СВЕТОРАССЕИВАЮЩИЕ И ОТРАЖАЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ
LIGHT-SCATTERING AND REFLECTING COATINGS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к покрытиям, которые пропускают и отражают свет, подложкам по меньшей мере частично покрытым такими покрытиями, и способам формирования таких покрытий.
Уровень техники
Стандартные системы с задней подсветкой для бытовых электронных устройств содержат источник света, подложку и множество слоев покрытия, которые по меньшей мере частично пропускают свет. Например, стандартная клавиатура с задней подсветкой содержит источник света, пластиковые клавиши и белые, чёрные и прозрачные слои покрытия, нанесённые поверх пластиковых клавиш. Часть чёрного слоя удалена, чтобы отобразить символ, который представляет клавиша. Белые и прозрачные слои покрытия выполнены таким образом, чтобы по меньшей мере частично пропускать свет, так чтобы буквы и цифры выглядели освещёнными источником света через символ клавиши. Поскольку по меньшей мере некоторые слои покрытия должны пропускать свет, цвета и внешний вид современных систем с задней подсветкой для потребительских электронных устройств ограничены.
Значительные усилия были направлены на разработку различных слоёв покрытия для систем с задней подсветкой. Однако эти покрытия имеют различные недостатки. Например, для пропускания света через эти различные слои покрытия часто требуется значительное количество энергии. Таким образом, желательно создать новые системы покрытий для систем с задней подсветкой бытовых электронных устройств, которые преодолевают недостатки, связанные с существующими покрытиями.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является многослойное покрытие, которое пропускает и отражает свет. Многослойное покрытие может содержать первый слой покрытия, полученный из композиции покрытия, содержащей плёнкообразующую смолу, сшитые органические частицы и частицы неорганического пигмента. Сшитые органические частицы и частицы неорганического пигмента могут иметь показатель преломления, который отличается от показателя преломления плёнкообразующей смолы. Многослойное покрытие может дополнительно содержать второй слой покрытия, нанесённый поверх первого слоя покрытия. Второй слой покрытия может быть получен из композиции покрытия, содержащей плёнкообразующую смолу и отражающие и/или просвечивающие частицы.
Настоящее изобретение также относится к подложкам по меньшей мере частично покрытым композициями покрытия, описанными в заявке.
Осуществление изобретения
Для целей последующего описания следует понимать, что осуществления, предложенные настоящим изобретением, могут предполагать различные альтернативные осуществления и последовательности стадий, за исключением случаев, когда явно указано иное. Кроме того, за исключением примеров, или если не указано иное, все числа, выражающие, например, количества ингредиентов, используемых в описании и формуле изобретения, следует подразумевать как предваряемые во всех случаях термином «около». Соответственно, если не указано обратное, числовые параметры, изложенные в последующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приблизительными и могут варьироваться в зависимости от искомых свойств. По меньшей мере, но не в качестве попытки ограничить применение доктрины эквивалентов к объёму притязаний формулы изобретения, каждый числовой параметр следует истолковывать по меньшей мере с учётом количества приведённых значащих цифр и с применением обычных методов округления.
Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, определяющие широкий объём изобретения, являются приближёнными, числовые значения, указанные в конкретных примерах, представлены настолько точно, насколько возможно. Однако любое численное значение по существу содержит определённые ошибки, неизбежно возникающие из стандартного отклонения, обнаруживаемого при их соответствующих измерениях.
Кроме того, следует понимать, что любой числовой диапазон, приведённый в описании, предполагает включение всех поддиапазонов, охватываемых им. Например, диапазон “1 - 10” предназначен для включения всех поддиапазонов между (и включая) указанным минимальным значением около 1 и указанным максимальным значением около 10, то есть, имеющих минимальное значение, равное или более около 1 и максимальное значение, равное или менее около 10.
В данной заявке использование единственного числа включает множественное число и множественное число включает единственное число, если не оговорено иное. Кроме того, в данной заявке, использование "или" означает "и/или", если специально не указано иное, хотя "и/или" может быть явно использовано в некоторых случаях. Кроме того, в данной заявке использование единственного означает "по меньшей мере один", если специально не указано иное. Например, плёнкообразующая смола, сшитая органическая частица, частица неорганического пигмента и тому подобные относятся к одному или нескольким из любых этих элементов.
Как указано, настоящее изобретение направлено на светорассеивающее базовое покрытие. Термин «светорассеивающее» относится к покрытию, которое пропускает лучи видимого света. Кроме того, в соответствии с использованием в описании, термин «пoлимер» относится к форполимерам, олигомерам и к гомополимерам и сополимерам. Термин «смола» используется взаимозаменяемо с «полимером».
Светорассеивающее базовое покрытие, может быть использовано в качестве первого слоя покрытия, который сформирован из композиции покрытия, которая содержит плёнкообразующую смолу, сшитые органические частицы и частицы неорганического пигмента. Используемый в описании термин «плёнкообразующая смола» относится к смоле, которая может образовывать самоподдерживающую непрерывную плёнку по меньшей мере на горизонтальной поверхности подложки после удаления любых разбавителей или носителей, присутствующих в композиции, или после отверждения. Плёнкообразующая смола может включать любую из множества термопластичных и/или термореактивных плёнкообразующих смол известного уровня техники. Используемый в описании термин «термореактивный» относится к смолам, которые «твёрдеют» необратимо при отверждении или сшивке, причём полимерные цепи полимерных компонентов связаны между собой ковалентными связями. Это свойство обычно связано с реакцией поперечной сшивки компонентов композиции, часто вызываемой, например, нагревом или излучением. Реакции отверждения или сшивки также могут проводиться в условиях окружающей среды. После отверждения или сшивки термореактивная смола не будет плавиться при нагреве и нерастворима в растворителях. Как отмечено, плёнкообразующая смола может также включать термопластичную плёнкообразующую смолу. Используемый в описании термин «термопластичная» относится к смолам, которые содержат полимерные компоненты, которые не связаны ковалентными связями и, таким образом, могут претерпевать течение при нагреве и растворимы в растворителях.
