KR20140022782A - 근적외선 반사 조성물 및 이를 포함하는 건축물 개방구용 피복재 - Google Patents

근적외선 반사 조성물 및 이를 포함하는 건축물 개방구용 피복재 Download PDF

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KR20140022782A
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3쥐 머멧 코퍼레이션
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Abstract

근적외선(IR) 반사능이 증가된 제품을 형성하는데 사용될 수 있는 조성물을 개시한다. 조성물은 IR 반사 및/또는 IR 투과 비백색 안료를 포함할 수 있고, 건축물 개방구용 피복재, 예컨대 창문 피복재를 형성하는데 사용하기 적당한 기재, 예컨대 원사를 성공적으로 코팅하기 위하여 적당한 점도를 가지는 조성물이 형성될 수 있다. 또한 연마재, 무기 IR 반사 짙은색 안료를 포함하는 조성물로 코팅된 직물 기재를 포함하여, 상기 조성물로 코팅된 직물 기재를 개시한다.

Description

근적외선 반사 조성물 및 이를 포함하는 건축물 개방구용 피복재{NEAR INFRARED REFLECTING COMPOSITION AND COVERINGS FOR ARCHITECTURAL OPENINGS INCORPORATING SAME}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 미국 가특허 출원 일련번호 제61/419,481호(출원일: 2010년 12월 3일)의 우선권을 주장하며, 이 기초출원은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
건축물 개방구, 예를 들어 창문, 문, 아치형 입구 등에서의 배치용으로 다양한 상이한 유형의 피복재(covering)가 존재한다. 이와 같은 피복재는 창문 블라인드 및 차광막을 포함한다. 창문 차광막은 종종 강도, 유연성, 및 내마모성을 제공하는 중합체 코팅 원사(yarn)로 짜여진 직물(textile)을 포함한다. 코어사(core yarn)는 일반적으로 폴리에스터, 유리, 폴리올레핀 등으로 형성된다. 원사의 중합체 코팅재는 중합체 수지, 예를 들어 폴리(염화비닐)(PVC), 폴리올레핀, 폴리에스터 등을 포함할 수 있다. 코팅재는 또한 안료, 난연 물질, 및 자외선 흡수재를 포함하여 다양한 첨가제를 포함하도록 배합되어 왔다.
구조물에 충돌하는(impinging) 태양 에너지를 더 잘 제어하도록 건축물 개방구용 피복재를 개선하는데 관심이 증가하고 있다. 태양 복사의 수동적인 열 관리를 통해, 에너지 소비가 극적으로 감소될 수 있다. 게다가, 세계 경제 발전의 증가는 감소하는 에너지 보유에 대한 수요의 증가로 이어질 것으로 예상된다. 전세계 온도의 증가와 결합된 이것은 선택에서 필수로 개선된 수동적인 열 관리 기술을 위한 탐색을 상승시킬 것으로 예상된다.
건축물 개방구의 설계를 통한 개선된 에너지 관리는 새로운 것이 아니다. 예를 들어, 상기 기술된 직물 재료는 양호한 열 단열 특성을 제공하는 것으로 인식되어 왔다. 백색 안료, 예를 들어 티타늄 다이옥사이드계 안료는 일조 조정을 개선하는데 이용되어 왔다. 예를 들어, 티타늄 다이옥사이드계 안료로 형성된 물품은 근적외선(near infrared, NIR) 복사의 70% 초과를 반사할 수 있다. 물품 상에 생성된 열은 주로 물품의 NIR 반사 특성에 좌우되므로, 매우 반사성인 백색 안료의 사용은 열 생성을 최소화할 수 있다.
불행하게도, 건축물 개방구용 비백색(non-white) 피복재를 형성하기 위하여, 수동적인 태양 에너지 관리에 대가가 지불되어 왔다. 종래의 카본 블랙계 안료를 포함하여 더 어두운 색의 물질은 충돌하는 태양 복사의 단지 약 5%를 반사할 것이다. NIR의 증가된 흡광도는 피복재 자체의 표면 온도의 증가뿐만 아니라 주위 온도의 증가를 가져온다. 게다가, 시간의 경과에 따라서 더 어두운 물질에 놓인 열응력은 피복재에 대하여 수명을 더 짧게 만든다.
적외선(IR) 반사 안료 및 IR 투명 안료는 이전부터 알려져 왔다(예컨대, 미국 특허 제6,174,360호, 제6,521,038호 및 제7,416,601호를 참조, 이들은 본 명세서에 참조로 포함됨). 이들 물질은 군사적 적용, 지붕 재료, 및 잉크에서의 사용에 대하여 제안되어 왔다. 불행하게도, 이들 물질은 기타 다른 적용에서의 처리 및 사용상의 어려움을 나타낸다. 예를 들어, IR 반사 무기 안료는 매우 연마성이어서, 이는 원사/직물에 대한 착색제로서 이용되지 않았다. 추가적으로, 원하는 어두운 색상을 형성하는데 필요한 안료 추가물 수준은 종종 특정 기재(substrate)를 코팅하는데 필요한 조건을 처리하는데 있어서 조성물을 너무 점성으로 만든다. 예를 들어, 검정색 코팅을 얻기 위하여, 검정색 안료는 종종 수지 100부당 약 20부(parts per hundred parts resin; phr)의 농도로 안료 조성에 추가될 것이며, 생성된 배합물이 점도가 약 10,000cP를 나타내어, 불가능하지 않다면 특정 처리 방법(예컨대, 섬유 코팅 방법)을 비현실적으로 만든다.
상기한 점을 고려하여, 현재 건축물 개방구를 덮기 위한 비백색이면서 더 깊은 색조로 물질을 형성하는데 사용될 수 있는 조성물에 대한 수요가 존재한다. 더 구체적으로, 양호한 태양 에너지 관리 특성을 나타내는 창문 피복재와 같은 비백색 조성물 및 제품에 대한 수요가 존재한다.
하나의 실시형태에 따라서, 건축물 개방구의 구성 요소 코팅용, 예컨대 창문 피복재를 형성하는데 사용되는 섬유 코팅용 조성물을 개시한다. 조성물은 중합체 수지 및 비백색 안료를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 안료는 IR 반사 안료 또는 IR 투명 안료일 수 있다. 구성 요소를 적절하게 코팅하기 위하여, 조성물은 20rpm에서 브룩필드(Brookfield) RTV를 이용하여 측정된 점도가 약 5000cP 미만일 수 있다. 조성물은 비백색 IR 반사 피복재를 형성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 경화된 조성물은 관측각 25°에서 측정된 CIELAB L* 값이 약 90 미만일 수 있다.
또한 경화된 조성물을 포함하는 건축물 개방구용 피복재를 개시한다. 예를 들어, 상기 경화된 조성물을 포함하는 피복재는 약 700 내지 약 2500㎚의 충돌하는 태양 복사의 약 15% 초과를 반사할 수 있다. 피복재는 창문 피복재, 예를 들어 창문 차광막, 창문 블라인드, 커튼, 차양, 차양 차광막 등과 같은 창문 피복재일 수 있다.
또한, 건축물 개방구용 피복재를 형성하는 방법을 개시한다. 예를 들어, 방법은 중합체 수지와 비백색 안료를 혼합하여 조성물을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 안료는 IR 반사 안료 또는 IR 투명 안료이다. 방법은 또한 조성물의 점도를 조정하여 조성물은 20rpm에서 브룩필드 RTV를 이용하여 측정된 점도가 약 5000cP 미만인 단계, 기재를 상기 조성물로 코팅하는 단계, 및 상기 조성물을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 원사를 코팅할 수 있고, 그 후 코팅된 원사는 창문 피복재, 예컨대 창문 차광막을 형성하는데 사용하기 위한 직조(woven) 또는 부직포 직물을 형성하는데 이용될 수 있다.
다른 실시형태에 따라서, 방법은 기재를 다수의 층으로 코팅하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 층 중 적어도 하나는 하나 이상의 IR 반사 또는 IR 투명 안료 또는 이의 조합을 포함하는 조성물이다. 상기 방법에 따라서, 제1 층은 매우 반사성인 IR 층일 수 있다. 예를 들어, 제1 층은 백색 안료를 포함할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 제1 층은 제2 층보다 더 IR 반사성일 수 있다. 제1 층과 제2 층 모두 또는 대안적으로 오직 제2 층만 하나 이상의 비백색 IR 반사 및/또는 투명 안료를 포함할 수 있다.
당업자에게 본 발명의 최선의 방식을 포함하여, 본 발명의 완전하면서 가능한 개시 내용은 첨부된 도면에 대한 참조를 포함하여 명세서의 나머지 부분에 보다 구체적으로 제시되어 있으며, 여기에서:
도 1은 날실과 씨실 둘 다에서 모두 검정색 원사로 형성된 3가지 상이한 패브릭(fabric)의 총 태양 에너지 반사를 그래프로 도시한 도면, 상기 패브릭 중 하나는 본 명세서에 기술된 바와 같이 날실에 NIR 반사 원사를 포함하고, 상기 패브릭 중 하나는 본 명세서에 기술된 바와 같이 날실과 씨실 둘 다에 NIR 반사성 원사를 포함하며, 상기 패브릭 중 하나는 본 명세서에 기술된 바와 같이 날실과 씨실 둘 다에 카본 블랙 안료를 포함시켜 제조된 전통적인 원사를 포함한다.
도 2는 날실 중 검정색 원사 및 씨실 중 짙은 갈색 원사로 형성된 3가지 상이한 패브릭의 총 태양 에너지 반사를 그래프로 도시한 도면, 상기 패브릭 중 하나는 본 명세서에 기술된 바와 같이 날실에 NIR 반사 원사를 포함하고, 상기 패브릭 중 하나는 본 명세서에 기술된 바와 같이 날실과 씨실 둘 다에 NIR 반사 원사를 포함하며, 상기 패브릭 중 하나는 본 명세서에 기술된 바와 같이 날실과 씨실 둘 다에 전통적인 원사를 포함한다.
도 3은 날실 중 검정색 원사 및 씨실 중 회색 원사로 형성된 3가지 상이한 패브릭의 총 태양 에너지 반사를 그래프로 도시한 도면, 상기 패브릭 중 하나는 본 명세서에 기술된 바와 같이 날실에 NIR 반사 원사를 포함하고, 상기 패브릭 중 하나는 본 명세서에 기술된 바와 같이 날실과 씨실 둘 다에 NIR 반사 원사를 포함하며, 상기 패브릭 중 하나는 본 명세서에 기술된 바와 같이 날실과 씨실 둘 다에 전통적인 원사를 포함한다.
도 4는 본 명세서에 개시된 바와 같이 조성물로 코팅된 섬유로 형성된 패브릭을 포함하여 여러 가지 상이한 패브릭의 IR 영상을 포함한다.
본 논의 내용은 단지 예시적인 실시형태의 설명으로서, 본 개시 내용의 광범위한 측면을 제한하는 것으로 의도되지 않음을 당업자라면 이해해야 한다.
일반적으로, 본 개시 내용은 NIR 반사능이 증가된 제품을 형성하는데 사용될 수 있는 조성물에 관한 것이다. 더 구체적으로, 개시된 조성물은 IR 반사 및/또는 IR 투과 비백색 안료를 포함할 수 있다. 유리하게, 조성물은 적당한 점도로 형성되어 건축물 개구부용 피복재를 형성하는데 사용하기에 적당한 기재를 성공적으로 코팅할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 IR 반사 비백색의 직조 창문 피복재를 형성하는데 사용될 수 있는 섬유 또는 원사를 코팅할 수 있다. 코팅된 원사를 포함한 패브릭은, 원사 코팅에서 전통적인 비백색 안료를 이용하는 유사한 패브릭에 비하여 NIR 및 IR 스펙트럼을 통해 매우 증가된 반사성을 나타낼 수 있다.
또한 무기 IR 반사 안료를 포함하는 조성물로 코팅된 직물 기재를 개시한다. 전통적으로, 이와 같은 안료는 안료의 연마 성질로 인하여 원사와 같은 직물 기재에 적당하지 않은 것으로 간주되어 왔다. 이러한 문제점은 본 개시 내용에서 연마 안료를 포함하는 조성물과 기재 사이에 중간 코팅층을 제공함으로써 극복되었다.
코팅 조성물은 열경화성 수지 또는 열가소성 수지일 수 있는 중합체 수지를 포함할 수 있다. 예로서, 코팅 조성물은 폴리염화비닐, 아크릴, 폴리에스터, 폴리아마이드, 아라미드, 폴리우레탄, 폴리비닐 알코올, 폴리올레핀, 폴리락타이드 등인 수지를 포함할 수 있다. 수지 중합체는 동종 중합체 또는 공중합체일 수 있다. 추가적으로, 공중합체는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있다. 중합체 수지는 중합체 블렌드 중에 하나 이상의 중합체, 예를 들어 2개 이상의 중합체를 포함할 수 있다.
열경화성 중합체 수지를 고려할 때, 조성물은 또한 가교제를 포함할 수 있다. 예로서, 열경화성 중합체 수지는 아이소사이아네이트 가교제, 유기 금속 가교제 등을 사용함으로써 가교될 수 있다.
하나의 바람직한 실시형태에서, 조성물은 수성 매질 중 중합체로 형성된 에멀젼을 포함할 수 있다. 일반적으로, 에멀젼은 고분자량 수지를 포함할 수 있으며; 전형적으로 폴리우레탄, 아크릴 또는 메타크릴 수지는 에멀젼 기반 코팅 조성물을 형성하는데 이용될 수 있다.
