Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка заявляет приоритет предварительной заявки США № 62/414065, поданной 28 октября 2016 года, которая включена в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Область изобретения
Настоящее изобретение также относится к способам и системам для увеличения расстояния обнаружения до объекта, обнаруживаемого с помощью электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, для объекта с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне.
Уровень техники
В последнее время достигнуты успехи в технологиях, связанных с самоуправляемыми («автономными») транспортными средствами и другими объектами в окружающей среде транспортных средств, включая маркировку, которая обнаруживается датчиком, установленным на автономном транспортном средстве. Автономные транспортные средства используют комбинацию систем обнаружения, таких как датчики, камеры, радар, ультразвук и лазеры для того, чтобы обнаружить и определить местоположение препятствий, что позволяет автономному транспортному средству безопасно перемещаться вокруг таких объектов. Некоторые системы обнаружения ограничены в своей способности обнаруживать объекты, расположенные на далеких расстояниях или в неидеальной окружающей среде, например, в условиях низкой освещенности, в ненастную погоду, например, когда туман, дождь или снег или в других условиях, когда в воздухе присутствуют частицы, рассеивающие свет (например, смог и пыль). Такие ограничения могут помешать автономным транспортным средствам безопасно преодолевать препятствия. Желательны новые системы обнаружения, которые могут увеличить расстояние обнаружения и генерировать обнаруживаемые сигналы в неидеальной окружающей среде.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение относится к способу увеличения расстояния обнаружения для поверхности объекта, освещаемого электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона, включающему: (a) направление электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона от источника электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона на объект, покрытый по меньшей мере частично покрытием, отражающим излучение ближнего ИК-диапазона, которое увеличивает расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15%, измеренное на длине волны ближнего ИК-диапазона, по сравнению с тем же объектом с покрытием согласованного цвета, которое поглощает больше из того же излучения ближнего ИК-диапазона, при этом покрытие с согласованным цветом имеет значение цветового различия ΔE, равное 1,5 или меньше в сравнении с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, измеренном с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65, при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте; и (б) обнаружение отраженного электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, которое отражается от указанного покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне.
Настоящее изобретение также относится к системе обнаружения близости транспортных средств, включающей: первое транспортное средство, по меньшей мере частично покрытое отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием, которое увеличивает расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15%, измеренное на длине волны ближнего ИК-диапазона, между первым транспортным средством и вторым транспортным средством, по сравнению с первым транспортным средством с покрытием согласованного цвета, которое поглощает больше излучения ближнего ИК-диапазона. Покрытие с согласованным цветом имеет значение цветового различия ΔE, равное 1,5 или меньше в сравнении с указанным покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, измеренном с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65, при наблюдении под углом 100 с зеркальным компонентом в комплекте.
Настоящее изобретение также относится к системе обнаружения близости первого транспортного средства ко второму транспортному средству, включающей: (a) первое транспортное средство, покрытое по меньшей мере частично покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, которое увеличивает расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15%, измеренное на длине волны ближнего ИК-диапазона, по сравнению с транспортным средством, на которое нанесено покрытие аналогичного согласованного цвета, которое поглощает больше излучения ближнего ИК-диапазона, где покрытие с аналогичным согласованным цветом имеет значение цветового различия ΔE, равное 1,5 или меньше в сравнении с указанным покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, измеренное с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте; и (б) второе транспортное средство, включающее: (i) источник электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, который направляет электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона на первое транспортное средство; (ii) детектор ближнего ИК-диапазона, который обнаруживает электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона, отраженное от первого транспортного средства; и (iii) вычислительное устройство, которое определяет расстояние обнаружения между первым транспортным средством и вторым транспортным средством, частично, на основании обнаруженного электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, отраженного от первого транспортного средства.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 – графическое изображение вида спереди тестовой панели с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне и прикрепленной к подставке; и
фиг. 2 – схематическое изображение, показывающее положения с ориентацией в пространстве тестовой панели с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне по отношению к устройству LIDAR (ЛИДАР).
Подробное описание изобретения
Для целей последующего подробного описания, следует понимать, что изобретение может допускать различные альтернативные варианты и последовательности этапов, за исключением случаев, когда прямо указано иное. Кроме того, за исключением рабочих примеров, или если прямо не указано иное, все числовые выражения, например, количества ингредиентов, используемые в описании и формуле изобретения, следует понимать, как изменяемые во всех случаях термином «приблизительно». Соответственно, если не указано иное, числовые параметры, указанные ниже в последующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приблизительными и могут меняться в зависимости от желаемых свойств, которых можно достичь согласно настоящему изобретению. По крайней мере и не как попытка ограничить применение теории эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый числовой параметр должен рассматриваться по меньшей мере с учетом числа указанных значащих цифр и путем применения обычной техники округления.
При том, что числовые диапазоны и параметры, определяющие обширный объем изобретения, являются приблизительными, числовые значения, изложенные в конкретных примерах, указываются с максимально возможной точностью. Однако любое числовое значение, по своей сути, содержит определенные погрешности, неизбежно возникающие из-за стандартного отклонения, определяемого соответствующими тестовыми измерениями.
При этом следует понимать, что любой числовой диапазон, приведенный здесь, предназначен для включения всех поддиапазонов, входящих в него. Например, диапазон «от 1 до 10» предусматривает включение всех поддиапазонов между (и включая) приведенное минимальное значение 1 и приведенное максимальное значение 10, то есть минимальное значение, равное или больше, чем 1 и максимальное значение, равное или меньше чем 10.
В этой заявке использование единственного числа включает множественное число, а множественное число включает единственное число, если конкретно не указано иное. Кроме того, в этой заявке использование «или» означает «и/или», если специально не указано иное, даже если «и/или» может быть явно использовано в конкретных примерах. Кроме того, в этой заявке использование единственного числа означает «по меньшей мере один», если конкретно не указано иное. Например, «объект», «пигмент» и тому подобное относится к одному или более этих элементов. Также используемый здесь термин «полимер» может относиться к форполимерам, олигомерам или гомополимерам и сополимерам. Термин «смола» используется взаимозаменяемо с термином «полимер».
Используемый здесь переходный термин «включающий» (и другие сопоставимые термины, например, «содержащий», и «охватывающий») являются «неограничивающими» и используются в отношении композиций, способов и соответствующего им компонента (-ов), которые являются значимыми для изобретения, но открытыми для включения неоговоренного материала.
Настоящее изобретение относится к способам увеличения расстояния обнаружения поверхности объекта, освещаемого электромагнитным излучением ближнего инфракрасного (ближнего ИК) диапазона. Такие способы могут включать следующие этапы: (a) направление электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона из источника электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона на объект, по меньшей мере частично покрытый отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием, которое увеличивает расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15%, измеренное на длине волны ближнего ИК-диапазона, по сравнению с тем же объектом с покрытием согласованного цвета, которое поглощает больше из того же излучения ближнего ИК-диапазона, причем покрытие с согласованным цветом имеет значение цветового различия ΔE, равное 1,5 или меньше в сравнении с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, измеренном с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65, при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте; и (б) обнаружение отраженного электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, которое отражается от покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне.
Используемый здесь термин «объект» относится к транспортному средству, дороге, элементу безопасности дорожного движения, указателям, зданию, сооружению и любому препятствию, которое может быть расположено на пути движущегося транспортного средства. Элементы безопасности дорожного движения могут включать барьеры, заграждения, лежачих полицейских, конусы дорожного ограждения и тому подобное. Транспортные средства могут включать любой тип движущегося средства, такой как автомобили, велосипеды, грузовики, автобусы, самолеты, катера и тому подобное. Транспортное средство может быть самоуправляемым. Объектом может быть одежда, например, одежда, которую носит человек, стоящий на пути транспортного средства. Следует понимать, что объекты могут включать любой тип из препятствий, которые могут быть расположены на пути любого из типов транспортных средств.
Используемый здесь термин «ближний ИК-диапазон» или «инфракрасное излучение» или «БИК» относится к электромагнитному излучению в ближнем ИК-диапазоне электромагнитного спектра. Такое электромагнитное излучение в ближнем ИК-диапазоне может иметь длину волны в диапазоне от 700 нм до 2500 нм, например, от 900 до1600 нм, например 905, нм или, например, 1550 нм.
Источник электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, который можно использовать в настоящем изобретении, включает, без ограничений, светоизлучающие диоды (СИДы), лазерные диоды или любой источник света, способный испускать электромагнитное излучение с длиной волны от 700 нм до 2500 нм (в ближнем ИК-диапазоне). Источник электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона можно использовать в системе получения и обработки информации об удаленных объектах Лидар (LIDAR, Light Imaging, Detection and Ranging). Система обработки изображений Лидар может использовать лазеры для генерации электромагнитного излучения с длинами волн в диапазоне от 700 до 2500 нм, например, от 900 до1600 нм. Система Лидар может использовать лазеры для генерации электромагнитного излучения с длиной волны 905 нм, 1550 нм, или любой другой подходящей длины волны в ближнем ИК-диапазоне.
Детектор ближнего ИК-диапазона может быть полупроводниковым детектором, чувствительным к излучению в ближнем ИК-диапазоне. Такие детекторы ближнего ИК-диапазона могут включать фотодиод или видеодатчик. Детектор ближнего ИК-диапазона может быть соединен в одном корпусе с источником электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, например, в системе LIDAR в котором в одном корпусе расположены источник ближнего ИК-диапазона и детектор. Альтернативно, детектор ближнего ИК-диапазона может быть в отдельном корпусе, раздельно с источником электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона.
Обычно источник ближнего ИК-диапазона и детектор ближнего ИК-диапазона присоединены к одному и тому же транспортному средству, чтобы обнаруживать препятствия на пути транспортного средства, включая автономное транспортное средство. Устройство LIDAR также может включать вычислительную систему для расчета расстояния, которое проходит электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона до объекта, способного отражать такое электромагнитное излучение. Настоящее изобретение может включать один детектор ближнего ИК-диапазона или множество детекторов ближнего ИК-диапазона. Настоящее изобретение может включать первый детектор ближнего ИК-диапазона, способный обнаруживать электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона с первой длиной волны, и второй детектор ближнего ИК-диапазона способный обнаруживать электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона со второй длиной волны, при этом первая длина волны отличается от второй длины волны, например, первая длина волны короче, чем вторая длина волны.
Согласно настоящему изобретению объект может быть по меньшей мере частично с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне. Покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне может быть однослойной или многослойной системой покрытия, например, системой покрытия, включающей по меньшей мере два слоя покрытия, при этом первый слой покрытия и второй слой покрытия находятся под по меньшей мере частью первого слоя покрытия (второй слой покрытия находится по меньшей мере под частью первого слоя покрытия). Первый слой покрытия может быть, по сути, прозрачным к излучению в ближнем ИК-диапазоне. Второй слой покрытия может отражать излучение в ближнем ИК-диапазоне. Кроме того, система покрытия, отражающая в ближнем ИК-диапазоне, может включать дополнительные слои покрытия в дополнение к первому слою покрытия и второму слою покрытия.
Покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне по настоящему изобретению, может быть нанесено осаждением на любой из ранее описанных объектов. Настоящее изобретение может обеспечить покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, которое наносится по меньшей мере на 10% площади наружной поверхности объекта, например, по меньшей мере на 20%, например, по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 70%, или по меньшей мере на 90%.
Покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне по настоящему изобретению, может быть нанесено на любые подложки, известные в этой области техники. Эти подложки могут быть, например, металлическими и неметаллическими. Металлические подложки могут включать олово, алюминий, сталь, например, луженую сталь, пассивированную хромом сталь, оцинкованную сталь, или рулонную сталь или другие рулонные металлы и любые сплавы металлов из них. Неметаллические подложки могут быть полимерными, как, например, пластик, в том числе, полиэстер, полиолефин, полиамид, целлюлоза, полистирол, полиакрил, поли(этиленнафталат), полипропилен, полиэтилен, найлон, этиленвиниловый спирт, полилактид, другие экологически чистые полимерные подложки, полиэтилентерефталат, (ПЭТФ), поликарбонат, поликарбонат/акрилобутадиенстирол (ПК/АБС) или полиамид. Другие подходящие неметаллические подложки могут включать древесину, фанеру, древесный композит, древесно-стружечные плиты, древесноволокнистые плиты средней плотности, цемент, камень, стекло, керамику, асфальт и тому подобное.
Подложка может быть предварительно нагретой металлической подложкой (такой, как указана выше) и может быть покрыта электроосаждаемым покрытием. Подходящие композиции для электроосаждаемого покрытия описаны в патентах США №№ 4933056, 5530043, 5760107 и 5820987, включенные в настоящий документ путем ссылки. После отверждения композиции электроосаждаемого покрытия покрытие грунт-шпатлевки можно нанести по меньшей мере на часть электроосаждаемого покрытия. Покрытие грунт-шпатлевки можно наносить на электроосаждаемое покрытие и отверждать перед последующим нанесением другого покрытия.
Покрытие грунт-шпатлевки может повысить стойкость к расщеплению последовательно наносимых слоев покрытия и может улучшить внешний вид последовательно наносимых слоев покрытия. Второй слой покрытия по настоящему изобретению может являться ранее описанным грунт-шпатлевочным покрытием или шпатлевочным покрытием. В некоторых примерах первый слой покрытия из системы покрытия может быть придающим цвет основным покрытием, которое наносится по меньшей мере на часть грунт-шпатлевочного покрытия или шпатлевочного (второго слоя покрытия).
Покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, по настоящему изобретению может дополнительно включать, по сути, непигментированное покрытие (например, непигментированное или верхнее покрытие). Непигментированное покрытие может находиться по меньшей мере поверх части первого слоя покрытия. Используемый здесь термин «по сути непигментированное покрытие» относится к покрытию, которое в значительной степени является прозрачным, а не непрозрачным. Непигментированное покрытие может включать краситель; однако, в таких случаях, краситель не присутствует в количестве, достаточном для создания непрозрачности. Непигментированные покрытия, описанные, например, в патентах США №№ 5989642, 6245855, 6387519 и 7005472, включенных сюда путем ссылки, могут использоваться в системах покрытия настоящего изобретения. В некоторых примерах непигментированное покрытие может включать частицы, такие как частицы диоксида кремния, диспергированные в непигментированном покрытии (например, на поверхности непигментированного покрытия).
Первый слой покрытия (который может быть основным слоем, придающим цвет, как описано выше) также может быть непигментированным или верхним слоем, описанным выше, например, один слой служит основным покрытием, придающим цвет, и непигментированным покрытием поверх второго слоя покрытия (грунтовочного слоя). Таким образом, дополнительный непигментированный слой поверх первого слоя покрытия может отсутствовать и первый слой покрытия может служить и верхним слоем, отражающим в ближнем ИК-диапазоне в системе покрытия. Это может быть в случае нанесения ремонтных покрытий на самоуправляемые транспортные средства, в которых слой покрытия, нанесенный поверх грунт-шпатлевочного слоя (второго слоя покрытия) может быть комбинированным цветным основным слоем и непигментированным слоем (в одном слое).
Покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне по настоящему изобретению (например, первый слой покрытия в многослойном покрытии) может иметь в цветовом пространстве CIELAB значение L* не больше, чем 35, например, не больше, чем 30, или не больше, чем 28. В целях настоящего изобретения в цветовом пространстве CIELAB значения L* измеряют, используя интегрирующий шаровой фотометр с люминесцентной лампой D65, при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте. Значения L*, a*, b*, C*, h°, и ΔE в цветовом пространстве CIELAB, указанные здесь, определяют, используя интегрирующий шаровой фотометр с люминесцентной лампой D65, при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте согласно ASTM 308, если не указано иное.
Первый слой покрытия в системе покрытия, отражающей в ближнем ИК-диапазоне согласно настоящему изобретению, может включать: (a) пленкообразующую смолу; и (б) поглощающий в видимом диапазоне спектра пигмент и/или краску (или другой краситель), прозрачный для ближнего ИК-диапазона. Используемый здесь термин «пленкообразующая смола» может относиться к смоле, которая может образовывать устойчивую непрерывную пленку по меньшей мере на горизонтальной поверхности подложки при удалении любых разбавителей или носителей, присутствующих с пленкообразующей смолой или при отверждении при комнатной или повышенной температуре.
Пленкообразующие смолы, которые можно использовать в первом слое покрытия, включают, без ограничений, композиции покрытия, используемые изготовителями самоуправляемых транспортных средств, композиции ремонтного покрытия самоуправляемых транспортных средств, промышленные композиции покрытия, архитектурные композиции покрытия, композиции покрытия рулонного проката, композиции упаковочного покрытия, защитные покрытия и композиции покрытия для морских судов, и композиции покрытия в аэрокосмической отрасли, среди прочих.
Пленкообразующая смола в покрытии, отражающем в ближнем ИК-диапазоне, описанном здесь, может включать термоотверждаемую пленкообразующую смолу. Используемый здесь термин «термоотверждаемая» относится к смолам, которые «отверждаются» необратимо при вулканизации или поперечном сшивании, при этом полимерные цепи полимерных компонентов соединяются вместе ковалентными связями. Это свойство обычно ассоциируется с реакцией поперечного сшивания составляющих композиции, часто вызываемой, например, действием тепла или излучения. Вулканизацию или реакции поперечного сшивания можно также проводить в условиях окружающей среды. Отвержденная или поперечно сшитая термоотвержденная смола не плавится при действии тепла и является нерастворимой в обычных растворителях. В других примерах пленкообразующая смола, включаемая в покрытия, описанные здесь, может содержать в себе термопластичную смолу. Используемый здесь термин «термопластичная» относится к смолам, которые включают полимерные компоненты, которые не соединены ковалентными связями и поэтому могут размягчаться при нагревании и являются растворимыми в обычных растворителях.
Описанные здесь покрытия, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, могут включать любую из термопластичных и/или термоотверждаемых композиций, известных в этой области техники. Покрытия, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, могут быть получены осаждением из растворов композиций на водной или органической основе или, альтернативно, из композиции в форме твердых частиц (например, порошковой композиции).
Термоотверждаемые композиции покрытия обычно включают сшивающий агент, который может быть выбран из, например, аминопластов, полиизоцианатов, в том числе блокированных изоцианатов, полиэпоксидов, бета-гидроксиалкиламидов, поликислот, ангидридов, органометаллических материалов с кислотными функциональными группами, полиаминов, полиамидов и смесей из любых вариантов вышеперечисленного.
Термоотверждаемые или вулканизуемые композиции покрытия обычно включают пленкообразующие смолы с функциональными группами, которые способны реагировать со сшивающим агентом. Пленкообразующая смола в покрытиях, описанных здесь, может быть выбрана из любой из множества полимеров, известных в этой области техники. Пленкообразующая смола может быть выбрана из, например, акриловых полимеров, полиэстер-полимеров, полиуретановых полимеров, полиамидных полимеров, полиэфирных полимеров, полисилоксановых полимеров, их сополимеров и их смесей. Обычно эти полимеры могут быть любыми полимерами из этих типов, полученные любым способом, известным специалистам в этой области техники. Функциональные группы пленкообразующей смолы могут быть выбраны из любой из множества активных функциональных групп, включающих, например, карбоксильные группы, аминогруппы, эпоксидные группы, гидроксильные группы, тиольные группы, карбаматные группы, амидные группы, мочевинные группы, изоцианатные группы (включая блокированные изоцианатные группы), меркаптановые группы, и их комбинации.
Кроме того, соответствующие смеси пленкообразующих смол можно использовать для приготовления описанных здесь покрытий, отражающих в ближнем ИК-диапазоне.
Первый слой покрытия в системах покрытия, отражающих в ближнем ИК-диапазоне по настоящему изобретению, может включать поглощающий в видимом диапазоне спектра пигмент и/или краску, прозрачные для ближнего ИК-диапазона.
Используемый здесь термин «пигмент и/или краска, прозрачный (-ая) для ближнего ИК-диапазона» может относиться к пигменту и/или краске, которые, по существу, являются прозрачными в ближнем ИК-диапазоне (от 700 до 2500 нм), например, как описано в патентной заявке США № 2004/0191540 строки [0020]-[0026], цитируемая часть которой включена сюда путем ссылки, без заметного рассеяния или поглощения излучения на таких длинах волн. В некоторых примерах пигмент и/или краска, прозрачные в ближнем ИК-диапазоне, могут иметь среднее пропускание по меньшей мере 70% в диапазоне длин волн ближнего ИК-диапазона. Используемый здесь термин «поглощающий в видимом диапазоне» относится к пигменту и/или краске, который (-ая), по существу, поглощает излучение по меньшей мере на некоторых длинах волн в видимом диапазоне от 400 до 700 нм.
Неограничивающие примеры подходящих, поглощающих в видимом диапазоне пигментов, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, могут включать, например, фталоцианин меди, галогенированный фталоцианин меди, антрахиноновый пигмент, хинакридоновый пигмент, периленовый пигмент, моноазопигмент, диазопигмент, хинофталоновый пигмент, индантроновый пигмент, диоксазиновый пигмент, изоиндолиновый пигмент, диарилид желтый пигмент, бромированный антантроновый пигмент, пигменты на основе металлокомплексов азосоединений и тому подобное. Можно использовать комбинации пигментов, поглощающих в видимом диапазоне и прозрачных для ближнего ИК-диапазона.
Пигмент, прозрачный для ближнего ИК-диапазона, может включать черный пигмент, прозрачный для ближнего ИК-диапазона, такой как те, в основе которых лежит структура периленового типа, показанная ниже:
Коммерчески доступные примеры таких пигментов включают черные пигменты PALIOGEN® Black EH 0788, PALIOGEN® Black L0086, и PALIOGEN® Black S0084, продаваемые компанией BASF Corporation (Ludwigshafen, Германия). Кроме того, примеры черных пигментов, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, которые подходят для использования в определенных вариантах воплощения настоящего изобретения, описаны в опубликованной патентной заявке США № 2009/0098476 строки [0030] - [0034], цитируемая часть которой включена сюда путем ссылки, и включают пигменты с перилен-изоиндоленовой структурой, азометиновой структурой и/или анилиновой структурой.
Пигмент и/или краска, прозрачная для ближнего ИК-диапазона может присутствовать в композиции, из которой осаждается первый слой покрытия, в количестве по меньшей мере 0,5 мас.%, например, по меньшей мере 1 мас.%, или по меньшей мере 5 мас.% в расчете на общую массу твердых веществ в композиции. Пигмент и/или краска, прозрачная для ближнего ИК-диапазона может присутствовать в композиции, из которой осаждается первый слой покрытия, в количестве менее 20 мас.%, например, менее мас.% или менее 10 мас.%, в расчете на общую массу твердых веществ композиции. Диапазон количества, в котором пигмент и/или краска, прозрачная для ближнего ИК-диапазона, присутствует в таких композициях может включать любые комбинации этих значений, с учетом перечисленных значений, например, 0,5-20%, 1-15%, или 5-10% в расчете на общую массу твердых веществ композиции.
Первый слой покрытия, также как второй слой покрытия, может, по сути, не содержать или в некоторых случаях, полностью не содержать, углеродную сажу. Используемый в этой заявке термин «по сути не содержать», когда используется со ссылкой на количество углеродной сажи в композиции покрытия, означает, что углеродная сажа присутствует в композиции в количестве не более 0,1 мас.%, не более, 0,05 мас.% или не более 0,02 мас.% в расчете на общую массу твердых веществ композиции. Используемый здесь термин «полностью не содержать», когда используется со ссылкой на количество углеродной сажи в композиции покрытия, означает, что углеродная сажа не присутствует в композиции совсем.
При желании первый слой покрытия и/или второй слой покрытия могут включать другие необязательные материалы, хорошо известные в области техники составления поверхностных покрытий, такие как пластификаторы, антиоксиданты, светостабилизаторы на основе пространственно затрудненных аминов, поглотители и стабилизаторы УФ-излучения, поверхностно-активные вещества, регуляторы текучести, тиксотропные агенты, такие как бентонитовая глина, пигменты, наполнители, органические сорастворители, катализаторы, включая фосфиновые кислоты, и другие традиционные вспомогательные материалы.
Системы покрытия, отражающие в ближнем ИК-диапазоне по настоящему изобретению, могут дополнительно включать второй слой покрытия, расположенный по меньшей мере под частью первого слоя покрытия. В некоторых примерах второй слой покрытия может включать: (a) пленкообразующую смолу; (б) пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, например, пигмент на основе диоксида титана или пигмент на основе тонких хлопьев металла или металлического сплава, отражающий в ближнем ИК-диапазоне; и необязательно (в) поглощающие в видимом диапазоне пигмент и/или краску (или другой краситель), прозрачные для ближнего ИК-диапазонa. Пленкообразующая смола и поглощающие в видимом диапазоне пигмент и/или краска, прозрачные для ближнего ИК-диапазонa, могут включать, например, любые из соединений, описанных ранее в отношении первого слоя покрытия. В некоторых примерах, пленкообразующая смола и/или поглощающие в видимом диапазоне пигмент и/или краска, прозрачные для ближнего ИК-диапазонa, присутствующие во втором слое покрытия, могут быть такими же, что и пленкообразующая смола и/или поглощающие в видимом диапазоне пигмент и/или краска, прозрачные для ближнего ИК-диапазонa, присутствующие в первом слое покрытия. В некоторых примерах, пленкообразующая смола и/или поглощающие в видимом диапазоне пигмент и/или краска, прозрачные для ближнего ИК-диапазонa, присутствующие во втором слое покрытия, могут отличаться от пленкообразующей смолы и/или поглощающих в видимом диапазоне пигмента и/или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазонa, присутствующих в первом слое покрытия.
Используемый здесь термин «пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне» может относиться к пигменту, который при включении в композицию покрытия, обеспечивает отвержденное покрытие с более высокой отражающей способностью в ближнем ИК-диапазоне, чем отвержденное покрытие, нанесенное тем же способом из той же композиции, но без пигмента, отражающего в ближнем ИК-диапазоне.
Подходящие примеры пигментов на основе тонких хлопьев металла или металлического сплава, отражающих в ближнем ИК-диапазоне, могут включать, например, алюминий, хром, кобальт, железо, медь, марганец, никель, серебро, золото, железо, олово, цинк, бронзу, латунь, в том числе их сплавы, такие как цинково-медные сплавы, цинково-оловянные сплавы и цинково-алюминиевые сплавы, среди прочих. Некоторые конкретные примеры включают сплав никель-сурьма-титан, сплав никель-ниобий-титан, сплав хром-сурьма-титан, хромово-ниобиевый сплав, сплав хром-вольфрам-титан, сплав хром-железо-никель, сплав хром-оксид железа, оксид хрома, титанат хрома, сплав марганец-сурьма-титан, феррит марганца, хромовые пигменты (зеленый-черный), титанаты кобальта, хромиты, или фосфаты, кобальт-марганец, и алюминаты, оксид железа, железо-кобальтовый феррит, ферротитан, феррит цинка, хромит цинка-железа, хромит меди, а также их комбинации.
В настоящем изобретении такие пигменты могут быть в форме тонких хлопьев. Например, часто подходящими являются «пластинчатые» алюминиевые хлопья. Используемый здесь термин «тонкие хлопья» означает, что частица имеет отношение ширины к толщине (аспектное отношение), равное по меньшей мере 2 и часто в диапазоне от 10 до 2000, например, от 3 до 400, или в некоторых случаях от 10 до 200, в том числе от 10 до 150. Таким образом частица в форме «тонких хлопьев» - это частица, которая имеет, по сути, плоскую структуру. Такие хлопья могут иметь вслед за тем осаждаемое покрытие, например, медные хлопья, покрытые диоксидом кремния.
Такие частицы в форме тонких хлопьев могут иметь толщину от менее чем 0,05 микрон до 10 микрон, например, от 0,5 до 5 микрон. В некоторых примерах такие частицы в форме тонких хлопьев могут иметь максимальную ширину в диапазоне от 10 до 150 микрон, например, от 10 до 30 микрон.
Второй слой покрытия может включать частицы в форме тонких хлопьев, которые имеют закругленные края и ровную плоскую поверхность, в отличие от зубчатых краев. Хлопья с угловатыми краями и неровной поверхностью известны в этой области техники как «кукурузные хлопья». С другой стороны, хлопья, отличающиеся более скругленными краями и более гладкой, плоской поверхностью относятся к хлопьям типа «серебряный доллар». Кроме того, в некоторых примерах частицы металла или металлического сплава в форме тонких хлопьев со скругленными краями могут иметь максимальную ширину не больше, чем 25 микрон, например, от 10 до 15 микрон, измеренную согласно ISO 1524.
Дополнительные подходящие отражающие в ближнем ИК-диапазоне пигменты на основе металла или металлического сплава в форме тонких хлопьев могут включать цветные металлические пигменты, например, те, в которых красящий пигмент химически адсорбирован на поверхности металлического пигмента. Такие цветные металлические пигменты описаны в патенте США № 5037745 с кол. 2, строка 55 до кол. 7, строка 54, цитируемая часть которого включена сюда путем ссылки. Некоторые из таких цветных металлических пигментов также коммерчески доступны и включают пигменты, предлагаемые компанией U.S. Aluminum, Inc. (Flemington, N.J.) под торговой маркой FIREFLAKE®. Пигменты, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, такие как пигменты на основе перилена, описанные ниже, могут быть химически адсорбированы на поверхность металлического пигмента, чтобы получить темный, иногда черный, цветной металлический пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне.