Не ограничивающие примеры подходящих плёнкообразующих смол включают (мет)акриловые смолы. Используемый в описании термин «(мет)акриловый» и подобные термины относятся как к акриловому, так и к соответствующему метакриловому материалу. Другие не ограничивающие примеры подходящих плёнкообразующих смол включают полиуретаны, сложные полиэфиры, полиамиды, простые полиэфиры, полисилоксаны, эпоксидные смолы, виниловые смолы их сополимеры и их смеси. Подходящие смеси плёнкообразующих смол также могут быть использованы при получении настоящих композиций покрытия.
Плёнкообразующая смола может иметь любую из различных реакционноспособных функциональных групп, включающих, но без ограничения, группы карбоновой кислоты, аминогруппы, эпоксидные группы, гидроксильные группы, тиольные группы, карбаматные группы, амидные группы, группы мочевины, изоцианатные группы (включая блокированные изоцианатные группы) и их комбинации. Термин «реакционноспособная функциональная группа» относится к атому, группе атомов, функциональной группе или группе, обладающим достаточной реакционной способностью для образования по меньшей мере одной ковалентной связи с другой реакционноспособной группой в химической реакции. В качестве альтернативы, плёнкообразующая смола композиции покрытия, используемой для формирования базового покрытия, полностью свободна от реакционноспособных функциональных групп.
Термореактивные композиции покрытия обычно содержат сшивающий агент, который может быть выбран из любого сшивающего агента, известного в данной области техники, для взаимодействия с функциональной группой, используемой в соответствующих композициях покрытия. Используемый в описании термин «сшивающий агент» относится к молекуле, содержащей две или более функциональных групп, которые являются реакционноспособными по отношению к другим функциональным группам и которые способны связывать две или более молекул мономеров или полимеров посредством химических связей. Альтернативно может быть использована термоотверждающаяся плёнкообразующая смола, имеющая функциональные группы, которые являются реакционноспособными относительно друг друга; таким образом, такие термореактивные смолы являются самосшивающими.
Не ограничивающие примеры сшивающих агентов включают фенольные смолы, амино-смолы, эпоксидные смолы, бета-гидрокси(алкил)амидные смолы, алкилированные карбаматные смолы, изоцианаты, поликислоты, ангидриды, металлорганические материалы с кислотной функциональной группой, полиамины, полиамиды, аминопласты, и их комбинации.
Плёнкообразующая смола может составлять по меньшей мере 40% масс. по меньшей мере 50% масс. или по меньшей мере 60% масс. композиции светорассеивающего покрытия относительно общей массы твёрдого вещества композиции светорассеивающего покрытия. Плёнкообразующая смола может составлять до 90% масс., до 80% масс. или до 70% масс. композиции светорассеивающего покрытия относительно общей массы твёрдого вещества композиции светорассеивающего покрытия. Плёнкообразующая смола может также составлять диапазон от 40 до 90% масс., или от 50 до 80% масс. композиции светорассеивающего покрытия относительно общей массы твёрдого вещества композиции светорассеивающего покрытия.
Композиция покрытия, используемая для формирования светорассеивающего базового покрытия, также может содержать сшитые органические частицы. Используемый в описании термин «сшитые органические частицы» относится к органическим частицам, которые связаны между собой посредством химических связей. Сшитые органические частицы могут иметь средний размер частиц по меньшей мере 0,1 мкм по меньшей мере 0,5 мкм по меньшей мере 1 мкм или по меньшей мере 1,5 мкм. Сшитые органические частицы могут иметь средний размер частиц до 10 мкм, до 7 мкм, до 5 мкм, до 4,5 мкм, до 4 мкм, до 3,5 мкм или до 3 мкм. Сшитые органические частицы также могут иметь средний размер частиц от 0,1 до 10 мкм, от 0,5 до 5 мкм или от 1 до 4,5 мкм. Используемый в описании термин «средний размер частиц» относится к среднему размеру частиц общего количества частиц в образце. Средний размер частиц определяют лазерной дифракцией анализатором размера частиц Malvern Mastersizer 2000 в соответствии с инструкциями, описанными в руководстве Malvern Mastersizer 2000.
Сшитые органические частицы также могут иметь распределение частиц по размерам по меньшей мере 1 мкм по меньшей мере 2 мкм по меньшей мере 2,5 мкм или по меньшей мере 3 мкм. Сшитые органические частицы могут иметь распределение частиц по размерам до 3,5 мкм, до 4 мкм, до 4,5 мкм, до 5 мкм, до 6 мкм, до 7 мкм или до 8 мкм. Сшитые органические частицы могут иметь распределение частиц по размерам от 1 до 8 мкм, от 2 до 6 мкм или от 2,5 до 5 мкм. Используемый в описании термин «распределение частиц по размерам» относится к одному числу, которое составляет разницу между верхним и нижним пределом диапазона размера частиц. Распределение частиц по размерам определяют лазерной дифракцией анализатором размера частиц Malvern Mastersizer 2000 в соответствии с инструкциями, описанными в руководстве Malvern Mastersizer 2000.
Не ограничивающие примеры сшитых органических частиц включают частицы метил(мет)акрилата, частицы стирола, частицы акрилонитрила, частицы силикона, частицы полиметилмочевины, частицы винилацетата, серосодержащие частицы, такие как полисульфидные частицы, фторсодержащие частицы, такие как поливинилиденфторид и их комбинации.
