СИСТЕМА ПОКРЫТИЯ ИЗДЕЛИЯ, ИМЕЮЩЕГО ХОЛОДНЫЙ ТЕМНЫЙ ЦВЕТ, И СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2011 года по МПК B05D5/06 

Ссылка на связанную заявку

Данная заявка заявляет преимущество над предварительной патентной заявкой США №60/899608, зарегистрированной 5 февраля 2007 г., которая, тем самым, полностью включается в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам покрытий, которые имеют темный цвет и минимально поглощают излучение в ближней инфракрасной области спектра.

Известный уровень техники

Для применения многих покрытий, таких как автомобильные покрытия, покрытия для воздушно-космических летательных аппаратов, промышленных покрытий и строительных красок, в эстетических целях особенно желательны темные цвета, такие как черный и темно-синий. Однако окрашенные в темный цвет транспортные средства и здания (или другие замкнутые пространства) склонны поглощать инфракрасное (ИК) излучение. Данные окрашенные в темный цвет конструкции отражают незначительные количества инфракрасного излучения. В результате конструкции имеют повышенную температуру и становятся достаточно горячими особенно в солнечные дни, что делает их неудобными для их владельцев. Кроме того, такие транспортные средства или здания являются также более дорогими в эксплуатации, поскольку для поддержания комфорта требуются более высокие уровни кондиционирования воздуха по сравнению с конструкциями, имеющими более светлый цвет с высоким коэффициентом отражения, такими как транспортные средства, покрытые белыми или серебряными композициями для покрытия.

Композиции для темноокрашенных покрытий обычно использовали сажу в качестве пигмента. Сажа поглощает в широкой области спектра видимого излучения и обеспечивает желательный темный черный (истинно черный) цвет при использовании в композиции для покрытия. Однако данная широкая область спектра содержит также излучение вне видимой области. Соответственно, черные покрытия, содержащие сажу, имеют тенденцию к повышению температуры, поскольку вместе с излучением в видимой области поглощается энергия излучения вне видимой области спектра.

Один способ избежать тепловой нагрузки, которую испытывают черные покрытия, содержащие сажу, заключается в создании двухслойной системы. Верхний слой содержит черный органический пигмент или смесь органических пигментов, которые поглощают видимое излучение с целью получения темного цвета, но которые в значительной степени прозрачны по отношению к ИК-излучению, а нижний слой содержит композицию, которая отражает ИК-излучение. В то время как нижний ИК-отражающий слой отражает ИК-излучение и минимизирует увеличение температуры системы покрытия, верхний слой органического пигмента содержит пигменты, которые в значительной степени рассеивают свет по сравнению с тонкодисперсным пигментом сажи. Следовательно, слой черного органического пигмента не обеспечивает истинный черный цвет и может быть серым или коричневым.

В другом подходе ИК-отражающие композиции содержат в качестве красителя черный пигмент, а для отражения ИК-излучения - отражающий пигмент. Такие композиции покрытия также обычно не имеют насыщенного цвета, такого как истинный черный цвет.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к системе многослойного покрытия, имеющего темный цвет, которая включает первый ИК-отражающий слой, содержащий ИК-отражающие пигменты в смолистом связующем веществе, и второй слой, поглощающий видимое излучение, который имеет темный цвет и в значительной степени прозрачен по отношению к инфракрасному излучению, второй слой, содержащий оттенок в смолистом связующем веществе, оттенок, содержащий наноразмерные пигменты, имеющие средний основной размер частиц до 100 нм. Настоящее изобретение также включает способ контроля повышения температуры подложки, подвергнутой воздействию инфракрасного излучения, включающий нанесение на подложку ИК-отражающей композиции покрытия в качестве первого слоя и нанесение на первый слой композиции покрытия, поглощающего видимое излучение, которое в значительной степени прозрачно по отношению к ИК-излучению, для образования второго слоя, в котором второй слой содержит оттенок в смолистом связующем веществе таким образом, что второй слой имеет темный цвет, оттенок, содержащий наноразмерные пигменты, имеющие средний основной размер частиц до 100 нм. Настоящее изобретение включает также систему покрытия, которая включает первый ИК-отражающий слой, содержащий ИК-отражающие пигменты в смолистом связующем веществе, и второй слой, поглощающий видимое излучение, который имеет темный цвет и в значительной степени прозрачен по отношению к ИК-излучению, указанный второй слой, содержащий оттенок в смолистом связующем веществе, оттенок, содержащий наноразмерные пигменты, где пигменты имеют размер до 100 нм, оттенок имеет максимальную матовость 1%, а система покрытия имеет показатель черноты по меньшей мере 240.

Краткое описание чертежей

Чертеж является представлением системы многослойного покрытия настоящего изобретения.

