绝缘性遮光用印刷油墨以及绝缘性构件

摘要

一种绝缘性遮光用印刷油墨，含有竹炭和胶粘剂树脂。

说明书

交叉引用

本申请以2017年5月12日递交的日本专利申请2017-095498为基础，主张优先权，将其公开的全部纳入本申请。

技术领域

本发明涉及一种绝缘性遮光用印刷油墨以及绝缘性构件。

背景技术

在相关技术领域，对油墨除印刷性之外有各种性能要求。其中，在电子设备领域，要求使用同时具有遮光用途和绝缘性能黑色油墨。作为这样的黑色油墨，一般使用炭黑或氧化铁。

然而，要将炭黑用在电子仪器领域，因为其具有导电性，存在阻抗值不足的问题。换言之，虽然提高炭黑的配比量，能获得遮光效果，但是导电性也变高，结果绝缘性就会降低。换句话说，绝缘性和遮盖力之间存在此消彼长的关系。为解决这一问题，专利文献1(日本专利申请JP 2001-207079A)中公开了关于表面被树脂覆盖的炭黑的技术。

另外，从环境保护的观点出发，一直在寻求能替代炭黑以及氧化铁的新油墨材料。作为不破坏环境的油墨材料，例如，在专利文献2(日本专利申请JP2008-179737A)中，公开了一种油墨有关的技术，该油墨包含特定粒径的可添加至食品中的碳素粉末。

发明要解决的课题

但是，专利文献2中公开的技术，是以添加在食品中为目的的，不是着眼于电子设备用途的技术。另外，从确保食品安全性角度出发，把使用可用于食品添加的特殊胶粘剂树脂作为前提条件等，使得能够使用的材料也很有限。

解决课题的手段

本发明人锐意开发可替代以往炭黑的不破坏环境的电子设备用油墨，研究结果首次发现，通过使用竹炭，能够使高遮盖力和高绝缘性得以并存。

这里通常来说，木炭和竹炭等植物来源以及从其它有机物来源的炭具有导电性能，且所述的导电性能随烧制温度等条件的变化而不同。

因此，本发明人从开发可稳定获得高绝缘性油墨的观点进行研究，不是着眼于竹炭本身具有的导电特性，而着眼于竹炭特有的结构方面。并且，发现胶粘剂树脂覆盖在油墨中的竹炭的整个外表面以及竹炭自身特有的结构形成的内部表面，使胶粘剂树脂所具有的绝缘性更有效且稳定。同时，也发现竹炭与其它木炭相比，更容易与胶粘剂树脂(binderresin)结和，能获得良好的覆盖。而且，通过使用竹炭，不仅获得了高遮盖性，并通过与胶粘剂树脂的组合，实现了高遮盖性和高绝缘性并存的油墨。

发明内容

本发明提供一种含有竹炭和胶粘剂树脂的绝缘性遮光用印刷油墨。

另外,本发明提供一种绝缘性构件,具体包括基材,以及在所述基材上形成的所述绝缘性遮光用印刷油墨涂膜。

发明效果

根据本发明,可以提供能够使高绝缘性和高遮盖性并存的环保的绝缘性遮光用印刷油墨。

发明的实施形态

绝缘性遮光用印刷油墨

以下,关于本发明的实施形态进行详细说明。

本发明的绝缘性遮光用印刷油墨,含有竹炭和胶粘剂树脂。

竹炭是作为黑色油墨使用的物质,是把竹子烧制后得到的炭。

竹子很容易买到并且价格便宜,并且从循环型资源的观点来看,是不破坏环境的材料。竹子种类很多,例如通常使用真竹、淡竹、孟宗竹、布袋竹、黑竹、雌竹、根曲竹等。这些种类既可以单独使用一种，也可以混合使用二种或以上。

竹子的烧制方法为众所周知，有在炭窑烧制的方法，也有使用不锈钢等材质的炭化炉的机械烧制方法。另外，在使用炭化炉的机械烧制方法中，也包含用加热水蒸气在无氧气环境中进行加热处理的方法。另外，烧制条件，用炭窑烧制时，在400～1000℃高温下，烧制数日～一周左右，使用炭化炉机械烧制时，例如400℃～1000℃高温下，烧制6～8小时左右。但用加热水蒸气进行加热处理时，常在15分～1小时左右的短时间内进行。