조성물의 중합체는 조성물의 가공 동안 임의의 시점에서 중합될 수 있다. 예를 들어, 단량체 및/또는 올리고머를 포함하는 조성물이 형성될 수 있으며, 이들 치환체는 조성물의 형성 동안 또는 형성 후에 중합될 수 있다. 예로서, 조성물은 중합이 일어날 수 있는 동안 코팅재가 경화될 수 있는 후에 기재를 코팅하는데 이용될 수 있다. 하나의 실시형태에 따라서, 단량체의 혼합물을 포함하는 조성물이 기재에 적용될 수 있으며, 중합은 코팅 공정 후에 경화와 함께 시작될 수 있다. 열경화성 코팅의 형성을 고려할 때, 이러한 실시형태는 특히 유리할 수 있다.
하나의 바람직한 실시형태에서, 조성물은 비닐 중합체 및 가소제로 형성된 플라스티졸을 포함할 수 있다. 일반적으로, 플라스티졸은 가소제 및 고분자량의 수지, 전형적으로 폴리염화비닐(PVC) 또는 아크릴을 포함할 수 있으며, 가요성이면서 영구적으로 가소화된 코팅 조성물을 형성할 수 있다.
진술한 바와 같이, 본 명세서에 포함된 중합체는 동종 중합체 및 공중합체를 포함한다. 예를 들어, 코팅 조성물 중 PVC 중합체는 PVC 동종 중합체 또는 공중합체일 수 있다. PVC 공중합체는 염화비닐 단량체 및 메타크릴레이트, 아크릴로나이트릴, 스타이렌, 페닐렌옥사이드, 아크릴산, 말레산 무수물, 비닐 알코올 및 비닐 아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 기타 다른 단량체로 형성될 수 있다.
가소제는 일반적으로 플라스티졸의 중합체 수지 입자를 분산시키는 능력이 있는, 휘발성이 낮은 화합물이다. 가소제는 또한 기재에의 중합체 수지의 부착을 용이하게 할 수 있다. 전형적인 가소제로는 노르말 사슬 및 분지 사슬 알코올 에스터 및 다양한 모노-, 다이-, 및 트라이-염기성 산의 글라이콜 에스터, 예를 들어 프탈산, 아디프산, 세바신산, 아젤라인산, 시트르산, 트라이멜리트(및 무수물) 및 인산의 에스터; 클로로하이드로카본; 장쇄 알코올의 에스터; 액체 폴리에스터; 및 에폭시화 천연 오일, 예를 들어 아마인유 및 콩기름을 포함한다.
대표적인 프탈레이트 가소제로는 다이-2-에틸헥실 프탈레이트, n-C6-C8-C10 프탈레이트, n-C7-C9-C11 프탈레이트, n-옥틸-n-데실 프탈레이트, 다이트라이데실 프탈레이트, 다이아이소닐 프탈레이트, 다이아이소옥틸 프탈레이트, 다이아이소데실 프탈레이트, 뷰틸벤질프탈레이트, 다이헥실 프탈레이트, 뷰틸 옥시틸 프탈레이트, 다이카프릴 프탈레이트, 다이-2-에틸헥실 아이소프탈레이트, 알킬 벤젠 프탈레이트, 다이메틸 프탈레이트, 다이뷰틸 프탈레이트, 다이아이소뷰틸 프탈레이트, 뷰틸 아이소데실 프탈레이트, 뷰틸 아이소-헥실 프탈레이트, 다이노닐 프탈레이트, 다이아이소노닐 프탈레이트, 다이옥틸 프탈레이트, 헥실 옥틸 데실 프탈레이트, 다이데실 프탈레이트, 다이아이소데실 프탈레이트, 다이운데실 프탈레이트, 뷰틸-에틸헥실 프탈레이트, 뷰틸벤질 프탈레이트, 옥틸벤질 프탈레이트, 다이사이클로헥실 프탈레이트, 다이페닐 프탈레이트, 알킬아릴 프탈레이트, 및 2-에틸헥실아이소데실 프탈레이트를 포함한다.
추가적인 가소제로는 아비에트산 유도체, 아세트산 유도체, 아디프산 유도체(예컨대, 다이-2-에틸헥실 아디페이트, 다이아이소노닐 아디페이트, 다이아이소데실 아디페이트), 아젤라인산 유도체(예컨대, 다이-2-에틸헥실 아젤레이트), 벤조산 유도체, 폴리페닐 유도체, 시트르산 유도체, 에폭시 유도체(예컨대, 에폭시화 대두유 및 에폭시화 아마인유), 폼알 유도체, 퓨말산 유도체, 글루타르산 유도체, 글라이콜 유도체(에컨대, 다이프로필렌 글라이콜 다이벤조에이트) 등을 포함한다.
조성물에 포함되는 가소제의 양은 형성될 제품의 원하는 특징에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 가소제의 더 높은 수준은 조성물의 저온 굴곡 온도(cold flex temperature)를 더 낮출 수 있고, 강도와 경도에서의 감소를 수반한다. 일반적으로, 조성물에 포함될 때 가소제는 수지의 100부당 약 30부(phr) 내지 약 60부(phr)의 양으로 존재할 수 있다.
조성물은 또한 IR 반사 안료 및 IR 투명 안료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. IR 반사 안료 또는 IR 투명 안료는 색상을 나타낼 것이며, 즉 약 390 내지 약 750㎚의 가시 스펙트럼에서 흡수 피크를 가질 것이다. 추가적으로, 조성물은 비백색 안료인 IR 반사 또는 IR 투명 안료를 포함할 것이다. 하나의 실시형태에서, IR 반사 안료 또는 IR 투명 안료는 검정색 안료일 수 있다. 조성물은 또한 다수의 상이한 안료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 또한 비백색 및 백색 안료를 모두 포함하는 안료의 혼합물을 포함할 수 있다.
물론, 조성물은 IR 반사 안료 및/또는 IR 투명 안료의 혼합물을 포함하여 원하는 색상 및 태양 에너지 제어 특징을 가지는 코팅재를 제공할 수 있다. 게다가, 조성물은 무색인 하나 이상의 IR 반사 안료(들) 및/또는 IR 투명 안료(들), 및 색상이 있는 하나 이상의 안료를 포함할 수 있다. 마찬가지로 안료는 가시 스펙트럼에서 투명하거나 불투명할 수 있다.
일반적으로, 코팅재는 안료를 포함하여 조성물로 형성된 코팅재가 비백색 코팅재이도록 할 수 있다. 예로서, 조성물로 형성된 경화된 코팅재는 25°의 관찰각에서 측정된 CIELAB L* 값이 약 90 미만, 약 70 미만, 약 50 미만, 약 30 미만, 약 20 미만, 또는 약 10 미만일 수 있다.
본 명세서에서 사용된, 용어 IR 반사 안료는 일반적으로 조성물에 포함될 때 NIR 복사의 반사율, 즉 파장이 약 700 내지 약 2500나노미터인 전자기 복사를 가지는 경화된 코팅재를 제공하는 안료를 말한다. 예로서, 하나 이상의 IR 반사 안료를 포함하는 조성물로 형성된 코팅재는 IR 반사 안료의 포함을 제외하고는 유사한 코팅재보다 약 10%, 약 15%, 또는 약 20% 더 높은 일사 반사율을 나타낼 수 있다. 하나의 실시형태에서, 코팅재 및/또는 기재 상에 코팅재를 포함하는 복합재의 UV/VIS/IR 스펙트럼은 ASTM E 903-96에 따라서 측정될 수 있다. 일사 반사율은 하나의 실시형태에서 약 250 내지 약 2500나노미터의 파장 범위에서 ASTM E-891에 따라서 계산될 수 있다.
IR 반사 안료는 NIR 파장 영역에서 가시 영역에서 나타내는 것보다 더 작은, 이와 같은 또는 이보다 더 큰 반사율을 나타낼 수 있다. 예를 들어, NIR 영역에서의 반사율 대 가시 영역에서의 반사율의 비율은 1:1 초과, 예를 들어 약 2:1, 약 3:1 초과, 약 10:1 초과, 또는 약 15:1 초과일 수 있다.
일반적으로 당업계에 알려져 있는 것과 같은 임의의 IR 반사 안료는 본 명세서에 포함되어 있다. 예를 들어, IR 반사 안료는 무기 산화물 안료일 수 있다. 예시적인 IR 반사 안료로는 제한 없이 티타늄 다이옥사이드, 아연 설파이드, 티타늄 갈색 스피넬, 크롬 옥사이드 그린, 아이런 옥사이드 레드, 크롬 티타네이트 옐로우, 및 니켈 티타네이트 옐로우를 포함할 수 있다.
IR 반사 안료는 금속 및 알루미늄, 크롬, 코발트, 철, 구리, 망간, 니켈, 은, 금, 철, 주석, 아연, 청동, 황동의 금속 합금을 포함할 수 있다. 금속 합금은 특히 아연-구리 합금, 아연-주석 합금, 및 아연-알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 몇몇 구체적인 예로는 니켈 안티모니 티타늄, 니켈 니오븀 티타늄, 크롬 안티모니 티타늄, 크롬 니오븀, 크롬 텅스텐 티타늄, 크롬 아이런 니켈, 크롬 아이런 옥사이드, 크롬 옥사이드, 크롬 티타네이트, 망간 안티모니 티타늄, 망간 페라이트, 크롬 그린-블랙(green-black), 코발트 티타네이트, 크로마이트, 또는 인산염, 코발트 마그네슘, 및 알루미나이트, 아이런 옥사이드, 아이런 코발트 페라이트, 아이런 티타늄, 아연 페라이트, 아연 아이런 크로마이트, 구리 크로마이트, 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 상업적으로 입수가능한 무기 IR 반사 안료는 상품명 시코팔(Sicopal(등록상표)), 메테오르(Meteor(등록상표)) 및 시코탄(Sicotan(등록상표)) 하에서 시판되는 것들 포함하며, 이들 모두는 바스프 사(BASF Corporation; 미국 미시건주 사우스필드 소재)로부터 입수가능하다. 기타 다른 무기 IR 반사 안료는 셰퍼드 컬러 컴퍼니(Shepherd Color Company; 미국 오하이오주 신시내티 소재) 및 페로(Ferro; 미국 오하이오주 클리블랜드 소재)로부터 입수가능하다.
언급한 바와 같이, 투명 및/또는 반투명 IR 반사 안료는 또한 개시된 조성물에 포함될 수 있다. 예를 들어, 솔라플레어(Solarflair) 9870 안료(머크사(Merck KGaA; 독일 다름슈타트 소재)로부터 상업적으로 입수가능함)가 사용될 수 있으며, 이는 소량으로 이용될 때 반투명하고 본질적으로 무색이다.
IR 반사 안료는 동종이거나 이종일 수 있다. 예를 들어, IR 반사 안료는 코어 물질 상에 코팅재를 포함하는 복합 물질, 예를 들어 구리 또는 티타늄 다이옥사이드으로 코팅된 운모 입자와 같은 금속으로 코팅된 실리카 코어일 수 있다. 금속 입자의 표면에 흡착된 착색 안료를 포함하는 예시적인 복합 안료는 미국 특허 제5,037,475호(Chida , et al .)에 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. 이와 같은 착색된 금속 안료는 상품명 파이어플레이크(FIREFLAKE) 하에서 U.S. 알루미늄 사(U.S. Aluminum, Inc.; 미국 뉴저지주 플레밍턴 소재)로부터 상업적으로 입수가능하다.
IR 반사 안료의 구체적인 예로는 시코탄(등록상표) 옐로우(Yellow) K 1010, 시코탄(등록상표) 옐로우 K 1011/K 1011 FG, 시코팔(등록상표) 옐로우 K 1120 FG, 시코팔(등록상표) 옐로우 K 1160 FG, 시코탄(등록상표) 옐로우 K 2001 FG, 시코탄(등록상표) 옐로우 K 2011 FG, 시코탄(등록상표) Yellow NBK 2085, 시코탄(등록상표) 옐로우 K 2111 FG, 시코탄(등록상표) 옐로우 K 2112 FG, 메테오르(등록상표) 플러스 버프(Plus Buff) 9379, 메테오르(등록상표) 플러스 버프 9379 FF, 메테오르(등록상표) 플러스 버프 9399 FF, 메테오르(등록상표) 버프 7302, 메테오르(등록상표) 플러스 골든(Golden) 9304, 시코탄(등록상표) 오렌지(Orange) K 2383, 시코트란스(Sicotrans(등록상표)) 레드(Red) K 2819, 시코트란스(등록상표) 레드 K 2915, 메테오르(등록상표) 플러스 레드-버프 9384, 시코팔(등록상표) 브라운(Brown) K 2595, 시코탄(등록상표) 브라운 K 2611, 시코탄(등록상표) 브라운 K 2711, 시코팔(등록상표) 브라운 K 2795 FG, 메테오르(등록상표) 플러스 브라운 9730, 메테오르(등록상표) 플러스 브라운 9770, 시코탄(등록상표) 브라운 NBK 2755, 시코팔(등록상표) 블루(Blue) K 6310, 메테오르(등록상표) 플러스 블루 9538, 시코팔(등록상표) 그린 K 9110, 시코팔(등록상표) 그린 K 9710, 메테오르(등록상표) 플러스 그린 9444, 메테오르(등록상표) 플러스 블랙 9875, 메테오르(등록상표) 플러스 블랙 9880, 메테오르(등록상표) 플러스 블랙 9887, 메테오르(등록상표) 플러스 블랙 9891, 시코팔(등록상표) 블랙 K 0095(바스프사 제품); 블루 211, 블루 214, 블루 385, 블루 424, 그린 187B, 그린 223, 그린 410, 그린 260, 옐로우 10P110, 옐로우 10P225, 옐로우 10P270, 브라운 10P857, 브라운 10P835, 브라운 10P850, 블랙 10P922, 블랙 411A(셰퍼드 컬러 컴퍼니 제품); 및 22-5091 PK, 22-5096 PK, 22-4050 PK, 21-4047 PK, 23-10408 PK, 26-10550 PK, 24-775 PK, 24-10204 PK, 24-10430 PK, 24-10466 PK, V-9415 옐로우, V-9416 옐로우, 10415 골든(Golden) 옐로우, 10411 골든 옐로우, 10364 브라운, 10201 이클립스(Eclipse) 블랙, V-780 IR BRN 블랙, 10241 포레스트(Forest) 그린, V-9248 블루, V-9250 브라이트(Bright) 블루, F-5686 터쿼이즈(Turquoise), 10202 이클립스 블랙, V-13810 레드, V-12600 IR 코발트 그린, V-12650 하이(Hi) IR 그린, V-778 IR Brn 블랙, V-799 Brn 블랙, 10203 이클립스 블루 블랙(페로 제품)을 포함할 수 있다.
