JP2013519550A - 太陽反射率 - Google Patents

Abstract

本発明は（ｉ）ベヒクル中に分散された実質的にルチル結晶性質をそして約０．５５μｍ〜約０．９５μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する第一粒子物質を含んでなる第一層並びに（ｉｉ）ベヒクル中に分散された実質的にルチル結晶性質をそして約１．０μｍ〜約１．６μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する第二粒子物質および着色剤を含んでなる、第一層の少なくとも一部の上に置かれた、第二層を含んでなる積層された着色された太陽反射性成分系を提供する。積層された彩色太陽反射性成分系は構造体上に適用されて濃くて強い色並びに増加した合計太陽反射率を与えうる。

Description

発明の分野
この開示は、一般的には、高い太陽反射率を与える着色された太陽反射性成分系（ｓｏｌａｒ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍｓ）およびそのような着色されたシステムの種々の使用に関する。

背景
エネルギー効率を改良するために新しい技術が絶えず開発されつつある。１つのそのような技術は建物の（または他の対象の）外部上に位置されたコーティング中の赤外線反射性顔料の使用である。知られているように、太陽はそのエネルギーの約５０％を近赤外線として出す。この近赤外線が吸収される時に、それは物理的に熱に転換される。赤外線反射性顔料を含有するコーティングは日光を反射させることによりそして熱の移動を遮断してそれにより建物に対する熱負荷を減ずることにより作用する。例えば、二酸化チタンの如き白色顔料が太陽のエネルギーの大部分を反射するためにコーティング中で使用されている。しばしば、美的理由のために白色の代わりに着色されたコーティングを提供することが望まれる。しかしながら、使用可能な顔料の選択は制限されており、その理由はそれらが望まれるものより多い太陽のエネルギーを吸収して上記の効果における顕著な減少をもたらす傾向があるからである。それ故、改良された太陽反射率を有する着色されたコーティングを提供するために種々の成分系が試みられそして続けられている。

例えば、特許文献１は５０μｍもしくはそれより小さい粒子直径を有する２種もしくはそれ以上の非白色顔料を組み合わせて低い明度の色、そして特に、非染色性黒色を生ずる成分系を記述している。特許文献２はさらに、１種もしくはそれ以上の黒色顔料、１種もしくはそれ以上の非白色顔料および珪酸を含有する濃く着色されたコーティングを記述している。

特許文献３では、コーティング中での錯体無機着色顔料（ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｌｏｒｅｄ ｐｉｇｍｅｎｔｓ）（ＣＩＣＰ類）の使用が可視部分における濃い茶色を電磁スペクトルの近赤外線部分における反射性と共に示すと教示されている。

特許文献４は１つの層が樹脂および所望する色を与える顔料を含有しておりそして他の層が赤外線反射率を与える顔料を含有する２つもしくはそれ以上の層を含有する赤外線反射性成分系を記述している。特許文献５も、合成樹脂および二酸化チタンをベースとする白色顔料よりなる底部層上に積層された合成樹脂および有機顔料よりなる頂部層を有する２層のシート状の赤外線反射性成分系を開示している。特許文献６はさらに、ベースコートより色が明るく且つより反射性であるプライマー層を有する積層された成分系を開示している。

さらに、特許文献７は近赤外線の非吸収性着色剤およびそのような着色剤でコーティングされた白色顔料を含有する近赤外線の反射性複合顔料を教示している。この複合顔料は次にコーティング中の着色剤として使用することができる。

最後に、特許文献８は近赤外線の高い反射性および可視光線の減少した反射率を与える近赤外線拡散性粒子物質と種々の非白色着色剤との組み合わせ使用を記述している。

それぞれは太陽反射率を与えるが、これらの最近利用可能な成分系の使用における幾つかの欠点は以下の事項を包含する：所望する太陽反射レベルを与えるには高レベルの従来の二酸化チタンが必要であるためそれらは相対的に薄い着色を与える；成分系内に含有される不純物がスペクトルの近赤外線部分における吸収をもたらして太陽反射率の減少をもたらすことができる；そしてプライマー層は最大の太陽反射率を与えるように働かない。そのため、広範囲の濃さにおける増加した太陽反射性すなわち他の方法で得られるものより強い均一な色を示す代替成分系が依然として非常に望まれている。

米国特許第５，５４０，９９８号明細書 米国特許第５，９６２，１４３号明細書 米国特許第６，１７４，３６０号明細書 米国特許第６，３３６，３９７号明細書 米国特許出願公開第２００９／０２６８２７８号明細書 国際公開第０４／０９４５３９号パンフレット 米国特許第６，５２１，０３８号明細書 国際公開第２００９／１３６１４１号パンフレット

要旨
本発明は、ベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約０．５５μｍ〜約０．９５μｍの間の平均粒子寸法を有する第一粒子物質を含んでなる第一層並びにベヒクル中に分散された実質的にルチル結晶性質を有し、そして約１．０μｍ〜約１．６μｍの間の平均粒子寸法を有する第二粒子物質および着色剤を含んでなる第二層を含む積層された着色された太陽反射性成分系を提供する。積層された彩色太陽反射性成分系は構造体上に適用されて濃くて強い色並びに増加した合計太陽反射率を与えうる。

一面では、この開示は（ｉ）ベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約０．５５μｍ〜約０．９５μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する第一粒子物質を含む第一層並びに（ｉｉ）ベヒクル中に分散された実質的にルチル結晶性質を有し、そして約１．０μｍ〜約１．６μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する第二粒子物質および着色剤を含む、第一層の少なくとも一部の上に配置された、第二層を含有する積層された着色された太陽反射性成分系を開示する。

