CN103221491A - 日光反射涂层体系 - Google Patents

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Abstract

公开了红外线反射涂层体系。该涂料组合物包括红外透明颜料和红外反射颜料。

Description

日光反射涂层体系
发明领域
本发明总体涉及日光反射涂层体系。这些涂层体系包括至少两个涂层；第一涂层和沉积在该第一涂层下面的第二涂层。该第一涂层是深色外观的，但是对于红外线是基本透明的。该第二涂层反射红外线，但是表现出类似于第一涂层的深色外观，当以相对薄的膜厚施用时，为第一涂层提供了颜色并掩藏了下面的基底和任何下面的涂层。
发明背景
对于许多涂料应用例如汽车涂料、航空航天涂料、工业涂料和建筑涂料来说，出于美观目的，深色例如黑色和深蓝色是特别令人期望的。但是，深色着色的涂层从常规上来说易于吸收近红外线，这是因为它们经常依靠使用除了可见光外还吸收了近红外线的颜料例如炭黑。近红外线，即波长为700-2500nm的光能，构成了达到地球表面上的大约45%的日光能。热是吸收近红外线的直接结果。因此，深色着色的涂层在常规上来说易于显著升温，特别是在晴朗的天气中，这由于诸多原因而经常是不令人期望的。因此，太阳热(近红外线)反射涂层是期望的。
已经研究了用于实现深色太阳热反射涂层的不同的方案。在一种方案中，使用了两层涂层体系，在其中上层是用这样的颜料来着色的，即该颜料吸收可见光，但是对于近红外线是透明的，例如有机深色颜料(苝黑是一个例子)或者其他有机颜料(例如酞菁蓝和绿和咔唑二噁嗪紫)，和下层例如反射了近红外线的高反射性白色底涂层，降低了涂层体系的升温。这样的涂层体系的一个例子描述在美国专利申请公开No.2004/0191540A1中。
目前，这种方案具有某些缺点。例如下层(其经常是浅色外观的)在上层损坏的情况中具有“贯穿裂口”的倾向。这在外观是至关重要的、但是涂层被曝露于涂层损坏比较常见的环境中的应用中会是特别有问题的。
第二，许多深色着色的上层的配方是使得它们依赖于下层(典型的底漆层)来提供适当深色的实现。白色或浅色的下层将无法实现这个目的。
第三，在一些应用中，下层必须在相对低的膜厚时是不透明的。这是因为其他涂层例如电沉积的耐腐蚀底漆经常位于该下层和基底之间。如果曝露于紫外线辐射，这些涂层经常易于降解。由于例如成本的考虑，必须在相对低的膜厚时通过下层来掩盖这样的涂层。
因此，令人期望的是提供日光反射涂层体系，其克服了上述缺陷，同时仍然提供了与没有克服这些缺陷的日光反射涂层体系相当的日光反射性能。此处所述的本发明是由于上述期望而形成的。
发明内容
在某些方面，本发明涉及涂层体系，其包含第一涂层和沉积在该第一涂层的至少一部分下面的第二涂层。该第一涂层是深色的，即，它表现出CIELAB L*值不大于40，并且包含：(a)成膜树脂；和(b)可见光吸收性红外透明颜料。该第二涂层包含：(a)成膜树脂；(b)薄片金属或者金属合金红外反射颜料；和(c)可见光吸收性红外透明颜料。该第一涂层和该第二涂层的对比率(L*第二/L*第一)是0.8：1-1.7：1。该涂层体系的%总日光反射率(“TSR”)是至少25%和该第二涂层的%TSR是至少25%。
本发明还涉及相关的用于涂覆基底的方法和涂覆的基底。
具体实施方式
出于下面的详细说明的目的，应当理解本发明可以假定不同的可选择的变化和步骤次序，除非这里有明确的相反指示。此外，不同于任何的操作实施例，或者这里另有指示之外，表示例如说明书和权利要求中所用的成分的量的全部数字被理解为在全部的情况中是用术语“大约”来修正的。因此，除非有相反指示，否则在下面的说明书和附加的权利要求中所阐明的数值参数是近似的，其可以根据本发明所期望的获得的性能而变化。最起码，和并非打算使用等价原则来限制权利要求的范围，每个数字参数应当至少按照所报告的有效数字的数值和通过使用一般的四舍五入技术来解释。
虽然阐明本发明宽的范围的数字范围和参数是近似的，但是在具体实施例中所述的数值是尽可能精确来报告的。但是任何数值本质上包含了由它们各自的测试测量中存在的标准偏差所必然形成的误差。
同样，应当理解的是此处所引用的任何数值范围目的是包括其中所含的全部子范围。例如，“1-10”的范围目的是包括在所述最小值1和所述最大值10之间的全部子范围(和包括该最小值和最大值)，即，最小值等于或者大于1和最大值等于或者小于10。
在本申请中，使用单数包括了复数，和使用复数包括了单数，除非另有明确指示。另外，在本申请中，使用“或者”表示“和/或”，除非另有明确指示，但是“和/或”可以明确用于某些情况中。
如所示的，本发明的某些实施方案涉及涂层体系，其包含第一涂层和沉积在该第一涂层下面的第二涂层。本发明的涂层体系可以沉积到多种不同基底中的任意种上。另外，该涂层体系可能、并且经常确实包含除了第一涂层和第二涂层之外的另外的涂层。