Отражающие в ближнем ИК-диапазоне пигменты на основе металла или металлического сплава в форме тонких хлопьев могут присутствовать в композициях, из которых осаждается второй слой покрытия, в количестве по меньшей мере 1 мас.%, например, по меньшей мере 2%, по меньшей мере 3%, по меньшей мере 5%, по меньшей мере 6%, или по меньшей мере 10 мас.% в расчете на общую массу твердых веществ композиции. В некоторых случаях пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, может присутствовать в вышеизложенных композициях покрытия в количестве не более 50 мас.%, например, не более 25%, или не более 15 мас.% в расчете на общую массу твердых веществ композиции. Диапазон величин, в которых отражающие в ближнем ИК-диапазоне пигменты на основе металла или металлического сплава в форме тонких хлопьев могут присутствовать в таких композициях может включать любые комбинации из этих значений, включая перечисленные значения, в том числе, 1-25%, 5-25%, или 10-15% по массе в расчете на общую массу твердых веществ композиции.
Второй слой покрытия может включать пигменты, отражающие в ближнем ИК-диапазоне в дополнение к или вместо отражающих в ближнем ИК-диапазоне пигментов на основе металла или металлического сплава в форме тонких хлопьев, описанных ранее. Такие дополнительные пигменты, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, могут быть цветными или, по сути, бесцветными, прозрачными или непрозрачными. Используемый здесь термин «по сути, бесцветными» означает, что пигмент не имеет цвет, например, кривая поглощения для пигмента не дает пиков поглощения в диапазоне от 400 до700 нм и не дает тона или оттенка в отраженном или проходящем свете при просмотре под солнечными лучами. Цветной пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне может быть пигментом, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, который не является, по сути, бесцветным. Иными словами, «цветной» пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, является пигментом, который может поглощать в видимом диапазоне, как определено ниже. «Полупрозрачный пигмент» означает, что видимый свет может проходить диффузно через пигмент. «Непрозрачным» пигментом является пигмент, который рассеивает значительное количество света. Одним примером пигмента, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, который может быть полупрозрачным и, по сути, бесцветным (при использовании в покрытии в достаточно небольших количествах) является пигмент SOLARFLAIR® 9870, коммерчески продаваемый компанией Merck KGaA (Дармштадт, Германия). Этот коммерчески доступный пигмент также может быть примером интерференционного пигмента (описанного ниже), который имеет слюдяную подложку, покрытую диоксидом титана.
Примеры подходящих цветных и/или непрозрачных пигментов, отражающих в ближнем ИК-диапазоне, включают, например, любой из множества металлов и металлических сплавов, неорганических оксидов и интерференционных пигментов. Типичные цвета включают, например: белый, как в случае, например, диоксида титана; коричневый, как в случае, например, железо-титанового пигмента, коричневой шпинели; зеленый, как в случае, например, зеленого оксида хрома; красный, например, железоокисный красный пигмент; желтый, например, титанат хрома желтый и титанат никеля желтый; и синий и фиолетовый, например, хлопья слюды с диоксидом титана TiO2.
Подходящий неорганический оксид, содержащий пигменты, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, включает, например, пигмент на основе оксида железа, пигмент на основе оксида титана (TiO2), пигменты на основе системы сложных оксидов, слюдяной пигмент, покрытый оксидом титана, слюдяной пигмент, покрытый оксидом железа и пигмент на основе оксида цинка, среди прочих.
В одном неограничивающем примере второй слой покрытия может включать: (a) пленкообразующую смолу; (б) множество прозрачных для ближнего ИК-диапазона пигментов и/или красок, диспергированных в пленкообразующей смоле; и (в) отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент, диспергированный в пленкообразующей смоле. В этом примере пигменты и/или краски, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, могут включать любое вещество из ранее описанных, поглощающих в видимом диапазоне пигментов и/или красок, прозрачных для ближнего ИК-диапазона. Второй слой покрытия может включать множество пигментов и/или красок, прозрачных для ближнего ИК-диапазона. Многообразие пигментов и/или красок, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, может включать первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличный от первого периленового пигмента. Пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, может отличаться от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента. Второй слой покрытия в этом примере может, по сути, не содержать, углеродной сажи и может быть белого с металлическим оттенком или серого цвета. В этом примере, по сути не содержать, означает меньше чем, или равное 0,02 мас.% в расчете на общую массу твердых веществ композиции.
В этом примере периленовый пигмент может быть любым из ранее описанных периленовых пигментов. Композиция покрытия может включать периленовый пигмент согласно формуле (a) или (b):
Такие пигменты коммерчески доступны как PALIOGEN® Black EH 0788 и PALIOGEN® Black EH 0788 от компании BASF Corporation.
Композиция покрытия может включать периленовый пигмент согласно формуле (c):
Такой периленовый пигмент, также известный как «CI Pigment Black 32» продается компанией BASF Corporation под торговой маркой PALIOGEN® Black L 0086.
Продолжая ссылаться на этот пример, отметим, что первый периленовый пигмент может быть периленовым пигментом с зеленым оттенком и второй периленовый пигмент может быть периленовым пигментом с пурпурным оттенком.
Если периленовый пигмент с зеленым оттенком наносить сам по себе в достаточно высокой концентрации с получением сухой пленки подходящей толщины, то он может казаться черным глазу человека. Однако, если периленовый пигмент с зеленым оттенком использовать в комбинации с диоксидом титана в композиции покрытия (например, в таком же слое композиции многослойного покрытия), то композиция покрытия будет казаться зеленого оттенка человеческому глазу. Зеленый оттенок означает, что при измерении с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте в цветовом пространстве CIELAB получены следующие значения: светлота L* в диапазоне от 40 до 95 и тон h° в диапазоне от 275 до325.
Если периленовый пигмент с пурпурным оттенком наносить сам по себе в достаточно высокой концентрации с получением сухой пленки подходящей толщины, то он может казаться черным глазу человека. Однако, если периленовый пигмент с пурпурным оттенком использовать в комбинации с диоксидом титана в композиции покрытия (например, в таком же слое композиции многослойного покрытия), то композиция покрытия будет казаться пурпурного оттенка человеческому глазу. Пурпурный оттенок означает, что при измерении с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте в цветовом пространстве CIELAB получены следующие значения: L* в диапазоне от 40 до 95 и h° в диапазоне от 170 до 200.
В этом примере второй слой покрытия может иметь следующие значения цветового пространства CIELAB, полученные при использовании интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте: значение L* в диапазоне от 40до 95, значение a* в диапазоне от минус 2 до 2; значение и b* в диапазоне от минус 6 до 6, так что цвет можно считать белым с металлическим оттенком или серым.
Продолжая ссылаться на этот пример, отметим, что пигментом, отражающим в ближнем ИК-диапазоне может быть диоксид титана в порошковой форме, который может быть диспергирован в пленкообразующей смоле. Второй слой покрытия может полностью укрывать поверхность объекта (или слой покрытия, поверх которого он нанесен) при толщине сухой пленки меньше чем или равной 2,5 мил (63,5 микрона), например, меньше чем или равной 2,0 мил (50,8 микрон) или меньше чем, или равной 1,5 мил (38,1 микрон), согласно ASTM D6762 с использованием черных и белых кроющих полос Lenata. Второй слой покрытия в этом примере может иметь суммарное отражение солнечных лучей по меньшей мере 45%, измеренное в соответствии со стандартом ASTM E903-12, например, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 65%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 75%, или по меньшей мере 80%.
В другом неограничивающем примере второй слой покрытия может включать: пленкообразующую смолу; множество красителей, диспергированных в пленкообразующей смоле, включающих пигмент или краску, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, при этом пигмент или краска, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, включает первый пигмент или краску, прозрачную для ближнего ИК-диапазона, и второй пигмент или краску, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, которая является отличной от первого пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона; и пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, диспергированный в пленкообразующей смоле, при этом пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне отличается от первого пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, и второго пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, при этом второй слой покрытия дает белый с металлическим оттенком или серый цвет, и второй слой покрытия, по сути, не содержит углеродную сажу.
В этом примере пленкообразующая смола может быть любой из ранее описанных смол.
В этом примере краситель может включать пигменты, краски, оттенки и/или некоторые их комбинации, например, используемые в лакокрасочной промышленности и/или указанные в перечне Международной ассоциации производителей сухих красок (DCMA), а также любые композиции для специальных эффектов. Краситель, используемый в этой заявке, может включать, например, тонкоизмельченный твердый порошок, который нерастворим, но смачивается в условиях его применения. Краситель может быть органическим или неорганическим и может быть агломерированным или неагломерированным. Красители могут быть введены в слой покрытия (например, второй слой покрытия) путем измельчения или простого смешивания. Красители могут быть введены путем измельчения в слое покрытия (например, во втором слое покрытия) с помощью средства измельчения, например, акриловой смолы в качестве средства измельчения, использование которой известно специалистам в этой области техники. Краситель можно добавлять к слою покрытия (например, ко второму слою покрытия) в любой подходящей форме, например, в виде дискретных частиц, дисперсий, растворов и/или хлопьев. Краситель может присутствовать в слое покрытия (например, во втором слое покрытия) в любом количестве, достаточном для придания желаемого свойства, визуального и/или цветового эффекта.
В этом примере первый пигмент или краска, прозрачные для ближнего ИК-диапазона и второй пигмент или краска, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, могут быть любыми из пигментов или красок, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, которые описаны в этом документе ранее. Пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, может быть любым из ранее описанных здесь пигментов, отражающих в ближнем ИК-диапазоне.
Используемый в этой заявке термин «интерференционный пигмент» относится к пигменту с многослойной структурой, который имеет чередующиеся слои материала с разным показателем преломления. Подходящие пигменты с эффектом интерференции света включают, например, пигменты, включающие подложку, например, из слюды, SiO2, Al2O3, TiO2, или стекла, которая покрыта одним или более слоев, например, диоксида титана, оксида железа, оксида титана-железа, или оксида хрома или их комбинаций, или пигментов, содержащих комбинации металла и оксида металла, например, алюминий, покрытый слоями из слоев оксида железа и/или диоксида кремния.
Система покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, по настоящему изобретению также может включать введение по меньшей мере одного флуоресцентного пигмента и/или краски ближнего ИК-диапазона (первый и/или второй слой включает по меньшей мере один флуоресцентный пигмент и/или краску ближнего ИК-диапазона). Используемый здесь термин «флуоресцентный пигмент ближнего ИК-диапазона» может относиться к пигменту, который может поглощать электромагнитное излучение в видимом диапазоне (от 400 до 700 нм) и флуоресцировать в ближнем ИК-диапазоне (от 700 до 2500 нм). Примеры подходящих флуоресцентных пигментов ближнего ИК-диапазона включают металлические пигменты, оксиды металлов, смешанные оксиды металлов, сульфиды металлов, селениды металлов, теллуриды металлов, силикаты металлов, неорганические оксиды, неорганические силикаты, силикаты щелочноземельных металлов. Используемый здесь термин «щелочноземельный» относится к элементам II группы Периодической таблицы - Be, Mg, Ca, Sr, Ba, и Ra (бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий). Неограничивающие примеры подходящих флуоресцентных пигментов ближнего ИК-диапазона включают соединения металлов, которые могут быть легированы одним или более металлами, оксидами металлов, щелочными и/или редкоземельными элементами. Используемый здесь термин «щелочной» относится к элементам I группы Периодической таблицы - Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr (литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций). Используемый здесь термин «редкоземельный элемент» относится к лантаноидам - La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, и Yb (лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий и иттербий).
Более конкретно, примеры флуоресцентных пигментов ближнего ИК-диапазона могут включать египетский синий (CaCuSi4O10), китайский синий (BaCuSi4O10), китайский пурпурный (BaCuSi2O6), SrCuSi4O10, рубиновый (Al2O3:Cr). В частности, синие силикаты меди и щелочноземельных элементов, такие как египетский синий (CaCuSi4O10) флуоресцируют в диапазоне от 800 до 1200 нм. Кадмиевые пигменты, соединения CdSe и CdTe, «циркониевый» красный (красные пигменты кадмия, покрытые стеклом с силикатом циркония), индиго, горный голубой (основная углекислая медь) (2CuCO3.Cu(OH)2), медный голубой, азурит (Cu3(CO3)2(OH)2), плосс синий, ацетат кальция-меди ((CuCa)(CH3COO)2.2H2O), и смальта (CoO.K.Si) могут обладать флуоресцентностью.
Другие примеры флуоресцентных пигментов ближнем ИК-диапазоне могут включать ZnO, ZnS, ZnSe, и ZnTe, которые имеют энергетические запрещенные зоны, которые могут быть слишком большими для межзонной эмиссии энергии ближнего ИК-диапазона, но легирование их Sn, Mn, и Te может привести к подходящей примесной люминесценции. Другие примеры флуоресцентных пигментов ближнего ИК-диапазона могут включать соединения, используемые в освещении и для флуоресцентных экранов; некоторые прямозонные полупроводники, такие как (Al,Ga)As, InP, и тому подобное; и материалы, используемые для твердотельных лазеров, в том числе Nd, легированный алюмоиттриевым гранатом, и титан, легированный сапфиром. Кроме того, примеры флуоресцентных пигментов ближнего ИК-диапазона могут включать люминофоры, которые излучают в глубоком красном диапазоне спектра или ближнем ИК-диапазоне (например, LiAlO2:Fe, CaS:Yb).
Система покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне по настоящему изобретению также может включать введение по меньшей мере одного флуоресцентного органического пигмента и/или краски ближнего ИК-диапазона. Используемый здесь термин «флуоресцентный органический пигмент и/или краска ближнего ИК-диапазона» относится к органическому пигменту и/или краске, которые могут поглощать электромагнитное излучение в видимом диапазоне (от 400 до 700 нм) и флуоресцировать в ближнем ИК-диапазоне (от 700 до 2500 нм). Примеры подходящих флуоресцентных органических пигментов и/или красок ближнего ИК-диапазона включают спиро[инден[1,2-b]хромо-10,1'-изобензофуран]-3'-оны, 7-(диалкиламино)-3'H,11H-спиро[инден[1,2-b]хромо-10,1'-изобензофуран]-3'-оны, флуорофоры чанша (CS1-6) ближнего ИК-диапазона, тиенопиразины, родаминовые красители, такие как родамин с аминобензофураном (АБФ), содержащий аминогруппы, сульфородаминовые красители, перилендиимиды или гексарилендиимиды, соединения с переносом заряда при донорно-акцепторном взаимодействии, например, замещенные тиофены, дифенилбензобистиадиазолы, и производные замещенных соединений селена или теллура, циклические полиены, циклические полиен-ины, перилены, перилен бис(дикарбоксимид)ы, такие как перилен бис(фенэтилимид), или перилен бис(2,5-ди-трет-бутилфенилимид), перилендиимиды, содержащие азотные донорные группы-заместители, полиметины, бордипиррометены, пирролопиррол цианины, скварены, тетратиафульвалены, хромофоры с тиадиазолом, производные фталоцианина и порфирина, металлопорфирины, (бордипирролметановые красители (BODIPY), трикарбоцианины, рубрены, углеродные нанотрубки, и графен и оксид графена.