他の面では、積層された着色された太陽反射性成分系を使用して、構造体、例えば、自動車、建物、航空機または容器、をコーティングして、構造体が深く、明るく、輝く色並びに高い合計太陽反射率を示すことを可能としうる。

好ましい態様の記述
この明細書および以下の特許請求の範囲においては、以下の意味を有すると解釈される多くの用語に言及する。

用語「可視光線」は電磁スペクトルの４００ｎｍ〜７６０ｎｍの範囲内の波長を有する電磁線をさす。

用語「近赤外線」は電磁スペクトルの７６０ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲内の波長を有する電磁線をさす。

用語「合計太陽反射率」または「ＴＳＲ」は当該表面により反射される入射太陽エネルギー（〜３６０ｎｍ−約２５００ｎｍ）の部分をさす。それは反射された波のエネルギー対入射波のものの比である。例えば、０．８の反射率は入射波の８０％の反射率に相当する。合計太陽反射率は標準試験方法ＡＳＴＭ Ｅ９０３で指定されている通りにして測定することができ、それらの全ての内容は引用することにより本発明の内容となる。

用語「エネルギー消費量」は普遍的なエネルギー形態、例えば、電気、ガスなど、の使用量または消費量をさす。それ故、構造体におけるエネルギー消費量の減少は構造体における例えば電気のより低い使用量に関係する。

用語「構造体」または「基質」は太陽に露呈されうるいずれかの対象、例えば、建物、自動車、汽車、コンテナー、容器、パイプ、床、デッキ、織物、航空機、船舶、潜水艦、窓枠、壁板、屋根材粒子、屋根板、農業用フィルム、食品包装フィルム、建築用ガラスを包含するガラス製品、および工業用ガラスをさす。構造体または基質の材料は限定されるものでなく、従って、それおよびその表面は金属、ガラス、セラミック、プラスチック、コンクリート、アスファルト、木材、タイル、天然または人工繊維、ゴムなどを含んでなりうる。

用語「透過性である」はエネルギー、例えば光、を認識しうる拡散（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を伴わずに透過させる能力を有することをさす。

この開示は一般的には積層された着色された太陽反射性成分系に関する。積層された着色された太陽反射性成分系は、これらの成分系で製造されるかまたはそれらにより被覆される構造体において、改良された赤外反射性を与えながら、これまで得られない色および色調もさらに与える。例えば、構造体の外部表面、例えば壁または屋根、に対するこの積層された着色された太陽反射性成分系の適応により、構造体は増加した合計太陽反射率を示すことができる。これは換言すると、より低い表面温度およびコーティングされた構造体を通る熱転移を生ずる。従って、構造体の内部温度がより冷たくなりそしてその結果として構造体の内部を冷却するためにより少ないエネルギーを必要とする。その上、構造体内部に含有される揮発性成分の蒸発による能力損失が減少する。さらに、熱により引き起こされる損傷、例えば割れ、熱歪みおよび退色、が有意に減じられるため、構造体の一体性が改良される。

１つの態様によると、積層された着色された太陽反射性成分系は（ｉ）ベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約０．５５μｍ〜約０．９５μｍの範囲内の、好ましくは約０．６μｍ〜約０．９μｍの範囲内の、そしてさらにより好ましくは約０．７μｍ〜約０．８μｍの範囲内の平均粒子寸法（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ）を有する第一粒子物質を含んでなる第一層並びに（２）ベヒクル中に分散された実質的にルチル結晶性質を有し、そして約１．０μｍ〜約１．６μｍの範囲内の、好ましくは約１．２μｍ〜約１．４μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する第二粒子物質および着色剤を含んでなる、第一層の少なくとも一部の上に置かれた第二層を含む。

１つの態様では、第一粒子物質は二酸化チタン、ドープされた二酸化チタンおよびそれらの混合物から選択される。

本発明の第一層中で有用な二酸化チタンは最大の近赤外線を拡散可能であるものである。そのような性質は二酸化チタンが約０．５５μｍ〜約０．９５μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する時に得られうる。さらに他の態様では、第一層中の二酸化チタンは約０．６μｍ〜約０．９μｍの範囲内、そしてより好ましくは約０．７μｍ〜約０．８μｍの範囲
内、の平均粒子寸法を有する。そのような二酸化チタンは近赤外線を異常に高いレベルで反射することが驚くべきことに見出された。

その高い屈折率のために、本発明の第一層中で有用な二酸化チタンは実質的にルチル結晶性質である。それ故、他の態様によると、第一粒子物質の合計重量を基準として、９０重量％より多い第一層中の二酸化チタン、好ましくは９５重量％より多い第一層中の二酸化チタン、そしてさらにより好ましくは９９重量％より多い第一層中の二酸化チタン、がルチル結晶性質である。

当業者に既知であるように、結晶寸法（ｃｒｙｓｔａｌ ｓｉｚｅ）は粒子寸法とは異なる。結晶寸法は粒子物質を構成する基本的結晶の寸法に関係する。これらの結晶を次にある程度まで固めてより大きい粒子を形成する。例えば、ルチル結晶性質での従来の二酸化チタンは約０．１７μｍ−０．２９μｍの結晶寸法および約０．２５μｍ−０．４０μｍの粒子寸法を有するが、アナターゼ結晶形態での従来の二酸化チタンは約０．１０μｍ−０．２５μｍの結晶寸法および約０．２０μｍ−０．４０μｍの粒子寸法を有する。粒子寸法はそれ故、例えば結晶寸法の如き因子並びに例えば乾燥、湿潤または合体粉砕の如き製造中に使用される粉砕技術により影響される。従って、好ましくは第一層中の二酸化チタンの粒子寸法は結晶寸法にほぼ等しい。