其上可以沉积本发明的涂层体系的基底可以具有诸多的形式，并且可以由多种材料来生产。在某些实施方案中，该基底采用下面的形式：(i)汽车部件，例如内部或外部金属板，皮革或者织物乘坐区域，塑料部件例如仪表板或者方向盘，和/或其他内部车辆表面；(ii)航空航天部件例如飞机外部板(其可以是金属例如铝或者铝合金，或者由例如聚合物复合材料来生产)，皮革、塑料或者织物乘坐区域和内板，包括控制板等；(iii)建筑物部件，例如外板和屋顶材料；和(iv)工业部件等。
合适的基底材料包括含纤维素的材料，包括纸张、卡纸、纸板、夹板和压制纤维板、硬木、软木、胶合板、粒子板、硬纸板、定向条板和纤维板。这样的材料可以完全由木头制成，例如松木、橡木、枫木、桃木、樱桃木等。但是在一些情况中，该材料可以包括与另外一种材料例如树脂材料组合的木材，即，木材/树脂复合材料，例如酚复合材料、木纤维和热塑性聚合物的复合材料、和用水泥、纤维或者塑料包层增强的木材复合材料。
合适的金属基底材料包括但不限于由冷钆钢、不锈钢和用任意的锌金属、锌化合物和锌合金(包括电镀锌钢、热浸镀锌钢、GALVANNEAL钢和镀锌合金的钢)、铜、镁及其合金、铝合金、锌-铝合金例如GALFAN、GALVALUME处理的钢表面构成的箔、片或者工件，还可以使用镀铝钢和镀铝合金钢基底。涂覆有可焊接的、富锌或者富磷化铁的有机涂料的钢基底(例如冷钆钢或者上面所列的任何钢基底)也是合适的。这样的可焊接的涂料组合物公开在例如美国专利No.4157924和4186036中。当用例如选自下面的溶液来预处理时，冷钆钢也是合适的：金属磷酸盐溶液、含有至少一种第IIIB或者IVB族金属的水溶液、有机磷酸盐溶液、有机膦酸盐溶液及其组合。此外，合适的金属基底包括银、金及其合金。
合适的硅酸盐基底的例子是玻璃、瓷器和陶瓷。
合适的聚合物基底的例子是聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、三聚氰胺树脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮和相应的共聚物和嵌段共聚物、生物可降解聚合物和天然聚合物例如凝胶。
合适的纺织品基底的例子是纤维、纱线、细线、编织物、机织织物、非机织织物和衣服，其包含聚酯、改性聚酯、聚酯共混布、尼龙、棉花、棉花共混布、黄麻、亚麻、大麻和苎麻、纤维胶、羊毛、丝绸、聚酰胺、聚酰胺共混布、聚丙烯腈、三醋酸酯、醋酸酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯微纤维和玻璃纤维布。
合适的皮革基底的例子是颗粒皮革(例如来自绵羊、山羊的软羊皮或者来自小牛或者母牛的母牛和拳击皮革)，小山羊皮(例如来自绵羊、山羊或者小牛和打猎皮的丝绒)，分离丝绒(例如来自于母牛或者小牛皮)，鹿皮和毛皮(nubuk)皮革；另外还有毛纺皮和毛皮(例如带有小山羊皮的毛皮)。该皮革可以通过任何常规鞣制方法来鞣制，特别是植物、矿物、合成或者组合的鞣制(例如铬鞣制的、氧锆基鞣制的、铝鞣制的或者半铬鞣制的)。如果期望，该皮革也可以复鞣；对于复鞣来说，可以使用任何常规用于复鞣的鞣制剂，例如矿物、植物或者合成的鞣制剂，例如铬、氧锆基或者铝衍生物、白坚木、栗子或者含羞草提取物、芳族合成物、聚氨酯、(甲基)丙烯酸化合物或者三聚氰胺、二氰基二酰胺和/或脲/甲醛树脂的(共)聚合物。
合适的可压制基底的例子包括泡沫体基底、用液体填充的聚合物泡、用空气和/或气体填充的聚合物泡、和/或用血浆填充的聚合物泡。本文使用的术语“泡沫体基底”表示聚合物或者天然材料，其包含开孔泡沫体和/或闭孔泡沫体。本文使用的术语“开孔泡沫体”表示该泡沫体包含多个互连的空气室。本文使用的术语“闭孔泡沫体”表示该泡沫体包含一系列离散的闭孔。泡沫体基底的例子包括聚苯乙烯泡沫体、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫体、聚氯乙烯泡沫体、聚氨酯泡沫体、聚丙烯泡沫体、聚乙烯泡沫体和聚烯烃泡沫体。聚烯烃泡沫体的例子包括聚丙烯泡沫体、聚乙烯泡沫体和/或乙烯乙酸乙烯酯(EVA)泡沫体。EVA泡沫体可以包括平片或者厚片或者模制的EVA形式例如鞋底夹层。不同类型的EVA泡沫体可以具有不同类型的表面孔隙率。模制的EVA可以包含致密表面或者“皮”，而平片或厚片会表现出多孔表面。
在某些实施方案中，例如用于汽车或者航空航天工业中的涂层体系中，例如预处理的金属基底(例如如上所述的)可以用电沉积涂料来涂覆。在该电沉积涂层固化后，将底漆-面漆涂层施涂到至少一部分的该电沉积涂层上。该底漆-面漆涂料经常施涂到电沉积涂层上，并且在随后施涂另一涂料之前固化。