IR 반사 안료의 형태 및 크기는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 안료는 비정질 형태, 또는 임의의 기타 다른 기하학적 형태의 구형, 막대형일 수 있다.
종종, IR 반사 안료는 평평한 플레이크 형태를 한정한다. 플레이크 형태의 안료는 두께가 예컨대 최대 약 10마이크로미터(㎛), 예를 들어 약 0.5㎛ 내지 약 10㎛, 또는 약 1㎛ 내지 약 5㎛일 수 있다. 하나의 실시형태에서, 얇은 플레이크 입자는 최대 폭이 약 10㎛ 내지 약 150㎛, 예를 들어 약 20㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다. 개별적인 평평한 플레이크는 임의의 형태, 예컨대 평평한 표면, 울퉁불퉁한 표면, 둥근 또는 들쭉날쭉한 가장자리 등을 가질 수 있다.
존재할 경우, 조성물은 최대 약 50phr의 양으로 하나 이상의 IR 반사 안료(들)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 약 3phr 내지 약 40phr, 또는 약 5phr 내지 약 15phr의 양으로 하나 이상의 IR 반사 안료를 포함할 수 있다.
조성물은 하나 이상의 IR 투명 안료, 및 또는 대안적으로 하나 이상의 IR 반사 안료를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된, 용어 IR 투명 안료는, 미국 특허 출원 공개 제2004/0191540호(Jakobi , et al .; 이는 본 명세서에 참조로 포함됨)에 기술된 바와 같이, 일반적으로 근적외선 파장 영역(약 700 내지 약 2500나노미터)에서 상당히 투명한 안료를 말한다. IR 투명 안료는 일반적으로 평균 전송률이 NIR 스펙트럼에서 적어도 약 70%일 수 있다.
IR 투명 안료는 유색이거나 무색일 수 있고, 불투명하거나 투명할 수 있다. 그러나 일반적으로, IR 투명 안료는 가시 스펙트럼에서 적어도 하나의 파장으로 흡수할 수 있고 조성물로 형성된 경화된 코팅재에 색상을 제공할 수 있다. 예를 들어, IR 투명 검정색 안료는 조성물에 포함될 수 있다.
하나의 실시형태에서, IR 투명 안료는 NIR 스펙트럼에서 반사율을 나타낼 수 있다. 이러한 반사율은 파장에 따라서 다양할 수 있다. 예를 들어, 반사율의 전체 양은 파장이 증가함에 따라 증가할 수 있다. 예로서, IR 투명 안료는 약 750㎚의 파장에서 입사 복사의 약 10%를 반사할 수 있고, 약 900㎚의 파장에서 입사 복사의 약 90% 이상을 반사할 수 있다.
IR 투명 안료는 제한 없이 페릴렌계 안료, 프탈로사이아닌계 안료, 나프탈로사이아닌계 안료 등을 포함할 수 있다.
페릴린계 안료는 다음의 일반 구조를 포함하는 안료를 말한다:
Figure pct00001
용어 페릴렌계 안료는 페릴렌 및 릴렌뿐만 아니라 이온, 페릴렌 또는 릴렌 코어를 포함하는 이의 유도체를 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용된, 용어 릴렌 유도체는 릴렌 코어를 가지는 임의의 화합물을 말한다. 대안적으로 진술하면, 릴렌 유도체는 폴리사이클릭 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbon, PAH) 모이어티를 포함하고 릴렌의 임의의 주변 수소 원자 대신에 임의의 수의 주변 치환체를 가지는 임의의 분자를 포함한다. 하나 초과의 주변 치환체가 존재할 경우, 주변 치환체는 동일하거나 상이할 수 있다.
상업적으로 입수가능한 페릴렌 안료의 예로는 바스프 사 제품인 루모겐(Lumogen(등록상표)), 팔리오겐(Paliogen(등록상표)) 및 헬리오겐(Heliogen(등록상표)) 안료를 포함한다. IR 투명 안료의 추가적인 예는 미국 특허 출원 공개 제2009/0098476호(Denton , et al .; 이는 본 명세서에 참조로 포함됨)에 기술되어 있으며, 페릴렌 아이소인돌렌 구조, 아조메틴 구조, 및/또는 아닐린 구조를 가지는 것을 포함한다.
프탈로사이아닌계 안료는 다음의 일반 구조를 가지는 안료를 말한다:
Figure pct00002
용어 프탈로사이아닌계 안료는 프탈로사이아닌뿐만 아니라 이온, 메탈로프탈로사이아닌, 프탈로사이아닌 유도체 및 이들의 이온, 및 금속화 프탈로사이아닌 유도체를 포함하는 것으로 의도된다. 용어 프탈로사이아닌 유도체는 프탈로사이아닌 코어를 가지는 임의의 화합물을 말한다. 대안적으로 진술하면, 프탈로사이아닌 유도체는 테트라벤조[b, g, l, q]-5,10,15,20-테트라아자포피린 모이어티를 포함하고 프탈로사이아닌 모이어티의 1, 2, 3, 4, 8, 9, 10, 11, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 또는 25번 위치에서 탄소 원자에 결합된 임의의 주변 수소 원자 대신에 임의의 수의 주변 치환체를 가지는 임의의 분자를 포함한다. 하나 초과의 주변 치환체가 존재할 경우, 주변 치환체는 동일하거나 상이할 수 있다.
용어 나프탈로사이아닌 화합물은 다음의 일반 구조를 가지는 안료를 말한다:
Figure pct00003
용어 나프탈로사이아닌계 안료는 나프탈로사이아닌 및 이의 이온, 메탈로나프탈로사이아닌, 나프탈로사이아닌 유도체 및 이들의 이온, 및 금속화 나프탈로사이아닌 유도체를 말하는 것으로 의도된다. 용어 나프탈로사이아닌 유도체는 나프탈로사이아닌 코어를 가지는 임의의 화합물을 말한다. 대안적으로 진술하면, 나프탈로사이아닌 유도체는 테트라나프탈로[b, g, l, q]-5,10,15,20-테트라아자포피린 모이어티를 포함하고 나프탈로사이아닌 모이어티의 탄소 원자에 결합된 임의의 주변 수소 원자 대신에 임의의 수의 주변 치환체를 가지는 임의의 분자를 포함한다. 하나 초과의 주변 치환체가 존재할 경우, 주변 치환체는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에서 사용하기에 적당한 프탈로사이아닌, 나프탈로사이아닌 및 릴렌 화합물은 임의의 적외선을 흡수하는 프탈로사이아닌, 나프탈로사이아닌 또는 릴렌 화합물을 포함한다.
프탈로사이아닌 및 나프탈로사이아닌 화합물은 예를 들어 나트륨, 칼륨 및 리튬을 포함하는 1가 금속; 구리, 아연, 철, 코발트, 니켈, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 백금, 망간, 주석, 바나듐 및 칼슘을 포함하는 2가 금속; 또는 3가 금속, 4가 금속, 또는 훨씬 더 원자가가 큰 금속으로 금속화될 수 있다.
일반적으로, 2가 금속을 포함하는 것을 제외하고, 임의의 금속화된 프탈로사이아닌 또는 나프탈로사이아닌 화합물의 전하는, 종종 금속 이온에 대한 축 방향으로 조정된 적절한 전하의 양이온 또는 음이온에 의해 균형을 이룰 것이다. 적당한 이온의 예로는 제한 없이 할로겐 음이온, 금속 이온, 수산화 음이온, 옥사이드 음이온(O2 -) 및 알콕사이드 음이온을 포함한다.
프탈로사이아닌 화합물은 제한 없이 알루미늄 1,4,8,11,15,18,22,25-옥타뷰톡시-29H,31H-프탈로사이아닌 트라이에틸실록사이드; 구리(II) 1,4,8,11,15,18,22,25-옥타뷰톡시-29H,31H-프탈로사이아닌; 니켈(II) 1,4,8,11,15,18,22,25-옥타뷰톡시-29H,31H-프탈로사이아닌; 1,4,8,11,15,18,22,25-옥타뷰톡시-29H,31H-프탈로사이아닌; 아연 1,4,8,11,15,18,22,25-옥타뷰톡시-29H,31H-프탈로사이아닌; 구리(II) 2,3,9,10,16,17,23,24-옥타키스(옥틸옥시)-29H,31H-프탈로사이아닌; 2,3,9,10,16,17,23,24-옥타키스(옥틸옥시)-29H,31H-프탈로사이아닌; 규소 2,3,9,10,16,17,23,24-옥타키스(옥틸옥시)-29H,31H-프탈로사이아닌 다이하이드록사이드; 아연 2,3,9,10,16,17,23,24-옥타키스(옥틸옥시)-29H,31H-프탈로사이아닌; 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
나프탈로사이아닌 화합물은 제한 없이 알루미늄 5,9,14,18,23,27,32,36-옥타뷰톡시-2,3-나프탈로사이아닌 트라이에틸실록사이드, 구리(II) 5,9,14,18,23,27,32,36-옥타뷰톡시-2,3-나프탈로사이아닌, 니켈(II) 5,9,14,18,23,27,32,36-옥타뷰톡시-2,3-나프탈로사이아닌, 5,9,14,18,23,27,32,36-옥타뷰톡시-2,3-나프탈로사이아닌, 아연 5,9,14,18,23,27,32,36-옥타뷰톡시-2,3-나프탈로사이아닌 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
릴렌 화합물은 제한 없이 미국 특허 제5,405,962호; 제5,986,099호; 제6,124,458호; 제6,486,319호; 제6,737,159호; 제6,878,825호; 및 제6,890,377호; 및 미국 특허 출원 공개 제2004/0049030호 및 제2004/0068114호에 기술된 것들을 포함하며, 이들은 모두 본 명세서에 참조로 포함된다.
조성물에 포함될 수 있는 프탈로사이아닌, 나프탈로사이아닌, 및 릴렌 IR 투명 안료의 추가적인 예는 미국 특허 출원 공개 제2007/0228340호(Hayes , et al .)에 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다.
기타 다른 IR 투명 안료로는 제한 없이 구리 프탈로사이아닌 안료, 할로겐화 구리 프탈로사이아닌 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 페릴렌 안료, 모노아조 안료, 디스아조 안료, 퀴노프탈론 안료, 인단트론 안료, 다이옥사진 안료, 투명 아이런 옥사이드 갈색 안료, 투명 아이런 옥사이드 적색 안료, 투명 아이런 옥사이드 황색 안료, 카드뮴 주황색 안료, 군청색 안료, 카드뮴 황색 안료, 크롬 황색 안료, 코발트 알뤼네이트 청색 안료, 코발트 크로마이트 청색 안료, 아이런 티타늄 갈색 스피넬 안료, 망간 안티모니 티타늄 버프 금홍석 안료, 아연 철 크로마이트 갈색 스피넬 안료, 아이소인돌린 안료, 다이아릴라이드 황색 안료, 브롬화 안트란트론 안료 등을 포함할 수 있다.