第一層中の二酸化チタンの結晶寸法および粒子寸法は当業者に既知である方法により測定できる。例えば、結晶寸法は擦り消された試料上の透過型電子顕微鏡と生じた写真の像分析とにより測定できる。結晶寸法の結果はラテックスＮＡＮＯＳＨＰＨＥＲＥ^ＴＭ寸法基準（テルモ・サイエンティフィック（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）から入手可能である）を用いる照合によりさらに確認できる。二酸化チタンの粒子寸法を測定するために使用できる方法はＸ線沈降を包含する。

第一層中の二酸化チタンを製造するために使用できる既知の方法はそれらに限定されるものではないが硫酸塩方法、塩化物方法、弗化物方法、水熱方法、エーロゾル方法および浸出方法を包含するが、各々のそのような既知の方法は所望する粒子寸法を得るために必要な以下の条件の１つもしくはそれ以上により改変される：
（ａ）より高い温度、例えば、９００℃もしくはそれ以上、における処理、
（ｂ）より長い期間の時間、例えば、５時間もしくはそれ以上、にわたる処理、
（ｃ）方法において存在する成長調節剤の典型的なレベルの増加または減少、および
（ｄ）ルチル種の典型的なレベルの減少。

それ故、例えば、第一層中の二酸化チタンは硫酸塩方法により製造することができ、それは一般的には
（ｉ）チタンを含む供給原料を硫酸と反応させて固体の水溶性反応ケーキを形成し、
（ｉｉ）反応ケーキを水および／または弱酸の中に溶解して硫酸チタン溶液を製造し、
（ｉｉｉ）硫酸チタン溶液を加水分解して硫酸チタンを二酸化チタン水和物に転化し、そして
（ｉｖ）沈殿した二酸化チタンを溶液から分離しそしてカ焼して二酸化チタンを得る
ことを包含し、ここでこの方法は所望する粒子寸法を得るために必要な上記の条件（ａ）−（ｄ）の１つもしくはそれ以上により改変される。１つの態様ではこの方法は条件（ａ）により改変され、他のものではこの方法は条件（ｂ）により改変され、他のものではこの方法は条件（ｃ）により改変され、そして他のものではこの方法は条件（ｄ）により改変される。

第一層中の二酸化チタンは白色もしくは半透明であってよくまたはそれは着色されていてもよい。好ましくは、第一層中の二酸化チタンは白色である。それ故、１つの態様では
、第一層中の二酸化チタンは９５より大きい明度値Ｌ^＊（ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間）、５より小さいａ^＊値および５より小さいｂ^＊値を有する。

他の態様では、第一粒子物質はドープされた二酸化チタンである。ここで使用される際には、「第一層中のドープされた二酸化チタン」はこの開示の第一層中の二酸化チタンをさすが、さらに、二酸化チタンの製造中に加えられている１種もしくはそれ以上のドープ剤（ｄｏｐａｎｔｓ）を含む。既知の方法により加えることができるドープ剤はカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、ニッケル、アルミニウム、アンチモン、燐、またはセシウムを包含するが、それらに限定されない。ドープ剤は、第一層中の二酸化チタンの合計重量を基準として、３０重量％より多くない、好ましくは１５重量％より多くない、そしてより好ましくは５重量％より多くない量で加えることができる。例えば、ドープ剤は、二酸化チタンの合計重量に関して、０．１〜３０重量％、または０．５〜１５重量％、または１〜５重量％の量で加えることができる。そのようなドープされた二酸化チタンは実質的にルチル結晶性質であることにより認識されうる。それ故、他の態様によると、第一粒子物質の合計重量を基準として、９０重量％より多い第一層中のドープされた二酸化チタン、好ましくは９５重量％より多い第一層中のドープされた二酸化チタン、そしてさらにより好ましくは９９重量％より多い第一層中のドープされた二酸化チタンがルチル性質である。

さらに他の態様では、第一粒子物質を当該技術で既知のようにコーティング剤でさらに処理してコーティングされた二酸化チタンまたはコーティングされたドープされた二酸化チタンを生成することもできる。例えば、第一粒子物質をコーティング剤と共に水中に分散させることができる。溶液のｐＨを次に調節して所望する水和酸化物を沈殿させて第一粒子物質の表面上にコーティングを形成しうる。コーティング後に、例えば流体エネルギーミルまたは粉砕器中で粉砕する前に第一粒子物質を洗浄しそして乾燥して、コーティングによって一緒に付着した粒子を分離することができる。この粉砕段階において、所望により有機表面処理剤を適用することもできる。

使用に適するコーティング剤は、無機酸化物または水和酸化物を粒子の表面上にコーティングするために普遍的に使用されているものを包含する。代表的な無機酸化物および水和酸化物は珪素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、亜鉛、セリウム、燐、または錫の１種もしくはそれ以上の酸化物および／または水和酸化物、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムまたはそれらの混合物、を包含する。第一層中の二酸化チタンまたはドープされた二酸化チタンの表面上にコーティングされるコーティングの量は、第一層中の二酸化チタンまたはドープされた二酸化チタンの合計重量に関して約０．１重量％〜約２０重量％の無機酸化物および／または水和酸化物の範囲でありうる。

粉砕段階における適用に適する有機表面処理剤はポリオール類、アミン類、アルキルホスホン酸類およびシリコーン誘導体を包含する。例えば、有機表面処理剤はトリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、トリエタノールアミン、ｎ−オクチルホスホン酸またはトリメチロールエタンでありうる。

第一粒子物質を次にベヒクル内に分散化させる。ベヒクルは内部に第一粒子物質を分散化させうるいずれかの成分または成分の組み合わせでありうる。

１つの態様では、ベヒクルは合成または天然樹脂である。樹脂はポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、アルキド樹脂、アクリル
系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フルオロ重合体またはエポキシ樹脂を包含しうるが、それらに限定されない。

