Система покрытий, отражающая солнечное излучение

Система покрытий, отражающая солнечное излучение

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится обычно к системам покрытия, отражающим солнечное излучение. Эти системы покрытия включают, по меньшей мере, два слоя покрытия; слой первого покрытия и слой второго покрытия, нанесенный ниже первого слоя покрытия. Слой первого покрытия является темным по внешнему виду, но, по существу, прозрачным для инфракрасного излучения. Слой второго покрытия отражает инфракрасное излучение, но имеет темный вид, подобно слою первого покрытия, дает цветовой вклад в слой первого покрытия и скрывает низлежащую подложку и любые низлежащие слои покрытия, когда наносится как относительно тонкая пленка.

Уровень техники

Для многих применений покрытия, таких как автомобильные покрытия, космические покрытия, промышленные покрытия и фасадные краски, темные цвета, такие как черный и темно-синий цвет особенно желательны в эстетических целях. Однако темные покрытия исторически склонны поглощать ближнее инфракрасное излучение, потому что они часто основаны на использовании пигментов, таких как сажа, которые поглощают ближнее инфракрасное излучение в дополнение к видимому излучению. Ближнее инфракрасное излучение, то есть энергия света, имеющего длину волны от 700 до 2500 нм, составляет приблизительно 45% солнечной энергии, которая достигает земной поверхности. Теплота является прямым следствием поглощения ближнего инфракрасного излучения. В результате темные покрытия исторически склонны к существенно повышенным температурам, особенно в солнечные дни, что часто нежелательно по многим причинам. Таким образом, необходимы покрытия, отражающие солнечную теплоту (ближнее инфракрасное излучение).

Исследованы различные подходы к достижению темных покрытий, отражающих солнечную теплоту. В одном подходе применяют систему двухслойного покрытия, в котором верхний слой окрашен пигментами, которые поглощают видимое излучение, но прозрачны для ближнего инфракрасного излучения, такими как органические черные пигменты (периленовые черные, например) или другие органические пигменты (такие как фталоцианиновые синие и зеленые и карбазолдиоксазин фиолетовый), и низлежащий слой, такой как сильно отражающий белый грунтовочный слой, который отражает ближнее инфракрасное излучение, снижает рост температуры системы покрытия. Пример такой системы покрытия описан в заявке на патент Соединенных Штатов №2004/0191540 A1.

Однако этот подход не лишен некоторых недостатков. Например, низлежащий слой, который часто является светлым, имеет тенденцию "проступать", когда верхний слой поврежден. Это может быть особенно проблематично в применениях, где внешний вид критически важен, но покрытия подвергаются воздействию окружающей среды, в которой повреждение покрытий весьма распространено.

Во-вторых, состав многих темных низлежащих слоев таков, что их наносят на нижний слой (обычно грунтовку), чтобы способствовать достижению соответствующего темного цвета. Белый цвет или слегка окрашенный низлежащий слой не пригодны для этого.

В-третьих, в некоторых применениях нижний слой должен быть непрозрачным при относительно низкой толщине пленки. Это является причиной того, что другие слои покрытия, такие как электроосажденные коррозионно-стойкие грунтовки, часто находятся между низлежащим слоем и подложкой. Эти слои покрытия часто склонны к разложению, если подвергаются действию ультрафиолетового излучения. Сокрытие таких слоев покрытия низлежащим слоем должно быть достигнуто при относительно низкой толщине пленки из соображений стоимости, например.

В результате было бы желательно изготовить системы покрытий, отражающих солнечное излучение, чтобы преодолеть недостатки, описанные выше, к тому же обеспечивая характеристики отражения солнечного излучения, сопоставимые с системами покрытия, отражающими солнечное излучение, которые обладают этими недостатками. Изобретение, описанное здесь, было сделано, чтобы достичь указанной цели.

Сущность изобретения

В определенных аспектах данное изобретение направлено на системы покрытия, включающие слой первого покрытия и слой второго покрытия, расположенный ниже, по меньшей мере, части слоя первого покрытия. Слой первого покрытия является темным, то есть он показывает значение CIELAB L* не больше чем 40 и включает: (a) пленкообразующую смолу и (b) пигмент, поглощающий видимое излучение и прозрачный для инфракрасного излучения. Слой второго покрытия включает: (a) пленкообразующую смолу; и (b) пигмент в виде тонких чешуек металла или сплава металла, отражающий инфракрасное излучение, и (c) пигмент, поглощающий видимое излучение и прозрачный для инфракрасного излучения. Слой первого покрытия и слой второго покрытия имеют контрастное отношение (L*_второй/L*_первый) от 0,8:1 до 1,7:1. Система покрытия имеет % полного солнечного отражения (ПСО), по меньшей мере, 25%, и слой второго покрытия имеет % ПСО, по меньшей мере, 25%.