竹炭通常比木炭等更多生成更细微的孔。这些细微的孔中，宏管道(macrotubes)无间隙的排列形成一种所谓的蜂巢结构，在这些宏管道中，吸取竹子的营养以及水分等的管胞炭化结晶，并进一步地在其内壁上形成更细微的微管。此外，由于竹子的纤维结构是纵向排列、直线状的，因此这些细微孔也比较容易相互直线状聚集排列。宏管道的平均孔径大概在10～40μm，微管的平均孔径大概在1～5nm。

另外，竹子中较多含有硅酸以及钾，这些元素在被烧制成竹炭时，具有固化成玻璃态的性质。因此，竹炭通常被认为比木炭等更多含有玻璃态的物质。

竹炭的比表面积，例如用氮气吸附的BET多点法算出的数值，优选的在100m²/g以上，更优选的在200m²/g以上。

另一方面，竹炭的比表面积，优选的在1,000m²/g以下，更优选的在500m²/g以下。由此可以提高遮盖力。

竹炭的比表面积的测量可以依据JIS Z8830测量。

竹炭的50％的粒径(D₅₀)优选在0.05μm以上，更优选在1μm以上，再更优选为2.5μm。由此可以得到适当的分散性。

另一方面，竹炭的50％的粒径(D₅₀)优选在10μm以下，更优选在8.0μm以下，再更优选为5.0μm以下。由此可以形成适当的涂膜，并能提高遮盖力。

另外，竹炭的90％的粒径(D₉₀)优选在20μm以下，更优选在10μm以下。

再者，竹炭的50％的粒径(D₅₀)以及90％的粒径(D₉₀)的测量，可以用例如激光折射与散射法通过体积基准测量粒度分布来求得。

竹炭的含量，相对100重量份的绝缘性遮光用印刷油墨中的固体成分，优选在40重量份以上，更优选在70重量份以上。由此，可以维持印刷特性，提高遮盖性，也能够提高绝缘性。

另一方面，竹炭的含量，相对于100重量份绝缘性遮光用印刷油墨中的固体成分，优选在90重量份以下，更优选在80重量份以下。由此可以获得适当的流动性，完成良好的印刷。

从让油墨特性更适当的观点出发，竹炭表面也可以进行物理性或化学性处理。

胶粘剂树脂被用来分散竹炭，形成印刷涂膜而使用。

胶粘剂树脂，只要是化学有机合成的树脂即可，可以使用多种多样的树脂。从与竹炭的相溶性良好，在更高水准上使高绝缘性和遮盖性并存的观点出发，胶粘剂树脂，优选从氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂(在本说明书中也称作“氯乙烯树脂”)、丙烯酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚碳酸酯树脂、聚烯烃树脂、合成橡胶、纤维素树脂、马来酸树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯氧基树脂、活性能量射线固化树脂、上述树脂的改性物，以及从天然树脂的改性物中选取的一种或两种以上的树脂。其中，更优选氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、或者环氧树脂，或者这些树脂的改性物，最为优选聚酯树脂。

胶粘剂树脂的含量，相对100重量份的竹炭，优选在10重量份以上，更优选在20重量份以上，另一方面，优选在150重量份以下，更优选在120重量份以下。根据所述下限值以上的设定，能得到良好的印刷性，另一方面，根据所述上限值以下的设定，能够在更高水准上使绝缘性和遮盖性并存。

本发明的绝缘性遮光用印刷油墨，因含有竹炭和胶粘剂树脂，能够使绝缘性和遮盖性并存。这种机制的详细情况虽然不明确，但是如上所述，竹炭，通常比木炭含有更多细微的孔，具有被称为蜂巢结构的细微孔无间隙排列的结构。因此，这些细微孔的入口附近以及孔的内部就能够流进胶粘剂树脂。另外，因竹炭通常比木炭更多含有玻璃状的物质，因此被认为与胶粘剂树脂的濡湿性比木炭良好。

其结果是，形成胶粘剂树脂将竹炭密封的状态，即便增加竹炭的配比量以提高遮盖性，也能够抑制阻抗值的降低，因此使绝缘性和遮盖性能够并存，这是可以推测到的。进而，本发明的绝缘性遮光用印刷油墨，即使使用了导电性比较高的竹炭的场合，如上所述，由于竹炭被胶粘剂树脂密封了，因此能够得到良好的绝缘性。

