JP2022540645A - 暗色又は黒色層複合材の赤外線反射を増加させるためのフレーク状エフェクト顔料の使用 - Google Patents
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Abstract
本発明は、基材及び基材上のコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材の赤外線反射を増加させるためのフレーク状エフェクト顔料の使用、及び炭素含有黒色顔料のみを含む従来の暗色又は黒色層複合材と比較して、特に近赤外線(NIR)において赤外線反射の増加を示すこのタイプの暗色又は黒色層複合材に関する。【選択図】なし
Description
本発明は、基材及び基材上のコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材の赤外線反射を増加させるためのフレーク状エフェクト顔料の使用、及び炭素含有黒色顔料のみを含む従来の暗色又は黒色層複合材と比較して、特に近赤外線(NIR)において赤外線反射の増加を示すこのタイプの暗色又は黒色層複合材に関する。
いわゆるLiDARシステム(光検出及び測距)は、道路交通における光学的距離及び速度測定についてだけでなく、他の応用分野についても、近年頻繁に使用されている。LiDARシステムは、レーザーパルスを照射し、続いて散乱して戻ってきた光を検出することにより、例えば、光通過時間を参照して、レーザーパルスの発出部位からの物体までの距離を決定する。このタイプのシステムでの認識を可能にするためには、検出しようとする物体がレーザー光源から照射される光線をある程度反射することができなければならない。そうでないと、LiDARシステムでは物体又は障害物を確実に特定することができない。特に、数が増加しつつある最新の運転支援システムを有する自動車だけでなく、現在及び将来の自律制御自動車の場合でも、他の自動車、交通制御デバイス、又は車道上の障害物を迅速に、適時に、及び確実に認識し、それらの速度を分析することができる必要がある。
このタイプのレーザー支援システムの自動車認識性にとって主に重要なのは、外装車両部品に使用される車両塗料であり、車両塗料は、理想的な場合には、LiDARシステムから照射されるレーザーパルスを高い割合で反射するため、LiDARシステムは、それが提供されている自動車を認識し、距離及び速度を評価することができる。淡色自動車塗料は、一般に、対応する条件を既に満たしている成分、特に発色顔料を含む。しかしながら、依然として人気があるのは、通常はかなりの量のカーボンブラック顔料を含む暗色又は黒色車両塗料であり、それは、赤外線波長範囲、特にこの場合によく使われるNIR波長範囲における反射が非常に低いか又は実質的に検出不能であるため、それが提供されている自動車は、900nm付近の波長領域の、また一部の場合では1550nm付近の波長領域のレーザーパルスを照射する、現在使用されているLiDARシステムでは、検出することができない。
運転支援システムの更なる増加及び自律運転分野の将来の更なる発展には、種類及び色に関わらず全ての交通障害物を、対応する検出システムにより検出し、確実に評価し得ることが求められることは明らかである。従って、色合いが事実上変化せず、散乱して戻ってきた光を、対応する検出システムで検出及び評価することができる程度に、レーザー放射により照射された赤外光を反射する成分を含む、交通障害物となり得る物体に対する暗色又は黒色自動車塗料又はコーティングの必要性が存在する。
このタイプのレーザー支援システムの自動車認識性にとって主に重要なのは、外装車両部品に使用される車両塗料であり、車両塗料は、理想的な場合には、LiDARシステムから照射されるレーザーパルスを高い割合で反射するため、LiDARシステムは、それが提供されている自動車を認識し、距離及び速度を評価することができる。淡色自動車塗料は、一般に、対応する条件を既に満たしている成分、特に発色顔料を含む。しかしながら、依然として人気があるのは、通常はかなりの量のカーボンブラック顔料を含む暗色又は黒色車両塗料であり、それは、赤外線波長範囲、特にこの場合によく使われるNIR波長範囲における反射が非常に低いか又は実質的に検出不能であるため、それが提供されている自動車は、900nm付近の波長領域の、また一部の場合では1550nm付近の波長領域のレーザーパルスを照射する、現在使用されているLiDARシステムでは、検出することができない。
運転支援システムの更なる増加及び自律運転分野の将来の更なる発展には、種類及び色に関わらず全ての交通障害物を、対応する検出システムにより検出し、確実に評価し得ることが求められることは明らかである。従って、色合いが事実上変化せず、散乱して戻ってきた光を、対応する検出システムで検出及び評価することができる程度に、レーザー放射により照射された赤外光を反射する成分を含む、交通障害物となり得る物体に対する暗色又は黒色自動車塗料又はコーティングの必要性が存在する。
従って、本発明の目的は、このタイプの従来の暗色又は黒色層複合材と比較して、特にNIR波長範囲において赤外線反射の増加を可能にする、例えば自動車部品又は他の物体にコーティングすることにより形成される暗色又は黒色層複合材の成分を提供することにある。
本発明の更なる目的は、同じ色の市販の比較層複合材と比較して、特にNIR波長範囲において赤外線反射の増加を示し、そのため対応する検出システム、好ましくはLiDARシステムにより検出及び評価することができる、自動車部品又は他の物体上のコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材を提供することである。
本発明の更なる目的は、同じ色の市販の比較層複合材と比較して、特にNIR波長範囲において赤外線反射の増加を示し、そのため対応する検出システム、好ましくはLiDARシステムにより検出及び評価することができる、自動車部品又は他の物体上のコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材を提供することである。
本発明の目的は、基材及び基材上のコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材の赤外線反射を増加させるためのフレーク状エフェクト顔料の使用であって、コーティングは、炭素含有黒色顔料に加えて又はその代わりに、フレーク状Al2O3又はSiO2支持体上に少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層を有する少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含み、層複合材は、L*15値が1~60の範囲であり、層複合材の赤外線反射は、少なくとも850nm~1570nmの波長範囲において、基材及びコーティングを含み、炭素含有黒色顔料を含み、上記範囲のL*15値を有し、少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含まない暗色又は黒色層複合材と比較して増加する、使用により達成される。
また、加えて、本発明の目的は、基材及びコーティングで構成される、赤外線反射の増加を示す暗色又は黒色層複合材であって、コーティングは、炭素含有黒色顔料に加えて又はその代わりに、フレーク状Al2O3又はSiO2支持体上に少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層を有する少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含み、暗色又は黒色層複合材は、L*15値が1~60の範囲であり、コーティングの赤外線反射は、少なくとも850nm~1570nmの波長範囲において、炭素含有黒色顔料を含み、上記範囲のL*15値を有し、少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含まない比較層複合材の赤外反射よりも高い、暗色又は黒色層複合材により達成される。
従って、本発明は、基材及び基材上に位置するコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材の赤外線反射を増加させるための、特定のフレーク状エフェクト顔料の使用に関する。
また、加えて、本発明の目的は、基材及びコーティングで構成される、赤外線反射の増加を示す暗色又は黒色層複合材であって、コーティングは、炭素含有黒色顔料に加えて又はその代わりに、フレーク状Al2O3又はSiO2支持体上に少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層を有する少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含み、暗色又は黒色層複合材は、L*15値が1~60の範囲であり、コーティングの赤外線反射は、少なくとも850nm~1570nmの波長範囲において、炭素含有黒色顔料を含み、上記範囲のL*15値を有し、少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含まない比較層複合材の赤外反射よりも高い、暗色又は黒色層複合材により達成される。