他の態様では、ベヒクルは担体である。担体は水性溶媒、例えば、水を包含しうるが、それに限定されない。担体は非水性溶媒、例えば石油蒸留物、アルコール、ケトン、エステル、グリコールエーテルなどの如き有機溶媒、であってもよい。

さらに他の態様では、ベヒクルは結合剤である。結合剤は金属珪酸塩結合剤、例えばアルミノ珪酸塩結合剤であってよい。結合剤は重合体状結合剤、例えば、アクリル系重合体または共重合体結合剤、であってもよい。

ベヒクル内に分散化される第一粒子物質の量は限定されないが、第一層中の成分の合計容量を基準として、約５容量％〜約４０容量％の範囲内の量が好ましい。

第一層は構造体または基質の表面に直接適用されることが意図される。しかしながら、幾つかの態様では、構造体または基質は追加の処理層を含むことができる。しかしながら、そのような追加の層が構造体上に適用される時の態様でも第一層は構造体の表面上に適用されることが依然として考えられる。例えば、構造体が、例えば自動車または航空機である乗物のパネルである時には、パネルは電解コート処理層（ｅｌｅｃｔｒｏｃｏａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｌａｙｅｒ）または燐酸塩処理層をその上に含むこともできる。この例では、第一層は電解コートまたは燐酸塩層に実際に適用されるが、第一層は依然として構造体の表面上に適用されると考えられる。

第二層を次に第一層の少なくとも一部の上に配置される。幾つかの態様によると、「少なくとも一部」は第二層が第一層の５０％より多く、好ましくは９０％より多く、そしてより好ましくは９９．９９％より多くを被覆することを意味する。さらに、好ましい態様では第二層は第一層の頂部に、そして、構造体の表面に向かい合って（ｏｐｐｏｓｉｔｅ
ｔｏ）置かれる。第二層はベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約１．０μｍ〜約１．６μｍの範囲内の、好ましくは約１．２μｍ〜約１．４μｍの範囲内の、平均粒子寸法を有する第二粒子物質および着色剤を含む。

１つの態様によると、第二粒子物質は二酸化チタン、ドープされた二酸化チタン、およびそれらの混合物から選択される。

本発明の第二層中で有用な二酸化チタンは近赤外線を拡散可能であるが、従来の二酸化チタン顔料と比べた時に著しく減じられた可視光線反射も示すものである。可視光線に対して非常に反射性であるためそれが使用される従来の着色された成分系の色を薄くする従来の二酸化チタンとは対照的に、第二層の二酸化チタンは、層の色に過度に影響を与えることなく着色剤と配合されて、濃くまたはより強く着色された層の、より広く利用可能なパレットを与える。そのような性質は第二層中の二酸化チタンが約１．０μｍ〜約１．６μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する時に得られうる。さらに他の態様では、第二層中の二酸化チタンは約１．１μｍ〜約１．５μｍの範囲内、そしてより好ましくは約１．２μｍ〜約１．４μｍの範囲内、の平均粒子寸法を有する。そのような二酸化チタンは着色減少を与えずに近赤外線を異常に高いレベルで拡散させることが驚くべきことに見出された。

本発明の第二層中で有用な二酸化チタンは実質的にルチル結晶性質である。それ故、他の態様によると、第二粒子物質の合計重量を基準として、９０重量％より多い第一層中の二酸化チタン、好ましくは９５重量％より多い第二層中の二酸化チタン、そしてさらにより好ましくは９９重量％より多い第二層中の二酸化チタン、がルチル結晶性質である。

上記のように、結晶寸法は粒子寸法とは異なることを当業者は認識する。従って、好ましくは第二層中の二酸化チタンの粒子寸法は結晶寸法にほぼ等しい。

第二層中の二酸化チタンの結晶寸法および粒子寸法は例えば上記のような当業者に既知である方法により測定できる。例えば、結晶寸法は透過型電子顕微鏡により測定できそして粒子寸法はＸ線沈降により測定できる。

例えば上記のような硫酸塩方法、塩化物方法、弗化物方法、水熱方法、エーロゾル方法および浸出方法を包含するがそれらに限定されるものではない既知の方法を使用して第二層中の二酸化チタンを製造することができる。しかしながら、各々のそのような既知の方法は第二層中の二酸化チタンに関する所望する粒子寸法を得るために必要な上記の条件（ａ）−（ｄ）の１つもしくはそれ以上により改変される。１つの態様ではこの方法は条件（ａ）により改変され、他のものではこの方法は条件（ｂ）により改変され、他のものではこの方法は条件（ｃ）により改変され、そして他のものではこの方法は条件（ｄ）により改変される。

幾つかの態様では、第二層中の二酸化チタンは白色もしくは半透明であってよくまたはそれは着色されていてもよい。好ましくは、第二層中の二酸化チタンは白色である。それ故、１つの態様では、第二層中の二酸化チタンは９５より大きい明度値Ｌ^＊（ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間）、５より小さいａ^＊値および５より小さいｂ^＊値を有する。

他の態様では、第二粒子物質はドープされた二酸化チタンである。ここで使用される際には、「第二層中のドープされた二酸化チタン」はこの開示の第二層中の二酸化チタンをさすがさらに二酸化チタンの製造中に加えられている１種もしくはそれ以上のドープ剤を含む。既知の方法により加えることができるドープ剤はカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、バナジウム、クロム、ニッケル、アルミニウム、アンチモン、ニオブ、燐またはセシウムを包含するが、それらに限定されない。ドープ剤は、第二層中の二酸化チタンの合計重量を基準として、３０重量％より多くない、好ましくは１５重量％より多くない、そしてより好ましくは５重量％より多くない、量で加えることができる。例えばドープ剤は、二酸化チタンの合計重量に関して、０．１〜３０重量％、または０．５〜１５重量％、または１〜５重量％、の量で加えることができる。

