КОМПОЗИЦИЯ СОЛНЦЕОТРАЖАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2022 года по МПК C09D5/00 C09D5/32 C09D201/00 C08K5/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к композиции солнцеотражающего покрытия, подложке, имеющей поверхность, по меньшей мере частично покрытую композицией солнцеотражающего покрытия, и способу получения легковесного компонента аэрокосмического назначения.

Уровень техники

Желательно, чтобы композиции покрытия, наносимые на компоненты аэрокосмического назначения, такие как крылья самолета, сделанные из армированного углеродным волокном полимерного композита, предотвращали теплонакопление чувствительных к температуре компонентов аэрокосмического назначения, вызванное поглощением солнечного излучения. Хотя некоторые чисто белые композиции покрытия могут предотвращать теплонакопление компонента аэрокосмического назначения, их чистый белый цвет требует нанесения более толстого слоя покрытия на аэрокосмический компонент, чтобы полностью укрыть поверхность компонента. Более толстый слой покрытия приводит к значительному увеличению веса компонента, что может быть неприемлемым в конструкции самолета. Например, более тяжелый компонент может снизить топливную эффективность всего самолета.

Кроме того, производители самолетов из эстетических соображений часто предпочитают не чисто белое покрытие аэрокосмического компонента. Некоторые производители предпочитают аэрокосмический компонент серовато-белого или серого цвета. Однако существующие серовато-белые или серые композиции покрытия включают технический углерод для придания серовато-белого или серого цвета, а технический углерод поглощает солнечную радиацию и нагревает чувствительные к температуре компоненты аэрокосмического назначения до неприемлемых уровней.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение относится к композиции солнцеотражающего покрытия, включающей: пленкообразующую смолу; несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, которые диспергированы в пленкообразующей смоле, при этом несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, содержат первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличающийся от первого периленового пигмента; и пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, диспергированный в пленкообразующей смоле, при этом пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне отличается от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента. После формировании отвержденного покрытия на подложке отвержденное покрытие имеет серовато-белый или серый цвет. Композиция солнцеотражающего покрытия, по существу, не содержит технического углерода.

Настоящее изобретение также относится к подложке, имеющей поверхность по меньшей мере частично покрытую композицией солнцеотражающего покрытия. Композиция солнцеотражающего покрытия включает: пленкообразующую смолу; несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, которые диспергированы в пленкообразующей смоле, при этом несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, содержат первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличающийся от первого периленового пигмента; и пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, диспергированный в пленкообразующей смоле, при этом пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, отличается от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента. После формирования отвержденного покрытия на подложке отвержденное покрытие имеет серовато-белый или серый цвет. Композиция солнцеотражающего покрытия, по существу, не содержит технического углерода.

Настоящее изобретение также относится к способу получения легковесного компонента аэрокосмического назначения, включающему: нанесение композиции солнцеотражающего покрытия по меньшей мере на часть поверхности аэрокосмического компонента; и отверждение композиции солнцеотражающего покрытия с формированием солнцеотражающего слоя. Композиция солнцеотражающего покрытия включает: пленкообразующую смолу; несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, которые диспергированы в пленкообразующей смоле, при этом несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, содержат первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличающийся от первого периленового пигмента; и пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, диспергированный в пленкообразующей смоле, при этом пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, отличается от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента. После формирования отвержденного покрытия на подложке отвержденное покрытие имеет серовато-белый или серый цвет. Композиция солнцеотражающего покрытия, по существу, не содержит технического углерода.

Настоящее изобретение также относится к транспортному средству, включающему поверхность по меньшей мере частично покрытую композицией солнцеотражающего покрытия. Композиция солнцеотражающего покрытия включает: пленкообразующую смолу; несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, которые диспергированы в пленкообразующей смоле, при этом несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, содержат первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличающийся от первого периленового пигмента; и пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, диспергированный в пленкообразующей смоле, при этом пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, отличается от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента. После формирования отвержденного покрытия на подложке отвержденное покрытие имеет серовато-белый или серый цвет. Композиция солнцеотражающего покрытия, по существу, не содержит технического углерода.

Описание изобретения

Для целей последующего подробного описания, следует понимать, что изобретение может допускать различные альтернативные вариации и последовательности этапов, за исключением случаев, когда прямо указано иное. Кроме того, за исключением рабочих примеров, или если прямо указано иное, все числа, выражающие, 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 толковаться по меньшей мере в свете 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.

Также 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, включительно) 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, и множественное число охватывает единственное число, если конкретно не указано иное. Кроме того, в этой заявке использование «или» означает «и/или», если конкретно не указано иное, хотя «и/или» может использоваться явно в определенных примерах. Кроме того, в этой заявке использование единственного числа означает «по меньшей мере, один», если конкретно не указано иное. Например, «аэрокосмический компонент», «пигмент» и тому подобное относятся к одному или нескольким из этих предметов. Также, используемый здесь термин «полимер» может относиться к форполимерам, олигомерам и обоим - гомополимерам и сополимерам. Термин смола используется взаимозаменяемо с термином «полимер».

Используемый в настоящем документе переходный термин «содержащий» (и другие сравнимые термины, например, «входящий» и «включающий»), являются открытыми и используются со ссылкой на композиции, способы и соответствующий компонент(ы) в них, которые являются необходимыми для изобретения, но открыты для включения неуказанных материалов.

Значения L*, a*, b*, C*, h°, и значения цветового различия ΔE в цветовом пространстве CIELAB, приведенные здесь, все определяли с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте, согласно ASTM 308, если не указано иное. В системе цветового пространства CIELAB значение L* представляет светлоту/темноту по шкале от 0 = чистый черный до 100 = рассеянный белый, a* представляет баланс от зеленого -a* до красного +a*, b* представляет баланс от синего -b* до желтого +b*, C* представляет насыщенность цвета, и h° - это угловое значение тона. Значение ΔE* показывает разницу между двумя цветами в трехмерной цветовой модели.

Настоящее изобретение относится к композиции солнцеотражающего покрытия, включающей (а) пленкообразующую смолу, (б) несколько пигментов, прозрачных в ближнем инфракрасном диапазоне (ближнем ИК-диапазоне), которые диспергированы в пленкообразующей смоле, и (в) пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, диспергированный в пленкообразующей смоле. Несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, содержат первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличающийся от первого периленового пигмента. Пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, отличается от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента. После формирования отвержденного покрытия на подложке отвержденное покрытие имеет серовато-белый или серый цвет. Композиция солнцеотражающего покрытия, по существу, не содержит технического углерода.

Используемый в этой заявке термин «по существу, не содержит», при использовании в отношении количества технического углерода в композиции покрытия, означает, что технический углерод присутствует в композиции в количестве не больше, чем 0,02% по массе, например, не больше 0,01 мас.%, в расчете на общую массу твердых веществ композиции. Используемый здесь термин «совершенно не содержит» при использовании в отношении количества технического углерода в композиции покрытия означает, что технический углерод совершенно не присутствует в композиции.

