KR20240004623A - 레이더-호환성 플라스틱 부재 - Google Patents

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우도 굼샤이머
케빈 카이저
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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 금속-효과 안료가 없는 착색 코팅이 제공된 표면을 갖는 레이더-호환성 플라스틱 부재, 이러한 유형의 레이더-호환성 플라스틱 부재의 제조 방법, 및 이의 특히 차량 구조물에서의 용도에 관한 것이다.

Description

레이더-호환성 플라스틱 부재
본 발명은, 금속-효과 안료가 없는 착색 코팅이 제공된 표면을 갖는 레이더-호환성 플라스틱 부재, 이러한 유형의 레이더-호환성 플라스틱 부재의 제조 방법, 및 이의 특히 차량 구조물에서의 용도에 관한 것이다.
자율주행이 가능한 차량이 늘어남에 따라, 다른 차량이나 교통 장애물과의 거리 측정 및 다른 교통 참여자의 속도 측정이 모두 가능한 레이더 장치를 상응하는 자동차 부재에 지금까지 상상하지 못했던 정도로 통합하는 것이 필요하다. 이러한 레이더 장치는 일반적으로 차량의 시각적인 외관을 손상시키지 않기 위해 차량의 범퍼 뒤에 설치된다.
수년 동안, 금속성 페인트, 바람직하게는 은색-금속성 페인트가 특히 개인 차량 부문에서 가장 인기 있는 차량 페인트 중 하나였다. 그러나 이러한 금속성 페인트는 그러한 차량의 내부에 설치된 레이더 장치를 위한 덮개 부재(cover part)의 광학적 설계와 관련하여 주요한 문제를 나타낸다. 이는 알루미늄-계 금속-효과 안료를 포함하는 일반적인 금속성 페인트가 일반적으로 76 내지 81GHz의 주파수 범위에 있는 레이더파를 반사, 감쇠 또는 흡수할 수 있으므로, 차량의 레이더 장치 덮개 부재에 종전의 통상적인 금속성 차량 페인트를 사용하면 레이더 장치의 기능이 바람직하지 않게 감소할 수 있기 때문이다.
따라서, 차량의 시각적인 외관을 손상시키지 않고 설치된 레이더 장치의 우수한 기능성을 가능하게 하는 차량 레이더 장치를 덮기 위한 해결책을 제공하려는 시도가 꽤 있었다.
예를 들어, 라디에이터 그릴 또는 회사 로고로서 설계되고 매우 실질적으로 레이더파-투과(radar wave-transparent) 영역 및 금속화된 스트럿을 갖는 상응하는 덮개 부재는 종종 인듐과 같은 증착된 금속 층을 갖는다. 이러한 콤포넌트는 일반적으로 크롬-유사 시각적 외관(visual appearance)을 나타낸다.
그러나, 이러한 유형의 코팅은 레이더 장치의 빔 경로에 위치하더라도 관찰자에게 기존의 은색 금속성 페인트의 시각적 인상을 남기도록 의도된 차량 부재에는 적합하지 않다. 여기에서의 어려움은, 금속 안료를 함유하는 금속성 페인트의 경우에 일반적으로 나타나는 강한 명도 플롭(flop)(조명 또는 시야각 변경 시 밝음에서 어두움으로의 명확한 변화)을 달성하는 것, 이런 유형의 금속성 페인트의 은폐력을 가능한 최대 정도까지 달성하는 것, 및 레이더파의 투과가 설치된 레이더 장치를 완전히 기능적인 방식으로 작동시킬 수 있기에 충분한 정도로 레이더파의 감쇠를 줄이는 것에 있다.
JP 2004-244516 A는, 라디에이터 그릴 뿐만 아니라 다른 차량 부재, 예를 들어, 테일게이트(tailgate)의 컴포넌트로도 사용될 수 있는 전자기 복사에 대해 높은 투명도를 갖는 광택성 제품을 개시한다. 여기에서는 폴리카보네이트 패널 상의 층이 아연, 주석 또는 인듐과 같은 금속 입자를 포함할 수도 있고 예를 들어 이산화티타늄으로 코팅된 운모와 같은 간섭 안료로 착색될 수도 있다. 입자는 폴리우레탄 함유 층 내 3 내지 8 중량%의 농도로 패널에 적용된다. 흑색 베이스 코트가 뒷면(reverse-side) 코팅으로 이에 적용된다.
복수의 층을 포함하는 수득된 광택 제품은 전자기 복사선에 대한 높은 투명도 및 높은 광택을 갖는 것으로 주장된다.
이러한 코팅에서 이산화티타늄으로 코팅된 운모를 포함하는 간섭 안료로 우수한 레이더파 투과도(transparency)를 달성할 수 있지만, 금속 피니쉬의 은폐력 및 후자로 달성할 수 있는 강한 금속성 명도 플롭은 단지 단순한 구조를 갖는 이러한 유형의 투명 및 무색 운모-계 간섭 안료 코팅으로는 거의 얻을 수 없다.
JP 2006-282886 A는 또한 플라스틱 기재 상의 층에 간섭 안료를 포함하고, 금속-효과 안료를 생략하는 차량 부재용 레이더파-투과 코팅을 개시하고 있다. 코팅의 색상 변화를 가능하게 하기 위해, 간섭 안료는 특히 매끄러운(smooth) 기질 입자를 기반으로 하는 것으로 여겨진다. 이산화규소 또는 산화알루미늄 기재 플레이크가 적합한 기재 플레이크로 제안된다. 그러나, 코팅될 플라스틱 기재 상에 이러한 유형의 간섭 안료를 포함하는 층으로는 금속 피니쉬의 시각적 인상을 마찬가지로 달성할 수 없다.
본 발명의 목적은 코팅된 레이더-호환성 플라스틱 부재를 제공하는 것으로 구성되고, 이는 특히 차량 구조물에서 레이더 장치의 덮개 부재(cover part)에 사용하기에 적합하고, 이는 이의 착색 코팅에서 기존의 금속-효과 안료, 특히 알루미늄 안료를 생략하며, 이는 바람직하게는 기존의 은색 금속 피니쉬와 시각적으로 가능한 한 거의 다르지 않으며, 특히 은색 금속 외관, 높은 은폐력 및 강한 명도 플롭과 동시에 우수한 레이더파 투과도를 갖는다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 언급된 코팅된 레이더-호환성 플라스틱 부재의 제조 방법을 제공하는 것으로 이루어진다.
또한, 본 발명의 추가 목적은 이런 유형의 코팅된 플라스틱 부재의 용도를 나타내는 것으로 이루어진다.
본 발명의 목적은 코팅된 레이더-호환성(radar-compatible) 플라스틱 부재에 의해 달성되며, 상기 플라스틱 부재는 임의적으로 예비코팅된 및/또는 전처리된 표면을 갖고, 상기 표면에는, 금속-효과 안료가 없고 흡수(absorbent) 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료를 포함하는 착색 코팅이 제공되고, 상기 착색 코팅은 서로 겹치게 배열된 복수의 층으로 구성되고, 상기 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료가 각각의 층에 존재하며, 상기 복수의 층 중 적어도 두 개는 서로 상이한 기하학적 층 두께(geometrical layer thicknesses)를 갖고, 상기 플라스틱 부재의 표면에는 임의의 추가의 착색(colouring) 코팅 또는 금속(metallic) 코팅이 제공되지 않는다.
또한, 본 발명의 목적은 또한, 이런 유형의 코팅된 레이더-호환성 플라스틱 부재의 제조 방법에 의해 돨성되며, 이는 금속-효과 안료가 없고 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료를 포함하는 착색 코팅을 상기 플라스틱 부재의 임의적으로 예비코팅된 및/또는 전처리된 표면 상에 적용하고, 상기 착색 코팅이 서로 겹치게 배열된 복수의 층으로 적용되고, 상기 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료가 각각의 층에 존재하며 상기 복수의 층 중 적어도 두 개는 서로 상이한 기하학적 층 두께를 갖고, 각각의 층의 적용 후에 건조를 수행하고, 상기 플라스틱 부재의 표면에는 임의의 추가의 착색 코팅 또는 금속 코팅이 제공되지 않은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적은 또한 레이더-호환성 차량 부재로서 전술한 코팅된 플라스틱 부재의 사용에 의해 달성된다.
