CN100528551C - 用于光反射器的预涂金属片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有高可见光漫反射系数的用于光反射器的预涂金属片,也提供了使用它的电装置或电子装置。所述预涂金属片包括金属片或镀金属片,在所述金属片或镀金属片的至少一个表面上提供的具有3到30μm厚度的可见光反射内涂层,以及在所述可见光反射内涂层上提供的具有10到40μm厚度的可见光反射外涂层。所述可见光反射内涂层包括粘合剂树脂和氧化钛,基于所述粘合剂树脂的固体含量为100重量份,所述氧化钛在所述可见光反射内涂层中的含量为40到150重量份,以及所述可见光反射外涂层包括包含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛,基于所述粘合剂树脂的固体含量为100重量份,所述氧化钛在所述可见光反射外涂层中的含量为40到150重量份。
Description
技术领域
本发明涉及一种用作光反射器材料的预涂金属片,并涉及一种具有发射可见射线的功能和具有用于反射发射的可见射线的板的电或电子装置,例如照明装置、视听装置、移动计算器、等离子显示器和液晶电视。
背景技术
通过发射可见射线,照明装置、视听装置、电子装置、移动计算器、液晶电视、等离子显示器等具有照亮周围环境、传播光信号、投影光学映象等功能。这些装置中的一些具有光反射器,并通过在反射器上反射光来提高光的亮度或改变光的方向。因此,为了避免光在通过反射器反射光时光的数量下降,反射器的表面需要高的可见射线反射系数。过去,为了提高反射器表面的反射系数,例如,抛光金属以形成镜面,或涂覆具有高反射系数的白色涂覆材料。日本钢铁公司目录“View coat”公开了一种用于照明装置的光反射器的预先涂有白色涂覆材料的预涂钢片。
日本未经审查的专利申请No.平10-000730公开了一种作为用于液晶显示器的光反射器的极佳的光反射膜,包括衬底膜,压制在衬底膜的一侧上的薄金属膜层,和压制在薄金属膜层上的含精细无机粒子的树脂层,其中薄金属膜层由铝制成,并且反射指数nf和nb满足关系式nf-nb>=0.4,其中nf是精细无机粒子的反射指数,而nb是树脂的反射指数。日本未经审查的专利申请No.2002-172735公开了一种用作用于液晶显示器背光的反射板的高漫反射涂覆的金属面板,包括铝面板,在铝面板上形成的内涂层,以及在内涂层上形成的上涂层,其中内涂层包含100重量份的树脂和150到300重量份的氧化钛涂剂,并具有50到100μm的膜厚,而上涂层包含100重量份的树脂和100到250重量份的氧化钛涂剂,并具有不大于15的光泽面和10到30μm的膜厚。然而,在使用前将用于照明装置和用于例如液晶显示器的电装置的光反射器形成为各种形状的需求,在近几年随着电装置的结构和设计的复杂程度在不断增加。
然而,当膜作为如日本未经审查的专利申请No.平10-000730中描述的衬底时,很难将预先用金属薄膜层或含有精细无机粒子的树脂层压制的膜形成目标形状。因此,在压制金属薄膜层或含有精细无机粒子的树脂层之前,必须预先将膜形成目标形状。然而,当光反射器的形状复杂时,很难在形成的部分上以一致的厚度压制涂层。
另一方面,根据日本未经审查的专利申请No.2002-172735中描述的技术,在预先将内涂层和上涂层施加到铝板之后,可以将涂覆的铝板形成目标形状。然而,当在反射涂层中添加的氧化钛的量太高时,涂层会不牢固,并且具有在反射涂层中出现裂缝或涂层在形成的时候剥落的问题。而且,它还有一个弱点,就是形成的形状受到限制,因为作为基础金属的铝具有弱的成形可加工性。此外,很难用辊涂机在公共预涂线上同时涂覆如此厚度(50到100μm)的内涂层,而且必须涂覆两或更多次,因此具有低生产率的弱点。
从而,很难将日本未经审查的专利申请No.平10-000730或No.2002-172735中描述的光反射器应用到必须采用由于电装置的结构或设计的原因要形成一定形状的光反射器的电装置,而且采用了预先用白色涂料涂覆的用于照明装置的光反射器的常规预涂钢片。
另一方面,在近几年,随着电装置的计算机化,出现了电装置的热产生的问题。为了解决该热问题,日本未经审查的专利申请No.2002-228085公开了用于通过使金属表面上的内层涂覆膜的热辐射的发射率不低于70%,来提高热辐射特性的技术。
发明内容
对上述电装置的不断需求是变得更亮或在更小的电能消耗下具有相同的亮度。也对必须采用形成为某种形状的光反射器的电装置的不断需求是变得更亮或在更小的电能消耗下具有相同的亮度。
本发明旨在提供一种具有增长的可见光漫反射系数的用于光反射器的预涂金属片,以及使用该预涂金属片的电或电子装置。
作为研究结果,发明人发现可以通过用由粘合剂树脂与氧化钛组成的可见光反射内涂层和由含氟树脂的粘合剂树脂与氧化钛组成的可见光反射外涂层涂覆金属片或镀金属片,来获得可加工性和反射率极佳的预涂金属片。根据本发明的可见光反射外涂层包括含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛的原因是,含氟树脂的粘合剂树脂在树脂中具有低的反射指数,而氧化钛与其它涂剂相比具有非常高的反射指数,粘合剂树脂和氧化钛之间的反射指数的差别变得非常大,以及可见射线更多的在涂层中的含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛之间的界面上反射,于是反射系数变高了。在涂层中形成的含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛之间的界面的光泽面积越大,反射率变得越高。
本发明也发现了以下内容:
当把氧化钛添加到含氟树脂的粘合剂树脂时,如果氧化钛的含量太小,那么可见射线会穿过涂层,或者涂层的可见射线反射率变低,这是因为粘合剂树脂和氧化钛之间的界面的光泽面积太小。随着氧化钛含量的增加,穿过涂层的可见射线减小,而且粘合剂树脂和氧化钛之间的界面的光泽面积增加,因此,涂层的可见射线反射率提高。然而,发现如果氧化钛的含量高于某个量,那么氧化钛的体积远大于粘合剂树脂的体积,以及粘合剂树脂和氧化钛之间的界面相反会减小,于是可见射线反射率下降。
本发明基于这一知识实现并如下:
(1)一种用于光反射器的预涂金属片,包括金属片或镀金属片,在所述金属片或镀金属片的至少一个表面上提供的具有3到30μm厚度的可见光反射内涂层,以及在所述可见光反射内涂层上提供的具有10到40μm厚度的可见光反射外涂层,其中所述可见光反射内涂层包括粘合剂树脂和氧化钛,基于所述粘合剂树脂在所述可见光反射内涂层中的固体含量为100重量份,所述氧化钛在所述可见光反射内涂层中的含量为40到150重量份,以及所述可见光反射外涂层包括包含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛,基于所述粘合剂树脂在所述可见光反射外涂层中的固体含量为100重量份,所述氧化钛在所述可见光反射外涂层中的含量为40到150重量份。
(2)根据上述(1)的用于光反射器的预涂金属片,其中所述可见光反射外涂层具有10到30μm的厚度。
(3)根据上述(1)或(2)的用于光反射器的预涂金属片,其中在所述可见光反射外涂层的粘合剂树脂中包含的所述氟树脂是三氟乙烯树脂。
(4)根据上述(1)到(3)中任何一项的用于光反射器的预涂金属片,其中所述可见光反射内涂层和所述可见光反射外涂层的至少一个只包括粘合剂树脂和氧化钛。