さらに他の態様では、上記のように第二粒子物質を当該技術で既知のようにコーティング剤でさらに処理してコーティングされた二酸化チタンまたはコーティングされたドープされた二酸化チタンを生成することもできる。

使用に適するコーティング剤は無機酸化物または水和酸化物を粒子の表面上にコーティングするために普遍的に使用されているものを包含する。代表的な無機酸化物および水和酸化物は珪素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、亜鉛、セリウム、燐、または錫の１種もしくはそれ以上の酸化物および／または水和酸化物、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、アルミン酸ナトリウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムまたはそれらの混合物、を包含する。二酸化チタンまたはドープされた二酸化チタンの表面上にコーティングされるコーティングの量は第二層中の二酸化チタンまたはドープされた二酸化チタンの合計重量に関して約０．１重量％〜約２０重量％の無機酸化物および／または水和酸化物の範囲でありうる。

粉砕段階における適用に適する有機表面処理剤はポリオール類、アミン類、アルキルホスホン酸類およびシリコーン誘導体を包含する。例えば、有機表面処理剤はトリメチロー
ルプロパン、ペンタエリトリトール、トリエタノールアミン、ｎ−オクチルホスホン酸またはトリメチロールエタンでありうる。

第二層は着色剤も含んでなる。種々の態様によると、第二層は単一着色剤または２種もしくはそれ以上の異なる着色剤を包含しうる。着色剤は黒色、褐色、青色、シアン色、緑色、紫色、マゼンタ色、赤色、橙色、黄色顔料およびそれらの混合物から選択できる。選択は所望する色を得るために必要な必須有機顔料に依存するであろう。

１つの態様では、着色された顔料は１種もしくはそれ以上の無機着色剤、１種もしくはそれ以上の有機着色剤、およびそれらの混合物から選択される。無機着色剤の例はコーティングされたかもしくはコーティングされていない金属酸化物顔料、例えばホウ素、クロム、コバルト、ガリウム、インジウム、鉄、ランタン、マンガン、モリブデン、ネオジム、ニッケル、ニオブ、バナジウムおよび複合金属酸化物（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）系顔料、並びに錯体無機色顔料（ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｌｏｒ ｐｉｇｍｅｎｔｓ）、例えば引用することにより本発明の内容となる米国特許第６，１７４，３６０号明細書、第６，４１６，８６８号明細書および第６，５４１，１１２号明細書に記述されたもの、を包含するが、それらに限定されない。

有機顔料の例は銅フタロシアニン、異種金属（例えばニッケル、コバルト、鉄など）フタロシアニン、非金属フタロシアニン、塩素化フタロシアニン、塩素化−臭素化フタロシアニン、臭素化フタロシアニン、アントラキノン、キナクリドン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ペリレン系顔料、モノアゾ系顔料、ジアゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、金属錯体系顔料、キノフタロン系顔料、インダンスレンブルー顔料、ジオキサデンバイオレット顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ペリノン系顔料、インジゴ／チオインジゴ系顔料、ジオキサジン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、アゾメチンまたはアゾメチン−アゾ系顔料を包含するが、それらに限定されない。

第二粒子物質および１種もしくはそれ以上の着色剤を次にベヒクル中に分散化させる。ベヒクルは第一層中のベヒクルと同一もしくは相異なることができそして内部に第二粒子物質および１つもしくは複数の着色剤が分散化されうるいずれかの成分または成分の組み合わせを包含しうる。ベヒクルは合成もしくは天然樹脂、担体および／または結合剤を包含しうる。そのような樹脂、担体および結合剤の例は以上に記述されている。

ベヒクル内の第二粒子物質および着色剤の量は限定されないが、第二層の成分の合計容量を基準として、約０．１容量％〜約２０容量％の範囲内の量の着色剤および約５容量％〜約４０容量％の範囲内の量の第二粒子物質が好ましい。

好ましくは、第一層および第二層はそれぞれ第一コーティング組成物および第二コーティング組成物から製造される。コーティング組成物は液体、例えば塗料もしくはインキ、であってもよく、または粉末であってもよく、または箔であってもよい。従って、１つの態様では、積層された着色された太陽反射性成分系を与えるかもしくは製造する方法は、第一コーティング組成物を構造体上に適用して構造体の表面上に第一層を形成し、そして、次に第二コーティング組成物を第一層の少なくとも一部の上に適用して第二層を形成することを包含する。他の態様では、第一または第二層の一方もしくは両方は、固体成分から押し出され、そして、構造体および／または第一層のいずれかに付着する熱硬化性または熱可塑性マットであってよい。

積層された成分系は場合により第二層の上に適用される１つもしくはそれ以上の追加層を含んでいてよい。存在する場合には、これらの１つもしくはそれ以上の追加層は近赤外線領域では透過性であるため構造体外部の近赤外線はこれらの１つもしくはそれ以上の追
加層の中を透過する。例えば、１つの態様では積層された成分系はコーティング組成物から形成される第三層、例えばクリアコートコーティング組成物、を含有しうる。クリアコートコーティング組成物は第二層の少なくとも一部の上に適用されてクリアコート層を形成する。クリアコートコーティング組成物は溶媒由来ベース、水由来ベースまたは粉末ベースであってよく、そして、アクリル系、メラミン、ポリエステル、カーボネート類、シラン類、カルバメート類、イソシアネート類、および／またはポリウレタン類並びにそれらの混合物を包含しうる。