本发明的绝缘性遮光用印刷油墨，通过满足以下条件，能够在较高水准下，使绝缘性和遮盖性并存。这样的理由虽然不明确，但是，本发明人在反复研究使用竹炭的绝缘性遮光用印刷油墨中，发现通过把该条件中的光学浓度(OD)值控制在特定的范围内，可以有效达到实现适合绝缘性遮光用印刷油墨用途的遮盖性和绝缘性并存的指标。

本发明的绝缘性遮光用印刷油墨，使用钢丝径为6密耳的印刷试验机(RKPrintCoat Instruments Ltd.,制造、横杆No.2)，用50mm/秒的移动速度拉动，在玻璃基材上涂抹，所得到的涂膜的光学浓度(OD)值，优选在1.0以上，7.0以下。该涂膜是在80℃下，经过60分钟干燥后可以得到的。

该涂膜的光学浓度(OD)值，从获得遮盖性的观点出发，更优选在3.5以上。另一方面，该涂膜的光学涂膜(OD)值，从获得良好的油墨流动性、印刷特性以及附着性等观点出发，更优选在6.0以下。

在本发明的绝缘性遮光用印刷油墨中，为了控制该涂膜的光学浓度(OD)值，可以通过控制竹炭的烧制温度、根据平均粒径以及比表面积等选择胶粘剂树脂的种类、控制竹炭和胶粘剂树脂的配比及控制竹炭对胶粘剂树脂的分散程度等，最终获得。另外，要想控制分散程度，按照竹炭和胶粘剂树脂的组合等，可以通过例如选择分散设备中剪切力强度以及处理次数等来进行。

再者，所述(OD)值是指用对数来表示的光的透过率(T％)的数值。一般来说，OD值越高，意味着光的透过率越低。

另外，OD值可以通过例如浓度计「型号341C」(X-Rite公司制造)来测量。

此外，本发明的绝缘性遮光用印刷油墨在不损害本发明的效果的范围内，也可以调配加入竹炭以外的颜料。这种场合，对于全部颜料中的竹炭的含有量，从获得高绝缘性的观点出发，优选在50％质量以上，更优选在80％质量以上，100％质量也可以。

再者，本发明的绝缘性遮光用印刷油墨，也可以含有众所周知的油墨用添加剂成分。作为众所周知的油墨用添加剂，例如有溶剂、防氧化剂等稳定剂、匀染剂、消泡剂、增稠剂、防沉降剂、湿润分散剂、抗静电剂、防雾剂等界面活性剂、石蜡、滑爽剂、偶联剂、硅烷偶联剂、近红外线吸收剂等各种添加剂等。

作为溶剂，例如有矿油精、甲苯、二甲苯、碳原子数8～11的芳香族的烃等碳氢化合物；乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚醋酸酯、二甘醇丁醚醋酸酯、二元酸酯(DBE)(二塩基酸エステル)等的酯类；乙烯二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二甘醇等乙醚类；甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基甲酮、环己酮、异佛尔酮等酮类；甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、二丙酮醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇等醇类。可以单独使用这些溶剂的一种，或混合二种以上使用。其中，优选使用酮类、酯类以及碳氢化合物类。

绝缘性遮光用印刷油墨，是将竹炭、以及胶粘剂树脂用众所周知的方法混合形成。例如，在胶粘剂树脂中加入竹炭，使用适当的分散装置进行分散，能够得到油墨。这时，从把所述条件下的光学浓度(OD)值控制在特定的范围内的观点出发，例如，在使用三辊研磨分散装置的场合，每个辊长线压设定在20N/mm～60N/mm，以施加适当的剪切力，并将处理次数(通过次数)设定在2次以上为佳。

本发明的绝缘性遮光用印刷油墨，特别适合应用于需要遮光性能的智能手机、平板电脑、汽车导航系统、以及对讲机等电子设备上设置的带触摸功能保护面板的印刷等。若使用本发明的绝缘性遮光用印刷油墨，在使用中，可以遮挡电子设备中的背光，也可获得隐藏电子设备内部的电极配线这种高隐蔽性，并能够防止电子设备的误操作。