Пленкообразующая смола может включать термоотверждаемую пленкообразующую смолу. Используемый здесь термин «термоотверждаемая» относится к смолам, которые «затвердевают» необратимо при отверждении или поперечном сшивании, при котором полимерные цепи полимерных компонентов соединяются вместе ковалентными связями. Это свойство обычно связано с реакцией поперечного сшивания составляющих композиции, которая часто вызывается, например, действием тепла или излучения. Реакции отверждения или поперечного сшивания также можно проводить в условиях внешней среды. Условия отверждения также могут не быть условиями внешней среды. После отверждения или поперечного сшивания термоотверждаемая смола не плавится и не растворяется в растворителях. В других примерах пленкообразующая смола, которая содержится в покрытиях, описанных в настоящем документе, может включать термопластичную смолу. Используемый здесь термин «термопластичная» относится к смолам, включающим полимерные компоненты, которые не соединены ковалентными связями, и поэтому могут течь как жидкости при нагревании, и являются растворимыми в растворителях.

Пленкообразующая смола может включать любую из множества термопластичных и/или термоотверждаемых композиций, известных в этой области. Композиция солнцеотражающего покрытия может быть осаждена из жидких композиций на водной основе или на основе растворителей, или, альтернативно, из композиции в виде твердых частиц (например, порошковой композиции).

Термоотверждаемые композиции покрытия могут включать агент поперечного сшивания, который может быть выбран, например, из аминопластов, полиизоцианатов, в том числе блокированных изоцианатов, полиэпоксидов, бета-гидроксиалкиламидов, поликарбоновых кислот, ангидридов, металлорганических материалов с кислотными функциональными группами, полиаминов, полиамидов и смесей из любых указанных соединений. Термоотверждаемые или отверждаемые композиции обычно включают пленкообразующие смолы, имеющие функциональные группы, которые способны реагировать с агентом поперечного сшивания.

Пленкообразующая смола композиции солнцеотражающего покрытия может быть выбрана из любого из множества полимеров, известных в этой области. Пленкообразующая смола может быть выбрана, например, из акриловых полимеров, сложных полиэфирных полимеров, полиуретановых полимеров, полимочевинных полимеров, полиамидных полимеров, простых полиэфирных полимеров, полисилоксановых полимеров, сополимеров из них и смесей из них. В целом, эти полимеры могут быть любыми полимерами этих типов, полученных любым способом, известным специалистам в этой области. Функциональные группы пленкообразующей смолы могут быть выбраны из любых, разнообразных реакционноспособных функциональных групп, включающих, например, карбоксильные кислотные группы, аминогруппы, эпоксидные группы, гидроксильные группы, тиольные группы, карбаматные группы, амидные группы, мочевинные группы, изоцианатные группы (включая блокированные изоцианатные группы), меркаптановые группы, алкокси-силановые функциональные группы и комбинации из них. В некоторых примерах пленкообразующей смолой является полиуретан; однако, пленкообразующей смолой может быть любая смола, которая не содержит компонент, который мог бы поглощать солнечное излучение до такой степени, что это негативно влияло бы на отражающие характеристики настоящего изобретения.

Соответствующие смеси пленкообразующих смол также можно использовать при получении композиций солнцеотражающего покрытия, описанных здесь.

Композиция солнцеотражающего покрытия может включать несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне. Используемый здесь термин «пигмент, прозрачный в ближнем ИК-диапазоне» может относиться к пигменту, который, по существу, является прозрачным в ближнем ИК-диапазоне (от 700 до 2500 нм), без заметного рассеяния или поглощения излучения на таких длинах волн, так, как описан в опубликованной патентной заявке США № 2004/0191540 в абзацах [0020]-[0026], цитируемая часть которой введена сюда путем ссылки. В определенных примерах пигмент, прозрачный в ближнем ИК-диапазоне, может иметь среднее пропускание по меньшей мере 70% на длинах волн ближнего ИК-диапазона. Пигмент, прозрачный в ближнем ИК-диапазоне, может быть поглощающим в видимом диапазоне. Используемый здесь термин «поглощающий в видимом диапазоне» может относиться к пигменту, который, по существу, поглощает излучение по меньшей мере на некоторых длинах волн в видимом диапазоне от 400 нм до 700 нм.

Композиция солнцеотражающего покрытия включает несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, и несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, включает несколько периленовых пигментов, включающих по меньшей мере первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент. Периленовые пигменты могут относится к пигментам, в основе которых частично лежит структура периленового типа, показанная ниже:

Коммерчески доступные примеры таких пигментов включают пигменты PALIOGEN^®, доступные от BASF Corporation (Людвигсхафен, Германия), такие как черные пигменты PALIOGEN^® Black EH 0788; PALIOGEN^® Black L0086; а также PALIOGEN^® Black S0084. Дополнительные примеры черных пигментов, прозрачных в инфракрасном диапазоне, которые подходят для использования в определенных вариантах воплощения настоящего изобретения, описаны в опубликованной патентной заявке США № 2009/0098476 в абзацах с [0030] до [0034], цитируемая часть которой введена сюда путем ссылки.

В некоторых вариантах воплощения изобретения, композиция покрытия может включать по меньшей мере один периленовый пигмент согласно формуле (a) или (b):

Такие пигменты коммерчески доступны, как черный пигмент PALIOGEN^® Black EH 0788.

В определенных вариантах воплощения изобретения, композиция покрытия может включать периленовый пигмент, согласно формуле (c):

Такой периленовый пигмент также известен как «CI Pigment Black 32» и он коммерчески доступен, как PALIOGEN^® Black L 0086.

Как уже обсуждалось, несколько периленовых пигментов могут включать первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент. Первый периленовый пигмент может быть периленовым пигментом зеленого оттенка. Если периленовый пигмент зеленого оттенка используется сам по себе в достаточно высокой концентрации и наносится с получением сухой пленки подходящей толщины, то человеческому глазу он может казаться черным. Однако, если периленовый пигмент зеленого оттенка применяется в сочетании с пигментом, отражающим в ближнем ИК-диапазоне (таким как, диоксид титана) в композиции покрытия (например, в том же слое композиции многослойного покрытия), то композиция покрытия может казаться человеческому глазу зеленым оттенком. 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 получают следующие значения: светлота L* в диапазоне 40-95 и тон h° в диапазоне 275-325.

Кроме того, второй периленовый пигмент может быть периленовым пигментом пурпурного оттенка. Если периленовый пигмент пурпурного оттенка наносить сам по себе в достаточно высокой концентрации с получением сухой пленки подходящей толщины, то он может казаться черным человеческому глазу. Однако, если периленовый пигмент пурпурного оттенка использовать в комбинации с пигментом, отражающим в ближнем ИК-диапазоне (таким как, диоксид титана) в композиции покрытия (например, в том же слое композиции многослойного покрытия), то композиция покрытия может 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 получают следующие значения: L* в диапазоне 40-95 и h° в диапазоне 170-200.

Комбинация периленового пигмента зеленого оттенка и периленового пигмента пурпурного оттенка с диоксидом титана в композиции покрытия (например, в одном и том же слое композиции многослойного покрытии) может привести к отвержденной композиции покрытия, которая проявляет серовато-белый или серый цвет. Серовато-белый или серый цвет 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 получают следующие значения: значение L* в диапазоне 40-95; значение a* в диапазоне от минус 2 до 2; и значение b* в диапазоне от минус 6 до 6. В некоторых примерах значение L* может быть по меньшей мере 70, например, по меньшей мере 75 по меньшей мере 80 или,, по меньшей мере 85. Серовато-белый и серый цвета композиций покрытия отличаются от ранее обсужденного «чистого белого» цвета композиций покрытия, которые 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 имеют следующие значения: значение L* больше 95 и значение a* и значение b* близко 0, например, в диапазоне от минус 1 до 1 или от минус 2 до 2.

