KR20230092063A - 근적외선 반사 기능을 갖는 효과 안료, 이를 이용한 도료 및 패널 - Google Patents

근적외선 반사 기능을 갖는 효과 안료, 이를 이용한 도료 및 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히 차량용 도료 등에 사용되는 근적외선 반사 기능성 안료, 도료 및 패널에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 안료는 소판형 기질, 상기 기질 상부의 적어도 일부에 코팅되고 1.8 이상의 굴절율을 갖는 제1 금속산화물층 및 상기 제1 금속산화물층 상부의 적어도 일부에 코팅되고 흡수성 재료를 포함하는 제2 금속산화물층을 포함하고, 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상 반사한다.

Description

근적외선 반사 기능을 갖는 효과 안료, 이를 이용한 도료 및 패널 {EFFECT PIGMENT WITH NEAR-INFRARED REFLECTION FUNCTION, PAINT AND PANEL USING THE SAME}
본 발명은 근적외선 반사 기능을 갖는 효과 안료에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 상기 안료와 이를 이용한 도료 및 차량 등에 적용되는 패널에 관한 발명이다.
효과 안료는 산업의 여러 분야, 특히 자동차, 장식용 코팅, 플라스틱, 페인트, 인쇄 잉크의 분야 및 화장용 배합물에서 사용된다.
상술한 여러 분야 가운데 특히 자동차와 같은 차량용 도료에 효과 안료가 사용되고 있으며, 진주색과 같은 밝은 색의 안료와 더불어 흑색과 같은 어두운 색 계열의 안료도 차량용 도료에 사용된다.
최근 자동차 산업에서는 자율 주행이 가능한 자동차에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 이러한 자율 주행 자동차에는 주변 요소를 인지하기 위해 카메라, 초음파, Rader, Lidar 등의 센서 들이 사용되고 있으며 이러한 시스템을 통해 인지된 내용을 기초로 자율주행의 확대를 도모하고 있는 상황이다. 이러한 센싱 기술에서 LiDAR 시스템은 Rader 시스템에 비해서 인지거리는 상대적으로 짧으나 적절한 거리 내에서 주변 환경에 대해 Rader 시스템에 비해 향상된 해상도를 갖는 3차원 인지 시스템으로서 특징적으로 905nm정도의 주파수를 갖는 레이저를 광원으로 사용한다.
그러나 일반적인 어두운 색 차량에 적용되는 도료 들에 사용되는 어두운 색 안료들은 일반적인 광학 특성으로 인해 눈으로 인지하는 가시광선 영역과 함께 LiDAR 광원으로 사용되는 905나노미터의 파장을 포함하는 근적외선 영역의 빛도 함께 흡수하는 특성이 있다. 이러한 광 흡수 특성으로 인해 기존의 어두운 색으로 도장된 차량 들은 LiDAR 센서를 통한 인지 효율이 크게 떨어지는 상황이며 이는 현재 자율 주행을 구현하는데 있어 큰 장애물이 되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 가시광선 영역의 낮은 반사율을 통해 어두운 색상을 구현하고 근적외선 영역의 LiDAR 광원을 효과적으로 반사하여 어두운 색의 안료임에도 LiDAR 광원을 효과적으로 반사하는 LiDAR 시스템용 어두운 색의 신규 안료를 제안하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 근적외선 반사 기능성 안료는 소판형 기질; 상기 기질 상부의 적어도 일부에 코팅되고 1.8 이상의 굴절율을 갖는 제1 금속산화물층; 및 상기 제1 금속 산화물층 상부의 적어도 일부 에 코팅되고 흡수성 재료를 포함하는 제2 금속 산화물 층을 포함하고, 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상 반사하는 것을 구성상 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1 금속산화물층은 Fe2O3를 포함하고, 상기 제2 금속산화물층은 Co3O4를 포함하며, 상기 제1 금속산화물층에 포함된 Fe의 함량과 상기 제2 금속산화물층에 포함된 Co의 함량에 대한 비율이 1 : 0.5 ~ 1 : 1의 범위를 가질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 제1 금속산화물층은 TiO2 및 SnO2를 포함하고, 상기 제2 금속산화물층은 CuO를 포함하며, 상기 제1 금속산화물층에 포함된 Ti와 Sn의 함량과 상기 제2 금속산화물층에 포함된 Cu의 함량에 대한 비율이 1 : 4 ~1 : 6의 범위를 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 안료는 흑색도(L*)가 35 이하이고, 400 ~ 700nm의 가시 전자선을 평균적으로 15% 이하로 반사할 수 있다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 도료는 바인더; 및 근적외선 반사 기능성 안료;를 포함하고, 상기 안료는 소판형 기질, 상기 기질 상부의 적어도 일부에 코팅되고 1.8 이상의 굴절율을 갖는 제1 금속산화물층 및 상기 제1 금속산화물층 상부의 적어도 일부에 코팅되고 흡수성 재료를 포함하는 제2 금속산화물층을 포함하고, 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상 반사하는 것을 구성상 특징으로 한다.