Подробное изложение изобретения

Настоящее изобретение относится к системе покрытия, которое имеет темный цвет (такой как истинный черный цвет) и испытывает в значительной степени сниженное повышение температуры по сравнению с покрытиями, содержащими сажу, если подвергается воздействию излучения широкого спектра, такого как солнечный свет. Композиции покрытия, система покрытия или подобное, окрашенные в темный цвет, означают, что композиция или система имеют темный цвет, такой как истинный черный цвет или в значительной степени черный, или являются достаточно глубоко окрашенными, чтобы иметь показатель черноты, который определен далее в настоящем документе. Под в значительной степени сниженным повышением температуры по сравнению с черными покрытиями подразумевается, что изделие, имеющее систему покрытия настоящего изобретения, испытывает вследствие поглощения излучения легко обнаруживаемое (например, прикосновением) увеличение температуры, которое является меньшим, чем увеличение температуры покрытий с сажей. Как описано в настоящем документе, ИК-излучение относится к ИК-излучению Солнца, которое включает излучение в спектре электромагнитного излучения с длиной волны примерно от 700 нм до 2500 нм. Видимое излучение, как полагают в настоящем документе, включает излучение в спектре электромагнитного излучения с длиной волны примерно от 400 нм до 700 нм.

Чертеж показывает систему покрытия 2 настоящего изобретения, которая нанесена на подложку 4 и включает ИК-отражающий слой 6 и поглощающий видимое излучение слой 8. Подложка 4 может принимать различные формы и изготавливаться из множества композиций, в том числе компонентов автомобиля, включая металлические панели, кожаные или текстильные обивки сидений, пластмассовые компоненты, такие как приборные панели или рулевые колеса, и/или другие внутренние поверхности транспортного средства; компонентов воздушно-космических аппаратов, включая внешние панели самолета (которые могут быть металлическими или произведенными из композиционных материалов или подобного), кожаные, пластмассовые или текстильные обивки для сидений и внутренние панели, в том числе панели управления и т.п.; составных частей здания, включая наружные панели и кровельные материалы; и промышленных компонентов. Данные примеры не предназначены для ограничения. Любое покрытое изделие, особенно изделия, которые покрыты темными композициями покрытия, может быть пригодным для применения в настоящем изобретении для нанесения темной композиции покрытия, испытывающего несущественное увеличение температуры в случае, если подвергается воздействию широкого спектра излучения, такого как солнечный свет, и, в частности, отражает инфракрасное излучение.

Система покрытия 2 настоящего изобретения включает ИК-отражающий слой 6, который включает ИК-отражающие пигменты в смолистом связующем веществе. Пригодные смолистые связующие вещества имеют водную или органическую основу и включают те, которые используются в автомобильных композициях основного изготовителя оборудования (OEM), композициях для повторной отделки автомобилей, промышленных покрытиях, строительных красках, электротехнических покрытиях, порошковых рулонных покрытиях и покрытиях для воздушно-космических аппаратов. Такие пригодные смолистые связующие вещества могут включать отверждаемые композиции покрытия, содержащие компоненты, такие как акриловые сополимеры, содержащие гидроксил или карбоновую кислоту, и полимеры и олигомеры сложных полиэфиров, содержащие гидроксил или карбоновую кислоту, и полиуретановые полимеры, содержащие изоцианат или гидроксил, и полимочевины, содержащие амин или изоцианат, которые могут улучшить скорость отверждения, внешний вид и другие физические свойства отверждаемого покрытия. В одном варианте реализации ИК-отражающий слой 6 включает компоненты для отражения инфракрасного излучения, такие как порошок оксида железа, порошок оксида титана, чешуйчатый порошок алюминия, порошок нержавеющей стали и слюдяной порошок (который может быть покрыт оксидом титана), которые являются традиционными. Как таковой, ИК-отражающий слой 6 может быть светлоокрашенным слоем (например, может быть белым), который отражает ИК-излучение. В другом варианте ИК-отражающий слой 6 может также включать пигменты, не поглощающие ИК-излучение. Пигменты, не поглощающие ИК-излучение, могут быть созданы так, чтобы ИК-отражающий слой 6 имел некоторый цвет и не был в существенной степени светлоокрашенным. Неограничивающими примерами пигментов, не поглощающих ИК-излучение, является пигмент Желтый 138, пигмент Желтый 139, пигмент Красный 179, пигмент Красный 202, пигмент Фиолетовый 29, пигмент Синий 15:3, пигмент Зеленый 36, черные пигменты Paliogen и Lumogen от BASF. В случае если слой 8, поглощающий видимое излучение, поврежден и оставляет незащищенным ИК-отражающий слой 6 во время использования системы покрытия 2, ИК-отражающий слой 6, обладающий некоторым цветом, не будет иметь светлый цвет, который "проступает" сквозь поврежденную систему покрытия 2. Кроме того, ИК-отражающий слой 6 может также включать обычные ИК-отражающие черные пигменты, такие как Ceramic Color AG235 Black и Ceramic Color AB820 Black (Kawamura Chemical), V-780 IR Black и V-799 IR Black и 10201 Eclipse Black и 10202 Eclipse Black и 10203 Eclipse Black (Ferro Pigments), Black 411 A (Shepherd) и Sicopal Black K 0095 (BASF).