Несмотря на то, что комбинация периленовых пигментов зеленого оттенка и пурпурного оттенка с пигментом, отражающим в ближнем ИК-диапазоне (таких, как диоксид титана) может дать отвержденное покрытие серовато-белого или серого цвета, понятно, что другие комбинации периленовых пигментов можно объединять с пигментом, отражающим в ближнем ИК-диапазоне (таким как диоксид титана) с получением отвержденного покрытия серовато-белого или серого цвета. Таким образом, другие комбинации периленовых пигментов можно использовать для достижения серовато-белого или серого цвета отвержденного покрытия.

Другие дополнительные пигменты, прозрачные в ближнем ИК-диапазоне, также могут быть включены в композицию покрытия с несколькими периленовыми пигментами. Неограничивающие примеры подходящих дополнительных пигментов, поглощающих в видимом диапазоне и прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, могут включать, например, фталоцианин меди, галогенированный фталоцианин меди, антрахиноновый пигмент, хинакридоновый пигмент, моноазопигмент, диазопигмент, хинофталоновый пигмент, индантроновый пигмент, диоксазиновый пигмент, изоиндолиновый пигмент, диарилидный желтый пигмент, бромированный антантроновый пигмент, пигменты на основе металлокомплексов азосоединений и тому подобное. Также можно использовать комбинации этих пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне.

Композиция солнцеотражающего покрытия также может включать, или может включать вместо дополнительных пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне по меньшей мере одну краску, прозрачную в ближнем ИК-диапазоне. Используемый здесь термин «краска, прозрачная в ближнем ИК-диапазоне» может относиться к краске, которая, по существу, является прозрачной в ближнем ИК-диапазоне (от 700 нм до 2500 нм), без заметного рассеяния или поглощения излучения на таких длинах волн. В определенных примерах пигмент, прозрачный в ближнем ИК-диапазоне, может иметь среднее пропускание по меньшей мере 70% на длинах волн ближнего ИК-диапазона. Пигмент, прозрачный в ближнем ИК-диапазоне, может быть поглощающим в видимой диапазоне. Используемый здесь термин «поглощающий в видимом диапазоне» относится к пигменту, который, по существу, поглощает излучение по меньшей мере на некоторых длинах волн в видимом диапазоне от 400 нм до 700 нм.

Композиция солнцеотражающего покрытия включает по меньшей мере один пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне. Пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, включают в ту же композицию солнцеотражающего покрытия, что и несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне (включая несколько периленовых пигментов). Другими словами, одинарный слой покрытия, включает несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне (в том числе несколько периленовых пигментов) и по меньшей мере один пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне.

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.

Одним примером пигмента, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, может быть диоксид титана. Диоксид титана можно вводить в композицию покрытия без предварительного слипания с получением тонких чешуек (как описано ниже), например, диоксид титана можно вводить в виде порошка, который сам диспергируется в пленкообразующей смоле. В качестве пигмента, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, можно использовать стандартные марки порошка диоксида титана, или в качестве пигмента, отражающего в ближнем ИК-диапазоне, можно выбрать порошок диоксида титана с таким распределением частиц по размеру, которое будет оптимальным для обеспечения рассеяния в видимом диапазоне и/или в ближнем ИК-диапазоне.

Другие подходящие пигменты, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, могут включать отражающие в ближнем ИК-диапазоне пигменты на основе тонких чешуек металла или сплава металла, которые 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, зелено-черные хромовые пигменты, титанаты кобальта, хромиты, или фосфаты, магний-кобальт, и алюминаты, оксид железа, железо-кобальтовый феррит, ферротитан, феррит цинка, хромит цинка-железа и хромит меди, а также их комбинации.

Такие пигменты могут быть в форме тонких чешуек. Например, часто подходящими являются «пластинчатые» алюминиевые чешуйки. Используемый здесь термин «тонкие чешуйки» означает, что частица имеет отношение ширины к толщине («аспектное соотношение»), 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 «тонкой чешуйки» - это частица, которая имеет, по существу, плоскую структуру. Такие чешуйки могут иметь осажденное на них покрытие, например, медные чешуйки, покрытые диоксидом кремния.

Такие частицы в форме тонких чешуек могут иметь толщину от 0,05 микрон до 10 микрон, например, от 0,5 микрон до 5 микрон. В некоторых примерах такие частицы в форме тонких чешуек могут иметь максимальную ширину в диапазоне от 10 микрон до 150 микрон, например, от 10 микрон до 30 микрон.

Тонкочешуйчатые частицы могут иметь закругленные края и ровную и плоскую поверхность, в отличие от зубчатых краев. Чешуйки с угловатыми краями и неровной поверхностью известны в этой области техники как «кукурузные хлопья». С другой стороны, чешуйки, отличающиеся более округлыми краями и более гладкой, плоской поверхностью относятся к чешуйкам типа «серебряный доллар». Кроме того, в некоторых примерах тонкочешуйчатые частицы металла или металлического сплава с округленными краями могут иметь максимальную ширину не больше, чем 25 микрон, например, от 10 микрон до 15 микрон, измеренную согласно ISO 1524.

Дополнительные подходящие отражающие в ближнем ИК-диапазоне пигменты на основе тонкочешуйчатого металла или металлического сплава 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, 1. строка 55 до кол. 7, 1. строка 54, цитируемая часть которого включена сюда путем ссылки. Некоторые такие цветные металлические пигменты также коммерчески доступны и включают пигменты, предлагаемые компанией U.S. Aluminum, Inc. (Флемингтон, штат Нью-Джерси.) под торговой маркой FIREFLAKE^®. Пигменты, прозрачные для ближнего ИК-диапазона, такие как пигменты на основе перилена, описанные ниже, могут быть химически адсорбированы на поверхности металлического пигмента, чтобы получить темный, иногда черный, цветной металлический пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне.

Композиция солнцеотражающего покрытия может включать дополнительные пигменты, отражающие в ближнем ИК-диапазоне. Такой дополнительный пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, может быть цветным или практически бесцветным, полупрозрачным или непрозрачным. Используемый здесь термин «практически бесцветный» означает, что пигмент не имеет цвет, например, кривая поглощения для пигмента не дает пиков поглощения в диапазоне от 400 нм до 700 нм и не дает тона или оттенка в отраженном или проходящем свете при просмотре под лучами солнечного света. Цветной пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне может быть пигментом, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, который не является, практически бесцветным. Иными словами, «цветной» пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, является пигментом, поглощающим в видимой области. «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 практически 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. Примеры цвета включают, например: белый на основе, например, диоксида титана; коричневый на основе, например, железо-титанового пигмента, коричневой шпинели; зеленый, например, на основе зеленого оксида хрома; красный, например, железоокисный красный пигмент; желтый, например, титанат хрома желтый и титанат никеля желтый; и синий и фиолетовый, например, чешуйки слюды, покрытые диоксидом титана.