従って、本発明は、基材及び基材上に位置するコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材の赤外線反射を増加させるための、特定のフレーク状エフェクト顔料の使用に関する。
赤外光とは、780nmからの光の波長を指す。可視光領域(約780nmまで)に直接隣接する波長範囲は、近赤外線(NIR)と呼ばれ、IR-A(780~1400nm)及びIR-B(1400~3000nm)の部分範囲を含む。現行のLiDARシステムは、一般に900±50nm領域のレーザーパルスで動作するが、より長い波長の1550±20nmで動作する一部のLiDARシステムも既に公知である。従って、900nm付近の領域及び/又は1550nm付近の領域のいずれにおいても、基材及びその上に配置されたコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材の赤外線反射を増加させることができる利用可能な材料を有することが望ましい。
本発明者らは、驚くべきことに、ある特定のフレーク状エフェクト顔料は、特に基材上のコーティングに使用し、必要に応じて組成を変化させると、こうした要件を満たすことができることを見出した。
暗色又は黒色層複合材のコーティングに使用されるフレーク状エフェクト顔料は、基本的に可能な限り同様に、任意の干渉色により補完されるが低減されない暗色又は黒色マストーンを有するべきである。従って各々の場合において、本発明の暗色又は黒色層複合材のコーティングに使用されるフレーク状エフェクト顔料は、フレーク状支持体粒子上に、エフェクト顔料に濃灰色又は黒色吸収色(マストーン)を提供する少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層を有する。一般に、金属酸化物及び/又は金属酸化物水和物で構成される支持体粒子上に存在する任意の追加の層は、マストーンを明るくしてはならない。
本発明者らは、驚くべきことに、ある特定のフレーク状エフェクト顔料は、特に基材上のコーティングに使用し、必要に応じて組成を変化させると、こうした要件を満たすことができることを見出した。
暗色又は黒色層複合材のコーティングに使用されるフレーク状エフェクト顔料は、基本的に可能な限り同様に、任意の干渉色により補完されるが低減されない暗色又は黒色マストーンを有するべきである。従って各々の場合において、本発明の暗色又は黒色層複合材のコーティングに使用されるフレーク状エフェクト顔料は、フレーク状支持体粒子上に、エフェクト顔料に濃灰色又は黒色吸収色(マストーン)を提供する少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層を有する。一般に、金属酸化物及び/又は金属酸化物水和物で構成される支持体粒子上に存在する任意の追加の層は、マストーンを明るくしてはならない。
しかしながら、今や、エフェクト顔料のフレーク状支持体粒子は、暗色又は黒色層複合材中にフレーク状エフェクト顔料を含むコーティングの赤外線反射、及び従って層複合材全体の赤外線反射の目標設計にとって、特に重要であることが見出された。こうした支持体粒子は、支持体粒子の全範囲にわたって均一な層厚を容易にする材料で構成されなければならず、加えて、層厚は、支持体粒子の生産プロセス中に具体的に設定可能であり、バッチにわたって大きく異なってはならない。加えて、特定のエフェクト顔料の支持体粒子としての役目を果たすと同時に、特に目標NIR波長範囲における赤外線反射の増加に独自の貢献をなすために好適なものは、ある特定の材料のみであることを見出した。
本発明の観点では、使用されるフレーク状エフェクト顔料に好適な支持材料は、酸化アルミニウム(Al2O3)及び二酸化ケイ素(SiO2)であることが証明され、これらは、支持体粒子の質量に基づき少なくとも80質量%の割合でフレーク状支持体粒子中に存在する。二酸化ケイ素又は酸化アルミニウムの割合は、支持体粒子の質量に基づき、好ましくは少なくとも90質量%、特に好ましくは少なくとも95質量%である。
Al2O3支持体粒子の場合、支持体粒子は、支持体粒子の質量に基づき、0.1~10質量%、好ましくは0.1~5質量%の外来性成分を含んでいてもよい。外来性成分は、Ti、Sn、Si、Ce、Ca、Zn、In、及び/又はMgの酸化物又は酸化物水和物である。Al2O3の他に、支持体粒子の質量に基づき0.1~5質量%のTiO2を更に含むAl2O3支持体粒子を使用することが好ましい。SiO2支持体粒子に基づく場合、支持体粒子は、少なくとも80質量%のSiO2で構成され、こうした成分の合計が100質量%になるように、0~20質量%の酸化ケイ素水和物及び場合によっては微量の外来性イオンを含んでいてもよい。
上記の支持体は全て、ある特定の質量割合の他の材料を含んでいてもよいが、下記ではAl2O3支持体又はSiO2支持体と呼ばれる。コーティングにフレーク状エフェクト顔料を含む暗色又は黒色層複合材の、波長範囲850nm~1570nmにおける赤外線反射の最大化は、フレーク状支持体粒子の厚さにより具体的に設定することできる。
Al2O3支持体粒子の場合、支持体粒子は、支持体粒子の質量に基づき、0.1~10質量%、好ましくは0.1~5質量%の外来性成分を含んでいてもよい。外来性成分は、Ti、Sn、Si、Ce、Ca、Zn、In、及び/又はMgの酸化物又は酸化物水和物である。Al2O3の他に、支持体粒子の質量に基づき0.1~5質量%のTiO2を更に含むAl2O3支持体粒子を使用することが好ましい。SiO2支持体粒子に基づく場合、支持体粒子は、少なくとも80質量%のSiO2で構成され、こうした成分の合計が100質量%になるように、0~20質量%の酸化ケイ素水和物及び場合によっては微量の外来性イオンを含んでいてもよい。
上記の支持体は全て、ある特定の質量割合の他の材料を含んでいてもよいが、下記ではAl2O3支持体又はSiO2支持体と呼ばれる。コーティングにフレーク状エフェクト顔料を含む暗色又は黒色層複合材の、波長範囲850nm~1570nmにおける赤外線反射の最大化は、フレーク状支持体粒子の厚さにより具体的に設定することできる。
120~400nmの範囲の平均幾何学的厚さを有するフレーク状Al2O3支持体は、本発明に従って使用されるフレーク状エフェクト顔料の支持体粒子としての使用に好適である。波長領域900±50nm及び1550±20nmにおける赤外線反射の増加は、支持体粒子の平均幾何学的厚さが120~150nmの範囲である場合、得られるフレーク状エフェクト顔料で達成することができ、波長領域900±50nmで効果が大きく、支持体粒子の平均幾何学的厚さが200~350nmの範囲であると、1550±20nmの波長領域において高い赤外線反射がもたらされ、平均幾何学的厚さが350~400nmの範囲である場合、赤外線反射の最大化は、900±50nmの波長領域へとシフトする。すでに上記で言及したように、使用される支持体粒子の集団における個々のAl2O3支持体粒子の幾何学的厚さの広がりは、狭い範囲内でしか変化してはならないため、使用されるAl2O3支持体は、好ましくは、それらの生産において粒子の層厚変動及び粒子サイズの変動を両方とも生産プロセスにわたって精密に制御することができる単結晶性支持体粒子である。この意味で、欧州特許出願公開第763573号明細書に記載の方法により生産されるAl2O3支持体粒子は、本発明での使用に特に好適である。
150~500nmの範囲の平均幾何学的厚さを有するフレーク状Al2O3支持体は、本発明に従って使用されるフレーク状エフェクト顔料の支持体粒子としての使用に好適である。この場合もまた、使用される支持体粒子の集団における個々の支持体粒子の幾何学的厚さの広がりは低くなければならず、支持体粒子の幾何学的層厚は、生産プロセスにわたって精密に制御することが可能でなければならない。そのため、下記に記載の国際公開第93/08237号パンフレットによるベルト法は、SiO2支持体粒子の生産に特に好適であり、従って好ましい。
SiO2支持体の場合、赤外線反射の最大化は、Al2O3支持体と同様に支持体粒子の平均幾何学的厚さに応じてわずかに変化するが、150~200nmであると範囲は幾らかシフトし、波長領域900±50nm及び1550±20nmにおける反射値が増加し、波長領域900±50nmでの効果が大きく、平均幾何学的厚さが250~400nmであると、波長領域1550±20nmで反射値が高く、平均幾何学的厚さが450~500nmであると、波長領域900±50nmで赤外線反射が最大になる。
SiO2支持体の場合、赤外線反射の最大化は、Al2O3支持体と同様に支持体粒子の平均幾何学的厚さに応じてわずかに変化するが、150~200nmであると範囲は幾らかシフトし、波長領域900±50nm及び1550±20nmにおける反射値が増加し、波長領域900±50nmでの効果が大きく、平均幾何学的厚さが250~400nmであると、波長領域1550±20nmで反射値が高く、平均幾何学的厚さが450~500nmであると、波長領域900±50nmで赤外線反射が最大になる。