Данное изобретение также относится, помимо прочего, к способам нанесения покрытия на подложку и подложкам с покрытием.

Осуществление изобретения

Для целей следующего подробного описания нужно понимать, что изобретение может иметь различные альтернативные варианты и последовательные стадии, если не определено иначе. Кроме как в любых рабочих примерах или если не обозначено иначе, все числа, выражающие, например, количества ингредиентов, используемых в описании и формуле изобретения, следует понимать как изменяемые во всех образцах с термином "приблизительно". Соответственно, если не обозначено иначе, численные параметры, сформулированные в последующем описании и формуле изобретения, являются приблизительными и могут изменяться в зависимости от требуемых свойств, которые будут получены в данном изобретении. Не пытаясь ограничить применение доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, следует отметить, что каждый численный параметр должен быть рассмотрен по меньшей мере в свете значащих цифр и применяя обыкновенные методики округления.

Несмотря на то, что численные интервалы и параметры, определяющие широкий объем изобретения, являются приближениями, численные значения, изложенные в конкретных примерах, приведены настолько точно, насколько возможно. Любое числовое обозначение, однако, по существу содержит определенные погрешности, неизбежно следующие из стандартного изменения, найденного в соответствующих измерениях при испытании.

Кроме того, следует понимать, что любой численный интервал, указанный здесь, предназначен включать все подынтервалы, например интервал от «1 до 10» предназначен включать все подынтервалы между (и включая) указанным значением 1 и указанным максимальным значением 10, то есть имеющие минимальное значение, равное или больше чем 1, и максимальное значение, равное или меньше чем 10.

В этом изобретении использование единственного числа включает множественное число, а множественное число охватывает единственное число, если не определенно иначе. Кроме того, в этой заявке, использовании "или" означает "и/или", если не указано иначе, даже если "и/или" может явно использоваться в определенных примерах.

Как указано, определенные варианты осуществления данного изобретения направлены на системы покрытия, включающие слой первого покрытия и слой второго покрытия, нанесенный ниже слоя первого покрытия. Системы покрытия по данному изобретению могут быть нанесены на любой из множества различных подложек. Кроме того, системы покрытия могут и часто включают слои дополнительного покрытия в дополнение к слою первого покрытия и слою второго покрытия.

Подложка, на которую может быть нанесена система покрытия по данному изобретению, может принимать многочисленные формы и быть выполнена из различных материалов. В определенных вариантах осуществления подложка имеет среди прочего форму (i) автомобильного изделия, такого как внутренняя или внешняя металлическая панель, кожа или ткань сидения, пластмассовые изделия, такие как приборные панели или рулевые колеса, и/или другие внутренние поверхности транспортного средства; (ii) авиационного изделия, такого как внешняя панель самолета (которая может быть из металла, такого как алюминий или сплав алюминия, или произведена из полимерного композиционного материала, например), кожа, пластмасса или ткань сидения и внутренние панели, включая пульты управления и т.д.; (iii) строительного изделия, такого как внешние панели и кровельные материалы; и (iv) промышленного изделия.

Подходящие материалы подложки включают целлюлозосодержащие материалы, включая бумагу, картон, древесно-волокнистую плиту, твердую древесину, мягкую древесину, деревянный шпон, макулатурный картон, древесно-стружечную плиту, ориентированный картон и фибролит. Такие материалы могут быть изготовлены полностью из древесины, такой как сосна, дуб, клен, красное дерево, вишня и т.д. В некоторых случаях, однако, материалы могут включать древесину в комбинации с другим материалом, таким как смолистый материал, то есть композиты древесина/полимерная смола, такие как фенольные композиты, композиты древесных волокон и термопластичных полимеров, и древесные композиты, усиленные цементом, волокнами или пластмассовым плакированием.