본 발명자들은 놀랍게도, 전체 착색 코팅에는 금속-효과 안료가 없지만 시각적으로 은색 금속성 특징을 가질 수 있는 플레이크형 효과 안료를 포함하는 착색 코팅을 갖는 차량 구조물 내 레이더 장치의 덮개 부재를 제공하는 것이 가능함을 발견했다.
일반적으로, 임의의 금속층을 갖지 않는 플레이크 형태의 효과 안료는 코팅에서 레이더 신호의 강한 감쇠를 일으키지 않지만, 일반적으로 고유한 흡수 특성이 거의 없거나 전혀 없고 낮은 은폐력만 나타낸다. 이러한 특성은, 높은 광택과 강한 명도 플롭을 갖는 불투명한 은색 코팅이, 금속 피니쉬의 특징과 같이, 자동차용 표준 코팅 공정에서 일반적으로 간섭 안료인 기존 플레이크형 효과 안료로는 전적으로 달성할 수 없는 효과가 있다.
따라서, 목적은, 은폐력, 명도 플롭 및 레이더-호환성 요구 사항을 가능한 최대 정도로 충족하는 착색 코팅이, 코팅에 존재하는 금속-효과 안료 없이 금속 피니쉬의 시각적 외관은 적절한 정도로 모방될 수 있는, 차량 생산에서의 레이더 장치용 덮개 부재에서 수득할 수 있는 조건을 찾는 것이었다.
본 발명자들은 상기 조건을 잘 충족하는 착색 코팅을 갖는 코팅된 플라스틱 부재를 발견하였다.
본 발명에 따르면, 플라스틱 부재 표면의 착색 코팅은 서로 ?후“? 배열된 복수의 층으로 구성되며, 이 층은 바람직하게는 각각의 경우 전체 표면에 걸쳐 서로 ?후“? 배열되어 플라스틱 부재의 표면을 덮는다. 플라스틱 부재의 표면은 임의적으로 예비코팅 및/또는 전처리될 수 있다. 이는 바람직하게는 프라이머 층 및/또는 충전제 층을 갖거나, 또는 각 표면 상에서의 대안적 또는 추가적인 정전 전처리를 갖는, 차량 구조물에 일반적으로 사용되는 예비코팅이다. 이러한 유형의 예비코팅 및/또는 전처리는 후속 착색 코팅의 접착력, 품질 및 내구성에 영향을 미칠 수 있지만 시각적으로 인지할 수 있는 착색에는 영향을 미치지 않는다.
본 발명에 따른 레이더-호환성 플라스틱 부재 표면의 착색 코팅에서, 각각의 개별 층은, 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료를 포함하지만 금속-효과 안료는 포함하지 않는다. 착색 코팅의 층 중 적어도 2개는 서로 다른 기하학적 층 두께를 갖는다. 또한, 플라스틱 부재의 표면에는 상기 다층 착색 코팅 외에 어떠한 추가 착색 코팅도 제공되지 않으며, 마찬가지로 금속 코팅도 제공되지 않으며, 금속 코팅은 증기-침착 금속 층이나 금속-효과 안료 또는 기타 금속 안료를 포함하는 결합제-함유 코팅으로서도 제공되지 않는다.
본 발명에 따르면, 레이더-호환성 플라스틱 부재의 착색 코팅은 다층 구조를 가지며, 바람직하게는 서로 겹치게 배열된 2 내지 4개의 층을 갖는다. 착색 코팅이, 플라스틱 부재의 임의적으로 예비코팅된 및/또는 전처리된 표면 바로 위에 위치하며, 제1 층 상에 배열된 착색 코팅의 각각의 개별 추가 층의 기하학적 층 두께보다 더 큰 기하학적 층 두께를 갖는 제1 층을 갖는 것이 본원에서 유리하다.
이러한 제1 층은 특히 바람직하게는, 착색 코팅의 모든 추가 층의 기하학적 층 두께의 합보다 큰 기하학적 층 두께를 갖는다. 마찬가지로, 본원에서, 제1 층을 제외한 모든 추가 층이 각각 동일한 기하학적 층 두께를 갖는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 플라스틱 부재 표면의 착색 코팅에서 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료는 바람직하게는 은회색 흡수색을 갖는 플레이크형 효과 안료이다.
플레이크형 간섭 안료의 광학적 효과는, 일련의 얇은 층(일반적으로 플레이크형 지지체 물질 상의 이러한 유형의 효과 안료로 이루어짐)에서 빛의 반사 및 투과 현상의 조합으로 일반적으로 이루어진다. 여기에는 예를 들어, 이산화티타늄으로 코팅된 플레이크형 운모 안료와 같이 무색이고 가시광선에 대해 가능한 최대 정도로 투명한 재료만을 사용하는 경우가 매우 많다. 이러한 안료는 은색 간섭 색상 또는 유색 간섭 색상을 가질 수 있지만 전체적으로 투명하고 매스 톤(mass tone)이 없다.
간섭 안료(이러한 안료는 이하에서 흡수 특성을 갖는 플레이크형 안료로 지칭됨)는, 플레이크형 지지체 또는 대안적으로 플레이크형 지지체 상에 위치한 하나 이상의 층이 고유한 색상, 즉 흡수 색상을 갖는 재료로 이루어진 경우, 흡수 특성을 달성하므로 매스 톤을 달성한다. 이들은 유색 금속 산화물, 금속 아산화물, 금속 산질화물, 혼합 금속 산화물 또는 산소-결핍 금속 산화물 또는 금속 산화물 수화물일 수 있다. 간섭 안료는 또한, 유기 유색 안료를 포함하는 층으로 인해 흡수 특성을 달성한다.
본 발명에 따르면, 산화철(Fe(II) 및/또는 Fe(III)), 산화철과 산화티타늄을 포함하는 혼합 산화물, 아산화티타늄 또는 산질화티타늄을 포함하거나 이로 이루어진 하나 이상의 층을 갖거나, 또는 탄소를 포함하거나 이로 이루어진 층을 갖는 은회색 흡수 색상을 갖는 플레이크형 효과 안료가 착색 코팅에 바람직하게 사용된다. 무색 투명 재료를 포함하는 하나 이상의 다른 층이 플레이크형 지지 재료 상에 추가적으로 위치할 수 있다.
고려되는 산화철 또는 산화철 수화물은 Fe2O3, FeO, Fe3O4 또는 FeOOH이다. 산화철과 산화티타늄의 혼합 산화물은 종종 일메나이트(FeTiO3) 또는 슈도브루카이트(Fe2TiO5)이다. 적합한 아산화티타늄은 TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7, Ti2O, Ti3O 또는 Ti6O이다.
산화철, 산화철과 산화티타늄을 포함하는 혼합 산화물, 산질화티타늄 또는 아산화티타늄을 포함하는 흡수층, 또는 탄소를 포함하거나 탄소로 이루어진 층의 층 두께는, 간섭 안료가 은회색 흡수 색상을 갖도록 설정된다. 대조적으로, 지지체 물질에 임의적으로 존재하는 다른 모든 층은 흡수 색상에 기여하지 않는다.
플레이크형 지지체 물질 상의 적합한 추가 무색 투명 층은 특히 무색 금속 산화물 또는 금속 산화물 수화물, 예컨대 산화주석, 이산화티타늄, 산화지르코늄, 이산화규소, 산화규소 수화물, 산화알루미늄 또는 알루미늄 산화수화물을 포함하는 층이다.
고려되는 플레이크형 지지체 물질은 천연 또는 합성 운모, 카올린, 활석 또는 세리사이트(sericite), 또한 유리, 칼슘 알루미늄 붕규산염, SiO2, TiO2 또는 Al2O3이다. 사용되는 플레이크형 지지체 물질은 바람직하게는 천연 또는 합성 운모 또는 Al2O3 플레이크이다.