また、本発明に従って使用されるフレーク状エフェクト顔料は、少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層の他に、他の層を支持体粒子上に有してもよい。こうした他の層は、好ましくは、金属酸化物、金属酸化物水和物、又は混合金属酸化物で構成され、二酸化ケイ素、二酸化ケイ素水和物、二酸化チタン、二酸化チタン水和物、二酸化スズ、二酸化スズ水和物、酸化鉄(III)、針鉄鉱(FeOOH)、及び/又は二酸化スズと共に二酸化チタンを含むか若しくは酸化鉄(III)と共に二酸化チタンを含む混合酸化物から選択される。
こうした層は、支持体粒子とFe3O4含有層との間又はFeTiO3含有層との間の両方に、及びその代わりに支持体上のこの層の上にも位置してもよいが、又は互いに異なる上記タイプの層が、支持体粒子とそれぞれのFe3O4含有層若しくはFeTiO3含有層との間に、及び加えてこの層の上にも位置している。
こうした層は、支持体粒子とFe3O4含有層との間又はFeTiO3含有層との間の両方に、及びその代わりに支持体上のこの層の上にも位置してもよいが、又は互いに異なる上記タイプの層が、支持体粒子とそれぞれのFe3O4含有層若しくはFeTiO3含有層との間に、及び加えてこの層の上にも位置している。
また、加えて、使用されるフレーク状エフェクト顔料は、それらのそれぞれの表面の最終層として、性質が無機及び/又は有機であってもよい、いわゆるポストコーティングを有してもよい。そのようなポストコーティングは、エフェクト顔料の分野で周知である。ポストコーティングは、化学的又は機械的安定性を向上させるために、種々の塗布媒体へのそれらの組み込みを単純化するために、所望の浮遊挙動を達成するために、又はより良好な取扱い可能性及び耐久性という種々の他の理由のために、エフェクト顔料の表面に施される。こうしたポストコーティングは、多くの場合、無機金属酸化物又は金属酸化物水和物又は好適な有機物質に基づいており、わずか数ナノメートル(多くの場合、1~20nm)の層厚でエフェクト顔料の表面に施される。ポストコーティングは、一般に、エフェクト顔料の色、光沢、及びフロップ特性に影響を及ぼさないか、又はわずかな程度にしか影響を及ぼさないため、エフェクト顔料の機能的及び色彩的特性にとっての重要性は低い。
本発明による使用に好適なフレーク状エフェクト顔料は、特に、Al2O3支持体上に構築されたフレーク状エフェクト顔料に関して、ドイツ特許出願公開第102014003975号明細書、国際公開第2012/076110号パンフレット、及び本特許出願人により以前に出願された欧州特許出願第19163126.6号明細書に非常に詳細に記載されている。示されている特許明細書には、支持体粒子上の好適な層配列及び層厚の両方、並びに更にそれぞれの粒子サイズの好ましい範囲、並びに対応する生産プロセスが開示されている。そのため、本明細書では詳細な説明を行わないものとし、この点では、上記特許文書が明示的に参照され、それに関する開示内容は、その全範囲が本明細書に組み込まれることが意図されている。
加えて、好適なフレーク状エフェクト顔料は、例えば、Xirallic(登録商標)NXTM260-60WNT Panthera Silver及びXirallic(登録商標)NXTM260-70SW Amur Blackという名称で、MerckKGaA社から商業製品として市販されている。
本発明による使用に好適なフレーク状エフェクト顔料は、特に、Al2O3支持体上に構築されたフレーク状エフェクト顔料に関して、ドイツ特許出願公開第102014003975号明細書、国際公開第2012/076110号パンフレット、及び本特許出願人により以前に出願された欧州特許出願第19163126.6号明細書に非常に詳細に記載されている。示されている特許明細書には、支持体粒子上の好適な層配列及び層厚の両方、並びに更にそれぞれの粒子サイズの好ましい範囲、並びに対応する生産プロセスが開示されている。そのため、本明細書では詳細な説明を行わないものとし、この点では、上記特許文書が明示的に参照され、それに関する開示内容は、その全範囲が本明細書に組み込まれることが意図されている。
加えて、好適なフレーク状エフェクト顔料は、例えば、Xirallic(登録商標)NXTM260-60WNT Panthera Silver及びXirallic(登録商標)NXTM260-70SW Amur Blackという名称で、MerckKGaA社から商業製品として市販されている。
Al2O3支持体粒子上に構築されるこのタイプのフレーク状エフェクト顔料は、好ましくは、本発明による使用のために使用される。
SiO2支持体粒子上に構築されるフレーク状エフェクト顔料に関して、支持体フレークは、好ましくは、国際公開第93/08237号パンフレットにおいてより詳細に記載されているベルト法により生産される。このプロセスでは、支持体フレークは、無機SiO2前駆体材料(例えば、ナトリウム水ガラス溶液)から生産される。この場合、前駆体は、ベルトに塗布され、酸を使用して酸化物形態又は酸化物水和物へと変換され、固化され、その後ベルトから剥離される。フレークの幾何学的層厚は、前駆体層の塗布量又は湿潤層厚により設定され、非常に精密に設定可能である。続いて、SiO2フレークは、Al2O3フレークに基づくエフェクト顔料に関する本特許出願人による上記で言及した特許出願に記載の通りに、Fe3O4含有層又はFeTiO3含有層を含む後続層と同じ様式でコーティングされる。
SiO2支持体粒子上に構築されるフレーク状エフェクト顔料に関して、支持体フレークは、好ましくは、国際公開第93/08237号パンフレットにおいてより詳細に記載されているベルト法により生産される。このプロセスでは、支持体フレークは、無機SiO2前駆体材料(例えば、ナトリウム水ガラス溶液)から生産される。この場合、前駆体は、ベルトに塗布され、酸を使用して酸化物形態又は酸化物水和物へと変換され、固化され、その後ベルトから剥離される。フレークの幾何学的層厚は、前駆体層の塗布量又は湿潤層厚により設定され、非常に精密に設定可能である。続いて、SiO2フレークは、Al2O3フレークに基づくエフェクト顔料に関する本特許出願人による上記で言及した特許出願に記載の通りに、Fe3O4含有層又はFeTiO3含有層を含む後続層と同じ様式でコーティングされる。
本発明に従って使用されるフレーク状エフェクト顔料は、一般に、1~200μmの範囲の粒子サイズを有し、粒子サイズは、5~150μm、好ましくは7~100μm、特に7~50μmが、特に好ましい。12~25μmの範囲の平均粒子サイズ(d50)が好ましい。粒子サイズは、顔料粒子の最も長い軸の長さであるとみなされる。
フレーク状エフェクト顔料の粒子サイズは、好ましくは、レーザー回折法により決定され、これは、一般によく知られており、エフェクト顔料の粒子サイズ分布も決定することができるという利点を有する。本発明に従って使用されるエフェクト顔料の場合、粒子サイズは、Malvern Mastersizer 3000、APA300(Malvern Instruments,Ltd.社、英国の製品)を使用して決定した。
本発明に従って使用されるフレーク状エフェクト顔料は、概して、5~200の範囲のフォームファクター(粒子の平均の厚さに対する平均粒子サイズの比)を有する。
しかしながら、設定されている対応する支持体粒子の幾何学的厚さに応じて、特定のエフェクト顔料の粒子サイズ及びフォームファクターは両方とも、特定の用語において、例えば、本特許出願人による上記で言及した特許出願において記載されている通り、本明細書に記載の範囲内のより狭い範囲で変化させることができる。この場合も、対応する詳細については、上記特許出願に明示的に参照されている。
フレーク状エフェクト顔料の粒子サイズは、好ましくは、レーザー回折法により決定され、これは、一般によく知られており、エフェクト顔料の粒子サイズ分布も決定することができるという利点を有する。本発明に従って使用されるエフェクト顔料の場合、粒子サイズは、Malvern Mastersizer 3000、APA300(Malvern Instruments,Ltd.社、英国の製品)を使用して決定した。
本発明に従って使用されるフレーク状エフェクト顔料は、概して、5~200の範囲のフォームファクター(粒子の平均の厚さに対する平均粒子サイズの比)を有する。
しかしながら、設定されている対応する支持体粒子の幾何学的厚さに応じて、特定のエフェクト顔料の粒子サイズ及びフォームファクターは両方とも、特定の用語において、例えば、本特許出願人による上記で言及した特許出願において記載されている通り、本明細書に記載の範囲内のより狭い範囲で変化させることができる。この場合も、対応する詳細については、上記特許出願に明示的に参照されている。
従って、例えば、国際公開第2012/076110号パンフレットには、少なくとも85のアスペクト比を有し、金属酸化物でコーティングされているフレーク状酸化アルミニウム支持体粒子に基づく黒色フレーク状エフェクト顔料であって、コーティングの1つの層はFe3O4で構成されている黒色フレーク状エフェクト顔料が記載されている。Fe3O4層の幾何学的厚さは、50~250nmの範囲である。こうしたエフェクト顔料の支持体粒子は、50~200nmの範囲の平均幾何学的厚さを有し、平均粒子サイズは20μm未満である。こうしたフレーク状エフェクト顔料は、本発明によると、コーティングに使用する場合、基材及び基材上のコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材の、波長領域900±50nmにおける赤外線反射を増加させるために特に好適である。
