KR20130044208A - 태양열 반사율 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, (i) 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 0.55 내지 약 0.95㎛의 범위인 제1 미립자 물질을 포함하는 제1 층, 및 (ii) 상기 제1 층의 적어도 일부 위에 위치하고, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 1.0 내지 약 1.6㎛의 범위인 제2 미립자 물질 및 착색제를 포함하는 제2 층을 포함하는, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 제공한다. 상기 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은 구조물 위에 도포하여, 어둡고 강한 색상 뿐만 아니라 증대된 전체 태양열 반사율을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은, 일반적으로, 높은 태양열 반사율을 제공하는 착색된 태양열 반사 시스템(colored solar reflective system), 및 상기 착색 시스템의 다양한 용도에 관한 것이다.
에너지 효율의 개선을 위해 새로운 기술들이 계속 개발되고 있다. 이러한 한 가지 기술은, 건물(또는 다른 대상의) 외관에 위치한 코팅에 적외선 반사 안료를 사용하는 것이다. 알다시피, 태양은 이의 에너지의 약 50%를 근적외선으로 방출한다. 상기 근적외선이 흡광되면, 이는 물리적으로 열로 전환된다. 적외선 반사 안료를 함유하는 코팅은, 일광을 멀리 반사함으로써 그리고 열의 전달을 차단하여 건물에 대한 열 부하를 감소시킴으로써 작용한다. 예를 들면, 태양 에너지의 대부분을 반사시키기 위해, 이산화티탄과 같은 백색 안료가 코팅에 사용되어 왔다. 종종, 미적 이유로, 백색 대신에 착색된 코팅을 제공하는 것이 바람직하다. 그러나, 사용 가능한 안료의 선택은 제한되는데, 그 이유는, 상기 안료는 바람직한 것보다 더 많은 태양 에너지를 흡광하여 위에 기재된 효과의 현저한 감소를 유도하는 경향이 있기 때문이다. 따라서, 개선된 태양열 반사율(solar reflectance)을 갖는 착색된 코팅을 제공하기 위한 다양한 시스템이 개발되어 왔으며 계속 개발되고 있다.
예를 들면, 미국 특허 제5,540,998호는 입자 직경이 50㎛ 이하인 2개 이상의 비-백색 안료를 배합하여 명도(lightness)가 낮은 색, 및 특히 무채색 흑색을 수득하는 시스템을 기술하고 있다. 미국 특허 제5,962,143호는 추가로, 하나 이상의 흑색 안료, 하나 이상의 비-백색 안료 및 규산을 함유하는 암색 착색된 코팅을 기술하고 있다.
미국 특허 제6,174,360호에서, 코팅에 복합 무기 착색된 안료(CICP; complex inorganic colored pigment)를 사용하는 것은, 전자기 스펙트럼의 근적외선 영역에서의 반사율과 함께 가시 영역에서 암색의 황갈색을 나타낸다고 교시하고 있다.
미국 특허 제6,336,397호는 원하는 색을 제공하는 수지 및 안료를 함유하는 하나의 층 및 적외선 반사를 제공하는 안료를 함유하는 또 다른 층과 함께 2개 이상의 층을 함유하는 적외선 반사 시스템을 기술하고 있다. 미국 특허공보 제2009/0268278호는 또한, 합성 수지와 산화티탄계 백색 안료로 이루어진 기저 층 위에 라미네이트된, 합성 수지와 유기 안료로 이루어진 상부 층을 갖는 2층 시트형 적외선 반사 시스템을 기술하고 있다. WO 제04/094539호는 추가로, 베이스코트(basecoat) 층보다 색상이 더 옅고 더 반사성인 프라이머(primer) 층을 갖는 적층된 시스템을 기술하고 있다.
또한, 미국 특허 제6,521,038호는 근적외선 비-흡광 착색제 및 상기 착색제에 의해 코팅되는 백색 안료를 함유하는 근적외선 반사 복합 안료를 교시하고 있다. 이어서, 상기 복합 안료는 코팅에서 착색제로서 사용될 수 있다.
마지막으로, WO 2009/136141은 다양한 비-백색 착색제와 함께 근적외선 복사의 높은 반사 및 가시광의 감소된 반사율을 제공하는 근적외선-산란 미립자 물질의 사용을 기술하고 있다.
각각이 태양열 반사율을 제공함에도 불구하고, 이들 현재 이용 가능한 시스템을 사용함에 있어서의 몇 가지 단점은 다음을 포함한다: 이들은, 목적하는 수준의 태양열 반사를 제공하는 데에는 높은 수준의 통상의 이산화티탄이 필요하기 때문에, 비교적 엷은 색을 제공하고; 이 시스템 내에 함유된 불순물은 태양열 반사율의 감소를 일으키는 스펙트럼의 근적외선 부분에서의 흡광을 유도할 수 있고; 프라이머 층은 최대 태양열 반사를 제공하기 위해 가공되지 않는다. 따라서, 거무스름하거나 이보다 더 짙은 균일한 색상들의 넓은 범위에서의 태양열 반사율이, 다른 것에 의해 달성될 수 있는 것보다 향상되게 하는 대체 시스템이 여전히 매우 바람직하다.
본 발명은, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성(crystal habit)을 갖고 평균 입자 크기가 약 0.55 내지 0.95㎛인 제1 미립자 물질을 포함하는 제1 층, 및 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 1.0 내지 1.6㎛인 제2 미립자 물질 및 착색제를 포함하는 제2 층을 포함하는 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 제공한다. 상기 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은 구조물 위에 도포되어 거무스름한 강한 색상 뿐만 아니라 증대된 전체 태양열 반사율을 제공할 수 있다.
하나의 측면에서, 본 발명은 (i) 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 0.55 내지 약 0.95㎛의 범위인 제1 미립자 물질을 포함하는 제1 층, 및 (ii) 상기 제1 층의 적어도 일부 위에 위치하고, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 1.0 내지 약 1.6㎛의 범위인 제2 미립자 물질 및 착색제를 포함하는 제2 층을 함유하는, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 제공한다.
또 다른 측면에서, 상기 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은 구조물, 예를 들면, 자동차, 건축물, 항공기 또는 선박을 코팅하여, 상기 구조물이 짙은 색상, 밝은 색상, 선명한 색상 뿐만 아니라 높은 전체 태양열 반사율을 나타내도록 하는 데 사용될 수 있다.
이어지는 본 명세서 및 특허청구범위에서, 다음의 의미를 갖는 것으로 이해되는 수많은 용어를 참조해야 할 것이다.
