由溶劑和粘合劑組成的粘合劑組合物，該粘合劑選自丙烯酸粘合劑、聚氨酯粘合劑、聚酯粘合劑和基于環(huán)氧的粘合劑及其混合物；b)將該粘合劑與約Iwt % -約90wt %的其平均直徑約I微米_約300微米的大孔聚合物粒子接觸，和c)混合該粘合劑組合物和該大孔聚合物粒子以形成漿料。方面24.根據(jù)方面23的方法，其中該粘合劑還包含微球體，其中該微球體是中空、實心的或二者的混合物。方面25. —種成型漫反射光的制品的方法，包括a)提供包括至少ー個表面的基底，和b)將方面1-14任一項的涂料組合物施覆到該基底的至少ー個表面上；和c)任選地，在基底上壓印塑料或陶瓷微球體的干粉末或二者的干粉末，并將該基底固化。
方面26.根據(jù)方面25的方法，其中壓印步驟是通過以下實現(xiàn)用熱或UV固化或結(jié)合的熱/UV固化進行部分固化，接著噴涂高反射率干粉末，并用壓花輥進行壓印。方面27.根據(jù)方面26的方法，還包括用熱或UV固化或結(jié)合的熱/UV固化將該基底完全固化。方面28.根據(jù)方面25的方法，其中干粉末還包含選自交聯(lián)聚合物粒子和TiO2的成分。


圖I是對于所公開的漫反射光的涂料組合物的實施例I和實施例2與已知的對比材料相比較的百分比反射率vs.波長的曲線。圖2是對于所公開的漫反射光的涂料組合物的實施例1-5的百分比反射率vs.波長曲線。
圖3是幾種已知材料的百分比反射率vs.波長的曲線。定義雖然本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的，為了清楚起見給出下面的定義。大孔材料:孔徑大于50納米的材料。微球體材料:直徑為1-20微米的塑料或陶瓷的、中空或?qū)嵭那蝮w。
具體實施例方式公開了ー種漫反射涂料組合物，它包含涂料載體和約lwt% -約90wt%的其平均直徑為約I微米-約300微米的大孔聚合物粒子。涂料體系可以是有機溶劑基、水基聚合物乳狀液或100%樹脂溶液。涂料體系還可以由聚合物粘合劑(如丙烯酸粘合剤、聚氨酯粘合劑、聚酯粘合劑、膠乳粘合劑(latex-binder)、醇酸粘合劑、基于環(huán)氧的粘合劑(epoxy-based binders)或其混合物)組成。該聚合物粘合劑還可以是混合環(huán)氧/醇酸粘合剤?；旌显撏苛象w系和粒子以形成涂料粒子衆(zhòng)料。反射性大孔粒子是從聚合物大孔片材衍生的聚合物大孔粒子，該片材具有直徑小于約600nm,包括小于500nm,小于400nm,小于300nm的孔或空隙(void)。而且，大孔片材可以具有直徑約IOOnm至小于約600nm,包括直徑約200nm至小于約600nm,直徑約200nm至約500nm，直徑約300nm至約400nm的孔或空隙。用于有效散射可見光的孔尺寸在IOOnm-IOOOnm范圍，包括500nm。這種片材為具有高光反射率的白色聚合物纖維非編織片或大孔薄膜。該片材也可被稱作微空隙或微孔反射片。該纖維可以內(nèi)部分散有無機粒子，例如ニ氧化鈦或硫酸鋇，以進ー步改善光反射率?！N這樣的大孔片材是反射性微孔泡沫聚合物片，例如以MC-PET從FurukawaElectric Co. Ltd.(日本東京)可獲得的白色98 %反射性微孔泡沫聚酯片。該微孔泡沫片是通過如下形成的使熱塑性聚酯片和分隔體織物(separator fabric)相互重疊，并將它們輥壓，使惰性氣體浸入熱塑性聚酯片中(同時輥保持在加壓惰性氣體氛圍中)，在環(huán)境壓カ下通過加熱該熱塑性聚酯片使其起泡沫。形成該泡沫片的方法一般公開于美國專利No. 5723510中，其全文通過引用被并入本文。
另ー種大孔片材是反射性非編織片,例如由閃紡聚合物(flash spun polymer)制成的單纖維叢絲薄膜-原纖片(plexifilamentary film-fibril sheet)。這樣一種片由高密度聚こ烯形成并且可從 E. I. du Pont de Nemours & Co. (Wilmington, Delaware)以DuPontTMTyvek 購得。用于該片的原材料是稍微固結(jié)的(consolidated)閃紡聚こ烯單纖維叢絲薄膜-原纖片，其按照Steuber的美國專利3，169, 899的一般エ藝制造，由此其全文通過引用被并入。高密度聚こ烯是由聚こ烯在溶劑中的溶液進行閃紡。該溶液連續(xù)地被泵送至紡絲頭組件。使該溶液在每個紡絲頭組件中穿過第一噴絲ロ至壓カ降低區(qū)，然后穿過第二噴絲ロ進入到周圍的大氣中。所得的薄膜-原纖股線(strand)通過有形狀的旋轉(zhuǎn)擋板被鋪展和振動，被充靜電然后被沉積在運送帶上。紡絲頭被隔開以在帶上提供重疊、交叉沉積物以形成寬的氈狀物(batt)，其隨后被稍微固結(jié)。