本特許出願人による出願参照欧州特許出願第19163126.6号明細書の未公開特許出願には、特に、フレーク状酸化アルミニウム支持体粒子であって、未コーティング支持体粒子は固有の緑色干渉色を有する支持体粒子に基づく青黒色フレーク状エフェクト顔料が記載されている。こうした支持体粒子は、同様に、金属酸化物でコーティングされており、コーティングはマグネタイト層を有する。このマグネタイト層は、80~230nmの範囲の幾何学的厚さを有する。それらのAl2O3支持体粒子が180~260nmの範囲の平均幾何学的厚さを有し、5~200μmの範囲の粒子サイズを有するこのタイプの青黒色フレーク状エフェクト顔料は、好ましくは本発明での使用に好適である。こうしたエフェクト顔料は、基材上のコーティングに使用すると、1550±20nmの波長領域における暗色又は黒色層複合材の赤外線反射の増加に特に好適である。
支持体粒子の又は支持体粒子上の層の幾何学的厚さは、フレーク状エフェクト顔料の断面の電子顕微鏡SEM顕微鏡写真から直接的に測定可能な支持体粒子又は層の厚さを意味すると解釈される。支持体粒子の幾何学的厚さ又は支持体粒子上の層の幾何学的層厚は、一般に、nmで示される。平均値は、少なくとも1000個の粒子を測定することにより決定される。
本発明に従って使用される支持体粒子の幾何学的厚さ、又はフレーク状エフェクト顔料の支持体粒子上の層の幾何学的層厚は、この方法により決定される。
本発明の目的のため、暗色又は黒色層複合材は、基材及び基材上に位置するコーティングで構成される層複合材であって、任意選択で基材自体に、加えて基材上のコーティングの単一層に、又は基材上のコーティングの一方が他方の上に施されている2層系のいずれかに、コーティング側から測定して1~60の範囲、好ましくは5~50の範囲の、CIELAB L*a*,b*色空間系におけるL*15値を有する発色成分を含む層複合材を意味すると解釈される。この場合のL*15値は、45°の照明角度でゴニオ分光光度計を使用して測定される、試料の反射角から光源方向に15度の分離を示す視野角における明度値に関する。本発明の目的のため、炭素含有黒色顔料及びフレーク状エフェクト顔料は、定義を決定付ける発色成分であるとみなされる。層複合材のL*15値の要件が満たされる限り、更なる発色成分が、任意選択で、無機及び/若しくは有機吸収顔料、染料、又は更なるエフェクト顔料の形態でコーティング中に存在してもよい。CIELAB系のL*15値は、反射角に近い試料の明度値を表し、従って一般に、視野角に応じてこの試料が有し得る最も高い明度値を示す。この値が高いほど、試料の色彩印象は明るくなる。逆に、L*15値が低い試料は、暗色又は黒色印象を呈する。特許として請求する範囲では、試料の視覚的色印象は暗色又は黒色である。
本発明に従って使用される支持体粒子の幾何学的厚さ、又はフレーク状エフェクト顔料の支持体粒子上の層の幾何学的層厚は、この方法により決定される。
本発明の目的のため、暗色又は黒色層複合材は、基材及び基材上に位置するコーティングで構成される層複合材であって、任意選択で基材自体に、加えて基材上のコーティングの単一層に、又は基材上のコーティングの一方が他方の上に施されている2層系のいずれかに、コーティング側から測定して1~60の範囲、好ましくは5~50の範囲の、CIELAB L*a*,b*色空間系におけるL*15値を有する発色成分を含む層複合材を意味すると解釈される。この場合のL*15値は、45°の照明角度でゴニオ分光光度計を使用して測定される、試料の反射角から光源方向に15度の分離を示す視野角における明度値に関する。本発明の目的のため、炭素含有黒色顔料及びフレーク状エフェクト顔料は、定義を決定付ける発色成分であるとみなされる。層複合材のL*15値の要件が満たされる限り、更なる発色成分が、任意選択で、無機及び/若しくは有機吸収顔料、染料、又は更なるエフェクト顔料の形態でコーティング中に存在してもよい。CIELAB系のL*15値は、反射角に近い試料の明度値を表し、従って一般に、視野角に応じてこの試料が有し得る最も高い明度値を示す。この値が高いほど、試料の色彩印象は明るくなる。逆に、L*15値が低い試料は、暗色又は黒色印象を呈する。特許として請求する範囲では、試料の視覚的色印象は暗色又は黒色である。
(本発明では、試料は以下のように生産される:Leneta社(Leneta T12G Metopac、黒色コーティングに存在する炭素含有黒色顔料)の黒色及び白色コーティング試験パネルを、各々の場合において、市販の結合剤及び溶媒(MIPA SE社、ドイツのワニスWBC000)の他に、本発明によるフレーク状エフェクト顔料の乾燥物質を18%の顔料質量濃度PMCで含むコーティング組成物でコーティングで領域全体にわたってコーティングする。コーティングは、空気圧噴霧法により実施され、乾燥層厚は12~15μmの範囲である。この塗料層を熱硬化させた後、無色クリアコート(MIPA CC4、MIPA SE社)を塗料層に塗布する(乾燥層厚約50μm)。このようにして得られた試料を、SMC5モードでBYK-mac iゴニオ分光光度計(BYK Gardner GmbH社、ドイツ)を使用して、黒色にプレコーティングされている試験パネルの部分に対して測定する。比較のために、試料を同じ方法で生産するが、顔料の質量濃度は異なる)。
本発明に従って使用される基材は、プラスチック、金属で、又は複合材料で製作されたフィルム、プレート、又は成形品であり、それぞれの基材は、任意選択で、例えば、静電前処理及び/又は1つ若しくは複数の下塗層により、前処理及び/又はプレコーティングされていてもよい。本発明に従って使用される基材は、基材材料自体又は存在する任意のプレコーティングのいずれにも炭素含有黒色顔料を含まないことが多い。しかしながら、本発明によると、炭素含有黒色顔料は、基板材料(例えば、物体自体が黒色化されているプラスチックフィルム、プレート、又は成形品の場合)及び/又は下塗層の両方に存在してもよい。
本発明に従って使用される基材は、プラスチック、金属で、又は複合材料で製作されたフィルム、プレート、又は成形品であり、それぞれの基材は、任意選択で、例えば、静電前処理及び/又は1つ若しくは複数の下塗層により、前処理及び/又はプレコーティングされていてもよい。本発明に従って使用される基材は、基材材料自体又は存在する任意のプレコーティングのいずれにも炭素含有黒色顔料を含まないことが多い。しかしながら、本発明によると、炭素含有黒色顔料は、基板材料(例えば、物体自体が黒色化されているプラスチックフィルム、プレート、又は成形品の場合)及び/又は下塗層の両方に存在してもよい。
また、乾燥固体コーティングである暗色又は黒色層複合材のコーティングは、任意選択で存在する炭素含有黒色顔料及び上記タイプの少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料の他に、少なくとも1つの結合剤を含む。層複合材の意図されている応用に応じて、全ての既知タイプの水性で溶剤含有又は放射線硬化性の結合剤系を使用することができる。この場合の唯一の制限要因は、結合剤系が、層複合材の特定の意図されている応用及びコーティングを基材に施すために使用される方法に好適でなければならないということである。本発明による層複合材の意図されている効果は、使用される結合剤系に関わりなく達成されるため、考え得る結合剤系の更なる説明は省略するものとする。
また、本発明による層複合材のコーティングは、少なくとも1つの結合剤の他に、種々のコーティング組成物に通常使用される従来の添加剤、助剤、充填剤、及び任意選択で発色剤を含んでいてもよい。この場合、基材上に位置するコーティングにより本質的に決定され、それぞれのL*15値により規定される暗色又は黒色層複合材の色印象が保持されなければならず、コーティングの発色に影響を及ぼし得る全ての追加の使用される物質は、L*15値を遵守するという要件に準拠しなければならないことが保証されなければならないに過ぎない。別様に、追加で導入される物質を、各々の場合で得られるコーティングの要件である光学的、機械的、又は機能的特性に適合させてもよい。
また、本発明による層複合材のコーティングは、少なくとも1つの結合剤の他に、種々のコーティング組成物に通常使用される従来の添加剤、助剤、充填剤、及び任意選択で発色剤を含んでいてもよい。この場合、基材上に位置するコーティングにより本質的に決定され、それぞれのL*15値により規定される暗色又は黒色層複合材の色印象が保持されなければならず、コーティングの発色に影響を及ぼし得る全ての追加の使用される物質は、L*15値を遵守するという要件に準拠しなければならないことが保証されなければならないに過ぎない。別様に、追加で導入される物質を、各々の場合で得られるコーティングの要件である光学的、機械的、又は機能的特性に適合させてもよい。
対応するコーティングは、任意の従来コーティング法により基材に施すことができる。ここでは、例として、静電又は空気圧噴霧法、コイルコーティング法、ディップコーティング法、スピンコーティング、ホールドコーティング法、及び多様な印刷プロセス(スクリーン、パッド、インクジェット印刷)にも言及することができる。特定の場合の適切なコーティング法は、暗色又は黒色層複合材の所望の応用に応じて選択され、コーティングの意図されている作用に対して重要な役割を果すことはない。言うまでもないが、特定の塗布方法に使用されるコーティング組成物は、上記で言及されている成分の他に、任意選択で溶媒又は溶媒混合物を更に含んでいてもよいが、溶媒又は溶媒混合物は、固化、乾燥、又は硬化したコーティングにはもはや存在しない。