조성물에 포함될 수 있는 IR 투명 안료의 구체적인 예로는 팔리톨(Paliotol(등록상표)) 옐로우 K 0961 HD, 파리톨(등록상표) 옐로우 K 1700, 팔리톨(등록상표) 옐로우 K 1841, 팔리톨(등록상표) 옐로우 K 2270, 다이아릴라이드 옐로우(불투명) 1270, 라이트피트(Rightfit(등록상표)) 옐로우 K 1220, 라이트피트(등록상표) 옐로우 8G 1222, 라이트피트(등록상표) 옐로우 R 1226, 라이트피트(등록상표) 옐로우 K 1994, 라이트피트(등록상표) 옐로우 1292, 라이트피트(등록상표) 옐로우 1293, 라이트피트(등록상표) 옐로우 1296, 라이트피트(등록상표) 옐로우 3R 1298, 시너지(Synergy(등록상표)) 옐로우 HG 6202, 시너지(등록상표) 옐로우 6204, 시너지(등록상표) 옐로우 6205, 시너지(등록상표) 옐로우 6207, 시너지(등록상표) 옐로우 6210, 시너지(등록상표) 옐로우 6213, 시너지(등록상표) 옐로우 6222, 시너지(등록상표) 옐로우 6223, 시너지(등록상표) 옐로우 6225, 시너지(등록상표) 옐로우 6226, 시너지(등록상표) 옐로우 6233, 시너지(등록상표) 옐로우 6234, 시너지(등록상표) 옐로우 6235, 시너지(등록상표) 옐로우 6261, 시너지(등록상표) 옐로우 6268, 시너지(등록상표) 옐로우 6290, 시너지(등록상표) 옐로우 6298, 팔리톨(등록상표) 오렌지 K 2920, 다이아니시딘 오렌지 2915, 시너지(등록상표) 오렌지 6103, 시너지(등록상표) 오렌지 6106, 시너지(등록상표) 오렌지 6112, 시너지(등록상표) 오렌지 6113, 시너지(등록상표) 오렌지 Y 6114, 시너지(등록상표) 오렌지 RL 6118, 시너지(등록상표) 오렌지 Y 6135, 시너지(등록상표) 오렌지 HL 6136, 시너지(등록상표) 오렌지 6139, 시너지(등록상표) 오렌지 G 6164, 시너지(등록상표) 오렌지 6170, 팔리오겐(등록상표) 레드 K 3580, 팔리오겐(등록상표) 레드 K 3911 H, 시테이션(Citation(등록상표)) 레드 라이트 바륨 1058, 나프톨 레드 라이트 3169, 나프톨 레드 3170, 나프톨 레드 3172, 나프톨 레드 3175, 매더레이크 농축물(MadderLake conc.) 1092, 안료 스칼렛(Scarlet) 1060, 라이트피트(등록상표) 레드 K 3790, 라이트피트(등록상표) 레드 K 4350, 라이트피트(등록상표) 레드 1117, 라이트피트(등록상표) 핑크(Pink) 1118, 시너지(등록상표) 스칼렛 6012, 시너지(등록상표) 레드 6016, 시너지(등록상표) 레드 6019, 시너지(등록상표) 레드 6054, 시너지(등록상표) 레드 6065, 시너지(등록상표) 레드 6069, 시너지(등록상표) 레드 6075, 트랜스바륨(Transbarium) 2B 레드 1057, 시너지(등록상표) 마젠타(Magenta) 6062, 시너지(등록상표) 레드 6027, 슈퍼마룬(Supermaroon) ST 1090, 팔리오겐(등록상표) 레드 K 4180, 라이트피트(등록상표) 바이올렛(Violet) 1120, 팔리오겐(등록상표) 레드 바이올렛 K 5011, 헬리오겐(등록상표) 블루 K 6850, 헬리오겐(등록상표) 블루 K 6902, 헬리오겐(등록상표) 블루 K 6903, 헬리오겐(등록상표) 블루 K 6907, 헬리오겐(등록상표) 블루 K 6911 D, 헬리오겐(등록상표) 블루 K 6912 D, 헬리오겐(등록상표) 블루 K 7090, 헬리오겐(등록상표) 블루 K 7104 LW, 헬리오겐(등록상표) 그린 K 8605, 헬리오겐(등록상표) 그린 K 8683, 헬리오겐(등록상표) 그린 K 8730 Z, 헬리오겐(등록상표) 그린 K 8740 LW, 헬리오겐(등록상표) 그린 K 9360, 루모겐(등록상표) 블랙 FK 4280, 루모겐(등록상표) 블랙 FK 4281(바스프 제품)을 포함한다.
조성물에 포함되는 IR 투명 안료 입자의 크기 또는 형태에 관해서는 특별한 제한은 없다. 하나의 실시형태에서, 평균적인 일차 입자 크기가 약 200㎚ 미만, 예를 들어 약 100㎚ 미만, 약 50나노미터 미만 또는 약 30나노미터 미만인 IR 투명 안료가 이용될 수 있다. 이와 같은 안료 입자는 미국 특허 출원 공개 제2008/0187708호(Decker , et al .)에 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. 이와 같은 작은 입자 안료는 헤이즈를 적게 가지는 코팅재를 형성하는데 유용할 수 있다. 그러나 IR 투명 안료 입자는 작은 나노미터 크기의 입자로 제한되는 것은 아니며, 다른 실시형태에서 더 큰 IR 투명 안료 입자가 이용될 수 있다.
일반적으로, 존재할 경우 조성물은 최대 약 50phr의 양으로 하나 이상의 IR 투명 안료(들)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 약 3phr 내지 약 40phr, 또는 5phr 내지 약 15phr의 양으로 하나 이상의 IR 투명 안료를 포함할 수 있다.
조성물은 추가적인 안료, 및 상기 논의된 바와 같은 하나 이상의 IR 반사 또는 IR 투명 안료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시형태에서 조성물은 간섭 안료를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된, 용어 간섭 안료는 상이한 굴절률의 물질 층을 교대로 포함하는 다층 구조를 가지는 안료를 말한다. 간섭 안료의 예로는, 예를 들어, 예컨대 티타늄 다이옥사이드, 아이런 옥사이드, 티타늄 아이런 옥사이드 또는 크롬 옥사이드 또는 이의 조합의 하나 이상의 층으로 코팅되는 운모, SiO2, Al2O3, TiO2, 아연, 구리, 크롬, 거울화 실리카(mirrorized silica), 유리로 된 기재를 포함하는 안료, 또는 금속 및 금속 산화물의 조합, 예를 들어 아이런 옥사이드 층 및/또는 규소 다이옥사이드 또는 이들의 혼합물의 층으로 코팅된 알루미늄을 포함하는 안료를 포함한다.
간섭 안료는 또한 IR 반사 특성을 나타낼 수 있다. 존재할 경우, 간섭 안료는 조성물에 최대 약 50phr, 예를 들어 최대 약 40phr, 또는 약 3 내지 약 15phr의 양으로 포함될 수 있다.
기타 다른 더 전통적인 안료가 또한 조성물에 포함될 수 있다. 예를 들어, 이에 제한되는 것은 아니지만 ZnS, 카본 블랙, Fe2O3 적색 안료 페릭 옥사이드, 다이아릴라이드, 아이소인돌리논, 벤즈이미다졸론, 아조 축합물, 퀴노프탈론, 연노랑(primrose) 크롬, 아이런 옥사이드, 몰리브데이트, 퀴나크리돈, 및 다이케토-피롤로-피롤 등을 포함하는 하나 이상의 통상적인 안료, 및 하나 이상의 IR 반사 또는 IR 투명 안료가 조성물에 포함될 수 있다.
조성물 중 안료의 총 양은 최종 적용에 따라서 다양할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시형태에서 코팅 조성물 중 모든 안료에 대한 총 하중 수준은 최대 약 50phr일 수 있다. 그러나, 더 높은 또는 더 낮은 총 안료 하중 수준이 또한 본 명세서에 포함된다.
조성물은 일반적으로 당업계에 알려져 있는 추가적인 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 하나 이상의 충진제, 안정화제, 접착 촉진제, 계면활성제, 윤활제, 난연제, UV 흡수제, 항산화제 등을 포함할 수 있다. 기타 다른 첨가제로는 가공 보조제, 유동 강화 첨가제, 윤활제, 충격 보강제, 분산제, 계면활성제, 킬레이트제, 커플링제, 접착제, 프라이머 등을 포함할 수 있다.
사용되는 특정 첨가제의 양은 첨가제의 유형 및 특정 조성물 및 원하는 적용에 좌우될 것이다. 예를 들어, UV 안정화제 수준은 조성물 총 중량에 대하여 0.1중량%만큼의 낮은 수준으로 사용될 수 있다. 첨가제의 특정 수준 및 유형을 선택 및 최적화하는 방법은 당업자에게 알려져 있다.
하나의 바람직한 실시형태에서, 조성물은 점도 감소제를 포함할 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, IR 투명 및 IR 반사 안료는 종종 원하는 색상을 얻기 위하여 필요한 높은 수준의 추가물로 인하여 어려움을 나타낸다. 특히, 생성된 조성물의 점도 수준은 특정 기재, 예를 들어 섬유, 원사, 실, 또는 형성된 직조 패브릭 또는 부직포 패브릭에 이용하기에 너무 높다. 따라서, 조성물은 하나 이상의 점도 감소제를 포함하여 20rpm에서 브룩필드 RTV를 이용하여 측정된 점도가 약 5000cP 미만, 약 2500cP 미만, 또는 약 1500cP 미만인 조성물을 제공할 수 있다.
임의의 적당한 점도 감소제 또는 이의 조합이 이용될 수 있다. 예를 들어, 점도 감소제는 미국 특허 제7,347,266호(Crews , et al .)에 기술된 바와 같은 미네랄 오일, 수소화된 폴리알파올레핀 오일 및/또는 포화 지방산을 포함할 수 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. 하나의 실시형태에서, 미네랄 오일 점도 감소제가 이용될 수 있다. 미네랄 오일(또한 유동 파라핀이라고도 알려짐)은 가솔린을 생산하는 석유의 증류에 있어서의 부산물이다. 이는, 주로 백색 와셀린과 관련된 다양한 분자량의 선형, 분지형 및 사이클릭 알칸(파라핀)으로 구성된 화학적으로 불활성인 투명한 무색 오일이다. 미네랄 오일 제품은 전형적으로 증류, 수소화, 수소처리, 및 기타 다른 정제 공정을 통하여 매우 정제되어 개선된 특성을 가지고, 정제 유형 및 양은 제품에 따라 다양하다. 미네랄 오일에 대한 기타 다른 명칭은 반드시 이에 제한되는 것은 아니지만 파라핀 오일, 파라핀성 오일, 윤활유, 백색 미네랄 오일, 및 백유를 포함한다. 조성물에 포함될 수 있는 점도 감소제의 하나의 구체적인 예는 아이소파(Isopar(상표명)) 아이소파라핀성 유체이다.
기타 다른 점도 감소제로는 에터, 알코올, 3차 아민, 알데하이드, 케톤, 및 조성물 또는 이의 임의의 구성 요소를 파괴하지 않고 조성물의 점도를 적절하게 감소시키는 유사한 화합물을 포함할 수 있다. 점도 감소제로는 제한 없이 2 내지 20개 탄소 원자의 지방족 및 지환족 에터, 예를 들어 직쇄 에터, 예컨데 다이에틸 에터 및 다이뷰틸 에터를 포함하는 2 내지 10개 탄소 원자의 다이-n-알킬 에터; 및 5 내지 6개 탄소 원자의 사이클로알킬 에터, 예컨대 테트라하이드로퓨란 및 테트라하이드로파이란을 포함한다. 또한, 지방족 및 방향족 알코올, 예를 들어 에탄올, 아이소프로판올 및 뷰탄올뿐만 아니라 페닐, 벤질알코올 및 20개 이하의 탄소 원자를 가지는 다른 것들이 포함된다. 기타 다른 적당한 제제로는 약 20개 이하의 탄소 원자를 가지는 유기 화합물, 예를 들어 3 내지 20개 탄소 원자의 3차 알킬 아민; 알데하이드, 예를 들어 아세트알데하이드 및 벤즈알데하이드; 케톤, 예를 들어 메틸 에틸 케톤 및 다이에틸 케톤뿐만 아니라 아세토페논을 포함한다.
존재할 경우, 점도 감소제는 일반적으로 최대 약 30phr, 예를 들어 약 5 내지 약 20phr, 또는 약 10 내지 약 15phr의 양으로 조성물에 포함될 수 있다. 그러나, 마찬가지로 기타 다른 추가물의 수준이 본 명세서에 포함된다. 점도 감소제의 바람직한 양은 알려진 바와 같이 조성물의 최종적으로 원하는 점도에 따라서 결정될 수 있다.
하나의 실시형태에서, 조성물은 안정화제, 예컨대 열안정화제를 포함할 수 있다. 임의의 알려진 열안정화제 또는 열안정화제의 혼합물이 본 명세서에 포함되어 있다. 유용한 열안정화제로는 페놀 항산화제, 알킬화 모노페놀, 알킬티오메틸페놀, 하이드로퀴논, 알킬화 하이드로퀴논, 토코페롤, 하이드록실화 티오다이페닐 에터, 알킬리덴비스페놀, O-, N- 및 S-벤질 화합물, 하이드록시벤질화 말로네이트, 방향족 하이드록시벤질 화합물, 트라이아진 화합물, 아미닉 항산화제, 아릴 아민, 다이아릴 아민, 폴리아릴 아민, 아실아미노페놀, 옥사마이드, 금속 불활성화제, 포스파이트, 포스포나이트, 벤질포스포네이트, 아스코르브산(비타민 C), 및 퍼옥사이드, 하이드록실아민, 나이트론, 티오시너지스트, 벤조퓨라논, 인돌리논 등을 파괴하는 화합물을 포함한다. 일반적으로, 사용될 경우 열안정화제는 조성물에 조성물의 총 중량에 대하여 0.001 내지 10중량%, 또는 약 10phr 미만, 예를 들어 약 2 내지 약 5phr의 양으로 존재할 것이다.
조성물은 UV 흡수제 또는 UV 흡수제의 혼합물을 포함할 수 있다. UV 흡수제의 일반적인 종류로는 벤조트라이아졸, 하이드록시벤조페논, 하이드록시페닐 트라이아진, 치환 및 비치환 벤조산의 에스터 등 및 이들의 혼합물을 포함한다. 당업계에 알려진 임의의 UV 흡수제는 본 명세서에 포함되어 있다. 존재할 경우, 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 약 0.001 내지 약 10.0중량%의 UV 흡수제를 포함할 수 있다.