Подходящий неорганический оксид, содержащий пигменты, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, включает, например, оксид железа, пигмент на основе оксида титана, пигменты на основе композитной системы оксидов, слюдяной пигмент, покрытый оксидом титана слюдяной пигмент, покрытый оксидом железа слюдяной пигмент и пигмент на основе оксида цинка, среди прочих. Подходящие цветные и/или непрозрачные пигменты, отражающие в ближнем ИК-диапазоне, в некоторых примерах могут не быть тонкочешуйчатыми.

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, содержащие подложку, например, из слюды, SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, или стекла, которая покрыта одним или несколькими слоями, например, диоксида титана, оксида железа, оксида титана-железа, или оксида хрома или их комбинациями, или пигментов, содержащих комбинации металла и оксида металла, например, алюминий, покрытый слоями из слоев оксида железа и/или диоксида кремния.

Композиция солнцеотражающего покрытия может включать другие необязательные материалы, известные в области композиционных 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, и катализаторы, включающие фосфоновые кислоты, а также другие обычные вспомогательные вещества.

Подложка, на которую могут быть нанесены композиции солнцеотражающего покрытия, может принимать различные формы и изготавливаться из различных материалов. В определенных вариантах воплощения изобретения, подложка имеет форму: (i) автомобильного компонента, такого как внутренняя и внешняя металлическая панель, места для сидений из кожи или ткани, пластикового компонента, такого как, приборные панели или руль, и/или другие внутренние поверхности транспортного средства; (ii) компонента аэрокосмического назначения, такого как внешняя панель самолета (например, крыло самолета) (которое может быть металлическим, например, из алюминия, алюминиевого сплава или из других смешанных металлов, или изготовлено из полимерного композитного материала (например, полимерного композита, армированного углеродным волокном)), например, кожаные пластиковые или тканевые места для сидения, и внутренние панели, в том числе приборные панели и тому подобное; (iii) строительного компонента, такого как внешние панели и кровельные материалы; и (iv) промышленных компонентов, среди прочих.

Подходящие материалы подложки включают, например, целлюлозосодержащие материалы, в том числе бумагу, картон, строительный картон, фанеру и прессованные древесноволокнистые плиты, древесину твердолиственных пород, хвойную древесину, древесный шпон, древесно-стружечную плиту, ориентированно-стружечную плиту и древесноволокнистую плиту. Такие материалы могут быть изготовлены полностью из дерева, такого как сосна, дуб, клен, махагон, вишня и тому подобное. Однако, в некоторых случаях, материалы могут включать дерево в сочетании с другим материалом, таким как полимерный материал, то есть композиты дерево/полимер, например, композиты фенольных смол, композиты из древесных волокон и термопластичных полимеров, и древесные композиты, армированные цементом, волокнами, или имеющие пластиковую оболочку.

Подходящие металлические материалы подложки включают, но не ограничиваются ими, фольгу, листы или заготовки, изготовленные из холоднокатаной стали, нержавеющей стали, стали с поверхностью, обработанной любым материалом из цинка как металла, соединений цинка и сплавов цинка (включая сталь электролитического цинкования, сталь горячего электролитического цинкования, гальванил-сталь и сталь, покрытую цинковым сплавом), и также можно использовать подложки из меди, магния и их сплавов, алюминиевых сплавов, цинк-алюминиевых сплавов, таких как GALFAN, GALVALUME, стали с алюминиевым покрытием и стали с покрытием из сплава алюминия. Также подходят стальные подложки (такие как холоднокатаная сталь или любые из стальных подложек, перечисленных выше) покрытые свариваемым, обогащенным цинком или фосфидом железа органическим покрытием. Такие композиции свариваемого покрытия раскрыты, например, в патентах США №№ 4157924 и 4186036. Холоднокатаная сталь также подходит после предварительной обработки, например, раствором, выбранным из группы, состоящей из раствора фосфата металла, водного раствора, содержащего по меньшей мере один металл из Группы IIIB или IVB, органофосфатного раствора, органофосфонатного раствора и комбинаций из них. Также подходящими являются металлические подложки, включающие серебро, золото и их сплавы.

Неограничивающие примеры подходящих силикатных подложек включают стекло, фарфор и керамику.

Неограничивающими примерами подходящих полимерных подложек являются полистирол, полиамиды, сложные полиэфиры, полиэтилен, полипропилен, меламиновые смолы, полиакрилаты, полиакрилонитрил, полиуретаны, поликарбонаты, поливинилхлорид, поливиниловые спирты, поливинилацетаты, поливинилпирролидоны и соответствующие сополимеры и блок-сополимеры, биоразлагаемые полимеры и природные полимеры, такие как желатин.

Неограничивающими примерами текстильных подложек являются волокна, пряжа, нити, трикотажные изделия, ткани, нетканые материалы и предметы одежды из полиэстера, модифицированного полиэстера, полиэфирных смесовых тканей, найлона, хлопка, хлопчатобумажных смесовых тканей, джута, льна, пеньки и рами, вискозы, шерсти, шелка, полиамида, смесовых полиамидных тканей, полиакрилонитрила, триацетата, ацетата, поликарбоната, полипропилена, поливинилхлорида, микроволокон на основе сложного полиэфира, и стекловолоконных тканей.

Неограничивающими примерами подходящих кожаных подложек являются гранулированная кожа (например, кожа наппа из шкуры овец, коз или коров, прессованная кожа теленка или коровы), кожа под замшу (например, велюр из шкуры козы или теленка, и воловья кожа), спилок (например, из шкуры коровы или кожи теленка), оленья замша или нубук; кроме того, шкуры с шерстью и меха (например, замша с мехом). Кожа может быть подвергнута дублению любым традиционным способом дубления, в частности, с использованием растительных, минеральных и синтетических дубящих агентов или комбинированное дубление (например, хромовое дубление, дубление цирконилом, алюминиевое дубление или полухромовое дубление). При желании, кожа может быть подвергнута повторному дублению; для повторного дубления можно использовать любой дубящий агент, обычно используемый для повторного дубления, например, минеральные, растительные или синтетические дубящие агенты, например, производные хрома, циркония или алюминия, экстракты квебрахо, каштана и мимозы, ароматические синтаны, полиуретаны, со(полимеры) соединений (мет)акриловой кислоты или меламина, дициандиамид и/или мочевино/формальдегидные смолы.

Неограничивающие примеры подходящих сжимаемых подложек включают вспененные подложки, полимерные гранулы, наполненные жидкостью; полимерные гранулы, наполненные воздухом и/или газом; и/или полимерные гранулы, наполненные плазмой. Используемый здесь термин «вспененная подложка» означает полимерный или природный материал, который содержит пенопласт с открытыми порами и/или пенопласт с закрытыми порами. Используемый здесь термин «пенопласт с открытыми порами» означает, что пена включает множество соединенных воздушных камер. Используемый здесь термин «пенопласт с закрытыми порами» означает, что пена включает серии дискретных закрытых пор. Примеры вспененных подложек включают, но не ограничиваются, вспененный полистирол, вспененный полиметакрилимид, вспененный поливинилхлорид, вспененный полиуретан, вспененный полипропилен, вспененный полиэтилен и вспененный полиолефин. Примеры вспененного полиолефина включают, например, вспененный полипропилен, вспененный полиэтилен и/или вспененный этиленвинилацетат (ЭВА, EVA). Вспененный ЭВА может включать плоские листы или плиты, или формованные изделия из ЭВА, такие как подошва для обуви. Различные типы вспененного ЭВА могут иметь различные типы поверхностной пористости. Формованный ЭВА может иметь плотную поверхность или «кожу», тогда как плоские листы или плиты могут иметь пористую поверхность.