更に、コーティングは、必要に応じて、射出成形法又は逆射出成形法により基材に施すこともできる。この場合、任意選択で使用される炭素含有黒色顔料及び少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料に加えて、必要とされる特定のコーティング組成物の成分は、特定の方法に適合性であり、当業者の知識に従って日常的に選択される。
更に、コーティングは、必要に応じて、射出成形法又は逆射出成形法により基材に施すこともできる。この場合、任意選択で使用される炭素含有黒色顔料及び少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料に加えて、必要とされる特定のコーティング組成物の成分は、特定の方法に適合性であり、当業者の知識に従って日常的に選択される。
本発明による層複合材を共に形成する基材上のコーティングは、少なくとも30μm、好ましくは50~230μmの範囲の総厚を有する。コーティングは、単層構造を有してもよく又は多層構造を有してもよく、好ましくは多層構造を有する。フレーク状エフェクト顔料を含むコーティングの少なくとも層は、1~60μmの範囲、好ましくは3~30μm、特に10~20μmの範囲の厚さを有する。多層系の層の1つが炭素含有黒色顔料のみを含むが、少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含まない場合、この層は、通常、3~20μm、好ましくは7~12μmの厚さを有する。
多層系の最も外側の層を形成している場合が多い無着色透明クリアコート層は、少なくとも35μmの層厚を有し、この層厚は最大で150μmの範囲まで拡張することができる。全ての層の厚さの表示は、当然ながら、それぞれの乾燥層厚に関する。
多層系の最も外側の層を形成している場合が多い無着色透明クリアコート層は、少なくとも35μmの層厚を有し、この層厚は最大で150μmの範囲まで拡張することができる。全ての層の厚さの表示は、当然ながら、それぞれの乾燥層厚に関する。
各々の場合においてフレーク状支持体粒子上に少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層を有し、各々の場合において支持体粒子がフレーク状Al2O3又はSiO2支持体であるフレーク状エフェクト顔料の使用は、同様に基材及びコーティングで構成されており、炭素含有黒色顔料を含むが、上記フレーク状エフェクト顔料を含まない暗色又は黒色層複合材と比較して、少なくとも850~1550nmの波長範囲における、対応する暗色又は黒色層複合材の赤外線反射を増加させる。
上記波長範囲における赤外線反射の増加の程度は、特定のタイプのフレーク状エフェクト顔料に、それらが混合物中で使用される場合はフレーク状エフェクト顔料の混合比に、又は更にはそれぞれのコーティング組成物中に、フレーク状エフェクト顔料に加えて、炭素含有黒色顔料が存在するか否かに依存する。上記目標波長範囲における少なくとも10%の赤外線反射の増加を予想することができる。
基材上のコーティングで構成される、本発明による暗色又は黒色層複合材のコーティング側のNIR反射は、積分球(Ulbricht sphere)及びPerkinElmer,Inc.社製のLambda 900 UV/VIS/NIR分光光度計により角度とは無関係に決定し、付属ソフトウェアを使用して評価する。
上記波長範囲における赤外線反射の増加の程度は、特定のタイプのフレーク状エフェクト顔料に、それらが混合物中で使用される場合はフレーク状エフェクト顔料の混合比に、又は更にはそれぞれのコーティング組成物中に、フレーク状エフェクト顔料に加えて、炭素含有黒色顔料が存在するか否かに依存する。上記目標波長範囲における少なくとも10%の赤外線反射の増加を予想することができる。
基材上のコーティングで構成される、本発明による暗色又は黒色層複合材のコーティング側のNIR反射は、積分球(Ulbricht sphere)及びPerkinElmer,Inc.社製のLambda 900 UV/VIS/NIR分光光度計により角度とは無関係に決定し、付属ソフトウェアを使用して評価する。
産業用コーティングに使用される炭素含有黒色顔料は、多くの場合、種々の粒子サイズのカラーブラック(colour black)である。また、カラーブラックは、本発明に関して好ましい炭素含有黒色顔料とみなされる。市販カラーブラックグレードの例として、本明細書では、実験及び比較実験に使用した、商品名Emperor(登録商標)2000(Worlee-GmbH社)、Spezial Black(登録商標)6、及びSpezial Black(登録商標)100(Orion Engineered Carbons社)を挙げることができる。
しかしながら、炭素含有黒色顔料としてペリレンブラック(顔料ブラック32)の使用も、本発明に特に有効であることが証明されている。というのは、この顔料は、コーティング中でさえNIR領域において高い反射を呈し、従って、本発明に従って使用される特定のフレーク状エフェクト顔料により達成される、特にNIR波長範囲における赤外線反射の増加の効果を更に増強するからである。
本発明による層複合材に使用される基材上の暗色又は黒色コーティングは、単層構造を有してもよく又は多層構造を有してもよい。本発明による層複合材に使用される基材上の暗色又は黒色コーティングは、好ましくは、基材上の多層系の一部であり、単層又は二層の暗色又は黒色コーティングの他に、基材上に例えば最終クリアコート層及び/又は更なる中間層を更に有してもよい。
これにより、本発明による層複合材の幾つかの基本実施形態がもたらされる。層の厚さ及び層の質量の全ての表示は、それぞれ乾燥層厚又は特定の乾燥層の質量に関する。
しかしながら、炭素含有黒色顔料としてペリレンブラック(顔料ブラック32)の使用も、本発明に特に有効であることが証明されている。というのは、この顔料は、コーティング中でさえNIR領域において高い反射を呈し、従って、本発明に従って使用される特定のフレーク状エフェクト顔料により達成される、特にNIR波長範囲における赤外線反射の増加の効果を更に増強するからである。
本発明による層複合材に使用される基材上の暗色又は黒色コーティングは、単層構造を有してもよく又は多層構造を有してもよい。本発明による層複合材に使用される基材上の暗色又は黒色コーティングは、好ましくは、基材上の多層系の一部であり、単層又は二層の暗色又は黒色コーティングの他に、基材上に例えば最終クリアコート層及び/又は更なる中間層を更に有してもよい。
これにより、本発明による層複合材の幾つかの基本実施形態がもたらされる。層の厚さ及び層の質量の全ての表示は、それぞれ乾燥層厚又は特定の乾燥層の質量に関する。
第1の実施形態では、暗色又は黒色層複合材は、炭素含有黒色顔料を含まない。存在する任意のプレコーティングを含む基材もコーティングも、炭素含有黒色顔料を含まず、代わりに、コーティングは、上記タイプの少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料のみを含む。この実施形態では、コーティング中の対応するフレーク状エフェクト顔料の顔料質量濃度が高いことが、層複合材の暗色又は黒色印象を達成するために不可欠である。従って、フレーク状エフェクト顔料の顔料質量濃度は、フレーク状エフェクト顔料を含むコーティングの層の質量に基づき、少なくとも15質量%でなければならない。この場合のコーティングは、任意選択で多層系であってもよい。
第2の実施形態では、炭素含有黒色顔料は、基材には存在するが、層複合材のコーティングには存在しない。この場合の「基材」という用語は、基材の本体(例えば、物質が着色されているプラスチックフィルム又は成形品の形態)、及び更に存在する任意のプレコーティング(下塗層)の両方を包含する。対照的に、基材上のコーティングは、記載のタイプの少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料のみを含む(当然ながら、単一の顔料粒子ではなく、1つのタイプ)。この場合のコーティングは、任意選択で多層系であってもよい。
第2の実施形態では、炭素含有黒色顔料は、基材には存在するが、層複合材のコーティングには存在しない。この場合の「基材」という用語は、基材の本体(例えば、物質が着色されているプラスチックフィルム又は成形品の形態)、及び更に存在する任意のプレコーティング(下塗層)の両方を包含する。対照的に、基材上のコーティングは、記載のタイプの少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料のみを含む(当然ながら、単一の顔料粒子ではなく、1つのタイプ)。この場合のコーティングは、任意選択で多層系であってもよい。