這里使用的術(shù)語“單纖維叢絲”，表示一種股線，其特征為大量薄的、帯狀、具有無規(guī)長度的、平均厚度小于約4微米的、通常與股線的縱軸同延伸地排列的薄膜-原纖元件的三維整體網(wǎng)絡(luò)。該薄膜-原纖元件在該股 線的整個長度、寬度和厚度中以不規(guī)則間隔在不同位置間歇地結(jié)合和分開以形成該三維網(wǎng)絡(luò)。這種股線在Blades和White的美國專利3, 081, 519以及Anderson和Romano的美國專利3，227，794中被進ー步詳細地描述，它們在此全文通過引用被并入。另外的大孔片材是雙軸拉伸薄膜，例如聚酯填充薄膜，如美國專利No. 4654249公開的那些，其在此通過引用被并入。另ー種合適的大孔片材是由熱感應(yīng)相分離法形成的膜，例如美國專利No. 6790404、6780355、6632850，和美國專利申請No. 2003/0036577和2005/0058821所公開的那些膜，它們在此通過引用被并入。合適的大孔片材還包括擴展膜例如 ePTFE，如美國專利 No. 6015610、5982542、5905594、5892621 和 5596450 公開的那些膜，它們在此通過引用被并入。這種大孔粒子是用適于將片材尺寸減小到適當(dāng)尺寸粒子(包括直徑小于約300微米)的任何方法由大孔片材形成的。這樣的方法包括使用設(shè)備的研磨，所述設(shè)備如旋轉(zhuǎn)刀式粉碎機(rotary knife mill),雙棍研磨機,造粒機,潤輪研磨機等,及其組合。根據(jù)所用材料和可使用的設(shè)備，使用粗磨設(shè)備將大孔片材粗磨或初步粉碎，然后使用細磨設(shè)備進行更精細的磨碎(reduced)。一種將大孔片材的尺寸減小的方法公開于美國專利No. 4965129中，在此其通過引用被并入。該方法包括將由閃紡高密度聚こ烯制造的輕微固結(jié)的單纖維叢絲薄膜-原纖片切成條，然后用旋轉(zhuǎn)刀式切碎機將該條切成短長度。該短長度的在造粒機中被切碎成更小的片。作為非限定性的例子，可以使用Sprout-Bauer DSF-1518造粒機。該切碎片然后經(jīng)過開孔為0. 48X0. 48cm的篩，然后再在渦輪研磨機中進ー步減少尺寸。渦輪研磨機的非限定性的例子是 Model 3A Ultra-Rotor 研磨機(由 Industrial Process EquipmentCo. ofPennsauken分銷，NewJersey),其具有直徑71cm的刀片?？梢韵驖欇喲心C中加入濕潤劑，以提供2%濃度的該濕潤劑，以單纖維叢絲薄膜-原纖片的重量為基準。如美國專利No. 4965129所公開，由該方法得到的纖維聚こ烯粒子漿顯示出為0. 12的濾水因子(drainage factor),在 14 目的篩上為 53 % 的 Bauer-McNett 分級值(classificationvalue)，為1.7m2/g的表面積。濾水因子根據(jù)修訂TAPPI T2210S-63測試，如美國專利No. 3920507 公開進行測定。分級值(classification value)根據(jù) TAPPI T330S-75 進行測定。TAPPI 指的是 Technical Association of Paper and Pulp Industry。表面積由S. Brunauer, P. H. Emmett 和 E. Teller, J. Am. Chem. Soc.，V. 60, 309-319 (1938)的 BET 氮氣吸收法進行測量，該文獻通過引用并入本文中。美國專利No. 4965129中公開的上述方法還可以應(yīng)用于其它適用于本發(fā)明的大孔片材(包括反射性微孔泡沫片)，以將該材料減小到合適尺寸的粒子。制備大孔粒子的另一方法是取出通過旋轉(zhuǎn)刀粉碎(rotary knife milling)制得的大孔片材的粗屑，并且在旋轉(zhuǎn)錘式粉碎機中加工它們。粉碎機(例如Hosokawa MikroPulverizer)可以連續(xù)進料單纖維叢絲纖維片(plexifilimentary fiber sheet)或微空隙PET片的碎屑。通過旋轉(zhuǎn)錘在鋸齒狀襯里(liner)和小直徑篩上的機械作用，減小粒子尺寸。該粒子被研磨同時可進行涂覆以改善粒子性能?？梢詫⒁簯B(tài) 水、表面活性剤、分散劑、濕潤劑和/或顔料以計量流量加入到研磨室中，以降低研磨溫度，提高產(chǎn)量和/或涂覆粒子以賦予其另外性質(zhì)?？梢允褂昧Ｗ油繉觼硖岣呷芤褐械姆稚ⅲ谘心ミ^程中保持反射率，提高研磨產(chǎn)量或影響所得粒子的光學(xué)性能。