상기 유형의 플레이크형 효과 안료는 상업적으로 입수가능하다. 이들은 예를 들어 Merck KGaA로부터 상표명 Iriodin® 9602 Silver-Grey SW Iriodin® 9605 Blue Shade Silver SW 또는 Iriodin® 9612 Silver-Grey Fine Satin SW로 입수할 수 있다. 이들은 운모 플레이크를 기반으로 하며 산화철 또는 아산화티타늄을 포함하는 층을 적어도 하나 가지고 있다.
바람직하게는, 투명 지지체 플레이크 상에, 하나 이상의 간섭층, 및 최종층으로서의, 탄소로 이루어진 매우 얇은 광투과층을 갖는 플레이크형 효과 안료를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 안료는 예를 들어 본 특허 출원인의 특허 출원 EP 3795645 A1에 기재되어 있다.
은회색 흡수 색상을 갖는 효과 안료는, 착색 코팅이 은-금속 외관을 갖도록 의도되기 때문에, 착색 코팅에서 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료로서 사용하기에 특히 적합하다는 것이 밝혀졌다. 플레이크형 기재에 일련의 얇은 층 형태의 안료 구조로 인해, 이러한 유형의 효과 안료는 입사광이 닿을 때 시각적으로 인지할 수 있는 광택을 나타낸다. 은회색 흡수 색상은 빛이 직접 입사되는 경우 충분히 높은 명도를 발생시킨다.
흡수 특성을 갖는 이들 플레이크형 효과 안료는 일반적으로 1 내지 100μm 범위, 특히 2 내지 70μm 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 20μm 범위의 입자 크기를 갖는다. 상기 효과 안료의 두께는 0.1 내지 2μm 범위이다.
상기 플레이크형 효과 안료의 입자 크기는 레이저 회절법으로 측정할 수 있다. 입자 크기 및 부피에 대한 입자 크기 분포는 바람직하게는 표준 모드에서 Malvern 기기(Malvern Mastersizer 3000, APA300, Malvern Instruments Ltd., UK 제품)를 사용하여 결정된다. 그러나, 일반적인 입자 크기 비율은 공개적으로 접근할 수 있는 제품 정보 시트의 제조업체 데이터에서도 찾을 수 있다.
이 크기 범위에서, 흡수 특성을 갖는 효과 안료의 양 및 착색 코팅의 전체 층 두께가 본 발명에 따라 설정되는 경우 착색 코팅에서 충분히 우수한 은폐력이 얻어질 수 있다.
또한, 사용된 효과 안료가 상이한 입자 크기를 갖는 혼합물에서 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료를 사용하는 것이 유리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 착색 코팅의 각각의 개별 층에서 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료의 최소량은 각각의 (솔리드) 개별 층의 중량을 기준으로 5 중량%이다. 착색 코팅의 각각의 개별 층에서 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료의 최대량은 각 층의 중량을 기준으로 40 중량%이다. 이들 효과 안료는 바람직하게는 층의 개별 중량(건조 중량)을 기준으로 10 내지 30 중량%의 농도로 착색 코팅의 각각의 층에 사용된다.
흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료(들)의 함량 및 유형이 착색 코팅의 각각의 개별 층에서 동일한 경우가 특히 바람직한데, 이는, 본 발명에 따라 코팅된 플라스틱 바디의 제조 공정이 이에 의해 현저하게 단순화되고 코팅 전체의 원하지 않는 색상 편차가 방지될 수 있기 때문이다.
본 발명의 제1 실시양태에서, 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료 외에 추가의 플레이크형 효과 안료가 착색 코팅에 존재하지 않는다.
본 발명의 제2 실시양태에서, 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료는, 흡수 특성이 없는 플레이크형 효과 안료와의 혼합물로 상기 착색 코팅에 존재한다. 이 경우, 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료 대 흡수 특성을 갖지 않는 플레이크형 효과 안료의 비율은 2:1 내지 10:1 범위이다. 이러한 유형의 혼합물은 바람직하게는 다층 착색 코팅의 각각의 개별 층에 존재하고, 혼합 비율은 각각의 층에서 동일하며, 특히 각각의 층에서 동일한 플레이크형 효과 안료를 사용하는 경우에도 동일하다.
흡수 특성이 없는 적절한 플레이크형 효과 안료는 특히 은회색 간섭 색상을 갖는 간섭 안료이다.
이는, 투명 무색의 플레이크형 지지체 물질, 예컨대 천연 또는 합성 운모, 카올린, 활석 또는 세리사이트(sericite), 또는 유리, 칼슘 알루미늄 붕규산염, SiO2, TiO2 또는 Al2O3를 기반으로 한다. 사용되는 플레이크형 지지체 물질은 바람직하게는 천연 또는 합성 운모 또는 Al2O3 플레이크이다.
플레이크형 지지체 재료는 투명 무색의 금속 산화물 또는 금속 산화물 수화물(예: 산화주석, 이산화티타늄, 산화지르코늄, 이산화규소, 산화규소 수화물, 산화알루미늄 또는 산화알루미늄 수화물)의 하나 이상의 층으로 코팅된다. 이러한 유형의 플레이크형 효과 안료는 단지 간섭 색상만을 가지며 질량 톤은 없다.
다양한 제조업체에서 제공하는 상업적으로 입수가능한 간섭 안료가 적합하다. 은회색 간섭 색상을 갖는 간섭 안료가 바람직하게 사용된다. 본원에서는 Merck KGaA의 Iriodin® 9103 Rutile Sterling Silver SW를 예로서 언급할 수 있다.
흡수 특성이 없는 플레이크형 효과 안료는 1 내지 250μm, 특히 2 내지 100μm 범위의 입자 크기를 갖는다. 이러한 효과 안료의 두께는 0.1 내지 2μm 범위이다.
본 발명의 제2 실시양태에 따라, 플레이크형 효과 안료의 혼합물이 착색 코팅에 사용되는 경우, 착색 코팅의 각각의 층에서 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료의 최소 비율은, 전술된 바와 같이, 각 층의 중량을 기준으로 5 중량%이다. 각각의 층에서 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료의 비율은 바람직하게는 10 중량% 이상이며, 흡수 특성이 있거나 없는 플레이크형 효과 안료의 총 비율은 각 경우 최대 40 중량%이고, 각각의 경우 각 층의 중량을 기준으로 하고, 상기에서 언급한 혼합 비율을 관찰한다.
전술한 바와 같이, 각각의 경우에 동일한 중량 및 혼합 비율의 동일한 플레이크형 효과 안료가 바람직하게는 착색 코팅의 각각의 층에 사용된다.
본 발명에 따르면, 착색 코팅의 기하학적 전체 층 두께는 8 내지 25μm 범위, 바람직하게는 10 내지 20μm 범위이다.
유리한 것처럼 보이는 경우, 착색 코팅은 또한, 코팅의 광학 측정값, 예컨대 은폐력(ΔE*), 명도(L*15) 및 명도 플롭(플롭 지수)에 대한 광학 측정값에 부정적 영향을 미치지 않는 한, 소위 흡수 안료 하나 이상을 포함할 수 있다.
적합한 흡수 안료는 흡수 특성을 갖는 유기 또는 무기 안료이다. 이들은 본질적으로, 전통적인 유기 흡수 안료 또는 무기 흡수 안료이다. 일반적으로 다양한 산업용 코팅에 사용되는 모든 흡수 안료를 이 목적에 사용할 수 있다. 이들은 바람직하게는 10 내지 500nm 범위, 특히 10 내지 100nm 미만 범위의 입자 직경으로 이용가능하다. 흡수 안료의 제제는 일반적으로 상업적으로 입수가능하다. 사용된 페인트 시스템과의 호환성에 따라, 예를 들어, Heuco-tint® W (Heubach, DE), Heucotint® UN (Heubach, DE), MIPA WBC (Mipa, DE), Standoblue® (Standox GmbH, DE), Standohyd® (Standox GmbH, DE), Vocaflex® (Arichemie, DE), Vocaplast® (Arichemie, DE) 또는 기타 제품도 고려할 수 있다.