Сшитые органические частицы могут составлять по меньшей мере 2,5% масс. по меньшей мере 5% масс. или по меньшей мере 10% масс. композиции светорассеивающего покрытия относительно общей массы твёрдого вещества композиции светорассеивающего покрытия. Сшитые органические частицы могут составлять до 30% масс., до 20% масс. или до 15% масс. композиции светорассеивающего покрытия относительно общей массы твёрдого вещества композиции светорассеивающего покрытия. Сшитые органические частицы могут составлять диапазон от 2,5 до 30% масс. или от 5 до 15% масс. композиции светорассеивающего покрытия относительно общей массы твёрдого вещества композиции светорассеивающего покрытия.
Композиция покрытия, используемая для формирования светорассеивающего базового покрытия, может дополнительно содержать частицы неорганического пигмента. Используемый в описании термин «частицы неорганического пигмента» относится к неорганическому материалу, который способен внести существенный вклад в непрозрачность или укрывистость покрытия. Не ограничивающие примеры подходящих частиц неорганического пигмента включают диоксид титана, оксид цинка, сульфат бария, карбонат кальция, тальк и их комбинации. Частицы неорганического пигмента могут быть добавлены к композиции покрытия в любой подходящей форме, такой как дискретные частицы, дисперсии, растворы и/или хлопья. Частицы неорганического пигмента также могут быть включены в покрытия путем использования диспергирующего носителя, такого как акриловый диспергирующий носитель, использование которого известно специалистам в данной области техники.
Различные типы частиц неорганического пигмента могут быть объединены в определённых количествах для формирования конкретных смесей пигментов относительно общей массы твёрдого вещества частиц неорганического пигмента и сшитых органических частиц. Например, композиции покрытия, используемые для получения светорассеивающего базового покрытия, могут содержать смесь пигментов (i) диоксида титана и (ii) частиц по меньшей мере одного другого неорганического пигмента, в которой диоксид титана составляет менее 30% масс. общей массы твёрдого вещества частиц неорганического пигмента и сшитых органических частиц. В таких смесях пигментов диоксид титана может составлять менее 20% масс., менее 15% масс., менее 10% масс., менее 8% масс. или менее 6% масс. относительно общей массы твёрдого вещества частиц неорганического пигмента и сшитых органических частиц. В таких смесях пигментов диоксид титана может составлять по меньшей мере 1% масс. или по меньшей мере 3% масс. общей массы твёрдого вещества частиц неорганического пигмента и сшитых органических частиц. Диоксид титана также может содержаться в диапазоне 1 - 30% масс. или 1 - 20% масс., или 1 - 15% масс., или 1 - 10% масс. относительно общей массы частиц неорганического пигмента и сшитых органических частиц. Не ограничивающие примеры частиц по меньшей мере одного другого неорганического пигмента (ii) могут включать любые из описанных выше частиц неорганического пигмента, таких как оксид цинка, сульфат бария, карбонат кальция, тальк и их любая комбинация.
Было установлено, что смесь частиц различных неорганических пигментов в определённых количествах, такая как ранее описанная пигментная смесь, помогает сформировать покрытие с хорошей укрывистостью, обеспечивая при этом рассеяние значительного количества света покрытием.
Частицы неорганического пигмента могут составлять по меньшей мере 5% масс. по меньшей мере 10% масс. или по меньшей мере 20% масс. композиции светорассеивающего покрытия относительно общей массы твёрдого вещества, композиции светорассеивающего покрытия. Частицы неорганического пигмента могут составлять до 50% масс., до 40% масс. или до 30% масс. композиции светорассеивающего покрытия, относительно общей массы твёрдого вещества композиции светорассеивающего покрытия. Частицы неорганического пигмента также могут составлять 5 - 50% масс. или 10 - 40% масс. композиции светорассеивающего покрытия, относительно общей массы твёрдого вещества композиции светорассеивающего покрытия.
И сшитые органические частицы и частицы неорганического пигмента, описанные в заявке, могут иметь показатель преломления отличающийся от показателя преломления плёнкообразующей смолы. Используемый в описании термин «показатель преломления» относится к абсолютному показателю преломления материала, который представляет собой отношение скорости излучения в свободном пространстве к скорости излучения в этом материале. Показатель преломления может быть измерен с использованием известных методов и обычно измеряется с помощью рефрактометра Bausch and Lomb. Разница между показателем преломления плёнкообразующей смолы и показателем преломления сшитых органических частиц и/или частиц неорганического пигмента может составлять по меньшей мере 0,01 по меньшей мере 0,05 или по меньшей мере 0,1. Кроме того, разница между показателем преломления плёнкообразующей смолы и показателем преломления сшитых органических частиц и/или частиц неорганического пигмента может составлять до 0,15 или 0,2. Разница между показателем преломления плёнкообразующей смолы и показателем преломления сшитых органических частиц и/или частиц неорганического пигмента также может варьироваться от 0,01 до 0,2 или от 0,1 до 0,2 или от 0,1 до 0,15.
Другие частицы пигмента также могут быть использованы для формирования светорассеивающего базового покрытия. Например, другие частицы пигмента могут включать те, которые используются в лакокрасочной промышленности и/или указаны в Ассоциации производителей красителей (DCMA). Примеры пигментов и/или пигментных композиций включают, но без ограничения карбазол диоксазиновый сырой пигмент, азо, моноазо, диазо, нафтол AS, солевого типа (хлопья), бензимидазолон, изоиндолинон, изоиндолин и полициклический фталоцианин, хинакридон, перилен, перинон, дикетопирроло пиррол, тиоиндиго, антрахинон, индантрон, антрапиримидин, флавантрон, пирантрон, антантрон, диоксазин, триарилкарбоний, хинофталоновые пигменты, дикето пирроло пиррол красный («DPPBO красный»), газовую сажу и их смеси.