大孔粒子的尺寸能夠在涂料中良好分散。能夠被分散的粒子通常平均直徑不大于約300微米。粒子的平均直徑大于大孔材料內(nèi)的反射性空隙的尺寸，即大于約600nm。用于涂料-粒子漿料中的粒子的平均直徑可以至少為約I微米，包括平均直徑約2微米-約300微米，約10微米-約300微米，約10微米-約200微米，約50微米-約300微米，約100微米-約300微米，約100微米-約200微米。該粒子的平均尺寸還可以為約10微米。由單纖維叢絲纖維形成的大孔粒子可以具有約5微米-約10微米的纖維直徑，與10微米-約200微米，包括50微米和100微米的纖維長度。微球體可以與大孔粒子組合以提高反射率和/或減少需要的大孔粒子的量。微球體還可以作為粘度改進劑，降低涂料載體和聚合物粘合劑體系的粘度。微球體原料可以包含被包裝在一起的多種塑料或陶瓷、中空或?qū)嵭奈⑶蝮w，例如expancel微球體Luxsil andExtendospheres X0L-150。這些粒子作為個體的球體或胞腔(cells)進行使用。這些胞腔是密封的，可以充入氣體或空氣，在由大孔片材研磨得到的其他粒子或顔料間產(chǎn)生空隙，以提高涂料原料的反射率。而且這些微球體具有弾性、可壓縮性、成本降低、低密度和表面改性。微球體尺寸范圍為直徑約1-20微米，包括約5微米，10微米，和15微米。Icm厚的各種微球體填充層和普通粒子的反射率如下粉末廠商平均反射率(Y)
Dynoadd 506(PMMA 球)Dynea97.5
Dynoadd 510(PMMA 球)Dynea97. I
Dynoadd 515(PMMA 球)Dynea96. 7
TiO2 (R104)(顏料)DuPont95. 4
Expancel d70(中空球)AkzoNobel94.權(quán)利要求
1.ー種漫反射光的涂料組合物，其包含涂料載體和約Iwt% -約90wt%的其平均直徑為約I微米-約300微米的大孔聚合物粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的涂料組合物,還包含微球體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的涂料組合物，其中微球體可以是中空、實心的或二者的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的涂料組合物,還包含中空和實心微球體，中空與實心微球體的體積比為約I : 4-約3 4。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的涂料組合物，其中微球體是塑料或陶瓷的。
6.—種漫反射光的制品，它包括具有至少ー個光反射表面的基底,該光反射表面在其上有漫反射光的涂料的層，該涂料包含涂料載體和約lwt% -約90wt%的其平均直徑為約I微米-約300微米的大孔聚合物粒子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的漫反射光的制品，其中該漫反射光的涂料還包含微球體，其中該微球體可以是中空、實心的或者二者的混合物。
8.ー種制備漫反射光的涂料組合物的方法，包括 a)提供由溶劑和粘合劑組成的粘合劑組合物，該粘合劑選自丙烯酸粘合剤、聚氨酯粘合劑、聚酯粘合劑和基于環(huán)氧的粘合劑及其混合物； b)將該粘合劑與約Iwt% -約90wt%的其平均直徑約I微米-約300微米的大孔聚合物粒子接觸，和 c)混合該粘合劑組合物和該大孔聚合物粒子以形成漿料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中該粘合劑還包含微球體，其中該微球體是中空、實心的或二者的混合物。
10.ー種成型漫反射光的制品的方法，包括 a)提供包括至少ー個表面的基底，和 b)將權(quán)利要求1-5任一項的涂料組合物施覆到該基底的至少ー個表面上；和 c)任選地，在基底上壓印塑料或陶瓷微球體的干粉末或二者的干粉末，并將該基底固化。
全文摘要
公開了一種用于照明裝置中的反射體的漫反射涂料組合物。該涂料是通過將大孔聚合物粒子和涂料載體混合而形成的。該大孔聚合物粒子是通過切碎反射性大孔片材而形成的。該涂料還可以包含實心或中空微球體。該涂料可以施覆于多種基底上以形成漫反射制品。
文檔編號G02B5/128GK102643584SQ20111035861
公開日2012年8月22日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者X·尤, 埃里克·威廉赫恩·蒂特 申請人:埃里克·威廉·赫恩·蒂特, 懷特光學(xué)有限責(zé)任公司