KR20240058885A - 높은 정반사에서 벗어난 LiDAR 반사율 및 높은 명도 플롭을 갖는 코팅 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (A) 적어도 1종의 필름-형성 중합체 (A1), 및 (A1)이 외부 가교성인 경우에는, 적어도 1종의 가교 작용제 (A2); (B) 적어도 1가지 유형의 금속 효과 안료 (B); (C) 45°에서의 CIELAB 시스템에 따른 L* 값이 < 17이고, a* 값이 > -4 및 < 9이고, b* 값이 > -4 및 < 9인 적어도 1종의 비-카본-블랙 LiDAR 반사성 안료 (C1), 및 45°에서의 CIELAB 시스템에 따른 L* 값이 > 85이고, a* 값이 > -2 및 < 2이고, b* 값이 > 0 및 < 6인 적어도 1종의 백색 LiDAR 반사성 안료 (C2)를 포함하는 안료 혼합물 (C); 및 (D) 성분 (D)로서, 물 및/또는 1종 이상의 유기 용매를 포함하는 베이스코트 조성물로서; 여기서 (C1)은 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.005 내지 2.0 wt.-%의 범위로 존재하고, (C2)는 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.20 내지 10.0 wt.-%의 범위로 존재하는 것인 베이스코트 조성물에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 상기 베이스코트 조성물을 사용하여 코팅 필름을 형성하는 방법, 이와 같이 수득된 코팅 필름 및 적어도 부분적으로 코팅된 기판 뿐만 아니라 LiDAR 적용분야에서의 상기 코팅의 용도에 관한 것이다.

Description

높은 정반사에서 벗어난 LiDAR 반사율 및 높은 명도 플롭을 갖는 코팅
본 발명은 금속 효과 안료 및 근적외선-반사성 안료 블렌드를 포함하는 베이스코트 조성물에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 상기 베이스코트 조성물을 사용하여 코팅 필름을 형성하는 방법, 이와 같이 수득된 코팅 필름 및 적어도 부분적으로 코팅된 기판 뿐만 아니라 LiDAR 적용분야에서의 상기 코팅의 용도에 관한 것이다.
최근 자율-주행 차량 및 ADAS (첨단 운전자 지원 시스템) 장착 차량과 관련된 기술이 발전하였다. ADAS 장착 차량은 운전 스트레스의 감소, 교통사고 건수의 감소, 연비 향상 등을 제공한다.
전형적으로, 이러한 기술은 차량 주변환경에 있는 물체의 감지를 필요로 한다. 감지 시스템은 차량이 이러한 물체 주위로 안전하게 주행할 수 있도록 장애물을 감지하고 위치를 알아내기 위해, 일반적으로 센서, 카메라, radar, 초음파, 및 레이저를 포함한다. 일부 감지 시스템은 먼 거리에서 또는 비이상적인 환경, 예컨대 저조도 조건, 안개, 비, 및 눈과 같은 악천후, 또는 대기 중에 광을 산란시키는 미립자가 존재하는 다른 조건 (예를 들어, 스모그 및 먼지) 하에 물체를 감지하는 능력이 제한적이다. 이러한 제한은 차량이 장애물 주위로 안전하게 주행하지 못하게 할 수 있다.
ADAS는 위치 및 속도 결정을 위해 광학적 또는 전자기적 수단에 기반하는 원격 탐사 기술에 크게 의존한다.
LiDAR (Light Detection And Ranging; 광을 통한 탐지 및 거리측정)는 물체 인식의 주요 근원으로서 이러한 차량에 활용될 수 있는 원격-탐사 기술이다. LiDAR는 레이저 광 (전형적으로 905 nm 또는 1550 nm)을 주위 환경에 주사함으로써 그의 경로 내에 있는 물체까지의 거리를 실시간으로 매핑하고, 소프트웨어와 연계하여 가까이에 있는 물체에 안전하게 대응할 수 있다. 예를 들어, 물체가 차량에 너무 가까워지면, 소프트웨어가 물체와의 충돌을 피하도록 대응할 수 있다. LiDAR가 주사 광원으로서 근적외선 광 (근-IR 광 또는 NIR 광)을 이용하기 때문에, 이 기술은 몇 가지 과제를 극복하여야 한다.
많은 밝은 컬러의 물체는 비교적 용이하게 이러한 유형의 광을 반사시키지만, 특히 암색 컬러의 투명한 물체는 광을 흡수하거나 또는 통과시켜, 결과적으로 분해능이 낮아지고, 물체가 LiDAR에 의해 충분하게 관측되지 않고 이러한 시스템이 장착된 차량에 의해 회피되는 잠재적인 경우가 발생할 수 있다.
이는 LiDAR 기기와 별개로, 측정의 정확도에 있어서의 중요한 요소 중 하나가 주사된 물체의 표면이라는 것을 제시한다. 자동차 및 그 외 다른 차량의 경우에, 표면이 통상적으로 다층 코팅에 의해 피복되어 있으며, 이는 LiDAR 반사율을 결정하는데 있어서 중요한 역할을 한다.