상술한 것처럼, 상기 도료에 적용되는 안료는 흑색도(L*)가 35 이하이고, 400 ~ 700nm의 가시 전자선을 평균적으로 15% 이하 반사할 수 있다.
또한, 상기 소판형 기질은 합성 운모, 천연 운모, 유리 플레이크(Glass flake), 판상 유리, 판상 산화철, 판상 알루미나, 판상 실리카, 판상 알루미늄 및 판상형 TiO2 중 하나 이상을 포함하는 판상 재질일 수 있다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 패널은, 근적외선 반사 기능성 도료가 코팅된 패널로서, 상기 도료는 바인더 및 근적외선 반사 기능성 안료를 포함하고, 상기 안료는 소판형 기질, 상기 기질 상부의 적어도 일부에 코팅되고 1.8 이상의 굴절율을 갖는 제1 금속산화물층 및 상기 제1 금속산화물층 상부의 적어도 일부에 코팅되고 흡수성 재료를 포함하는 제2 금속산화물층을 포함하고, 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상을 반사하며, 상기 패널은 LiDAR(Light Detection and Ranging)에 의해 검출 가능한 것을 구성상 특징으로 한다.
본 발명에 따른 근적외선 반사 기능성 안료는 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상, 바람직하게는 LiDAR 센서의 주파수인 905nm에서의 반사율이 30% 이상을 반사하여, LiDAR(Light Detection and Ranging)에 의해 검출 가능한 효과를 갖는다.
특히 본 발명에 따른 안료는 흑색도(L*)가 35 이하인 암색의 경우에도 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상을 반사하고 400 ~ 700nm의 가시 전자선을 평균적으로 15% 이하를 반사할 수 있어, LiDAR(Light Detection and Ranging)에 의해 검출 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 안료의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안료에 관한 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안료의 반사 특성을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 안료, 도료 및 패널에 대해 상세히 설명한다.
근적외선 반사 기능성 안료
도 1을 참조하면, 본 발명의 근적외선 반사 기능성 안료(100)는 소판형 기질(10); 상기 기질(10) 상부의 적어도 일부에 코팅되고 1.8 이상의 굴절율을 갖는 제1 금속산화물층(20); 및 상기 제1 금속산화물층(20) 상부의 적어도 일부에 코팅되고 흡수성 재료를 포함하는 제2 금속산화물층(30);을 포함하고, 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상을 반사한다.
본 발명에서 근적외선이란 850 ~ 950nm 사이의 파장을 갖는 IR 전자선을 의미한다. 또한 평균 반사율이란 일정 범위의 IR 전자선에 대한 반사율의 산술 평균값을 의미한다.
본 발명은 이처럼 근적외선을 평균적으로 30% 이상 반사하며, 가장 바람직하게는 LiDAR 센서의 주파수인 905nm에서의 반사율이 30% 이상을 반사하는 안료(100)에 대한 것이다.
본 발명의 안료(100)에 사용되는 소판형 기질(10)은 특별히 그 종류가 제한되는 것은 아니고 합성 운모, 천연 운모, 유리 플레이크(Glass flake), 판상 유리, 판상 산화철, 판상 알루미나, 판상 실리카, 판상 알루미늄 및 판상형 TiO2 중 하나 이상을 포함하는 판상 재질을 이용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 안료(100)는 상기 소판형 기질(10) 상부의 적어도 일부에 제1 금속산화물층(20)이 코팅되고, 상기 제1 금속산화물층(20)은 1.8 이상의 굴절율을 갖는다.