적합한 흡수 안료는, 몇 가지만 언급한다면 예를 들어, 이소인돌리돈, 벤즈 이미다졸, 퀴나크리돈, Cu 프탈로시아닌, 페릴렌, 카본 블랙 및/또는 이산화티타늄이다. 유색 흡수 안료는 중성 무채색을 얻기 위해 적합한 혼합물로 사용될 수 있다.
일반적으로, 백색, 회색, 또는 흑색은, 각 표면이 흡수하는 빛의 양을 단지 나타내는 무채색의 광학적 현상이므로, 전문가 집단에서는 색상으로 부르지 않는다. 이에 반해, 본 발명에서는, 백색, 회색 및 흑색은 색상으로 지칭하도록 의도된다. 이 정도로, 본 발명에 따른 플라스틱 부재의 표면 상의 코팅은 본 발명에 따라 "착색(colouring)"으로도 지칭될 수 있지만, 본원에서 바람직하게는 "착색(coloration)"이 시각적으로 은빛 금속 인상을 목표로 하는 것이 바람직하고, 이는 "은회색"으로 기술될 수 있으므로, 광택 인자를 무시하면 백색과 흑색의 혼합물을 나타낸다.
플라스틱 부재의 표면에 대한 본 발명에 따른 다층 착색 코팅의 전반적인 광학 효과는, 적용을 위한 높은 은폐력, 고광택 및 투명 명도 플롭을 갖는 본 발명에 따른 코팅의 균질한 은-금속 전체 인상을 생성한다.
본원에서 은폐력은, L*,a*,b* 색 공간에서 코팅된 기재의 분광광도법 측정에서 결정할 수 있는 ΔE* 값에서 결정된다. 본원에서 양 ΔE*는, 45°의 조명각 및 75°의 시야각에서 표준화된 흑색 및 백색 배경 상의 L*,a*,b* 색 공간에서 샘플의 색 분리도로서 정의되며 이는 하기 식에 따라 결정된다:
ΔE*= √(ΔL*2 + Δa*2 + Δb*2).
색 분리도 값이 낮게 나올수록 코팅이 배경을 더 잘 은폐한다. 배경을 완전히 은폐하는 것은 일반적으로 비금속-효과 안료로는 달성할 수 없지만, 본 케이스에서는 매우 실질적으로 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 코팅에 사용되는 착색 코팅은, 14±2μm 범위의 층 두께에서 흑색/백색 배경에 적용되고 전술된 측정 조건에서 측정되는 경우, 0 내지 3 범위, 바람직하게는 0 내지 1 범위의 ΔE* 값을 갖는다. 이들 값은 본 발명의 목적에 대해 매우 우수한한 착색 코팅의 은폐력을 나타낸다.
층의 명도에 대해 전문가 집단에서 사용되는 척도는, 코팅의 L*15 값이며, 이는 표준화된 흑색/백색 배경 상의 L*,a*,b* 색 공간에서 45°의 조명각 및 15°의 시야각에서 분광광도법으로 결정된다. 본 발명에 따른 코팅으로서 적합하기 위해, 이는 백색 베이스 층 및 흑색 베이스 층 모두에 대해 얻어지는 최소 명도를 가져야 한다.
착색 코팅에서 은회색 흡수 색상을 갖는, 전술된 효과 안료를 사용하면, 14±2μm의 층 두께로 흑색/백색 배경의 전체 영역에 걸쳐 적용되고 L*,a*,b* 색 공간에서 45°의 조명각 및 15°의 시야각에서 분광광도법으로 측정될 때, 코팅된 백색 배경 및 코팅된 흑색 배경 둘다에서 80 이상의 명도 L*15를 갖는 착색 코팅이 수득된다.
또한, 좋은 명도 플롭도 수득할 수 있다. 표준으로서, 이는 플롭 지수로 표시되며, 45°의 조명각 및 반사각(specular angle)으로부터 15°, 45° 및 110°의 비반사 분리(aspecular separation)에서 분광광도법으로 결정된다. 본 발명에 따르면, 따라서 흑색-코팅된 배경 상에서의 플롭 지수는, 14±2μm의 층 두께로 흑색/백색 배경의 전체 영역에 걸쳐 적용되고 L*,a*,b* 색 공간에서 45°의 조명각 및 45°: as15°, 45°: as45° 및 45°: as110°의 시야각에서 분광광도법으로 측정될 때, 12 이상의 영역에 있다.
플롭 지수는 일반적으로 다양한 시야각에서의 명도 플롭의 척도로서 본 기술 분야에서 간주되며 하기 공식에 따라 결정된다.
상한값의 인용은, 명도 L*15의 경우 또는 플롭 지수의 경우에 대해 적절하지 않으며, 이는 두 수량 모두 상한이 개방되어 있고 각각의 경우에 명시된 최소값보다 높은 측정 결과가 명시된 범위에서의 은폐력의 관찰에 대한 전체 광학 결과에 긍정적인 영향을 미치기 때문이다.
분광광도법 측정 방법 및 기기에 대한 자세한 내용은 실시예 부분에 설명되어 있다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 플라스틱 기재 상의 다층 착색 코팅은, 동일한 전체 층 두께(건조 층 두께)의 단일 층 코팅 및 동일한 착색의 착색 안료에 관해 비교 시에 명도 및 또한 플롭 지수에 의해 입증되는 명도 플롭 둘다와 관련하여 상당히 더 우수한 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 이는 차량의 레이더 장치용 덮개 부재로서 사용하기 위한 본 발명에 따라 코팅된 플라스틱 부재의 적합성을 열어준다. 본 발명에 따른 플라스틱 부재의 착색 코팅은 전통적인 금속 코팅과 시각적으로 매우 유사하다. 동시에, 금속으로 구성되거나 금속 층으로 구성된 효과 안료의 회피는 우수한 레이더파 투과성이 보장되므로, 차량 내부에 설치된 레이더 장치는 눈에 띄지도 않으면서 동시에 이의 기능이 허용되지 않게 손상되지도 않는다.
본 발명에 따른 플라스틱 부재의 착색 코팅은 서로 겹치게 배열된 2개 이상, 바람직하게는 3개 또는 4개 층으로 구성된다. 본원에서 착색 코팅의 전체 건조 층 두께는 8 내지 25μm 범위이다.
본 발명에 따른 플라스틱 부재의 표면 바로 위에 위치하는 착색 코팅의 제1 층의 건조 층 두께는 바람직하게는 5μm 이상, 바람직하게는 8μm 이상이며, 가장 큰 건조 층 두께를 갖는 착색 코팅의 층을 나타낸다(플라스틱 부재의 표면은 전술된 바와 같이 임의적으로 예비코팅 및/또는 전처리될 수 있으며, 여기서 전처리 및/또는 예비코팅은 인지가능한 색상 인상을 결정하지 않는다).
착색 코팅의 모든 추가 층은 바람직하게는 제1 층보다 적은 건조 층 두께를 갖고, 층들 중 적어도 하나, 바람직하게는 2개 또는 3개 층은 각각의 경우 5μm 미만의 건조 층 두께를 갖는다. 특히, 추가 층 중 적어도 하나의 건조 층 두께는 4μm 이하 또는 3μm 이하, 특히 바람직하게는 약 2μm이다. 이러한 극히 적은 층 두께는 특히 2개 또는 3개의 추가 층에 존재할 수 있으며, 제1 층을 제외한 모든 층이 동일한 적은 건조 층 두께를 갖는 것이 매우 특히 바람직하다.