(5)根据上述(1)到(4)中任何一项的用于光反射器的预涂金属片,其中所述可见光反射内涂层和所述可见光反射外涂层的至少一个包括硅石和基于硅石的涂剂的至少一种。
(6)根据上述(5)的用于光反射器的预涂金属片,其中所述基于硅石的涂剂是吸收金属离子的硅石。
(7)根据上述(1)到(6)中任何一项的用于光反射器的预涂金属片,包括在所述金属片或镀金属片的一个表面上的可见光反射内涂层和可见光反射外涂层,以及在所述金属片或镀金属片的另一个表面上的热吸收性涂层,其中所述热吸收性涂层具有在从80到200℃的范围内的某一温度下测量的在从600到3000cm-1的波数范围内不小于0.7的总红外射线发射率。
(8)根据上述(1)到(7)中任何一项的用于光反射器的预涂金属片,其中所述金属片或镀金属片的表面粗糙度Ra为0.05到1.8μm。
(9)根据上述(1)到(8)中任何一项的用于光反射器的预涂金属片,其中所述金属片或镀金属片是钢片或镀钢片。
(10)一种电装置或电子装置,包括根据上述1到9中任何一项的用于光反射器的预涂金属片。
附图说明
图1是示意性截面图,示出了根据本发明的预涂金属片的一个实施例;
图2是示意性截面图,示出了根据本发明的预涂金属片的另一个实施例;
图3是用于测量照度的装置的草图。
具体实施方式
用作照明装置的荧光灯或电灯泡的光和用作光信号的光等都是可见射线。因此,如果进一步提高光反射器表面上的可见射线的漫反射系数,光将整体上变得明亮。可见射线的漫反射系数会随光反射器表面的物质而变化。公知铝、银、氧化钛、硫酸钡、氧化锌等作为具有可见射线的高漫反射系数的物质。因此,现在通过使用该技术制造具有高反射系数的光反射器,并认为很难提高反射系数。
本发明人发现,通过用由粘合剂树脂和氧化钛组成的可见光反射内涂层和由含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛组成的可见光反射外涂层涂覆金属片或镀金属片,可以获得可加工性和反射率极佳的预涂金属片。
图1示出了用于本发明的光反射器的预涂金属片的一个实施例。它包括金属片或镀金属片1,在金属片或镀金属的片1的至少一个表面上提供的具有3到30μm厚度的可见光反射内涂层2,在可见光反射内涂层2上提供的具有10到40μm,优选10到30μm厚度的可见光反射外涂层3,其中可见光反射内涂层2包括粘合剂树脂和氧化钛,基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份,氧化钛在可见光反射内涂层2中的含量为40到150重量份,而可见光反射外涂层3包括含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛,基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份,氧化钛在可见光反射外涂层3中的含量为40到150重量份。优选用可见光反射内涂层2和可见光反射外涂层3涂覆金属片或镀金属片1的两个表面,因为在电或电子装置中产生的可见射线会变得更加明亮。在下文中,由可见光反射内涂层和可见光反射外涂层构成的总涂层有时称作可见光反射涂层。
不优选可见光反射内涂层的厚度小于3μm,因为反射率会下降。也不优选可见光反射内涂层的厚度大于30μm,因为很难通过辊涂机或幕涂机施加这样的涂层。不优选可见光反射外涂层的厚度小于10μm,因为反射率会下降。也不优选可见光反射外涂层的厚度大于40μm,因为很难通过辊涂机或幕涂机施加这样的涂层。可见光反射内涂层和可见光反射外涂层的总厚度优选20到60μm,更优选20到50μm。
用于可见光反射内涂层的粘合剂树脂可以是公知的树脂。它们的例子包括聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂、氯乙烯树脂、氟树脂等。该树脂既可以是热塑性的,也可以是热固性的。这些树脂的若干类型可以在需要时一起使用。在这些树脂中,用哪一种树脂是没有限制的,但是必须恰当地选择,因为涂层的如可加工性、粘附性、硬度的性能会随树脂的类型、分子量或玻璃转变温度(Tg)而变化。当使用通过交联剂固化的树脂时,涂层的如可加工性、粘附性、硬度的性能会随交联剂的类型和其添加量,以及在交联反应中使用的催化剂的类型和其添加量而变化,这些是没有限制的,但是在需要时要恰当地选择。树脂可以是固体、水溶性的或水分散的乳液。当使用固体树脂时,可以预先将它热熔化,溶解在有机溶剂中,或研磨成粉。也可以使用紫外(UV)可固化树脂和电子束(EB)可固化树脂。该树脂优选是这样的树脂,其可以在溶剂中溶解,以制备涂覆材料,从而它可以通过辊涂机、幕涂机等施加。可以使用商业可获得的涂覆树脂作为粘合剂树脂。
根据本发明人已获取的知识,优选基于溶剂的三聚氰胺可固化的聚酯粘合剂、基于溶剂的异氰酸酯可固化的聚酯粘合剂、和水分散的丙烯酸乳液粘合剂作为粘合剂。尤其优选的粘合剂的例子包括,但不局限于下文所述。
对于基于溶剂的三聚氰胺可固化的聚酯粘合剂,聚酯树脂的平均分子量优选从2000到30,000,聚酯树脂的Tg优选从-10到70摄氏度,并且基于聚酯树脂为100重量份,三聚氰胺树脂的添加量优选从5到70重量份。不优选聚酯树脂的分子量小于2000,因为涂层的可加工性会下降。也不优选分子量大于30,000,因为在溶剂中溶解了树脂的溶液的粘性会太高。不优选聚酯树脂的Tg低于-10摄氏度,因为不能形成涂层。也不优选Tg大于70摄氏度,因为涂层会太硬而且可加工性会下降。基于聚酯树脂为100重量份,不优选三聚氰胺的添加量小于5重量份,因为涂层会不凝固。也不优选添加量多于70重量份,因为涂层会太硬而且可加工性会下降。使用的聚酯树脂可以是商业可获得的一种,它们的例子包括Toyobo Co.,Ltd.的“VYLONTM”和Sumitomo Bayer Urethane Co.,Ltd.的“DesmophenTM”。使用的三聚氰胺树脂也可以是商业可获得的一种,它们的例子包括MitsuiCytec,Ltd.的“CYMELTM”和“MYCOATTM”,以及Dainippon Ink&Chemicals Inc.的“BECKHAMINTM”和“SUPERBECKHAMINTM”。
对于基于溶剂的异氰酸酯可固化的聚酯粘合剂,聚酯树脂的平均分子量优选从2000到30,000,聚酯树脂的Tg优选从-10到70摄氏度,并且优选异氰酸酯的添加量以使[以当量计的异氰酸酯的NCO基团]/[以当量计的聚酯树脂的OH基团]的值从0.8到1.2。当[以当量计的异氰酸酯的NCO基团]/[以当量计的聚酯树脂的OH基团]的值小于0.8或大于1.2时,涂层在形成时会趋于不凝固。不优选聚酯树脂的分子量小于2000,因为涂层的可加工性会下降。也不优选分子量大于30,000,因为在溶剂中溶解了树脂的溶液的粘性会太高。不优选聚酯树脂的Tg低于-10摄氏度,因为不能形成涂层。也不优选聚酯树脂的Tg大于70摄氏度,因为涂层会太硬而且可加工性会下降。使用的聚酯树脂可以是商业可获得的一种,它们的例子包括Toyobo Co.,Ltd.的“VYLONTM”和Sumitomo Bayer Urethane Co.,Ltd.的“DesmophenTM”。使用的异氰酸酯也可以是商业可获得的一种,它们的例子包括Sumitomo Bayer Urethane Co.,Ltd.的“SumidurTM”和“DesmodurTM”,以及Mitsui Takeda Chemicals Inc.的“TakenateTM”。