По меньшей мере один флуоресцентный органический пигмент и/или краситель, ближнего ИК-диапазона, может быть инкапсулирован как наночастицы в полимеры, такие как амфифильный блок-сополимер. Например, амфифильный блок-сополимер, в который инкапсулированы наночастицы флуоресцентного органического пигмента и/или краски ближнего ИК-диапазона, может быть поли(капролактон)-b-поли-(этиленгликоль) (ПКЛ-и-ПЭГ, PCL-b-PEG). Кроме того, по меньшей мере один флуоресцентный органический пигмент и/или краска ближнего ИК-диапазона, может быть ковалентно связан с полимерной матрицей полимера, в который он инкапсулирован. Кроме того, флуоресцентный органический пигмент и/или краска ближнего ИК-диапазона могут быть прикреплены к полимерной или неорганической частице.
Массовое отношение пигмента, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, к флуоресцентному пигменту ближнего ИК-диапазона, присутствующим в композиции, из которой может быть осажден второй слой покрытия может быть по меньшей мере 1,5:1, например, по меньшей мере 5:1, по меньшей мере 10:1, или по меньшей мере 20:1. В других примерах массовое отношение пигмента, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, к флуоресцентному пигменту ближнего ИК-диапазона, присутствующему в композиции, может быть по меньшей мере 1:1,5, например, по меньшей мере 1:5, или по меньшей мере 1:10.
Согласно настоящему изобретению флуоресцентные пигменты ближнего ИК-диапазона могут флуоресцировать или испускать электромагнитное излучение при другой длине волны, чем отраженное электромагнитное излучение от пигментов, отражающих в ближнем ИК-диапазоне. Например, система многослойного покрытия, которая включает оба вида пигментов - флуоресцентные пигменты ближнего ИК-диапазона и пигменты, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, может поглощать электромагнитное излучение в видимом диапазоне и флуоресцировать в более длинноволновом диапазоне, чем пигменты, отражающие в ближнем ИК-диапазоне. Например, флуоресцентные пигменты ближнего ИК-диапазона могут поглощать электромагнитное излучение длин волн от 400 нм до700 нм и флуоресцировать на длинах волн, выше 1000 нм, в то время как пигменты, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, могут отражать электромагнитное излучение с длиной волны 905 нм. В этом примере возможно использовать датчик ближнего ИК-диапазона или несколько датчиков, чтобы обнаруживать излучение разных длин волн. Помня об этом примере, специалист в этой области техники, может разрабатывать систему многослойного покрытия с уникальной сигнатурой ближнего ИК-диапазона (например, множественными сигналами ИК-диапазона).
В некоторых примерах настоящего изобретения второй слой покрытия может, как и первый слой покрытия, по сути, не содержать или в некоторых случаях, полностью не содержать, углеродную сажу. При желании второй слой покрытия может включать другие необязательные материалы, известные в области составления покрытий поверхности, в том числе, любые из описанных ранее в отношении первого слоя покрытия. В некоторых примерах покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, может, по сути, не содержать углеродную сажу, включая все слои покрытия (например, первый слой покрытия, второй слой покрытия и любой другой слой покрытия).
Одним из преимуществ систем покрытия по настоящему изобретению является то, что правильное использование визуально непрозрачных пигментов, отражающих в ближнем ИК-диапазоне во втором слое покрытия, таких как описанные ранее хлопьевидные пигменты на основе метала, сплава металла или оксида металла, отражающие в ближнем ИК диапазоне, может дать слой покрытия с требуемой укрывистостью при относительно низкой толщине сухой пленки, например, не более 2 мил (50,8 микрон), например, не больше, чем 1 мил (25,4 микрон) или не более 0,5 мил (12,7 микрон).
Композиции покрытия, из которых можно осадить каждое из описанных выше покрытий, можно наносить на подложку любым из множества способов, включая, окунание или погружение, распыление, окунание с последующим распылением, распыление с последующим окунанием, нанесение кистью, или нанесение валиком, среди прочих способов. В некоторых примерах композиции покрытия можно наносить распылением и соответственно, такие композиции могут иметь вязкость, подходящую для нанесения распылением в условиях окружающей среды.
После нанесения композиции покрытия на подложку, ее можно оставить до слияния компонентов в единое целое с образованием, по сути, непрерывной пленки на подложке. Обычно толщина сухой пленки находится в диапазоне, от 0,01 мил до 20 мил (от 0,25 микрон до 508 микрон), например от 0,01 мил до 5 мил (от 0,25 мкм до 127 мкм), или в некоторых случаях, от 0,1 мил до 2 мил (от 2,54 мкм до 50,8 мкм). Поэтому, способ формирования покрытия согласно настоящему изобретению может включать нанесение композиции покрытия на поверхность подложки или покрываемого изделия, слияние компонентов композиции покрытия с формированием, по сути, непрерывной пленки и затем отверждение полученного таким образом покрытия. В некоторых примерах отверждение этих покрытий может включать мгновенное высыхание при температуре окружающей среды или при повышенных температурах, с последующим термическим отверждением. В некоторых случаях отверждение проводят при внешней температуре, например, от 20°C до 175°C.
При сравнении объекта с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, по настоящему изобретению, и объекта с покрытием согласованного цвета, которое поглощает больше излучения из того же ближнего ИК-диапазона, расстояние обнаружения излучением ближнего ИК-диапазона может быть увеличено по меньшей мере на 15%. Покрытие согласованного цвета обычно имеет значение цветового различия ΔE, равное 1,5 или меньше в сравнении с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, измеренное с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65, при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте. В некоторых случаях значение цветового различия ΔE может быть 1,0 или меньше или 0,8 или меньше. Расстояние обнаружения излучением означает максимальное расстояние между источником излучения и объектом, для которого обнаружение объекта выполняется системой обнаружения с использованием излучения, например, системой LIDAR. Согласно настоящему изобретению покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, способно увеличить расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15%, например, по меньшей мере на 25%, или по меньшей мере на 35%.
Значение цветового различия ΔE между покрытием нижнего ИК-диапазона и обычным покрытием с пигментами, отражающими в ближнем ИК-диапазоне, можно определить используя значения L*, a*, и b*, которые указывают на координаты в цветовом пространстве. ΔE является разницей между двумя цветами, основанная на различии в совокупности L*, a*, и b* согласно уравнению 1 (ниже).
В зависимости от цвета и введенных в покрытие отражающих пигментов, покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, по настоящему изобретению может обладать отражающими свойствами в ближнем ИК-диапазоне, например, покрытие имеет отражающую способность по меньшей мере 20%, измеренную на длине волны электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона (например, 905 нм, 1550 нм, или на волне любой другой длины в ближнем ИК-диапазоне, например, 900 нм-1600 нм), например, по меньшей мере 70%. Например, покрытие визуально черного цвета, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, может иметь отражающую способность по меньшей мере 70%, измеренную на длине волны электромагнитного излучения в ближнем ИК-диапазоне (например, 905 нм, 1550 нм, или на волне любой другой длины в ближнем ИК-диапазоне, например, 900 нм-1600 нм). В другом примере покрытие визуально синего цвета, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, может иметь отражающую способность по меньшей мере 20%, измеренную на длине волны электромагнитного излучения в ближнем ИК-диапазоне (например, 905 нм, 1550 нм, или на волне любой другой длины в ближнем ИК-диапазоне, например, 900 нм-1600 нм).
Настоящее изобретение может включать систему для обнаружения близости транспортных средств, включающую первое транспортное средство по меньшей мере частично покрытое отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием, которое увеличивает расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15% при измерении на длине волны ближнего ИК-диапазона, между первым транспортным средством и вторым транспортным средством по сравнению с первым транспортным средством с покрытием согласованного цвета, которое поглощает больше излучения ближнего ИК-диапазона. Покрытие согласованного цвета имеет значение цветового различия ΔЕ, равное 1,5 или меньше при сравнении с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне. Второе транспортное средство может быть самоуправляемым транспортным средством.
Настоящее изобретение может включать систему для обнаружения близости первого транспортного средства ко второму транспортному средству, включающую: (a) первое транспортное средство по меньшей мере частично покрытое отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием, которое увеличивает расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15% при измерении на длине волны ближнего ИК-диапазона по сравнению с транспортным средством с покрытием аналогичного согласованного цвета, которое поглощает больше излучения ближнего ИК-диапазона, при этом покрытие аналогичного согласованного цвета имеет значение цветового различия ΔЕ, равное 1,5 или меньше по сравнению с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне; и (б) второе транспортное средство, включающее: (i) источник электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, который направляет электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона на первое транспортное средство; (ii) детектор ближнего ИК-диапазона, который обнаруживает электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона, отраженное от первого транспортного средства; и (iii) вычислительное устройство, которое определяет расстояние обнаружения между первым транспортным средством и вторым транспортным средством частично на основании обнаруженного электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, отраженного от первого транспортного средства. Второе транспортное средство может быть самоуправляемым транспортным средством.
На фиг. 1 и 2 показана иллюстративная тестовая система 10 для определения расстояния обнаружения. Эта тестовая система 10 включает подставку 12, к которой присоединена с возможностью поворота панель 14. Панель 14 имеет описанное здесь ранее покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне. Тестовая система 10 также может включать источник электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона 16, который направляет электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона 18 на панель с покрытием 14. Панель с покрытием 14 может быть расположена под прямым углом к источнику излучения 16 (90°) (см. фиг. 1) или расположена под углом 30° по отношению к прямому углу (см. фиг. 2).
Тестовая система 10 также может включать детектор ближнего ИК-диапазона 17, который обнаруживает электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона, которое отражается от панели с покрытием 14. Как показано на фиг. 2 источник излучения 16 и детектор ближнего ИК-диапазона 17 могут быть объединены в одном и том же устройстве/корпусе блока или могут быть отдельными устройствами (не показано). Как показано на фиг. 2, источник излучения 16 направляет излучение ближнего ИК-диапазона 18 на панель с покрытием 14. Расстояние между источником излучения 16 и панели с покрытием 14 может быть расстоянием 20, которое можно вычислить с помощью вычислительного устройства (не показано) на основе частично излучения ближнего ИК-диапазона 18, отраженного от панели с покрытием 14.
Хотя тестовая система 10, показанная на фиг. 1 и 2 просто показывает простую панель 14, прикрепленную к обычной подставке 12, понятно, что концепции этой тестовой системы 10 можно перенести на ранее описанную систему, в которой подставкой 12 является транспортное средство (или другой ранее описанный объект), а тестовая панель 14 является отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием, нанесенном на поверхность транспортного средства (или другого ранее описанного объекта).
Примеры
Ниже представленные примеры демонстрируют общие принципы изобретения. Изобретение не следует рассматривать как ограниченное конкретными приведенными примерами.
Пример 1
Смесь смолы на основе ацетобутирата целлюлозы была приготовлена с использованием ингредиентов и количеств, перечисленных в таблице 1.
Таблица 1. Смола на основе ацетобутирата целлюлозы
(кг)
1 Коммерчески доступен от Eastman Chemical (Kingsport, TN)
Растворители объединили и перемешивали при низкой скорости с помощью лопастной мешалки Коулса, присоединенной к пневматическому двигателю. При перемешивании с низкой скоростью (от 1000 об/мин до 1400 об/мин) медленно добавили половину всей массы смолы ацетобутирата целлюлозы. Смесь затем перемешивали с высокой скоростью в течение 10 мин. Через 10 мин скорость перемешивания снизили (от 1000 об/мин до 1400 об/мин) и медленно добавили остальное количество смолы на основе ацетобутирата целлюлозы.
После добавления всего ацетобутирата целлюлозы смесь перемешивали с высокой скоростью (приблизительно 1500 об/мин) приблизительно 30 мин или до полного растворения ацетобутирата целлюлозы.
Пример 2
Акриловую смолу синтезировали, используя ингредиенты и количества, перечисленные в таблице 2.
Таблица 2. Акриловая смола
2 Коммерчески доступен от Hexion (Columbus, OH)
Реакционный сосуд продували 100% N2 в течение 20 мин перед тем, как установить обратный холодильник. Подачу N2 прекратили через 10 мин, в реактор установили обратный холодильник и сосуд снова продували 10% N2. Затем в реактор добавили CARDURA® TM E-10P и 94% от всей массы ацетата метилового эфира пропиленгликоля и 75% от всей массы ксилола. Смесь нагревали до температуры кипения с возвратом конденсата при температуре 143-146°C (290-295°F). Когда раствор закипел с возвратом конденсата, то в реактор добавили мономер и катализатор. Смесь мономеров, включая мономер-стирол, гидроксиэтилметакрилат, метилметакрилат, ледяную уксусную кислоту и трет-додекантиол добавляли при скорости подачи 6,9 кг/мин в течение 2 часов. Кроме того, смесь ди-трет-бутилпероксида и 13% от всей массы ксилола добавляли в течение 2 часов при скорости подачи 9,6 кг/мин. Через 2 часа после полной загрузки мономера и катализатора к смеси добавили растворитель. Первый растворитель для промывки включал 4% всей массы ксилола. Второй растворитель для промывки включал 2% от всей массы ксилола. После промывки растворителем в реакторе поддерживали кипение с возвратом конденсата в течение 4 часов. Через 4 часа реактор охладили. Когда температура в реакторе снизилась до 121°C (250°F) содержимое реактора перенесли в емкость для разбавления. В реактор добавили растворители, включая смесь ароматических углеводородов и N-бутилацетат, и содержимое промывок добавили в емкость для разбавления. Полимерную смесь охладили до 52°C (125°F) и к смеси добавили оставшиеся ксилол и ацетат метилового эфира пропиленгликоля. Добавленные количества соответствуют 5% от всей массы ксилола и 6% от всей массы ацетата метилового эфира пропиленгликоля. Полученную смолу фильтровали через пресс и CELITE® 545, фильтрующего материала, коммерчески доступного от компании Sigma-Aldrich (St. Louis, MO).
Пример 3
Дисперсии диоксида кремния 1 и 2 получали, используя ингредиенты и количества, перечисленные в таблицах 3 и 4, соответственно.
Таблица 3. Дисперсия диоксида кремния 1
3 Коммерчески доступен от Evonik Industries (Essen, Германия)
Дисперсию диоксида кремния 1 готовили путем объединения 30% от общей массы акриловой смолы из Примера 2 и 39% от общей массы N-бутилацетата и 100% от общей массы диоксида кремния марки AEROSIL® 200. Смесь перемешивали в течение 20 мин на высокой скорости (приблизительно 1500 об/мин), используя лопастную мешалку Коулса, присоединенную к пневматическому двигателю. Смесь измельчали с помощью мельницы Premier, в среде диоксида циркония марки Zirconox размером 1,7 мм-2,4 мм, который занимал 70% объема мельницы. Смесь измельчали до достижения степени измельчения 7,0, измеренную на гриндометре Хегмана (Hegman). Затем смесь выгружали из мельницы, промывая мельницу раствором с 3% от общей массы акриловой смолы (пример 2) и 22% от общей массы N-бутилацетата. Выгруженную смесь перемешивали при низкой скорости (от 1000 об/мин до 1400 об/мин), используя мешалку Коулса с пневматическим двигателем. При перемешивании на низкой скорости (от 1000 об/мин до 1400 об/мин) медленно добавляли оставшуюся массу акриловой смолы (пример 2) и N-бутилацетата. Добавленные количества соответствовали 67% от общей массы акриловой смолы (пример 2) и 39% от общей массы N-бутилацетата. Полностью приготовленную суспензию диоксида кремния 1 перемешивали при высокой скорости (приблизительно 1500 об/мин), используя лопастную мешалку Коулса, в течение 20 мин.