이러한 얇은 다층 층 구조들을 결합하여 플라스틱 부재에 시각적으로 매력적인 착색 코팅을 제공하기 위해, 개별 층의 매끄러운 표면이 필요하다. 이는, 플라스틱 부재의 표면에 매우 실질적으로 평행하게 배열된 착색 코팅의 개별 층들 사이의 계면에서 발생한다. 계면은 착색 코팅의 각각의 개별 층을 적용한 후 중간 건조를 통해 수득한다. 중간 건조로 인해, 각각의 개별 층에서, 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료 및 제2 실시양태에서는 또한 흡수 특성이 없는 플레이크형 효과 안료가 플라스틱 부재의 표면 또는 플라스틱 부재의 표면 상의 예비코팅에 대략 평행한 이의 주요 축으로 정렬되므로, 착색 코팅의 각각의 개별 층에서의 입사광의 양호한 반사를 달성한다.
본원에서 개별 층의 안료 담지량(loading)은 마찬가지로, 각각의 경우 개별 층의 중량을 기준으로, 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료의 5 중량% 이상이고, 총 플레이크형 효과 안료의 최대 40 중량%이다. 10 내지 30 중량%의 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료가 착색 코팅의 각각의 층에 사용된다.
본 발명과 관련해서 "레이더-호환성"은 76.5GHz의 피크 주파수를 갖는 전자기파에 대한 노출 시 30 미만의 유전율(permittivity)을 갖는 코팅을 의미하는 것으로 간주된다. 또한, 350μm PET 기재 상의 코팅은 76.5GHz의 피크 주파수를 갖는 전자기파에 노출될 때 단방향 투과 감쇠가 2dB 미만이어야 한다.
코팅의 유전율 및 기재 상의 코팅의 단방향 투과 감쇠의 측정은 표준 모드로 독일 페리센스(perisens) GmbH로부터의 RMS-D-77/79G 장비를 사용하여 수행된다.
본 발명에 따른 착색 코팅에 사용되는 결합제는 고화된 상태에서 투명하게 보이는 모든 종래의 결합제 및 결합제 시스템일 수 있다. 여기에는 기존의 코팅 공정에 사용되며 사용된 안료와 호환되는 모든 표준 결합제 유형을 사용할 수 있다. 용매계 결합제 시스템, 수성 결합제 시스템 및 복사선 경화성 결합제 시스템은 안료의 선택 및 코팅 공정에서 당업계에서 통상적인 특수 인자가 관찰되는 한 동등하게 사용될 수 있다.
착색 코팅은 예를 들어, 완충제, 억제제, 방염제, 윤활제, 레올로지 보조제, 분산제, 재분산제, 소포제, 흐름 제어제, 필름 형성제, 접착 촉진제, 건조 촉진제, 광개시제 등과 같이 당업계에 통상적인 추가 첨가제를 포함할 수 있다.
착색 코팅의 제2 층 및 존재하는 경우, 각각의 추가 층의 원하는 건조 층 두께가 5μm 미만의 범위인 경우, 일반적으로 레올로지 보조제의 사용이 지시된다. 고려되는 레올로지 보조제는 예를 들어 BaSO4, 폴리아미드 분말, 실리케이트 또는 당업자에게 친숙한 다른 레올로지 보조제와 같은 물질이고, 특히 셀룰로스계 나노섬유이다. 후자가 특히 바람직하게 사용된다. 이러한 레올로지 보조제는 각각의 경우에 코팅할 표면에 응집성, 특히 얇은 안료-함유 층을 형성할 수 있게 해준다.
사용된 결합제 시스템에 따라, 착색 코팅의 제조를 위해 사용되는 코팅 조성물은 임의적으로 유기 용매 및/또는 물을 포함하지만, 이는 개별 층의 고화 또는 건조 후에는 더 이상 본 발명에 따른 플라스틱 부재의 착색 코팅에 존재하지 않는다. 당업계에 통상적인 용매 시스템이 제한 없이 사용될 수 있다.
용매 및 첨가제를 포함하는 결합제 시스템에 상응하는 조성물은 당업자에게 적절하게 공지되어 있으며, 일부 경우에는 착색되지 않은 상태로 완제품으로서 상업적으로 입수가능하다. 사용할 각각의 착색 및 원하는 코팅 공정에 기반하여 당업자에 의해 상응하는 선택이 이루어질 수 있다.
다층 착색 코팅이 적용되는 플라스틱 부재로서, 코팅이 레이더-호환성인 것으로 의도된 경우 플라스틱 플레이트 또는 필름이 고려된다. 자동차 구조물에 일반적으로 사용되는 플라스틱이 여기에 사용될 수 있고, 몇 가지만 언급하면 예를 들어, 폴리카보네이(PC)트, 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(PUR), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 또는 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌(AES) 기재를 사용할 수 있다. 이러한 유형의 플라스틱 플레이트 또는 플라스틱 필름은 레이더 신호의 특정 기본 감쇠(이는 그 위에 위치한 착색 코팅으로 인해 단지 약간의 증가만을 겪어야 함)를 가진다. 본 발명에 따른 플라스틱 부재의 레이더-호환성과 관련하여, 각각의 기재로 인해 존재하는 단방향 투과에 대한 레이더 신호의 기본 감쇠 값이 측정 값에 포함된다. 단지 기재에 의해서만 발생하는 레이더 신호의 단방향 투과의 기본 감쇠는 실시예 4에서 별도로 표시된다. 오직 코팅으로 인한 레이더 신호 감쇠 측정은 기재 장비-관련 이유로 불가능하다.
착색 코팅이 순수하게 광학적인 이유로 임의의 원하는 기재에 적용되도록 의도되고 초점이 코팅의 레이더 호환능에 있지 않다면, 물론 금속 또는 금속-함유 기재를 사용하는 것도 가능하다.
플라스틱 부재가 3차원 형상 즉, 적용례에 따라 3차원 외형을 가질 수 있음은 말할 필요도 없다. 따라서, 예를 들어, 차량 테일게이트의 컴포넌트를 형성하도록 의도된 플라스틱 플레이트는 자연스럽게 범퍼로 의도된 플라스틱 플레이트와 상이한 3차원 외형을 갖는다. 일반적으로, 플라스틱 부재의 3차원 형상은 착색 코팅을 적용하기 전에 통상적인 성형 공정에 의해 생성된다.
본 발명에 따른 플라스틱 부재의 필수 핵심 요소는 전술한 바와 같은 다층 착색 코팅이다. 또한, 마찬가지로, 본 발명에 따른 플라스틱 부재의 일부일 수 있는 추가 층은, 임의적으로 또한 플라스틱 부재의 플라스틱 표면과 착색 코팅의 제1 층 사이 및/또는 착색 코팅 위에 위치할 수도 있다.
임의적으로 플라스틱 부재의 플라스틱 표면과 착색 코팅 사이에 위치할 수 있는 하나 이상의 층(들)은 이미 전술된 바와 같이 프라이머 층 또는 충전제 층이다. 이러한 추가 층은, 임의적으로 각 기재에 대한 페인트 층의 접착성을 향상시키고/시키거나 페인트 층의 기계적 및 화학적 강도를 향상시키기 위해 자동차 구조물에 자주 사용된다. 이는 코팅된 플라스틱 부재의 시각적으로 인식가능한 색상 인상을 결정하지 않는 프라이머 층이다. 대조적으로, 착색 코팅의 내후성을 향상시키기 위해 최외곽 층도 착색 코팅의 표면에 적용되는 것이 바람직하다. 이런 유형의 층은 일반적으로 투명 코트라고 하며, 일반적으로 투명하고 무색으로 설계되지만, 극히 적은 양의 안료를 포함할 수도 있다. 본 발명에 따른 플라스틱 부재는 유리하게는 프라이머 층 및/또는 투명 코트를 가질 수 있다. 본 발명에 따르면, 산업적으로 널리 사용되는 모든 통상적인 재료를 사용하는 것이 가능하므로, 추가 설명이 필요하지 않다.
본 발명에 따라 코팅된 플라스틱 부재는, 레이더 장치의 기능에 악영향을 미치지 않으면서 시각적으로 은색 효과 피니쉬를 갖는 덮개가 레이더 장치에 제공되는 모든 경우에 유리하게 사용될 수 있다. 이것은 당연히, 특히 차량 구조물에 사용되는 덮개 부재에 적용된다. 본 발명에 따라 코팅된 플라스틱 부재는 바람직하게는 차량 부재로 사용될 수 있다. 우수한 광학적 특성으로 인해, 이러한 착색 코팅은 시각적으로 가능한 최대 정도로 기존의 은색 금속 피니쉬에 상응하도록 의도된 모든 유형의 피니쉬에 사용할 수 있다. 존재하는 레이더 빔 투과도 또한 여기에서 부수적인 역할을 할 수 있으며, 상응하는 사용 영역은 차량 구조물에 제한되지 않는다.