Предполагается, что ИК-отражающий слой 6 наносят непосредственно на подложку 4 изделия, для которого увеличение температуры является проблемой. Следует понимать, что подложка 4 может также включать слои дополнительной обработки и что первый слой 6, как полагают, все еще наносится на подложку 4, если дополнительные слои нанесены на подложку 4. Например, если подложка 4 является панелью транспортного средства (такого как автомобиль или самолет), панель транспортного средства может также включать слой обработки электроосаждением или на нем слой обработки фосфатом. В данном случае первый слой фактически наносят на слой гальванопокрытия или подобное, однако согласно изобретению первый слой 6, как полагают, все еще нанесен на подложку 4.

Второй слой 8 для поглощения видимого излучения с желательной длиной волны для создания желательного цвета нанесен на ИК-отражающий слой 6 и включает наноразмерные пигменты, диспергированные в смолистом связующем веществе. Смолистое связующее вещество может быть таким же, как смолистое связующее вещество ИК-отражающего слоя 6 или отличным от него и может включать вышеописанные полимерные компоненты. Наноразмерные пигменты в слое 8, поглощающем видимое излучение, в значительной степени прозрачны для длин волн ИК-излучения, так что ИК-излучение, внешнее по отношению к подложке 4, в значительной степени пропускается через второй слой 8. Под в значительной степени прозрачным подразумевается, что наноразмерные пигменты в слое 8, поглощающем видимое излучение, передают энергию инфракрасного излучения без его значительного рассеяния или поглощения. Соответственно, ИК-излучение отражается наружу от подложки 4 ИК-отражающими пигментами в ИК-отражающем слое 6. В результате отражения ИК-излучения ИК-отражающим слоем 6 подложка 4 и любые лежащие под ней компоненты имеют в значительной степени пониженное увеличение температуры по сравнению с обычными темными покрытиями (например, покрытиями из сажи) вследствие уменьшенного поглощения ИК-излучения.

Наноразмерные пигменты, содержащиеся в слое, поглощающем видимое излучение, могут быть составлены из единственного компонента, такого как черный пигмент Lumogen®, доступный в BASF (черный пигмент на основе перилена) или нескольких пигментов, которые выбирают для достижения желательного цвета. Под наноразмерными подразумеваются пигменты, имеющие средний основной размер частиц (для индивидуальных частиц или их агломератов) менее одного микрона, более конкретно примерно до 100 нм или примерно до 50 нм, а именно примерно до 30 нм.

Для получения поглощающего излучение слоя 8 в одном варианте реализации изобретения наноразмерные пигменты добавляют к смолистому связующему веществу в форме оттенков. Под оттенком подразумевается композиция пигмента в диспергирующем средстве, которое может быть смолистым (полимерным) материалом, совместимым со смолистыми связующими веществами на основе растворителей или который может быть совместимым с водными системами покрытия.

В одном варианте реализации оттенки, содержащие наноразмерные пигменты, производятся из обычных пигментов различного цвета, в том числе красного, зеленого, фиолетового, желтого и синего. Неограничивающие примеры пригодных пигментов включают пигмент желтый 138, пигмент желтый 139, пигмент красный 179, пигмент красный 202, пигмент фиолетовый 29, пигмент синий 15:3 и пигмент зеленый 36. Оттенки, содержащие наноразмерные пигменты, могут быть получены путем размалывания насыпных органических пигментов с помощью сред размола, имеющих размер частиц меньше, чем примерно 0,5 мм, предпочтительно меньше чем 0,3 мм и более предпочтительно примерно 0,1 мм или меньше. Оттенки, содержащие частицы пигмента, измельчают для уменьшения основного размера частиц пигмента до размера наночастиц в мельнице с высокой мощностью в системе органического растворителя, такого как бутилацетат, с использованием диспергирующего средства, с необязательной полимерной пастообразной смолой.