该底漆-面漆涂料经常用于提高随后施涂的涂层的耐碎裂性以及有助于随后施涂的涂层的外观。在本发明的某些实施方案中，该第二涂层是底漆-面漆涂层。在一些实施方案中，该涂层体系的第一涂层充当了赋色底涂层，其沉积在底漆-面漆涂层的至少一部分上。
在一些实施方案中，本发明的涂层体系进一步包含基本上透明的涂层，即透明涂层。本文使用的术语“基本上透明”指的是基本上透明和不是不透明的涂层。在一些实施方案中，该透明涂层可以包含着色剂，但是在这样的情况中，该着色剂的存在量不足以赋予涂层不透明性。透明涂层描述在例如美国专利No.5989642；6245855；6387519；和7005472中，并且可以用于本发明的涂层体系中。在某些实施方案中，该透明涂层包含粒子例如二氧化硅粒子，其分散在透明涂层中(例如在透明涂层的表面处)。
如所示的，在本发明的涂层体系中，该第一涂层是深色的，即，它的CIELAB L*值不大于40，例如不大于35，不大于30或者在一些情况中不大于28。在本发明中，CIELAB L*值是使用Gretag MacBethColorEye7000A(包括镜面)来测量的。此外，本发明涂层体系中的第一涂层包含：(a)成膜树脂；和(b)可见光吸收性红外透明颜料。
本文使用的术语“成膜树脂”指的是这样的树脂，其能够至少在基底的水平表面上，通过除去与该成膜树脂一起存在的任何稀释剂或者载体或者通过在环境温度或者高温固化来形成自立性连续膜。
能够用于第一涂层中的成膜树脂包括但不限于用于汽车OEM涂料组合物、汽车整修涂料组合物、工业涂料组合物、建筑涂料组合物、线圈涂料组合物、包装涂料组合物、保护性和海洋涂料组合物和航空航天涂料组合物等中的那些。
在某些实施方案中，包括在此处所述的涂料中的成膜树脂包含热固性成膜树脂。本文使用的术语“热固性”指的是这样的树脂，其在通过固化或者交联而不可逆的“固化”，其中该聚合物组分的聚合物链是通过共价键而结合在一起的。这种性能通常与通过例如热或者辐射而引起的组合物成分的软化的交联反应有关。参见Hawley，Gessner G.，The Condensed Chemical Dictionary，第九版，第856页；SurfaceCoatings，第2卷，Oil and Colour Chemists'Association，Australia，TAFE Educational Books(1974)。固化或者交联反应也可以在环境条件下进行。一旦固化或者交联，热固性树脂在施加热时将不熔融，并且不溶于溶剂中。在其他实施方案中，包括在此处所述的涂层中的成膜树脂包含热塑性树脂。本文使用的术语“热塑性”指的是这样的树脂，其包含聚合物组分，该组分不是通过共价键来结合的，并且由此在加热时能够经历液体流动，并且可溶于溶剂中。参见Saunders，K.J.，Organic Polymer Chemistry，第41-42页，Chapmanand Hall，伦敦(1973)。
此处所述的涂料可以包含本领域已知的任何的多种热塑性和/或热固性组合物。该涂料可以从水基或者溶剂基液体组合物中沉积，或者可选择的，从固体微粒形式的组合物(即，粉末涂料)中沉积。
该热固性涂料组合物典型的包含交联剂，其可以选自例如氨基塑料、多异氰酸酯(包括封闭的异氰酸酯)、聚环氧化物、β-羟烷基酰胺、多酸、酸酐、有机金属酸官能化材料、多胺、聚酰胺和前述任意的混合物。
热固性或者可固化涂料组合物典型的包含成膜树脂，其具有能够与交联剂反应的官能团。在此处所述的涂料中的成膜树脂可以选自本领域公知的任何的多种聚合物。该成膜树脂可以选自例如丙烯酸聚合物、聚酯聚合物、聚氨酯聚合物、聚酰胺聚合物、聚醚聚合物、聚硅氧烷聚合物、其共聚物及其混合物。通常这些聚合物可以是通过本领域技术人员已知的任何方法制造的这些类型的任何聚合物。该成膜树脂上的官能团可以选自任何的多种反应性官能团，包括例如羧酸基团、胺基团、环氧基团、羟基、硫醇基团、氨基甲酸酯基团、酰胺基团、脲基团、异氰酸酯基团(包括封闭的异氰酸酯基团)、硫醇基团及其组合。
成膜树脂适当的混合物也可以用于制备此处所述的涂料。
本发明涂层体系中的第一涂层还包含可见光吸收性红外透明颜料。本文使用的术语“红外透明颜料”指的是这样的颜料，其在近红外线波长区域(700-2500nm)是基本透明的，并且没有对这样的波长内的光的明显散射或吸收，例如在美国专利申请公开No.2004/0191540的-中所述，其引用部分在此引入作为参考。在某些实施方案中，该红外透明颜料在近红外线波长区域中具有至少70%的平均透射率。本文使用的术语“可见光吸收性”指的是这样的颜料，其在400-700nm的可见光区域的至少一些波长内显著吸收光。在一些情况中，本发明涂料组合物中所用的可见光吸收性颜料的至少大约70%(更优选至少大约80%)的总可见光光谱吸收率在大约400-大约500nm的范围内。在一些情况中，该可见光吸收性颜料的至少大约70%(更优选至少大约75%)的总可见光光谱吸收率在大约500-大约600nm的范围内。在一些情况中，该可见光吸收性颜料的至少大约60%(更优选至少大约70%)的总可见光光谱吸收率在大约600-大约700nm范围内。