Соответствующие металлические материалы подложки включают, но не ограничиваются ими, фольгу, листы или обрабатываемые детали, созданные из холоднокатаной стали, нержавеющей стали и стальной поверхности, обработанной любым материалом (включая электрооцинкованную сталь, сталь, оцинкованную горячим погружением, сталь оцинкованную и отожженную, и сталь, покрытую цинковым сплавом), медь, магний и их сплавы, сплавы алюминия, цинк-алюминиевые сплавы, такие как GALFAN, GALVALUME, сталь, покрытая алюминием, и также могут использоваться стальные подложки, покрытые сплавом алюминия. Стальные подложки (такие как холоднокатаная сталь или любая из стальных подложек, упомянутых выше), покрытые свариваемым, обогащенным цинком или обогащенным фосфидом железа органическим покрытием также могут быть пригодны. Такие свариваемые композиции покрытия раскрыты в, например, патентах США №4157924 и 4186036. Холоднокатаная сталь также пригодна, когда предварительно обработана, например, раствором, выбранным из группы, состоящей из раствора фосфата металла, водного раствора, содержащего, по меньшей мере, один металл Группы IIIB или IVB, раствора органического фосфата, раствора органического фосфоната и их комбинации. Кроме того, соответствующие металлические подложки включают серебро, золото и их сплавы.

Примерами соответствующих силикатных подложек являются стекло, фарфор и керамика.

Примерами соответствующих 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.

Примерами соответствующих текстильных подложек являются волокна, нити, пряжа, вязаные изделия, тканые изделия, нетканые изделия и предметы одежды, изготовленные из полиэфира, модифицированного полиэфира, тканей из смесей полиэфиров, нейлона, хлопка, тканей из смесей хлопков, джута, льна, конопли и рами, вискозы, шерсти, шелка, полиамида, тканей из смесей полиамидов, полиакрилонитрила, триацетата, ацетата, поликарбоната, полипропилена, поливинилхлорида, полиэфирных микроволокон и тканей из стекловолокна.

Примерами соответствующих кожаных подложек являются лицевая кожа (например, наппа) из овцы, козы или коровы и бокс-кожа из теленка или коровы), замша (например, велюры из овцы, козы или теленка и охотничей кожи), составные велюры (например, из шкуры коровы или теленка), оленья шкура и кожа нубук; далее также шерстяные шкуры и меха (например, замша с мехом). Кожа может быть дубленой любым обычным способом дубления, в частности растительным, минеральным, синтетическим или комбинированным дубильным средством (например, хромовым дублением, цирконильным дублением, алюминиевым дублением или полухромовым дублением). При необходимости кожа может также быть додублена; для додубливания может использоваться любое дубильное средство, обычно используемое для додубливания, например минеральное, растительное или синтетическое дубильные средства, например производные хрома, цирконила или алюминия, экстракты квебрахо, каштана или мимозы, ароматические синтаны, полиуретаны, (со)полимеры соединений (мет)акриловой кислоты или меламиновые, дицианодиамидные и/или мочевина/формальдегидные смолы.

Примеры соответствующих сжимаемых подложек включают вспененные подложки, полимеры с полостями, наполненными жидкостью, полимеры с полостями, наполненными воздухом и/или газом, и/или полимеры с полостями, наполненными плазмой. Используемый здесь термин "вспененная подложка" означает полимерный или природный материал, который включает пенопласт с открытыми порами и/или пенопласт с закрытыми порами. Используемый здесь термин "пенопласт с открытыми порами" означает, что пена включает множество взаимосвязанных воздушных камер. Используемый здесь термин "пенопласт с закрытыми порами" означает, что пена включает ряд дискретных закрытых пор. Примеры вспененных подложек включают пенополистиролы, пенополиметакрилимиды, пенополивинилхлориды, пепополиуретаны, пенополипропилены, пенополиэтилены и пенополиолефины. Примеры пенополиолефинов включают пенополипропилены, пенополиэтилены и/или пенополиэтиленвинилацеты (поли-ЭВА). Пены поли-ЭВА могут включать листы, или плиты, или формованные поли-ЭВА, такие как межподошва. Различные типы поли-ЭВА могут иметь различные типы поверхностной пористости. Формованный поли-ЭВА может включать плотную поверхность или "кожу", тогда как листы или плиты могут обладать пористой поверхностью.