使用的水分散的丙烯酸乳液粘合剂也可以是公知的一种或商业可获得的一种。在使用水分散的丙烯酸乳液粘合剂时,可以将如环氧树脂的公知高粘附性树脂添加到粘合剂。如果需要,可以恰当地选择环氧树脂的类型和含量,因为它们对涂层的性能有影响。更加优选如水分散的丙烯酸树脂的基于水的树脂,因为涂层可加工性会高,没有释放挥发性有机溶剂到大气中的问题,而且不需要在涂机中建造用于挥发性有机溶剂的排气管和燃烧装置。
基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份,氧化钛在可见光反射内涂层中的含量不优选少于40重量份,因为反射率会下降。基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份,氧化钛在可见光反射内涂层中的含量也不优选多于150重量份,因为尽管反射率没有提高多少,但是涂层的可加工性会下降。基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份,氧化钛在可见光反射内涂层中的含量优选为65到150重量份。
公知的氟树脂,例如三氟乙烯树脂、四氟乙烯树脂和偏二氟乙烯树脂,可以用作构成可见光反射外涂层的含氟树脂的粘合剂树脂。该树脂可以是与另一种树脂单体的均聚物或共聚物。可以将与另一种树脂混合的氟树脂用作含氟树脂的粘合剂树脂。然而,具有高氟浓度的涂层是优选的。更加优选使用三氟乙烯树脂,因为在涂层中的氟浓度高,而且容易制备涂层材料。在本发明中,三氟乙烯树脂定义为包括具有重复单元-CF2-CFX-的聚合体的树脂,其中X是氟以外的氢或卤素。三氟乙烯树脂的例子包括聚(氯三氟乙烯)。含氟树脂的粘合剂树脂可以是商业可获得的基于氟的涂层树脂,它们的例子包括ATOFINA Chemicals Inc.的偏二氟乙烯均聚物的“KynarTM”系列,以及Asahi Glass Co.,Ltd.的三氟乙烯树脂和另一种树脂的共聚物的“LUMIFLONTM”系列。在使用偏二氟乙烯均聚物时,在使用之前通常将它与丙烯酸树脂混合。如果需要,通过公知的如异氰酸酯或三聚氰胺树脂的交联剂,可以交联这些树脂。使用的异氰酸酯可以是商业可获得的一种,它们的例子包括Sumitomo Bayer Urethane Co.,Ltd.的“SumidurTM”和“DesmodurTM”,以及Mitsui Takeda Chemicals Inc.的“TakenateTM”。使用的三聚氰胺树脂可以是商业可获得的一种,它们的例子包括Mitsui Cytec,Ltd.的“CymelTM”和“MYCOATTM”,以及Dainipon Ink & Chemicals,Inc.的“BECKHAMINTM”和“SUPERBECKHAMINTM”。没有必要使用交联剂。基于包括氟树脂的总树脂为100重量份,优选添加的交联剂的量不多于20重量份,因为涂层中的氟浓度会更高,而且可见光的漫反射系数也会提高。更加优选使用具有不大于10mg-KOH/g的羟基值的三氟乙烯树脂,并且基于包括氟树脂的总树脂为100重量份,添加的交联剂的量不多于20重量份,因为可见射线的漫反射系数会提高。这是因为,当羟基值不大于10mg-KOH/g时,涂层通过少量的交联剂交联,或即使不使用交联剂也会形成涂层,并且涂层中的氟浓度变高。
可见光反射外涂层包括含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛。这是因为含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛之间的反射指数的差别非常大,而可见射线更多地是在涂层中的含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛之间的界面上反射,于是反射系数变高。涂层中形成的含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛之间的界面的总面积越大,反射率变的越高。当将氧化钛添加到含氟树脂的粘合剂树脂时,如果氧化钛的含量太小,可见射线会穿过涂层,或者涂层的可见射线反射率低,因为粘合剂树脂和氧化钛之间的界面的总面积小。当氧化钛的含量增加时,穿过涂层的可见射线透射率会降低,而且粘合剂树脂和氧化钛之间的界面的总面积会增加,并因此,涂层的可见射线反射率会提高。然而,如果氧化钛的含量大于某个含量,氧化钛的量远大于粘合剂树脂的量,并且粘合剂树脂和氧化钛之间的界面相反会减小,于是可见射线反射率下降。当将40到150重量份的氧化钛添加到100重量份固体含量的粘合剂树脂时,粘合剂树脂和氧化钛之间的界面的总面积最大。不优选氧化钛的含量少于40重量份或多于150重量份,因为粘合剂树脂和氧化钛之间的界面的总面积会减小,而且反射率会下降。基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份,氧化钛的含量优选为65到150重量份,更加优选80到130重量份。
可以使用公知的氧化钛作为用于可见光反射内涂层或可见光反射外涂层的氧化钛。该氧化钛的例子包括Ishihara Sangyo Kaisha,Ltd.的“TIPAQUETM”,和Tayca Corp.的“TITANIXTM”。然而,在公知的氧化钛中具有金红石类型和锐钛矿类型,并优选金红石类型用于本发明。锐钛矿类型具有分解涂层的粘合剂的可能性,因为它具有比金红石类型更大的光催化作用。可以用Al、Si、Zr、有机物质等处理氧化钛表面,用于减小光催化作用,提高涂剂分散性,或提高涂剂的抗侵蚀性。
可见光反射内涂层和可见光反射外涂层只由粘合剂树脂和氧化钛组成,因为这样会提高可见光的漫反射系数。如果在可见光反射内涂层或可见光反射外涂层中添加氧化钛以外的涂剂,将在粘合剂树脂和氧化钛以外的涂剂之间出现具有小反射指数差别的界面,并因此,涂层的可见光漫反射系数会下降。然而,从形貌或侵蚀保护的立场来看,如果需要,可以将如公知的彩色涂剂、防锈涂剂、均化剂、涂剂分散剂、石蜡、去光剂的氧化钛以外的涂剂或添加剂,添加到可见光反射内涂层或可见光反射外涂层。
优选将防锈涂剂添加到可见光反射内涂层,因为这样会提高预涂金属片的抗侵蚀性。优选无铬防锈涂剂。在无铬防锈涂剂中,优选单独的吸收钙离子的硅石或吸收钙离子的硅石和磷酸盐基防锈涂剂的结合,因为预涂金属片的抗侵蚀性和压力可成型性极佳。更加优选吸收钙离子的硅石和三磷酸铝的结合。优选将去光剂添加到可见光反射内涂层或可见光反射外涂层,作为减小可见光反射内涂层或可见光反射外涂层的可见光规则反射系数的方法。可以使用公知的去光剂作为可见光反射内涂层或可见光反射外涂层中的去光剂,而且硅石或硅石基去光剂等是众所周知的。
当用可见光反射内涂层或可见光反射外涂层涂覆金属片或镀金属片的一个表面时,优选用热吸收性涂层涂覆金属片或镀金属片的另一个表面,因为在电或电子装置中产生的可见射线会更加明亮。虽然该原因是未知的,但看起来是,因为从照明装置或光信号发射装置产生的热(红外辐射)可能被热吸收性涂层吸收了,为了补偿,发光体起作用,并且可见光的数量也增加了,于是它变亮了。而且,除了这些现象,当热被本发明的预涂金属片通过热吸收性涂层吸收时,预涂金属片的温度上升,可见光反射涂层的温度也上升,可见光反射涂层中的粘合剂树脂的反射指数变低,添加的如氧化钛的涂剂和粘合剂树脂之间的反射指数的差别变大,可见光反射涂层的可见射线反射系数提高,以及照明装置或光信号的光变得更加明亮。