여기서, 상기 제1 금속산화물층(20)이 상기 소판형 기질(10) 상부의 적어도 일부에 코팅된다는 것의 의미는, 상기 제1 금속산화물층(20)이 상기 소판형 기질(10) 상부 모두에 코팅될 수도 있고, 또는 상기 제1 금속산화물층(20)이 상기 소판형 기질(10) 상부의 적어도 일부에만 코팅될 수도 있으며, 또는 상기 제1 금속산화물층(20)이 상기 소판형 기질(10) 상부에서 아일랜드 형태로 코팅될 수 있음을 의미한다.
상기 제1 금속산화물층(20)은 상기 소판형 기질(10) 대비 가시광선 및 근적외선의 광 반사 효율을 개선시켜주고, 안료(100)의 제조 공정 상의 안정성을 부여해주는 기능을 한다.
상기 제1금속산화물층(20)에 포함된 금속산화물은 굴절율이 1.8 이상의 고굴절율을 갖는 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 상기 제1금속산화물층은 Fe2O3, SnO2 및 TiO2 가운데 1종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제1금속산화물층(20)은 Fe2O3, SnO2 및 TiO2 가운데 1종을 단독으로 포함할 수 있고, 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 안료(100)는 상기 제1 금속산화물층(20)의 상부에 제2 금속산화물층(30)이 코팅되고 상기 제2 금속산화물층(30)은 흡수성 재료를 포함한다.
여기서, 상기 제2 금속산화물층(30)이 상기 제1 금속산화물층(20) 상부의 적어도 일부에 코팅된다는 것의 의미는, 상기 제2 금속산화물층(30)이 상기 제1 금속산화물층(20) 상부 모두에 코팅될 수도 있고, 또는 상기 제2 금속산화물층(30)이 상기 제1 금속산화물층(20) 상부의 적어도 일부에만 코팅될 수도 있으며, 또는 상기 제2 금속산화물층(30)이 상기 제1 금속산화물층(20) 상부에서 아일랜드 형태로 코팅될 수 있음을 의미한다.
상기 흡수성 재료는 가시광을 흡수하는 흡수 재료를 의미하며, 특히 본 발명에서는 안료가 어두운 색을 가질 수 있도록 작용하는 재료를 의미한다.
본 발명에서 어두운 색은 흑색도(L*)가 35 이하인 암색을 의미한다. 이처럼, 본 발명에 따른 안료는 흡수성 재료를 포함하여 어두운 색을 갖는다.
본 발명에 사용되는 흡수성 재료는 상술한 것처럼 안료가 어두운 색을 가질 수 있도록 하는 재료라면 한정되진 않지만, 바람직하게는 상기 흡수성 재료는 Co3O4 및 CuO 가운데 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 금속산화물층은 Fe2O3를 포함하고, 상기 제2 금속산화물층은 Co3O4를 포함하며, 상기 제1 금속산화물층에 포함된 Fe의 함량과 상기 제2 금속산화물층에 포함된 Co의 함량에 대한 비율이 1 : 0.5 ~ 1 : 1의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
상기 성분의 함량 비율에서, 상기 제1 금속산화물층(20)에 포함된 Fe의 함량이 1일 때 상기 제2 금속산화물층(30)에 포함된 Co의 함량이 0.5 미만인 경우에는 안료의 흑색도(L*)가 저하되어 안료가 적색 혹은 암적색을 갖는 문제가 있다.
반대로, 상기 성분비에서, 상기 제1 금속산화물층(20)에 포함된 Fe의 함량이 1일 때 상기 제2 금속산화물층(30)에 포함된 Co의 함량이 1을 초과하면 안료의 근적외선 반사 특성이 감소함에 따라 LiDAR 반사 특성이 발현되지 않는 문제가 있다.
다시 말해, 상기 제1 금속산화물층(20)은 Fe2O3를 포함하고, 상기 제2 금속산화물층(30)은 Co3O4를 포함하는 경우에는, Fe와 Co의 특성을 고려하여 상기 제1 금속산화물층(20)에 포함된 Fe와 상기 제2 금속산화물층(30)에 포함된 Co의 함량 비율이 1 : 0.5 ~ 1 : 1의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 금속산화물층(20)은 TiO2 및 SnO2를 포함하고, 상기 제2 금속산화물층(30)은 CuO를 포함하며, 상기 제1 금속산화물층(20)에 포함된 Ti 및 Sn의 함량과 상기 제2 금속산화물층(30)에 포함된 Cu의 함량에 대한 비율이 1 : 4 ~ 1 : 6의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
상기 성분의 함량 비율에서, 상기 제1 금속산화물층(20)에 포함된 Ti와 Sn의 함량이 1일 때 상기 제2 금속산화물층(30)에 포함된 Cu의 함량이 4 미만인 경우에는 흑색도(L*)가 증가함에 따라 안료의 어두운 색을 발현시키기가 어려운 문제가 있다.