Красители и оттенки также могут быть включены в композиции покрытия. Примеры красителей включают, но не ограничиваются ими, красители на основе растворителей и/или на водной основе, такие как фтало зелёный или синий, оксид железа, ванадат висмута, антрахинон, перилен и хинакридон.

Примеры оттенков включают, но без ограничения, пигменты, диспергированные в носителях на водной основе или смешивающихся с водой, такие как AQUA-CHEM 896 поставляемые Degussa, Inc., CHARISMA COLORANTS и MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS коммерчески поставляемые отделением Accurate Dispersions Eastman Chemical, Inc.
Кроме того, композиция покрытия, используемая для формирования светорассеивающего базового покрытия, может иметь массовое отношение частиц пигмента к плёнкообразующей смоле по меньшей мере 1:1 по меньшей мере 1:1,5 или по меньшей мере 1:2. Композиция покрытия, используемая для формирования светорассеивающего базового покрытия, также может иметь массовое отношение частиц пигмента к плёнкообразующей смоле до 1:10, до 1:5 или до 1:4. Композиция покрытия, используемая для формирования светорассеивающего базового покрытия, также может иметь диапазон массового отношения частиц пигмента к плёнкообразующей смоле, такой как 1:1 - 1:10 или 1: 1,5 - 1:5.
Плёнкообразующую смолу, сшитые органические частицы, частицы неорганического пигмента и любые другие дополнительные материалы могут быть смешаны все вместе в жидкой среде и нанесены на подложку для формирования светорассеивающего базового покрытия. Жидкая среда может включать неводную жидкую среду. Используемый в описании термин «неводный» относится к жидкой среде, содержащей менее 50% масс. воды относительно общей массы жидкой среды. В соответствии с настоящим изобретением такие неводные жидкие среды могут содержать менее 40% масс. воды или менее 30% масс. воды или менее 20% масс. воды или менее 10% масс. воды или менее 5 % воды относительно общей массы жидкой среды. Растворители, которые составляют по меньшей мере 50% масс. жидкой среды, включают органические растворители. Не ограничивающие примеры подходящих органических растворителей включают гликоли, гликолевые эфиры спиртов, спирты, кетоны, диэфиры гликолей, сложные эфиры и сложные диэфиры. Другие не ограничивающие примеры органических растворителей включают ароматические и алифатические углеводороды.
После смешивания плёнкообразующей смолы, сшитых органических частиц, частиц неорганического пигмента и любого другого материала в жидкой среде смесь может быть нанесена на широкий диапазон подложек, известных в промышленности покрытий. Например, покрытия по настоящему изобретению могут быть нанесены на автомобильные подложки, промышленные подложки, упаковочные материалы, деревянные полы и мебель, одежду, электронику, включая корпуса и печатные платы, стекло и остекление, спортивное оборудование, включая мячи для гольфа, и т.п. Эти подложки могут быть, например, металлическими или неметаллическими. Неметаллические подложки могут быть полимерными, включая пластик, полиэфир, полиолефин, полиамид, целлюлозу, полистирол, полиакрил, поли(этиленнафталат), полипропилен, полиэтилен, найлон, сополимер этилена и винилового спорта (EVOH), полимолочную кислоту, другие «зелёные» полимерные подложки, поли(этилентерефталат) (РЕТ), поликарбонат, поликарбонат акрилонитрил бутадиен стирол (PC/ABS), полиамид или могут быть древесиной, шпоном, древесным композитом, древесностружечной плитой, древесноволокнистой плитой средней плотности, цементом, камнем, стеклом, бумагой, картоном, текстилем, кожей, как синтетической так и натуральной и т.п. Металлические подложки включают, но без ограничения ими, олово, сталь (включая оцинкованную сталь, холоднокатаную сталь, горячеоцинкованную сталь среди прочих), алюминий, алюминиевые сплавы, цинк-алюминиевые сплавы, сталь, покрытую цинк-алюминиевым сплавом, а также сталь, плакированную алюминием.
Покрытия по настоящему изобретению особенно полезны при нанесении на пластмассовые подложки, которые помещаются поверх источника света, такие как обычно используется в бытовых электронных изделиях. Например, покрытия по настоящему изобретению могут быть нанесены на пластиковые подложки, находящиеся на клавиатурах домашних настольных компьютеров, ноутбуков, планшетов, сотовых телефонов, других портативных электронных устройств и т.п. Эти устройства могут включать любой тип источника света известного уровня техники для освещения. Например, светодиодный (светоизлучающий диод) источник света может быть использован для освещения колпачков клавиш на клавиатуре домашнего настольного компьютера или ноутбука, на которые нанесено светорассеивающее базовое покрытие.
Светорассеивающие покрытия, сформированные из композиций покрытий, описанных в заявке, могут быть нанесены любыми стандартными в данной области способами, такими как электроосаждение, распыление, электростатическое распыление, погружение, накатывание, нанесение кистью и т.п. После нанесения композиций покрытия на подложку композиции могут быть высушены или отверждены при окружающих условиях, с нагревом или другими средствами, такими как актиническое излучение. Используемый в описании термин «окружающие условия» относится к условиям окружающей среды (например, температуре, влажности и давлению в помещении или наружной среде, в которой расположена подложка). Термин «актиническое излучение» относится к электромагнитному излучению, которое способно инициировать химические реакции. Актиническое излучение включает, но без ограничения, видимый свет, ультрафиолетовое (УФ), рентгеновское и гамма-излучение.
Светорассеивающие покрытия могут быть нанесены до толщины сухой плёнки 1 - 50 мкм, 1 - 30 мкм или 5 - 20 мкм.