Таблица 4. Дисперсия диоксида кремния 2
4 Коммерчески доступен от Eastman Chemical (Kingsport, TN)
5 Коммерчески доступен от Evonik Industries (Essen, Germany)
Дисперсию диоксида кремния 2 готовили путем объединения 94% от общей массы N-бутилацетата, показанного в таблице 4, и 100% от общей массы ксилола и 100 % от общей массы н-бутилового спирта. Смесь перемешивали при низкой скорости (от 1000 об/мин до 1400 об/мин), используя лопастную мешалку Коулса, присоединенную к пневматическому двигателю. При перемешивании при низкой скорости (от 1000 об/мин до 1400 об/мин) медленно добавляли ацетобутират целлюлозы. После загрузки всего ацетобутирата целлюлозы смесь перемешивали при высокой скорости (приблизительно 1500 об/мин) в течение 30 мин или до полного растворения ацетобутирата целлюлозы. Добавляли диоксид кремния марки AEROSIL® 200 и смесь перемешивали при высокой скорости в течение 20 мин. Смесь измельчали с помощью мельницы Premier, в среде диоксида циркония марки Zirconox (коммерчески продается компанией Jyoti Ceramic Industries PVT. LTD. (Махараштpа, Индия)) размером 1,7 мм-2,4 мм, который занимал 70% объема мельницы. Смесь измельчали при скорости приблизительно 2000 фут/мин (10 м/с) до достижения степени измельчения 6,0, измеренную на гриндометре Хегмана. Затем смесь выгружали из мельницы, промывая мельницу раствором с 6% от общей массы N-бутилацетата. Выгруженную смесь перемешивали 1 час при высокой скорости (приблизительно 1500 об/мин), используя мешалку Коулса с пневматическим двигателем.
Пример 4
Черные оттеночные пасты, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, готовили, используя ингредиенты и количества, перечисленные в таблице 5.
Таблица 5. Черные оттеночные пасты (ЧО), прозрачные для ближнего ИК-диапазона
(кг)
(кг)
6 Коммерчески доступен от BYK Additives and Instruments (Wesel, Германия)
7 Коммерчески доступен от BASF Corporation (Ludwigshafen, Германия)
8 Коммерчески доступен от BASF Corporation (Ludwigshafen, Германия)
9 Коммерчески доступен от Borchers (Westlake, Огайо)
10 Коммерчески доступен от Everlight Chemical Industrial Corp. (Тайвань)
Каждую из оттеночных паст ТВ1 и ТВ2 готовили путем смешения компонентов в порядке, показанном в таблице 5. DISPERBYK®-161 и черные пигменты PALIOGEN® Black L0086 и PALIOGEN® Black EH-0788 добавляли в соответствующие смеси оттеночных паст при перемешивании с низкой скоростью (от 1000 об/мин до 1400 об/мин) с помощью лопастной мешалки Коулса, присоединенной к пневматическому двигателю. После добавления пигмента смеси оттеночных паст перемешивали в течение 20 мин при высокой скорости (приблизительно 1500 об/мин), используя лопастную мешалку Коулса. Обе смеси оттеночных паст измельчали с помощью мельницы Premier, в среде диоксида циркония марки Zirconox (коммерчески продается компанией Jyoti Ceramic Industries PVT. LTD. (Махараштpа, Индия)) размером 1,2 мм-1,7 мм, который занимал 75% объема мельницы. Обе смеси оттеночных пасты измельчали при скорости от 11,7 – 13,2 м/сек (от 2300 до 2600 фут/мин) до достижения степени измельчения 6,5, измеренную на гриндометре Хегмана. Затем смеси оттеночных паст выгружали из мельницы, промывая мельницу раствором этоксипропилацетата и дисперсии диоксида кремния 2 (Пример 3). Добавляли дополнительные компоненты, включая BORCHI® Gol OL 17, полиэфир, модифицированный полисилоксаном, и EVERSORB® 74, поглотитель УФ-излучения на основе бензотриазола, и полностью составленные смеси оттеночных паст перемешивали в течение 20 мин при высокой скорости (приблизительно 1500 об/мин), используя лопастную мешалку Коулса.
Пример 5
Комплекты обычного и отражающего в ближнем ИК-диапазоне покрытий готовили с использованием компонентов, перечисленных в таблицах 6 и 7.
Таблица 6. Комплекты покрытий
(многосоставное; цветное)14
DMD 1683 (черный)15
TB1 и TB2 из Примера 4 (черный)
11 Коммерчески доступны от ACT (Hillsdale, MI); Холоднокатанная сталь (CRS) приготовлена ACT с использованием продуктов и процедур PPG Industries, Inc. (Pittsburgh, PA) как и следующий щелочной очиститель (ChemKleen 2010LP), средство для предварительной обработки Versabond (C700) с промывкой Chemseal 59 (C59) и Electrocoat (ED6465).
12 Акрил-уретановая шпатлевка коммерчески доступна от PPG Industries, Inc. (Питтсбург, Пенсильвания)
13 Акрил-уретановая шпатлевка коммерчески доступна от PPG Industries, Inc. (Питтсбург, Пенсильвания)
14 Акриловая оттеночная паста коммерчески доступна от PPG Industries, Inc. (Питтсбург, Пенсильвания)
15 Акрил-уретановое непигментированное покрытие коммерчески доступно от PPG Industries, Inc. (Питтсбург, Пенсильвания)
Таблица 7. Оттеночные пасты и смолы, используемые для изготовления цветных верхних покрытий
16 Акриловая оттеночная паста, коммерчески доступная от PPG Industries, Inc. (Питтсбург, Пенсильвания)
17 Акриловое покрытие, коммерчески доступное от PPG Industries, Inc. (Питтсбург, Пенсильвания)
Покрытия на основе акрило-уретановой шпатлевки наносили непосредственно на подложку в комплекте обычного покрытия и покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне. В обычных системах использовали серую шпатлевку PPG DELTRON® V-SEAL™ DAS G6 и в системах покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, использовали белую шпатлевку PPG DELTRON® V-SEAL™ DAS 3021. Для нанесения распылением шпатлевку готовили путем смешивания DAS 3021 или DAS G6 серая, которые готовили путем смешения DAS 3025 и DAS 3027 (чтобы получить DAS G6 серую) с DCX 3030 (коммерчески продается компанией PPG Industries, Inc. (Питтсбург, Пенсильвания)) и разбавителем DT 870 (продается компанией PPG Industries, Inc. (Питтсбург, Пенсильвания)) в соотношении 3:1:1, по объему. Для шпатлевки DAS G6 это отношение составляет 2:1:1:1 по объему (DAS 3025: DAS 3027: DCX 3030: DT 870). Соответствующие массы каждого компонента приведены в Таблице 8, ниже. Перед нанесением путем распыления каждую смесь взбалтывали путем перемешивания. Шпатлевки наносили на подложки распылением, используя гравитационный распылитель-пистолет (SATA jet 4000) низкого давления с большим объемом воздуха (HVLP) с веером распыла 30 см и давлением в распыливающем наконечнике 186 кПа (27 фунт/кв. дюйм) (отверстие 1,4 мм). Каждую из шпатлевок DAS G6 и DAS 3021 наносили на соответствующую подложку, как одно покрытие. Для комплекта покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, сразу же поверх DAS 3021 наносили белое верхнее покрытие
(DMD 1684). Покрытия отверждали при температуре окружающей среды (20°C) в течение 15 мин. Верхние покрытия наносили после отверждения или в пределах 72 часов.
Таблица 8. Шпатлевки, приготовленные для нанесения распылением
(г)
(г)
Пример 6
Белое цветное верхнее покрытие готовили и наносили следующим образом:
Белое цветное верхнее покрытие (PPG DELTRON® DMD 1684) наносили прямо поверх шпатлевки DAS 3021, используемой в комплекте покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне. Белое верхнее покрытие наносили сразу же после нанесения шпатлевки DAS 3021. Белое верхнее покрытие включало яркую белую оттеночную пасту, содержащую диоксид титана (DMD 1684), которую разбавляли разбавителем DT 870 в соотношении 1:1 по объему. Соответствующие массы каждого компонента приведены в таблице 9. Перед нанесением путем распыления смесь взбалтывали посредством перемешивания. Поверх DAS 3021 наносили два слоя, используя HVLP гравитационный распылитель-пистолет (SATA jet 4000) с веером распыла 30 см и давлением в распыливающем наконечнике 186 кПа (27 фунт/кв. дюйм) (отверстие 1,4 мм) с периодом в 10 мин при температуре окружающей среды между покрытиями. Покрытия отверждали при температуре окружающей среды (20°C) в течение 20 мин перед нанесением какого-либо из дополнительных покрытий.
Таблица 9. Белые верхние покрытия, приготовленные для нанесения распылением
(г)
Пример 7
Цветные верхние покрытия готовили и наносили следующим образом:
Цветные верхние покрытия для комплекта обычного покрытия и комплекта покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, составляли с несколькими PPG DELTRON® (покрытия для твердых поверхностей (сталь, алюминий) системы DELTRON®) органорастворимыми оттеночными пастами (DMD 16xx), чтобы достичь оттенков красного (R), темно-красного (DR), черного (BK), синего (BL), или темно-синего (DBL). Для комплекта покрытия ближнего ИК-диапазона оттеночную пасту на основе углеродной сажи (DMD 1683) полностью исключали и заменяли смесью из периленовых черных оттеночных паст, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, приготовленных в Примере 4 (TB1 и TB2). Смеси цветных оттеночных паст использовали для обычных верхних покрытий (R1, DR1, BK1, BL1, и DBL1), а те, что использовали для верхних покрытий ближнего ИК-диапазона (R2, DR2, BK2, BL2, и DBL2) разбавляли разбавителем DT 870 в соотношении 1:1 по объему. Соответствующие массы каждого компонента приведены в таблице 10. Перед нанесением распылением смеси взбалтывали путем перемешивания. Для нанесения покрытий распылением использовали HVLP гравитационный распылитель-пистолет (SATA jet 4000) с веером распыла 30 см и давлением в распыливающем наконечнике 186 кПа (27 фунт/кв. дюйм) (отверстие 1,4 мм). Обычные верхние покрытия, содержащие углеродную сажу (R1, DR1, BK1, BL1, и DBL1) наносили поверх шпатлевки DAS G6. Покрытия, содержащие черные оттеночные пасты, прозрачные для ближнего ИК-диапазона (R2, DR2, BK2, BL2, и DBL2), наносили поверх шпатлевки/белого верхнего покрытия DAS 3021/DMD 1684. Цветные верхние покрытия выдерживали для высыхания до отлипа между несколькими покрытиями в течение 5 – 10 мин и считали их сухими, когда они уже не прилипали (15-20 минут при 20°C).
Таблица 10. Цветные верхние покрытия, приготовленные для нанесения распылением
(г)
(г)
(г)
(г)
(г)
(г)
(г)
(г)
(г)
(г)
(Пример 4)
(Пример 4)
Пример 8
Непигментированное покрытие готовили и наносили следующим образом:
Органорастворимое непигментированное покрытие PPG DELTRON® (быстросохнущее непигментированное покрытие премиум; DC 4000) готовили путем смешивания DC 4000 с отвердителем (DCH 3085) в соотношении 4:1 по объему. Соответствующие массы каждого компонента приведены в таблице 11. Перед нанесением покрытия распылением смеси взбалтывали путем перемешивания. Непигментированные покрытия наносили в два слоя поверх верхних покрытий, высохших до отлипа, используя HVLP гравитационный распылитель-пистолет (SATA jet 4000) с веером распыла 30 см и давлением в распыливающем наконечнике 186 кПа (27 фунт/кв. дюйм) (отверстие 1,4 мм). Непигментированные покрытия наносили в два слоя с 5-7 минутным высыханием при температуре окружающей среды (20ºC) и промежутком между покрытиями 5 – 10 мин. Непигментированные покрытия отверждали в конвекционной печи при температуре 60ºC в течение 20 мин.
Таблица 11. Непигментированное покрытие, приготовленное для нанесения распылением
(г)
Пример 9
Непрозрачность покрытий оценивали следующим образом:
Покрытия, описанные в Примерах 6-8, были нанесены поверх черных и белых карточек для оценки непрозрачности (BYK Leneta) с помощью стержней из нержавеющей стали с намотанной проволокой разного диаметра (компании RD Specialties, Inc. (Webster, NY)). Таким образом определяли толщину сухой пленки, необходимую для каждого покрытия, чтобы исключить пропускание света в видимом диапазоне спектра (400 нм – 700 нм) к нижележащему покрытию или подложке.
Для измерения непрозрачности использовали интегрирующий спектрофотометр со сферической оптикой (X-rite Color i7). Измерения проводили путем диффузного освещения образцов и измерения суммарного отраженного света (L*). L* представляет светлоту образца, где L* = 0 означает черный и L* = 100 означает рассеянный белый. Непрозрачность вычисляли как отношение двух измерений L* для каждого покрытия, одно поверх черной стороны карточки и одно поверх белой стороны карточки (Уравнение 2). Покрытие считалось непрозрачным при достижении значения 100. Толщины сухой пленки для покрытий, описанных в Примерах 6-8, которые использовали для достижения непрозрачности, приведены в таблице 12.
Для комплектов покрытий, отражающих в ближнем ИК-диапазоне, непрозрачность со шпатлевкой DAS 3021 была достигнута путем использования комбинации одного слоя покрытия DAS 3021 и двух слоев белого верхнего покрытия (DMD 1684).
Таблица 12. Значения толщины сухой пленки для достижения непрозрачности покрытия
DMD 1684
2
20
Пример 10
Покрытия сопоставляли по цвету следующими способами:
Комплекты обычного покрытия и покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, оценивали в цветовом пространстве, чтобы определить визуальное цветовое различие. Комплекты обычного покрытия (C-) определяли по цвету (R, DR, BK, BL, и DBL). Интегрирующий спектрофотометр со сферической оптикой (X-rite Color i7) использовали для оценки обычной системы и системы ближнего ИК-диапазона, где каждый слой наносили до достижения непрозрачности (Пример 9). Цветовое различие между обычной и отражающей в ближнем ИК-диапазоне системами определяли, используя значения L*, a*, и b*, которые определяют координаты в цветовом пространстве. Дельта E (ΔE) использовали для вычисления различия между двумя цветами на основании различия между полученными значениями L*, a*, и b* согласно Уравнению 3. Цветовое различие приблизительно меньше или равное 1,5 было принято как хорошее соответствие цвета. Значения ΔE приведены для всех комплектов покрытий (таблица 13).