第3の実施形態では、炭素含有黒色顔料及び少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料は、コーティングの層に共に存在する。この場合には、本発明によるコーティングが施される基材それ自体が炭素含有黒色顔料を含むこと、又はこのタイプの黒色顔料を含む層でプレコーティングされていることが考えられるが、必ずしもそうでなくてもよい。層複合材のL*15値が1~60の範囲にあり、従って層複合材が全体として暗色又は黒色層複合材の要件を満たす限り、任意選択で、更なる層及び有利には最終クリアコート層が、コーティングの一部であってもよい。
第4の実施形態では、炭素含有黒色顔料及び少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料は、各々の場合において、互いに分離されており、好ましくは基材上において互いの上に直接的に配置されているコーティングの2つの層に存在する。この場合、コーティングが施される基材それ自体が炭素含有黒色顔料を含むことが考えられるが、必ずしもそうでなくてもよい。第一に、炭素含有黒色顔料を含み、上記フレーク状エフェクト顔料をいずれも含まず、それでコーティングされた基材を上記に記載のように測定すると、CIELAB L*;a*,b*色空間において<10のL*15値を生成する層を、コーティングとして基材に塗布する。上記に記載のフレーク状エフェクト顔料の少なくとも1つ(1つのタイプ)を含むカラーコート層を、好ましくはこのタイプの黒色ベースコート層に直接的に塗布する。この実施形態では、カラーコート層は、炭素含有黒色顔料を含まない。複数の異なるタイプの上記フレーク状エフェクト顔料をカラーコート層に使用することができ、これは、一部の場合では下記に記載のように有利でもある。この場合もまた、層複合材全体のL*15値が1~60の範囲にあり、従って層複合材が全体として暗色又は黒色層複合材の要件を満たす限り、任意選択で、更なる層及び有利には最終クリアコート層が、コーティングの一部として塗布されていてもよい。
第4の実施形態では、炭素含有黒色顔料及び少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料は、各々の場合において、互いに分離されており、好ましくは基材上において互いの上に直接的に配置されているコーティングの2つの層に存在する。この場合、コーティングが施される基材それ自体が炭素含有黒色顔料を含むことが考えられるが、必ずしもそうでなくてもよい。第一に、炭素含有黒色顔料を含み、上記フレーク状エフェクト顔料をいずれも含まず、それでコーティングされた基材を上記に記載のように測定すると、CIELAB L*;a*,b*色空間において<10のL*15値を生成する層を、コーティングとして基材に塗布する。上記に記載のフレーク状エフェクト顔料の少なくとも1つ(1つのタイプ)を含むカラーコート層を、好ましくはこのタイプの黒色ベースコート層に直接的に塗布する。この実施形態では、カラーコート層は、炭素含有黒色顔料を含まない。複数の異なるタイプの上記フレーク状エフェクト顔料をカラーコート層に使用することができ、これは、一部の場合では下記に記載のように有利でもある。この場合もまた、層複合材全体のL*15値が1~60の範囲にあり、従って層複合材が全体として暗色又は黒色層複合材の要件を満たす限り、任意選択で、更なる層及び有利には最終クリアコート層が、コーティングの一部として塗布されていてもよい。
また、上記実施形態の各々において、フレーク形態エフェクト顔料を含む層は、互いに異なる上記タイプの少なくとも2つのフレーク形態エフェクト顔料を含んでいてもよい。本発明によると、互いに異なる上記タイプの少なくとも2つのフレーク形態エフェクト顔料は、支持体の材料(Al2O3又はSiO2)、支持体の平均幾何学的厚さ、鉄含有層(Fe3O4含有又はFeTiO3含有)の材料、又はそれらの粒子サイズが異なる場合、互いに異なるフレーク状エフェクト顔料である。2つ又はそれよりも多くの差別化特徴が同時に存在することもあり得る。
例えば、各々の場合において、Al2O3支持体上にFe3O4の層を有するが、支持体の平均幾何学的厚さが異なり、異なる粒子サイズを有する、互いに異なる2つのフレーク状エフェクト顔料を、フレーク状エフェクト顔料を含む基材上の層に共に使用することが有利であることが証明されている。この場合、支持体の異なる平均幾何学的厚さは、各々の場合において、900±50nm又は1550±20nmの波長領域における最大反射に特に影響を及ぼし得る上記で言及した範囲の1つに属するべきである。
例えば、各々の場合において、Al2O3支持体上にFe3O4の層を有するが、支持体の平均幾何学的厚さが異なり、異なる粒子サイズを有する、互いに異なる2つのフレーク状エフェクト顔料を、フレーク状エフェクト顔料を含む基材上の層に共に使用することが有利であることが証明されている。この場合、支持体の異なる平均幾何学的厚さは、各々の場合において、900±50nm又は1550±20nmの波長領域における最大反射に特に影響を及ぼし得る上記で言及した範囲の1つに属するべきである。
既に上記で説明したように、支持体粒子の平均幾何学的厚さが120~150nmの範囲であるフレーク状Al2O3含有支持体は、得られるフレーク状エフェクト顔料により、波長領域900±50nm及び更に1550±20nmの両方において赤外線反射を増加させ、波長領域900±50nmでの効果を大きくさせるために好適であり、1550±20nmの波長領域における高い赤外線反射は、支持体粒子の平均幾何学的厚さが200~350nmの範囲である場合に得ることができ、波長領域900±50nmの赤外線反射の最大値は、350~400nmの範囲の平均幾何学的厚さで得ることができる。
例えば、それらのAl2O3支持体粒子の平均幾何学的厚さが一方では120~150nmの範囲であり、他方では200~350nmの範囲であり、各々の場合において支持体粒子の層厚変動が狭い2つの異なるタイプのフレーク状エフェクト顔料を使用する場合、今や、900±50nm又は1550±20nmのいずれかの所望の最大反射は、それらを含む層の2つのフレーク状エフェクト顔料の総質量における、それぞれのフレーク状エフェクト顔料の質量による相対的パーセンテージ割合により具体的に設定することができる。
このようにして、又は互いに異なる上記タイプの他のフレーク状エフェクト顔料を使用することによっても、波長領域900±50nm又は波長領域1550±20nmにおける最大反射を、本発明による基材上の特定のコーティングを用いて具体的に設定することができ、対応して得られる層複合材を、必要に応じてそれぞれの検出系に適合させることができる。
例えば、それらのAl2O3支持体粒子の平均幾何学的厚さが一方では120~150nmの範囲であり、他方では200~350nmの範囲であり、各々の場合において支持体粒子の層厚変動が狭い2つの異なるタイプのフレーク状エフェクト顔料を使用する場合、今や、900±50nm又は1550±20nmのいずれかの所望の最大反射は、それらを含む層の2つのフレーク状エフェクト顔料の総質量における、それぞれのフレーク状エフェクト顔料の質量による相対的パーセンテージ割合により具体的に設定することができる。
このようにして、又は互いに異なる上記タイプの他のフレーク状エフェクト顔料を使用することによっても、波長領域900±50nm又は波長領域1550±20nmにおける最大反射を、本発明による基材上の特定のコーティングを用いて具体的に設定することができ、対応して得られる層複合材を、必要に応じてそれぞれの検出系に適合させることができる。
同様に、Al2O3又はSiO2支持体上にFeTiO3層を有するフレーク状エフェクト顔料を、コーティングの層内で、炭素含有黒色顔料、及び/又はAl2O3若しくはSiO2支持体上にFe3O4層を有するフレーク状エフェクト顔料と共に使用することが有利である。というのは、得られる層複合材のL*15値を、このようにして、コーティングにより目標範囲に容易に設定することができるためである。
また、本発明は、赤外線反射の増加を示す、基材上のコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材であって、コーティングは、炭素含有黒色顔料に加えて又はその代わりに、フレーク状Al2O3又はSiO2支持体上に少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層を有する少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含み、暗色又は黒色層複合材は、1~60の範囲のL*15値を有し、少なくとも850~1570nmの波長範囲における層複合材の赤外線反射は、炭素含有黒色顔料を含み、上記範囲のL*15値を有し、少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含まない比較層複合材の赤外線反射よりも高い、暗色又は黒色層複合材に関する。
基材及びコーティングで構成される層複合材は、本発明によると、コーティング側から測定して、1~60の範囲、好ましくは5~50の範囲のL*15値を有する場合、暗色又は黒色であるとみなされる。上記で既に説明されているように、L*15値は、ゴニオ分光光度計を使用して45°の照明角度で測定される試料の反射角から光源方向に15度の分離を有する視野角における明度値に関する。
CIELAB系のL*15値は、反射角に近い試料の明度値を表し、従って一般に、視野角に応じてこの試料が有し得る最も高い明度値を示す。特許として請求する範囲では、試料の視覚的色印象は暗色又は黒色である。