Было установлено, что описанные в заявке композиции светорассеивающих покрытий образуют покрытие с хорошей укрывистостью, которое также позволяет рассеивать значительное количество света покрытием. Например, светорассеивающее покрытие может иметь значение L, измеренное под углом 15° по меньшей мере 40 по меньшей мере 60 по меньшей мере 85 или по меньшей мере 95. Используемый в описании термин «значение L» относится к мере непрозрачности плёнки или покрытия. Чем больше значение L, тем больше непрозрачность, которая, в свою очередь, обеспечивает покрытие с лучшей укрывистостью. Значение L определяется спектрофотометром Gretag MacBeth Color-Eye 2145 с использованием цветовой системы CIE94 и координат L*a*b * и в соответствии с инструкциями, описанными в руководстве спектрофотометра Gretag MacBeth Color-Eye 2145. В то же время светорассеивающие покрытия также могут иметь коэффициент пропускания света по меньшей мере 10% по меньшей мере 20% по меньшей мере 30% или по меньшей мере 45%. Используемый в описании термин «коэффициент пропускания света» относится к количеству света, который проходит через покрытие или плёнку, делённому на общее количество света, падающего на образец. Коэффициент пропускания света определяется с помощью нефелометра (мутномера) NIPPON DENSHOKU, NDH 2000N следуя инструкциям, описанным в руководстве нефелометра (мутномера) NIPPON DENSHOKU, NDH 2000N.
Как указано, второй слой покрытия может быть нанесен поверх светорассеивающего базового покрытия, которое действует а качестве первого слоя покрытия. Второй слой покрытия может быть нанесен непосредственно поверх первого слоя покрытия без какого-либо материала, расположенного между ними. Второй слой покрытия может быть сформирован из композиции, которая содержит плёнкообразующую смолу. Плёнкообразующая смола может включать любую одну или комбинацию плёнкообразующих смол, описанных выше. Например, плёнкообразующая смола может включать (мет)акриловую смолу. Плёнкообразующая смола, используемая для получения второго слоя покрытия, может быть такой же или отличной от плёнкообразующей смолы, используемой для получения светорассеивающего базового покрытия, которое действует в качестве первого слоя покрытия.
Плёнкообразующая смола композиции покрытия, используемая для формирования второго слоя покрытия, может составлять по меньшей мере 60% масс. по меньшей мере 70% масс. или по меньшей мере 80% масс. второй композиции покрытия относительно общей массы твёрдого вещества второй композиции покрытия. Плёнкообразующая смола, используемая для формирования второго слоя покрытия, может составлять до 90% масс., до 95% масс. или до 99% масс. второй композиции покрытия относительно общей массы твёрдого вещества второй композиции покрытия. Плёнкообразующая смола, используемая для формирования второго слоя покрытия, может составлять диапазон, например, 60 - 99% масс. или 80 - 95% масс., второй композиции покрытия относительно общей массы твёрдого вещества второй композиции покрытия.
Композиция покрытия, используемая для формирования второго слоя покрытия, также может содержать отражающие и/или просвечивающие частицы. Используемый в описании термин «отражающие частицы» относится к частицам, размер, структура которых, текстура, включая толщину слоя или их слоёв, а также их физическую и химическую природу, позволяют частицам отражать падающий свет. Кроме того, «просвечивающие частицы» относятся к частицам, которые обеспечивают по меньшей мере частичное пропускание света с некоторой степенью искажения независимо от того, рассеивается или нет свет частицами. Например, просвечивающие частицы, используемые в настоящем изобретении, могут быть выбраны так, чтобы обеспечить пропускание света по меньшей мере 10% или по меньшей мере 20% или по меньшей мере 25%, или по меньшей мере 30%. Не ограничивающие примеры отражающих и/или просвечивающих частиц включают алюминий, слюду или их смесь.
Отражающие и/или просвечивающие частицы могут иметь средний размер частиц по меньшей мере 1 мкм по меньшей мере 3 мкм по меньшей мере 5 мкм по меньшей мере 10 мкм по меньшей мере 20 мкм или по меньшей мере 30 мкм. Отражающие и/или просвечивающие частицы могут иметь средний размер частиц до 60 мкм, до 50 мкм или до 40 мкм. Отражающие и/или просвечивающие частицы также могут иметь средний размер частиц, например, 1 - 60 мкм, 10 - 60 мкм, 30 - 60 мкм, 1 - 10 мкм или 1 - 6 мкм.
Кроме того, смесь различных отражающих и/или просвечивающих частиц, имеющих разные размеры частиц, также может быть использована с композициями покрытия, которые образуют второй слой покрытия. Например, отражающие и/или просвечивающие частицы могут включать частицы алюминия, имеющие размер частиц менее 6 мкм и/или слюды, имеющие размер частиц 30 - 60 мкм. Кроме того, частицы алюминия и слюды могут быть объединены при различных соотношениях для формирования отражающих и/или просвечивающих частиц второго слоя покрытия.
Плёнкообразующую смолу и отражающие и/или просвечивающие частицы могут быть все вместе смешаны в жидкой среде и нанесены поверх светорассеивающего базового покрытия для формирования многослойного покрытия, которое пропускает и отражает свет. Жидкая среда может включать неводную жидкую среду, как описано выше. Вторая композиция покрытия также может быть нанесена поверх первого слоя покрытия с использованием любого из описанных ранее способов, таких как электроосаждение, распыление, электростатическое распыление, накатывание, нанесение кистью и т.п. После нанесения второй композиции покрытия на первый слой покрытия вторая композиция покрытия может быть высушена или отверждена при окружающих условиях, с нагревом или другими средствами, такими как актиническое излучение. Таким образом, каждая композиция покрытия может быть нанесена способом сухого по сухому, при котором каждая композиция покрытия высушивается или отверждается перед нанесением другой композиции. Альтернативно все или некоторые комбинации каждой композиции покрытия, описанной в заявке, могут быть нанесены способом мокрого по мокрому и высушены или отверждены совместно.