조성물은 또한 유효량의 힌더드 아민 광 안정화제(hindered amine light stabilizer, HALS)를 포함할 수 있다. 일반적으로, HALS는 2차, 3차, 아세틸화, N-하이드로카빌옥시 치환, 하이드록시 치환 N-하이드로카빌옥시 치환, 또는 어느 정도의 입체 장해를 추가로 가지는 기타 다른 치환 사이클릭 아민인 것으로 이해되며, 일반적으로 아민 기능에 인접한 탄소 원자 상의 지방족 치환체로부터 유도된 것이다. 존재할 경우, HALS는 조성물에 조성물의 총 중량에 대하여 약 0.001 내지 약 10.0중량%의 양으로 포함될 수 있다.
일반적으로 알려진 바와 같이 난연제는 또한 조성물에 포함될 수 있다. 예를 들어 문헌[A. H. Landrocki, "Handbook of Plastic Flammability Fuel and combustion Toxicology," (Noyes Publication, 1983)]은 방화재/난연제를 개시한다. 플라스틱용 난연제는 가열 하에서 작용하여 무처리 플라스틱보다 점화하기 더 어려워질 것이거나, 쉽게 불길이 퍼지지 않는 제품을 생성한다. 난연제는 하나 이상의 방식으로 작용하거나, 열을 흡수하고, 그렇게 함으로써 연소가 지속되는 것을 더 어렵게 만들고, 또는 상기 난연제는 열로부터 기재를 격리하고, 산소를 차단하며, 기재로부터 휘발성인 가열성 열분해 조각의 확산 속도를 느리게 하는 불연성 숯 또는 코팅재를 형성한다. 플라스틱용 난연제는 또한 기재의 분해를 향상시킴으로써 더 낮은 온도에서 기재의 용융을 가속화시켜서, 불꽃면에서 방울져 떨어지거나 흐르게 되고, 불길이 번지는 것을 정지시키거나 속도를 늦추는 제품을 발전시킴으로써 작용할 수 있다. 플라스틱용의 또 다른 난연제는 중합체를 덜 가연성인 제품으로 변환시키는 자유 라디칼을 형성하고, 수지 입자를 코팅함으로써 가능한 연소 부위로부터 산소를 차단함으로써 작용할 수 있다.
유용한 방화제는 광범위하게 다양할 수 있다. 유용한 제제의 실례로는 금속 수산화물 및 수화 물질, 탄산염, 중탄산염, 질산염 수화물, 금속 할라이드 수화물, 황산염 수화물, 과염소산염 수화물, 인산염 수화물, 아황산염, 중아황산염, 붕산염, 과염소산염, 수산화물, 포스페이트 염, 및 열로 분해하여 질소를 형성하는 질소를 포함하는 화합물과 같은 물질이다.
조성물은 또한 분산제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물의 안료는 이후에 조성물의 기타 다른 구성 요소와 결합될 수 있는 분산물로서 제공될 수 있다. 분산제는 예를 들어 통상적인 분산제, 예를 들어 하나 이상의 아릴설폰산/폼알데하이드 축합 생성물 또는 하나 이상의 수용성 옥스알킬화 페놀, 비이온성 분산제 또는 중합체 산을 기반으로 하는 수용성 분산제를 포함할 수 있다. 아릴설폰산/폼알데하이드 축합 생성물은, 예를 들어 방향족 화합물, 예를 들어 나프탈렌 그 자체 또는 나프탈렌을 포함하는 혼합물의 설폰화 반응, 및 이후 생성된 아릴설폰산과 폼알데하이드의 축합에 의해 획득가능하다. 이러한 분산제는 알려져 있으며, 예를 들어 미국 특허 제6,989,056호(Babler) 및 미국 특허 제5,186,846호(Brueckmann , et al.)에 기술되어 있으며, 이들은 본 명세서에 참조로 포함된다. 마찬가지로 적당한 옥스알킬화 페놀이 알려져 있고, 예를 들어 미국 특허 제4,218,218호(Daubach , et al.)에 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. 적당한 비이온성 분산제로는, 예를 들어 알킬렌 옥사이드 부가체, 비닐피롤리돈, 비닐 아세테이트 또는 비닐 알코올의 폴리머화 생성물 및 비닐 피롤리돈과 비닐 아세테이트 및/또는 비닐 알코올의 공중합체 또는 삼중합체가 있다.
분산제는 랜덤 또는 구조화 중합체 분산제일 수 있다. 랜덤 중합체로는 아크릴 중합체 및 스타이렌-아크릴 중합체를 포함한다. 구조화 분산제로는 AB, BAB 및 ABC 블록 공중합체, 분지형 중합체 및 그라프트 중합체를 포함한다. 유용한 구조화 중합체는, 예를 들어 미국 특허 제5,085,698호(Ma , et al .) 및 제5,231,131호(Chu , et al .), 및 유럽 특허 출원 EP 0556649호(Ma , et al .)에 개시되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참조로 포함된다. 비수성 안료 분산제에 대한 전형적인 분산제의 예로는 상품명 디스퍼빅(Disperbyk; 빅케미(BYK-Chemie), 미국 소재), 솔스퍼스(Solsperse; 아베시아(Avecia)) 및 EFKA(EFKA 케미컬(Chemicals)) 중합체 분산제 하에서 시판되는 것들을 포함한다.
조성물의 성분은 일반적으로 당업계에 알려진 바와 같은 표준 방법에 따라서 결합될 수 있다. 예를 들어, 수지, 안료, 및 임의의 추가적인 첨가제(가소제, 점도 감소제, 난연제 등)를 포함하는 용융물 또는 용액의 조성물은 표준 형성 공정에 따라서 형성될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 에너지 집약적인 혼합 수단이 상승된 온도에서 선택적으로 이용되어 조성물을 형성할 수 있다. 조성물의 성분은 알려진 바와 같은 임의의 순서로 혼합될 수 있다. 예를 들어, 수지 비드 또는 플레이크, 안료 등을 포함하는 고체 성분은 볼 밀에서의 경우와 같이, 성분의 용융물 또는 용액을 형성하고 임의의 액체 성분, 예컨대 점도 감소제를 첨가하기 전에 혼합될 수 있다.
형성 후, 조성물은 추가로 처리되어 제한 없이 창문, 아치형 구조물, 출입구 등을 포함하여 건축물 개방구용 피복재를 형성할 수 있다.
하나의 실시형태에서, 조성물은 주조되거나 다르게는 성형되어 피복재를 형성하는데 사용하기 위한 물질을 형성할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 필름 또는 시트 형태로 압출 성형되고, 선택적으로 기타 다른 필름으로 코팅하여 기재, 예컨대 창문 또는 창문 피복재에 적용될 수 있다.
조성물의 필름 또는 시트는 임의의 적당한 공정으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 박막은 미국 특허 제4,427,614호(Barham , et al .)에 기술된 바와 같이 압축 성형함으로써, 미국 특허 제4,880,592호(Martini , et al .)에 기술된 바와 같이 용융 압출함으로써, 미국 특허 제5,525,281호(Locks , et al .)에 기술된 바와 같이 용융 블로잉(melt blowing)함으로써(이들은 모두 본 명세서에 참조로 포함되어 있음), 또는 기타 다른 적당한 공정, 예를 들어 나이프 코팅에 의해 형성될 수 있다. 중합체 시트는, 예를 들어 압출, 캘린더 가공, 용해 주조 또는 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 당업자라면 중합체 조성물에 기초하여 그리고 시트 또는 필름 형성에 사용되는 방법에 기초하여 적절한 공정 파라미터를 확인할 수 있을 것이다.
용융 가공 방법, 예를 들어 압출 또는 사출 성형이 사용될 때, 조성물의 용융 가공 온도는 약 50℃ 내지 약 300℃, 예를 들어 약 100℃ 내지 약 250℃일 수 있다.
필름 구성물은 형성 후 추가로 가공될 수 있다. 형성 후 가공은 제한 없이 성형, 필름을 상이한 치수로 취입 성형, 기계가공, 펀칭, 스트레칭 또는 연신(orienting), 압연, 캘린더 가공, 코팅, 엠보싱, 인쇄 및 복사, 예를 들어 E-빔 처리하여 비캣 연화점을 상승시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 임의의 방법으로 형성된 필름 및 시트는 임의의 적당한 방법에 따른 형성 후 기계 및 횡 방향 중 하나 또는 둘 모두로 스트레칭시킴으로써 일축 또는 이축으로 연신될 수 있다.
조성물로 형성된 필름 또는 시트는 한쪽 표면 또는 양쪽 표면 상에 형성된 경질 코팅층을 가져서 층(들)을 스크래칭, 마모 및 흠집과 같은 것으로부터 보호할 수 있다. 임의의 적당한 경질 코팅 배합물이 이용될 수 있다. 하나의 경질 코팅은 미국 특허 제4,027,073호(Clark)에 기술되어 있으며, 상기 특허는 본 명세서에 참조로 포함된다.
조성물의 필름 또는 시트는 기타 다른 필름과 결합되어 다층 라미네이트를 형성할 수 있다. 다층 구조는 임의의 적당한 수단, 예를 들어 공압출, 블로운 필름(blown film), 침지코팅, 용액 코팅, 블레이드, 퍼들(puddle), 에어나이프(air-knife), 인쇄, 달그렌(Dahlgren), 그라비어, 플렉소, 분말 코팅, 용사(spraying), 라미네이팅, 또는 기타 다른 기술 공정에 의해 형성될 수 있다. 개별적인 층은 예를 들어 열, 접착제 및/또는 타이 층(tie layer)에 의해 함께 결합될 수 있다.
추가적인 필름 층으로서의 사용을 위한 필름으로는 연신 및 비연신 폴리에스터 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리우레탄 필름 및 폴리염화비닐 필름을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 추가적인 필름 층은 이축 연신 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)이다. 추가적인 시트 층으로서의 사용을 위한 시트로는 폴리비닐 뷰티랄 조성물, 어쿠스틱 폴리비닐 아세탈 조성물, 어쿠스틱 폴리비닐 뷰티랄 조성물, 에틸렌 비닐 아세테이트 조성물, 열가소성 폴리우레탄 조성물, 폴리염화비닐 공중합체 조성물 및 에틸렌 산 공중합체 조성물 및 이로부터 유도한 아이오노머를 포함하는 시트를 포함할 수 있다.
하나의 실시형태에서, 필름 또는 시트는 유리 시트 상에 계층화될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "유리"는 창문 유리, 플레이트 유리, 실리케이트 유리, 시트 유리, 플로트 유리, 색 유리, 예를 들어 태양열을 제어하는 성분을 포함할 수 있는 특수 유리, 스퍼터된 금속, 예를 들어 은으로 코팅된 유리, 예를 들어 안티모니 주석 옥사이드(ATO) 및/또는 인듐 주석 옥사이드(ITO)로 코팅된 유리, E-유리, 솔렉스(Solex(상표)) 유리(PPG 인더스트리스; 미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재) 및 토로글래스(Toroglass(상표))를 포함한다. 전형적인 유리 시트는 90밀(mil) 두께의 단련된 판유리(annealed flat glass)이다.
대안적으로, 경질판(rigid sheet)은 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리아크릴레이트, 사이클릭 폴리올레핀, 메탈로센-촉매화 폴리스타이렌 및 이들의 혼합물 또는 조합으로 구성된 경질의 폴리머 시트일 수 있다. 일반적으로, 경질판은 가시 광선에 대해 투명할 수 있다.
또한 본 명세서에 유리하게 개시된 조성물을 포함하는 NIR 반사 직물이다. 용어 '직물'은 본 명세서에서 원사, 다중 필라멘트 섬유, 단일 필라멘트 섬유, 또는 이의 몇몇 조합의 인터레이싱(interlacing)에 의해 생산된 임의의 구조를 포함하는 것으로 정의된다. 직물은 일반적으로 평면일 수 있거나 조작되어 고차원의 기하학적 구조를 형성할 수 있다. 직물은 소정의 조직화되고 인터레이싱된 패턴에 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물을 포함하는 섬유(본 명세서에서 직조 패브릭물(weave fabric) 또는 니트 패브릭(knit fabric)(즉, 위빙(weaving) 및/또는 니팅(knitting) 공정에 따라서 형성된 패브릭)으로 지칭됨)를 포함할 수 있거나, 선택적으로 무작위 패턴으로(부직포 패브릭), 또는 단향성 프레프레그(prepreg) 패브릭에 섬유를 포함할 수 있으며, 여기에서 다중 단향성 섬유는 중합체 결합제의 매트릭스에 정렬되고 유지된다.
하나의 실시형태에 따라서, 직물의 긴 섬유 또는 단 섬유는 NIR 반사 조성물로부터 형성될 수 있다. 그 후 섬유는 건축물 개방구용 피복재에서의 사용에 적당한 직조 또는 부직포 직물을 (선택적으로 기타 다른 유형의 섬유와 함께) 형성할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 용융 가공 또는 용액 가공되어 알려진 섬유 형성 기술에 따라서 섬유를 형성할 수 있으며, 상기 기술은 그 후에 직물을 형성하는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 상기 기술된 바와 같이 조성물의 필름 또는 시트는 박리되어, 형성되거나 선택적으로 결합된 형태, 예컨대 꼬인 형태로서 사용되어 원사를 형성할 수 있는 필라멘트, 섬유, 또는 긴 원사를 형성할 수 있다. 그 후 직조 또는 부직포 직물이 형성되어 섬유를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서 따라서, 동종 섬유 또는 조성물로 형성된 필름보다 조성물이 기재를 코팅하는데 이용될 수 있다. 특히, 조성물은 건축물 개방구에서 피복재를 형성하는데 있어서 사용하기 위한 기재를 코팅할 수 있다. 기재로는 예를 들어 중합체 조성물(예컨대, 폴리에스터), 목재, 금속(예컨대, 알루미늄) 및 직물 기재로 형성된 것들을 포함할 수 있다. 직물 기재의 예로는 제한 없이 필라멘트, 섬유, 원사, 실, 니트, 직조물, 부직포, 및 서로 부착된 하나 이상의 개별적인 직물 부분으로 형성된 제품을 포함할 수 있다.