試料の測定は、任意の市販のゴニオ分光光度計を使用して実施することができる。本発明の場合、測定結果は、上記で既に記載されているように、黒色にプレコーティングされている試験パネルの一部にわたって、BYK-mac iゴニオ分光光度計(BYK Gardner GmbH社、ドイツ)をSMC5モードで使用する測定に基づく。
また、本発明は、赤外線反射の増加を示す、基材上のコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材であって、コーティングは、炭素含有黒色顔料に加えて又はその代わりに、フレーク状Al2O3又はSiO2支持体上に少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層を有する少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含み、暗色又は黒色層複合材は、1~60の範囲のL*15値を有し、少なくとも850~1570nmの波長範囲における層複合材の赤外線反射は、炭素含有黒色顔料を含み、上記範囲のL*15値を有し、少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含まない比較層複合材の赤外線反射よりも高い、暗色又は黒色層複合材に関する。
基材及びコーティングで構成される層複合材は、本発明によると、コーティング側から測定して、1~60の範囲、好ましくは5~50の範囲のL*15値を有する場合、暗色又は黒色であるとみなされる。上記で既に説明されているように、L*15値は、ゴニオ分光光度計を使用して45°の照明角度で測定される試料の反射角から光源方向に15度の分離を有する視野角における明度値に関する。
CIELAB系のL*15値は、反射角に近い試料の明度値を表し、従って一般に、視野角に応じてこの試料が有し得る最も高い明度値を示す。特許として請求する範囲では、試料の視覚的色印象は暗色又は黒色である。
試料の測定は、任意の市販のゴニオ分光光度計を使用して実施することができる。本発明の場合、測定結果は、上記で既に記載されているように、黒色にプレコーティングされている試験パネルの一部にわたって、BYK-mac iゴニオ分光光度計(BYK Gardner GmbH社、ドイツ)をSMC5モードで使用する測定に基づく。
本発明による暗色又は黒色層複合材の赤外線反射は、少なくとも850~1570nmの波長範囲において、炭素含有黒色顔料を含むが、フレーク状エフェクト顔料を含まず、それ以外は同等の構造及び同等の組成を有し、加えて1~60の範囲のL*15値を有する比較層複合材の赤外線反射よりも高い。しかしながら、本発明による層複合材の赤外線反射は、任意選択で、上記限界値の外側の赤外光の波長範囲についても増加させることができ、これは、特に自動車内装の部品にとって重要であり得る。これは、そのような場合は、市販の暗色又は黒色比較成分と比較して、対応する自動車内装が熱せられることがより少ない結果であろう。
本発明による層複合材の赤外線反射は、好ましくは、少なくとも波長領域900±50nm又は領域1550±20nmにおいて、対応する比較層複合材の赤外線反射よりも高い。しかしながら、本発明による層複合材の赤外線反射は、同様に、波長領域900±50nm及び更に波長領域1550±20nmの両方において、対応する比較層複合材の赤外線反射よりも高くてもよい。
本発明による層複合材の赤外線反射は、好ましくは、少なくとも波長領域900±50nm又は領域1550±20nmにおいて、対応する比較層複合材の赤外線反射よりも高い。しかしながら、本発明による層複合材の赤外線反射は、同様に、波長領域900±50nm及び更に波長領域1550±20nmの両方において、対応する比較層複合材の赤外線反射よりも高くてもよい。
既に上記で述べたように、それぞれの得られる層複合材の最大反射は、特定のフレーク状エフェクト顔料を好適に選択することにより、特に支持体粒子の幾何学的厚さを好適に選択することにより、及び選択されたコーティング中に好適な混合比の異なるタイプの特定のフレーク状エフェクト顔料を使用することにより、具体的に事前決定することができる。言うまでもないことだが、異なる最大反射に結び付く傾向のある異なるフレーク状エフェクト顔料を共に使用すると、それぞれのフレーク状エフェクト顔料の相対的質量比の大きい方が、得られる層複合材の最大反射の位置を決定する。相対質量比は、この場合、任意の考え得る比に設定することができる。
従って、本発明による暗色又は黒色層複合材のコーティングに互いに異なるフレーク状エフェクト顔料を使用することは、特に有利であり得る。これは、本発明の好ましい実施形態の1つである。
従って、本発明による暗色又は黒色層複合材のコーティングに互いに異なるフレーク状エフェクト顔料を使用することは、特に有利であり得る。これは、本発明の好ましい実施形態の1つである。
互いに異なり、上記で既により詳細に記載されている4つの実施形態は、原理的に本発明による暗色又は黒色層複合材に使用することができる。従って、繰返しを省略するものとする。
フレーク状エフェクト顔料を含む基材コーティングの層は、炭素含有黒色顔料がこの層に存在するか否かに関わりなく、この(乾燥)層の質量に基づき1~60質量%、好ましくは5~35質量%の範囲の質量割合でフレーク状エフェクト顔料を含む。
基材上のコーティングで構成される本発明による暗色又は黒色層複合材は、任意の所望の基材上の暗色又は黒色コーティングが、市販の比較コーティングと比較して、赤外線領域、特にNIR波長領域における反射の増加を示すことが目的であるあらゆる場所で有利に使用することができる。このIR反射の増加は、本発明による組成物を有するコーティングが提供されている、基材及びコーティングを含む対応する層複合材を、例えば、公知のLiDAR法などの、従来のレーザー検出システムによる認識に好適なものにする。太陽放射からの熱エネルギーも、赤外線反射の増加により、低減された形態で吸収することができる。従って、本発明による層複合材は、全てのタイプの内部及び外部自動車部品としてだけでなく、交通制御デバイス又はその部品としての使用にも特に好適である。これらは、任意の所望のタイプの自動車であってもよい。
フレーク状エフェクト顔料を含む基材コーティングの層は、炭素含有黒色顔料がこの層に存在するか否かに関わりなく、この(乾燥)層の質量に基づき1~60質量%、好ましくは5~35質量%の範囲の質量割合でフレーク状エフェクト顔料を含む。
基材上のコーティングで構成される本発明による暗色又は黒色層複合材は、任意の所望の基材上の暗色又は黒色コーティングが、市販の比較コーティングと比較して、赤外線領域、特にNIR波長領域における反射の増加を示すことが目的であるあらゆる場所で有利に使用することができる。このIR反射の増加は、本発明による組成物を有するコーティングが提供されている、基材及びコーティングを含む対応する層複合材を、例えば、公知のLiDAR法などの、従来のレーザー検出システムによる認識に好適なものにする。太陽放射からの熱エネルギーも、赤外線反射の増加により、低減された形態で吸収することができる。従って、本発明による層複合材は、全てのタイプの内部及び外部自動車部品としてだけでなく、交通制御デバイス又はその部品としての使用にも特に好適である。これらは、任意の所望のタイプの自動車であってもよい。
しかしながら、本発明による層複合材は、運転支援システムを有するか又は自律的に制御される自動車の車体部品及び/又は他の外部部品として特定の使用を見出す。この場合、本発明による層複合材体は、レーザー制御検出システムによるこのタイプの自動車の相互認識を容易にする。
本発明は、実施例を参照して下記でより詳細に説明されることが意図されているが、それらに限定されることは意図されていない。
本発明は、実施例を参照して下記でより詳細に説明されることが意図されているが、それらに限定されることは意図されていない。
コーティングの種々試料を、以下のように生産する。
Leneta社(Leneta T12G Metopac、黒色コーティングに存在する炭素含有黒色顔料)の黒色及び白色コーティング試験パネルを、各々の場合において、市販の結合剤及び溶媒(MIPA SE社、ドイツのワニスWBC000)の他に、本発明による乾燥質量のフレーク状エフェクト顔料を18%の顔料質量濃度PMCで含むコーティング組成物でコーティングで領域全体にわたってコーティングする。コーティングは、空気圧噴霧法により実施され、乾燥層厚は12~15μmの範囲である。この発色層を熱硬化させた後、無色クリアコート(MIPA CC4、MIPA SE社)を発色層に塗布する(乾燥層厚は約50μm)。このようにして得られた試料を、SMC5モードでBYK-mac iゴニオ分光光度計(BYK Gardner GmbH社、ドイツ)を使用して、黒色にプレコーティングされている試験パネルの表面の部分にわたって測定する。比較のために、試料を同じ方法で生産するが、顔料質量濃度は異なる。