Пригодные диспергирующие средства включают акриловые сополимеры, произведенные посредством радикальной полимеризации с переносом атома и имеющие головную часть и хвостовую часть, в которых головная часть имеет сродство к пигментам (а именно к ароматическим группам), а хвостовая часть совместима со смолистыми связующими веществами композиций покрытия (а именно с акриловыми группами), с полимером, имеющим среднемассовую молекулярную массу от 1000 до 20000. Например, диспергирующее средство может включать блок-сополимер, имеющий первый блок, содержащий мономер с оксирановой функциональной группой, прореагировавшей с полициклической ароматической карбоновой кислотой, и один или больше дополнительных блоков, содержащих алкиловые сложные эфиры (мет)акриловой кислоты. В одном варианте реализации первый блок включает глицидил(мет)акрилат, прореагировавший с нафтоевой кислотой, а второй и третий блоки, которые отличаются от друг друга, каждый включает алкиловые сложные эфиры (мет)акриловой кислоты. Пример такого диспергирующего средства может быть найден в SAC8R61, покрытии, коммерчески доступном в PPG Industries, Inc.

Другие пригодные диспергирующие средства включают Solsperse® 32,500, доступный в Lubrizol Corporation, Wickliffe, Ohio, Disperbyk 2050, доступный в Byk Additives & Instruments, Wesel, Германия или Solsperse® 27,000 (используемый в водных системах), доступный в Lubrizol Corporation.

В одном варианте реализации оттенки имеют максимальную мутность 10%, а именно максимальную мутность 5% или максимальную мутность 1%, как описано в патенте США №6,875,800, включенном в настоящем документе ссылкой. Матовость является мерой прозрачности материала и определена в соответствии с Американским обществом по испытанию материалов ASTM D 1003. Значения мутности, описанные в настоящем документе, определены с использованием спектрофотометра X-Rite 8400 в режиме пропускания с помощью ячейки с длиной пути 500 микронов на пигментах, диспергированных в соответствующем растворителе, таком как н-бутил ацетат. Поскольку процент мутности жидкого образца зависит от концентрации (и, следовательно, от пропускания света через жидкость) процент мутности описан в настоящем документе при пропускании от примерно 15% до примерно 20% (таком как при 17,5%) при длине волны максимального поглощения.

Другие пригодные способы переработки наноразмерных пигментов в оттенки включают кристаллизацию, осаждение, конденсацию из газовой фазы и химическое истирание (т.е. парциальное растворение). Оттенки, содержащие наноразмерные пигменты, могут смешиваться для получения желательного темного цвета.

Чтобы минимизировать повторную агломерацию наночастиц в покрытии, может использоваться дисперсия покрытых смолой наночастиц. "Дисперсия покрытых смолой наночастиц", которая используется в настоящем документе, относится к однородной фазе, в которой диспергированы дискретные "композитные микрочастицы", которые содержат наночастицу и смоляное покрытие на наночастице. Пример дисперсий покрытых смолой наночастиц и способы их получения указаны в опубликованной патентной заявке США 2005/0287348 А1, зарегистрированной 24 июня 2004 г. и опубликованной патентной заявке США 2006/0251896, зарегистрированной 20 января 2006 г., обе включены в настоящем документе ссылкой.

В одном варианте реализации изобретения система покрытия имеет истинный черный цвет. Чернота цвета является мерой темноты цвета. Чернота может быть определена количественно путем получения цветовых характеристик из спектрофотометра и использования следующей формулы, которая описана в K.Lippok-Lohmer, Farbe + Lack, 92, стр.1024 (1986):

Чернота=100·(log₁₀(Xn/X)-log₁₀(Yn/Y)-log₁₀(Zn/Z)).

Соответственно, желательная система черного покрытия имеет высокий показатель черноты. В одном варианте реализации изобретения показатель черноты равен по меньшей мере 240. Для достижения высокого показателя черноты, оттенки могут использоваться индивидуально или в комбинации для придания темного цвета системе покрытия настоящего изобретения. В частности, было обнаружено, что несколько оттенков (ни один из таких оттенков не является сажевым пигментом) могут использоваться в комбинации в композиции покрытия для получения истинно черного цвета, такого как имеющий показатель черноты по меньшей мере 240.

Было установлено, что система многослойного покрытия настоящего изобретения особенно пригодна для создания холодных темных цветов в композиции покрытия для нанесения на различные подложки. Слой, поглощающий видимое излучение, поглощает широкий спектр видимого излучения, чтобы достигнуть темного цвета, но прозрачен по отношению к ИК-излучению. Наноразмерные частицы пигмента предотвращают рассеивание падающего света так, чтобы воспринимался чистый темный цвет. ИК-излучение, проходящее через слой, поглощающий видимое излучение, отражается нижележащим ИК-отражающим слоем. Следовательно, система покрытия не поглощает ИК-излучение, так что покрытое ей изделие испытывает пониженное увеличение температуры по сравнению с обычными сажевыми покрытиями, посредством удаления ИК-излучения. Система покрытия настоящего изобретения особенно применима в автомобильных покрытиях, строительных красках, промышленных покрытиях, покрытиях воздушно-космических аппаратов (а именно самолета) и гибких покрытиях (а именно на обуви).