В определенных вариантах осуществления, таких как в системе покрытия, используемой в автомобильной или авиакосмической промышленности, например, предварительно обработанная металлическая подложка (такая, как упомянута выше) может быть покрыта покрытием, наносимым электроосаждением. После того, как покрытие, наносимое электроосаждением, отверждают, грунтовочное покрытие наносят на, по меньшей мере, часть покрытия, нанесенного электроосаждением. Грунтовочное покрытие часто наносят на покрытие, наносимое электроосаждением, и отверждают до последовательного нанесения другого покрытия.

Грунтовочное покрытие часто служит для того, чтобы усилить стойкость к расщеплению последовательно наносимых слоев покрытия, а также помочь нанесению последовательно наносимых слоев покрытия. В определенных вариантах осуществления данного изобретения слой второго покрытия является грунтовочным покрытием. В некоторых вариантах осуществления слой первого покрытия системы покрытия действует как цветопридающая подложка, которая наносится на, по меньшей мере, часть слоя грунтовочного покрытия.

В некоторых вариантах осуществления системы покрытия по данному изобретению дополнительно включают, по существу, прозрачное покрытие, то есть прозрачный слой. Используемый здесь термин "по существу, прозрачный" относится к покрытию, которое, по существу, является прозрачным, а не мутным. В некоторых вариантах осуществления прозрачный слой может включать краситель, но в таких случаях краситель присутствует в количестве, недостаточном, чтобы делать покрытие мутным. Прозрачные слои, описанные в, например, патентах США №5989642; 6245855; 6387519; и 7005472, могут использоваться в системах покрытия по данному изобретению. В определенных вариантах осуществления прозрачный слой включает частицы, такие как частицы диоксида кремния, которые диспергированы в прозрачном слое (таком, как поверхность прозрачного слоя).

Как указано, в системах покрытия по данному изобретению слой первого покрытия является темным, то есть он показывает значение CIELAB L* больше чем 40, такое как не больше чем 35, не больше чем 30 или в некоторых случаях не больше чем 28. Для целей данного изобретения значение CIELAB L* измеряют, используя прибор Gretag MacBeth ColorEye 7000A (с зеркальным отражением). Кроме того, слой первого покрытия в системах покрытия по данному изобретению включает: (a) пленкообразующую смолу и (b) пигмент, поглощающий видимое излучение и прозрачный для инфракрасного излучения.

Используемый здесь термин "пленкообразующая смола" относится к смолам, которые могут образовывать устойчивую сплошную пленку на, по меньшей мере, горизонтальной поверхности подложки после удаления любых растворителей или носителей, присутствующих в пленкообразующей смоле, или после отверждения при температуре окружающей среды или повышенной температуре.

Пленкообразующие смолы, которые могут использоваться в слое первого покрытия, включают, без ограничения, пленкообразующие смолы, используемые среди прочего в композициях покрытия производителя автомобилей, композициях автомобильных чистовых покрытий, композициях промышленных покрытий, композициях фасадных покрытий, композициях койлкоутинга, композициях упаковочных покрытий, композициях защитных и морских покрытий и композициях космических покрытий.

В определенных вариантах осуществления пленкообразующая смола, включенная в покрытия, описанные здесь, включает термореактивную пленкообразующую смолу. Используемый здесь термин "термореактивный" относится к смолам, которые "реагируют" необратимо после отверждения или сшивки, в которых полимерные цепи полимерных компонентов соединяются ковалентными связями. Это свойство обычно связывают с реакцией образования поперечных связей композиционных составных частей, часто вызываемой, например, теплотой или излучением. См. Хоули, Гесснер Г. Краткий Химический Словарь (Hawley, Gessner G. The Condensed Chemical Dictionary, Ninth Edition, page 856; Surface Coatings, vol.2, Oil and Colour Chemists' Association, Australia, TAFE Educational Books (1974)). Реакции отверждения или сшивки также могут быть выполнены в условиях окружающей среды. После отверждения или сшивки термореактивная смола не будет плавиться при применении теплоты и будет не растворима в растворителях. В других вариантах осуществления пленкообразующая смола, включенная в покрытия, описанные здесь, включает термопластичную смолу. Используемый здесь, термин "термопластичный" относится к смолам, которые включают полимерные компоненты, которые не соединены ковалентными связями и, таким образом, могут подвергаться жидкому течению после нагревания и являются растворимыми в растворителях. См. Сондерс, К.Дж. Органическая химия полимеров, стр.41-42 (Sonders, K.J., Organic Polymer Chemistry, p.41-42, Chapman and Hall, London (1973)).