此外,也认为亮度提高的原因之一是装置发射出去的热被热吸收性涂层吸收,装置中的温度下降,装置中的控制板等的电子电路有效地工作,花费在光发射上的电流损失减小,以及光的数量增加。图2示出了根据本发明的包括热吸收性涂层的用于光反射器的预涂金属片的一个实施例。它包括金属片1、在金属片1的一个表面上提供的可见光反射内涂层2和可见光反射外涂层3,以及在金属片1的另一个表面上提供的热吸收性涂层4。
本发明的预涂金属片的可见光反射内涂层和可见光反射外涂层,优选在400到700nm波长内具有不小于0.7的可见射线漫反射系数。小于0.7的可见射线漫反射系数是不适合的,因为它没有提高可见光的反射功能,而使照明装置或发光体变暗。优选在555nm的可见射线的漫反射系数不小于0.8。这是因为,通常所知在可见射线波长范围内特别影响亮度的波长范围是从550到555nm。在本发明中,漫反射系数是JIS Z 8722.2(2)中描述的光谱反射系数因子,并且也被称作光谱反射系数。它可以根据JIS Z8722.4测量。可见光反射内涂层或外涂层的漫反射系数的增加是通过在涂层中添加可见光发射涂剂获得的。
在从80到200℃的范围内的某一温度下测量的、在600到3,000cm-1波数范围内的热吸收性涂层的总发射率优选不低于0.7。因为具有小于600cm-1或大于3,000cm-1波数的射线对热具有非常小的影响,包括具有如此波数的射线的发射率是不适当的。而且,当总发射率小于0.7时,热吸收功能会下降。
在下文中,描述了关于热吸收的一般知识。众所周知,热是从物体发射的电磁辐射的一部分,并且当热辐射射线进入物体时,它们的一部分反射,一部分传播,而剩余部分被吸收。例如,参照Nishikawa和Fujita的由Rikogakusha Publishing Co.,Ltd.出版的“Mechanical-engineering basiclecture;Electrothermics”。当热辐射射线进入金属片时,因为热辐射射线几乎没有传播通过金属片,热辐射射线既反射又被吸收。当从照明装置或光信号发射装置产生的热辐射射线进入光反射器表面时,如果在表面上入射的多数热辐射射线反射,那么装置的温度将上升,而另一方面,如果多数热辐射射线在光反射器表面上被吸收,那么装置的温度将下降。
使用红外分光光度计的反射方法是众所周知的作为检测入射到金属片等表面的热辐射射线的反射系数的方法。然而,在通过这种方法测量反射系数时,如果金属片表面上的粗糙程度是粗糙的,那么入射的热辐射射线将漫反射,因此,很难获得高精度的吸收系数。根据关于热辐射的基尔霍夫定律,在恒温下,物体的吸收率和发射率是相同的。例如,参照Nishikawa和Fujita的由Rikogakusha Publishing Co.,Ltd.出版的“Mechanical-engineering basic lecture;Electrothermics”。
为了提高热吸收性涂层的发射率,基于涂层的粘合剂的固体含量为100重量份,优选热吸收性涂层包括10到150重量份的热吸收性涂剂。不优选少于10重量份的热吸收性涂剂含量,因为发射率会趋于变得小于0.7。也不优选多于150重量份的热吸收性涂剂含量,因为涂层的涂覆材料的存储稳定性会差。
可以使用公知的热吸收性涂剂作为热吸收性涂剂,它们的例子包括苯胺黑、聚亚甲基染料、三偶氮染料胺盐、花菁染料或其金属合成物、蒽醌基涂剂、酞化菁基涂剂、氧化铁、炭等。在这些公知的热吸收性涂剂中,优选碳,因为它在比较宽的波数范围内辐射红外射线。
可以使用公知的如碳黑、木炭、石墨的碳作为该碳。添加的碳优选为具有小于0.1μm的粒子尺寸的碳(在下文中称为“小粒子尺寸碳”)和具有从0.1(包括)到30(不包括)μm的粒子尺寸的碳(在下文中称为“大粒子尺寸碳”)的混合物。小粒子尺寸碳的含量优选从1到20重量份,而大粒子尺寸碳的含量优选从1到140重量份,并且基于粘合剂的固体含量为100重量份,小粒子尺寸碳和大粒子尺寸碳的总含量优选为10到150重量份。虽然没有限制小粒子尺寸碳的最小粒子尺寸,但是不优选其最大粒子尺寸不小于0.1μm,因为趋于形成碳粒子之间的空隙,并且它很难作为小粒子尺寸碳。不优选小粒子尺寸碳的含量小于1重量份,因为具有使金属片不透明的劣效应和降低热吸收率的可能性。也不优选其含量多于20重量份,因为具有涂覆液体的粘性会变高或涂覆液体随时间会胶凝的可能性。不优选大粒子尺寸碳具有小于0.1μm的粒子尺寸,因为它不能作为大粒子尺寸碳,而是以与小粒子尺寸碳相同的方式起作用。不优选大粒子尺寸碳具有不小于30μm的粒子尺寸,因为具有在施加包括碳的涂覆液体时适用性下降或在涂覆之后涂层的形貌变坏的可能性。不优选大粒子尺寸碳的含量小于1重量份,因为具有热吸收率会降低的可能性。也不优选其含量多于140重量份,因为具有涂层会变弱和涂层可加工性会降低的可能性。此外,不优选小粒子尺寸碳和大粒子尺寸碳的总含量小于10重量份,因为具有降低热吸收性的可能性。也不优选总含量多于150重量份,因为具有涂层变弱和然后涂层的可成型性降低的可能性,或具有涂覆液体变浓和然后涂覆可加工性降低的可能性。
虽然热吸收性涂层的厚度不受限制,但是优选不小于1μm。不优选热吸收性涂层的厚度小于1μm,因为热吸收率可能会降低。虽然其最大厚度不受限制,但是太大的厚度趋于引起如涂层不平坦的差的形貌。因此,需要时有必要适当地选择厚度。通常,优选厚度小于100μm。
除热吸收性涂剂之外,基于粘合剂的固体含量为100重量份,热吸收性涂层优选包括从1到50重量份的导电金属粉,作为导电涂剂以使预涂金属片导电。优选热吸收性涂层是导电的,因为光反射器会确保接地,很难在光反射器中产生静电,并因此很难吸附灰尘。不优选金属粉的含量小于1重量份,因为获得的电导率小。也不优选其含量多于50重量份,因为涂层的可成型性趋于下降。使用的导电金属粉的例子包括但不局限于铝、镍、不锈钢、铜、银、镁、锌、锡。金属粉的形状不受限制,但是需要适当地选择,因为电导率的程度会随着形状变化,而且某些形状会影响热吸收率。就发明人所知而言,更加优选片状金属和链形金属的结合物。优选使用链形金属是因为涂层中的反射热的面积变小并很难防止热吸收。然而,最好将链形金属和片状金属结合起来,因为具有在只使用链形金属时电导率降低的可能性。片状金属和链形金属的重量比优选在0.1/1和6/1之间的范围内,因为热吸收率和热导率极佳。因为片状金属在涂层中具有反射热的大面积,所以具有防止热吸收的可能性。因此,当片状金属和链形金属的重量比小于0.1/1时,电导率降低。当比率大于6/1时,具有热吸收率降低的可能性。在各种金属中,优选镍,因为它与其它金属相比几乎不妨碍热吸收性涂剂的热吸收。
可以使用与构成可见光反射内涂层的粘合剂树脂相同的粘合剂树脂,作为构成热吸收性涂层的粘合剂树脂。
可见光反射内涂层、可见光反射外涂层或热吸收性涂层,除了氧化钛、热吸收性涂剂和导电涂剂,如果需要,还可以包括彩色涂剂、防锈涂剂或防锈剂。然而,当试图提高可见光反射内涂层或外涂层的可见光反射系数时,更优选只由粘合剂树脂和氧化钛组成的涂层,因为这样会提高可见光的漫反射系数。如果在可见光反射内涂层或外涂层中添加氧化钛以外的涂剂,将在粘合剂树脂和氧化钛以外的涂剂之间出现具有小反射指数差别的界面,并且涂层可见光漫反射系数会下降。然而,从形貌或侵蚀保护的立场来看,如果需要,可以将氧化钛以外的涂剂添加到可见光反射内涂层或外涂层。
使用公知的无机或有机彩色涂剂作为该彩色涂剂。无机彩色涂剂的例子包括氧化锌(ZnO)、氧化锆(ZrO2)、碳酸钙(CaCO3)、硫酸钡(BaSO4)、氧化铝(Al2O3)、高岭土和氧化铁(Fe2O3、Fe3O4)。