Композиция солнцеотражающего покрытия может быть нанесена по меньшей мере на часть транспортного средства. В настоящем раскрытии термин «транспортное средство» используется в его самом широком смысле и включает все типы воздушных, космических, водных и наземных транспортных средств. Например, транспортное средство может включать, но не ограничивается ими, воздушные транспортные средства такие как, например, самолеты (например, частные самолеты, и малые, средние или крупные коммерческие пассажирские, грузовые или военные самолеты), вертолеты (например, частные, коммерческие и военные вертолеты), аэрокосмические транспортные средства (например, ракеты и другие космические транспортные средства) и тому подобное. Транспортное средство также может включать наземное транспортное средство, такое как, например, прицеп для перевозки животных (например, лошадей), легковые автомобили, грузовые автомобили, автобусы, автофургоны, большегрузное оборудование, гольф-кары, мотоциклы, велосипеды, поезда, железнодорожные вагоны и тому подобное. Транспортное средство также может включать водный транспорт, например, корабли, катера, суда на воздушной подушке и тому подобное. В некоторых вариантах воплощения изобретения, композиция солнцеотражающего покрытия может быть нанесена на поверхность реактивного самолета F/A-18 (или его модификаций и вариантов, например, самолета F/A-18E Super Hornet и F/A-18F; производство McDonnell Douglas/Boeing and Northrop) и/или пассажирского реактивного самолета Boeing 787 Dreamliner, 737, 747, и/или 717 (или их модификаций и вариантов; производство Boeing Commercial Airplanes); V-22 Osprey; VH-92 и S-92 (или их модификаций и вариантов; производство NAVAIR and Sikorsky); G650, G600, G550, G500 G450 (или их модификаций и вариантов; производство Gulfstream); и A350, A320, и/или A330 (или их модификаций и вариантов; производство Airbus). Композиция солнцеотражающего покрытия может быть нанесена на поверхность военного самолета или воздушного транспортного средства авиации общего назначения, такого как, например, самолеты, производимые Bombardier Inc. и/или Bombardier Aerospace (например, Canadair Regional Jet (CRJ) и его модификации), Lockheed Martin (например, F-22 Raptor, F-35 Lightning и их модификации), Northrop Grumman (например, B-2 Spirit и его модификации), Pilatus Aircraft Ltd., и Eclipse Aviation Corporation или Eclipse Aerospace (сейчас Kestrel Aircraft).

Композиции покрытия, из которых осаждается каждая из вышеописанных покрытий, может быть нанесена любым из известных способов нанесения, включающих окунание или погружение, распыление, прерывистое распыление, окунание с последующим распылением и/или распыление с последующим окунанием, нанесение кистью или нанесение валиком, среди прочих способов. Однако, в определенных вариантах воплощения изобретения, композиции покрытия наносятся распылением и, соответственно, такие композиции часто имеют вязкость, которая подходит для нанесения распылением в условиях внешней среды.

После нанесения композиции солнцеотражающего покрытия на подложку, композиция коалесцирует с образованием, по существу, непрерывной пленки на подложке. Толщина сухой пленки может быть в диапазоне от 0,254 микрон до 508 микрон (от 0,01 мил до 20 мил), например, от 2,54 микрон до 127 микрон (от 0,1 мил до 5 мил), от 5.082,54 микрон до 254127 микрон (от 0,2 мил до 10 мил), от 12,7 микрон до 63,5 микрон (от 0,5 мил до 2,5 мил), или в любом другом поддиапазоне из этих. Этого количества может быть достаточно, чтобы полностью укрыть поверхность подложки или нижележащего слоя, поверх которого наносится композиция солнцезащитного покрытия, при этом укрывистость определяют согласно ASTM D6762, используя черные и белые тест-карты Lenata. Композиция солнцеотражающего покрытия может полностью укрыть подложку или нижележащий слой при толщине сухой пленки меньше, чем или равной 63,5 микрон (2,5 мил), например, меньше чем или равной 50,8 микрон (2,0 мил), меньше, чем или равной 38,1 микрон (1,5 мил), или меньше, чем или равной 25,4 микрон (1,0 мил).

Композиция солнцеотражающего покрытия, после отверждения на подложке или нижележащем слое с формированием покрытия, может иметь суммарное отражение солнечного излучения в процентах (%TSR) по меньшей мере 45%, например, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 55%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 65%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 75%, по меньшей мере 80% или, по меньшей мере 85% при измерении в соответствии с ASTM E903-12.

В некоторых примерах композиция солнцеотражающего покрытия является единственным слоем покрытия на подложке, таком, как например, единственный слой покрытия на компоненте аэрокосмического назначения. В примере, в котором слой солнцеотражающего покрытия является единственным слоем покрытия, другие обработки также могут быть нанесены на подложку поверх или под композицию солнцеотражающего покрытия. Пленочную шпатлевку, такую как SURFACE MASTER® от Cytec Solvay Group (Вудленд Парк, Нью-Джерси) можно наносить, например, на армированные волокном полимерные композитные подложки. Металлические подложки, такие как алюминиевые подложки, можно подвергать различным предварительным обработкам. Например, предварительная обработка может быть очищающей обработкой, раскисляющей обработкой и/или конверсионной обработкой (например, ALODINE^® от Henkel Corporation (Дюссельдорф, Германия)). Промотор адгезии можно наносить в качестве обработки. Понятно, что эти обработки, нанесенные на подложку с единственным слоем солнцеотражающего покрытия, не являются дополнительными слоями покрытия и не формируют непрерывную пленку на подложке.

В других примерах слой солнцеотражающего покрытия является одинарным слоем в многослойной системе. Слой солнцеотражающего покрытия может быть нанесен по меньшей мере на часть слоя базового покрытия (слоя базового покрытия, расположенного под слоем солнцеотражающего покрытия). Примеры слоев базового покрытия включают DESOPRIME^® CA7502A (эпоксиамин) или DESOTHANE^® HS CA8000 B7067 (полиуретан). Солнцеотражающее покрытие может быть нанесено по меньшей мере на часть грунтовочного слоя. Слой верхнего покрытия и/или непигментированного покрытия можно наносить на слой солнцеотражающего покрытия. Многослойная система также может включать слой шлифующей шпатлевки. Многослойная система также может включать выборочно снимающийся слой. Понятно, что любую комбинацию из этих разных слоев можно использовать в сочетании с солнцеотражающим покрытием. Другие слои также могут, по существу, не содержать технического углерода, или совершенно не содержать технического углерода, как определено ранее. В некоторых примерах слой солнцеотражающего покрытия и слой базового покрытия могут быть единственными слоями покрытия на подложке (например, на подложке нет дополнительных слоев покрытия). Слой солнцеотражающего покрытия может быть самым наружным слоем, нанесенным на подложку, так что этой слой покрытия непосредственно подвергается действию солнечной радиации.