Изобретение будет далее описано со ссылкой на следующие примеры:

ПРИМЕРЫ

Примеры 1-7: Дисперсии пигмента

Пример 1

Пигмент Желтый 138 (PY 138) измельчали и диспергировали в композиции пигментной пасты, представленной в Таблице 1, в QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием среды размола 0,3 мм YTZ до конечного значения % мутности, представленного в Таблице 2.

Пример 2

Пигмент Желтый 139 (PY 139) измельчали и диспергировали в композиции пигментной пасты, представленной в Таблице 1, в QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием среды размола 0,3 мм YTZ до конечного значения % мутности, представленного в Таблице 2.

Пример 3

Пигмент Красный 179 (PR 179) измельчали и диспергировали в композиции пигментной пасты, представленной в Таблице 1, в QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием среды размола 0,3 мм YTZ до конечного значения % мутности, представленного в Таблице 2.

Пример 4

Пигмент Фиолетовый 29 (PV 29) измельчали и диспергировали в композиции пигментной пасты, представленной в Таблице 1, в QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием среды размола 0,3 мм YTZ до конечного значения % мутности, представленного в Таблице 2.

Пример 5

Пигмент Синий 15:3 (РВ 15:3) измельчали и диспергировали в композиции пигментной пасты, представленной в Таблице 1, в QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием среды размола 0,3 мм YTZ до конечного значения % мутности, представленного в Таблице 2.

Пример 6

Lumogen Black FK 4280 измельчали и диспергировали в композиции пигментной пасты, представленной в Таблице 1, в QM-1 QMAX Supermill (Premier Mill, SPX Process Equipment) с использованием среды размола 0,3 мм YTZ до конечного значения % мутности, представленного в Таблице 2.

Сравнительный Пример 7

Дисперсию обычного пигмента Lumogen Black FK 4280 измельчали и диспергировали в композиции пигментной пасты, представленной в Таблице 1, с использованием мешалки для диспергирования модели Dispermat CN F2 с приставкой Dispermat + TML 1 (Basketmill), с использованием среды размола 1,2-1,7 мм Zirconox, до степени дисперсности по Хегману, равной 6. Конечное значение % мутности представлено в Таблице 2.

Таблица 1   Композиция оттенка, мас.% Ингредиенты пигментной пасты Пример 1 Пример2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6 Сравнительный пример 7 Диспергирующая смола * 29,07 28,92 25,46 29,98 29,68 20,07 20,95 н-Бутил ацетат 60,78 60,97 64,35 59,52 58,89 0 0 Ксилол 0 0 0 0 0 69,92 0 Dowanol РМ ацетат 0 0 0 0 0 0 68,58 Solsperse 5000 synergist (Lubrizol) 0 0 0 0 1,05 0 0 Paliotol Yellow L 0962 HD (BASF Pigments) 10,15 0 0 0 0 0 0 Paliotol Yellow L 2140 HD (BASF Pigments) 0 10,11 0 0 0 0 0 Irgazin Red 379 (Ciba Pigments) 0 0 10,19 0 0 0 0 Perindo Violet 29 V4050 (Sun Chemical) 0 0 0 10,50 0 0 0 Heliogen Blue L7081D (BASF Pigments) 0 0 0 0 10,38 0 0 Lumogen Black FK 4280 (BASF Pigments) 0 0 0 0 0 10,01 10,47 *Акриловый полимер был получен, как в целом описано в патенте США №6,365,666, по способу радикальной полимеризации с переносом атома из следующих мономеров по массе: 19,9% бутилакрилата, 21,5% бутилметакрилата, 20,5% глицидилметакрилата и 38,1% гидроксилпропилметакрилата. Глицидилметакрилатные звенья в полимере были функционализованы 3-гидрокси-2-нафтоевой кислотой. Полимер имеет среднемассовую молекулярную массу примерно 9300.

Таблица 2 Показатели оттенка Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6 Сравнительный Пример 7 Мас.% нелетучих веществ 39,22 39,03 35,65 40,48 41,11 30,08 15,00 Мас.% пигмента 10,15 10,11 10,19 10,5 10,38 10,01 10,00 % мутности* 0,4 0,4 0,1 0,1 0,2 0,3 34,9 *Для анализа конечные оттенки разбавляли растворителем. % Мутности измеряли с помощью спектрофотометра X-Rite 8400 в режиме пропускания посредством ячейки с длиной пути 500 микронов. Здесь представлен % мутности при пропускании примерно 17,5% при длине волны максимального поглощения.