하나의 실시형태에서, 기재는 높은 IR 반사 물질, 예를 들어 유리, 목재 또는 폴리에스터로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 IR 투명 또는 IR 반사 안료를 포함하는 조성물은 IR 반사 원사, 예를 들어 유리 섬유로 형성된 원사 상에 코팅될 수 있으며, 코팅된 원사로 형성된 직물은 개선된 NIR 반사 및 비백색 색상을 나타낼 수 있다. 다른 실시형태에서, 조성물은 IR 반사 물질, 예를 들어 목재, IR 반사 중합체 물질, 금속 등으로 형성된 문, 블라인드, 셔터 등에 코팅될 수 있으며, 제품은 개선된 NIR 반사를 나타낼 수 있다.
하나의 바람직한 실시형태에서, 조성물은 직조 또는 부직포 직물을 형성하는데 이용될 수 있는 코어 섬유 구조를 코팅할 수 있다.
코팅된 섬유 구성물의 코어는 당업계에 알려진 임의의 통상적인 물질, 예를 들어 제한 없이 금속 섬유; 유리 섬유, 유리 섬유 원사, 예를 들어 E-유리, A-유리, C-유리, D-유리, AR-유리, R-유리, S1-유리, S2-유리; 탄소 섬유, 예를 들어 흑연; 붕소 섬유; 세라믹 섬유, 예를 들어 알루미나 또는 실리카; 아라미드 섬유, 예를 들어 케블라(Kevlar(등록상표); E.I. 듀퐁 드 니무어스(E.I. DuPont de Nemours), 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재); 합성 유기 섬유, 예를 들어 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드, 폴리에틸렌, 파라페닐렌, 테레프탈아마이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리페닐렌 설파이드; 및 건축물 개방구용 피복재를 형성하는데 유용한 것으로 알려진 다양한 기타 다른 천연 또는 합성 무기 또는 유기 섬유 물질, 예를 들어 셀룰로스, 석면, 면 등을 포함할 수 있다.
복합재 섬유 구조의 코어는 단일 필라멘트, 예컨대 단일 유리 필라멘트일 수 있거나, 함께 결합된 복수의 개별적인 필라멘트를 포함하여 다중 필라멘트 구성물일 수 있다. 예를 들어, 코어 필라멘트는 복수의 유리 또는 중합체 필라멘트로 형성된 원사일 수 있다.
본 명세서에서 이용된, 용어 '원사'는 직물 패브릭을 형성하기 위한 니팅, 위빙, 또는 다르게는 얽힘(intertwining)에 적당한 형태로 하나 이상의 직물 섬유, 필라멘트 또는 물질의 연속된 가닥을 말한다. 원사는 다음의 형태 중 임의의 것으로 생성될 수 있다: 함께 꼬인 다수의 섬유 또는 필라멘트; 꼬임없이 모여져 있는 다수의 필라멘트; 어느 정도의 꼬임이 있으면서 모여져 있는 다수의 필라멘트; 꼬임이 있거나 없는 단일 필라멘트; 또는 꼬임이 있거나 없는 물질(예컨대, 종이, 중합체 필름, 금속)의 폭이 좁은 스트립. 용어 '원사'는 또한 단 섬유로 형성된 방적사를 포함한다. 단 섬유는 천연 섬유이거나 커트 길이(cut length)의 필라멘트이다. 제조된 단 섬유는 일반적으로 약 1인치 내지 약 8인치의 길이로 절단된다.
본 명세서에 이용된, 용어 '필라멘트'는 일반적으로 신장된 물질의 단일 가닥을 말하며, 용어 '섬유'는 일반적으로 단일 또는 다수의 필라멘트로 형성될 수 있는 임의의 신장된 구조를 말한다. 따라서, 특정 실시형태에서, 용어 필라멘트 및 섬유는 상호교환적으로 사용될 수 있으나, 이는 반드시 그런 경우인 것은 아니며, 다른 실시형태에서 섬유는 다수의 개별적인 필라멘트로 형성될 수 있다.
다중 필라멘트 원사는 임의의 표준 관행에 따라서 형성될 수 있다. 예를 들어, 형성된 필라멘트 각각은 다중 필라멘트 구성물을 형성하기 위한 조합 전에 풀 먹임(sizing) 등으로 처리될 수 있다. 예로서, 꼬임이 있는 유리 다중 필라멘트 원사를 형성하는데 사용되는 개별적인 유리 필라멘트의 표면 처리는 특정한 풀먹임으로 수행되어 가공 동안 필라멘트의 파손을 방지하여 왔다(예컨대, 미국 특허 제5,038,555호(Wu , et al .)를 참조; 이는 본 명세서에 참조로 포함됨).
일단 형성되면, 원사(다중 필라멘트 또는 단일 필라멘트)는 알려진 방법, 예를 들어 제한 없이 압출, 스트랜드 코팅 등에 따라서 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 코어 원사는 조성물의 외장(sheath)의 코어 주위로 주변 전달되는, 금형을 통과시킬 수 있다. 이와 같은 코팅 방법의 하나는 미국 특허 출원 공개 제2007/0015426호(Ahmed , et al .)에 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 포함된다. 코팅된 원사는 당업계에 알려진 다양한 기술, 예를 들어 열, IR 방사, 광활성화, e-빔 또는 기타 다른 방사형 경화(radiation type curing) 등으로 경화될 수 있다. 바람직한 경화 방법은 일반적으로 조성물의 수지에 좌우될 수 있다. 경화 후, 코팅된 원사는 후 처리를 위한 감는 장치에 감기기 전에 닙 롤러를 통해 견인될 수 있다.
코팅 공정은 동일 또는 상이한 코팅 조성물을 이용하여 반복하여 다층 생성물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 원사는 동일한 코팅 조성물을 이용하여 다수 회 코팅되어 태양 에너지 특징을 증가시키고/증가시키거나 전반적으로 더 두꺼운 코팅을 제공할 수 있다. 상이한 조성물은 또한 다수의 코팅층에 이용되어, 예를 들어 완성된 제품의 지각색이 나타나게 하거나, 여러 가지 낮은 점도의 조성물 적용에 있어서 코팅 물질의 원하는 농도를 제공하는 것 등을 할 수 있다.
하나의 실시형태에 따라서, 제1 코팅층은 높은 반사율을 나타내는 기재 상에 형성될 수 있고, 제2 코팅층은 제1 층에 비하여 바람직한 색상 및 더 낮은 IR 반사율 및/또는 더 높은 IR 투광성을 나타낼 수 있는, 제1 코팅층 위의 기재 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층은 매우 반사성인 안료, 예를 들어 백색 안료를 상대적으로 다량으로 포함할 수 있고, 외부 코팅층인 제2 층은 IR 투명 및 또는 IR 반사 안료(또한, 기타 다른 더 전통적인 안료)를 포함하여 복합재에 원하는 색상을 제공할 수 있다.
높은 IR 반사율을 나타내는 내부 층인 제1 층의 포함은 기재의 전반적인 반사율을 증가시킬 수 있다. 또한 IR 반사율을 나타낼 수 있고, 하나 이상의 IR 반사 및/또는 IR 투명 안료(이들 중 적어도 하나는 비백색 안료임)를 포함할 수 있는 제2 층은 코팅된 기재에 원하는 색상을 제공할 수 있으며, 코팅된 기재의 IR 반사율 및/또는 투광성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 섬유 기재, 예를 들어 원사 또는 섬유를 고려할 때, 높은 IR 반사율을 가지는 내부의 제1 층은 섬유의 매우 반사성인 표면적을 증가시킬 수 있다. 내부 층은 또한 IR 투광성을 약간 나타내거나 전혀 나타내지 않을 수 있다. IR 반사성 및/또는 IR 투명하고, 또한 비백색인 IR 반사 및/또는 투명 안료를 포함하는, 기재 상의 제2 층의 부가는 임의의 광범위하게 다양한 비백색 색상으로 매우 IR반사성 및/또는 IR 투명한 복합재를 제공할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 조성물에서의 사용을 위한 다수의 안료, 예컨대 다수의 IR 반사 안료는 매우 연마성이며, 이는 직물 기재, 예를 들어 원사, 섬유 및 형성된 패브릭용 코팅재로서 이와 같은 안료의 사용을 방지하였다. 또한 본 명세서에 이러한 문제점을 해결하는 방법 및 코팅된 기재가 개시되어 있다. 이러한 실시형태에 따라서, 기재는 그 위에 적어도 2개의 코팅층을 포함하여, 연마용 첨가제, 예컨대 연마용 IR 반사 안료를 포함하는 코팅층은 기재 코어에 바로 인접하지 않을 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유 원사는 비연마성 IR 투명 안료를 포함할 수 있는 제1 조성물로 코팅될 수 있다. 그 다음, 이러한 섬유는 연마성 IR 반사 안료를 포함할 수 있는 제2 조성물로 코팅될 수 있다.
제1 조성물은 IR 투명 및/또는 반사 안료를 포함할 수 있거나, 더 전통적인 안료를 포함할 수 있거나, 안료를 전혀 포함하지 않을 수 있다. 더 구체적으로, 내부 층, 예를 들어 코어 기재(예컨대, 섬유, 직조 또는 부직포 직물)에 바로 인접하는 층은, 원하는 대로 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물 또는 상이한 조성물로 형성될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 제1 층은 전통적인 안료를 포함하거나 대안적으로 전혀 안료를 포함하지 않는 플라스티졸로 형성될 수 있고, 후속 층은 연마성 안료를 포함할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 제1 층은, 더 어두운 색상의 IR 반사 및/또는 투명 안료를 약간 포함하거나 전혀 포함하지 않는 매우 반사성인 조성물로 형성될 수 있으며, 제2 조성물은 하나 이상의 연마성 IR 반사 및/또는 투명 안료를 포함할 수 있다.
기재 상에 다수의 코팅층을 포함하는 복합재의 형성을 고려할 때, 외부 코팅층(또는 임의의 추가적인 층)인 제2 층은, 원하는 대로 내부 코팅층인 제1 층과 동일한 코팅 공정에 따라서, 또는 상이한 방법에 따라서 형성될 수 있다. 예를 들어, 다수 가닥의 섬유 유리 원사는 주변 압출 공정에 따라서 제1 층으로 코팅될 수 있으며, 경화 후에 제2 층은 침지 코팅 방법에 따라서 섬유 상에 코팅될 수 있다.
유사한 다층 코팅 공정은 섬유 또는 형성된 부직포 또는 직조 직물 제품을 포함하여 임의의 기재로 수행될 수 있다. 예를 들어, 원사를 포함하는 직물의 형성 후, 직물은 다중 층으로 코팅되어 연마성 안료를 포함하는 조성물은 형성된 직물에 바로 인접하지 않고, 하나 이상의 내부 층은 높은 IR 반사율을 나타낼 수 있거나, 동일한 코팅 조성물의 다수 코팅층으로 코팅될 수 있다.
개시된 조성물을 포함하는 원사는 직조되어 직물을 형성할 수 있다. 직조된 직물은 형성된 직물의 날실, 씨실, 또는 둘 다의 방향으로 이와 같은 원사를 포함할 수 있다. 게다가, 날실 및/또는 씨실 원사는 기타 다른 원사, 및 개시된 원사 유형을 포함할 수 있다. 예시적인 직조 패브릭 제조 공정에서 개별적인 단계는 더 상세히 기술될 것이다. 비밍(beaming)(또는 정경(warping))은 직조 패브릭 형성에서 일반적인 중간 단계이며, 여기에서 다수의 개별적인 원사는 동시에 함께 견인되고, 직기로의 수송을 대비하여 실린더(워프빔(warp beam)으로 알려짐) 상에 둘러진다. 부분 정경은 2 부분으로 된 공정이다. 제1 부분에서, 상대적으로 적은 수의 말단이 지정된 거리에 대하여 회전 드럼 상에 감기게 된다. 원사는 드럼 주위에 감기게 되므로, 드럼은 측면으로, 즉 들어오는 원사의 방향에 대하여 수직으로 이동하고, 드럼의 한쪽 말단 상의 점점 가늘어지는 표면에 대하여 원사가 구축할 수 있게 한다. 원사의 지정된 길이가 감긴 후, 원사는 절단된고 묶여지며, 원사의 작은 부분이 남게 된다. 원사의 원하는 폭이 크릴로부터 견인될 때까지 이러한 공정은 다수의 반복 과정이 반복된다. 비밍 오프(beaming off)로서 알려진 제2 부분 동안, 부분은 드럼에서 견인되고 워프빔 상에 감겨진다. 상대적으로 짧은 길이의 패브릭, 또는 넓은 폭을 가지는 고밀도 패브릭이 생산될 때 부분 정경은 실용적이면서 경제적인 의미가 있으며, 이는 필요로 하는 보빈(bobbin)의 총 수를 감소시키고 보빈의 크기를 증가시킬 수 있기 때문이다.