В других примерах слой непигментированного покрытия может быть нанесен на слой солнцеотражающего покрытия. Слой непигментированного покрытия может быть, по существу, прозрачным. Используемый здесь термин «по существу, прозрачный» относится к покрытию, которое, по существу, является прозрачным, и не является непрозрачным. Непигментированное покрытие может включать краситель, но, в некоторых случаях, краситель не присутствует в количестве, достаточном для того, чтобы сделать покрытие непрозрачным. Непигментированные покрытия описанные, например, в патентах США №№ 5989642, 6245855, 6387519 и 7005472, можно использовать в системах покрытия по настоящему изобретению и их описания введены сюда путем ссылки. В определенных примерах непигментированное покрытие может включать частицы, такие как частицы диоксида кремния, которые диспергированы в непигментированном покрытии (например, на поверхности непигментированного покрытия).

Легковесный аэрокосмический компонент, например, крыло самолета, можно изготавливать, используя композицию солнцеотражающего покрытия. По меньшей мере, часть поверхности аэрокосмического компонента может быть покрыта композицией солнцеотражающего покрытия, ранее описанной. Композиция солнцеотражающего покрытия может быть отверждена с образованием солнцеотражающего слоя на аэрокосмическом компоненте. Солнцеотражающий слой может иметь толщину сухой пленки меньше, чем или равную 63,5 микрона (2,5 мил), например, меньше, чем или равную 50,8 микрон (2,0 мил), меньше, чем или равную 38,1 микрон (1,5 мил) или меньше чем, или равную 25,4 микрон (1,0 мил). Солнцеотражающий слой может полностью укрывать аэрокосмический компонент.

Примеры

Следующие примеры приведены с целью демонстрации общих принципов изобретения. Изобретение не следует рассматривать, как ограниченное конкретными представленными примерами.

Пример 1

Композиции покрытия были приготовлены из компонентов, перечисленных в таблице 1. Для каждой композиции покрытия компонент или компоненты, перечисленные как 1a-1k предварительно смешивали с образованием пигментированного компонента базового покрытия. Затем добавляли компоненты 2 и 3, активатор и разжижитель, и композицию покрытия перемешивали до однородной массы непосредственно перед нанесением.

Пример 2

Испытанию подвергали композиции покрытия, приготовленные в Примере 1 (серую грунтовку, полученную с использованием комбинации черных пигментов, прозрачных в инфракрасном диапазоне (Grey 3) и серую грунтовку, полученную с использованием технического углерода (Комп. Grey 1)).

Образцы из таблицы 2 готовили следующим образом: красочное покрытие толщиной 25,4 микрона (1 мил) на основе углеродной сажи (коммерчески доступно от PPG Aerospace PRC-DeSoto как DESOTHANE® HS CA8000/BAC701 (Sylmar, CA)) наносили на панели размером 7,6 см х 15,2 см (3 дюйма x 6 дюймов) из алюминия 2024 T3, чтобы имитировать поглощение в ИК-диапазоне композитной подложки с углеродными волокнами. Поверх этого покрытия наносили грунтовку без хрома толщиной 20,32 микрон (0,8 мил) (коммерчески доступна как DESOPRIME^® CF/CA7502A от PPG Aerospace PRC-De-Soto (Sylmar, CA)). Композиции покрытия Grey 3 и Комп. Grey 1 наносили распылением вручную, используя тип пистолета-распылителя Binks Mach 3 низкого давления с большим объемом воздуха (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 инфракрасной лампой. Измерения выполняли, используя испытательную аппаратуру, указанную в ASTM B4803-10, которая состояла из изолированного деревянного ящика, ИК-лампы и цифрового термометра с термопарой типа J. Две панели располагали рядом, без контакта, на расстоянии 40 см (15,5 дюймов) непосредственно под ИК-лампой и наблюдали за температурой до тех пор, пока максимальная температура обеих панелей больше не увеличивалась.

Результаты приведены в таблице 2. Образец с покрытием Комп. Grey 1 отражал 43% суммарного солнечного излучения, в то время, как образец с покрытием Grey 3 отражал 72%, то есть относительное увеличение эффективности составило 44%. Образцы с покрытием Grey 3 имели максимальную температуру, которая была на 10,6°C (19,1°F) меньше чем для образца с покрытием Grey 1.

Таблица 2 Grey 3 Комп. Grey 1 Суммарное отражение солнечного излучения, % (TSR) 72 43 Разница в % TSR 29 - % Улучшение в %TSR 40 - Максимальная температура, измеренная под ИК-лампой °F (°C) 153,9 (67,7) 173,0 (78,3) Разница в температуре °F (°C) 19,1 (10,6) - % Улучшение в максимальной температуре 11 -

Пример 3

Несколько композиций покрытия, приготовленных в Примере 1, 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 таблице 3 приведены цветовые характеристики CIELAB для приготовленных образцов.

Таблица 3 Grey 5 Комп. Purple 1 Комп. Green 1 Абсолютное значение L* 78,11 67,72 80,97 Абсолютное значение a* -0,82 9,32 -3,97 Абсолютное значение b* -3,73 -16,91 -0,32 Абсолютное значение C* 3,82 19,31 3,98 Абсолютное значение h° 258 299 185 ΔL* - -10,39 2,86 ΔC* - 15,49 0,16 Δh° - 41 -73 ΔE* (CIE76) - 19,61 5,45

Серый цвет в композиции Grey 5 (Пример 1) получали смешением двух пигментов, прозрачных в инфракрасном диапазоне (периленовых пигментов), как показано измерениями, приведенными в таблице 3. Grey 5 получен смешением периленового пигмента зеленого оттенка и периленового пигмента пурпурного оттенка.

Каждый из отдельных периленовых пигментов в Комп. Purple 1 и Комп. Green 1 использовали сами по себе при достаточно 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 1) в однослойном покрытии, то первый черный пигмент, прозрачный для ИК-диапазона, дает фиолетовый оттенок, другой - зеленый оттенок. Это показано сравнением Grey 5 с комп. Purple 1 и комп. Green 1. Grey 5 нейтрального серого цвета получали путем смешения двух черных пигментов, прозрачных в ИК-диапазоне. Для комп. Purple 1 и комп. Green 1 эту смесь заменяли эквивалентным количеством (по массе) пигментов индивидуального оттенка.

В таблице 3 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 серовато-белый 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 4

Несколько композиций покрытия из Примера 1 наносили на подложку и стопку покрытий следующим образом. Неоттеночное белое основное покрытие (коммерчески доступное от PPG Aerospace PRC-DeSoto как DESOTHANE® HS CA8000/BAC7067 (Силмар, Калифорния)) наносили распылением на алюминизированную бумагу (коммерчески доступную как часть 20PAP10X15SV от Alufoil Products Co,, Inc, (Хааподж, штат Нью-Йорк)). 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 тест-картах Leneta. Плотность отвержденного пленочного покрытия для образцов в таблице 4 составила 1,57 г/см³. Цветовые характеристики в цветовом пространстве CIELAB для этих образцов, процент суммарного отражения солнечного излучения (%TSR), и толщина, требуемая для полной укрывистости, приведены в таблице 4.