Покрытия, описанные здесь, могут включить любое множество термопластичных и/или термореактивных композиций, известных в уровне техники. Покрытия могут быть нанесены из жидких композиций на основе воды или на основе растворителя или, альтернативно, быть твердой композицией в форме частиц, то есть порошковым покрытием.

Композиции термореактивного покрытия обычно включают сшивающий агент, который может быть выбран из, например, аминопластов, полиизоцианатов, включая блокированные изоцианаты, полиэпоксиды, бета-гидроксиалкиламиды, поликислоты, ангидриды, функциональные материалы металлорганических кислот, полиамины, полиамиды и их смеси.

Композиции термореактивного или отверждаемого покрытия включают пленку, образующую смолы, имеющие функциональные группы, которые являются реакционноспособными по отношению к сшивающему агенту. Пленкообразующая смола в покрытиях, описанных здесь, может быть выбрана из множества полимеров, известных в уровне техники. Пленкообразующая смола может быть выбрана из, например, акриловых полимеров, полимеров сложных полиэфиров, полиуретановых полимеров, полиамидных полимеров, полимеров простых полиэфиров, полисилоксановых полимеров, их сополимеров и их смесей. Обычно эти полимеры могут быть любыми полимерами этих типов, изготовленными любым способом, известным специалистам в уровне техники. Функциональные группы на пленкообразующей смоле могут быть выбраны из множества реакционноспособных функциональных групп, включая, например, группы карбоновой кислоты, аминогруппы, эпоксигруппы, гидроксигруппы, тиольные группы, карбаматные группы, амидогруппы, группы мочевины, изоцианатные группы (включая группы блокированного изоцианата), меркаптогруппы и их комбинации.

Соответствующие смеси пленкообразующих смол могут также использоваться для получения покрытий, описанных в изобретении.

Слой первого покрытия в системах покрытия по данному изобретению также включает пигмент, поглощающий видимое излучение и прозрачный для инфракрасного излучения. Используемый здесь термин "пигмент, прозрачный для инфракрасного излучения" относится к пигменту, который, по существу, прозрачен в ближней инфракрасной области (длина волны 700-2500 нм) без заметного рассеивания или поглощения излучения при таких длинах волн, такому, как описан в абзацах [0020]-[0026] заявки на патент США №2004/0191540, цитированная часть которой включена в описание ссылкой.

В определенных вариантах осуществления пигмент, прозрачный для инфракрасного излучения, имеет среднее пропускание, по меньшей мере, 70% в ближней инфракрасной области длин волн. Используемый здесь термин «поглощающий видимое излучение» относится к пигменту, который, по существу, поглощает излучение в пределах, по меньшей мере, некоторых длин волн в пределах видимой области 400-700 нм. В некоторых случаях пигмент, поглощающий видимое излучение, используемый в данных композициях покрытия, имеет, по меньшей мере, приблизительно 70% (более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 80%) его полного поглощения света в видимой части спектра в интервале от приблизительно 400 до приблизительно 500 нм. В некоторых случаях пигмент, поглощающий видимое излучение, имеет, по меньшей мере, приблизительно 70% (более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 75%) от полного поглощения света в видимой части спектра в интервале от приблизительно 500 до приблизительно 600 нм. В некоторых случаях пигмент, поглощающий видимое излучение, имеет, по меньшей мере, приблизительно 60% (более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 70%) полного поглощения света в видимой части спектра в интервале от приблизительно 600 до приблизительно 700 нм.

Неограничивающие примеры соответствующих пигментов, поглощающих видимое излучение и прозрачных для инфракрасного излучения, включают, например, пигмент фталоцианин-медь, галогенированный пигмент фталоцианин-медь, пигмент антрахинона, пигмент хинакридона, пигмент перилена, моноазопигмент, диазопигмент, пигмент хинофталона, пигмент индантрона, пигмент диоксазина, прозрачный коричневый железооксидный пигмент, прозрачный красный железооксидный пигмент, прозрачный желтый железооксидный пигмент, пигмент кадмиевый оранжевый, пигмент ультрамариновый синий, пигмент кадмиевый желтый, пигмент желтый хром, пигмент алюминат кобальта синий, пигмент хромит кобальта синий, железо-титановый коричневый пигмент со структурой шпинели, желто-коричневый марганец-сурьма-титановый пигмент со структурой рутила, коричневый цинк-железо-хромитный пигмент со структурой шпинели, пигмент изоиндолина, диарилилидный желтый пигмент, пигмент бромированного антрахинона и т.д.