용어 "가시광"은 전자기 스펙트럼의 400 내지 760㎚의 범위인 파장을 갖는 전자기 방사선을 의미한다.
용어 "근적외선"은 전자기 스펙트럼의 760 내지 약 2500㎚ 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 의미한다.
용어 "전체 태양열 반사율(total solar reflectance)" 또는 "TSR"은 해당 표면에 의해 반사되는 입사 태양 에너지(~360 내지 2500㎚)의 분율을 의미한다. 이는 입사파의 에너지에 대한 반사파 에너지의 비이다. 예를 들면, 0.8의 반사율은, 입사파의 80%의 반사율에 상응한다. 전체 태양열 반사율은 표준 시험법 ASTM E903에 명시된 바와 같이 측정할 수 있으며, 이의 전문은 본 명세서에 참조로 인용된다.
용어 "에너지 소비"는 통상적인 형태의 에너지, 예를 들면, 전기, 가스 등의 사용 또는 소비를 의미한다. 따라서, 구조물에서의 에너지 소비의 감소는, 예를 들면, 구조물에서 전기의 더 낮은 사용과 관련된다.
용어 "구조물" 또는 "기판"은 일광에 노출될 수 있는 임의의 물체, 예를 들면 건축물, 자동차, 기차, 컨테이너, 선박(vessel), 파이핑(piping), 바닥재, 갑판, 직물, 비행기, 배, 잠수함, 윈도우 프로파일(window profile), 사이딩(siding), 루핑 그래뉼(roofing granule), 루핑 슁글(roofing shingle), 농업용 필름, 식품 포장 필름, 건축용 유리 및 산업용 유리를 포함하는 유리 제품을 의미한다. 구조물 또는 기판의 재료는 한정되지 않으며, 따라서, 상기 재료 및 이의 표면은 금속, 유리, 세라믹, 플라스틱, 콘크리트, 목재, 타일, 천연 또는 인공 섬유, 고무 등을 포함할 수 있다.
용어 "투명성"은 눈에 띄는 산란 없이, 에너지, 예를 들면, 광을 전달하는 능력을 갖는 것을 의미한다.
본 발명은 일반적으로, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템에 관한 것이다. 상기 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은, 상기 시스템으로 제조되거나 상기 시스템에 의해 커버된 구조물의 증대된 적외선 반사율을 제공하는 한편, 이전에는 구할 수 없던 색상 또는 색조를 추가로 제공한다. 예를 들면, 벽 또는 지붕과 같은 구조물의 외부 표면에 상기 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 도포하면 상기 구조물이 증가된 전체 태양열 반사율을 나타낼 수 있다. 이는, 결국, 코팅된 구조물을 통한 더 낮은 표면 온도 및 열 전달을 일으킨다. 따라서, 구조물의 내부 온도는 더 차가우며, 이에 따라, 구조물의 내부를 냉각시키는 데 더 적은 에너지가 필요하게 된다. 또한, 구조물 내에 함유된 임의의 휘발성 성분들의 증발에 의한 잠재적 손실이 감소한다. 추가로, 열에 의해 발생되는 손상, 예를 들면, 크랙, 열적 뒤틀림 및 퇴색이 현저히 감소하기 때문에, 구조적 완전성이 개선된다.
하나의 양태에 따라, 상기 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은 (i) 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 0.55 내지 약 0.95㎛, 바람직하게는 약 0.6 내지 약 0.9㎛, 더욱 더 바람직하게는 약 0.7 내지 약 0.8㎛의 범위인 제1 미립자 물질을 포함하는 제1 층, 및 (ii) 상기 제1 층의 적어도 일부 위에 위치하고, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 1.0 내지 약 1.6㎛, 바람직하게는 약 1.2 내지 약 1.4㎛의 범위인 제2 미립자 물질 및 착색제를 포함하는 제2 층을 포함한다.
하나의 양태에서, 제1 미립자 물질은 이산화티탄, 도핑된 이산화티탄, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
본 발명의 제1 층에 유용한 이산화티탄은 최대 근적외광을 산란시킬 수 있는 것이다. 이러한 특성은 상기 이산화티탄의 평균 입자 크기가 약 0.55 내지 약 0.95㎛ 범위인 경우에 수득할 수 있다. 또 다른 양태에서, 제1 층의 이산화티탄의 평균 입자 크기는 약 0.6 내지 약 0.9㎛, 더욱 바람직하게는 약 0.7 내지 약 0.8㎛의 범위이다. 놀랍게도, 이러한 이산화티탄은 현저하게 높은 수준으로 근적외광을 반사하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 제1 층에 유용한 이산화티탄은, 이의 높은 굴절률 때문에, 실질적으로 루틸형인 결정 습성으로 존재한다. 따라서, 또 다른 양태에 따라, 제1 미립자 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 제1 층의 이산화티탄 90중량% 초과, 바람직하게는 95중량% 초과, 더욱 더 바람직하게는 99중량% 초과가 루틸형인 결정 습성으로 존재한다.
당업자가 인지하는 바와 같이, 결정 크기는 입자 크기와 구분된다. 결정 크기는 미립자 물질을 구성하는 기본 결정들의 크기에 관한 것이다. 이어서, 이들 결정은 어느 정도 응집되어 더 큰 입자를 형성할 수 있다. 예를 들면, 아나타제 결정 형태인 통상의 이산화티탄이 약 0.10 내지 0.25㎛의 결정 크기 및 약 0.20 내지 0.40㎛의 입자 크기를 갖는 반면, 루틸형인 결정 습성에서 통상의 이산화티탄은 약 0.17 내지 0.29㎛의 결정 크기 및 약 0.25 내지 0.40㎛의 입자 크기를 갖는다. 따라서, 입자 크기는 제조 과정에서 사용된 밀링(milling) 기술, 예를 들면, 건식, 습식 또는 결합 밀링(incorporative milling) 뿐만 아니라 결정 크기와 같은 인자들에 의해 영향을 받는다. 따라서, 바람직하게는 제1 층의 이산화티탄의 입자 크기는 결정 크기와 대략 동일하다.