Второй слой покрытия, который содержит отражающие и/или просвечивающие частицы, может быть нанесён до толщины сухой плёнки 2 - 25 мкм, 5 - 20 мкм или 10 - 20 мкм.
Было установлено, что первая и вторая композиции покрытия, описанные в заявке, образуют многослойное покрытие с хорошими укрывистостью, светопропусканием и светоотражающей способностью. Например, первый и второй слои покрытия совместно могут иметь значение L, измеренное под углом 15° по меньшей мере 110 по меньшей мере 120 или по меньшей мере 130. В то же время первый и второй слои покрытия вместе могут также иметь пропускание света по меньшей мере 8% по меньшей мере 10% по меньшей мере 12% или по меньшей мере 15%. Кроме того, первый и второй слои покрытия также совместно могут также обладать хорошей светоотражающей способностью.
Дополнительные слои покрытия также могут быть добавлены к описанному выше многослойному покрытию. Например, многослойное покрытие может также содержать третий слой покрытия, сформированный поверх второго слоя покрытия. Третий слой покрытия может быть сформирован из композиции покрытия, которая содержит плёнкообразующую смолу и краситель, такой как, например, частицы неорганического пигмента. Плёнкообразующая смола и краситель могут включать любые смолы и красители, описанные ранее. Например, третья композиция покрытия может содержать частицы чёрного пигмента с образованием чёрного внешнего покрытия поверх второго слоя покрытия.
Многослойное покрытие может также содержать прозрачный слой покрытия. Используемый в описании термин «прозрачный слой покрытия» относится к слою покрытия, который является прозрачным. Термин «прозрачный» относится к покрытию, в котором поверхность под покрытием видна невооруженным глазом при рассмотрении через покрытие. Прозрачный слой покрытия может быть сформирован из композиции покрытия, которая может содержать любую из ранее описанных плёнкообразующих смол. Композиция покрытия может также содержать любой из ранее описанных красителей. Такие красители могут быть добавлены таким образом, чтобы они не влияли на желаемую прозрачность прозрачного слоя покрытия. Кроме того, прозрачный слой покрытий может быть расположен между вторым и третьим слоями покрытия для защиты второго слоя покрытия во время процесса травления колпачков клавиш. В процессе травления колпачков клавиш обычно используют лазер или другое устройство для проникновения через слой покрытия и формирования изображения, например, числа или буквы, находящегося на клавиатуре. В результате размещения слоя прозрачного покрытия между вторым и третьим слоями покрытия, описанными в заявке, прозрачный слой покрытия может защитить второй слой покрытия от повреждений во время процесса травления.
Кроме того, многослойное покрытие может дополнительно содержать стойкое к истиранию верхнее покрытие. Стойкое к истиранию верхнее покрытие может содержать прозрачный слой покрытия, сформированный поверх самого внешнего слоя покрытия многослойной системы покрытия. Например, после проведения процесса травления поверх третьего слоя покрытия может быть сформировано стойкое к истиранию верхнее покрытие. Стойкое к истиранию верхнее покрытие может защитить от царапин, задиров, повреждения поверхности и других физических повреждений. Стойкое к истиранию верхнее покрытие также может обладать другими свойствами, такими как химическая стойкость, стойкость к отпечаткам пальцев и сенсорные свойства.
Третий слой покрытия, прозрачный слой покрытия и стойкий к истиранию верхний слой может быть нанесен с использованием любого из описанных выше способов, таких как электроосаждение, распыление, электростатическое распыление, погружение, накатка, нанесение щёткой и т.п. Кроме того, каждая композиция покрытия может быть нанесена способом сухого по сухому. Альтернативно, все или некоторые комбинации каждой композиции покрытия могут быть нанесены способом мокрого по мокрому и высушены или отверждены совместно.
Любая из композиций покрытий, описанных в заявке, может содержать дополнительные материалы. Не ограничивающие примеры дополнительных материалов, которые могут быть использованы с композициями покрытия по настоящему изобретению, включают пластификаторы, стойкие к истиранию частицы, коррозионно-стойкие частицы, ингибирующие коррозию добавки, наполнители, включая, но без ограничения, глины, неорганические минералы, антиоксиданты, светостабилизаторы из стерически затруднённых аминов, УФ поглотители и стабилизаторы, поверхностно-активные вещества, средства для регулирования потока и поверхности, тиксотропные агенты, органические сорастворители, реакционноспособные разбавители, катализаторы, ингибиторы реакции и другие обычные вспомогательные вещества.
Следующие примеры представлены для демонстрации общих принципов изобретения. Изобретение не следует рассматривать как ограниченное конкретными представленными примерами. Все части и проценты в примерах являются массовыми, если не указано иное.
Пример 1
Приготовление композиции светорассеивающего покрытия
Три (3) композиции светорассеивающего базового покрытия получали из компонентов, перечисленных в таблице 1.
Таблица 1
Компоненты
Базовое покрытие 1 (граммы)
Базовое покрытие 2 (граммы)
Базовое покрытие 3 (граммы)
Раствор смолы Dianal MB-2952 <sup>1</sup>
34,73
34,78
34,82
Dianal LR-7671<sup>2</sup>
10,50
10,52
10,53
Раствор CAB381-2 <sup>3</sup>
7,73
7,74
7,74
Метилэтилкетон
9,89
10,00
10,00
AFCONA-3777 <sup>4</sup>
0,41
0,42
0,42
Ceraflour 996 <sup>5</sup>
2,76
2,77
2,77
TiO<sub>2</sub> Промежуточный<sup>6</sup>
0,57
0,57
0,57
Промежуточные сшитые органические частицы<sup>7</sup>
8,41
5,61
3,38
BaSO<sub>4</sub> Промежуточный<sup>8</sup>
5,44
7,26
8,73
Ацетон
7,59
7,90
8,41
2-Бутоксиэтанол
2,17
2,26
2,33
Этилацетат
9,77
10,17
10,30
1
Акриловая смола, коммерчески поставляемая Shanghai Nagase Trading Co., LTD, смешанная с метилэтилкетоном и н-бутилацетатом.