合适的可见光吸收性红外透明颜料非限定性的例子包括例如铜酞菁颜料，卤代铜酞菁颜料，蒽醌颜料，喹吖二酮颜料，苝颜料，单偶氮颜料，双偶氮颜料，喹酞酮(quinophthalone)颜料，阴丹士林颜料，二噁嗪颜料，透明的氧化铁棕颜料，透明的氧化铁红颜料，透明的氧化铁黄颜料，镉橙颜料，群青蓝颜料，镉黄颜料，铬黄颜料，铝酸钴蓝颜料，亚铬酸钴蓝颜料，铁钛棕尖晶石颜料，锰锑钛浅黄色金红石颜料，亚铬酸锌铁棕尖晶石颜料，异吲哚啉颜料，二亚芳基黄颜料，溴化的蒽并蒽酮(anthranthron)颜料等等。
在某些实施方案中，该红外透明颜料的%反射率其在波长750-850nm时沿着电磁光谱升高，例如在前述的美国专利申请公开No.2004/0191540中所述。在一些情况中，该红外透明颜料的%反射率其在750nm波长为至少10%，并且沿着电磁光谱增加到900nm波长时为至少90%。
在某些实施方案中，该红外透明颜料包含红外透明深色颜料，例如部分的依赖于苝类型结构的那些，其表示如下：
这样的颜料市售的例子包括来自BASF Corporation，Southfield，Mich.的
Figure BDA00003132701600091
Black FK4280颜料，来自BASF的
Figure BDA00003132701600092
Black L0086，其具有颜色索引“颜料黑32”(第1章)和“71133”(第2章)，以及
Figure BDA00003132701600093
Black S0084，其具有颜色索引“颜料黑31”(第1章)和“71132”(第2章)。适用于本发明的某些实施方案的红外透明黑色颜料另外的例子描述在美国专利申请公开No.200910098476A1的-中，其引用部分在此引入作为参考，并且包括具有苝异吲哚烯(perylene isoindolene)结构、甲亚胺结构和/或苯胺结构的那些。
该红外透明颜料经常在沉积成第一涂层的组合物中的存在量是至少0.5重量%，或者至少1重量%，和/或至少5重量%，基于该组合物的总固体重量。该红外透明颜料还典型的在沉积成第一涂层的组合物中的存在量是小于20重量%，或者小于15重量%，或者小于10重量%，基于该组合物的总固体重量。红外透明颜料在这样的组合物中的存在量可以是这些值之间的任意组合，包括所述的值。
在本发明的某些实施方案中，该第一涂层基本上没有或者在一些情况中完全没有炭黑。本文使用的术语“基本上没有”当与炭黑在涂料组合物中的量一起使用时，表示了炭黑在组合物中的存在量不大于0.1重量%，在一些情况中不大于0.05重量%，基于该组合物总固体重量。本文使用的术语“完全没有”当与炭黑在涂料组合物中的量一起使用时，表示了炭黑根本不存在于该组合物中。
如果期望，该第一涂层可以包含配制表面涂料领域公知的其他任选的材料，例如增塑剂、抗氧化剂、受阻胺光稳定剂、UV光吸收剂和稳定剂、表面活性剂、流动控制剂、触变剂例如斑脱土粘土、颜料、填料、有机助溶剂、催化剂(包括膦酸)和其他常规助剂。
如前所述，本发明的涂层体系进一步包含沉积在第一涂层的至少一部分下面的第二涂层。该第二涂层包含：(a)成膜树脂；(b)薄片金属或者金属合金红外反射颜料；和(c)可见光吸收性红外透明颜料。成膜树脂和可见光吸收性红外透明颜料可以包含例如在第一涂层相关的前面描述的那些中的任意一种。在一些实施方案中，存在于第二涂层中的成膜树脂和/或可见光吸收性红外透明颜料与存在于第一涂层中的成膜树脂和/或可见光吸收性红外透明颜料相同。在一些实施方案中，存在于第二涂层中的成膜树脂和/或可见光吸收性红外透明颜料不同于存在于第一涂层中的成膜树脂和/或可见光吸收性红外透明颜料。
本发明的涂层体系中的第二涂层还包含薄片金属或者金属合金红外反射颜料。本文使用的术语“红外反射颜料”指的是这样的颜料，其当包括在涂料组合物中时提供了固化的涂层，该涂层的近红外线(本文使用的其指的是波长为700-2500nm的光能)的反射率大于由相同的，但是不具有该红外反射颜料的组合物以相同的方式沉积的固化涂层的反射率。
合适的金属和金属合金包括例如铝、铬、钴、铁、铜、锰、镍、银、金、铁、锡、锌、青铜、黄铜，包括其合金，例如锌-铜合金、锌-锡合金和锌-铝合金等等。一些具体的例子包括镍锑钛、镍铌钛、铬锑钛、铬铌、铬钨钛、铬铁镍、氧化铬铁、氧化铬、钛酸铬、锰锑钛，铁酸锰、铬绿-黑、钛酸钴、亚铬酸盐或者磷酸盐、钴镁和钒土石、氧化铁、铁酸铁钴、铁钛、铁酸锌、亚铬酸锌铁、亚铬酸铜以及其组合。