반대로, 상기 성분비에서, 상기 제1 금속산화물층(20)에 포함된 Ti 및 Sn의 함량이 1일 때 상기 제2 금속산화물층(30)에 포함된 Cu의 함량이 6을 초과하면 안료의 근적외선 반사 특성이 감소함에 따라 LiDAR 반사 특성이 발현되지 않는 문제가 있다.
정리하면, 상기 제1 금속산화물층(20)은 TiO2 및 SnO2를 포함하고, 상기 제2 금속산화물층(30)은 CuO를 포함하는 경우에는, Ti, Sn 및 Cu의 특성을 고려하여 상기 제1 금속산화물층(20)에 포함된 Ti 및 Sn의 함량과 상기 제2 금속산화물층(30)에 포함된 Cu의 함량 비율이 1 : 4 ~ 1 : 6의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
아울러, 바람직하게는 본 발명의 근적외선 반사 기능성 안료(100)는 흑색도(L*)가 35 이하이고, 가시 전자선을 평균적으로 15% 이하를 반사할 수 있다.
여기서 평균 반사율이란 일정 범위의 가시 전자선에 대한 반사율의 산술 평균값을 의미한다.
이처럼 본 발명의 안료는 상대적으로 낮은 흑색도(L*)를 가지면서도 상술한 것처럼 근적외선을 높게 반사할 수 있는 효과를 발현할 수 있다.
이상 언급한 것처럼, 본 발명의 안료(100)는 어두운 색을 가지면서도 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상, 바람직하게는 LiDAR 센서의 주파수인 905nm에서의 반사율이 30% 이상을 반사하여, LiDAR에 의해 검출 가능한 효과를 갖는다.
근적외선 반사 기능성 도료
다음으로, 상술한 안료가 적용된 본 발명에 따른 근적외선 반사 기능성 도료에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 도료는, 바인더; 및 근적외선 반사 기능성 안료;를 포함하고, 상기 안료는 소판형 기질, 상기 기질 상부의 적어도 일부에 코팅되고 1.8 이상의 굴절율을 갖는 제1 금속산화물층 및 상기 제1 금속산화물층 상부의 적어도 일부에 코팅되고 흡수성 재료를 포함하는 제2 금속산화물층을 포함하고, 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상 반사한다.
상기 바인더는 공지의 도료 바인더가 사용될 수 있고, 예로서 에나멜 도료 바인더, 우레탄 도료 바인더 및 복합 에나멜-우레탄 도료 바인더를 들 수 있다.
아울러, 상기 근적외선 반사 기능성 안료는 앞서 설명한 것처럼 어두운 색을 가지면서도 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상, 바람직하게는 LiDAR 센서의 주파수인 905nm에서의 반사율이 30% 이상을 반사하여, LiDAR에 의해 검출 가능한 효과를 갖는다.
패널
다음으로, 상술한 도료가 적용된 본 발명에 따른 패널에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 패널은, 근적외선 반사 기능성 도료가 코팅된 패널로서, 상기 도료는 바인더 및 근적외선 반사 기능성 안료를 포함하고, 상기 안료는 소판형 기질, 상기 기질 상부의 적어도 일부에 코팅되고 1.8 이상의 굴절율을 갖는 제1 금속산화물층 및 상기 제1 금속산화물층 상부의 적어도 일부에 코팅되고 흡수성 재료를 포함하는 제2 금속산화물층을 포함하고, 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상 반사하며, 상기 패널은 LiDAR(Light Detection and Ranging)에 의해 검출 가능하다.
상기 근적외선 반사 기능성 안료는 앞서 설명한 것처럼 어두운 색을 가지면서도 850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상, 바람직하게는 LiDAR 센서의 주파수인 905nm에서의 반사율이 30% 이상에 해당한다. 상기 안료가 적용된 도료가 코팅됨에 따라, 본 발명의 패널은 표면이 어두운 색으로 코팅되어 있음에도 불구하고 LiDAR(Light Detection and Ranging)에 의해 검출 가능하다.