제1 층의 이산화티탄의 결정 크기 및 입자 크기는 당업자에게 널리 공지된 방법에 의해 측정할 수 있다. 예를 들면, 결정 크기는 생성된 사진의 영상 분석을 동반한 러빙(rubbing)된 샘플 위에서의 투과 전자 현미경으로 측정할 수 있다. 결정 크기의 결과는 라텍스 NANOSHPHERE™ Size Standards(Thermo Scientific으로부터 입수 가능함)를 사용하여 레퍼런스에 의해 추가로 입증될 수 있다. 이산화티탄의 입자 크기를 측정하는데 사용될 수 있는 방법은 X-선 침강법을 포함한다.
제1 층의 이산화티탄의 제조에 사용될 수 있는 공지된 공정은 황산염 공정, 염화 공정, 플루오라이드 공정, 열수 공정(hydrothermal process), 에어로졸 공정 및 침출 공정을 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 그러나 각각의 상기 공지된 방법은, 목적하는 평균 입자 크기의 달성에 필요한 다음 조건들 중 하나 이상에 의해 개선된다:
(a) 더 높은 온도, 예를 들면, 900℃ 이상에서 처리함;
(b) 더 오랜 기간, 예를 들면, 5시간 이상 동안 처리함;
(c) 상기 공정 과정에서 존재하는 성장 조절제(growth moderator)의 통상의 수준이 증가 또는 감소함; 및
(d) 루틸 씨드(seed)의 통상의 수준이 감소함.
따라서, 예를 들면, 제1 층의 이산화티탄은 일반적으로 다음을 포함하는 황산염 공정에 의해 제조할 수 있다:
(i) 함티탄(titaniferous) 피드스톡을 황산과 반응시켜 고체의 수용성 반응 케이크를 형성하고;
(ii) 상기 반응 케이크를 물 및/또는 약산에 용해시켜 황산티탄 용액을 제조하며;
(iii) 상기 황산티탄 용액을 가수분해하여 황산티탄을 이산화티탄 수화물로 전환시키고;
(iv) 상기 침전된 이산화티탄 수화물을 용액으로부터 분리하고 하소시켜 이산화티탄을 수득하며,
이때, 상기 공정은 위에 기재된 조건 (a) 내지 (d) 중 하나 이상에 의해 개선되어 목적하는 평균 입자 크기를 달성한다. 하나의 양태에서, 상기 공정은 조건 (a)에 의해 개선되고, 또 다른 양태에서, 상기 공정은 조건 (b)에 의해 개선되고, 또 다른 양태에서, 상기 공정은 조건 (c)에 의해 개선되고, 또 다른 양태에서, 상기 공정은 조건 (d)에 의해 개선된다.
제 1층의 이산화티탄은 백색이거나 반투명하거나, 착색될 수 있다. 바람직하게는, 제 1층의 이산화티탄은 백색이다. 따라서, 하나의 양태에서, 제 1층의 이산화티탄은 95를 초과하는 명도 값 L*(CIE L*a*b* 색 공간(color space)), 5 미만의 a* 값과 5 미만의 b* 값을 갖는다.
또 다른 양태에서, 제1 미립자 물질은 도핑된 이산화티탄이다. 본 명세서에서 사용된 "제1 층의 도핑된 이산화티탄"은 본 발명의 제1 층의 이산화티탄을 의미하지만, 이의 제조 과정에서 혼입된 하나 이상의 도펀트를 추가로 포함한다. 공지된 방법에 의해 혼입될 수 있는 도펀트는 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 니켈, 알루미늄, 안티몬, 인 또는 세슘을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 상기 도펀트는, 제1 층의 이산화티탄의 총 중량을 기준으로 하여 30중량% 이하, 바람직하게는 15중량% 이하, 더욱 바람직하게는 5중량% 이하의 양으로 혼입될 수 있다. 예를 들면, 도펀트는, 상기 이산화티탄의 총 중량에 대해 0.1 내지 30중량%, 또는 0.5 내지 15중량%, 또는 1 내지 5중량%의 양으로 혼입될 수 있다. 이러한 도핑된 이산화티탄은 실질적으로 루틸형인 결정 습성으로 존재함으로 인하여 인지될 수 있다. 따라서, 또 다른 양태에 따라, 제1 미립자 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 제1 층의 도핑된 이산화티탄의 90중량% 초과, 바람직하게는 제1 층의 도핑된 이산화티탄의 95중량% 초과, 더욱 더 바람직하게는 제1 층의 도핑된 이산화티탄의 99중량% 초과가 루틸형인 결정 습성으로 존재한다.
또 다른 양태에서, 제1 미립자 물질은 코팅제에 의해 당해 분야에 공지된 바와 같이 추가로 처리하여 코팅된 이산화티탄 또는 코팅된 도핑된 이산화티탄을 형성할 수 있다. 예를 들면, 제1 미립자 물질은 코팅제와 함께 물에 분산될 수 있다. 이어서, 제1 미립자 물질의 표면 위에 코팅을 형성하기 위해 원하는 수화된 산화물을 침전시키도록, 상기 용액의 pH가 조절될 수 있다. 코팅 후, 제1 미립자 물질은, 예를 들면, 유체 에너지 밀(mill) 또는 초미분쇄기(micronizer)에서 분쇄하기 전에 세척 및 건조되어, 코팅에 의해 함께 달라붙은 입자들이 분리될 수 있다. 이러한 밀링 단계에서, 원하는 경우, 유기 표면 처리가 가해질 수 있다.
사용에 적합한 코팅제는, 입자의 표면 위로 무기 산화물 또는 수화 산화물(hydrous oxide)을 코팅하기 위해 통상 사용되는 것을 포함한다. 통상의 무기 산화물 또는 수화 산화물은 규소, 알루미늄, 티탄, 지르코늄, 마그네슘, 아연, 세륨, 인 또는 주석의 하나 이상의 산화물 및/또는 수화 산화물, 예를 들면, Al2O3, SiO2, ZrO2, CeO2, P2O5, 규산나트륨, 규산칼륨, 알루민산나트륨, 염화알루미늄, 황산알루미늄 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 제1 층의 이산화티탄 또는 도핑된 이산화티탄의 표면 위로 코팅된 코팅의 양은, 상기 제1 층의 이산화티탄 또는 도핑된 이산화티탄의 총 중량에 대해, 상기 무기 산화물 및/또는 수화 산화물 약 0.1 내지 약 20중량%의 범위 일 수 있다.
밀링 단계에서 도포하기에 적합한 유기 표면 처리는 폴리올, 아민, 알킬 포스폰산 및 실리콘 유도체를 포함한다. 예를 들면, 유기 표면 처리는 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 트리에탄올아민, n-옥틸 포스폰산 또는 트리메틸올에탄일 수 있다.