본 발명은 또한, 레이더-호환성 플라스틱 부재의 제조 방법에 관한 것으로서, 금속-효과 안료가 없고 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료를 포함하는 착색 코팅을 플라스틱 부재의 임의적으로 예비코팅된 및/또는 전처리된 표면 상에 적용하고, 상기 착색 코팅은 서로 겹치게 배열된 복수의 층으로 적용되고, 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료는 각각의 층에 존재하며 상기 복수의 층 중 적어도 두 개는 서로 상이한 기하학적 층 두께를 갖고, 각각의 층의 적용 후에 건조를 수행하고, 상기 플라스틱 부재의 표면에는 임의의 추가의 착색 코팅 또는 금속 코팅이 제공되지 않는다.
적합한 플라스틱 부재 및 다층 착색 코팅의 재료 조성과 관련된 모든 재료 세부 사항은 이미 상기에 기재되어 있다. 이에 대해서는 본원을 참조한다.
임의적으로 예비코팅된 및/또는 전처리된 플라스틱 부재의 표면에 착색 코팅의 개별 층을 적용하는 것은 통상적인 코팅 공정, 예를 들어 분무 공정, 인몰드 공정, 롤러-코팅 공정, 커튼-코팅 공정 또는 정전식 적용 공정에 의해 수행될 수 있다.
이러한 유형의 코팅 공정은 대규모 산업의 표준이며 기술에 따라 사용될 수 있다.
분무 공정 또는 정전식 적용 공정을 사용하는 것이 바람직하다.
단일 스프레이 작업으로 5 내지 25μm 범위의 건조 층 두께를 수득할 수 있는 기존 스프레이 기술은 착색 코팅의 제1 층을 제조하는 데 적합하다. 이 적용 단계는 중간(interim) 건조로 완료된다.
그러나, 제2 층, 및 존재하는 경우, 5μm 미만의 건조 층 두께를 갖는 착색 코팅의 각각의 추가 층을 적용하기 위해, 서로 겹치게 배열된 층들이 다수의 작업 단계에서 연속적으로 착색 코팅의 제1 층에 개별 층들의 매우 낮은 건조층 두께로 적용될 수 있도록 하는 분무 공정이 특히 적합하다. 바람직하게는, 이러한 1개 내지 3개의 층은 각각의 경우에 유사하게 각각의 개별 층의 적용 후에 건조되어, 개별 부분-층 사이에 계면이 형성된다. 개별 층의 건조 온도는 각각의 결합제 시스템 및 사용되는 용매에 따라 다르며, 이는 20℃ 이상이다. 150℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 이하의 온도가 사용될 수 있다.
본원의 착색 코팅에서 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료의 양은 각각의 개별 층에 대해, 건조층의 중량을 기준으로 5 중량% 이상이지만, 10 내지 40 중량%, 특히 10 내지 30 중량% 범위일 수 있다. 층들 중 적어도 하나의 건조층 두께는 5μm 미만, 바람직하게는 4μm 이하, 특히 3μm 이하 또는 약 2μm이다. 바람직하게는, 2개 또는 3개의 층이 그러한 적은 층 두께를 갖는다.
개별 층의 건조층 두께가 매우 낮은 경우 착색 코팅의 각 층의 높은 안료 농도는 각 코팅 조성물에서 결합제의 비율을 매우 크게 줄이고(고체 함량 약 6 내지 7 중량%), 용매(바람직하게는 물)의 비율을 매우 크게 증가시킴으로써 정립할 수 있다. 이러한 유형의 매우 희석된 코팅 조성물이 코팅될 표면 상에 연속적인 코팅 필름을 형성할 수 있도록 하기 위해, 다양한 보조제, 특히 레올로지 보조제(이는 코팅 조성물의 적합한 점도가 정립되도록 보장함)가 첨가되어, 분무 공정을 통해 배경에 적용되며 우수한 유동 특성을 나타내게 할 수 있다. 후속 건조 공정 과정에서, 플레이크형 효과 안료의 비율이 매우 높은 작은 솔리드 매스가 단일 층으로서 각각의 배경에 남아 있으며, 여기서 효과 안료가 존재하며 이때 이의 주축은 또한 각 코팅된 표면에 본질적으로 평행하게 잘 장렬된다.
레올로지 보조제로서, 셀룰로오스계 나노섬유는 바람직하게는 각 코팅 조성물의 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%의 양으로 첨가된다.
서로 겹쳐진 개별 층을 여러 번 적용하고 이러한 층을 각각 중간 건조함으로써 다층 착색 코팅의 플레이크형 효과 안료가 특히 잘 배향될 수 있어 착색 코팅의 표면에서 입사광의 높은 반사율이 수득된다. 이는, 특히 착색 코팅의 명도 플롭을 개선하여 코팅의 높은 은폐력과 우수한 전체 명도를 동시에 달성할 수 있게 한다. 착색 코팅이 은색 금속 코팅에 매우 실질적으로 상응하지만 우수한 레이더 호환능을 갖는 코팅된 플라스틱 부재는, 전체적으로 코팅의 모든 유형의 금속 안료를 사용하지 않고 착색 코팅에 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료를 사용하여 수득될 수 있다.
착색 코팅은 바람직하는게 8 내지 25μm 범위의 전체 건조 층 두께로 적용된다.
특히, 착색 코팅의 적용은, 2 내지 4개의 층을 연속적으로 적용하고, 각각의 경우에 서로 겹치게 적용함에 의해 2 내지 4개의 부분 단계로 분무 공정으로서 수행되고, 각각의 층에서의 흡수 특성을 갖는 효과 안료는 각 층의 건조 중량을 기준으로 5 중량% 이상이고, 건조는 각각의 층의 적용 후 20℃ 이상의 온도에서 수행된다.
미리 정의된 레이더 특성을 갖는 사용된 플라스틱 부재의 표면은, 임의적으로, 이미 전술된 바와 같이 예를 들어 하나 이상의 프라이머 또는 충전제 층으로 정전식으로 전처리 및/또는 예비코팅될 수 있다. 그러나, 전체적으로 코팅의 레이더-호환성 특성을 보장하려면 플라스틱 부재의 표면 상에 임의적으로 추가로 존재하는 층 중 어느 것도 금속-효과 안료, 기타 금속 안료, 금속 층, 또는 전체적으로 코팅의 필수 레이더파 투과도를 손상시킬 수 있는 기타 구성요소를 포함하지 않도록 해야 한다.
프라이머 층으로 플라스틱 부재의 표면을 예비코팅하는 것은, 이러한 프라이머 층이 특히 전체 코팅의 기계적 안정성 및 기재에 대한 층 패키지의 제1 층의 접착성을 향상시키기 때문에 유리하다. 또한, 일반적으로 가시광선에 대해 무색 및 투명하도록 설계된 최외곽 투명 코트는 특히 코팅의 기계적 안정성 및 내후성에 유리하다. 본 발명에 있어서도, 이는, 전체적으로 코팅의 최외곽 층으로서 착색 코팅의 표면에 적용되는 것이 바람직하다. PMC가 2% 미만인 흡수 안료 또는 효과 안료를 포함하는 투명 코트도 때때로 기술 적용례에 사용된다. 본 발명에 따르면, 이러한 투명 코트는 착색으로 지칭되지 않으며, 마찬가지로 본 발명에 따른 플라스틱 부재의 표면에 사용될 수 있다.
물론, 전체로서의 코팅은, 착색 코팅을 적용 및 건조시킨 후 및/또는 투명 코트를 적용한 후에 수행되는 경화 작업을 1회 이상 거친다. 특히 자동차 섹터에서 기재(플라스틱 기재 포함) 상의 코팅의 경화는 당업계의 표준 활동이며 더 상세히 설명할 필요는 없다.