Примеры 8-12: Композиции покрытия

Пример 8

Краску составили с использованием 7,15 г автомобильного прозрачного покрытия от PPG Industries, Inc. (Diamond coat, DCT5002HC/DCT5001B) и 2,96 г смеси оттенков, состоящих из: 10,14 мас.% оттенка из Примера 1, 6,17 мас.% оттенка из Примера 2, 12,21 мас.% оттенка из Примера 3, 33,40 мас.% оттенка из Примера 4 и 38,08 мас.% оттенка из Примера 5. Количество пигмента в краске составляло 6 мас.% от общего количества нелетучих веществ в краске, а массовое процентное содержание каждого индивидуального пигмента от общего содержания пигмента составляло 10% пигмента Желтый 138, 6% пигмента Желтый 139, 12% пигмента Красный 179, 34% пигмента Фиолетовый 29 и 38% пигмента Синий 15:3. Эту краску вылили с использованием проволочной наносящей пластины #40 (PA-4140, Byk-Gardner) на TRU Aluminum 04×12×038, обработанную неполированную белую панель с рулонным покрытием (APR33700, ACT Test Panels). Были измерены показатель черноты пленки отвержденной краски, процент общего отражения солнечного света (TSR) и повышение температуры панели, и представлены в Таблице 3.

Сравнительный Пример 9

Для получения окрашенной панели повторили Пример 8 за исключением смеси оттенков, произведенной из смеси обычных оттенков, в которой массовый процент пигментов в конечной краске был таким же, как в Примере 8, а именно 6 мас.% пигментов от общего количества нелетучих веществ, из которых 10% пигмента Желтый 138, 6% пигмента Желтый 139, 12% пигмента Красный 179, 34% пигмента Фиолетовый 29 и 38% пигмента Синий 15:3. Панель проверили на черноту, % TSR и повышение температуры, что показано в Таблице 3. Пример 8 показывает значительно улучшенную черноту относительно Сравнительного Примера 9.

Пример 10

Краску составили с использованием 7,15 г автомобильного прозрачного покрытия от PPG Industries, Inc. (Diamond coat, DCT5002HC/DCT5001B) и 2,89 г оттенка из Примера 6. Количество пигмента в краске составляло 6 мас.% от общего количества нелетучих веществ в краске. Эту краску вылили на панель, как в Примере 8, и проверили на черноту, % TSR и повышение температуры, что показано в Таблице 3.

Сравнительный Пример 11

Был повторен Пример 10 за исключением использования 2,78 г оттенка из Сравнительного Примера вместо оттенка Примера 6. Количество пигмента в краске составляло 6 мас.% от общего количества нелетучих веществ в краске. Эту краску вылили на панель, как в Примере 10, и проверили на черноту, % TSR и повышение температуры, что показано в Таблице 3. Пример 10 показывает значительно улучшенную черноту по сравнению с Примером 11.

Сравнительный Пример 12

В качестве сравнительного примера по отношению к Примерам 8-11 составили содержащую сажу краску с использованием автомобильного прозрачного покрытия от PPG Industries, Inc. (Diamond coat, DCT5002HC/DCT5001B) и обычного черного оттенка. Количество пигмента сажи в краске составляло 6 мас.% от общего количества нелетучих веществ в краске. Эту краску вылили на панель, как в Примерах 8-11, и проверили на черноту, % TSR и повышение температуры, что показано в Таблице 3. Все Примеры 8, 9, 10 и 11 показали значительно улучшенное %TSR и значительно меньшее повышение температуры по сравнению с температурой окружающей среды, чем Пример 12.

Таблица 3 Пример Чернота* % TSR** ΔTlu (°F)*** 8 299 32,7 112 9 (Сравнительный) 222 34,7 112 10 343 32,8 115 11 (Сравнительный) 234 34,4 106 12 (Сравнительный) 327 4,3 149 * Черноту измеряли путем получения показателей цвета из спектрофотометра (XRite MA68, с использованием 75° показателей цвета) и применения следующей формулы: Чернота=100·(log₁₀(Xn/X)-log₁₀(Yn/Y)-log₁₀(Zn/Z)), которая описана в K.Lippok-Lohmer, Farbe + Lack, 92, стр.1024 (1986). ** Процент общего отражения солнечного света (%TSR) вычисляли с использованием способов ASTM Е 903 и ASTM Е 891 из результатов измерения на спектрофотометре Сагу 500 (Varian) в диапазоне длин волн 300-2500 нм. *** Повышение температуры определяли количественно по увеличению температуры выше температуры среды в лаборатории под ИК-лампой, как описано в ASTM D 4803-97.

Примеры 13-14: Дисперсии пигмента

Пример 13

Lumogen Black FK 4280 измельчали и диспергировали с составом пигментной пасты, показанным в Таблице 4, с Duraspheres, сферами из боросиликатного стекла 40-80 микрон (GL-0179 от MoSci Corporation) в колбе объемом 1,25 кварты (1,425 л) из нержавеющей стали с водяным охлаждением, с использованием Lab Dispersator (Model 2000, Premier Mill) до наноразмерных частиц с конечным значением % мутности, показанным в Таблице 5.