Таблица 4 Комп. Pure White 2 Комп. Grey 1 Grey 1 Grey 2 Grey 3 Grey 4 Абсолютное значение L* 95,59 78,07 93,03 91,71 90,34 77,80 Абсолютное значение a* -0,72 -1,88 -0,88 -0,87 -0,84 -1,88 Абсолютное значение b* 1,10 0,69 0,17 -0,40 -0,82 0,69 Абсолютное значение C* 1,31 2,00 0,90 0,96 1,17 2,00 Абсолютное значение h° 123 160 169 205 224 160 Суммарное отражение солнечного излучения, % 84 44 82 80 79 69 Толщина сухой пленки, требуемая для полной укрывистости (мил) 2,65 1,45 2,45 2,05 1,53 1,45 Масса отвержденного покрытия при толщине, требуемой для полной укрывистости, чтобы покрыть крыло (кг) 38 21 35 29 22 21

Учитывая, что крыло самолета с площадью поверхности 360,5 м² является типичным для типа самолета Boeing 787, в котором используются композитные материалы с углеродным волокном, нанесение композиции покрытия приводит к увеличению веса крыла за счет краски в диапазоне 21-38 кг краски на крыло самолета, как показано в таблице 4. Для того, чтобы максимизировать суммарное отражение солнечного излучения (%TSR), пришлось бы наносить более толстый слой краски и, следовательно, значительно проиграть в весе. Таким образом комп. Pure White 2, несмотря на лучшее значение %TSR, значительно увеличила бы вес аэрокосмического компонента. Между тем, комп. Grey 1 давала бы самый низкий вес, но и сравнительно низкое суммарное отражение солнечного излучения, %.

Пример 5

Примеры, показанные в таблице 5 (с использованием композиций покрытия из Примера 1), были приготовлены, как описано в Примере 2, с нанесением черного покрытия, затем грунтовки и, наконец, Grey 3 или комп. Pure White 1 (Чистый белый 1). Дополнительный образец был приготовлен путем распыления комп. Pure White 1 (Чистый белый 1), в качестве нижележащего слоя с высокой солнцеотражающей способностью, в то время как Grey 3 распыляли поверх него, как пигментированное верхнее покрытие, что привело к получению системы двухслойного покрытия. Укрывистость определяли согласно ASTM D6762 на черных и белых тест-картах Leneta. Результаты для этих образцов приведены в таблице 5.

Таблица 5 Grey 3 Комп. Pure White 1 Grey 3 поверх Комп. Pure White 1 Один слой Два слоя Суммарное отражение солнечного излучения, % (TSR) 72 80 75 Толщина сухой пленки покрытия, требуемая для полной укрывистости (мил) 1,8 2,8 4,0 Плотность отвержденного пленочного покрытия (г/см³) 1,57 1,57 1,57 Примерная площадь поверхности крыла Boeing 787 (м²) 360,5 360,5 360,5 Вес отвержденного покрытия при толщине, необходимой для покрытия крыла с полной укрывистостью (кг) 25,9 40,3 57,5 Экономия веса в сравнении с двумя слоями (кг) 31,6 - - Экономия веса, % 55 - -

Суммарный % отражения солнечного излучения, при использовании системы из двух слоев, было выше, чем для одного слоя Grey 3. Однако, для двухслойной системы общая толщина двух слоев составляет 101,6 микрон (4,0 мил) по сравнению с 45,7 микронами (1,8 мил) для Grey 3. Поэтому Grey 3 демонстрирует экономию веса в 55% по сравнению с Grey 3, нанесенного поверх комп. Pure White 1 без значительной потери %TSR.

Настоящее изобретение, кроме того, включает следующие пункты объекта изобретения:

Пункт 1: Композиция солнцеотражающего покрытия, включающая: пленкообразующую смолу; несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, которые диспергированы в пленкообразующей смоле, при этом несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, содержат первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличающийся от первого периленового пигмента; и пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, диспергированный в пленкообразующей смоле, при этом пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, отличается от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента, при этом после формирования в отвержденное покрытие на подложке отвержденное покрытие имеет серовато-белый или серый цвет, и при этом композиция солнцеотражающего покрытия, по существу, не содержит технического углерода.

Пункт 2: Композиция покрытия по пункту 1, в которой первый периленовый пигмент включает периленовый пигмент зеленого оттенка, и второй периленовый пигмент включает периленовый пигмент пурпурного оттенка.

Пункт 3: Композиция покрытия по пункту 1 или 2, в которой отвержденное покрытие имеет серовато-белый или серый цвет, что определено следующими значениями в цветовом пространстве CIELAB при измерении с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте: значение L* в диапазоне 40-95; значение a* в диапазоне от минус 2 до 2; и значение b* в диапазоне от минус 6 до 6.

Пункт 4: Композиция покрытия по любому из предыдущих пунктов, в которой пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, включает диоксид титана.

Пункт 5: Композиция покрытия по пункту 4, в которой диоксид титана диспергирован в пленкообразующей смоле, будучи в порошковой форме.

Пункт 6: Композиция покрытия по любому из предыдущих пунктов, в которой отвержденное покрытие проявляет суммарное отражение солнечного излучения по меньшей мере 45% при измерении в соответствии с ASTM E903-12.

Пункт 7: Композиция покрытия по любому из предыдущих пунктов, в которой отвержденное покрытие полностью укрывает подложку при толщине сухой пленки меньше, чем или равной 63,5 микрон (2,5 мил) согласно ASTM D6762.

Пункт 8: Подложка, включающая поверхность, по меньшей мере частично покрытую композицией солнцеотражающего покрытия по любому из пунктов 1-7.

Пункт 9: Подложка по пункту 8, в которой подложкой является аэрокосмический компонент.

Пункт 10: Подложка по пункту 8, в которой аэрокосмический компонент включает полимерный композит, армированный углеродным волокном.

Пункт 11: Подложка по любому из пунктов 8-10, в которой композиция солнцеотражающего покрытия после отверждения является композицией единственного покрытия на подложке.

Пункт 12: Подложка по любому из пунктов 8-11, в которой композиция солнцеотражающего покрытия после отверждения имеет толщину сухой пленки меньше, чем или равную 63,5 микрон (2,5 мил).

Пункт 13: Подложка по любому из пунктов 8-12, дополнительно включающая слой базового покрытия, расположенный, по меньшей мере, по меньшей мере под частью композиции солнцеотражающего покрытия.

Пункт 14: Подложка по любому из пунктов 8-13, в которой пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, включает диоксид титана.

Пункт 15: Подложка по пункту 14, в которой диоксид титана диспергирован в пленкообразующей смоле, будучи в порошковой форме.

Пункт 16: Подложка по любому из пунктов 8-15, в которой первый периленовый пигмент включает периленовый пигмент зеленого оттенка и второй периленовый пигмент включает периленовый пигмент пурпурного оттенка.

Пункт 17: Подложка по любому из пунктов 8-16, в которой композиция солнцеотражающего покрытия после отверждения имеет серовато-белый или серый цвет, что определено следующими значениями в цветовом пространстве CIELAB, при измерении с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте: значение L* в диапазоне 40-95; значение a* в диапазоне от минус 2 до 2; и значение b* в диапазоне от минус 6 до 6.

Пункт 18: Подложка по любому из пунктов 8-17, в которой композиция солнцеотражающего покрытия после отверждения проявляет суммарное отражение солнечного излучения по меньшей мере 45% при измерении в соответствии с ASTM E903-12.