在本发明中，这样的颜料是薄片形式的。例如“分页”铝片经常是合适的。本文使用的术语“薄片”表示粒子它的宽度与它的厚度之比(称作纵横比)至少是2，并且经常落入10-2000，例如3-400的范围，或者在一些情况中是10-200，包括10-150。此外，“薄片”粒子是具有基本平坦结构的粒子。在一些情况中，这样的片可以具有在其上沉积的涂层，例如涂覆有二氧化硅的铜片的情况。
在某些实施方案中，这样的薄片粒子的厚度小于0.05微米-10微米，例如0.5-5微米。在某些实施方案中，这样的薄片粒子最大的宽度是10-150微米，例如10-30微米。
在某些实施方案中，该第二涂层包含薄片粒子，其包含圆形边缘和光滑的和平坦的表面，与锯齿边缘相反。具有有角边缘和不平坦表面的片在本领域中被称作“玉米片(cornflakes)”。另一方面，特征在于更圆的边缘、更光滑、更平坦的表面的片被称作“银元”片。此外，在某些实施方案中，该包含圆形边缘的薄片金属或者金属合金粒子当根据ISO1524测量时最大宽度不大于25微米，例如10-15微米。
另外合适的薄片金属或者金属合金红外反射颜料包括着色的金属颜料，例如其中着色颜料化学吸附到金属颜料表面上的那些。这样的着色金属颜料描述在美国专利No.5037745的第2栏第55行到第7栏第54行中，其引用部分在此引入作为参考。一些这样的着色金属颜料还是市售的，并且包括在商标名FIREFLAKE下获自U.S.Aluminium，Inc.，Flemington，NJ的那些。在某些实施方案中，红外透明颜料，例如下述的苝基颜料，可以化学吸附到金属颜料表面上，来提供深色的(有时候是黑色的)着色的红外反射金属颜料。
在某些实施方案中，该薄片金属或者金属合金红外反射颜料在沉积成第二涂层的组合物中的存在量是至少1重量%，至少2重量%，至少3重量%或者在一些情况中是至少5重量%，至少6重量%，或者至少10重量%，基于该涂料组合物的总固体重量。在某些实施方案中，该红外反射颜料在前述涂料组合物中的存在量不大于50重量%，不大于25重量%或者在一些情况中不大于15重量%，基于该涂料组合物的总固体重量。
在某些实施方案中，除了前述的薄片金属或者金属合金红外反射颜料之外，该第二涂层可以进一步包含红外反射颜料。这样的另外的红外反射颜料可以是着色的或者基本无色的、半透明的或者不透明的。本文使用的术语“基本上无色”表示该颜料不具有颜色，即，该颜料的吸收曲线缺乏在400-700nm范围的吸收峰，并且当在日光下观察时，不存在反射光或者透射光的色彩或色相。着色的红外反射颜料是这样的红外反射颜料，其不是基本无色的。所述的不同的、“着色的”红外反射颜料是这样的颜料，其可以是如下所定义的可见光吸收性。“半透明”颜料表示可见光能够广泛的送过颜料。“不透明”颜料是这样的颜料，其不是半透明的。红外反射颜料的一个例子(其可以是半透明和基本上无色的)(如果以足够小的量用于涂料中)是Solarflair9870颜料，其市售自德国达姆施塔特的Merck KGaA。这种市售颜料也是干涉颜料的一个例子(如下所述)，其包含涂覆有二氧化钛的云母基底。
合适的着色的和/或不透明红外反射颜料的例子包括例如任何的多种金属和金属合金、无机氧化物和干涉颜料。示例性的颜色包括例如白色，如使用二氧化钛的情况；棕色，如使用铁钛棕尖晶石的情况；绿色，如使用氧化铬绿的情况；红色，如使用氧化铁红的情况；黄色，如使用钛酸铬黄和钛酸镍黄的情况；蓝色和紫色，如使用某种TiO2涂覆的云母片的情况。
含有红外反射颜料的合适的无机氧化物包括例如氧化铁、二氧化钛(TiO2)颜料、复合氧化物体系颜料、二氧化钛涂覆的云母颜料、氧化铁涂覆的云母颜料和氧化锌颜料，等等。
在某些实施方案中，该红外反射颜料在近红外线波长区域(700-2500nm)中表现出比它在可见光区域(400-700nm)更大的反射率。在某些实施方案中，在近红外线区域中的反射率与在可见光区域中的反射率之比大于1：1，例如至少2：1或者在一些情况中至少3：1。某些干涉颜料是这样的红外反射颜料的例子。
本文使用的术语“干涉颜料”指的是具有多层结构的颜料，该多层结构具有不同折射率的交替材料层。合适的光干涉颜料包括例如，包含例如云母、SiO2、Al2O3、TiO2或者玻璃基底的颜料，该基底涂覆有一层或多层的例如二氧化钛、氧化铁、氧化钛铁或氧化铬或其组合，或者包含金属和金属氧化物的组合的颜料，例如涂覆有氧化铁层和/或二氧化硅层的铝。
在某些实施方案中，红外反射颜料与可见光吸收性红外透明颜料在沉积成第二涂层的组合物中存在的重量比是至少1.5：1，例如至少5：1，至少10：1或者在一些情况中是至少20：1。