이어서, 제1 미립자 물질은 비히클 내에 분산된다. 비히클은, 그 내부에 제1 미립자 물질이이 분산될 수 있는 임의의 성분 또는 성분들의 배합물일 수 있다.
하나의 양태에서, 비히클은 합성 수지 또는 천연 수지이다. 상기 수지는 폴리올레핀 수지, 폴리비닐 클로라이드 수지, ABS 수지, 폴리스티렌 수지, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리아미드 수지, 알키드 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 플루오로중합체 또는 에폭시 수지일 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
또 다른 양태에서, 비히클은 캐리어이다. 상기 캐리어는 수성 용매, 예를 들면, 물일 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 상기 캐리어는 또한 비수성 용매, 예를 들면, 유기 용매, 예를 들면, 석유 증류물, 알코올, 케톤, 에스테르, 글리콜 에테르 등일 수도 있다.
또 다른 양태에서, 비히클은 결합제이다. 상기 결합제는 금속 규산염 결합제, 예를 들면, 알루미노실리케이트 결합제일 수 있다. 상기 결합제는 또한 중합체성 결합제, 예를 들면, 아크릴 중합체 또는 공중합체 결합제일 수도 있다.
비히클 내에 분산된 제1 미립자 물질의 양은 제한되지 않지만, 제1 층의 성분들의 총 용적을 기준으로 하여, 약 5 내지 약 40용적% 범위의 양이 바람직하다.
제1 층이 구조물 또는 기판의 표면에 직접 도포되는 것이 고려된다. 그러나, 몇몇 양태에서, 구조물 또는 기판은 추가의 처리 층들을 포함할 수도 있다. 그러나, 제1 층은 여전히, 이러한 추가의 층들이 구조물 위로 도포되는 경우의 양태에서, 상기 구조물의 표면 위로 도포되는 것으로 고려된다. 예를 들면, 구조물이 자동차 또는 항공기와 같은 비히클의 패널인 경우, 상기 패널은 상부에 전기피막 처리 층 또는 인산염 처리 층을 포함할 수도 있다. 상기 예에서는 제1 층이 전기피막 층 또는 인산염 층에 실제로 도포되지만, 제1 층은 여전히 구조물의 표면에 도포되는 것으로 고려된다.
이어서, 제2 층은 제1 층의 적어도 일부 위에 위치시킨다. 몇몇 양태에 따라, "적어도 일부"는 제2 층이 제1 층의 50% 초과, 바람직하게는 90% 초과, 더욱 바람직하게는 99.99% 초과하여 제1 층을 커버함을 의미한다. 또한, 바람직한 양태에서, 제2 층은 제1 층의 상부 위에 및 구조물의 표면 맞은편에 위치한다. 제2 층은, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 1.0 내지 1.6㎛, 바람직하게는 약 1.2 내지 약 1.4㎛의 범위인 제2 미립자 물질 및 착색제를 포함한다.
하나의 양태에 따라, 제2 미립자 물질은 이산화티탄, 도핑된 이산화티탄, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
본 발명의 제2 층에 유용한 이산화티탄은 근적외광을 산란시킬 수 있는 한편, 또한 통상의 이산화티탄 안료와 비교하는 경우 가시광의 현저하게 감소된 반사율을 나타낼 수 있는 것이다. 가시광에 대해 매우 반사성인 통상의 이산화티탄으로서, 이것을 사용하는 통상의 착색된 시스템의 색상을 옅게 하는 상기 통상의 이산화티탄과는 대조적으로, 제 2층의 이산화티탄은 상기 층의 색상에 과도한 영향을 끼치지 않고 착색제와 블렌딩되어, 어둡거나 보다 강하게 착색된 층들의 더욱 광범위하게 이용 가능한 팰릿(pallet)을 제공한다. 이러한 특성은 제2 층의 이산화티탄의 평균 입자 크기가 약 1.0 내지 약 1.6㎛의 범위인 경우에 수득될 수 있다. 또 다른 양태에서, 제2 층의 이산화티탄의 평균 입자 크기는 약 1.1 내지 약 1.5㎛, 더욱 바람직하게는 약 1.2 내지 약 1.4㎛의 범위이다. 놀랍게도, 이러한 이산화티탄은, 틴트(tint) 감소에 영향을 미치지 않고도 현저하게 높은 수준으로 근적외광을 산란시키는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 제2 층에 유용한 이산화티탄은 실질적으로 루틸형인 결정 습성으로 존재한다. 따라서, 또 다른 양태에 따라, 제2 미립자 물질의 총 중량을 기준으로 하여, 제2 층의 이산화티탄의 90중량% 초과, 바람직하게는 제2 층의 이산화티탄의 95중량% 초과, 더욱 더 바람직하게는 제2 층의 이산화티탄의 99중량% 초과는 루틸형인 결정 습성으로 존재한다.
위에서 언급한 바와 같이, 당업자는 결정 크기가 입자 크기와는 별개임을 인지한다. 따라서, 바람직하게는 제2 층의 이산화티탄의 입자 크기는 결정 크기와 대략 동일하다.
제2 층의 이산화티탄의 결정 크기 및 입자 크기는 위에서 기재된 바와 같은 당업자에게 익히 공지된 방법에 의해 측정할 수 있다. 예를 들면, 결정 크기는 투과 전자 현미경에 의해 측정할 수 있고 입자 크기는 X-선 침강법에 의해 측정할 수 있다.
황산염 공정, 염화물 공정, 플루오라이드 공정, 열수 공정, 에어로졸 공정 및 침출 공정을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 위에서 기재한 바와 같은 공지된 방법이 제2 층의 이산화티탄을 제조하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 각각의 이러한 공지된 방법은 위에서 기재된 조건 (a) 내지 (d) 중의 하나 이상에 의해 개선되어 제2 층의 이산화티탄에 대한 목적하는 평균 입자 크기를 수득한다. 하나의 양태에서, 상기 공정은 조건(a)에 의해 개선되고, 또 다른 양태에서, 상기 공정은 조건(b)에 의해 개선되고, 또 다른 양태에서, 상기 공정은 조건(c)에 의해 개선되고, 또 다른 양태에서, 상기 공정은 조건(d)에 의해 개선된다.
몇몇 양태에서, 제2 층의 이산화티탄은 백색이거나 반투명하거나, 착색될 수 있다. 바람직하게는, 제2 층의 이산화티탄은 백색이다. 따라서, 하나의 양태에서, 제2 층의 이산화티탄은 명도 값 L*(CIE L*a*b* 색 공간)이 95 초과이고 a* 값이 5 미만이고 b* 값이 5 미만이다.