2
Акриловая смола, коммерчески поставляемая Mitsubishi Rayon Company, LTD.
3
Бутират ацетата целлюлозы, коммерчески поставляемый Eastman Chemical Company, смешанный с метилэтилкетоном и н-бутилацетатом.
4
Фторуглеродный модифицированный полимер, коммерчески поставляемый Afcona Additives.
5
Микронизированный PTFE-модифицированный полиэтиленовый воск, коммерчески поставляемый BYK-CeraB.V.
6

Промежуточный раствор диоксида титана, полученный из акриловой смолы, Aromatic 100 (ароматическая углеводородная смесь, коммерчески поставляемая Ashland Inc.), DISPERBYK 110 (насыщенный сложный полиэфир с кислотными группами, коммерчески поставляемый BYKChemie GMBH), н-бутилацетата метилового эфира пропиленгликоля, BENTONE 34 (монтмориллонитовая глина, коммерчески поставляемая Elementis Specialties), TRONOX CR 826 (диоксид титана, коммерчески поставляемый Tronox Inc.) и Microtalc CM2 (гидратированный силикат магния, коммерчески поставляемый Soc. Industries Lombarda).
7

Промежуточный раствор, содержащий сшитые органические частицы, полученный из SX-350H (сшитые стирольные частицы, коммерчески поставляемые Soken Chemical & Engineering Co., LTD.), Dianal MB-2952 (акриловая смола, коммерчески поставляемая Shanghai Nagase Trading Co., LTD), DISPERBYK 110 (насыщенный сложный полиэфир с кислотными группами, коммерчески поставляемый BYKChemie GMBH), изопропанола, ксилола, этилацетата, н-бутилацетата и метилового эфира пропиленгликоля.
8

Промежуточный раствор сульфата бария, полученный из сульфата бария (сульфат бария, коммерчески поставляемый Sachtleben Corporation), Dianal MB-2952 (акриловая смола, коммерчески поставляемая Shanghai Nagase Trading Co., LTD), DISPERBYK 110 (насыщенный сложный полиэфир с кислотной группы, коммерчески поставляемый BYKChemie GMBH), изопропанола, ксилола, этилацетата, н-бутилацетата и метилового эфира пропиленгликоля.
Компоненты образцов 1, 2 и 3 взвешивали в контейнере ёмкостью в половину пинты и смешивали лопастной мешалкой с воздушным двигателем в течение 20 минут. После смешивания компонентов каждого образца каждый смешанный образец разбавляли смесью растворителей (смесь 2-бутоксиэтанола, метилэтилкетона, ацетона и этилацетата) при отношении растворителя к образцу 2:1.
Пример 2
Приготовление композиции отражающего и светорассеивающего покрытия
Композицию отражающего и светорассеивающего покрытия получали из компонентов, перечисленных в таблице 2.
Компоненты
Масса (граммы)
Раствор смолы Dianal MB-2952 <sup>1</sup>
44,97
Dianal LR-7671<sup>2</sup>
14,99
Раствор CAB381-2 <sup>3</sup>
9,99
Метилэтилкетон
9,99
Disparlon NS-5501 <sup>9</sup>
5,00
Disparlon 4200-10 <sup>10</sup>
1,00
Afcona-3777 <sup>4</sup>
0,50
Amorso-475<sup>11</sup>
2,00
METALURE<sup></sup> 55700 <sup>12</sup>
3,28
9
Композиционный тиксотропный агент, коммерчески поставляемый Kusumoto Chemicals, LTD.
10
Полиолефиновая ксилольная дисперсия, коммерчески поставляемая Kusumoto Chemicals, LTD.
11
Полиэфирная смола, коммерчески поставляемая Amorson Inc.
12
Алюминиевая пигментная дисперсия, коммерчески поставляемая Eckart GMBH & Co.

Все компоненты, перечисленные в таблице 2, за исключением METALURE 55700, взвешивали в контейнере ёмкостью в половину пинты и смешивали лопастной мешалкой с воздушным двигателем в течение 5 минут. Затем при перемешивании добавляли METALURE 55700. Смесь перемешивали в течение 20 минут. Конечную смесь затем разбавляли смесью растворителей (смесь 2-бутоксиэтанола, метилэтилкетона, ацетона и этилацетата) при отношении растворитель к смеси 2:1.
Пример 3
Приготовление и оценка многослойного покрытия, которое пропускает и отражает свет
Композиции светорассеивающих покрытий композиций 1 - 3 базового покрытия примера 1 встряхивали вручную и распыляли на прозрачные поликарбонатные пластиковые панели или подложки клавиш клавиатуры. Нанесение на подложки выполняли с помощью устройства Spraymation с пистолетом-распылителем Binks модели 95A с системой 66S форсунки и ёмкости. Композиции распыляли при давлении воздуха 25 фунтов на квадратный дюйм с расстояния 6 дюймов от подложки с шагом перемещения в 1 дюйм для каждого прохода. После нанесения каждой композиции оставляли для быстрого испарения в течение десяти минут. Затем композиции высушивали для формирования покрытия.
Затем композиции отражающего и светорассеивающего покрытия примера 2 распыляли поверх базовых покрытий, сформированных из композиций примера 1. Композицию примера 2 распыляли с помощью устройства Spraymation с пистолетом-распылителем Binks модели 95A с системой 66S форсунки и ёмкости. Композиции распыляли при давлении воздуха 25 фунтов на квадратный дюйм с расстояния 6 дюймов от подложки с шагом перемещения в 1 дюйм для каждого прохода. После нанесения каждой композиции оставляли для быстрого испарения в течение десяти минут. Затем композиции отражающего и светорассеивающего покрытия отверждали в течение 30 мин при 120°F. Оценивали различные свойства многослойного покрытия, включая пропускание света и значения L. Эти свойства показаны в таблице 3.