Сравнительный Пример 14

Lumogen Black FK 4280 измельчали и диспергировали с составом пигментной пасты, показанным в Таблице 4, в контейнере 8 унций (0,2268 кг), используя среды размола 0,7-1,2 мм Zirconox, в аппарате для встряхивания Red Devil в течение 30 минуты, до показателя Хегмана 8 и достижения конечного значения % мутности, показанного в Таблице 5.

Таблица 4   Состав оттенка, мас.% Mill Base ингредиенты Пример 13 Сравнительный Пример14 Disperbyk 2050 (Byk Additives & Instruments) 28,58 35,49 Ксилол 74,07 55,41 Lumogen Black FK 4280 (BASF Pigments) 5,35 9,10

Таблица 5 Показатели оттенка Пример 13 Сравнительный Пример 14 Мас.% нелетучих веществ 16,05 27,55 Мас.% пигмента 5,35 9,10 % Мутность* 3,4 14,5 *Для анализа конечные оттенки разбавляли растворителем. % Мутности измеряли с помощью спектрофотометра X-Rite 8400 в режиме пропускания посредством ячейки с длиной пути 500 микронов. Здесь представлен % мутности при пропускании примерно 17,5% при длине волны максимального поглощения.

Примеры 15-16: Композиции покрытия

Пример 15

Краску составляли с использованием 5,72 г автомобильного прозрачного покрытия от PPG Industries, Inc. (Diamond coat, DCT5002HC/DCT5001B) и 4,32 г оттенка из Примера 13. Количество пигмента в краске составляло 6 мас.% от общего количества нелетучих веществ в краске. Эту краску вылили с использованием проволочной наносящей пластины #40 (PA-4140, Byk-Gardner) на TRU Aluminum 04×12×038, обработанную неполированную белую панель с рулонным покрытием (APR33700, ACT Test Panels). Чернота, % TSR и повышение температуры панели представлены в Таблице 6.

Сравнительный Пример 16

В качестве сравнительного примера по отношению к Примеру 15 составили краску с использованием 5,72 г автомобильного прозрачного покрытия от PPG Industries, Inc. (Diamond coat, DCT5002HC/DCT5001B) и 2,55 г оттенка из Сравнительного Примера 14. Количество пигмента в краске составляло 6 мас.% от общего количества нелетучих веществ в краске. Эту краску вылили с использованием проволочной наносящей пластины #40 (PA-4140, Byk-Gardner) на TRU Aluminum 04×12×038, обработанную неполированную белую панель с рулонным покрытием (APR33700, ACT Test Panels). Чернота, % TSR и повышение температуры панели представлены в Таблице 6. Пример 15 показывает значительно улучшенную черноту относительно Сравнительного Примера 16.

Таблица 6 Пример Чернота* %TSR** ΔTlu(°F)*** 15 265 34,4 118 16 (Сравнительный) 212 33,4 113 * Черноту измеряли путем получения показателей цвета из спектрофотометра (XRite МА68, с использованием 75° показателей цвета) и применением следующей формулы: Чернота=100·(log10(Xn/X)-log10(Yn/Y)-log10(Zn/Z)), которая описана в K.Lippok-Lohmer, Farbe+Lack, 92, стр.1024 (1986). ** Процент общего отражения солнечного света (%TSR) был вычислен с использованием способов ASTM Е 903 и ASTM Е 891 из результатов измерения на спектрофотометре Сагу 500 (Varian) в диапазоне длин волн 300-2500 нм. *** Повышение температуры определяли количественно по увеличению температуры выше температуры среды в лаборатории под ИК-лампой, как описано в ASTM D 4803-97.

Сравнительный Пример 17: Белая панель

В качестве сравнительного примера для покрытых панелей Примеров 8-12,15 и 16, черноту, % общее отражение солнечного излучения (%TSR) и разогрев (ΔTlu) измеряли на покрытой белой панели, которую использовали в данных Примерах, а именно TRU Aluminum 04×12×038, обработанную неполированную белую панель с рулонным покрытием (APR33700, ACT Test Panels). Показатель черноты составлял 11, %TSR составлял 73,3, а ΔTlu составлял 95°F.

Специалист поймет, что в изобретении могут быть сделаны изменения без отступления от понятий, раскрытых в предшествующем описании. Соответственно, конкретные варианты осуществления, подробно описанные в настоящем документе, являются только иллюстративными и не ограничивающими диапазон изобретения, которому следует придать полный объем приложенной формулы и любого ее эквивалента.