第一、第二およびいずれかの場合により存在するコーティング組成物、並びにその結果としてそれぞれの層は、１種もしくはそれ以上の普遍的な添加剤をさらに包含しうる。使用に適する添加剤は濃稠化剤、安定剤、乳化剤、肌理調整剤、付着促進剤、紫外線安定剤、艶消し剤、分散化剤、発泡防止剤、湿潤剤、合着剤、および殺細菌剤／殺真菌剤を包含するが、それらに限定されない。

第一、第二およびいずれかの場合により存在するコーティング組成物、並びにその結果としてそれぞれの層は、組成物内部に含有された、間に入れるかまたは支持する物質の中で有用な１つもしくはそれ以上のスペーサー粒子を包含することもできる。スペーサー粒子は中空球の形態または微球の形態のシリカ、珪酸塩類、アルミン酸塩類、硫酸塩類、炭酸塩類、クレイ類、または重合体状粒子でありうる。

第一、第二およびいずれかの場合により存在するコーティング組成物はいずれかの既知の手段により、例えば、噴霧（例えば空気もしくは回転−噴霧）、浸漬、回転、ブラシ塗布などにより、適用することができる。１つの態様では、第一コーティング組成物が構造体上に噴霧されて第一層を形成し、第二コーティング組成物が第一層の少なくとも一部の上に噴霧されて第二層を形成し、そして場合により、第三コーティング組成物が第二層の少なくとも一部の上に噴霧されて第三層を形成する。これらのコーティングは、各層間のフラッシュ時間を伴いもしくは伴わずに「湿潤上湿潤（ｗｅｔ−ｏｎ−ｗｅｔ）」または「湿潤上湿潤上湿潤（ｗｅｔ−ｏｎ−ｗｅｔ−ｏｎ−ｗｅｔ）」適用できる。さらに、次の層の引き続いての適用前の１つの層の硬化段階が好ましいこともある。それ故、１つの態様では、第二コーティング組成物を適用する段階の前に第一層が硬化される。

その適用に依存して変動するが、１つの態様では積層された着色された太陽反射性成分系の厚さは約５５μｍより厚くなく、好ましくは約５０μｍより厚くなく、より好ましくは約４５μｍより厚くなく、そしてさらにより好ましくは約４０μｍより厚くない。他の態様では第一層の厚さは約１μｍ〜約２０μｍの範囲内でありそして第二層の厚さは約５μｍ〜約３５μｍの範囲内である。

さらに他の態様では、第一、第二およびいずれかの場合により存在する第三層を押し出して第一、第二および存在する時には第三の積層を構造体の上に形成することができる。

さらに他の態様では、この開示は構造体の１つもしくはそれ以上の表面上に置かれた積層された着色された太陽反射性成分系を含んでなるコーティングされた構造体を提供する。

他の態様では、この開示は７５もしくはそれ以下、好ましくは６５もしくはそれ以下、より好ましくは５５もしくはそれ以下、さらにより好ましくは４５もしくはそれ以下、の明度値Ｌ^＊（ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間）を示す積層された着色された太陽反射性成分系を提供する。

上記のように、積層された着色された太陽反射性成分系は、増加した近赤外線反射性も
提供する。それ故、他の態様では、積層された着色された太陽反射性成分系は３０％より大きい合計太陽反射率を有する。さらに他の態様では、積層された着色された太陽反射性成分系は３５％より大きい、好ましくは４０％より大きい、そしてさらに好ましくは４５％より大きい、合計太陽反射率を有する。

別の態様では、この開示は構造体が３０％より大きい、好ましくは３５％より大きい、より好ましくは４０％より大きい、そしてさらにより好ましくは４５％より大きい、合計太陽反射率を示す積層された着色された太陽反射性成分系を含んでなる構造体を提供する。

それよりさらに他の態様では、この開示は積層された着色された太陽反射性成分系を構造体の１つもしくはそれ以上の表面に適用することにより構造体のエネルギー消費量を減少させる方法を提供する。その増加した近赤外線反射性のために、積層された成分系は生ずるコーティングされた表面の表面温度を同色の非反射性コーティングでコーティングされた表面の表面温度と比べて低下させる。それ故、構造体の内部を冷却するためにより少ないエネルギーが必要である。

他の態様では、積層された着色された太陽反射性成分系を使用して、赤外線に露呈される構造体の温度上昇を調節することができる。この態様は（ｉ）第一コーティング組成物を構造体上に適用して第一層を形成しそして（ｉｉ）第二コーティング組成物を第一層の少なくとも一部の上に適用して第二層を形成することを含んでなり、第一コーティング組成物がベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約０．５５μｍ〜約０．９５μｍの範囲内の、好ましくは約０．６μｍ〜約０．９μｍの範囲内の、そしてさらにより好ましくは約０．７μｍ〜約０．８μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する第一粒子物質を含んでなり、そして、第二コーティング組成物がベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約１．０μｍ〜約１．６μｍの範囲内の、好ましくは約１．２μｍ〜約１．４μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する第二粒子物質および１種もしくはそれ以上の着色剤を含んでなる。

ずっと論じてきたように、この開示の積層された着色された太陽反射性成分系は種々の構造体または基質に適用しうる冷たく深い、明るい、輝きのあるまたは濃い色を生ずるために特に適することが驚くべきことに見出された。第二層は広域の可視光線を吸収して所望する色を得ながら近赤外線に対するかなりの反射率も与える。第一層は着色低下を実質的に与えずに最適の太陽反射率を与える。２つの層の組み合わせが、吸収性構造体または基質に適用できる、着色された積層された成分系における驚異的に高い合計太陽反射率をもたらす。この方法で、それでコーティングされる構造体または基質は、従来の積層された成分系と比べて、近赤外線を排除することにより減少した温度増加を得る。積層された着色された太陽反射性成分系は自動車コーティング、建築コーティング、工業用コーティング、航空機コーティングおよび織物コーティング（例えば織物上）において特に有用である。