В определенных вариантах осуществления пигмент, прозрачный для инфракрасного излучения, имеет % отражательной способности, который увеличивается при длинах волн от 750 до 850 нм электромагнитного спектра, так как описано в вышеупомянутой заявке на патент США №2004/0191540. В некоторых случаях пигмент, прозрачный для инфракрасного излучения, имеет % отражательной способности, который изменяется от, по меньшей мере, 10% при длине волны 750 нм электромагнитного спектра до, по меньшей мере, 90% при длине волны 900 нм.

В определенных вариантах осуществления пигмент, прозрачный для инфракрасного излучения, включает черный пигмент, прозрачный для инфракрасного излучения, такой как пигменты, которые основываются частично на структуре типа перилена, которая показана ниже:

Коммерчески доступные примеры таких пигментов включают, пигмент Люмоген (Lumogen® Black FK 4280) от BASF Corporation, Southfield, Mich., Палиоген (Paliogen® Black L0086) от BASF, который имеет цветовой индекс "Pigment Black 32" (Часть 1) и "71133" (Часть 2), так же как Палиоген (Paliogen® Black S0084), который имеет цветовой индекс "Pigment Black 31" (Часть 1) и "71132" (Часть 2). Дальнейшие примеры черных пигментов, прозрачных для инфракрасного излучения, пригодных для использования в определенных вариантах осуществления данного изобретения, описаны в абзацах [0030]-[0034] заявки на патент США №200910098476 А1, цитированная часть которой включена в описание ссылкой, и включают пигменты, которые имеют перилен-изоиндолиновую структуру, азометиновую структуру и/или анилиновую структуру.

Пигмент, прозрачный для инфракрасного излучения, часто присутствует в композиции, в которой слой первого покрытия наносят в количестве, по меньшей мере, 0,5 весовых процента, или по меньшей мере 1 весовой процент и/или, по меньшей мере, 5 весовых процентов, в расчете на полный вес твердого вещества композиции. Пигмент, прозрачный для инфракрасного излучения, также обычно присутствует в композиции, в которой слой первого покрытия наносят в количестве меньше чем 20 весовых процентов, или меньше чем 15 весовых процентов, или меньше чем 10 весовых процентов, в расчете на полный вес твердого вещества композиции. Количество пигмента, прозрачного для инфракрасного излучения, присутствующего в таких композициях, может изменяться между любой комбинацией этих величин, включая указанные значения.

В определенных вариантах осуществления данного изобретения слой первого покрытия, по существу, не содержит сажу или в некоторых случаях полностью не содержит сажу. Используемый здесь термин "по существу, не содержит" при использовании в отношении количества сажи в композиции покрытия означает, что сажа присутствует в композиции в количестве не больше чем 0,1 весового процента, в некоторых случаях не больше чем 0,05 весового процента в расчете на полный вес твердого вещества композиции. Используемый здесь термин "полностью не содержит" при использовании в отношении количества сажи в композиции покрытия означает, что сажа не присутствует в композиции вообще.

При необходимости слой первого покрытия может включать другие необязательные материалы, известные в уровне техники для составления поверхностных покрытий, такие как пластификаторы, антиоксиданты, светостабилизаторы с пространственно затрудненными аминами, абсорбенты ультрафиолетового излучения и стабилизаторы, поверхностно-активные вещества, средства, регулирующие текучесть, тиксотропные добавки, такие как бентонитовая глина, пигменты, наполнители, органические сорастворители, катализаторы, включая фосфоновые кислоты, и другие общепринятые вспомогательные средства.