Таблица 13. Значения ΔE для комплектов покрытия
Пример 11
Покрытия характеризовали следующими способами:
Комплекты обычных и отражающих в ближнем ИК-диапазоне покрытий, описанных в Примере 5, которые готовили согласно Примерам 6-9 и характеризовали согласно Примерам 10 и 11, использовали для измерения суммарной отражающей способности солнечных лучей. Спектрофотометр UV-Vis-NIR Lambda 950 использовали для измерения отражения в процентах образцами на длинах волн ближнего ИК-диапазона (700 нм-2500 нм) и также конкретно на длине волны 905 нм, то есть длине волны, используемой детекторами LIDAR (таблица 14).
Таблица 14. Измерения отражающей способности на длинах волн ближнего ИК-диапазона
Комплекты обычных и отражающих в ближнем ИК-диапазоне покрытий, описанных в Примере 5, которые готовили согласно Примерам 6-9 и характеризовали согласно Примерам 10 и 11, использовали для тестирования LIDAR. Комплекты обычных покрытий (C-) называли по цвету (R, DR, BK, BL, и DBL), и будь то обычная или отражающая в ближнем ИК-диапазоне система (1 или 2, соответственно; таблица 15). Три различных модели LIDAR использовали для измерения наружного максимального диапазона обнаружения покрытых панелей размером 10 см х 30 см (4” x 12”). Они включали Velodyne VLP-16, Velodyne HDL32e, и Velodyne HDL64-S2, которые использовали программное обеспечение Veloview 3.1.1 для регистрации полученных данных (таблица 15).
Таблица 15. Характеристики моделей LIDAR
Панели устанавливали на подставке, 30 см сторона которой была ориентирована параллельно земле (см. фиг. 1). Каждую панель измеряли снаружи под двумя различными углами падения относительно источника LIDAR. Панели располагали под прямым углом относительно модели LIDAR (90°) или под углом 30° относительно прямого угла (см. фиг. 2). При каждом измерении установленная панель находилась в пределах прямой видимости блока LIDAR и постепенно перемещалась дальше от блока до тех пор, пока интенсивность обратного сигнала с панели больше не определялась с помощью программного обеспечения Veloview 3.1.1. Среднее освещение окружающей среды снаружи во время испытаний находилось в диапазоне до 60 до 80 000 люкс.
Максимальный диапазон обнаружения для каждой модели LIDAR при каждом угле освещения указан в Таблице 16. Самое большое увеличение в диапазоне обнаружения наблюдалось на красном, темно-красном и черном цветных комплектах покрытий, отражающих в ближнем ИК-диапазоне (C-R2, C-DR2, и C-BK2). Эти комплекты покрытия увеличивали диапазон обнаружения до максимума 56% в зависимости от модели LIDAR и угла падения. Синие и темно-синие комплекты покрытий, отражающие в ближнем ИК-диапазоне (C-BL2 и C-DBL2), также показали увеличение диапазона обнаружения, и это увеличение составило максимум 36%. Средний процент увеличения диапазона обнаружения, достигнутый при использовании комплектов покрытий, отражающих в ближнем ИК-диапазоне, приведен в таблице 17.
Таблица 16. Максимальный диапазон обнаружения (м) комплектов покрытий, измеренных моделями LIDAR при двух углах падения
Таблица 17. Средний процент увеличения расстояния обнаружения, достигнутый использованием комплектов покрытий, отражающих в ближнем ИК-диапазоне на длине волны 905 нм
Пример 12
Обычные и улучшенные, отражающие в ближнем ИК-диапазоне комплекты покрытий, которые снижают пропускание света через комплект покрытия и показывают более темный черный цвет были разработаны и приготовлены следующим образом:
Покрытия, используемые в обычных системах, содержали пигмент – углеродную сажу. Серые грунтовки оттеняли оттеночными пастами с TiO2 и углеродной сажей. Состав умеренно серой обычной грунтовки (грунтовка MG1) был приготовлен, как описано в Примере 5 патента США 7959981 с модификацией в уровнях оттенка углеродной сажи, которые корректировали для достижения умеренно серого цвета (таблица 18). Составы черного цветного обычного и основного, прозрачного для ближнего ИК-диапазона покрытия (BK1 и BK2, соответственно) были приготовлены согласно Примеру 7.
Комплекты покрытия, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, не содержали углеродной сажи ни в каком из слоев покрытия. Умеренно серые и белые цветные грунтовки, отражающие в ближнем ИК-диапазоне (грунтовка MG2 и грунтовка W1, соответственно) были приготовлены (таблица 18). Умеренно серые цветные грунтовки оттеняли оттеночной пастой с TiO2 и черной оттеночной пастой, прозрачной для ближнего ИК-диапазона, приготовленной в Примере 4. Умеренно серые грунтовки, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, готовили, как описано в Примере 5 патента США № 7959981 без добавления углеродной сажи, и с добавлением (вместо нее) оттеночных черных паст, приготовленных в Примере 4, чтобы получить цвет, который соответствует обычной умеренно серой грунтовке. Также были приготовлены белые грунтовки (как описано в Примере 5 патента США № 7959981, но без использования оттеночной пасты на основе углеродной сажи). В сравнении с белой грунтовкой, содержащей только TiO2, серые грунтовки, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, сохраняют высокую отражающую способность в ближнем ИК-диапазоне и также улучшают защиту нижележащих слоев покрытия от пропускания лучей света с длинами волн, вызывающими повреждения покрытия (400 нм-450 нм). Эстетические свойства комплекта покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, также улучшились благодаря тому, что серая грунтовка имеет меньший визуальный контраст с темным цветным верхним покрытием, если верхнее покрытие будет поцарапано или повреждено с обнажением нижележащего слоя грунтовки.
Черные цветные верхние покрытия, используемые в комплектах покрытий, отражающих в ближнем ИК-диапазоне (BK2) содержали цветные оттеночные пасты, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, из Примера 4 (паста TB1 и паста TB2) вместо оттеночной пасты на основе углеродной сажи. Черные цветные верхние покрытия, используемые в обычных комплектах покрытия (BK1) содержали оттеночную пасту на основе углеродной сажи. Смеси для основного покрытия готовили, как описано в Примере 7.
Таблица 18. Составы грунтовки (ссылка на Пример 5 патента США № 7959981 B2)
(г)
(г)
(г)
18Использовали в соответствии с Примером 5 патента США № 7959981 B2; Раствор меламино-формальдегидной смолы коммерчески доступен от INEOS Melamines (Rolle, Швейцария)
19Приготовлен согласно Примеру 5 патента США № 7959981 B2; Смола на основе полиэстера, содержащая 18% неопентилгликоля, 16% неопентилгликоля гидрокси пивалата, 8% триметилолпропана, 8% адипиновой кислоты 16% e-капролактона и 34% изофталевой кислоты в растворителе n-бутилацетате; содержание твердых веществ 69% и молекулярная масса приблизительно 4800 Mw
20Использовали согласно Примеру 5 патента США № 7959981 B2; дисперсия на основе пигмента диоксида титана в смоле на основе полиэстера и полиола, компании PPG Industries, Inc, (Pittsburgh, PA)
21Использовали согласно примеру 5 патента США № 7959981 B2; полибутилакрилатная добавка для повышения текучести коммерчески доступна от DuPont (Wilmington, DE)
22Использовали согласно примеру 5 патента США № 7959981 B2; дисперсия пигмента углеродной сажи в смоле на основе полиэстера и полиола компании PPG Industries, Inc, (Pittsburgh, PA)
23Дисперсия желтого пигмента на основе оксида железа в смоле на основе полиэстера и полиола компании PPG Industries, Inc, (Pittsburgh, PA)
В обоих комплектах покрытий – обычном и отражающем в ближнем ИК-диапазоне, непигментированное покрытие (TMAC9000FR, коммерчески доступное от PPG Industries, Inc, (Pittsburgh, PA)) использовали непосредственно для нанесения поверх цветных верхних покрытий.
Пример 13
Обычный и улучшенный, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, составы покрытий, приготовленные в Примере 12, наносили распылением как комплекты покрытий и отверждали в соответствии с патентом США № 7959981.
Комплекты обычного покрытия включали умеренно серую грунтовку (грунтовка MG1), черное базовое покрытие (BK1), и непигментированное покрытие (TMAC 9000FR).
Комплекты покрытия ближнего ИК-диапазона включали отражающую в ближнем ИК-диапазоне умеренно серую грунтовку (грунтовка MG2), черное базовое покрытие, прозрачное для ближнего ИК-диапазона (BK2), и непигментированное покрытие (TMAC 9000FR). Во втором примере комплекты покрытий ближнего ИК-диапазона включали отражающую в ближнем ИК-диапазоне белую грунтовку (грунтовка W1), черное базовое покрытие, прозрачное для ближнего ИК-диапазона (BK2), и непигментированное покрытие (TMAC 9000FR).
Все комплекты покрытий для измерения отражающей способности наносили на панели из холоднокатаной стали (CRS), предварительно обработанные фосфатом цинка (C700), промывкой Chemseal 59 (C59) и серой катионной грунтовкой ED6465, нанесенной электроосаждением – все материалы от компании ACT (Hillsdale, MI),
Все комплекты покрытий для измерений пропускания необходимо было получить в виде свободных пленок. Поэтому вначале наносили пленку TEDLAR® (коммерчески доступна от DuPont (Wilmington, DE)) на панель из холоднокатаной стали (CRS) от компании ACT (Hillsdale, MI). Пленки TEDLAR® выравнивали и приклеивали на панель, затем отверждали в конвекционной печи в течение 30 мин при 140°C. Затем можно было наносить комплекты покрытий и отверждать их, как указано, после чего полностью снимать их с пленки TEDLAR®.
Пример 14
Непрозрачность составов грунтовки и базового покрытия, приготовленных в Примере 13, измеряли в соответствии с Примером 9.
Толщины сухих пленок для покрытий, описанных в Примере 12, которые использовали для достижения непрозрачности, приведены в таблице 19.
Таблица 19. Значения толщин сухих пленок для достижения непрозрачности покрытия
Пример 15
Измерение цветового соответствия выполняли согласно Примеру 10.
Умеренно серую обычную и отражающую в ближнем ИК-диапазоне грунтовки, приготовленные в Примере 12 (грунтовка MG1 и грунтовка MG2, соответственно) оценивали в цветовом пространстве, чтобы определить визуальное цветовое различие. Обычное и прозрачное для ближнего ИК-диапазона черное базовое покрытие, приготовленные в Примере 12 (BK1 и BK2, соответственно) оценивали в цветовом пространстве, чтобы определить визуальное цветовое различие. В каждом случае измерения базовых покрытий проводили после нанесения непигментированного покрытия, обозначенного «C-BK1» для обычного базового покрытия с нанесенным непигментированным покрытием и «С-BK2» для базового покрытия ближнего ИК-диапазона с нанесенным непигментированным покрытием. Значения дельта E между комплектами покрытий представленными как «грунтовка MG1» и «грунтовка МG2», а также как «С-BK1» и «C-BK2», приведены в таблице 20.
Таблица 20. Значения ΔE для комплектов покрытий
Пример 16
Пропускание комплектов покрытий, приготовленных в виде свободных пленок в Примере 13, характеризовали следующим образом:
Процент пропускания света измеряли, используя спектрофотометр Perkin Elmer Lambda 950UV-vis в диапазоне длин волн от 200 нм до 2500 нм. Суммарный процент пропущенного света в диапазоне между 400 нм и 450 нм для каждого комплекта покрытия приведен в таблице 21. Обычный комплект покрытия и комплект покрытия, отражающий в ближнем ИК-диапазоне (грунтовка, базовое покрытие, непигментированное покрытие) представлены как «грунтовка MG1-BK1», «грунтовка MG2-BK2» и «грунтовка W1-BK2».
Таблица 21. Измерения пропускания полных комплектов покрытий
Пример 17
Комплект покрытий, отражающих в ближнем ИК-диапазоне характеризовали в соответствии с Примером 11.
Комплекты обычных покрытий и покрытий, отражающих в ближнем ИК-диапазоне, описанные в Примере 12, которые готовили согласно Примеру 13 и характеризовали согласно Примерам 15 и 16 использовали для измерения суммарного пропускания солнечных лучей. Спектрофотометр UV-Vis-NIR Lambda 950 использовали для того, чтобы измерить процент отражения образцов на длинах волн ближнего ИК-диапазона (700 нм-2500 нм) и конкретно на длине волны 905 нм, то есть на длине волны, используемой некоторыми детекторами LIDAR. Обычный комплект покрытия и комплект покрытия, отражающий в ближнем ИК-диапазоне (грунтовка, базовое покрытие, непигментированное покрытие) представлены как «грунтовка MG1-BK1», «грунтовка MG2-BK2» и «грунтовка W1-BK2» и описаны в таблице 22.
Таблица 22. Измерения отражающей способности полного комплекта покрытий на длинах волн ближнего ИК-диапазона
(700-2500 нм)
Пример 18
Белую грунтовку готовили, используя ингредиенты и количества, перечисленные в таблице 23.
Таблица 23. Белая грунтовка
(кг)
24 Коммерчески доступен от Hexion (Columbus, Огайо)
25 Коммерчески доступен от BYK Additives and Instruments (Wesel, Германия)
26 Коммерчески доступен от Momentive Performance Materials (Waterford, Нью-Йорк)
27 Коммерчески доступен от Huntsman Corporation (The Woodlands, Техас)
28 Коммерчески доступен от Huntsman Corporation (The Woodlands, Техас)
Все материалы, за исключением ARADUR® 115x70, взвешивали в стеклянном сосуде. Вначале в сосуд загружали жидкие компоненты, такие как смола, жидкие добавки и растворитель и перемешивали вручную, затем добавляли твердые пигменты и затем в сосуд добавляли среду Zirconox (1,2 мм-1,7 мм) в соотношении 1:1 по массе. Сосуд герметично закрывали крышкой и запечатывали, после чего помещали в диспергатор Lau Disperser DAS 200 и диспергировали 2 часа. Полученная дисперсия имела значение степени измельчения около 7 на гриндометре Хегмана. Затем добавляли полиамидоаминный отвердитель Aradur® 115x70 и перемешивали вручную. Добавляли ацетон в качестве разжижителя, чтобы достичь вязкости для распыления 30-60 сП по вискозиметру Брукфильда. После этого грунтовка была готова для нанесения распылением.
Пример 19
Оттеночные прозрачные пасты ближнего ИК-диапазона готовили, используя ингредиенты и количества, приведенные в таблице 24.
Таблица 24. Оттеночные прозрачные пасты ближнего ИК-диапазона
(кг)
(кг)
(кг)
29Акриловый диспергатор использовали, как описано в патенте США № 8129466.