특히, 본 발명의 패널은 차량 외부에 적용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 안료, 도료 및 패널은 자율 주행 시스템에 적합하게 사용될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 실시예 1
소판형 기질(합성 마이카) 100g을 물에 약 9% 전후로 분산하고 70~80℃ 사이로 승온하였다. 승온된 상태의 분산 기질에 철염의 희석액을 pH 2.5~3.5이 유지되도록 카운터 이온과 함께 적가하였다. 이때 철염의 코팅양은 산화철 기준으로 33~43% 정도이며, 안료가 원하는 색상을 발현할 때까지 상기 범위 내에서 코팅을 진행하였다. 이 후, 코발트염 희석액을 염기성 조건인 pH 8.0~9.5 사이가 되도록 카운터 이온과 함께 적가하였다. 이때 코팅된 코발트의 양을 산화물 기준으로 약 25~35%정도가 되도록 조절하여 원하는 색상의 안료를 얻었다. 상기 반응액에서 안료를 얻기 위해 반응액을 수세, 탈수한 뒤, 800℃에서 열처리하였다.
위와 같이 제조된 실시예 1에 따른 안료는 소판형 기질(합성 마이카) 상부에 Fe2O3가 코팅되고, 상기 Fe2O3 상부에 Co3O4가 코팅되어 있다.
또한, 실시예 1에 따른 안료에서, 전체 안료에 대한 Fe의 함량은 30.70 %이고, Co의 함량은 24.20%이다.
2. 실시예 2
소판형 기질(판상 알루미나) 100g을 물에 약 9% 전후로 분산하고 70~80℃ 사이로 승온하였다. 승온된 상태의 분산 기질에 주석염과 티탄염의 희석액을 pH 1.0~ 2.0이 유지되도록 카운터 이온과 함께 적가하였다. 이때 주석염과 티탄산 염의 코팅양은 산화물 기준으로 산화주석은 약 0 초과~3%, 이산화티탄은 5~10%가 되도록 적가하여 안료가 원하는 색상을 발현하도록 하였다. 이 후, 구리염 희석액을 중성에서 염기성 조건인 pH 7.0~9.0사이가 되도록 카운터 이온과 함께 적가하여 코팅하였다. 이때 코팅된 산화구리의 량은 산화구리 기준으로 약 20~40%정도 내에서 안료가 원하는 색상을 발현하도록 코팅하였다. 상기 반응액에서 안료를 얻기 위해 반응액을 수세, 탈수한 뒤, 800℃에서 열처리하였다.
위와 같이 제조된 실시예 2에 따른 안료는 소판형 기질(판상 알루미나) 상부에 TiO2와 SnO2의 혼합물이 코팅되고, 상기 혼합물층 상부에 CuO가 코팅되어 있다.
또한, 실시예 2에 따른 안료에서, 전체 안료에 대한 Ti의 함량은 5.46 %이고, Sn의 함량은 0.64%이며, Cu의 함량은 28.60%이다.
3. 실시예 3
소판형 기질(합성 마이카) 100g을 물에 약 9% 전후로 분산하고 70~80℃ 사이로 승온한다. 승온된 상태의 분산 기질에 철염의 희석액을 pH 2.5~3.5이 유지되도록 카운터 이온과 함께 적가하였다. 이때 철염의 코팅양은 산화철 기준으로 25~35% 정도 코팅되며 원하는 색상이 발현될 때까지 상기 범위 내에서 코팅을 진행하였다. 이 후, 코발트염 희석액을 염기성 조건인 pH 8.0~9.5사이가 되도록 카운터 이온과 함께 적가하여 코팅하였다. 이때 코팅된 코발트의 양을 산화물 기준으로 약 15~25% 정도가 되도록 코팅하여 안료가 원하는 색상을 발현하도록 코팅하였다. 추가로 NIR 반사층인 산화구리를 형성하기 위해 구리염을 최종안료에서 산화구리의 양이 약 20~30%가 되도록 구리염 희석액을 중성에서 염기성 조건인 pH 7.0~9.0사이가 되도록 카운터 이온과 함께 적가하여 코팅하였다. 반응액을 수세, 탈수한 뒤, 800℃에서 열처리하였다.