防锈涂剂或防锈剂的例子包括公知的如铬酸锶和铬酸钙的含铬的防锈涂剂,以及公知的无铬防锈涂剂或防锈剂如磷酸锌、亚磷酸锌、磷酸铝、亚磷酸铝、钼酸盐、磷酸/钼酸盐、钒酸盐/磷酸盐混合涂剂、硅石、和称作硅酸钙的吸收钙的硅石。当预涂金属片的基础金属是如钢片或镀钢片的易受侵蚀的金属时,优选添加防锈涂剂或防锈剂,以提高预涂金属片的抗侵蚀性。如果考虑到近年的环境问题,无铬防锈涂剂或防锈剂更加有效。作为无铬防锈涂剂或防锈剂,既可以使用试剂,也可以使用商业可获得的一种。商业可获得的防锈涂剂的例子包括Toho Ganryo Co.,Ltd.的基于磷酸锌的防锈涂剂“EXPERTTM-NP500”和“EXPERTTM NP530”,TohoGanryo Co.,Ltd.的基于亚磷酸锌的防锈涂剂“EXPERTTM-NP1500”、“EXPERTTM-NP1530”、“EXPERTTM-NP1600”、和“EXPERTTM-NP1700”,Tayca Corporation的三磷酸铝“K-WHITE”系列,Sherwin-Williams Company的基于钼酸盐的涂剂或基于钼酸盐/磷酸盐的涂剂“SHER-WHITE”系列,Nippon Aerosil Co.,Ltd.或DegussaJapan Co.,Ltd.的烘制硅石“AEROSILTM”系列,Nissan ChemicalIndustries,Ltd.的胶状硅石“SNOWTEXTM”系列,GRACE的吸收钙离子的硅石“SHIELDEXTM”系列等。可以结合使用这些防锈涂剂中的两种或多种。在这些无铬防锈涂剂中,优选单独的吸收钙离子的硅石或吸收钙离子的硅石与基于磷酸盐的防锈涂剂的结合,因为预涂金属片的抗侵蚀性和压力可成型性会极佳。更优选吸收钙离子的硅石与三磷酸铝的结合。
有必要按需要适当选择这些彩色涂剂、防锈涂剂、或防锈剂的类型、添加量、和粒子尺寸,因为诸如发射率、可加工性、形貌、和抗侵蚀性的涂层性能会随它们而变化。
如果需要,可以将如均化剂、涂剂分散剂、石蜡、去光剂等公知的添加剂添加到热吸收性涂层。然而,可见光反射内涂层或外涂层优选不包括此种添加剂,因为此种涂剂会减小可见光的漫反射系数。然而,如果涂覆可加工性或涂层性能需要,也可以将此种添加剂添加到可见光反射内涂层或外涂层。添加剂的类型或含量不受限制,且可以按需要适当选择。尤其,石蜡在提高预涂金属片的可成型性方面,和防止热吸收性涂层破裂等方面是有效的。
根据用于本发明的光反射器的预涂金属片的应用,有时优选光反射器的低可见光规则反射系数。如果光反射器的规则反射系数高,那么反射的光不会漫射而只有特定的部分变亮,或者光源如电灯泡和荧光灯的映像就会在光反射器表面反射。例如,在液晶电视的光反射器中,除非光被更加均匀的漫反射并传输到液晶显示器,否则在液晶显示器的映像中就具有出现亮度的亮和暗的可能性。用于此种应用的光反射器有时需要低的可见光规则反射系数。众所周知,可见光的规则反射系数与可见光反射涂层的表面光泽度负相关,即光泽度越低,规则反射系数就变得越低。因此,减小可见光反射涂层的可见光规则反射系数的一种优选方法是将去光剂添加到可见光反射内涂层或外涂层。使用的去光剂可以是公知的去光剂,而且硅石或基于硅石的涂剂是有效的。在基于硅石的涂剂中,优选吸收金属离子的硅石,因为它也会提高抗侵蚀性。可以使用公知的硅石作为用于去光剂的硅石。其例子包括Nippon Aerosil Co.,Ltd.或Degussa Japan Co.,Ltd.的烘制硅石“AEROSILTM”系列,Nissan Chemical Industries,Ltd.的胶状硅石“SNOWTEXTM”系列等。可以使用GRACE的吸收钙离子的硅石“SHIELDEXTM”系列作为吸收金属离子的硅石。然而,除非要求低可见光规则反射系数或低光泽度,优选可见光反射内涂层或外涂层不包括去光剂等,并只由粘合剂树脂和氧化钛组成,因为这样漫反射系数会比包括去光剂时更高。
为了在金属片的表面上形成可见光反射内涂层和热吸收性涂层,并为了在可见光反射内涂层的表面上形成可见光反射外涂层,可以用包括粘合剂的涂层成分按公知的涂覆材料的形式涂覆金属片。该形式的例子包括其中在溶剂中溶解树脂的基于溶剂的涂覆材料、其中在水等中分散乳化树脂的水涂覆材料、通过将树脂研磨成粉获得的粉涂覆材料、其中在水等中分散研磨树脂的浆粉涂覆材料、紫外(UV)可固化涂覆材料、电子束(EB)可固化涂覆材料、其中树脂被形成为膜状而且膜被层叠的膜叠层、以及其中树脂被熔化并施加的熔化涂覆。采用的涂覆方法的例子包括但不限于辊涂、辊幕涂、淋幕涂、空气喷涂、无空气喷涂、刷涂、涂布模具涂、和其它公知的涂覆方法。在它们中间,优选辊涂、辊幕涂、淋幕涂、和涂布模具涂,因为连续处理成为可能而且生产效率得到提高。
为了防锈或掩蔽锈,可以在可见光反射内涂层或热吸收性涂层下面提供初始涂层。可以将公知的粘合剂、防锈涂剂、和彩色涂剂用于初始涂层。商业可获得的涂覆材料可以用于初始涂层。可以使用与用于可见光反射内涂层或外涂层或热吸收性涂层的前述涂剂相同的粘合剂、防锈涂剂、和彩色涂剂。基于粘合剂的固体含量为100重量份,可见光反射涂层下面的初始涂层优选包括40到250重量份的可见光反射涂剂,优选氧化钛,因为这样会提高可见光反射内涂层或外涂层的漫反射系数。初始涂层的厚度优选但不限于从1到40μm。当该厚度小于1μm时,具有初始涂层不能扮演例如掩蔽或抗侵蚀性的角色的可能性。当该厚度大于40μm时,具有涂覆可加工性下降的可能性。与那些用于可见光反射内涂层或外涂层或热吸收性涂层相同的粘合剂树脂可以用于初始涂层。此外,如果需要,可以将例如彩色涂剂、防锈涂剂、均化剂、涂剂分散剂、石蜡、去光剂等的公知添加剂添加到初始涂层,并添加到可见光反射内涂层或外涂层或热吸收性涂层。具体地说,优选将防锈涂剂添加到初始涂层,因为这样会提高预涂金属片的抗侵蚀性。优选使用无铬防锈涂剂。在无铬防锈涂剂中,优选单独的吸收钙离子的硅石或吸收钙离子的硅石与基于磷酸盐的防锈涂剂的结合,因为这样预涂金属片的抗侵蚀性和压力可成型性极佳。更加优选吸收钙离子的硅石和三磷酸铝的结合。当在可见光反射涂层下面提供初始涂层时,为了降低可见光反射涂层的可见光规则反射系数,优选在初始涂层中添加去光剂。可以使用公知的去光剂作为初始层中的去光剂,而且基于硅石的去光剂等是众所周知的。
此外,为了增加涂层粘附性,优选在涂覆可见光反射内涂层或热吸收性涂层之前预处理金属片的表面。此种预处理的例子包括铬酸盐涂覆处理、电解铬酸盐处理、磷酸锌处理、基于氧化锆的处理、基于氧化钛的处理、以及其它公知的处理。优选使用在近年来得到发展的使用如树脂的有机化合物的非铬酸盐预处理,因为这样会减小环境的负荷。使用如树脂的有机化合物的非铬酸盐预处理的例子包括日本未经审查的专利申请No.平09-828291、No.平10-251509、No.平10-337530、No.2000-17466、No.2000-248385、No.2000-273659、No.2000-282252、No.2000-265282、No.2000-167482、或No.2002-266081中描述的处理,和其它公知的处理。可以使用商业可获得的铬酸盐处理。如果需要,需要适当地选择预处理的类型和涂覆重量,因为热吸收性涂层的粘附性和预涂金属片的抗侵蚀性强烈地随类型或涂覆重量变化。
可以使用公知的材料作为根据本发明的预涂金属片的金属片的基础金属。基础金属可以是合金。金属片的例子包括钢片、铝片、钛片、铜片等。可以电镀金属片的表面,例如,用锌、铝、铜、或镍,也可以用合金。用作金属片的钢片的例子包括冷轧钢片、热轧钢片、热浸涂锌钢片、电镀锌钢片、热浸镀合金钢片、镀铝钢片、镀铝锌合金钢片、不锈钢片,以及其它公知的钢片或镀钢片。