Изобретение относится к системам покрытий, которые имеют темный цвет и минимально поглощают излучение в ближней инфракрасной области спектра, и может быть применимо в автомобильных покрытиях, строительных красках, промышленных покрытиях, покрытиях воздушно-космических аппаратов и гибких покрытиях. Система многослойного покрытия изделия, имеющая темный цвет, содержит первый ИК-отражающий слой, содержащий ИК-отражающие пигменты в смолистом связующем веществе. Второй слой, поглощающий видимое излучение, имеет темный цвет и прозрачен для инфракрасного излучения. Второй слой содержит оттенок в смолистом связующем веществе и наноразмерные пигменты, имеющие средний основной размер частиц до 100 нм. Покрытое изделие содержит систему многослойного покрытия. Способ контроля повышения температуры субстрата, подвергнутого воздействию инфракрасного излучения, включает нанесение композиции ИК-отражающего покрытия в качестве первого слоя на субстрат и нанесение на первый слой второго слоя композиции покрытия, поглощающего видимое излучение и аналогичного второму слою в системе многослойного покрытия изделия, имеющего темный цвет. По второму варианту системы покрытия темного цвета оттенок также может иметь максимальную мутность 1% и система покрытия имеет показатель черноты по меньшей мере 240, а покрытое изделие содержит указанную систему покрытия. Техническим результатом изобретения является то, что система покрытия не поглощает ИК-излучение, так что покрытое ею изделие испытывает пониженное увеличение температуры по сравнению с обычными сажевыми покрытиями посредством удаления ИК-излучения. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 табл.

1. Система многослойного покрытия изделия, имеющая темный цвет, содержащая:
первый ИК-отражающий слой, содержащий ИК-отражающие пигменты в
смолистом связующем веществе; и
второй слой, поглощающий видимое излучение, который имеет темный цвет и в существенной степени прозрачен для инфракрасного излучения, второй слой, содержащий оттенок в смолистом связующем веществе, оттенок, содержащий наноразмерные пигменты, имеющие средний основной размер частиц до 100 нм.

2. Система многослойного покрытия по п.1, в которой наноразмерные пигменты имеют средний основной размер частиц до 50 нм.

3. Система многослойного покрытия по п.1, в которой наноразмерные пигменты имеют средний основной размер частиц до 30 нм.

4. Система многослойного покрытия по п.1, в которой указанная система многослойного покрытия имеет показатель черноты по меньшей мере 240.

5. Система многослойного покрытия по п.1, в которой каждый оттенок имеет максимальную мутность 10%.

6. Система многослойного покрытия по п.1, в которой каждый оттенок имеет максимальную мутность 1%.

7. Система многослойного покрытия по п.4, в которой каждый оттенок имеет максимальную мутность 1%.

8. Покрытое изделие, содержащее систему многослойного покрытия по п.1, расположенную на поверхности изделия.

9. Покрытое изделие по п.8, в котором поверхность является металлом, композиционным материалом, тканью, кожей или пластмассой.

10. Покрытое изделие по п.8, в котором изделие является компонентом самолета.

11. Способ контроля повышения температуры субстрата, подвергнутого воздействию инфракрасного излучения, включающий:
нанесение композиции ИК-отражающего покрытия в качестве первого слоя на субстрат; и
нанесение на первый слой композиции покрытия, поглощающего видимое излучение, которое в существенной степени прозрачно для инфракрасного излучения, для образования второго слоя, где второй слой содержит оттенок в смолистом связующем веществе таким образом, что второй слой имеет темный цвет, оттенок, содержащий наноразмерные пигменты, имеющие средний основной размер частиц до 100 нм.

12. Способ по п.11, в котором наноразмерные пигменты имеют средний основной размер частиц до 50 нм.

13. Способ по п.11, в котором наноразмерные пигменты имеют средний основной размер частиц до 30 нм.

14. Способ по п.11, в котором система многослойного покрытия имеет показатель черноты по меньшей мере 240.

15. Способ по п.11, в котором тон каждый имеет максимальную мутность 10%.

16. Способ по п.11, в котором тон каждый имеет максимальную мутность 1%.

17. Способ по п.14, в котором тон каждый имеет максимальную мутность 1%.

18. Система покрытия темного цвета, содержащая:
первый ИК-отражающий слой, содержащий ИК-отражающие пигменты в смолистом связующем веществе; и
второй слой, поглощающий видимое излучение, который имеет темный цвет и в существенной степени прозрачен для инфракрасного излучения, и содержащий оттенок в смолистом связующем веществе, оттенок, содержащий наноразмерные пигменты, где пигменты имеют средний основной размер частиц до 100 нм, оттенок имеет максимальную мутность 1%, и указанная система покрытия имеет показатель черноты по меньшей мере 240.

19. Система покрытия по п.18, содержащая несколько указанных оттенков.

20. Покрытое изделие, содержащее систему покрытия по п.18, расположенную на поверхности изделия.

21. Покрытое изделие по п.20, в котором поверхность является металлом, композиционным материалом, тканью, кожей или пластмассой.

22. Покрытое изделие по п.20, в котором изделие является компонентом самолета.