위와 같이 제조된 실시예 3에 따른 안료는 소판형 기질(합성 마이카) 상부에 Fe2O3가 코팅되고, 상기 Fe2O3 상부에 Co3O4가 코팅되고, 상기 Co3O4 상부에 CuO가 코팅되어 있다.
실시예의 물성 평가
1. 안료 표면 관찰
상술한 방식으로 제조된 근적외선 반사 기능성 안료의 표면을 주사전자현미경으로 관찰하였다. 실시예 1 내지 3에 따른 안료의 표면을 도 2 내지 4에 각각 도시하였다.
도 2를 참조하면, 실시예 1에 따른 안료의 SEM 사진이 도시되어 있다.
또한 도 3을 참조하면, 실시예 2에 따른 안료의 SEM 사진이 도시되어 있고, 상기 CuO는 아일랜드 형태로 코팅되어 있는 것을 확인할 수 있다.
아울러, 도 4를 참조하면, 실시예 2에 따른 안료의 SEM 사진이 도시되어 있다.
이처럼, 도 2 내지 4를 참조하면, 소판형 기질의 상부에 금속산화물들이 코팅된 것을 확인할 수 있다.
2. 반사율, 명도 및 채도 분석
실시예에 따른 안료의 반사율과 명도 및 채도를 분석하였다.
안료에 따른 파장별 반사율은, 투명 아크릴 레진을 이용하여 12% 농도로 안료를 혼합하여 습윤 두께 150 ㎛ 로 OHP 필름에 도막을 형성한 이후, 이를 상온에서 충분히 건조시켜 UV-Vis 분광분석기를 이용하여 황산바륨을 기준물질로 하여 측정하였다.
명도 및 채도는, 투명 아크릴 레진을 이용하여 6% 농도로 안료를 혼합하여 은폐율지(opacity chart)에 100㎛ 두께로 도막을 형성하고 이를 상온에서 충분히 건조한 뒤, 색차계를 이용하여 25°에서 측정하였다.
각 실시예의 안료에 따른 파장별 반사율을 도 5에 도시하였다. 또한, 각 실시예의 안료에 따른 905 nm 반사율과 명도 및 채도에 대한 결과값을 하기 표 1 에 기재하였다.
반사율(%) 명도 및 채도
905 nm L* a* b*
실시예 1 35.209 23.34 -1.42 -6.75
실시예 2 43.045 24.56 2.88 -4.98
실시예 3 19.486 21.38 -1.6 -1.51
도 5 및 표 1을 참고하면, 실시예 1 및 2의 안료는 모두 850 ~ 950nm의 파장을 갖는 근적외선에 대해 평균적으로 30% 이상의 반사율을 보이는 것을 확인할 수 있다.
특히, 905 nm의 파장에서 실시예 1은 35%, 실시예 2는 43%의 반사율을 보임으로써, LiDAR에 검출이 가능한 안료로서 사용 가능함을 확인할 수 있다.
아울러, 실시예 1 및 2의 안료는 가시광선 파장대 영역(400~700 nm)에서는 평균 반사율이 15% 이하 임을 알 수 있다.
뿐만 아니라 표 1과 도 4를 참고하여 명도에 대한 측정 결과를 보면, 실시예 1 및 2는 모두 L* 값이 35 이하에 해당한다.
다만, 실시예 3은 Co와 Cu를 모두 사용하여 코팅을 진행하였으나, 905 nm 파장의 근적외선 반사율이 30% 미만인 것으로 나타났다.
이를 종합해보면, 어두운 색을 나타내는 성분과 근적외선을 반사하는 성분을 이용하여 안료를 제조한다고 하더라도 반드시 905 nm의 근적외선에 대해 30% 이상의 반사율을 보이는 것이 아니라는 것을 확인할 수 있다.