本発明を以下の実施例の考察によりさらに説明するが、それらは発明の例示であることが意図される。

実施例
実施例１Ａ 白色３０％容量濃度二酸化チタンプライマー塗料の製造および基質への適用。
アクリル系樹脂、架橋結合剤および溶媒を用いて透明な樹脂溶液を製造した。各成分の量は以下の表１に指定されている。

１９．５７ｇの０．７ミクロン粒子寸法二酸化チタンを７．５ｇの透明な樹脂溶液に加えてミルベースを作成し、それを次に３０秒間にわたり激しく撹拌した。この着色されたミルベースを次にさらに１５ｇの透明な樹脂と共に放置した。このミルベースを次にさらに２分間にわたり粉砕して白色プライマー塗料を与えた。これを熱浸漬刺激（Ｈｏｔ Ｄｉｐｐｅｄ Ｇａｌｖａｎｉｓｅｄ）（ＨＤＧ）鋼パネル上で番号３ワイヤー巻きアプリケーターを用いて延ばして約９．８ミクロンのプライマー乾燥フィルム厚さを与えた。溶媒を自然蒸発させそしてパネルを次に１０５℃において３０分間にわたりストーブ乾燥した。

実施例１Ｂ 着色された塗料の製造並びにＨＤＧ鋼パネルおよびプライマー層へのその適用。
指定された顔料（ＰＹ１８０クラリアント・ファスト・イエローＨＧ、ＰＲ１２２ ＨＰＣ ＰＲ１２２０、ＰＶ２３チバ・クロモフタル・バイオレットＧｔ、ＰＢｌａｃｋ３２ ＢＡＳＦパリオゲン・ブラックＬ００８６、Ｐ０７１チバ・イルガジンＤＰＰコスモレイ、ＰＹ１２８チバ８ＧＮＰ）の各々に関してアクリル系樹脂、湿潤化および分散化添加剤、溶媒並びに指定された着色剤を用いて濃縮着色剤を製造した。各成分の量は表２に指定されている。濃縮着色剤を次に鋼バロティーニュで粉砕した。

ｒａｌは標準色であること並びにｒａｌ成分系は標準色の成分系であることを認識するであろう。表３に指定された量の要求される濃縮着色剤の各々を採取しそして指定された量の追加のアクリル系樹脂と２分間にわたり激しく混合することにより、着色された溶液をｒａｌ３００３およびｒａｌ８００４に関して製造した。

１．４ミクロ粒子寸法二酸化チタン（表４に指定された量）を次に７．５ｇの着色された樹脂溶液に加えてミルベースを作成し、それを次に３０秒間にわたり激しく混合した。この着色されたミルベースを次にさらに１３ｇの着色された樹脂と共に放置した。このミルベースを次にさらに２分間にわたり粉砕した。塗料を次にＨＤＧ鋼パネルおよびプライマー層（実施例１Ａにおいて製造された通りである）の上に番号４ワイヤー巻きアプリケーターを用いて延ばして２２ミクロンのトップコート乾燥厚さを与えた。溶媒を自然蒸発させそしてパネルを次に１０５℃において３０分間にわたりストーブ乾燥した。合計フィルム厚さは３２ミクロンに相当した。

積分球および３００ｎｍ−２５００ｎｍの波長範囲を有するＵＶ／ｖｉｓ／ＮＩＲ分光計を用いて反射スペクトルを測定した。合計太陽反射率をこのデータからＡＳＴＭ Ｅ９０３に記述された方法に従い計算した。Ｄ６５光源下でのＬ^＊、ａ^＊およびｂ^＊もこのデータから計算した。ｒａｌ３００３に関する合計太陽反射率は４７％であると測定されたが、ｒａｌ８００４に関する合計太陽反射率は５０％であると測定された。

実施例１Ｃ
実施例１Ｂにおける結果を標準顔料２層成分系に関して公式に入手可能なＴＳＲ値から集められたデータと比較しそして以下の表５に示す。

以上で開示した主題は説明用であり限定用でないと考えるべきであり、そして添付された特許請求の範囲は本発明の真の範囲内に入る全てのそのような改変、強化、および他の態様を包括することが意図される。それ故、法律により許可される最大限度まで、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲およびそれらの同等物の最大許容解釈により決められるべきでありそして以上の詳細な記述により制限または限定されるものではない。

Claims (22)