또 다른 양태에서, 제2 미립자 물질은 도핑된 이산화티탄이다. 본 명세서에서 사용된 "제2 층의 도핑된 이산화티탄"은 본 발명의 제2 층의 이산화티탄을 말하지만, 이의 제조 과정에서 혼입된 하나 이상의 도펀트를 추가로 포함한다. 공지된 방법에 의해 혼입시킬 수 있는 도펀트는 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 바나듐, 크롬, 니켈, 알루미늄, 안티몬, 니오브, 인 또는 세슘을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 도펀트는, 제2 층의 이산화티탄의 총 중량을 기준으로 하여 30중량% 이하, 바람직하게는 15중량% 이하, 더욱 바람직하게는 5중량% 이하의 양으로 혼입될 수 있다. 예를 들면, 도펀트는, 이산화티탄의 총 중량에 대해, 0.1 내지 30중량%, 또는 0.5 내지 15중량%, 또는 1 내지 5중량%의 양으로 혼입될 수 있다.
또 다른 양태에서, 제2 미립자 물질은 코팅제로 당해 분야에 공지된 바와 같이 추가로 처리되어 위에서 기재된 바와 같은 코팅된 이산화티탄 또는 코팅된 도핑된 이산화티탄을 형성할 수 있다.
사용하기에 적합한 코팅제는 무기 산화물 또는 수화 산화물을 입자의 표면에 코팅하는 데 통상적으로 사용되는 것을 포함한다. 통상의 무기 산화물 및 수화 산화물은 규소, 알루미늄, 티탄, 지르코늄, 마그네슘, 아연, 세륨, 인 또는 주석의 하나 이상의 산화물 및/또는 수화 산화물, 예를 들면, Al2O3, SiO2, ZrO2, CeO2, P2O5, 규산나트륨, 규산칼륨, 알루민산나트륨, 염화알루미늄, 황산알루미늄 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 상기 이산화티탄 또는 도핑된 이산화티탄의 표면에 코팅되는 코팅의 양은 제2 층의 이산화티탄 또는 도핑된 이산화티탄의 총 중량에 대해, 무기 산화물 및/또는 수화 산화물 약 0.1 내지 약 20중량%의 범위일 수 있다.
밀링 단계에서 도포하기에 적합한 유기 표면 처리는 폴리올, 아민, 알킬 포스폰산 및 실리콘 유도체를 포함한다. 예를 들면, 유기 표면 처리는 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 트리에탄올아민, n-옥틸 포스폰산 또는 트리메틸올에탄일 수 있다.
제2 층은 또한 착색제를 포함한다. 다양한 양태에 따라, 제2 층은 단일 착색제 또는 2종 이상의 상이한 착색제를 포함할 수 있다. 상기 착색제는 흑색, 갈색, 청색, 시안색, 녹색, 자색, 마젠타색, 적색, 오렌지색, 황색 안료 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 상기 선택은, 목적하는 색상을 달성하는 데 필요한 필수 착색제에 좌우된다.
하나의 양태에서, 착색제는 하나 이상의 무기 착색제, 하나 이상의 유기 착색제, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 무기 착색제의 예는 코팅되거나 코팅되지 않은 금속 산화물 안료, 예를 들면, 붕소, 크롬, 코발트, 갈륨, 인듐, 철, 란탄, 망간, 몰리브덴, 네오디뮴, 니켈, 니오브, 바나듐 및 복합 금속 산화물 시스템 안료, 및 복합 무기 유색 안료, 예를 들면, 미국 특허 제6,174,360호, 제6,416,868호 및 제6,541,112호에 기재된 것을 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 상기 문헌 전체 내용은 이로써 참조로 인용된다.
유기 안료의 예는 구리 프탈로시아닌, 상이한(dissimilar) 금속(예를 들면, 니켈, 코발트, 철 등) 프탈로시아닌, 비금속 프탈로시아닌, 염소화 프탈로시아닌, 염소화-브롬화 프탈로시아닌, 브롬화 프탈로시아닌, 안트라퀴논, 퀴나크리돈계 안료, 디케토피롤로피롤계 안료, 페릴렌계 안료, 모노아조계 안료, 디아조계 안료, 축합된 아조계 안료, 금속 착체계 안료, 퀴노프탈론계 안료, 인단트렌 블루 안료, 디옥사덴 바이롤렛 안료, 벤즈이미다졸론계 안료, 페리논계 안료, 인디고/티오인디고계 안료, 디옥사진계 안료, 이소인돌리논계 안료, 이소인돌린계 안료, 아조메틴 또는 아조메틴-아조계 안료를 포함하만 이에 한정되지 않는다
이어서, 제2 미립자 물질 및 하나 이상의 착색제를 비히클에 분산시킨다. 비히클은 제1 층의 비히클과 동일하거나 상이할 수 있고, 이는, 내부에 제2 미립자 물질 및 착색제(들)가 분산될 수 있는 임의의 성분 또는 성분들의 배합물을 포함할 수 있다. 비히클은 합성 또는 천연 수지, 캐리어 및/또는 결합제를 포함할 수 있다. 이러한 수지, 캐리어 및 결합제의 예는 위에서 기재한 바와 같다.
비히클 내에 분산된 제2 미립자 물질 및 착색제의 양은 제한되지 않지만, 제2 층의 성분들의 총 용적을 기준으로 하여, 약 0.1 내지 약 20용적% 범위의 착색제의 양 및 약 5 내지 약 40용적% 범위의 제2 미립자 물질의 양이 바람직하다.
바람직하게는, 제1 층 및 제2 층은 각각 제1 코팅 조성물 및 제2 코팅 조성물로부터 형성한다. 상기 코팅 조성물은 액체, 예를 들면, 페인트 또는 잉크일 수 있거나, 분말일 수 있거나, 호일일 수 있다. 따라서, 하나의 양태에서, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 제공하거나 제조하는 방법은, 제1 코팅 조성물을 구조물 위에 도포하여 상기 구조물의 표면 위에 제1 층을 형성한 다음, 제2 코팅 조성물을 상기 제1 층의 적어도 일부 위에 도포하여 제2 층을 형성함을 포함한다. 다른 양태에서, 제1 층 또는 제2 층 중의 하나 또는 둘 다는, 고체 성분들로부터 압출되고 구조물 및/또는 제1 층에 접착되는 열경화성 또는 열가소성 매트일 수 있다.