金属片或镀金属片的表面粗糙度Ra优选0.5到1.8μm,因为这样会提高漫反射系数。当可见射线进入可见光反射外涂层的表面时,穿过可见光反射外涂层和内涂层的未经反射的可见射线在涂层下面的基础金属片的表面上被反射。发明人发现,当基础金属片的表面粗糙度远小于可见射线波长时(可见射线的波长区域通常是380到780nm),入射在基础金属表面上的可见射线很难被漫反射,而很容易被规则反射。另一方面,当基础金属片的表面粗糙度远大于可见射线波长时,入射在基础金属表面上的可见射线进入基础金属表面上的不平坦部分之间的空隙,并很容易被基础金属吸收。因此,不优选作为基础金属的金属片或镀金属片的表面粗糙度Ra小于0.05μm,因为会很难满反射可见射线。也不优选Ra大于1.8μm,因为未经反射的穿过可见光反射涂层和到达作为基础金属的金属片或镀金属片的可见射线很容易被基础金属表面吸收。
在实施涂覆前预处理之前,金属片可以经受一些常规的处理,例如热水漂洗、碱性脱脂、和酸浸泡。优选使用钢片或镀钢片作为金属片,因为这样会提高预涂金属片的形成可加工性。
如果通过形成本发明的预涂金属片生产反射器,会提高反射器生产效率。可以通过公知的形成方法生产反射器,它们的例子包括冲切、弯曲、冲压成型(deep drawing)、拉伸成形(stretch forming)、压制成形(rollforming),和其它的形成方法。
在包括根据本发明的预涂金属片的电或电子装置中,因为预涂金属片具有高的可见射线漫反射系数和极佳的热吸收率,照明装置或光信号的光变得更明亮,而且装置中的温度下降,并因此,装置中提供的控制板等的电子电路可以有效且稳定地工作。电或电子装置的例子包括照明装置、视听装置、移动计算器、等离子显示器、液晶电视。
实例1
下面将详细解释制备用于在试验中使用的可见光反射内涂层和可见光反射外涂层的涂覆材料的方法。
在有机溶剂中溶解商业可获得的Toyobo Co.,Ltd.的具有13,000的平均分子量和20℃的Tg的有机溶剂可溶无定形聚酯树脂“VYLONTMGK140”(下文中称作聚酯树脂),该有机溶剂是50重量%的SolvessoTM150和50重量%的环己酮的混合物。
随后,基于聚酯树脂的固体含量为100重量份,将15重量份的商业可获得的Mitsui Cytec,Ltd.的六甲氧基甲基三聚氰胺“CYMELTM 303”和0.5重量份的商业可获得的Mitsui Cytec,Ltd.的酸催化剂“CatalystTM6003B”添加到有机溶剂中溶解的聚酯树脂。搅拌所得混合物以获得三聚氰胺可固化的基于聚酯的洁净涂覆材料,该材料在下文中称作基于聚酯/三聚氰胺的涂覆材料。
此外,在1.0的值[以当量计的异氰酸酯的NCO基团]/[以当量计的聚酯树脂的OH基团]下,混合商业可获得的Asahi Glass Co.,Ltd.的具有12,000的平均分子量、52mg-KOH/g的羟基值和20℃的Tg的三氟乙烯树脂“LUMIFLONTM LF552”与商业可获得的Sumitomo Bayer Urethane Co.,Ltd.的基于HDI(环己二异氰酸酯)的阻挡异氰酸酯“SumidurTM BL3175”,并添加基于树脂的固体含量为100重量份的0.05重量份的Mitsui TakedaChemicals,Inc.的反应催化剂“TK-1”,以获得基于氟的洁净涂覆材料,该材料在下文中称作基于氟的涂覆材料A。
另外,在不添加交联剂的情况下,使用商业可获得的Asahi Glass Co.,Ltd.的具有12,000的平均分子量、9mg-KOH/g的羟基值和45℃的Tg的三氟乙烯树脂“LUMIFLONTM LF810Y”作为基于氟的洁净涂覆材料,该材料在下文中称作基于氟的涂覆材料B。
接下来,将Ishihara Sangyo Kaisha,Ltd.的氧化钛“TIPAQUE CR95”添加到制备的洁净涂覆材料并搅拌,以获得可见光反射内涂层材料和可见光反射外涂层材料。另外将Nippon Aerosil Co.,Ltd.的硅石“AEROSILTM300”或GRACE的吸收钙离子的硅石“SHIELDEXTM C303”添加到一些涂覆材料中。表1示出了使用的洁净涂覆材料的类型和氧化钛的含量的详情情况。
表1
下面将详细解释用于制备在试验中使用的预涂金属片的方法。
在60℃下,在包含2重量%的商业可获得的Nihon Parkerizing Co.,Ltd.的碱性脱脂剂“FC4336”的水溶液中,碱性脱脂具有0.6mm厚度的金属片,接着用水漂洗并干燥。接下来,用辊涂机在脱脂的金属片上施加转换处理液,接着在60℃的峰值金属温度下用热空气干燥该片。
在该试验中使用以下金属片。通过用轧薄辊碾轧金属片调节这些金属片的粗糙度,以使金属片的粗糙度几乎相同。
CR:商业可获得的冷轧钢片(材料:SPCE(JIS G3141),表面粗糙度Ra:1.0μm)
EG:商业可获得的电镀锌钢片(电镀锌重量:在一侧上为20g/m2,材料:SECE(JIS G3313),表面粗糙度Ra:0.9μm)
AL:商业可获得的纯铝片(材料:1100(JIS H4000),表面粗糙度Ra:0.8μm)
AL-Mg:商业可获得的基于Al-Mg的铝合金片(材料:5082(JISH4000),表面粗糙度Ra:0.8μm)
在该试验中,使用商业可获得的Nihon Parkerizing Co.,Ltd.的无铬转换处理“CT-E300”(下文中称作无铬处理)作为转换处理。使用辊涂机转换处理金属片的每个表面,接着在60℃的峰值金属温度下干燥。转换处理的涂覆重量是每平方米150mg的总涂覆重量。
接下来,在转换处理的金属片的一个表面上施加表1中描述的涂覆材料作为可见光反射内涂层材料,而通过辊涂机在另一个表面上施加NipponFine Coating,Inc.的多用途背部涂覆材料FL100HQ,接着在感应加热炉内结合使用热空气,在210℃的峰值金属温度(PMT)下干燥和固化。接下来,通过辊涂机在涂覆了可见光反射内涂层材料的表面上施加表1中描述的涂覆材料作为可见光反射外涂层材料,接着在感应加热炉内结合使用热空气,在230℃的峰值金属温度(PMT)下干燥和固化。表2示出了制备的预涂金属片(PCM)的详情。表2中每个涂层的厚度是涂层干燥后的厚度。干燥时背部涂覆材料的厚度是5μm。关于这一点,通过施加可见光反射内涂层和可见光反射外涂层三次,每次用棒涂机,来获得表2中的预涂金属片PCM-I-27到PCM-I-30和PCM-I-35,因为这些预涂金属片的可见光反射内涂层和可见光反射外涂层太厚而不能通过辊涂机施加。
表2
注意:a)不可能通过辊涂机施加。
b)没有可见光反射内涂层。
下面将详细解释用于评估制备的预涂金属片的方法。
1)可见光反射外涂层的可见射线漫反射系数。
在从400到700nm的波长范围内使用Shimadzu Corp.的分光光度计“UV265”,利用另外附加的积分球反射附属装置,测量制备的预涂金属片的可见光反射外涂层表面的可见射线漫反射系数,并确定获得的波长-反射系数曲线的积分值。而且,还可以测量对亮度最有影响的555nm波长的可见射线漫反射系数。使用的参考是Merck&Co.,Inc.的硫酸钡,该硫酸钡是根据German DIN标准(DIN5033)的白色样品,而每个涂层的漫反射系数在参考的漫反射系数被定义为1.00时得以确定。
2)可见光反射外涂层的光泽度
在根据JIS K 5400.7.6的60度的入射角和60度的接受角下测量预涂金属片的可见光反射外涂层表面的镜面光泽度。
3)照明装置的照度