본 발명은 또한, 차량 부재, 특히 레이더-호환성 차량 부재로서 금속-효과 안료가 없는 착색 코팅을 갖는 전술한 플라스틱 부재의 용도에 관한 것이다. 이는, 예를 들어 차량 내부에 설치된 레이더 장치의 외부 덮개 또는 스크리닝 부재로서 의도되는 외부 차체 부재로서 사용될 수 있다. 언급될 수 있는 차체 부재는, 특히 범퍼, 테일게이트, 라디에이터 그릴, 윙(wing) 또는 이들의 부재이다. 물론, 착색 코팅은 언급된 것 이외의 차량 부재, 특히, 금속 피니쉬의 시각적 외관에만 관심이 있고 레이더- 호환능이 필요하지 않은 경우 금속-함유 기재에도 적용될 수 있다. 후자의 경우, 본 발명의 적용 영역은 차량 구조물에만 국한되지 않는다.
본 발명은 실시예를 참조하여 하기에서 설명될 것이지만, 이에 제한되지는 않는다.
실시예:
착색 코팅의 광학 특성을 측정하기 위해, 이를 표준화된 흑색/백색 코팅 Leneta 패널(각 부재-영역에 백색 및 흑색 표준 코팅이 있음)에 적용한다. 코팅은 공압식 분무 코팅으로 수행된다. 사용된 결합제는 MIPA SE, DE의 제제 WBC 000이다. 마지막으로, 모든 샘플은 표준 2-성분 투명 코트로 코팅된다.
플레이크형 효과 안료의 다양한 혼합물이 착색 코팅에 사용된다.
효과 안료 1: SnO2, TiO2, 산화철 및 보조제를 포함하는 코팅이 있고 입자 크기가 15μm 미만인 흡수 특성을 갖는, 운모 기반의 효과 안료; 은회색 흡수 색상
효과 안료 2: SnO2, TiO2 및 보조제를 포함하는 코팅이 있고 입자 크기가 100μm 미만인 흡수 특성이 없는, 운모 기반의 효과 안료; 은회색 간섭 색상
코팅 조성물의 혼합 비율은 다음과 같다:
구성 A: 안료 1: 안료 2 = 약 3:1
구성 A': 안료 1: 안료 2 = 약 3:1
구성 B: 안료 1: 안료 2 = 약 8:1
구성 B': 안료 1: 안료 2 = 약 8:1
각 조성물은 추가로 고전적인 흡수 안료(PMC에 0.55% 존재)를 포함한다.
실시예 1:
착색 코팅의 은폐력을 결정하기 위해, 각각의 경우, 솔리드 코팅의 중량을 기준으로 28 중량%의 안료 질량 농도를 갖는 코팅 조성물 A, A', B 및 B'를 본 발명에 따른 단일 코팅 작업(비교예) 및 다중코트 적용 모두에서 표준화된 흑색 및 백색 코팅된 패널에 적용하고, 각 적용 단계 후에 80℃에서 5분 동안 건조시켰다. 본 발명에 따른 멀티코트 적용의 경우, 착색 코팅은 4개 층(각 경우 28 중량% PMC, 층 두께 9, 2, 2, 2μm)으로 적용되고, 각 경우 5분 동안 80℃에서 건조됨). 색 분리도 ΔE* 75°가 낮을 수록 각 착색 코팅의 은폐력은 더욱 우수하다.
은폐력
혼합물 층 공정 PMC (%) DLT (μm) ΔE* 75°
A 1 공압식 28 15 0.65
A' 4 공압식 28 15 0.55
B 1 공압식 28 15 0.40
B' 4 공압식 28 15 0.25
층: 착색 코팅의 층 수
1개 층: 비교예
4개 층: 본 발명
PMC: 각각의 층 중의 착색 안료의 안료 질량 농도
DLT: 전체 착색 코팅의 건조층 두께
L*: 시야각 15°, 조명각 45°에서 L*a*b* 색 공간에서의 명도 값 L*
ΔE*: 하기 식에 따라 결정되는, 표준화된 흑색 및 백색 배경(조명각 45°, 시야각 75°) 상의 L*a*b* 색 공간에서의 샘플의 색 분리도:
ΔE*= √(ΔL*2 + Δa*2 + Δb*2).
플롭 지수: 하기 식에 따라 결정되는, 다양한 시야각(조명각 45°, 시야각 45°: as15°, 45°: as45°, 45°: as110°)에서 명도 플롭의 척도:
실시예 2:
각 코팅의 명도를 결정하기 위해, 코팅 조성물 A, A', B 및 B'를 실시예 1에서와 같이 각 흑색 배경에 적용하였다. 공압식 분무 적용 공정 외에도, OEM 코팅 플랜트에서 정전식 적용 공정이 표준으로 사용되기 때문에, 정전식 공정이 사용된다. 명도 값 L*15가 커질수록, 알루미늄 안료로만 불투명하게 착색된 코팅이 시각적으로 더 잘 모방(imitating)될 수 있다.
명도
혼합물 층 공정 PMC (%) DLT (μm) L* 15
A 1 공압식 28 15 85
A1' 4 공압식 28 15 91
A 1 정전식 28 15 75
A' 4 정전식 28 15 88
B 1 공압식 28 15 74
B' 4 공압식 28 15 84
B 1 정전식 28 15 67
B' 4 정전식 28 15 80
본 발명에 따른 착색 층 구조의 경우, 상응하는 코팅 조성물을 단일 적용하는 경우의 명도 값을 초과하는 높은 명도 값이 각각의 코팅 공정 및 사용된 각각의 효과 안료 혼합물에 의해 얻어질 수 있다.
실시예 3:
플롭 지수를 결정하기 위해, 실시예 2에서 생성된 모든 코팅을 재측정한다.
플롭 지수
혼합물 층 공정 PMC (%) DLT (μm) 플롭 지수
A 1 공압식 28 15 11.5
A' 4 공압식 28 15 13.8
A 1 정전식 28 15 10.5
A' 4 정전식 28 15 14.0
B 1 공압식 28 15 9.5
B' 4 공압식 28 15 12.0
B 1 정전식 28 15 9.0
B' 4 정전식 28 15 12.5
일반적으로 알루미늄 안료를 포함하는 종래의 은-금속 코팅은 약 12 내지 17 범위의 플롭 지수를 갖는다. 이 범위는, 본 발명에 따른 착색 코팅이 제공된 모든 기재에 의해 달성될 수 있다.
샘플의 비색 측정(colorimetric measurement)은 SMC5 모드에서 모델 BYKMac i 비색계(Byk-Gardner)를 사용하여 수행된다.
여기에서 기재로 사용되는 흑색/백색 패널은 ASTM E 1347 표준을 준수하며 Leneta에서 Metopac T12G 패널이라는 명칭으로 시판된다.
표로부터 은회색 흡수 색상을 갖는 플레이크형 효과 안료 및 은회색 간섭 색상을 갖는 플레이크형 효과 안료를 포함하는 각각의 혼합물을 갖는 착색 코팅 및 사용된 각각의 코팅 공정 변형은, 매우 높은 은폐력과 동시에 양호한 명도 및 양호한 명도 플롭을 달성하고, 따라서 우수한 방식 내지 매우 우수한 방식으로 알루미늄 안료를 포함하는 금속 코팅을 시각적으로 모방할 수 있음을 알 수 있다. 코팅에 금속 안료가 존재하지 않기 때문에 플라스틱 기재의 각각의 코팅에 의한 레이더파의 현저한 감쇠는 예상되지 않는다.
실시예 4:
레이더파 투과도를 결정하기 위해, 두께가 350μm인 PET 필름(Hostaphan RN 350, Mitsubishi Polyester Film GmbH, DE)이 각각의 경우 기재로 사용된다. 코팅은 공압식 분무 코팅으로 수행된다. 사용된 결합제는 MIPA SE, DE의 제제 WBC 000이다.