적층된 시스템은 제2 층 위에 도포된 하나 이상의 추가의 층들을 임의로 포함할 수 있다. 존재하는 경우, 상기 하나 이상의 추가의 층들은 근적외광 영역에서 투명해서, 구조물 외부의 근적외광이 상기 하나 이상의 추가의 층들을 투과한다. 예를 들면, 하나의 양태에서, 적층된 시스템은 코팅 조성물, 예를 들면, 클리어코트(clearcoat) 코팅 조성물로부터 형성된 제3 층을 함유할 수 있다. 클리어코트 코팅 조성물은 제2 층의 적어도 일부 위에 도포되어 클리어코트 층을 형성한다. 클리어코트 코팅 조성물은 용매계(solventborne)계, 수계(waterborne) 또는 분말계일 수 있고, 아크릴, 멜라민, 폴리에스테르, 카보네이트, 실란, 카바메이트, 이소시아네이트 및/또는 폴리우레탄 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
제1 코팅 조성물, 제2 코팅 조성물 및 임의의 선택적인 코팅 조성물, 및 이에 따르는 각각의 층들은 하나 이상의 통상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 사용하기에 적합한 첨가제는 증점제, 안정제, 유화제, 조직화제(texturizer), 접착 촉진제, UV 안정제, 광택제거제, 분산제, 소포제, 습윤제, 응집제 및 살생제/살진균제를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
제1 코팅 조성물, 제2 코팅 조성물 및 임의의 선택적인 코팅 조성물, 및 이에 따르는 각각의 층들은 또한 상기 조성물 내에 함유된 물질을 이격시키거나 지지하는데 유용한 하나 이상의 스페이서 입자를 포함할 수 있다. 상기 스페이서 입자는 중공 비드 형태 또는 마이크로스피어(microsphere) 형태인 실리카, 규산염, 알루민산염, 황산염, 탄산염, 점토 또는 중합체성 입자일 수 있다.
제1 코팅 조성물, 제2 코팅 조성물 및 임의의 선택적인 코팅 조성물은 임의의 공지된 수단에 의해, 예를 들면, 분무(예를 들면, 공기 또는 회전 분무), 침지, 롤링, 브러슁 등에 의해 도포될 수 있다. 하나의 양태에서, 제1 코팅 조성물은 구조물에 분무되어 제1 층을 형성하고, 제2 코팅 조성물은 제1 층의 적어도 일부 위에 분무되어 제2 층을 형성하고, 임의로, 제3 코팅 조성물은 제2 층의 적어도 일부 위에 분무되어 제3 층을 형성한다. 이들 코팅은 각각의 층 사이의 플래쉬 시간(flash time)의 존재 또는 부재하에 "웨트-온-웨트(wet-on-wet)" 또는 "웨트-온-웨트-온-웨트(wet-on-wet-on-wet)" 도포될 수 있다. 또한, 그 다음 층의 후속 도포 전에 하나의 층을 경화시키는 단계가 또한 바람직할 수 있다. 따라서, 하나의 양태에서, 제1 층은 제2 코팅 조성물을 도포하는 단계 전에 경화된다.
하나의 양태에서, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템의 두께는 이의 도포에 따라 가변적이지만, 약 55㎛ 이하, 바람직하게는 약 50㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 약 45㎛ 이하, 더욱 더 바람직하게는 약 40㎛ 이하이다. 다른 양태에서, 제1 층의 두께는 약 1 내지 약 20㎛의 범위이고 제2 층의 두께는 약 5 내지 약 35㎛의 범위이다.
또 다른 양태에서, 제1 층, 제2 층 및 임의의 제3 층은 압출되어, 구조물 위에 제1, 제2, 및 존재하는 경우, 제3 라미네이트 층을 형성할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 구조물의 하나 이상의 표면 위에 위치한 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 포함하는 코팅된 구조물을 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 75 이하, 바람직하게는 65 이하, 더욱 바람직하게는 55 이하, 더욱 더 바람직하게는 45 이하의 명도 값 L*(CIE L*a*b* 색 공간)를 나타내는 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 제공한다.
위에서 언급한 바와 같이, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은 또한 증대된 근적외선 반사율을 제공한다. 따라서, 또 다른 양태에서, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은 30%를 초과하는 전체 태양열 반사율을 나타낸다. 또 다른 양태에서, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은 35% 초과, 바람직하게는 40% 초과, 더욱 더 바람직하게는 45% 초과의 전체 태양열 반사율을 나타낸다.
추가의 양태에서, 본 발명은 30% 초과, 바람직하게는 35% 초과, 더욱 바람직하게는 40% 초과, 더욱 더 바람직하게는 45% 초과의 전체 태양열 반사율을 나타내는, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 포함하는 구조물을 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 구조물의 하나 이상의 표면에 도포함으로써 구조물의 에너지 소비를 감소시키는 방법을 제공한다. 적층된 시스템은, 이의 증대된 근적외선 반사율 때문에, 생성된 코팅 표면의 표면 온도가, 동일한 색상의 비반사성 코팅으로 코팅된 표면의 표면 온도에 비해 낮아지게 한다. 따라서, 구조물의 내부를 냉각시키는 데 더 적은 에너지가 필요하다.
또 다른 양태에서, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은 적외선에 노출되는 구조물의 온도 증가를 억제하는 데 사용할 수 있다. 상기 양태는 (i) 구조물 위에 제1 코팅 조성물을 도포하여 제1 층을 형성하고, (ii) 상기 제1 층의 적어도 일부 위에 제2 코팅 조성물을 도포하여 제2 층을 형성함을 포함하며, 이때, 상기 제1 코팅 조성물은, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 0.55 내지 약 0.95㎛, 바람직하게는 약 0.6 내지 약 0.9㎛, 더욱 더 바람직하게는 약 0.7 내지 약 0.8㎛의 범위인 제1 미립자 물질을 포함하고, 상기 제2 코팅 조성물은, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 1.0 내지 약 1.6㎛, 바람직하게는 약 1.2 내지 약 1.4㎛의 범위인 제2 미립자 물질과 하나 이상의 착색제를 포함한다.