Как указано ранее, системы покрытия по данному изобретению дополнительно включают слой второго покрытия, нанесенный ниже, по меньшей мере, части слоя первого покрытия. Слой второго покрытия включает: (a) пленкообразующую смолу; (b) пигмент тонких чешуек металла или сплава металла, отражающий инфракрасное излучение, и (c) пигмент, поглощающий видимое излучение и прозрачный для инфракрасного излучения. Пленкообразующая смола и пигмент, поглощающий видимое излучение и прозрачный для инфракрасного излучения, могут включать, например, любой из пигментов, описанных ранее в отношении слоя первого покрытия. В некоторых вариантах осуществления пленкообразующая смола и пигмент, поглощающий видимое излучение и прозрачный для инфракрасного излучения, присутствующие в слое второго покрытия, являются теми же самыми, как пленкообразующая смола и/или пигмент, поглощающий видимое излучение и прозрачный для инфракрасного излучения, присутствующие в слое первого покрытия. В некоторых вариантах осуществления, пленкообразующая смола и/или пигмент, поглощающий видимое излучение и прозрачный для инфракрасного излучения, присутствующие в слое второго покрытия, отличаются от пленкообразующей смолы и/или пигмента, поглощающего видимое излучение и прозрачного для инфракрасного излучения, присутствующих в слое первого покрытия.

Слой второго покрытия в системах покрытия по данному изобретению также включает пигмент тонких чешуек металла или сплава металла, отражающий инфракрасное излучение. Используемый здесь термин «пигмент, отражающий инфракрасное излучение» относится к пигменту, который при включении в композицию покрытия придает отвержденному покрытию способность отражать ближнее инфракрасное излучение, которое относится к энергии света, имеющей длину волны от 700 до 2500 нм, больше, чем отвержденное покрытие, нанесенное таким же самым образом из той же самой композиции, но без пигмента, отражающего инфракрасное излучение.

Соответствующие металлы и сплавы металла включают, например, алюминий, хром, кобальт, железо, медь, марганец, никель, серебро, золото, железо, олово, цинк, бронзу, латунь, включая их сплавы, помимо прочих, такие как цинк-медные сплавы, цинк-оловянные сплавы и цинк-алюминиевые сплавы. Некоторые конкретные примеры включают никель-сурьма-титан, никель-ниобий-титан, хром-сурьма-титан, хром-ниобий, хром-вольфрам-титан, хром-железо-никель, оксид хрома-железа, оксид хрома, титанат хрома, марганец-сурьма-титан, феррит марганца, хром зелено-черный, титанаты кобальта, хромиты или фосфаты кобальта-магний и алюминиты, оксид железа, феррит железа-кобальта, железо-титан, феррит цинка, хромит цинка-железа, хромит меди, а также их комбинации.

В данном изобретении такие пигменты находятся в форме тонких чешуек. Например, чешуйки алюминиевой фольги часто являются пригодными. Используемый здесь термин "тонкие чешуйки" означает, что частица имеет отношение ширины к толщине (называемое аспектное отношение), которое составляет, по меньшей мере, 2 и часто попадает в интервал от 10 до 2000, такое как от 3 до 400, или, в некоторых случаях, от 10 до 200, включая 10-150. Также частица "тонких чешуек" является частицей, которая имеет, по существу, плоскую структуру. В некоторых случаях такие чешуйки могут иметь нанесенное покрытие, как в случае чешуек меди, покрытых диоксидом кремния.

В определенных вариантах осуществления такие частицы тонких чешуек имеют толщину меньше чем 0,05 мкм - 10 мкм, такую как от 0,5 до 5 мкм. В определенных вариантах осуществления такие тонкие частицы чешуек имеют максимальную ширину от 10 до 150 мкм, такую как от 10 до 30 мкм.

В определенных вариантах осуществления слой второго покрытия включает частицы тонких чешуек, включающие округленные края и гладкую и плоскую поверхность, в противоположность зубчатым краям. Чешуйки, имеющие изрезанные края и неровные поверхности, известны в технологии как "кукурузные хлопья". С другой стороны, на чешуйки, которые отличаются более округленными краями, более гладкими, более плоскими поверхностями, ссылаются как на чешуйки типа "серебряный доллар". Кроме того, в определенных вариантах осуществления частицы металла или сплава металла в виде тонких чешуек, включающих округленные края, имеют максимальную ширину не больше чем 25 мкм, такую как 10-15 мкм, когда измеряют согласно ISO 1524. Дополнительные соответствующие пигменты из тонких чешуек металла или сплава металла, отражающие инфракрасное излучение, включают окрашенные металлические пигменты, такие как те, в которых окрашивающие пигменты химически адсорбированы на поверхности металлического пигмента. Такие окрашенные металлические пигменты описаны в патенте США №5037745 от колонки 2, строка 55, до колонки 7, строка 54, процитированная часть которого включена в описание ссыпкой. Некоторые такие окрашенные металлические пигменты также коммерчески доступны и включают пигменты, доступные от US Алюминам Инк (U.S. Aluminum, Inc., Flemington, NJ), под товарным знаком FIREFLAKE. В определенных вариантах осуществления пигмент, прозрачный для инфракрасного излучения, такой как пигмент на основе периленов, описанных ниже, может быть химически адсорбирован на поверхности металлического пигмента, чтобы получить темный, иногда черный, металлический пигмент, отражающий инфракрасное излучение.