각각의 경우에 적용된 착색 코팅은, 각각의 경우에 1개 또는 4개의 층으로 은회색 흡수 색상 또는 은회색 간섭 색상을 가지며 실시예 1에 기재된 바와 같이 건조된, 표 4에 나타낸 효과 안료 혼합물을 포함하는 층이다.
표 4는, 각 층 구조의 유전 상수(유전율)와 단일 빔 통로(76.5GHz)에 대한 레이더 신호의 감쇠(dB)를 보여준다(기기: Perisens GmbH, DE의 RMS-D-77/79G, 표준 모드).
코팅되지 않은 PET 기재는 약 3.0의 유전율과 1.05dB의 레이더파 감쇠를 갖는다.
상업적으로 이용 가능한 알루미늄 안료를 포함하고, 18 중량%의 PMC 및 약 22μm의 DLT를 갖는 PET 기재 상의 단일 층을 포함하는 코팅은, 비교를 위해, 동일한 측정 조건에서 약 74.9의 유전율 및 약 4.5dB의 레이더 신호의 일방향 감쇠를 갖는다.
레이더파 투과도
혼합물 층 PMC (%) DLT (μm) 유전율 76.5 GHz에서의 감쇠 (dB)
A 1 28 15 5.12 1.10
A' 4 28 15 5.04 1.10
B 1 28 15 4.81 1.10
B# 4 28 15 5.33 1.10
다단계 코팅 공정은 플라스틱 부재(여기에서는 플라스틱 필름)에 무금속-효과 안료로만 착색된 착색 코팅의 레이더파 투과도를 부정적으로 변경하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 플라스틱 부재는 우수한 레이더파 투과도를 갖는다.

Claims (28)

  1. 코팅된 레이더-호환성(radar-compatible) 플라스틱 부재로서,
    상기 플라스틱 부재는 임의적으로 예비코팅된 및/또는 전처리된 표면을 갖고, 상기 표면에는, 금속-효과 안료가 없고 흡수(absorbent) 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료를 포함하는 착색 코팅이 제공되고,
    상기 착색 코팅은 서로 겹치게 배열된 복수의 층으로 구성되고, 상기 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료가 각각의 층에 존재하며, 상기 복수의 층 중 적어도 두 개는 서로 상이한 기하학적 층 두께(geometrical layer thicknesses)를 갖고, 상기 플라스틱 부재의 표면에는 임의의 추가의 착색(colouring) 코팅 또는 금속(metallic) 코팅이 제공되지 않은 것을 특징으로 하는,
    레이더-호환성 플라스틱 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 착색 코팅이 서로 겹치게 배열된 2개 내지 4개의 층을 갖는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 착색 코팅이, 상기 플라스틱 부재의 임의적으로 예비코팅된 및/또는 전처리된 표면 바로 위에 위치하며, 제1 층 상에 배열된 각각의 개별 추가 층의 기하학적 층 두께보다 더 큰 기하학적 층 두께를 갖는 제1 층을 갖는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료가 상기 착색 코팅의 각각의 층에, 코팅의 각 층의 중량을 기준으로 5% 이상의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료 외에 추가의 플레이크형 효과 안료가 상기 착색 코팅에 존재하지 않는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료가, 흡수 특성이 없는 플레이크형 효과 안료와의 혼합물로서 상기 착색 코팅에 존재하는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 코팅이, 14±2μm의 전체 층 두께로 흑색/백색 배경의 전체 영역에 적용되고 L*,a*,b* 색 공간에서 45°의 조명각 및 75°의 시야각에서 분광광도법으로 측정될 때, 코팅된 백색 배경과 코팅된 흑색 배경 사이에 0 내지 3 범위의 색 분리도(color separation) ΔE*를 갖는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 코팅이, 14±2μm의 전체 층 두께로 흑색/백색 배경의 전체 영역에 걸쳐 적용되고 L*,a*,b* 색 공간에서 45°의 조명각 및 15°의 시야각에서 분광광도법으로 측정될 때, 코팅된 백색 배경 및 코팅된 흑색 배경 둘다에서 80 이상의 명도(lightness) L*15를 갖는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 코팅이, 14±2μm의 전체 층 두께로 흑색/백색 배경의 전체 영역에 걸쳐 적용되고 L*,a*,b* 색 공간에서 45°의 조명각 및 45°: as15°, 45°: as45° 및 45°: as110°의 시야각에서 분광광도법으로 측정될 때, 각각의 경우에 코팅된 흑색 배경 상에서 12 이상의 플롭 지수(flop index)를 갖는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 코팅이, 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료로서 은회색 흡수 색상을 갖는 효과 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 은회색 흡수 색상을 갖는 효과 안료가, 투명한 플레이크형 지지체 물질 상에, 산화철, 아산화티타늄(titanium suboxide), 산질화티타늄, 또는 산화철과 산화티타늄의 혼합물을 포함하는 하나 이상의 층을 갖거나 또는 탄소를 포함하거나 탄소로 구성된 층을 갖는 안료인 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 코팅이 코팅의 각각의 층에서 플레이크형 효과 안료를, 코팅의 각 층의 중량을 기준으로 5 내지 40 중량% 범위의 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 코팅이 8 내지 25μm 범위의 전체 층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 부재가 플라스틱 플레이트 또는 필름이고,
    상기 플라스틱 부재가 임의적으로 3차원 외부 형상을 가질 수 있는
    것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 코팅 위에 하나 이상의 추가 층이 위치하는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 추가 층이 최외곽 투명 코트(outermost clear coat)인 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 부재의 표면이 프라이머 층 및/또는 충전제 층으로 예비코팅되고/되거나 정전기적으로 전처리되는 것을 특징으로 하는, 레이더-호환성 플라스틱 부재.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 레이더-호환성 플라스틱 부재의 제조 방법으로서,
    금속-효과 안료가 없고 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료를 포함하는 착색 코팅을 상기 플라스틱 부재의 임의적으로 예비코팅된 및/또는 전처리된 표면 상에 적용하는 것을 특징으로 하고,
    상기 착색 코팅이 서로 겹치게 배열된 복수의 층으로 적용되고, 상기 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료가 각각의 층에 존재하며 상기 복수의 층 중 적어도 두 개는 서로 상이한 기하학적 층 두께를 갖고, 각각의 층의 적용 후에 건조를 수행하고, 상기 플라스틱 부재의 표면에는 임의의 추가의 착색 코팅 또는 금속 코팅이 제공되지 않은 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 착색 코팅이 8 내지 25μm 범위의 전체 건조 층 두께로 적용되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 착색 코팅이 각각의 층에서, 착색 코팅의 각 층의 중량을 기준으로 5 내지 40 중량%의 양으로 플레이크형 효과 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 코팅의 적용이 분무 공정, 롤러-코팅 공정, 커튼-코팅 공정, 인몰드(in-mould) 공정 또는 정전식 적용 공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 착색 코팅의 적용이, 2개 내지 4개의 층을 연속적으로 및 각각의 경우 서로 겹치게 적용함으로써 2개 내지 4개의 부분-단계로 분무 공정으로서 수행되고, 각각의 층에서 흡수 특성을 갖는 플레이크형 효과 안료의 양은 각 층의 건조 중량을 기준으로 5 중량% 이상이고, 건조는 각각의 층의 적용 후 20℃ 이상의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  23. 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 코팅의 층 중 하나 이상이 5μm 미만의 건조층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  24. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 부재의 표면이 프라이머 층 및/또는 충전제 층으로 예비코팅되고/되거나 정전기적으로 전처리되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  25. 제18항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 착색 코팅의 표면에 최외곽 층으로서 투명 코트가 적용되는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  26. 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 부재가 플라스틱 플레이트 또는 필름이고, 상기 플라스틱 부재가 임의적으로 3차원 외부 형상을 가질 수 있는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  27. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 레이더-호환성 플라스틱 부재의, 차량 부재(vehicle part)로서의 용도.
  28. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 레이더-호환성 플라스틱 부재로 이루어진 차량 부재.
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