图3示出了用于测量照度的装置的草图。在木制盒子11中装上商业可获得的荧光照明装置12。在离荧光灯13 30cm的距离上安置商业可获得的照明光度计的传感器14,接着测量照度。除去最初装在购买的荧光照明装置12上的光反射器15(在下文中称作常规光反射器)。使用每个制备的预涂金属片形成与常规光反射器15具有相同形状的光反射器15。在将每个形成的光反射器15装到照明装置12时,也在将常规光反射器15装到照明装置12时,测量照度。在该试验中使用一个16W的荧光灯13。通过对比安装由预涂金属片构成的光反射器15时测得的照度与安装常规光反射器15时测得的照度,如下评估每个预涂金属片:
“非常好”,当照度率不小于110%,
“良好”,当照度率不小于103%而小于110%,以及
“差”,当照度率小于103%,
其中照度率被定义为[安装由预涂金属片构成的光反射器时测得的照度]/[安装常规光反射器时测得的照度]×100。
4)预涂金属片的涂层的弯曲测试(可加工性)
在20℃下弯曲制备的预涂金属片以180度的弯曲角紧密接触,并用放大透镜观察在弯曲部分的涂层的损坏程度。根据下面的标准评估可加工性。本测试采用3T弯曲,其中,弯曲预涂金属片样品以180度的弯曲角紧密接触,同时在里面***具有与将要评估的预涂金属片相同厚度的三个片。
“良好”,当在涂层中没有损坏时,
“一般”,当涂层被部分损坏时,以及
“差”,当涂层在所有的弯曲部分被严重损坏时。
5)预涂金属片的挤压(cupping)可成型性
在这样的条件下实施挤压测试:50mm的冲床直径、3mm冲床侧翼R(冲床侧翼的半径)、3mm的方块侧翼R(方块的侧翼的半径)、和2.1的拉伸比。在挤压测试的同时,在不施加压型油到预涂金属片表面并利用在杯形(cup)外部的可见光反射外涂层表面,实施压力测试。预涂金属片的可成型性如下进行评估:
“非常好”,当预涂金属片可以形成为设计的形状,在形成中间基础金属完全没有破裂,而且视觉没有发现涂层的损坏时。
“良好”,当基础金属在形成预涂金属片中间破裂,但在形成的部分既没有视觉发现洁净涂层剥落也没有视觉发现涂层损坏时。
“差”,当不管基础金属在形成预涂金属片中间是否破裂,视觉观察到洁净涂层剥落或涂层损坏时。
6)预涂金属片的抗侵蚀性
下面描述评估表面的抗侵蚀性的方法。
给制备的预涂金属片的可见光反射外涂层表面一个切割裂缝,然后按JIS K 5400.9.1中描述的方法实施盐水喷洒试验。盐水要喷洒在具有切割裂缝的表面上。试验时间为120小时。测量从表面上的切割裂缝的涂层水泡的宽度,并如下评估抗侵蚀性:
“良好”,当一侧上的水泡宽度不大于3mm时,
“一般”,当一侧上的水泡宽度小于5mm时,以及
“差”,当一侧上的水泡宽度大于5mm时。
7)预涂金属片的热吸收性涂层的电导率
测量制备的预涂金属片的热吸收性涂层的电导率。通过四探针法,利用Mitsui Chemicals,Inc.的电阻率计“Loresta-EP/MCP-T360”测量预涂金属片的热吸收性涂层的表面的电阻率,并根据以下标准评估电导率:
“良好”,当电阻率小于0.1×10-2Ω时,
“一般”,当电阻率不小于0.1×10-2Ω而小于1.0×10-1Ω时,以及
“差”,当电阻率不小于1.0×10-1Ω时。
通过上述测试方法评估制备的预涂金属片。在弯曲测试在中(可加工性),只评估了预涂金属片的可见光反射外涂层侧。表3示出了评估结果。
表3
当预涂金属片具有在金属片或镀金属片上的具有3到30μm厚度,并包括粘合剂树脂和基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份的40到150重量份的氧化钛的可见光反射内涂层,和在可见光反射内涂层上的具有10到40μm厚度,并包括包含氟树脂尤其是三氟乙烯树脂的粘合剂树脂和基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份的40到150重量份的氧化钛的可见光反射外涂层时(PCM-I-1到PCM-I-22),可见光反射内涂层和外涂层的漫反射系数是高。因此,优选使用该预涂金属片作为光反射器的照明装置,因为照度的亮度增加。基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份,更加优选氧化钛在可见光反射外涂层中的含量为80到130重量份,因为这样可见光反射外涂层的漫反射系数会变得更高。
在可见光反射内涂层和可见光反射外涂层的至少一个中的包括硅石或基于硅石的涂剂的预涂金属片(PCM-I-9到PCM-I-11)具有低光泽度的可见光反射涂层。因此,优选它们,因为当它们被用作光反射器时,光源的映像很难在光反射器中反射。具体地说,更加优选使用吸收金属离子的硅石作为基于硅石的涂剂的预涂金属片(PCM-I-10),因为这样抗侵蚀性提高,而可见光反射涂层的光泽度下降。然而,在可见光反射内涂层和可见光反射外涂层的至少一个中的包括硅石或基于硅石的涂剂的预涂金属片具有比不包括硅石或基于硅石的涂剂的预涂金属片更低的可见光漫反射系数。因此,更加优选可见光反射内涂层和可见光反射外涂层只由与高漫反射系数相关的粘合剂树脂和氧化钛组成。
优选用于本发明的预涂金属片的金属片是钢片或镀钢片(PCM-I-1到PCM-I-18,以及PCM-I-21),因为这样会提高预涂金属片的挤压可成型性。
优选用作可见光反射外涂层的粘合剂树脂的三氟乙烯树脂的羟基值不大于10mg-KOH/g,而且基于三氟乙烯树脂为100重量份,交联剂的含量不大于20重量份(PCM-I-21),因为这会提高可见射线的漫反射系数。
基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份,不优选预涂金属片的可见光反射内涂层或可见光反射外涂层中的氧化钛含量小于40重量份(PCM-I-23),因为这样漫反射系数低,而且在使用此种预涂金属片作为照明装置的光反射器时,照度不高。基于粘合剂树脂的固体含量为100重量份,不优选预涂金属片的可见光反射内涂层或可见光反射外涂层中的氧化钛含量大于150重量份(PCM-I-24到PCM-I-30),因为这样涂层会变弱,并且可加工性或挤压可成型性会下降,尽管涂覆的表面的漫反射系数很难提高,或在使用基于氟的粘合剂树脂的可见光反射内涂层的情况下会下降。不优选可见光反射内涂层的厚度小于3μm或可见光反射外涂层的厚度小于10μm(PCM-I-32到PCM-I-34),因为这样涂覆的表面的漫反射系数低,而且照度不高。不优选可见光反射内涂层的厚度大于30μm或可见光反射外涂层的厚度大于40μm(PCM-I-27到PCM-I-30和PCM-I-35),因为这样涂层就不能通过普通的预涂金属片的连续涂覆***的辊涂机施加涂层。不优选预涂金属片的可见光反射外涂层的粘合剂树脂不是氟树脂(PCM-I-31),因为这样涂覆的表面的漫反射系数低,而且照度不高。
实例2
下面将详细解释用于制备在本发明中使用的预涂金属片的方法。
以与实例1中用于制备预涂金属片的方法相同的方式,将具有0.6mm厚度的金属片碱性脱脂,用水漂洗,干燥,然后使用辊涂机涂覆转换处理液和用热空气干燥。接下来,在转换处理的金属片的一个表面上施加15μm厚度的表1中描述的涂覆材料C-I-3作为可见光反射内涂层材料,并且通过辊涂机在另一个表面上施加5μm厚度的Nippon Fine Coating,Inc.的多功能背部涂覆材料FL100HQ,接着在感应加热炉内结合使用热空气干燥和固化。此外,通过辊幕涂机在可见光反射内涂层表面上施加25μm厚度的表1中描述的涂覆材料C-I-13作为可见光反射外涂层材料,接着在感应加热炉内结合使用热空气干燥和固化。每种涂覆材料的碱性脱脂、转换处理、干燥和固化的条件等与实例1中所述的一样。表4示出了制备的预涂金属片的详情。