30 Коммерчески доступен от BASF Corporation (Ludwigshafen, Германия)
31 Коммерчески доступен от BASF Corporation (Ludwigshafen, Германия)
Оттеночные пасты TP1, TP2, и TP3 готовили путем смешения компонентов, показанных в таблице 24, в той же очередности. Оттеночную пасту диспергировали со стеклянными шариками, как средой измельчения, Potter’s Glass Spheres P2227 в течение 16 часов, используя диспергатор Lau disperser DAS 200. Среду просеивали, чтобы отделить фракции меньше чем 75 микрон, и загружали в количестве 200% от массы образца. Среду удаляли из измельченной пасты путем фильтрования с получением готовых оттеночных паст.
Пример 20
Компоненты одностадийного верхнего покрытия A, прозрачного для ближнего ИК-диапазона, готовили, используя компоненты, перечисленные в таблице 25.
Таблица 25. Компоненты одностадийного верхнего покрытия А, прозрачного для ближнего ИК-диапазона
(кг)
(кг)
32 Использовали акриловую смолу, описанную в патенте США № 6306505 Пример A
33 Смола на основе полиэстера – это полиэстер от Cardura E 10-P (коммерчески доступен от Hexion (Columbus, OH)), фталевый ангидрид и триметилолпропан с содержанием твердых веществ 70% в ацетате метилового эфира пропиленгликоля/ароматическом растворителе 100 типа (83,5/16,5); с гидроксильным числом 54 мг KOH/г; с кислотным числом 9,5 мг KOH/г; вязкость по шкале Гарднера - Z
34Смола на основе насыщенного гидроксилированного полиэстера, доступная от Galstaff MultiResine (Mornago, Италия)
35 Коммерчески доступен от BYK Additives and Instruments (Wesel, Германия)
36 Коммерчески доступен от BASF Corporation (Ludwigshafen, Германия)
Затем оттеночные пасты смешивали с жидкими компонентами состава и готовые составы Компонента А встряхивали на диспергаторе Lau в течение 30 мин. Коммерчески доступные от компании PPG отвердитель со средней скоростью отверждения F3270 и разбавитель F3330 смешивали с этими составами компонента А, а также с Компонентом А одностадийного верхнего покрытия DELFLEET® Evolution FDG9000, используя объемные отношения, приведенные в таблице 26.
Таблица 26. Объемные отношения для одностадийных верхних покрытий SSTC1, SSTC2, и FDG9000
37 Коммерчески доступен от PPG Industries, Inc, (Pittsburgh, PA)
Пример 21
Комплекты обычного и отражающего в ближнем ИК-диапазоне покрытия готовили, используя компоненты, перечисленные в таблице 27.
Таблица 27. Комплект покрытия
покрытия
38 Коммерчески доступен от ACT (Hillsdale, MI)
39 Белая грунтовка из Примера 18
40Полиуретановое одностадийное верхнее покрытие, коммерчески доступное от PPG Industries Inc. (Pittsburgh, PA)
Перед нанесением композиции покрытия чистые панели с подложкой из холоднокатаной стали очищали обезжиривателем OneChoice SXA330. Перед распылением панели протирали обтирочной тканью. Затем белую грунтовку наносили распылением на подготовленные панели с подложкой, используя пистолет HVLP с воздушным распылением и распыливающим наконечником с отверстием 1,8 мм. Использовался временной интервал в 10 мин до отлипа между поверхностями и затем покрытые панели выдерживали в условиях окружающей среды по меньшей мере один час. Толщина сухой пленки (ТСП) грунтовки составляла приблизительно 2,3 мил.
Верхние покрытия наносили, используя HVLP пистолет-распылитель с отверстием в распыливающем наконечнике 1,4 мм и давлением 207 кПа (30 фунт/кв. дюйм). Толщина сухой пленки двух покрытий составила приблизительно 1,5 мил. Покрытия отверждали в условиях окружающей среды.
Пример 22
Покрытия, описанные в Примере 20, наносили распылением поверх черных и белых карточек для определения непрозрачности (BYK Leneta) согласно Примеру 21 и измеряли непрозрачность согласно Примеру 9. Для достижения непрозрачности использовали покрытия, описанные в Примере 20, с толщиной сухой пленки, равной 1,5 мил.
Пример 23
Покрытия из Примера 22 сопоставляли по цвету согласно Примеру 10. Для оценивания обычной системы покрытия и системы покрытия ближнего ИК-диапазона использовали спектрофотометр BYK-mac i. Значения ΔE для одностадийных покрытий из Примера 20 приведены в таблице 28.
Таблица 28. Значения ΔE для верхних покрытий
Пример 24
Комплекты покрытий, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, характеризовали согласно Примеру 11:
Комплекты обычного и отражающего в ближнем ИК-диапазоне покрытий, описанные и приготовленные согласно Примеру 21, и охарактеризованные согласно Примерам 22 и 23, использовали для измерения суммарной отражающей способности солнечных лучей. Комплекты обычного и отражающего в ближнем ИК-диапазоне покрытий (грунтовка, верхнее покрытие) представлены как «WP-SSTC1» и «WP-SSTC2» и описаны в таблице 29.
Таблица 29. Измерения отражающей способности полных комплектов покрытия на длинах волн ближнего ИК-диапазона
Пример 25
Композиции покрытия готовили, используя компоненты, перечисленные в таблице 30. Для каждой композиции покрытия, компонент или компоненты, перечисленные как 1a-1k предварительно перемешивали, чтобы получить пигментированный компонент базового покрытия. Затем добавляли компоненты 2 и 3, активатор и разжижитель, и композицию покрытия перемешивали до однородной массы непосредственно перед нанесением.
Пример 26
В таблице 31 показано сравнение нескольких из композиций покрытия, приготовленных в Примере 25 (серую грунтовку получали путем смешивания черных пигментов, прозрачных для инфракрасного диапазона (Grey 3) и серую грунтовку получали, используя углеродную сажу (комп. Grey 1)).
Таблица 31
Образцы из таблицы 31 готовили следующим образом: покрытие толщиной 1 мил (25,4 микрона) из красителя на основе углеродной сажи (коммерчески доступен от PPG Aerospace PRC-DeSoto как DESOTHANE® HS CA8000/BAC701 (Sylmar, CA)) наносили на панели размером 7,6 см х 15,2 см (3” x 6”) из алюминия 2024 T3, чтобы скрыть поглощение в ближнем ИК-диапазоне углеродными волокнами композитной подложки. Поверх этого покрытия наносили грунтовку без хрома толщиной 0,8 мил (20,32 микрон) (коммерчески доступна как DESOPRIME® CF/CA7502A от PPG Aerospace PRC-De-Soto (Sylmar, CA)). Композиции покрытия наносили вручную распылением, используя тип пистолета-распылителя Binks Mach 3 HVLP и распыливающий наконечник 95AS до толщины сухой пленки, обеспечивающей полную укрывистость. Суммарное отражение солнечного излучения, в процентах, (%TSR) измеряли, используя спектрофотометр ультрафиолетового/видимого/ближнего ИК-диапазона LAMBDA 950 S (PerkinElmer®) в соответствии с ASTM E903-12.
Также измеряли максимальную температуру под лампой накаливания. Измерения выполняли, используя испытательную аппаратуру, указанную в ASTM B4803-10, включая изолированный деревянный ящик, ИК-лампу и цифровой термометр с термопарой типа J. Две панели находились рядом, но без контакта, на расстоянии 40 см (15,5 дюймов) под ИК-лампой и контролировались по температуре до достижения обеими панелями максимальной температуры, которая больше не увеличивалась. Комп. Grey 1 отражала 43% суммарного солнечного излучения, в то время как Grey 3 отражала 72%, то есть относительное увеличение составило 44%. Образцы, покрытые Grey 3, имели максимальную температуру 10,6°C (19,1°F), меньше чем для композиции Grey 1.
Пример 27
Несколько композиций покрытия, приготовленных в Примере 25, наносили до полной укрывистости на карточки для определения непрозрачности Brushout 5DX Card (каталог Byk-Gardner № 2856). Затем образцы характеризовали по цвету в цветовом пространстве CIELAB, используя интегрирующий шаровой фотометр с люминесцентной лампой D65, при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте на спектрофотометре Datacolor 600™, чтобы измерить значения цвета L*, a*, b*, C*, h°, и ΔE*. В цветовом пространстве CIELAB, L* обозначает светлоту/темноту по шкале от 0 = чисто черный до 100 = рассеянный белый, a* обозначает баланс от зеленого минус a* до красного a*, b* обозначает баланс от синего минус b* до желтого b*, C* обозначает насыщенность цвета, и h° обозначает угол цветового тона. Значение ΔE* является разницей между двумя цветами в трехмерной цветовой модели. В таблице 32 показаны характеристики CIELAB для приготовленных образцов.
Таблица 32
Серый цвет в Grey 5 (из Примера 25) получали путем смешения двух инфракрасных прозрачных пигментов (периленовых пигментов), как показано измерениями в таблице 32. Grey 5 получен смешением периленового пигмента зеленого оттенка и периленового пигмента пурпурного оттенка.
Каждый из отдельных периленовых пигментов в композиции Purple 1 и композиции Green 1 использовали сами по себе при высокой концентрации и наносили с получением сухой пленки подходящей толщины, чтобы сформировать покрытие, которое кажется черным человеческому глазу. Однако, когда периленовый пигмент использовали в сочетании с диоксидом титана (как в комп. Purple 1 и комп. Green 1 из Примера 25) в однослойном покрытии, то первый черный пигмент, прозрачный для ИК-диапазона, дает фиолетовый оттенок, другой – зеленый оттенок. Это показано сравнением Grey 5 с композицией Purple 1 и композицией Green 1. Grey 5 нейтрального серого цвета получали, путем смешения двух черных пигментов, прозрачных для ИК-диапазона. Для композиции Purple 1 и композиции Green 1 эту смесь заменяли эквивалентным количеством (по массе) исключительно пигментов индивидуального оттенка.
В таблице 32 показано, что различие в цвете между Grey 5 и комп. Purple 1 составляет ΔE = 19,61 и различие в цвете между Grey 5 и комп. Green 1 составляет ΔE = 5,45. Значения L*, a*, и b* указывают на то, что Grey 5 дает белый с металлическим оттенком или серый оттенок, в то время как значения L* и h° показывают, что комп. Purple 1 дает пурпурный оттенок и комп. Green 1 дает зеленый оттенок.
Пример 28
Несколько композиций покрытия из Примера 25 наносили поверх другой подложки и комплекта покрытия следующим образом. Неоттеночное белое основное покрытие (коммерчески доступное от PPG Aerospace PRC-DeSoto как DESOTHANE® HS CA8000/BAC7067 (Sylmar, CA)) наносили распылением на алюминизированную бумагу (коммерчески доступную как часть 20PAP10X15SV от Alufoil Products Co, Inc, (Hauppauge, NY)). Композиции покрытия наносили поверх нее распылением вручную, используя тип пистолета-распылителя Binks Mach 3 HVLP и распыливающий наконечник 95AS до толщины сухой пленки, обеспечивающей полную укрывистость. Укрывистость определяли в соответствии с ASTM D6762 на черных и белых полосках Leneta. Плотность отвержденного пленочного покрытия для образцов в таблице 33 составила 1,57 г/см3. Цветовые характеристики в цветовом пространстве CIELAB для этих образцов, процент отражения %TSR, и толщина, требуемые для полной укрывистости, приведены в таблице 33.
Таблица 33
Учитывая, что крыло самолета с площадью поверхности 360,5 м2, является типичным для типа самолета Boeing 787, в котором используются композитные материалы на основе углеродного волокна, этот тонкий слой покрытия в результате дает массу краски в диапазоне от 21 до 38 кг на крыло самолета, как показано в таблице 33. Для того, чтобы максимизировать отражающую способность %TSR, необходимо было бы наносить более толстый слой и, следовательно, значительно проиграть в весе. Таким образом, композиция White 2, несмотря на лучшее значение %TSR, потребует значительного увеличения массы краски. Между тем, комп. Grey 1 давала бы самый низкий вес краски, но и сравнительно низкое значение отражающей способности %TSR.
Пример 29
Образцы, показанные в таблице 34 (использованы композиции покрытия из Примера 25), готовили как описано в Примере 26 – наносили черное покрытие, затем покрытие грунтовкой и наконец серое покрытие Grey 3 или композицию White 1. Также был приготовлен дополнительный образец распылением белой композиции комп. White 1 в качестве подслоя с высокой отражающей способностью солнечного излучения, в то время как серое покрытие Grey 3 распыляли поверх него, как пигментированное верхнее покрытие, что приводит в результате к системе двухслойного покрытия. Укрывистость определяли согласно ASTM D6762 на черных и белых полосках Leneta. Результаты для этих образцов приведены в таблице 34.
Таблица 34
Сравнение отражающей способности %TSR, при использовании системы из двух слоев, показало увеличение %TSR для Grey 3 от TSR = 72% для одного слоя до TSR = 75%, для двухслойной системы. Однако для двухслойной системы общая толщина двух слоев составляет 4,0 мил по сравнению с 1,8 мил для Grey 3. Поэтому серое покрытие Grey 3 демонстрирует экономию 55% по сравнению с Gray 3, нанесенного поверх композиции белого покрытия White 1 без значительной потери %TSR.
Настоящее изобретение дополнительно включает предмет изобретения из следующих пунктов.
Пункт 1: Способ увеличения расстояния обнаружения поверхности объекта, освещенного электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона, включающий: (a) направление электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона от источника электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона на объект по меньшей мере частично покрытый отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием, которое увеличивает расстояние обнаружения электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15% при измерении на длине волны ближнего ИК-диапазона по сравнению c таким же объектом с покрытием согласованного цвета, которое поглощает больше того же излучения ближнего ИК-диапазона, при этом покрытие согласованного цвета имеет значение цветового различия ΔE равное 1,5 или меньше при сравнении с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне при измерении интегрирующим шаровым фотометром с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте; и (б) обнаружение отраженного электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, которое отражается от покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне.
Пункт 2: Способ по пункту 1, в котором покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, имеет в цветовом пространстве CIELAB значение L*=35 или меньше, измеренное с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте.
Пункт 3: Способ по пункту 1 или 2, в котором отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие, включает по меньшей мере один поглощающий в видимом диапазоне пигмент и/или краску, прозрачный для ближнего ИК-диапазона.
Пункт 4: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие, по сути, не содержит углеродной сажи.
Пункт 5: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие включает первый слой покрытия и второй слой покрытия.
Пункт 6: Способ по пункту 5, в котором первый слой покрытия включает по меньшей мере один поглощающий в видимом диапазоне пигмент и/или краску, прозрачный для ближнего ИК-диапазона, и второй слой покрытия содержит по меньшей мере один пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне.
Пункт 7: Способ по пункту 5 или 6, в котором второй слой покрытия находится по меньшей мере под частью первого слоя покрытия.