Leneta社(Leneta T12G Metopac、黒色コーティングに存在する炭素含有黒色顔料)の黒色及び白色コーティング試験パネルを、各々の場合において、市販の結合剤及び溶媒(MIPA SE社、ドイツのワニスWBC000)の他に、本発明による乾燥質量のフレーク状エフェクト顔料を18%の顔料質量濃度PMCで含むコーティング組成物でコーティングで領域全体にわたってコーティングする。コーティングは、空気圧噴霧法により実施され、乾燥層厚は12~15μmの範囲である。この発色層を熱硬化させた後、無色クリアコート(MIPA CC4、MIPA SE社)を発色層に塗布する(乾燥層厚は約50μm)。このようにして得られた試料を、SMC5モードでBYK-mac iゴニオ分光光度計(BYK Gardner GmbH社、ドイツ)を使用して、黒色にプレコーティングされている試験パネルの表面の部分にわたって測定する。比較のために、試料を同じ方法で生産するが、顔料質量濃度は異なる。
結果は、市販のカラーブラックでコーティングされた層複合材は、安定的に低いL*15値を達成することができるが、波長領域900±50nm及び1550±20nmにおける光の反射パーセンテージは非常に弱いことを示している。対照的に、本発明に従って使用されるフレーク状エフェクト顔料の使用だけで(支持体の平均幾何学的厚さ及び鉄含有層のタイプが示されている)、「暗色又は黒色」の要件を満たす明度値L*15が依然として保証されるが、規定の波長領域における反射値の著しい向上がもたらされる。
実施例2
炭素含有黒色顔料及びフレーク状エフェクト顔料がコーティングの単一層に共に存在する場合に、本発明に従って使用されるフレーク状エフェクト顔料が、明度値L*15及び規定の波長領域における対応する層複合材の反射挙動に及ぼす影響を調査する。結果を表2に示す。
炭素含有黒色顔料及びフレーク状エフェクト顔料がコーティングの単一層に共に存在する場合に、本発明に従って使用されるフレーク状エフェクト顔料が、明度値L*15及び規定の波長領域における対応する層複合材の反射挙動に及ぼす影響を調査する。結果を表2に示す。
測定結果は、コーティング中のフレーク状エフェクト顔料(複数可)の質量割合が増加すると共に、明度L*15は増加するが、「暗色又は黒色」の要件を満たすために必要な値の範囲にあることを示している対照的に、目標波長領域におけるIR反射値は、一部の場合では、カラーブラックのみを含むコーティングを有する層複合材と比較して、大幅に増加させることができる。
実施例3
互いに異なるが、炭素含有黒色顔料を有しない2つのフレーク状エフェクト顔料のみがコーティングの層に存在する場合の、種々のフレーク状エフェクト顔料の比率が測定結果に及ぼす影響を調査する。結果を表3に示す。
互いに異なるが、炭素含有黒色顔料を有しない2つのフレーク状エフェクト顔料のみがコーティングの層に存在する場合の、種々のフレーク状エフェクト顔料の比率が測定結果に及ぼす影響を調査する。結果を表3に示す。
結果は、平均幾何学的厚さが120~150nmの範囲である支持体粒子を有する、本発明に従って使用されるフレーク状エフェクト顔料は、相対的質量割合の増加と共に、層複合材の最大反射を波長領域900±50nmへとシフトさせることを示す。
全体として、本発明の目的に関して最良の結果は、等価な質量部の少なくとも2つの異なるフレーク状エフェクト顔料が、任意選択で低割合の炭素含有黒色顔料と組み合わせて、層複合材のコーティングの単一の層に使用される場合に達成されることを理解することができる。こうした条件下では、良好なL*15値と同時に、比較層複合材と比較して高いか又は非常に高い、目標波長領域における赤外線反射を得ることができる。
Claims (18)
- 基材及び前記基材上のコーティングで構成される暗色又は黒色層複合材の赤外線反射を増加させるためのフレーク状エフェクト顔料の使用であって、前記コーティングは、炭素含有黒色顔料に加えて又はその代わりに、フレーク状Al2O3又はSiO2支持体上に少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層を有する少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含み、前記層複合材は、L*15値が1~60の範囲であり、前記層複合材の赤外線反射は、少なくとも850nm~1570nmの波長範囲において、基材及びコーティングを含み、前記炭素含有黒色顔料を含み、前記範囲のL*15値を有し、少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含まない暗色又は黒色層複合材と比較して増加する、使用。
- 前記暗色又は黒色層複合材は、炭素含有黒色顔料を含まないことを特徴とする、請求項1に記載の使用。
- 前記炭素含有黒色顔料は前記基材中に存在し、前記コーティングは前記炭素含有黒色顔料を含まないことを特徴とする、請求項1に記載の使用。
- 前記炭素含有黒色顔料及び前記少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料は、前記コーティングの層に共に存在することを特徴とする、請求項1に記載の使用。
- 前記炭素含有黒色顔料及び前記少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料は、各々の場合において、互いに分離されている、前記コーティングの2つの層に存在することを特徴とする、請求項1に記載の使用。
- 互いに異なる少なくとも2つのフレーク状エフェクト顔料であって、互いに異なるフレーク状支持体を有する前記少なくとも2つのフレーク状エフェクト顔料が、前記コーティング中に存在することを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の使用。
- 前記層複合材の赤外線反射は、特に波長領域900±50nm又は領域1550±20nmにおいて増加することを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載の使用。
- フレーク状Al2O3支持体を有するフレーク状エフェクト顔料が使用されることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一項に記載の使用。
- 前記基材は、各々の場合においてプラスチック、金属、又は複合材料で製作されているフィルム、プレート、又は成形品であり、前記基材は、前処理又はプレコーティングされていてもよく、前記基材及び/又はプレコーティングは、前記炭素含有黒色顔料を含んでもよいことを特徴とする、請求項1~8のいずれか一項に記載の使用。
- 基材及び前記基材上のコーティングで構成される、赤外線反射の増加を示す暗色又は黒色層複合材であって、前記コーティングは、炭素含有黒色顔料に加えて又はその代わりに、フレーク状Al2O3又はSiO2支持体上に少なくとも1つのFe3O4含有層又はFeTiO3含有層を有する少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含み、前記暗色又は黒色層複合材は、L*15値が1~60の範囲であり、前記層複合材の赤外線反射は、少なくとも850nm~1570nmの波長範囲において、前記炭素含有黒色顔料を含み、前記範囲のL*15値を有し、少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含まない比較層複合材の赤外線反射よりも高い、暗色又は黒色層複合材料。
- 少なくとも波長領域900±50nm又は波長領域1550±20nmにおける赤外線反射が、前記比較コーティングの赤外線反射よりも高いことを特徴とする、請求項10に記載の暗色又は黒色層複合材。
- 互いに異なる少なくとも2つのフレーク状エフェクト顔料であって、互いに異なるフレーク状支持体を有する前記少なくとも2つのフレーク状エフェクト顔料が、前記コーティング中に存在することを特徴とする、請求項10又は11に記載の暗色又は黒色層複合材。
- 前記コーティングは、炭素含有黒色顔料を含まないことを特徴とする、請求項10~12のいずれか一項に記載の暗色又は黒色層複合材。
- 前記コーティングは、単一層に前記炭素含有黒色顔料及び前記少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含むことを特徴とし、前記単一層は、多層系の一部であってもよい、請求項10~13のいずれか一項に記載の暗色又は黒色層複合材。
- 前記コーティングは、各々の場合において、互いに分離されている多層系の層に前記炭素含有黒色顔料及び前記少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含むことを特徴とする、請求項10~14のいずれか一項に記載の暗色又は黒色層複合材。
- 前記少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料は、前記少なくとも1つのフレーク状エフェクト顔料を含む前記コーティングの前記層に、前記層の質量に基づき1~60質量%の割合で存在することを特徴とする、請求項10~15のいずれか一項に記載の暗色又は黒色層複合材。
- 自動車部品又は交通制御デバイスであることを特徴とする、請求項10~16のいずれか一項に記載の暗色又は黒色層複合材。
- 前記自動車部品は、自動車の外部車体部分又は部品であり、前記自動車は、運転支援システムを有するか、又は自律的に制御されることを特徴とする、請求項17に記載の暗色又は黒色層複合材。
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