本实例中使用的是下面的金属片。通过利用轧薄辊碾轧金属片来调节每个金属片的表面粗糙度。表4示出了在本试验中使用的每个金属片的表面粗糙度Ra。
GI:商业可获得的热浸涂锌钢片(热浸涂锌重量:在一侧上为60g/m2,材料:SGCD3(JIS G3302))
AL:商业可获得的纯铝片(材料:1100(JIS H4000))
SUS:商业可获得的不锈钢片(材料:SUS430(JIS G4310))
如实例1的1)中所描述,测量制备的预涂金属片的可见光反射涂层的可见射线漫反射系数。在该测量中,只测量555nm可见射线的漫反射系数。
表4示出了测试结果。
表4
预涂金属片的金属片的表面粗糙度Ra优选0.05到1.8μm(PCM-II-1到PCM-II-3),因为当Ra为0.05到1.8μm时漫反射系数比当Ra小于0.05μm(PCM-II-4到PCM-II-5)或大于1.8μm(PCM-II-6)时大。
实例3
在本实例中将制备和评估包括热吸收性涂层的预涂金属片。
下面将详细解释用于制备在本试验中使用的预涂金属片的方法。
以与实例1中用于制备预涂金属片的方法相同的方式,将商业可获得的电镀锌钢片(电镀锌重量:在一侧上为20g/m2,材料:SECE(JIS G3313),表面粗糙度:0.9μm,厚度:0.6mm)碱性脱脂,用水漂洗,干燥,然后使用辊涂机涂覆转换处理液和用热空气干燥。接下来,在转换处理的金属片的一个表面上施加15μm厚度的表1中描述的涂覆材料C-I-3作为可见光反射内涂层材料,并且通过辊涂机在另一个表面上施加5μm厚度的背部涂覆材料,接着在感应加热炉内结合使用热空气干燥和固化。此外,通过辊幕涂机在可见光反射内涂层表面上施加20μm厚度的表1中描述的涂覆材料C-I-13作为可见光反射外涂层材料,接着在感应加热炉内结合使用热空气干燥和固化。每种涂覆材料的碱性脱脂、转换处理、干燥和固化的条件等与实例1中所述的一样。表5示出了制备的预涂金属片的详情。
这里,使用下面的涂覆材料作为本试验中的背部涂覆材料。
多功能背部涂覆材料:Nippon Fine Coatings,Inc.的背部涂覆材料FL100H(颜色:灰色)。
热吸收性涂覆材料:如下制备热吸收性涂覆材料。首先,在有机溶剂中溶解商业可获得的Toyobo Co.,Ltd.的具有13,000的平均分子量和20℃的Tg的有机溶剂可溶无定形聚酯树脂“VYLONTM GK140”,该有机溶剂是50重量%的SolvessoTM 150和50重量%的环己酮的混合物。随后,将基于聚酯树脂的固体含量为100重量份的15重量份的商业可获得的Mitsui Cytec,Ltd.的六甲氧基甲基三聚氰胺“CYMELTM 303”和0.5重量份的商业可获得的Mitsui Cytec,Ltd.的酸催化剂“CatalystTM 6003B”添加到有机溶剂中溶解的聚酯树脂。搅拌所得混合物以获得三聚氰胺可固化的基于聚酯的洁净涂覆材料。将基于在洁净涂覆材料中的树脂的固体含量为100重量份,15重量份的Tokai Carbon Co.,Ltd.的炭黑“TOKABLACK#7350F”和5重量份的由具有6/1的重量比[片状金属镍]/[链形金属镍]的商业可获得的片状金属镍和商业可获得的链形金属镍的混合物组成的导电涂剂,添加到该洁净涂覆材料。搅拌所得混合物以制备热吸收性涂覆材料。
下面将详细解释用于评估制备的预涂金属片的方法。
1)可见光反射外涂层的可见射线漫反射系数
除了只测量555nm波长的可见射线漫反射系数,按与实例1的1)中描述的相同方法测量制备的预涂金属片的可见光反射外涂层表面的可见射线漫反射系数。
2)预涂金属片的发射率
在80℃的片温度下使用Jasco Corp.的傅立叶变换红外光度分光计“VALOR-III”,在从600到3000cm-1的波数范围内测量制备的预涂金属片的背部涂覆的表面的红外发射光谱,并与标准黑体的发射光谱相比较,以确定金属片的总发射率。关于这一点,使用由Okitsumo Inc.制造并由Tasco Japan Inc.销售的用“THI-1B Black Spray”喷涂到30±2μm涂层厚度的铁片作为标准黑体。
3)照明装置的照度
按与实例1的3)中描述的相同方法测量照度。
表5示出了评估结果。在背部表面上包括在80℃下从600到3000cm-1的波数范围内具有不小于0.7的总红外射线发射率的热吸收性涂层的预涂金属片(PCM-III-2),具有比在背部表面上涂有具有小于0.7的总红外射线发射率的多功能背部涂覆材料的预涂金属片(PCM-III-1)更高的照度。采用了包括热吸收性涂层的预涂金属片的照明装置变得更亮。
表5
PCM号 | 背部涂覆材料 | 漫反射系数 | 发射率 | 照度 |
PCM-III-1 | 多功能的背部涂覆材料 | 0.9 | 0.4 | 一般 |
PCM-III-2 | 热吸收性涂覆材料 | 0.9 | 0.8 | 良好 |
工业适用性
本发明可以提供用于提高照明装置和光信号发射装置的光的亮度的技术。本发明不仅可以提高这些装置的性能,而且可以用比以前更小的能量消耗保证与以前相当的性能,也可以提供节能装置。因此,可以说本发明具有极具价值的工业适用性。
Claims (10)
1.一种用于光反射器的预涂金属片,包括金属片或镀金属片,在所述金属片或镀金属片的至少一个表面上提供的具有3到30μm厚度的可见光反射内涂层,以及在所述可见光反射内涂层上提供的具有10到40μm厚度的可见光反射外涂层,其中所述可见光反射内涂层包括粘合剂树脂和氧化钛,基于所述粘合剂树脂在所述可见光反射内涂层中的固体含量为100重量份,所述氧化钛在所述可见光反射内涂层中的含量为40到150重量份,以及所述可见光反射外涂层包括包含氟树脂的粘合剂树脂和氧化钛,基于所述粘合剂树脂在所述可见光反射外涂层中的固体含量为100重量份,所述氧化钛在所述可见光反射外涂层中的含量为40到150重量份。
2.根据权利要求1的用于光反射器的预涂金属片,其中所述可见光反射外涂层具有10到30μm的厚度。
3.根据权利要求1或2的用于光反射器的预涂金属片,其中在所述可见光反射外涂层的粘合剂树脂中包含的所述氟树脂是三氟乙烯树脂。
4.根据权利要求1的用于光反射器的预涂金属片,其中所述可见光反射内涂层和所述可见光反射外涂层的至少一个只包括粘合剂树脂和氧化钛。
5.根据权利要求1的用于光反射器的预涂金属片,其中所述可见光反射内涂层和所述可见光反射外涂层的至少一个包括硅石和基于硅石的涂剂的至少一种。
6.根据权利要求5的用于光反射器的预涂金属片,其中所述基于硅石的涂剂是吸收金属离子的硅石。
7.根据权利要求1的用于光反射器的预涂金属片,包括在所述金属片或镀金属片的一个表面上的可见光反射内涂层和可见光反射外涂层,以及在所述金属片或镀金属片的另一个表面上的热吸收性涂层,其中所述热吸收性涂层具有在从80到200℃的范围内的某一温度下测量的在从600到3000cm-1的波数范围内不小于0.7的总红外射线发射率。
8.根据权利要求1的用于光反射器的预涂金属片,其中所述金属片或镀金属片的表面粗糙度Ra为0.05到1.8μm。
9.根据权利要求1的用于光反射器的预涂金属片,其中所述金属片或镀金属片是钢片或镀钢片。
10.一种电装置或电子装置,包括根据权利要求1到9中任何一项的用于光反射器的预涂金属片。
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