在本发明的涂层体系的某些实施方案中，该第二涂层本身是深色的，即，该第二涂层本身表现出CIELAB L*值不大于50，例如不大于45，不大于40或者在一些情况中不大于35或者不大于30。在一些情况中，该第二涂层表现出CIELAB L*值是25-小于30，例如25-29，或者25-28，或者25-27。
在本发明的某些实施方案中，该第二涂层如同第一涂层那样基本上没有或者在一些情况中完全没有炭黑。如果期望，该第二涂层可以包含配制表面涂料领域公知的其他任选的材料，例如前面在第一涂层中所述的那些的任意种。
本发明的涂层体系的一个优点是在第二涂层中正确的使用可见光不透明红外反射颜料例如前述的薄片金属或者金属合金红外反射颜料，能够生产在相对低的膜厚例如不大于2密耳或者在一些情况中不大于1密耳时具有所需的遮盖力的涂层。
如前所述，本发明的涂层体系包含在现有技术的红外线反射涂层体系中不存在的独特组合的特性。第一，已经发现通过正确的选择本发明涂层体系的第二涂层中薄片金属或者金属合金红外反射颜料和可见光吸收性红外透明颜料以及它们各自的量，可以实现这样的涂层体系，其中第一涂层和第二涂层的对比率(L*第二/L*第一)是0.8：1-1.7：1，例如0.8-1.6：1或者在一些情况中是1：1-1.5：1。此外，在一些情况中，已经实现了对比率为0.8-小于1：1。结果，在本发明的涂层体系中，与第一涂层相比，第二涂层仅仅在外观的边缘上较浅(和在一些情况中在外观中不是较浅或者在外观上甚至更深)。此外，这已经令人惊讶的实现了，而不明显的影响涂层体系的总日光反射率。所以在本发明的涂层体系中，该涂层体系的%总日光反射率(“TSR”)是至少25%，和第二涂层本身的%TSR是至少25%。此处所报告的%TSR值可以使用ASTM E903和ASTM E891的方法，由用Cary50(Varian)分光光度计在300-2500nm的波长范围上所测量的数据来计算。
沉积成上述每个涂层的涂料组合物可以通过任何的多种方法施涂到基底上，包括浸涂或浸入、喷涂、间歇喷涂、浸涂随后喷涂、喷涂随后浸涂、刷涂或者辊涂等其他方法。但是在某些实施方案中，该涂料组合物是通过喷涂来施用的，并因此这样的组合物经常具有适于在环境条件下通过喷涂来施用的粘度。
在将涂料组合物施涂到基底后，将它聚结来在基底上形成基本连续的膜。典型的，该膜厚度将是0.01-20密耳(大约0.25-508微米)，例如0.01-5密耳(0.25-127微米)或者在一些情况中是0.1-2密耳(2.54-50.8微米)厚度。因此，形成本发明的涂膜的方法包含将涂料组合物施涂到待涂覆的基底或制品表面上，聚结该涂料组合物来形成基本上连续的膜，然后固化因此获得的涂膜。在某些实施方案中，这些涂层的固化可以包含在环境温度或高温闪蒸，随后热焙烤。在一些实施方案中，固化可以在例如20°C-175°C的环境温度进行。
下面的实施例用于说明本发明，其不被认为将本发明限制到它们的细节。实施例以及整个申请文件中全部的份数和百分比是重量单位的，除非另有指示。
实施例
实施例1-5
实施例1-5的涂料组合物使用了一个基础配方，其包含表1所列出的成分和量(g)。该基础配方是通过依次加入表1的材料，同时在使用推进器类型的搅拌叶片的搅拌下来制备的。
表1
成分 量
聚酯树脂溶液1 598
硫酸钡分散体2 396
丁基化三聚氰胺甲醛树脂3 233
酸官能化树脂4 47
丁基化脲醛树脂5 119
N-丙醇 171
30%溶液二壬基萘二磺酸6 23
流动添加剂7 4
1酸官能化聚酯树脂溶液(70重量%树脂)
2Baramite10(来自Cinbar Performance Minerals)在聚酯树脂中的分散体
3Cymel1156，获自Cytec Industries。
4酸酐共聚物溶液(73重量%树脂)
5Cymel U-80，获自Cytec Industries。
6Nacure155，获自King Industries
7RK-5345聚(丙烯酸丁酯)，获自DuPont
使用基础组合物，使用表2所列出的成分和量(g)制备了实施例1-5的涂料组合物。该涂料组合物是通过依次加入表2的材料，同时在使用推进器或者考尔斯(Cowles)类型的搅拌叶片的搅拌下来制备的。
表2
成分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
基础组合物 306 306 306 306 306
红外透明黑色颜料1 161 161 161 161 161
溶剂2 100 100 100 100 100
铝颜料糊3 0 5 15 45 90
Figure BDA00003132701600151
Black FK4280颜料，来自BASF公司
2二丙二醇单甲醚
Figure BDA00003132701600152
R507铝颜料糊(65%固体)，来自Eckart。
施涂和测试