전체적으로 논의된 바와 같이, 놀랍게도, 본 발명의 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은 각종 구조물 또는 기판에 도포할 수 있는 차갑고 진한 색상, 밝은 색상, 선명한 색상 또는 거무스름한 색상을 제조하는 데 특히 적합하다. 제2 층은 목적하는 색상을 달성하는 넓은 스펙트럼의 가시광을 흡광하는 한편, 근적외광에 대한 적절한 반사율을 제공한다. 제1 층은 실질적으로 틴트 감소에 영향을 미치지 않고 최적의 태양열 반사율을 제공한다. 상기 2개 층의 조합은, 흡광 구조물 또는 기판 위에 도포될 수 있는 착색된 적층된 시스템에서의 놀랍게도 높은 전체 태양열 반사율을 유도한다. 이러한 방식으로, 이것으로 코팅된 구조물 또는 기판은, 근적외광을 배제시킴으로써, 통상의 적층된 시스템에 비해 온도 증가가 감소한다. 적층된 착색된 태양열 반사 시스템은 자동차 코팅, 건축용 코팅, 산업용 코팅, 항공우주 코팅 및 가요성 코팅(예를 들면, 텍스타일 위)에 특히 유용하다.
본 발명을 다음 실시예들을 고려하여 추가로 설명하며, 이는 본 발명의 예시인 것으로 의도된다.
실시예
실시예 1A. 백색 30% 이산화티탄 용적 농도 프라이머 페인트의 제조 및 기판에의 도포
아크릴 수지, 가교결합제 및 용매를 사용하여 투명한 수지 용액을 제조하였다. 각각의 성분의 양을 표 1에 명시한다.
0.7㎛ 입자 크기의 이산화티탄 19.57g을 상기 투명 수지 용액 7.5g에 첨가하여 밀베이스(millbase)를 생성한 다음, 이를 30초 동안 격렬하게 혼합하였다. 이어서, 상기 틴트된(tinted) 밀베이스를 추가의 투명 수지 15g으로 렛 다운(let down)시켰다. 이어서, 상기 밀베이스를 추가로 2분 동안 밀링시켜 백색 프라이머 페인트를 수득하였다. 이를, 3호 와이어 권취된 도포기를 사용하여, 용융 아연도금(Hot Dipped Galvanised)(HDG) 스틸 패널 위에서 드로우 다운(draw down)하여 약 9.8㎛ 두께의 프라이머 무수 필름을 제공하였다. 용매를 증발시킨 다음, 패널을 105℃에서 30분 동안 스토빙(stoving)시켰다.
실시예 1B. 착색된 페인트의 제조 및 HDG 스틸 패널 및 프라이머 층에의 이의 도포
아크릴 수지, 습윤 및 분산 첨가제, 용매, 및 명시된 틴트를 사용하여, 각각의 명시된 안료들(PY180 Clariant Fast Yellow HG, PR122 HPC PR1220, PV23 Ciba Cromophtal Violet Gt, PBlack 32 BASF Paliogen Black L0086, PO71 Ciba Irgazin DPP Cosmoray, PY128 Ciba 8GNP)에 대해 틴트 농축물을 제조하였다. 각각의 성분의 양을 표 2에 명시한다. 이어서, 틴트 농축물을 스틸 밸로티니(steel ballotini)로 밀링시켰다.
ral은 표준 색상이고 ral 시스템은 표준 색상의 시스템인 것을 인지할 것이다. 각각의 필요한 틴터 농축물을 표 3에 명시된 양으로 취하고 이들을 명시된 양의 추가의 아크릴 수지와 2분 동안 격렬하게 혼합함으로써, 착색된 용액은 ral 3003 및 ral 8004를 구성하였다.
이어서, 1.4㎛ 입자 크기의 이산화티탄(표 4에 명시된 양)을 착색된 수지 용액 7.5g에 첨가하여 밀베이스를 생성한 다음, 이를 30초 동안 격렬하게 혼합하였다. 이어서, 상기 틴트된 밀베이스를 추가의 착색된 수지 13g으로 렛 다운시켰다. 이어서, 상기 밀베이스를 추가로 2분 동안 밀링시켰다. 상기 페인트를, 4호 권취 도포기를 사용하여, HDG 스틸 패널 및 프라이머 층(실시예 1A에서 제조된 바와 같음) 위에서 드로우 다운하여, 22㎛의 탑코트 건조 두께를 수득하였다. 용매를 증발시킨 다음, 패널을 105℃에서 30분 동안 스토빙시켰다. 총 필름 두께는 32㎛이었다.
반사율 스펙트럼은, 적분구(integrating sphere)가 있고 파장 범위가 300 내지 2500㎚인 UV/vis/NIR 분광광도계를 사용하여 측정하였다. 전체 태양열 반사율은 ASTM E903에 기술된 방법에 따라 상기 데이터로부터 계산하였다. D65 발광체하에 L*, a* 및 b* 또한 상기 데이터로부터 계산하였다. ral 3003에 대한 전체 태양열 반사율은 47%인 것으로 측정되고 ral 8004에 대한 전체 태양열 반사율은 50%인 것으로 측정되었다.
실시예 1C. 실시예 1B의 결과를, 표준 착색 2층 시스템에 대한 공개적으로 이용 가능한 TSR 값으로부터 수집한 데이터와 비교하였으며 이를 표 5에 나타낸다.
상기 기술된 주제는 예시로 고려되어야 하고, 제한하는 것으로 고려되지 않아야 하며, 첨부된 특허청구범위는 상기 모든 변형, 개선점 및 다른 양태를 포함하고자 하며, 이는 본 발명의 실제 범위 내에 속한다. 따라서, 법에 의해 허용되는 최대한의 정도까지, 본 발명의 범위는 하기 특허청구범위 및 이들의 등가물의 가장 광의의 허용 가능한 해석에 의해 결정되어야 하며, 전술한 상세한 설명에 의해 제한하거나 국한되어서는 안 될 것이다.
Claims (22)
- (i) 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성(crystal habit)을 갖고 평균 입자 크기가 약 0.55 내지 약 0.95㎛, 바람직하게는 약 0.6 내지 약 0.9㎛, 더욱 더 바람직하게는 약 0.7 내지 약 0.8㎛의 범위인 제1 미립자 물질을 포함하는 제1 층, 및 (ii) 상기 제1 층의 적어도 일부 위에 위치하고, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 1.0 내지 약 1.6㎛, 바람직하게는 약 1.2 내지 약 1.4㎛의 범위인 제2 미립자 물질 및 착색제를 포함하는 제2 층(ii)을 포함하는, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템(layered colored solar reflective system).