정경 및 비밍 단계에서, 원사는 원사 당김용 중앙 제어형 용수철이 든 롤러 시스템 및 전자 장치 멈춤 장치 탐지 성능(예컨대, 엘텍스(Eltex) 모델 번호 17820 Mini-SMG 121)을 이용하여 부분 정경 크릴(예컨대, 베닝거(Benninger) 모델 번호 100522) 상에 배치된다. 크릴로부터 견인된 원사는 텐셔너를 통해 꿰어지고, 운동 탐지기, 및 바디(reed)를 정지시키며, 부분 정경기(예컨대, 하코바(Hacoba) 모델 번호 USK 1000E-SM)의 드럼 상에 감긴다. 원사는 워프빔 상으로 비밍 오프된다. 당업계에 알려져 있는 바와 같은 가공 조건의 범위는 패브릭 생산을 위한 워프빔을 생산하는데 사용될 수 있으며, 정경 기구의 기타 다른 유형, 윤활제, 또는 정경 기술(직접 정경 등)이 원사의 정확한 성질(예를 들어, 크기, 형태, 코팅 물질 등), 패브릭 사양, 및 직기에 따라서 사용될 수 있다.
IR 반사 니트 패브릭은 원하는 대로 경편(warp knit) 또는 위편(weft knit)을 통하여 형성될 수 있다. 알려진 바와 같이, 선형의 경편기는 일반적으로 실길(thread-guide)로 알려진 복수의 실-유지(thread-holding) 요소를 가지도록 설계된 복수의 막대가 구비되어 있다. 막대는 이동되어 이와 같은 실길과 결합된 실을 새로운 패브릭을 형성하기 위한 편물기의 바늘 상으로 정확하게 공급될 수 있게 할 수 있다. 편물 작업을 달성하기 위하여, 실길 막대는 2가지 기본 운동, 즉 일반적으로 "쇼그(shog)"로 알려진 각각의 바늘의 후크 앞 또는 뒤로 직선 운동, 및 일반적으로 "스윙(swing)"으로 알려진 바늘 후크의 앞과 뒤로 교대로 실을 가져가기 위해 각 바늘의 편에서의 진동 운동을 하게 한다. 각각의 실길이 추가적인 바늘 공간을 개별적으로 이동시킬 수 있는 자카드(jacquard) 장치가 구비된, 막대의 쇼그 움직임에 대하여 동일 또는 반대 방향인 자카드-유형의 실길 막대가 또한 알려져 있다.
위편기에서, 루프는 수평 방향으로 생산된다. 위편기는 일반적으로, 예컨대 바늘대의 세로 방향으로 한쪽 측면의 측면 덮개 상에 장착된 원사 공급 장치가 구비되어 있어, 편물실은 니팅 바늘에 부재를 공급하는 원사의 원사 공급 포트로부터 공급된다. 원사 공급 장치는 편물실을 일시적으로 저장할 수 있고, 편물실에 장력을 적용할 수 있는 버퍼 로드(buffer rod)를 포함한다.
임의의 유형의 편물기, 예를 들어 제한 없이, 패브릭이 일종한 폭의 연속적이면서 중단되지 않은 길이로 편성되는 위편기; 추가적인 제어 기계를 가져서 웨일(wale) 방향으로 구조화된 반복 순서의 생성으로 편성 작용을 조직화하는 의류 길이 기계(garment length machine); 가로 편물기; 환편기 등이 이용될 수 있다.
본 명세서에 포함된 부직포 직물은 임의의 유형의 부직포 패브릭, 예컨대 용융블로운 웹, 스펀본드(spunbond) 웹 등을 포함한다. 용융블로운 부직포 웹은, 용융된 열가소성 물질(예컨대, 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물)이 용융된 섬유로서 복수의 미세하면서 보통 원형인 금형 모세관을 통해 용융된 열가소성 물질의 섬유를 약화시켜 직경을 감소시키는(이는 미세섬유의 직경으로 될 수 있음) 빠른 속도의 기체(예컨대, 공기) 스트림을 수렴하는 것으로 압출되는 공정에 의해 형성될 수 있다. 그 후, 용융블로운 섬유는 빠른 속도의 기체 스트림에 의해 운반되고, 수집 표면 상에 증착되어 무작위로 분산된 용융블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이와 같은 공정은, 예를 들어 미국 특허 제3,849,241호(Butin , et al .)에 개시되어 있으며, 상기 특허는 모든 목적을 위하여 본 명세서에 전문이 참조로 포함된다.
스펀본드 웹은 일반적으로 작은 직경의 실질적으로 긴 섬유를 포함하는 부직포 웹을 말한다. 상기 섬유는 복수의 미세하면서 보통 원형인, 압출된 섬유의 직경을 가지는 스피너레트(spinnerette)의 모세관으로부터 용융된 열가소성 물질을 압출한 다음, 예를 들어 추상적인 드로잉(eductive drawing) 및/또는 기타 다른 잘 알려진 스펀본딩 메커니즘에 의해 신속하게 감소됨으로써 형성될 수 있다. 스펀본드 웹의 생산은, 예를 들어 미국 특허 제4,340,563호(Appel , et al .), 제3,692,618호(Dorschner , et al .), 제3,802,817호(Matsuki , et al .), 제3,338,992호(Kinney), 제3,341,394호(Kinney), 제3,502,763호(Hartman), 제3,502,538호(Levy), 제3,542,615호(Dobo , et al .), 및 제5,382,400호(Pike , et al .)에 기술되고 예시되어 있으며, 이들은 본 명세서에 전문이 참조로 포함된다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물을 포함하도록 형성된 피복재는 종래의 안료 조성물에 비하여 더 많은 NIR을 반사할 수 있으며, 피복재를 이용하는 빌딩에서의 에너지 사용을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 개시된 조성물을 포함하는 창문 피복재는 충돌하는 NIR의 약 15% 초과, 예를 들어 약 25% 초과, 약 50% 초과 또는 약 70% 초과를 반사할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 창문 피복재는 충돌하는 태양 복사의 NIR 복사의 약 25% 내지 약 75%, 또는 약 50% 내지 약 75%를 반사할 수 있다. 창문 피복재는 하나의 실시형태에서 총 충돌하는 태양 복사의 약 30% 초과, 또는 약 40% 초과를 반사할 수 있다. 개시된 조성물을 포함할 수 있는 본 명세서에 포함된 피복재는 제한 없이 창문 및 문 차광막, 창문 블라인드, 차양, 차양 스크린, 천장의 채광창 차광막, 일광욕실/솔라리움 차광막, 드레퍼리 및 커튼 등을 포함할 수 있다.
본 개시 내용은 하기 실시예를 참고로 하여 더 잘 이해될 수 있다.
실시예 1
PVC계 플라스티졸은 하기 표 1에 기술된 바와 같이 제조하였다. 모든 농도는 phr(수지의 백부당 부)로서 제공되어 있다. 6가지 상이한 조성물은 3가지 상이한 색상으로 형성하였다. 각각의 색상에 대하여, 1가지 조성물은 적어도 하나의 IR 투명 또는 IR 반사 안료를 포함하였고, 다른 하나는 단지 종래의 안료만을 포함하였다.
실행 번호 1 2 3 4 5 6
색상 회색 검정색 짙은 갈색
PVC 수지 100 100 100 100 100 100
가소제 45 45 45 45 45 45
안정화제 5 5 5 5 5 5
안료 - TPK 103 0.85 - 9.1 - 2.3 -
안료 - TPK 104 0.32 - 1.4 - - -
안료 - TPR 143 0.32 - 0.26 - 3.4 -
안료 - TPY 82 - - 0.3 - 3.5 -
안료 - TPW 12 4.5 - - 1.2 3.5
안료 - TPK 82 - - - 4 - -
안료 - TPS 196 1.85 - - - -
안료 - TPN 174 - - - - - 5.9
윤활제 1 1 1 1 1 1
난연제 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
점도 감소제 12 12 12 12 12 12
이용되는 구체적인 성분은 다음을 포함하였다:
PVC 수지 - 라코빌(Lacovyl(등록상표)) PS 1070 및 라코빌(등록상표) PB 1302(둘 다 아케마(Arkema)로부터 입수가능함)의 40/60 w/w 혼합물.
가소제 - 바스프로부터 입수가능한 선형 프탈레이트 가소제인, 팔라티놀(Palatinol(등록상표)) L9P.
안정화제 - 아크로스(Acros)로부터 입수가능한 안정화제와 혼합된 Ba, Zn
안료 - 모두 톤씨 사(Toncee, Inc.; 미국 조지아주 스머나 소재)로부터 입수가능함
TPK 103 - 다이아이소노닐 프탈레이트(DINP) 중 분산된 검정색 IR 투명 안료
TPK 104 - DINP 중 분산된 검정색 IR 투명 안료
TPR 143 - DINP 중 분산된 적색 IR 투명 안료
TPY 82 - DINP 중 분산된 황색 IR 투명 안료
TPW 12 - DINP 중 분산된 백색 안료
TPK 82 - DINP 중 분산된 카본 블랙이 있는 안료
TPS 196 - DINP 중 분산된 카본 블랙이 있는 안료
TPN 174 - DINP 중 분산된 카본 블랙이 있는 안료
윤활제 - SiAk, 바커 케미 사(Wacker Chemie AG) 제품
난연제 - 화이트 스타(White Star) N 안티모니 트라이옥사이드, 캠파인 사(Campine Company; 벨기에 소재)로부터 입수가능함
점도 감소제 - 아이소파(등록상표), 엑손모빌 케미컬(ExxonMobil Chemical)로부터 입수가능함
조성물을 제조하기 위하여, 표 1에서의 각 실행에 대하여 열거한 물질을 2시간 동안 혼합하였다. 이후에, 생-고뱅 베트로텍스(Saint-Gobain Vetrotex)로부터 입수가능한 ECG 150 다중 필라멘트 섬유유리를 스트랜드 코팅 공정에 의해 코팅하였다. 코팅 두께는 50~100㎛이었으며 금형을 통해 원사를 내보냄으로써 조절하였다. 코팅 후, 오븐을 통해 코팅된 원사를 내보냄으로써 180℃에서 경화를 수행하였다. 레이피어 직기(Rapier loom)를 사용하여 섬유를 직조하여 패브릭을 형성하고 160℃에서 열처리하였다. 투과율(openness factor)이 5%인 바스켓 위브(basket weave)를 사용하였다.
날실로서 실행 3 또는 실행 4의 조성물로 코팅된 섬유유리 원사 및 씨실로서 실행 1 내지 6 중 하나의 조성물로 코팅된 섬유유리 원사를 이용하여 패브릭을 형성하였다. 이들 6가지 패브릭 각각의 태양 스펙트럼은 백색 배경이 있는 적분구가 있는 퍼킨 엘머(Perkin Elmer) LAMDA 950 UV/Vis/NIR 분광광도계를 사용하여 측정하였고, 일사 반사율은 ASTM E-891에 따라서 약 300 내지 약 2500나노미터의 파장 범위에서 계산하였다. 결과는 하기 표 2에 표시되어 있다.
날실- 씨실 섬유
(표 1로부터의 실행 번호) 		3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 4-2 4-4 4-6
NIR 반사율 74.0 41.9 71.3 20.9 74.2 24.3 10.1 5.6 6.7
총 태양 에너지 반사 1 41.5 26.0 38.6 13.7 41.9 15.8 9.5 5.6 6.5
도 1은 3가지 상이한 패브릭에 대하여 300 내지 2500㎚의 총 태양 에너지 반사율을 비교한다:
(a) 날실 원사 - 실행 3의 조성물로 코팅됨
씨실 원사 - 실행 3의 조성물로 코팅됨
(b) 날실 원사 - 실행 3의 조성물로 코팅됨
씨실 원사 - 실행 4의 조성물로 코팅됨
(c) 날실 원사 - 실행 4의 조성물로 코팅됨
씨실 원사 - 실행 4의 조성물로 코팅됨
도 2는 3가지 상이한 패브릭에 대하여 300 내지 2500㎚의 총 태양 에너지 반사율을 비교한다:
(a) 날실 원사 - 실행 3의 조성물로 코팅됨
씨실 원사 - 실행 5의 조성물로 코팅됨
(b) 날실 원사 - 실행 3의 조성물로 코팅됨
씨실 원사 - 실행 6의 조성물로 코팅됨
(c) 날실 원사 - 실행 4의 조성물로 코팅됨
씨실 원사 - 실행 6의 조성물로 코팅됨
도 3은 3가지 상이한 패브릭에 대하여 300 내지 2500㎚의 총 태양 에너지 반사율을 비교한다:
(a) 날실 원사 - 실행 3의 조성물로 코팅됨
씨실 원사 - 실행 1의 조성물로 코팅됨
(b) 날실 원사 - 실행 3의 조성물로 코팅됨
씨실 원사 - 실행 2의 조성물로 코팅됨
(c) 날실 원사 - 실행 4의 조성물로 코팅됨
씨실 원사 - 실행 2의 조성물로 코팅됨
확인할 수 있는 바와 같이, 오로지 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물로 코팅된 섬유유리로 형성된 어두운 색의 패브릭은 80% 초과의 NIR 반사율을 나타낼 수 있다.
오로지 종래의 원사를 이용한 패브릭은 훨씬 더 낮은 NIR 반사율을 나타낸 반면, 2가지 유형의 원사를 조합한 패브릭은 다른 2가지 사이의 반사율을 나타낸다.