实施例1-5的涂料组合物是刮涂施涂到黑色和白色分离刮涂(brushout drawdown)卡(Leneta Opacity Chart(表2a))上的。将该涂层在302°F的强制通风炉中固化30分钟。每个涂层的干膜厚度报告在表3中。分析该涂层的总日光反射率和颜色。结果报告在表3中。
表3
测试 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
平均DFT1 0.90密耳 1.00密耳 0.90密耳 0.90密耳 1.10密耳
%TSR2 13.56 22.29 27.83 29.18 31.15
绝对L*3 25.50 26.72 28.77 33.45 38.34
绝对a*3 0.42 2.67 5.38 8.79 10.83
绝对b*3 0.47 -3.12 -7.10 -11.46 -13.76
1涂层厚度是使用Fischer测厚仪来测量和报告的。
2日光反射率值是根据ASTM E903来计算的
3C颜色测量是使用Gretag MacBeth ColorEye7000A(包括光泽度)来进行的。
实施例6-21
实施例8-21的涂层体系使用了两种油漆配方，实施例6和7，它们包含表4所列出的成分和量(g)。实施例8-21的涂层体系使用了实施例1-5、其他市售涂料和实施例6和7的涂料组合物的各种层化组合。实施例6和7的组合物是通过依次加入表4的材料，同时在使用推进器类型的搅拌叶片的搅拌下来制备的。
表4
Figure BDA00003132701600161
1一种透明水基树脂基础混合物，获自PPG Industries，Inc.
2一种水基苝颜料分散体，获自PPG Industries，Inc.
3一种水基炭黑颜料分散体，获自PPG Industries，Inc.
Figure BDA00003132701600171
Super Red4303Z-Ext.CFS，来自BASF公司
5一种水基苝颜料分散体，获自PPG Industries，Inc.
6铝颜料糊，获自Silberline Mfg.
7Lubrizol2602，获自Lubrizol公司
8来自BASF公司
施涂和测试
下面的实施例8-21说明了涂层体系，其被施涂到测试基底4”x12”ACT CRS板上，该板电涂有ED6060(一种市售自PPG的可阳离子电沉积的底漆)。这些板获自密歇根州Hillsdale的ACTLaboratories。将带有底漆的测试基底在302°F固化30分钟，然后用底涂料进行涂覆。将该底涂层在200°F固化10分钟。全部的测试板然后用市售自PPG Industries，Inc.的DCT5002钻石透明涂料进行涂覆。将该涂层在强制通风炉中固化。每个涂层的干膜厚度报告在表5中。分析所述涂层体系的总日光反射率和测量底涂层的颜色。结果报告在表5中。
表5
Figure BDA00003132701600172
1HP77-224E，市售自PPG Industries，Inc，
2HP77-9753，市售自PPG Industries，Inc，
3平均涂层干膜厚度(微米)是使用Fischer测厚仪来测量的。
4日光反射率值是根据ASTM E903来计算的
5颜色测量是使用Gretag MacBeth ColorEye7000A(包括光泽度)来进行的。
实施例22-29
实施例22和23的涂料组合物是使用表6所列的成分和量(g)来制造的。该组合物是通过依次加入表6的材料，同时在使用推进器类型的搅拌叶片的搅拌下来制备的。
表6
成分 实施例22 实施例23
聚酯树脂溶液1 1221 130.9
硫酸钡分散体2 720 77.2
丁基化三聚氰胺甲醛树脂3 318 34.1
酸官能化树脂4 64 6.9
丁基化脲醛树脂5 162 17.4
二氧化钛分散体6 207 22.2
N-丙醇 234 25.1
二壬基萘二磺酸30%溶液7 31 3.3
流动添加剂8 5 0.6
二丙二醇单甲醚 484 51.9
铝糊9 213 22.8
红外透明黑色颜料分散体A10 315 108.8
红外透明黑色颜料分散体B11 646 169.2
1酸官能化聚酯树脂溶液(70重量%树脂)
2Baramite10(来自Cillbar Performance Minerals)在聚酯树脂中的分散体
3Cymel1156，获自Cytec Industries。
4酸酐共聚物溶液(73重量%树脂)
5Cymel U-80，获自Cytec Industries。
6二氧化钛(
Figure BDA00003132701600191
R-960，来自DuPont)在聚酯树脂中的分散体
7Nacure155，获自King Industries
8RK-5345聚(丙烯酸丁酯)，获自DuPont