암색을 가지면서도 905 nm의 근적외선을 일정 비율 이상 반사하기 위해서는, 소판형 기질 상부에 코팅되는 코팅층의 개수, 성분의 선택 및 각 코팅층을 구성하는 성분의 비율이 중요한 요소로 작용함을 확인할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 안료는 어두운 색을 가지면서도 근적외선에 대해 30% 이상의 반사율을 보임에 따라 LiDAR에 검출이 가능한 안료로서 사용 가능함을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (12)

  1. 소판형 기질;
    상기 기질 상부의 적어도 일부에 코팅되고 1.8 이상의 굴절율을 갖는 제1 금속산화물층; 및
    상기 제1 금속산화물층 상부의 적어도 일부에 코팅되고 흡수성 재료를 포함하는 제2 금속산화물층;을 포함하고,
    850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상 반사하는,
    근적외선 반사 기능성 효과 안료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속산화물층은 Fe2O3를 포함하고,
    상기 제2 금속산화물층은 Co3O4를 포함하며,
    상기 제1 금속산화물층에 포함된 Fe의 함량과 상기 제2 금속산화물층에 포함된 Co의 함량에 대한 비율이 1 : 0.5 ~ 1 : 1의 범위를 갖는
    근적외선 반사 기능성 효과 안료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속산화물층은 TiO2 및 SnO2를 포함하고,
    상기 제2 금속산화물층은 CuO를 포함하며,
    상기 제1 금속산화물층에 포함된 Ti와 Sn의 함량과 상기 제2 금속산화물층에 포함된 Cu의 함량에 대한 비율이 1 : 4 ~ 1 : 6의 범위를 갖는
    근적외선 반사 기능성 효과 안료.
  4. 제1항에 있어서,
    흑색도(L*)가 35 이하이고,
    가시 전자선을 평균적으로 15% 이하 반사하는
    근적외선 반사 기능성 효과 안료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소판형 기질은
    합성 운모, 천연 운모, 유리 플레이크(Glass flake), 판상 유리, 판상 산화철, 판상 알루미나, 판상 실리카, 판상 알루미늄 및 판상 TiO2 중 하나 이상을 포함하는 판상 재질인
    근적외선 반사 기능성 효과 안료.
  6. 바인더; 및
    근적외선 반사 기능성 안료;를 포함하고,
    상기 안료는
    소판형 기질,
    상기 기질 상부의 적어도 일부에 코팅되고 1.8 이상의 굴절율을 갖는 제1 금속산화물층 및
    상기 제1 금속산화물층 상부의 적어도 일부에 코팅되고 흡수성 재료를 포함하는 제2 금속산화물층을 포함하고,
    850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상 반사하는,
    근적외선 반사 기능성 도료.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 금속산화물층은 Fe2O3를 포함하고,
    상기 제2 금속산화물층은 Co3O4를 포함하며,
    상기 제1 금속산화물층에 포함된 Fe의 함량과 상기 제2 금속산화물층에 포함된 Co의 함량에 대한 비율이 1 : 0.5 ~ 1 : 1의 범위를 갖는
    근적외선 반사 기능성 도료.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 금속산화물층은 TiO2 및 SnO2를 포함하고,
    상기 제2 금속산화물층은 CuO를 포함하며,
    상기 제1 금속산화물층에 포함된 Ti와 Sn의 함량과 상기 제2 금속산화물층에 포함된 Cu의 함량에 대한 비율이 1 : 4 ~ 1 : 6의 범위를 갖는
    근적외선 반사 기능성 도료.
  9. 제6항에 있어서,
    흑색도(L*)가 35 이하이고,
    400 ~ 700nm의 가시 전자선을 평균적으로 1% 이하 반사하는
    근적외선 반사 기능성 도료.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 소판형 기질은
    합성 운모, 천연 운모, 유리 플레이크(Glass flake), 판상 유리, 판상 산화철, 판상 알루미나, 판상 실리카, 판상 알루미늄 및 판상 TIO2 중 하나 이상을 포함하는 판상 재질인
    근적외선 반사 기능성 도료.
  11. 근적외선 반사 기능성 도료가 코팅된 패널로서,
    상기 도료는 바인더 및 근적외선 반사 기능성 안료를 포함하고,
    상기 안료는
    소판형 기질,
    상기 기질의 상부에 코팅되고 1.8 이상의 굴절율을 갖는 제1 금속산화물층 및
    상기 제1 금속산화물층의 상부에 코팅되고 흡수성 재료를 포함하는 제2 금속산화물층을 포함하고,
    850 ~ 950nm의 IR 전자선을 평균적으로 30% 이상 반사하며,
    상기 패널은 LiDAR(Light Detection and Ranging)에 의해 검출 가능한,
    패널.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 패널은
    차량 외부에 적용되는
    패널.
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