绝缘性构件

本发明的绝缘性构件，包括基材、和在基材上形成的所述绝缘性遮光用印刷油墨涂膜。

基材没有特别限定，可以从聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、丙烯酸、聚氨酯、聚烯烃、石英玻璃、苏打石灰玻璃、无碱玻璃、蓝宝石玻璃、化学钢化玻璃、以及从其复合材料中选取使用一种或二种以上的材料而形成。由这些材料形成的基材，其表面也可以施行防雾处理、钢化处理、防反射处理、热线切割处理、着色处理、或者ITO(氧化铟·锡)导电膜处理。另外，基材的形状没有特别限定。

涂膜的形成方法没有特别限定，可以使用众所周知的方法。另外，涂膜厚度在例如3～200μm。

绝缘性构件包括，例如，所述电子设备的带触摸功能保护面板等。

另外，绝缘性构件，在基材和所述绝缘性遮光用印刷油墨涂膜层之间，也可以是单层或者具有其它多层。再者，也可以具有多层由所述绝缘性遮光用印刷油墨构成的涂膜层。例如，在基材上，可以重叠多层由白色油墨构成的涂膜层，在其上也可以层叠多层所述绝缘性遮光用印刷油墨构成的涂膜层。

竹炭的使用方法

本发明的竹炭的使用方法，是将竹炭作为所述绝缘性遮光用印刷油墨使用。因此，提供能够使绝缘性和遮盖性并存的，使用可回收资源的对环境友好的油墨。

以上阐述了本发明的实施形式，这些是本发明的例示，也可以采用上述以外的各种其他形式。

具体实施方式

实施例1

下面，根据实施例详细说明本发明。但本发明的内容并不限于实施例。

颜料

在实施例以及比较例中使用的颜料，如下表1、2所示。

表1

表2

名称品名制造厂家名炭黑ESPECIAL BLACK 4EVONIC INDUSTRIES氧化铁FTODACOLOR KN-320户田工业(株)

胶粘剂树脂

在实施例以及比较例中使用的胶粘剂树脂，如下表3所示。

表3

<实施例1～11>

为了得到表4所示的配比(重量份)的混合物，在胶粘剂树脂中加入有机溶剂(异佛尔酮、EVONIK工业公司制造)以及竹炭，用旋转翼式小型搅拌机进行了预混合。然后，使用三辊研磨分散装置(BUHLER株式会社制造,SDY-200型)，在将辊长线压设定为40N/mm，通过次数2次的条件下进行分散，得到油墨。

<比较例1～9>

根据表4所示的配比(重量份)，使用了椰壳炭D代替竹炭，与炭黑E或者氧化铁F混合，其它成分与实施例1～9相同，得到油墨。

对在实施例以及比较例中得到的油墨，进行了以下测量和评价。结果如表4、5所示。

<测量>

用钢丝径6密耳的印刷试验机(RK Print Coat Instruments Ltd.制造、横杆No.2)，以50mm/秒的移动速度拉动，将油墨涂在玻璃基材上，在80℃，60分钟分钟的条件下干燥，得到涂膜。分别测量所得到的涂膜的光学浓度(OD)值。

<评价>

绝缘性：阻抗值(Ω)的测量

用钢丝径6密耳的印刷试验机(RK Print Coat Instruments Ltd.制造、横杆No.2),以50mm/秒的移动速度拉动，将油墨涂在玻璃基材上，在80℃，60分钟的条件下干燥，形成涂膜。

使用超绝缘计「型号SM-21E」(东亚电波工业株式会社制造)，测量端子间的距离为15mm，轻轻压着涂膜表面，测量涂膜表面的阻抗值。测量电压为1kv，测量3处，取其平均值。测量电压在1kv时的测量范围是1.0×10⁶Ω～2.0×10¹³Ω。

遮盖性：目视观察评价

用钢丝径6密耳的印刷试验机(RK Print Coat Instruments Ltd.制造、横杆No.2)，以50mm/秒的移动速度拉动，将油墨涂在玻璃基材上，在80℃，60分钟的条件下干燥，形成涂膜，得到印刷物。

从所得到的印刷物的印刷面一侧(涂膜面一侧)用荧光灯照射，由熟练的专家对从玻璃基材侧看到的荧光灯的光的遮盖情况，进行4个等级的评价。

◎：荧光灯的光完全不透过。

○：荧光灯的光透过少许。

△：荧光灯的光有某种程度透过。

×：荧光灯的光有相当量透过。

表4

表5