1. （ｉ）ベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約０．５５μｍ〜約０．９５μｍの範囲内の、好ましくは約０．６μｍ〜約０．９μｍの範囲内の、そしてさらにより好ましくは約０．７μｍ〜約０．８μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する第一粒子物質を含んでなる第一層並びに（ｉｉ）ベヒクル中に分散された実質的にルチル結晶性質を有し、そして約１．０μｍ〜約１．６μｍの範囲内の、好ましくは約１．２μｍ〜約１．４μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する第二粒子物質および着色剤を含んでなる、第一層の少なくとも一部の上に置かれた、第二層を含んでなる、積層された着色された太陽反射性成分系。
2. 第一粒子物質および第二粒子物質が二酸化チタン、ドープされた二酸化チタンおよびそれらの混合物よりなる群から独立して選択される、請求項１の積層された着色された太陽反射性成分系。
3. 第一粒子物質および第二粒子物質が二酸化チタンである、請求項２の積層された着色された太陽反射性成分系。
4. 着色剤が１種もしくはそれ以上の無機顔料、１種もしくはそれ以上の有機顔料およびそれらの混合物から選択される、請求項１、２または３のいずれか１項の積層された着色された太陽反射性成分系。
5. 着色剤がコーティングされたかもしくはコーティングされていない金属酸化物顔料、複合金属酸化物系顔料、および錯体無機色顔料よりなる群から選択される１種もしくはそれ以上の無機着色剤である、請求項４の積層された着色された太陽反射性成分系。
6. 着色剤が銅フタロシアニン顔料、異種金属フタロシアニン顔料、非金属フタロシアニン顔料、塩素化フタロシアニン顔料、塩素化−臭素化フタロシアニン顔料、臭素化フタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ペリレン系顔料、モノアゾ系顔料、ジアゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、金属錯体系顔料、キノフタロン系顔料、インダンスレンブルー顔料、ジオキサデンバイオレット顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ペリノン系顔料、インジゴ／チオインジゴ系顔料、ジオキサジン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、アゾメチンおよびアゾメチン−アゾ系顔料粒子物質よりなる群から選択される１種もしくはそれ以上の有機顔料である、請求項４の積層された着色された太陽反射性成分系。
7. 第一層中のベヒクルおよび第二層中のベヒクルが合成樹脂、天然樹脂、担体、結合剤、およびそれらの混合物から独立して選択される、請求項１、２もしくは３のいずれか１項または請求項４−６のいずれかの積層された着色された太陽反射性成分系。
8. 積層された着色された太陽反射性成分系の厚さが約５５μｍより厚くない、好ましくは約５０μｍより厚くない、さらに好ましくは約４５μｍより厚くない、そしてさらに好ましくは約４０μｍより厚くない、請求項１−７のいずれか１項の積層された着色された太陽反射性成分系。
9. 構造体の表面上に置かれた請求項１−８のいずれか１項の積層された着色された太陽反射性成分系を含んでなるコーティングされた構造体。
10. 表面が金属、ガラス、セラミック、プラスチック、コンクリート、アスファルト、木材、タイル、天然繊維、人工繊維、またはゴムを含んでなる、請求項９の
    コーティングされた構造体。
11. 構造体が建物、自動車、汽車、コンテナー、容器、パイプ、床、デッキ、織物、航空機、船舶、潜水艦、窓枠、壁板、屋根材粒子、屋根板、農業用フィルム、食品包装フィルムまたはガラス製品である、請求項９または１０のコーティングされた構造体。
12. （ｉ）第一コーティング組成物を構造体上に適用して第一層を形成しそして（ｉｉ）第二コーティング組成物を第一層の少なくとも一部の上に適用して第二層を形成することを含んでなる積層された着色された太陽反射性成分系を製造する方法であって、第一コーティング組成物が、ベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約０．５５μｍ〜約０．９５μｍの範囲内の、好ましくは約０．６μｍ〜約０．９μｍの範囲内の、そしてさらにより好ましくは約０．７μｍ〜約０．８μｍの範囲内の、平均粒子寸法を有する第一粒子物質を含んでなり、そして、第二コーティング組成物が、ベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約１．０μｍ〜約１．６μｍの範囲内の、好ましくは約１．２μｍ〜約１．４μｍの範囲内の、平均粒子寸法を有する第二粒子物質および着色剤を含んでなる、方法。
13. 第一および第二コーティング組成物が各々塗料、インキ、粉末および箔から選択される組成物である、請求項１２の方法。
14. 第三コーティング組成物を第二層の少なくとも一部の上に適用して第三層を形成することをさらに含んでなる請求項１２または１３の方法。
15. 第一コーティング組成物がプライマー表面コーティング組成物であり、第二コーティング組成物がベースコートコーティング組成物でありそして第三層がクリアコートコーティング組成物である、請求項１４の方法。
16. 第一および第二コーティング組成物が噴霧、浸漬、回転、ブラシ塗布、または押し出しにより適用される、請求項１２−１５のいずれか１項の方法。
17. 第一層の厚さが約１μｍ〜約２０μｍの範囲内であり、そして、第二層の厚さが約５μｍ〜約３５μｍの範囲内である、請求項１２−１６のいずれか１項の方法。
18. 構造体が３０％より大きい、好ましくは３５％より大きい、より好ましくは４０％より大きいそしてさらにより好ましくは４５％より大きい、合計太陽反射率を示す請求項１−８のいずれか１項に記載の積層された着色された太陽反射性成分系を含んでなる構造体。
19. 構造体のエネルギー消費量を減少させる方法であって、請求項１−８のいずれか１項の積層された着色された太陽反射性成分系を構造体の１つもしくはそれ以上の表面に適用することを含んでなり、積層された着色された太陽反射性成分系が、生ずるコーティングされた表面の表面温度を、同色の非反射性コーティングでコーティングされた表面の表面温度に比べて低下させて、構造体の内部を冷却するためにより少ないエネルギーを必要とする、方法。
20. 赤外線に露呈される構造体の温度増加を調節する方法であって、（ｉ）第一コーティング組成物を構造体上に適用して第一層を形成しそして（ｉｉ）第二コーティング組成物を第一層の少なくとも一部の上に適用して第二層を形成することを含んでなり、第一コーティング組成物が、ベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約０．５５μｍ〜約０．９５μｍの範囲内の、好ましくは約０．６μｍ〜約０．９μｍの範囲内の、そしてさらにより好ましくは約０．７μｍ〜約０．８μｍの範囲内の平均粒子寸法
    を有する第一粒子物質を含んでなり、そして第二コーティング組成物が、ベヒクル中に分散された、実質的にルチル結晶性質を有し、そして約１．０μｍ〜約１．６μｍの範囲内の、好ましくは約１．２μｍ〜約１．４μｍの範囲内の平均粒子寸法を有する第二粒子物質および着色剤を含んでなる、方法。
21. 構造体のエネルギー消費量を減少させるための、請求項１−８のいずれか１項の積層された着色された太陽反射性成分系の使用。
22. 赤外線に露呈される構造体の温度増加を調節するための、請求項１−８のいずれか１項の１層の積層された着色された太陽反射性成分系の使用。