- 제1항에 있어서, 상기 제1 미립자 물질 및 상기 제2 미립자 물질이, 이산화티탄, 도핑된 이산화티탄, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되는, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 미립자 물질 및 상기 제2 미립자 물질이 이산화티탄인, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중이 어느 한 항에 있어서, 상기 착색제가 하나 이상의 무기 안료, 하나 이상의 유기 안료, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 착색제가, 코팅되거나 코팅되지 않은 금속 산화물 안료, 복합 금속 산화물 시스템 안료, 및 복합 무기 유색 안료의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 무기 착색제인, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 착색제가 구리 프탈로시아닌 안료, 상이한(dissimilar) 금속 프탈로시아닌 안료, 비금속 프탈로시아닌 안료, 염소화 프탈로시아닌 안료, 염소화-브롬화 프탈로시아닌 안료, 브롬화 프탈로시아닌 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈계 안료, 디케토피롤로피롤계 안료, 페릴렌계 안료, 모노아조계 안료, 디아조계 안료, 축합된 아조계 안료, 금속 착체계 안료, 퀴노프탈론계 안료, 인단트렌 블루 안료, 디옥사덴 바이올렛 안료, 벤즈이미다졸론계 안료, 페리논계 안료, 인디고/티오인디고계 안료, 디옥사진계 안료, 이소인돌리논계 안료, 이소인돌린계 안료, 아조메틴 및 아조메틴-아조계 안료의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 유기 안료인, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항 또는 제4항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 층의 비히클 및 상기 제2 층의 비히클이 합성 수지, 천연 수지, 캐리어, 결합제, 및 이들의 혼합물로부터 독립적으로 선택되는, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 적층된 착색된 태양열 반사 시스템의 두께가 약 55㎛ 이하, 바람직하게는 약 50㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 약 45㎛ 이하, 더욱 더 바람직하게는 약 40㎛ 이하인, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템.
- 코팅된 구조물로서, 상기 구조물의 표면 위에 위치하는 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항의 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 포함하는, 코팅된 구조물.
- 제9항에 있어서, 상기 표면이 금속, 유리, 세라믹, 플라스틱, 콘크리트, 아스팔트, 목재, 타일, 천연 섬유, 인공 섬유 또는 고무를 포함하는, 코팅된 구조물.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 구조물이 건축물, 자동차, 기차, 컨테이너, 선박(vessel), 파이핑(piping), 바닥재, 갑판, 직물, 비행기, 배, 잠수함, 윈도우 프로파일(window profile), 사이딩(siding), 루핑 그래뉼(roofing granule), 루핑 슁글(roofing shingle), 농업용 필름, 식품 포장 필름 또는 유리 제품인, 코팅된 구조물.
- (i) 구조물 위에 제1 코팅 조성물을 도포하여 제1 층을 형성하고, (ii) 상기 제1 층의 적어도 일부 위에 제2 코팅 조성물을 도포하여 제2 층을 형성함을 포함하는, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템의 제조 방법으로서,
상기 제1 코팅 조성물이, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 0.55 내지 약 0.95㎛, 바람직하게는 약 0.6 내지 약 0.9㎛, 더욱 더 바람직하게는 약 0.7 내지 약 0.8㎛의 범위인 제1 미립자 물질을 포함하고, 상기 제2 코팅 조성물이, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 1.0 내지 1.6㎛, 바람직하게는 약 1.2 내지 약 1.4㎛의 범위인 제2 미립자 물질과 착색제를 포함하는, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템의 제조 방법. - 제12항에 있어서, 상기 제1 코팅 조성물 및 상기 제2 코팅 조성물이 각각 페인트, 잉크, 분말 및 호일로부터 선택된 조성물인, 방법.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제2 층의 적어도 일부 위에 제3 코팅 조성물을 도포하여 제3 층을 형성함을 추가로 포함하는, 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제1 코팅 조성물이 프라이머(primer) 표면 코팅 조성물이고 상기 제2 코팅 조성물이 베이스코트(basecoat) 코팅 조성물이고 상기 제3 층이 클리어코트(clearcoat) 코팅 조성물인, 방법.
- 제12항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 코팅 조성물 및 상기 제2 코팅 조성물이 분무, 침지, 롤링, 브러슁 또는 압출에 의해 도포되는, 방법.
- 제12항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 층의 두께가 약 1 내지 약 20㎛의 범위이고 상기 제2 층의 두께가 약 5 내지 약 35㎛의 범위인, 방법.
- 30% 초과, 바람직하게는 35% 초과, 더욱 바람직하게는 40% 초과, 더욱 더 바람직하게는 45% 초과의 전체 태양열 반사율을 나타내는, 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 포함하는 구조물.
- 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 적층된 착색된 태양열 반사 시스템을 구조물의 하나 이상의 표면에 도포함을 포함하는, 구조물의 에너지 소비율의 감소 방법으로서,
상기 적층된 착색된 태양열 반사 시스템이, 생성된 코팅 표면의 표면 온도가, 동일한 색상의 비반사성 코팅으로 코팅된 표면의 표면 온도에 비해 낮아지게 함으로써, 상기 구조물의 내부를 냉각시키는 데 더 적은 에너지가 필요하게 되는, 구조물의 에너지 소비율의 감소 방법. - 적외선에 노출되는 구조물의 온도 증가를 억제하는 방법으로서,
상기 방법은,
(i) 상기 구조물 위에 제1 코팅 조성물을 도포하여 제1 층을 형성하고, (ii) 상기 제1 층의 적어도 일부 위에 제2 코팅 조성물을 도포하여 제2 층을 형성함을 포함하고,
상기 제1 코팅 조성물은, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 0.55 내지 약 0.95㎛, 바람직하게는 약 0.6 내지 약 0.9㎛, 더욱 더 바람직하게는 약 0.7 내지 약 0.8㎛의 범위인 제1 미립자 물질을 포함하고, 상기 제2 코팅 조성물은, 비히클에 분산된, 실질적으로 루틸형인 결정 습성을 갖고 평균 입자 크기가 약 1.0 내지 약 1.6㎛, 바람직하게는 약 1.2 내지 약 1.4㎛의 범위인 제2 미립자 물질과 착색제를 포함하는, 적외선에 노출되는 구조물의 온도 증가를 억제하는 방법. - 구조물의 에너지 소비율을 감소시키기 위한, 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 적층된 착색된 태양열 반사 시스템의 용도.
- 적외선에 노출되는 구조물의 온도 증가를 억제하기 위한, 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 적층된 착색된 태양열 반사 시스템의 용도.
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