Пункт 8: Способ по любому из пунктов 5-7, в котором второй слой покрытия включает: пленкообразующую смолу; множество прозрачных для ближнего ИК-диапазона пигментов и/или красок, диспергированных в пленкообразующей смоле, множество прозрачных для ближнего ИК-диапазона пигментов и/или красок, включающих первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличный от первого периленового пигмента; и отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент, диспергированный в пленкообразующей смоле, отличный от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента, при этом второй слой покрытия имеет белый с металлическим оттенком или серый цвет и, по сути, не содержит углеродную сажу.
Пункт 9: Способ по любому из пунктов 5-8, в котором второй слой покрытия включает: пленкообразующую смолу; множество красителей, диспергированных в пленкообразующей смоле, которые включают прозрачные для ближнего ИК-диапазона пигмент или краску, при этом прозрачный для ближнего ИК-диапазона пигмент или краска включает первый прозрачный для ближнего ИК-диапазона пигмент или краску и второй, прозрачный для ближнего ИК-диапазона пигмент или краску, отличные от первого пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона; и отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент, диспергированный в пленкообразующей смоле, при этом отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент отличается от первого пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, и второго пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, при этом второй слой покрытия имеет белый с металлическим оттенком или серый цвет и, по сути, не содержит углеродную сажу.
Пункт 10: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором объектом является транспортное средство, дорога, элемент безопасности дорожного движения, указатели или одежда.
Пункт 11: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие отражает по меньшей мере 20 % излучения на длине волны ближнего ИК-диапазона, направленного на этапе (a) на объект.
Пункт 12: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие отражает электромагнитное излучение, имеющее по меньшей мере одну длины волны в диапазоне от 700 нм до 2500 нм.
Пункт 13: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие отражает электромагнитное излучение, имеющее по меньшей мере одну длины волны в диапазоне от 900 нм до 1600 нм.
Пункт 14: Способ по любому из пунктов 5-13, дополнительно включающий прозрачный непигментированный слой, расположенный поверх по меньшей мере части первого слоя покрытия.
Пункт 15: Способ по любому из пунктов 10-14, в котором объектом является транспортное средство и покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, покрывает по меньшей мере 10 % площади внешней поверхности транспортного средства.
Пункт 16: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором источник электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона и детектор ближнего ИК-диапазона присоединены к транспортному средству.
Пункт 17: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, способно увеличивать расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 25%.
Пункт 18: Способ по любому из пунктов 8 - 17, в котором первый периленовый пигмент включает периленовый пигмент с зеленым оттенком и второй периленовый пигмент включает периленовый пигмент с пурпурным оттенком.
Пункт 19: Способ по любому из пунктов 8 - 18, в котором второй слой покрытия имеет следующие значения цветового пространства CIELAB, измеренные с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте: значение L* находится в диапазоне от 40 до 95; значение a* находится в диапазоне от минус 2 до 2; и значение b* находится в диапазоне от минус 6 до 6.
Пункт 20: Способ по любому из пунктов 8 - 19, в котором, отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент содержит диоксид титана.
Пункт 21: Способ по пункту 20, в котором диоксид титана диспергирован в пленкообразующей смоле в порошковой форме.
Пункт 22: Способ по любому из пунктов 8-21, в котором второй слой покрытия полностью укрывает поверхность объекта при толщине сухой пленки меньше чем или равной 2,5 мил.
Пункт 23: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором объект по меньшей мере частично имеющий покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, увеличивает расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15%, измеренной на длине волны 905 nm.
Пункт 24: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором объект по меньшей мере частично имеющий покрытие, отражающее в ближнем ИК-диапазоне, увеличивает расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15%, измеренное на длине волны 1550 нм.
Пункт 25: Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие включает по меньшей мере один пигмент и/или краску флуоресцирующие в ближнем ИК-диапазоне.
Пункт 26: Способ по любому из пунктов 5-25, в котором первый и/или второй слой покрытия включает по меньшей мере один пигмент и/или краску, флуоресцирующий в ближнем ИК-диапазоне.
Пункт 27: Способ по любому из пунктов 5-26, в котором первый слой покрытия является верхним слоем покрытия, отражающего в ближнем ИК-диапазоне.
Пункт 28: Система для обнаружения близости транспортных средств, включающая: первое транспортное средство, покрытое по меньшей мере частично отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием, которое увеличивает расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15%, измеренное на длине волны ближнего ИК-диапазона, между первым транспортным средством и вторым транспортным средством, по сравнению с первым транспортным средством, которое имеет покрытие согласованного цвета, поглощающее больше излучения из ближнего ИК-диапазона, при этом покрытие согласованного цвета имеет значение цветового различия ΔE, равное 1,5 или меньше при сравнении с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, измеренное с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте.
Пункт 29: Система по пункту 28, в которой отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие, по сути, не содержит углеродной сажи.
Пункт 30: Система по пункту 28 или 29, в которой отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием покрыто по меньшей мере 10% площади внешней поверхности первого транспортного средства.
Пункт 31: Система по любому из пунктов 28-30, в которой второе транспортное средство включает источник электромагнитного излучения и детектор электромагнитного излучения.
Пункт 32: Система по любому из пунктов 28-31, в которой отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие включает по меньшей мере один поглощающий в видимом диапазоне пигмент и/или краску, прозрачные для ближнего ИК-диапазона.
Пункт 33: Система по любому из пунктов 28-32, в которой отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие включает по меньшей мере первый слой покрытия и второй слой покрытия, при этом первый слой покрытия включает по меньшей мере один поглощающий в видимом диапазоне пигмент и/или краску, прозрачный для ближнего ИК-диапазона, и второй слой покрытия включает по меньшей мере один пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне.
Пункт 34: Система по любому из пунктов 28-33, в которой отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие включает второй слой покрытия, расположенный под первым слоем покрытия, включающим по меньшей мере один поглощающий в видимом диапазоне пигмент и/или краску, прозрачный для ближнего ИК-диапазона, при этом второй слой покрытия включает: пленкообразующую смолу; множество прозрачных для ближнего ИК-диапазона пигментов и/или красок, диспергированных в пленкообразующей смоле, при этом прозрачные для ближнего ИК-диапазона пигменты и/или краски включают первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличный от первого периленового пигмента; и отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент, диспергированный в пленкообразующей смоле, при этом отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент отличается от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента, и при этом второй слой покрытия имеет белый с металлическим оттенком или серый цвет и, по сути, не содержит углеродной сажи.
Пункт 35: Система по любому из пунктов 28-34, в которой отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие включает второй слой покрытия, расположенный под первым слоем покрытия, включающим по меньшей мере один поглощающий в видимом диапазоне пигмент и/или краску, прозрачный для ближнего ИК-диапазона, при этом второй слой покрытия включает: пленкообразующую смолу; множество красителей, диспергированных в пленкообразующей смоле, которые включают прозрачный для ближнего ИК-диапазона пигмент или краску, при этом прозрачный для ближнего ИК-диапазона пигмент или краска включает первый пигмент или краску, прозрачный для ближнего ИК-диапазона и второй прозрачный для ближнего ИК-диапазона пигмент или краску, отличный от первого пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона; отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент, диспергированный в пленкообразующей смоле, при этом отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент отличается от первого пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, и второго пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, при этом второй слой покрытия имеет белый с металлическим оттенком или серый цвет и, по сути, не содержит углеродную сажу.
Пункт 36: Система по любому из пунктов 28-35, в которой отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие имеет отражающую способность по меньшей мере 20% для электромагнитного излучения с длиной волны в ближнем ИК-диапазоне.
Пункт 37: Система по любому из пунктов 28-36, в которой второе транспортное средство является самоуправляемым транспортным средством.
Пункт 38: Система по любому из пунктов 28-37, в которой отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие имеет отражающую способность по меньшей мере 70% для электромагнитного излучения с длиной волны в ближнем ИК-диапазоне.
Пункт 39: Система по любому из пунктов 28-38, в которой отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие отражает электромагнитное излучение по меньшей мере с одной длиной волны в диапазоне от 700 нм до 2500 нм.
Пункт 40: Система по любому из пунктов 28-39, в которой отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие отражает электромагнитное излучение по меньшей мере с одной длиной волны в диапазоне от 900 нм до1600 нм.
Пункт 41: Система обнаружения близости первого транспортного средства ко второму транспортному средству, включающая: (a) первое транспортное средство, покрытое по меньшей мере частично отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием, которое увеличивает расстояние обнаружения электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона по меньшей мере на 15% при измерении на длине волны ближнего ИК-диапазона по сравнению с транспортным средством с покрытием аналогичного согласованного цвета, которое поглощает больше излучения ближнего ИК-диапазона, при этом аналогичное покрытие согласованного цвета имеет значение цветового различия ΔE, равное 1,5 или меньше при сравнении с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, измеренное с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте; и (б) второе транспортное средство, включающее: (i) источник электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, который направляет электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона в направлении первого транспортного средства; (ii) детектор ближнего ИК-диапазона, который обнаруживает электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона, отраженное от первого транспортного средства; и (iii) вычислительное устройство, которое определяет расстояние обнаружения между первым транспортным средством и вторым транспортным средством, исходя частично из обнаруженного электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, отраженного от первого транспортного средства.
Несмотря на то, что конкретные варианты воплощения изобретения описаны в целях иллюстрации, специалистам в этой области техники будет очевидно, что многочисленные вариации деталей настоящего изобретения могут быть внесены без отступления от концепции изобретения, как изложено в прилагаемой формуле изобретения.
Изобретение относится к области обеспечения безопасности движения и касается способа увеличения расстояния обнаружения до поверхности объекта, освещаемого электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона. Способ включает в себя обнаружение с помощью детектора электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, отраженного от объекта, по меньшей мере частично покрытого отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием, которое увеличивает расстояние обнаружения по меньшей мере на 15% при измерении на длине волны ближнего ИК-диапазона по сравнению с таким же объектом с покрытием согласованного цвета, которое поглощает больше этого же излучения ближнего ИК-диапазона. При этом указанное покрытие согласованного цвета имеет значение цветового различия, равное 1,5 или меньше, по сравнению с покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне. Технический результат заключается в увеличении расстояния обнаружения объекта, освещаемого электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона. 19 з.п. ф-лы, 2 ил., 34 табл.
1. Способ увеличения расстояния обнаружения до поверхности объекта, освещаемого электромагнитным излучением ближнего ИК-диапазона, характеризующийся тем, что:
обнаруживают с помощью детектора ближнего ИК-диапазона электромагнитное излучение ближнего ИК-диапазона, отраженное от объекта, по меньшей мере частично покрытого отражающим в ближнем ИК-диапазоне покрытием, при этом указанное отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие увеличивает расстояние обнаружения, обнаруживаемое с помощью электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона, по меньшей мере на 15%, при измерении на длине волны ближнего ИК-диапазона, по сравнению с таким же объектом с покрытием согласованного цвета, которое поглощает больше этого же излучения ближнего ИК-диапазона, причем указанное покрытие согласованного цвета имеет значение цветового различия 
, равное 1,5 или меньше по сравнению с указанным покрытием, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, при измерении с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно определяют расстояние между указанным объектом и детектором ближнего ИК-диапазона на основе обнаруженного электромагнитного излучения ближнего ИК-диапазона.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие имеет в цветовом пространстве CIELAB значение L*, равное 35 или меньше, измеренное с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие содержит по меньшей мере один пигмент и/или краску, поглощающие в видимом диапазоне и прозрачные для ближнего ИК-диапазона.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие по существу не содержит углеродной сажи.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие содержит первый слой покрытия и второй слой покрытия.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что первый слой покрытия содержит по меньшей мере один пигмент и/или краску, поглощающие в видимом диапазоне и прозрачные для ближнего ИК-диапазона, и второй слой покрытия содержит по меньшей мере один пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне.
8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что второй слой покрытия находится по меньшей мере под частью первого слоя покрытия.
9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что второй слой покрытия содержит:
пленкообразующую смолу;
множество прозрачных для ближнего ИК-диапазона пигментов и/или красок, диспергированных в пленкообразующей смоле, при этом указанное множество прозрачных для ближнего ИК-диапазона пигментов и/или красок содержит первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличающийся от первого периленового пигмента; и
отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент, диспергированный в пленкообразующей смоле, причем отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент отличается от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента,
при этом второй слой покрытия имеет белый с металлическим оттенком или серый цвет, и
второй слой покрытия, по существу, не содержит углеродную сажу.
10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что второй слой покрытия содержит:
пленкообразующую смолу;
множество красителей, диспергированных в пленкообразующей смоле, при этом указанное множество красителей содержит прозрачные для ближнего ИК-диапазона пигмент или краску, причем указанные прозрачные для ближнего ИК-диапазона пигмент или краска содержат первый пигмент или краску, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, и второй пигмент или краску, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, которые отличаются от первого пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона; и
отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент, диспергированный в пленкообразующей смоле, причем указанный отражающий в ближнем ИК-диапазоне пигмент отличается от первого пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона, и от второго пигмента или краски, прозрачных для ближнего ИК-диапазона,
при этом второй слой покрытия имеет белый с металлическим оттенком или серый цвет, и
второй слой покрытия, по существу, не содержит углеродную сажу.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанным объектом является транспортное средство, дорога, элемент безопасности дорожного движения, указатели или одежда.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что указанным объектом является транспортное средство, а отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие покрывает по меньшей мере часть внешней поверхности транспортного средства.
13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие отражает по меньшей мере 20 % излучения на длине волны ближнего ИК-диапазона, направляемого на объект.
14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное отражающее в ближнем ИК-диапазоне покрытие отражает электромагнитное излучение, содержащее по меньшей мере одну длину волны в диапазоне 700 – 2500 нм.
15. Способ по п. 6, отличающийся тем, что указанный первый слой покрытия является верхним слоем указанного отражающего в ближнем ИК-диапазоне покрытия.
16. Способ по п. 6, отличающийся тем, что дополнительно содержитcя слой покрывного лака поверх по меньшей мере части указанного первого слоя покрытия.
17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный детектор ближнего ИК-диапазона связан с транспортным средством.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что транспортное средство является автономно работающим транспортным средством.
19. Способ по п.7, отличающийся тем, что указанный второй слой покрытия содержит по меньшей мере один флуоресцентный пигмент и/или краску ближнего ИК-диапазона.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что в указанном втором слое покрытия весовое отношение отражающего в ближнем ИК-диапазоне пигмента и/или краски к флуоресцентному пигменту и/или краске ближнего ИК-диапазона составляет по меньшей мере 1,5:1.
| US 2008187708 A1, 07.08.2008 | |||
| WO 2009114544 A2, 17.09.2009 | |||
| US 2016291134 A1, 06.10.2016 | |||
| Способ получения отражающего покрытия | 1986 |
|
SU1390205A1 |