9STAPA METALLIC R-507，获自Eckart
Black FK4280颜料(来自BASF公司)在聚酯树脂中的分散体。
Figure BDA00003132701600193
Black L0086颜料(来自BASF公司)在聚酯树脂中的分散体。
下面的实施例24-31说明了涂层体系，其被施涂到测试基底4”x12”ACT CRS板上，该板电涂有ED6060(一种市售自PPG的可阳离子电沉积的底漆)。这些板获自密歇根州Hillsdale的ACTLaboratories。将带有底漆的测试基底在302°F固化30分钟，然后用底涂料进行涂覆。将该底涂层在200°F固化10分钟。全部的测试板然后用市售自PPG Industries，Inc.的DCT5002钻石透明涂料进行涂覆。将该涂层在强制通风炉中固化。每个涂层的干膜厚度报告在表7中。分析所述涂层体系的总日光反射率和测量底涂层的颜色。结果报告在表7中。
表7
实施例24 实施例25 实施例26 实施例27
底漆 市售灰1 市售白2 实施例22 实施例23
底漆DFT3 24.1 25.4 29.2 30.5
底涂层 实施例6 实施例6 实施例6 实施例6
底涂层DFT3 16.0 16.0 16.0 16.0
透明涂层DFT3 51.6 51.6 51.6 51.6
%TSR4 9.62 9.57 9.51 9.34
绝对L*5 27.6 27.5 27.4 27.4
绝对a*5 6.1 6.0 5.8 5.7
绝对b*5 2.0 2.0 2.0 2.0
实施例28 实施例29 实施例30 实施例31
底漆 市售灰1 市售白2 实施例22 实施例23
底漆DFT3 24.1 25.4 29.2 30.5
底涂层 实施例7 实施例7 实施例7 实施例7
底涂层DFT3 16.0 16.0 16.0 16.0
透明涂层DFT3 52.8 52.8 52.8 52.8
%TSR4 23.04 29.57 27.77 27.63
绝对L*5 27.4 27.4 27.4 27.4
绝对a*5 5.7 5.6 5.6 5.5
绝对b*5 .7 .7 .7 .7
1HP77-224E，市售自PPG Industries，Inc，
2HP77-9753，市售自PPG Industries，Inc，
3平均涂层干膜厚度(微米)是使用Fischer测厚仪来测量的。
4日光反射率值是根据ASTM E903来计算的。
5颜色测量是使用Gretag MacBeth ColorEye7000A(包括光泽度)来进行的。
本领域技术人员将理解可以对上述实施方案进行改变，而不脱离其宽的创造性理念。所以，应当理解本发明不限于所公开的具体实施方案，而是它的目的是覆盖处于附加的权利要求所定义的本发明的主旨和范围内的改变。

Claims (16)

1.一种涂层体系，其包含：
(a)第一涂层，其CIELAB L*值不大于40，并且包含：
(i)成膜树脂；和
(ii)可见光吸收性红外透明颜料；和
(b)第二涂层，其沉积在该第一涂层的至少一部分下面并且包含：
(i)成膜树脂；
(ii)薄片金属或者金属合金红外反射颜料；和
(iii)可见光吸收性红外透明颜料，
其中该第一涂层和第二涂层的对比率(L*第二/L*第一)是0.8：1-1.6：1；
其中该涂层体系的%总日光反射率是至少25%；和
其中该第二涂层的%TSR是至少25%。
2.权利要求1的涂层体系，其中该对比率是1.0-1.5：1。
3.权利要求1的涂层体系，其中该对比率是0.8到小于1：1。
4.权利要求1的涂层体系，其中该第二涂层的L*值不大于30。
5.权利要求4的涂层体系，其中该第二涂层的L*值是25-小于30。
6.权利要求1的涂层体系，其中该可见光吸收性红外透明颜料的存在量是至少20重量%，基于沉积成该第二涂层的组合物的总固体重量。
7.权利要求1的涂层体系，其中在沉积成该第二涂层的组合物中，(b)(ii)与(b)(iii)的重量比是至少1.5：1。
8.权利要求7的涂层体系，其中该重量比是至少5：1。
9.权利要求8的涂层体系，其中该重量比是至少10：1。
10.权利要求9的涂层体系，其中该重量比是至少20：1。
11.权利要求1的涂层体系，其中该IR反射性颜料包括金属和/或金属合金片颜料。
12.权利要求11的涂层体系，其中该片颜料包括铝。
13.权利要求1的涂层体系，其中该第一涂层中的深色IR透明颜料包括苝体系的颜料。
14.权利要求I的涂层体系，其中该第一涂层中的深色IR透明颜料包含苝体系的颜料。
15.一种制品，其包含位于制品表面上的权利要求1的涂层体系。
16.权利要求15的制品，其中该制品是飞机部件。
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