Таблица 3
Многослойное покрытие
Визуальный контроль
Средняя толщина сухой плёнки основного покрытия (микрон)<sup>13</sup>
Средняя толщина сухой плёнки второго покрытия (микрон)<sup>13</sup>
L-Значение при 15°<sup>14</sup>
Пропускание света (%)<sup>15</sup>
Базовое покрытие 1
Источник света не виден через панель
6,3
5,7
131
15
Базовое покрытие 2
Источник света не виден через панель
6,3
5,9
135
16
Базовое покрытие 3
Источник света не виден через панель
6,4
5,8
134
14
13
Толщина сухой плёнки определяется с помощью прибора Deltascope.
14

L-Значение определяется с помощью спектрофотометра GRETAGMACBETH COLOR-EYE 2145 с использованием цветовой системы CIE94 с использованием координат L*a*b *.
15
Определяют пропускание света с помощью нефелометра NIPPON DENSHOKU, NDH 2000N (Мутномер).
Как показано в таблице 3, каждое многослойное покрытие 1 - 3 обладает хорошими укрывистостью, светопропусканием и светоотражающей способностью.
Настоящее изобретение также относится к следующим пунктам.
Пункт 1: Многослойное покрытие, которое пропускает и отражает свет, содержащее: (а) первый слой покрытия, полученный из композиции покрытия, содержащей плёнкообразующую смолу, сшитые органические частицы и частицы неорганического пигмента, причём указанные сшитые органические частицы и указанные частицы неорганического пигмента имеют показатель преломления, который отличается от показателя преломления указанной плёнкообразующей смолы; и (b) второй слой покрытия, нанесённый поверх указанного первого слоя покрытия, причем указанный второй слой покрытия получен из композиции покрытия, содержащей плёнкообразующую смолу и отражающие и/или просвечивающие частицы.
Пункт 2: Многослойное покрытие по п.1, в котором разница между показателем преломления сшитых органических частиц и плёнкообразующей смолы составляет от 0,01 до 0,2.
Пункт 3: Многослойное покрытие по п. 1 или 2, в котором плёнкообразующая смола композиции покрытия первого слоя покрытия и/или второго слоя покрытия включает (мет)акриловую смолу.
Пункт 4: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 3, в котором плёнкообразующая смола композиции покрытия первого слоя покрытия и/или второго слоя покрытия полностью свободна от реакционноспособных функциональных групп.
Пункт 5: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 4, в котором сшитые органические частицы включают частицы метил(мет)акрилата, частицы стирола, частицы акрилонитрила, частицы полиметилмочевины, частицы силиконовых полимеров, частицы винилацетата, серосодержащие частицы, фторсодержащие частицы или их комбинацию.
Пункт 6: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 5, в котором сшитые органические частицы имеют средний размер частиц 0,1 - 10 мкм.
Пункт 7: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 6, в котором сшитые органические частицы имеют распределение частиц по размерам 1 - 8 мкм.
Пункт 8: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 7, в котором частицы неорганического пигмента включают диоксид титана, оксид цинка, сульфат бария, карбонат кальция, тальк или их комбинации.
Пункт 9: Многослойное покрытие по любому пп. 1 - 7, в котором частицы неорганического пигмента содержат пигментную смесь, содержащую (i) диоксид титана и (ii) частицы по меньшей мере одного другого неорганического пигмента, который отличается от диоксида титана, причём диоксид титана составляет менее 30% масс. общей массы твёрдого вещества частиц неорганического пигмента и сшитых органических частиц.
Пункт 10: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 9, в котором композиция покрытия первого слоя покрытия имеет массовое отношение частиц пигмента к плёнкообразующей смоле от 1:1 до 1:10.
Пункт 11: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 10, в котором отражающие и/или просвечивающие частицы включают алюминий, слюду или их смесь.
Пункт 12: Многослойное покрытие по п. 11, в котором частицы алюминия имеют размер частиц менее 6 мкм.
Пункт 13: Многослойное покрытие по п. 11, в котором слюда имеет размер частиц 30 - 60 мкм.
Пункт 14: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 13, в котором первый и второй слои покрытия совместно имеют коэффициент пропускания света по меньшей мере 8% и значение L, измеренное под углом 15°, превышающее 110.
Пункт 15: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 14, дополнительно содержащее третий слой покрытия, нанесенный поверх второго слоя покрытия, причём указанный третий слой покрытия получен из композиции покрытия, содержащей частицы неорганического пигмента и плёнкообразующую смолу.
Пункт 16: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 15, дополнительно содержащее прозрачный слой, расположенный между вторым слоем покрытия и третьим слоем покрытия.
Пункт 17: Многослойное покрытие по любому из пп. 1 - 16, дополнительно содержащее стойкое к истиранию верхнее покрытие, нанесённое поверх третьего слоя покрытия.
Пункт 18: Подложка по меньшей мере частично покрытая многослойным покрытием по любому из пп. 1 - 17.
Пункт 19: По меньшей мере частично покрытая подложка по п. 18, которая представляет собой пластиковую подложку.
Пункт 20: По меньшей мере частично покрытая подложка по п. 18 или 19, которая представляет собой клавиатуру, содержащую источник света.
Хотя конкретные осуществления настоящего изобретения описаны выше для целей иллюстрации, специалистам в данной области техники будет очевидно, что могут быть сделаны многочисленные вариации деталей настоящего изобретения без отступления от объёма притязаний изобретения, в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.