실시예 2
PVC계 플라스티졸은 하기 표 3에 기술된 바와 같이 제조하였다. 모든 농도는 phr로서 제공되어 있다.
색상 회색 보라색
PVC 수지 100 100
가소제 45 45
안정화제 5 5
안료 - 루모겐 (등록상표) FK 4280 1.5 1
안료 - 레드 K 3580 2.2 -
안료 - 블랙 S 0084 4 -
윤활제 1 1
난연제 3.5 3.5
점도 감소제 12 12
이용되는 구체적인 성분은 다음과 같은 안료를 제외하고, 상기 실시예 1에 나타낸 바와 동일하였다:
안료 - 모두 바스프로부터 입수가능함
루모겐(등록상표) FK 4280 - 검정색 IR 투명 안료
레드 K 3580 - 적색 IR 투명 안료
블랙 S 0084 - 검정색 IR 투명 안료
도 4는 도면에 번호를 매긴 바와 같이 왼쪽에서 오른쪽으로 다음을 포함하는 여러 가지 상이한 패브릭의 IR 영상을 설명한다:
1. 날실 및 씨실 중 폴리에스터 원사.
2. 날실 및 씨실 중 폴리에스터 원사.
3. 날실 및 씨실 둘 다에 백색 원사, 여기에서 백색 안료는 ZnS임.
4. 날실 및 씨실 둘 다에 검정색 원사, 여기에서 검정색 안료는 카본 블랙임.
5. 날실 및 씨실 둘 다에 검정색 원사, 여기에서 2가지 원사 모두 NIR 반사성 원사를 포함함.
6. 알루미늄으로 코팅된 배면 검정색 원사가 있는 검정색 패브릭, 여기에서 날실 및 씨실 둘 다 안료로서 카본 블랙을 사용함.
7. 알루미늄으로 코팅된 배면이 있는 검정색 패브릭, 여기에서 날실 및 씨실 둘 다 안료로서 카본 블랙을 사용함.
확인할 수 있는 바와 같이, 개시된 조성물 중 코팅된 섬유유리 원사로 형성된 검정색 패브릭(도 4에서 패브릭 5)은 카본 블랙으로 제조한 보다 통상적인 패브릭인 다른 것에 비하여 IR 하에서 훨씬 더 차가운 상태일 수 있다.
실시예 3
PVC계 플라스티졸은 하기 표 4에 기술된 바와 같이 제조하였다. 모든 농도는 phr(수지의 백부당 부)로서 제공되어 있다. 6가지 상이한 조성물은 3가지 상이한 색상으로 형성하였다. 각각의 색상에 대하여, 1가지 조성물은 적어도 하나의 IR 투명 또는 IR 반사 안료를 포함하였고, 다른 하나는 단지 종래의 안료만을 포함하였다.
조성물 번호 1 2 3 4 5 6 7
색상 회색 검정색 짙은 갈색 검정색
PVC 수지 100 100 100 100 100 100 100
가소제 45 45 45 45 45 45 45
안정화제 5 5 5 5 5 5 5
안료 - TPK 103 0.85 - 9.1 - 2.3 - -
안료 - TPK 104 0.32 - 1.4 - - - 2.4
안료 - TPK 105 - - - - - - 7
안료 - TPR 143 0.32 - 0.26 - 3.4 - -
안료 - TPY 82 - - 0.3 - 3.5 - -
안료 - TPW 12 4.5 - - 1.2 3.5 22
안료 - TPK 82 - - - 4 - - -
안료 - TPS 196 1.85 - - - - -
안료 - TPN 174 - - - - - 5.9 -
윤활제 1 1 1 1 1 1 1
난연제 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
점도 감소제 12 12 12 12 12 12 12
이용되는 구체적인 성분은 다음을 포함하였다:
PVC 수지 - 라코빌(등록상표) PS 1070 및 라코빌(등록상표) PB 1302(둘 다 아케마로부터 입수가능함)의 40/60 w/w 혼합물.
가소제 - 바스프로부터 입수가능한 선형 프탈레이트 가소제인, 팔라티놀(등록상표) L9P.
안정화제 - 아크로스로부터 입수가능한 안정화제와 혼합된 Ba, Zn
안료 - 모두 톤씨 사(미국 조지아주 스머나 소재)로부터 입수가능함
TPK 103 - 다이아이소노닐 프탈레이트(DINP) 중 분산된 검정색 IR 투명 안료
TPK 104 - DINP 중 분산된 검정색 IR 투명 안료
TPK 105 - DINP 중 분산된 검정색 IR 투명 안료
TPR 143 - DINP 중 분산된 적색 IR 투명 안료
TPY 82 - DINP 중 분산된 황색 IR 투명 안료
TPW 12 - DINP 중 분산된 백색 안료
TPK 82 - DINP 중 분산된 카본 블랙이 있는 안료
TPS 196 - DINP 중 분산된 카본 블랙이 있는 안료
TPN 174 - DINP 중 분산된 카본 블랙이 있는 안료
윤활제 - SiAk, 바커 케미 사 제품
난연제 - 화이트 스타 N 안티모니 트라이옥사이드, 캠파인 사(벨기에 소재)로부터 입수가능함
점도 감소제 - 아이소파(등록상표), 엑손모빌 케미컬로부터 입수가능함
조성물을 제조하기 위하여, 표 3에 각각의 조성물에 대하여 열거한 물질을 2시간 동안 혼합하였다. 이후에, 생-고뱅 베트로텍스로부터 입수가능한 ECG 150 다중 필라멘트 섬유유리를 각각의 층에 있어서 표 4의 하나 이상의 조성물을 사용하여 스트랜드 코팅 공정에 의해 코팅하여 2개의 코팅층을 제공하였다. 코팅 두께는 50 내지 100㎛이었으며 금형을 통해 원사를 내보냄으로써 조절하였다. 코팅에 있어서, 제1 코팅층을 적용하고, 그 후 오븐을 통해 코팅된 원사를 내보냄으로써 180℃의 오븐에서 경화시켰다. 오븐 출구에서, 제2 층을 적용하고, 그 후 180℃의 제2 오븐에서 경화시켰다. 그 후, 경질 경화된 원사를 냉수욕(chilled water bath) 중에서 냉각시켰고, 보빈 상에 감았다. 레이피어 직기를 사용하여 원사를 짜서 패브릭을 형성하고 160℃에서 열처리하였다. 투과율이 3%인 바스켓 위브를 사용하였다.
각각 제1 층 및 제2 층 중 조성물 7 및 3으로 코팅된 섬유유리 원사, 또는 날실 섬유로서 조성물 4, 그리고 씨실로서 조성물 1 내지 7이 표시되어 있는 표 4의 하나 이상의 조성물로 코팅된 섬유유리 원사의 2개 층을 이용하여 패브릭을 형성하였다. 코팅 공정에 있어서 층 1 및 층 2에 사용되는 조성물에 따라서 날실 및 씨실 원사의 조성물은 다양하였고, 표 5에 x-x로서 주어져 있으며, 여기에서 x는 1 내지 7로 변할 수 있다. 예를 들어, 날실 원사가 7-3으로 기록되어 있는 경우, 제1 층은 표 4에 기술된 조성물 7로 형성되었고, 제2 층은 표 4에 기술된 조성물 3으로 형성되었다. 이들 패브릭 각각의 태양 스펙트럼은 검정색 트랩을 사용하여 적분구가 있는 퍼킨 엘머 LAMBDA 950 UV/Vis/NIR 분광광도계를 사용하여 ASTM E 903-96에 따라서 측정하였고, 일사 반사율은 ASTM E-891에 따라서 약 300 내지 약 2500나노미터의 파장 범위에서 계산하였다. 결과는 하기 표 5에 표시되어 있다.
날실: 씨실 섬유 7-3:1-1 7-3:2-2 7-3:7-3 7-3:4-4 7-3:5-5 7-3:6-6 4-4:2-2 4-4:4-4 4-4:6-6
NIR 반사율 57 42 63 27 63 30 11 5 7
총 태양 에너지 반사 1 34 26 35 17 36 19 10 5 7
첨부된 청구항에 보다 구체적으로 제시되어 있는, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 본 발명에 대한 이들 및 다른 수정 및 변형이 당업자에 의해 실행될 수 있다. 추가적으로, 다양한 실시형태의 양태는 전체 또는 부분적으로 교환될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 당업자라면 상기 설명이 단지 예인 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않고 첨부된 청구항에 추가로 기술됨을 인식할 것이다.

Claims (21)

  1. 건축물 개방구용 피복재(covering)로서,
    경화된 중합체 조성물은 중합체 수지 및 비백색 안료를 포함하되,
    상기 안료는 적외선 반사 안료 또는 적외선 투명 안료이며, 상기 경화된 중합체 조성물은 관측각 25°에서 측정된 CIELAB L* 값이 약 90 미만이고, 상기 피복재는 약 700 내지 약 2500㎚의 충돌하는(impinging) 태양 복사의 약 15% 초과를 반사하는 것인, 건축물 개방구용 피복재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경화된 중합체 조성물은 섬유 구성물 또는 목재, 금속(예를 들어, 알루미늄) 또는 중합체(예를 들어, 폴리(염화비닐)) 기재(substrate) 또는 직물과 같은 기재 상의 제1 코팅층인 것인, 건축물 개방구용 피복재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 경화된 중합체 조성물은 기재 상의 제2 코팅이며, 상기 피복재는 상기 기재와 제2 코팅 사이에 제1 코팅을 추가로 포함하는 것인, 건축물 개방구용 피복재.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 코팅은 하나 이상의 백색 또는 비백색 IR 반사 안료를 포함하는 것인, 건축물 개방구용 피복재.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 코팅은 상기 제2 코팅보다 더 IR 반사성인 것인, 건축물 개방구용 피복재.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 코팅의 비백색(non-white) 안료는 무기 적외선 반사 안료인 것인, 건축물 개방구용 피복재.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 구성물은 단일 필라멘트 또는 다중 필라멘트 원사(yarn) 또는 단원사를 포함하고/포함하거나 유리 섬유, 폴리에스터 섬유, 폴리올레핀 섬유, 면과 같은 천연 섬유, 또는 이의 조합을 포함하는 하나 이상의 섬유를 포함하며, 상기 하나 이상의 섬유는 단일 또는 다중 필라멘트 섬유 또는 이의 조합인 것인, 건축물 개방구용 피복재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복재는 창문 피복재인 것인, 건축물 개방구용 피복재.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복재는 약 700 내지 약 2500㎚의 충돌하는 태양 복사의 약 50% 초과를 반사하고/반사하거나 모든 충돌하는 태양 복사의 약 25% 초과를 반사하는 것인, 건축물 개방구용 피복재.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비백색 안료는 검정색 안료이고/이거나 알루미늄을 포함하는 것인, 건축물 개방구용 피복재.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 피복재를 형성하는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 중합체 수지와 상기 비백색 안료를 혼합하여 조성물을 형성하는 단계;
    상기 조성물의 상기 점도를 조정하여 상기 조성물은 20rpm에서 브룩필드(Brookfield) RTV를 이용하여 측정된 점도가 약 5000cP 미만 또는 약 2500cP 미만인 단계;
    기재를 상기 조성물로 코팅하는 단계; 및
    상기 조성물을 경화시키는 단계를 포함하되,
    상기 안료는 적외선 반사 안료 또는 적외선 투명 안료인 것인, 피복재의 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 조성물은 상기 비백색 안료를 상기 중합체 수지의 약 50phr 이하의 농도로 포함하는 것인, 피복재의 형성 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 조성물에 점도 감소제를 포함하는 단계를 추가로 포함하는, 피복재의 형성 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 수지는 반응성 단량체 또는 올리고머 구성 요소를 포함하되, 상기 단량체 또는 올리고머 구성 요소는 상기 조성물의 경화 단계 동안 중합시키는 것인, 피복재의 형성 방법.
  15. 건축물 개방구 구성 요소의 코팅용 조성물로서, 상기 조성물은
    중합체 수지; 및
    비백색 안료를 포함하되,
    상기 안료는 적외선 반사 안료 또는 적외선 투명 안료이고,
    상기 조성물은 20rpm에서 브룩필드 RTV를 이용하여 측정된 점도가 약 5000cP 미만, 또는 약 2500cP 미만이고, 경화된 조성물은 관측각 25°에서 측정된 CIELAB L* 값이 약 90 미만, 또는 약 70 미만인 것인, 건축물 개방구 구성 요소의 코팅용 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 하나 이상의 가소제, 점도 감소제 또는 난연제를 추가로 포함하는 것인, 건축물 개방구 구성 요소의 코팅용 조성물.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 수지는 수성 매질 중 에멀젼의 형태인 것인, 건축물 개방구 구성 요소의 코팅용 조성물.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 수지는 폴리염화비닐 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리에스터 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리락타이드 수지, 아크릴 수지, 또는 이들의 혼합물인 것인, 건축물 개방구 구성 요소의 코팅용 조성물.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 간섭 안료 또는 카본 블랙과 같은 추가적인 안료를 추가로 포함하는, 건축물 개방구 구성 요소의 코팅용 조성물.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비백색 안료는 검정색이고/이거나 알루미늄을 포함하는 것인, 건축물 개방구 구성 요소의 코팅용 조성물.
  21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 수지는 복수의 반응성 단량체, 올리고머, 또는 이들의 혼합물의 형태이고, 상기 반응성 단량체, 올리고머 또는 이들의 혼합물은 서로 반응하여 중합체를 형성하는 것인, 건축물 개방구 구성 요소의 코팅용 조성물.
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