В определенных вариантах осуществления пигмент тонких чешуек металла или сплава металла, отражающий инфракрасное излучение, присутствует в композициях, из которых слой второго покрытия наносят в количестве, по меньшей мере, 1 вес.%, по меньшей мере, 2 вес.%, по меньшей мере, 3 вес.% или в некоторых случаях, по меньшей мере, 5 вес.%, по меньшей мере, 6 вес.% или, по меньшей мере, 10 вес.%, в расчете на полный вес твердого вещества композиции покрытия. В определенных вариантах осуществления пигмент, отражающий инфракрасное излучение, присутствует в вышеупомянутых композициях покрытия в количестве не больше чем 50 вес.%, не больше чем 25 вес.% или в некоторых случаях не больше чем 15 вес.% в расчете на полный вес твердого вещества композиции покрытия.

В определенных вариантах осуществления слой второго покрытия может дополнительно включать пигменты, отражающие инфракрасное излучение, в дополнение к пигментам тонких чешуек металла или сплава металла, отражающим инфракрасное излучение, описанным ранее. Такой дополнительный пигмент, отражающий инфракрасное излучение, может быть окрашенным или, по существу, бесцветным, прозрачным или непрозрачным. Используемый здесь термин "по существу, бесцветный" означает, что пигмент не имеет цвета, то есть кривая поглощения для пигмента лишена пиков поглощения в интервале 400-700 нм и не имеет окраски или оттенка в отраженном или проходящем свете, когда рассматривается в солнечном свете. Окрашенным пигментом, отражающим инфракрасное излучение, является пигмент, отражающий инфракрасное излучение, который не является, по существу, бесцветным. Иначе говоря, "окрашенным" пигментом, отражающим инфракрасное излучение, является пигмент, который может поглощать видимое излучение, как определено ниже. "Светопроницаемый" пигмент означает, что видимый свет в состоянии пройти через пигмент диффузно. "Непрозрачным" пигментом является тот, который не является светопроницаемым. Одним примером пигмента, отражающего инфракрасное излучение, который может быть светопроницаемым и, по существу, бесцветным (если используется в достаточно малом количестве в покрытии), является Соларфлэр (Solarflair 9870), пигмент, коммерчески доступный от Мерк (Merck KGaA, Darmstadt, Germany). Этот коммерчески доступный пигмент является также примером интерферированного пигмента (описан ниже), который включает подложку из слюды, которая покрыта диоксидом титана.

Примеры соответствующих окрашенных и/или непрозрачных пигментов включают, например, любое множество металлов и сплавов металлов, неорганических оксидов, и интерферированных пигментов. Типичные цвета включают, например, белый цвет, как имеет место с пигментом диоксид титана; коричневый цвет, как имеет место с пигментом железо-титановый коричневый со структурой шпинели; зеленый цвет, как имеет место с пигментом оксид хрома зеленый; красный цвет, как имеет место с пигментом оксид железа красный; желтый цвет, как имеет место с пигментом титанат хрома желтый и титанат никеля желтый; синий и фиолетовый цвет, как имеет место с определенными чешуйками слюды, покрытыми TiO₂.

Соответствующий неорганический оксид, содержащий пигменты, отражающие инфракрасное излучение, включает, например, оксид железа, пигмент оксид титана (TiO₂), пигменты композитные оксидные системы пигментов, пигмент слюды, покрытый оксидом титана, пигмент слюды, покрытый оксидом железа, и пигмент оксид цинка среди многих прочих.

В определенных вариантах осуществления пигмент, отражающий инфракрасное излучение, показывает большую отражательную способность в ближней инфракрасной области длин волн (700-2500 нм), чем в видимой области (400-700 нанометров). В определенных вариантах осуществления отношение отражательной способности в ближней инфракрасной области к отражательной способности в видимой области больше чем 1:1, такое как, по меньшей мере, 2:1 или в некоторых случаях,