Пункт 19: Способ получения легковесного аэрокосмического компонента, включающий: нанесение композиции покрытия по пункту 1 по меньшей мере на часть поверхности аэрокосмического компонента; и отверждение композиции солнцеотражающего покрытия с образованием солнцеотражающего слоя.

Пункт 20: Способ по пункту 19, в котором солнцеотражающий слой имеет толщину сухой пленки меньшей чем, или равную 63,5 микрон (2,5 мил).

Пункт 21: Транспортное средство, включающее поверхность, по меньшей мере частично покрытую композицией солнцеотражающего покрытия по любому из пунктов 1-7.

Пункт 22: Транспортное средство по пункту 21, в котором транспортным средством является самолет.

Несмотря на то, что конкретные варианты воплощения изобретения описаны в целях иллюстрации, специалистам в этой области технике будет очевидно, что многочисленные вариации деталей настоящего изобретения могут быть внесены без отступления от изобретения, изложенного в прилагаемой формуле изобретения.

Настоящее изобретение относится к группе изобретений: композиции солнцеотражающего покрытия, подложке, способу получения легковесного аэрокосмического компонента и транспортному средству. Данная композиция включает: пленкообразующую смолу; несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне; пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне. Пигменты, прозрачные в ближнем ИК-диапазоне, диспергированы в пленкообразующей смоле, при этом несколько пигментов содержат первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличающийся от первого периленового пигмента. Пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, диспергирован в пленкообразующей смоле, при этом пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, отличается от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента. После формирования отвержденного покрытия на подложке, отвержденное покрытие имеет серовато-белый или серый цвет, соответствующий следующим значениям в цветовом пространстве CIELAB: значение L* в диапазоне от 40 до 95; значение a* в диапазоне от минус 2 до 2 и значение b* в диапазоне от минус 6 до 6. Данная композиция не содержит технический углерод. Подложка включает поверхность, по меньшей мере частично покрытую композицией солнцеотражающего покрытия. Данный способ включает нанесение композиции покрытия по меньшей мере на часть поверхности аэрокосмического компонента и отверждение композиции солнцеотражающего покрытия с формированием солнцеотражающего слоя. Транспортное средство, включающее поверхность, по меньшей мере частично покрытую композицией солнцеотражающего покрытия. Технический результат – разработка композиции покрытия, наносимого на компоненты аэрокосмического назначения, предотвращающего теплонакопление чувствительных к температуре компонентов аэрокосмического назначения, вызванное поглощением солнечного излучения; и получение легковесного компонента аэрокосмического назначения. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 табл., 5 пр.

1. Композиция солнцеотражающего покрытия, включающая:

пленкообразующую смолу;

несколько пигментов, прозрачных в ближнем ИК-диапазоне, которые диспергированы в пленкообразующей смоле, при этом несколько пигментов, прозрачных в ближней ИК-области, содержат первый периленовый пигмент и второй периленовый пигмент, отличающийся от первого периленового пигмента; и

пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, диспергированный в пленкообразующей смоле, при этом пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, отличается от первого периленового пигмента и второго периленового пигмента,

при этом, после формирования отвержденного покрытия на подложке, отвержденное покрытие имеет серовато-белый или серый цвет, соответствующий следующим значениям в цветовом пространстве CIELAB при измерении с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте:

значение L* в диапазоне от 40 до 95;

значение a* в диапазоне от минус 2 до 2 и

значение b* в диапазоне от минус 6 до 6; и

при этом композиция солнцеотражающего покрытия, по существу, не содержит технический углерод.

2. Композиция солнцеотражающего покрытия по п. 1, отличающаяся тем, что первый периленовый пигмент включает периленовый пигмент зеленого оттенка, и второй периленовый пигмент включает периленовый пигмент пурпурного оттенка.

3. Композиция покрытия по п. 1, отличающаяся тем, что пигмент, отражающий в ближнем ИК-диапазоне, содержит диоксид титана.

4. Композиция покрытия по п. 3, отличающаяся тем, что диоксид титана диспергирован в пленкообразующей смоле, будучи в порошковой форме.

5. Композиция покрытия по п. 1, отличающаяся тем, что отвержденное покрытие проявляет суммарное отражение солнечного излучения по меньшей мере 45% при измерении в соответствии с ASTM E903-12.

6. Композиция покрытия по п. 1, отличающаяся тем, что отвержденное покрытие полностью укрывает подложку при толщине сухой пленки меньше чем или равной 63,5 микрон (2,5 мил) согласно D6762.

7. Подложка, включающая поверхность, по меньшей мере частично покрытую композицией солнцеотражающего покрытия по п. 1.

8. Подложка по п. 7, отличающаяся тем, что подложкой является аэрокосмический компонент.

9. Подложка по п. 8, отличающаяся тем, что аэрокосмический компонент содержит полимерный композит, армированный углеродным волокном.

10. Подложка по п. 7, отличающаяся тем, что композиция солнцеотражающего покрытия после отверждения является единственным слоем покрытия на подложке.

11. Подложка по п. 7, отличающаяся тем, что композиция солнцеотражающего покрытия после отверждения имеет толщину сухой пленки меньше чем или равную 63,5 микрон (2,5 мил).

12. Подложка по п. 7, отличающаяся тем, что дополнительно включает слой базового покрытия, расположенный под по меньшей мере частью композиции солнцеотражающего покрытия.

13. Подложка по п. 7, отличающаяся тем, что пигментом, отражающим в ближнем ИК-диапазоне, является диоксид титана.

14. Подложка по п. 13, отличающаяся тем, что диоксид титана диспергирован в пленкообразующей смоле, будучи в порошковой форме.

15. Подложка по п. 7, отличающаяся тем, что первый периленовый пигмент содержит периленовый пигмент зеленого оттенка, и второй периленовый пигмент содержит периленовый пигмент пурпурного оттенка.

16. Подложка по п. 7, отличающаяся тем, что композиция солнцеотражающего покрытия после отверждения имеет серовато-белый или серый цвет, что определено следующими значениями в цветовом пространстве CIELAB при измерении с использованием интегрирующего шарового фотометра с люминесцентной лампой D65 при наблюдении под углом 10° с зеркальным компонентом в комплекте:

значение L* в диапазоне от 40 до 95;

значение a* в диапазоне от минус 2 до 2 и

значение b* в диапазоне от минус 6 до 6.

17. Подложка по п. 7, отличающаяся тем, что композиция солнцеотражающего покрытия после отверждения имеет суммарное отражение солнечного излучения по меньшей мере 45% при измерении в соответствии с ASTM E903-12.

18. Способ получения легковесного аэрокосмического компонента, включающий:

нанесение композиции покрытия по п. 1 по меньшей мере на часть поверхности аэрокосмического компонента; и

отверждение композиции солнцеотражающего покрытия с формированием солнцеотражающего слоя.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что солнцеотражающий слой имеет толщину сухой пленки меньше чем или равную 63,5 микрон (2,5 мил).

20. Транспортное средство, включающее поверхность, по меньшей мере частично покрытую композицией солнцеотражающего покрытия по п. 1.

21. Транспортное средство по п. 20, отличающееся тем, что транспортным средством является самолет.