광을 반사시키는 물체의 능력은 그의 벌크 및 표면 특성에 좌우되며, 이는 본질적으로 정반사 또는 확산 반사로서 나타난다. 광의 정반사는 광원으로부터 단일 방향으로 유래된 입사 광이 반사면에 직각인 평면을 기준으로 입사 파와 같은 정반대의 각도로 단일 진행 방향으로 반사될 때 발생한다. 확산 반사는 광원으로부터 단일 방향으로 유래된 입사 광이 여러 각도로 반사될 때 발생한다. 이론적으로는 정반사 및 확산 반사가 둘 다 차량을 위한 LiDAR 기술에 이용될 수 있지만, 실제로 이는 훨씬 더 어렵다. 정반사의 경우에는, 입사각과 정반대의 각도에서 큰 휘도가 관측된다. 따라서, 감지기가 광원에 배치된 이동하는 차량에서, 입사각이 탠덤 광원 및 감지기로부터 멀어지면 이는 문제가 될 수 있는 것으로 나타났다. 입사각이 반사면에 직각인 평면으로부터 45도 이상인 경우에 그러하다. 대조적으로, 확산 반사는 모든 방향으로부터 같은 휘도를 나타내며, 이는 상기의 우려를 해소할 수 있고 모든 각도에서의 감지를 가능하게 한다.
또한, 현재 통용되는 코팅의 대부분이 개선된 내구성 및 심미성을 위해 차량 차체와 같은 기판에 적용되고 있지만, 통상적으로 LiDAR 기술에 대한 시인성을 증가시키기 위한 목적의 근-IR 광을 반사시키는 기능을 충분히 부여하지 않는다.
최근 수년간 다층 코팅, 특히 차량에 적용되는 것들의 LiDAR 반사율을 개선시키기 위한 몇몇 접근법이 개발되었다. 이들 접근법을 이해하기 위해서는 자동차 다층 코팅의 전형적인 아키텍처를 고려할 필요가 있다. 차량 차체 및 그의 부품 상의 코팅 층은 기판에서부터 시작하여, 전형적으로 전환 코팅 층, 전착 코팅 층, 예컨대 바람직하게는 캐소드 전착 층, 프라이머 층 (또한 필러 층이라고도 함), 베이스코트 층, 및 베이스코트 층 위의 탑 코트로서의 클리어코트 층이다. 상기 언급된 프라이머 층, 베이스코트 층 및 클리어코트 층은 종종 트리코트라 지칭된다.
첫번째 접근법에서는, NIR-반사성 안료가 베이스코트 층에 함유된다. NIR 광이 비-NIR-흡수성 보호 클리어코트 층을 통과하고, 베이스코트 층에 있는 NIR-반사성 안료(들)에 의해 반사된다. 이와 상이한 두번째 접근법에서는, NIR 광이 비-NIR-흡수성 보호 클리어코트 층 및 비-NIR-흡수성 착색 안료를 함유할 수 있는 베이스코트 층을 통과하지만, 아래에 있는 프라이머 층 또는 프라이머 층이 존재하지 않는다면, 기판에 의해 반사된다.
두 접근법이 모두 순색 컬러 다층 코팅에 대해 유효하게 작용하지만, 다층 코팅에 소위 명도 플롭 효과를 제공하기 위해 베이스코트 층에 금속 효과 안료가 함유될 때, 특히 명도 플롭이 은-금속성 다층 코팅의 형태로 제공될 경우에 문제가 발생한다. 용어 "명도 플롭" (또는 본원에 사용된 바와 같이, 단순히 플롭)은 금속성 코팅 표면으로부터 다양한 각도로 반사되는 광의 양 또는 색조에서의 차이를 지칭한다. 플롭은 코팅 층에 있는 효과 안료 입자의 입자 크기 및 분포, 입자 형상 및 배향에 따라 달라진다. 플롭 효과의 정도는 소위 플롭 지수에 의해 표시될 수 있으며, 이는 시야각의 범위에 걸쳐 회전될 때 소판-형상의 안료를 함유하는 금속성 코팅의 반사도에서의 변화의 척도이다. 0의 플롭 지수는 순색 컬러를 지시하고, 반면에 매우 높은 플롭은 심지어 15 초과의 플롭 지수를 초래할 수도 있다.
일반적으로, 보다 큰 소판-형상의 입자가 보다 높은 플롭 지수 및 밝기를 유도하는 보다 우수한 반사체인 반면, 보다 작은 입자는 가장자리에서 산란되는 광량이 비방향성 반사로서 증가하기 때문에 보다 낮은 플롭을 제시한다. 훨씬 더 조대한 금속성 안료를 사용하면, 개별 입자가 보다 잘 보이게 되어, 입상성 또는 질감을 초래하게 된다.
따라서, 가장 바람직한 소판-형상의 금속성 안료가 전형적으로 고반사성이며 이러한 안료를 사용하여 수득된 코팅은 전형적으로 높은 플롭 지수를 보유하지만, 이들은 또한 큰 정반사율을 보유하며, 따라서 정반사에서 벗어난 각도의 범위에서는 낮은 반사율을 가져, 광원/감지기 시스템의 바로 앞에 있지 않고 그에 비스듬히 또는 인접한 레인에 있는 차량으로부터의 LiDAR 반사율에 불리하게 영향을 미친다.
결과적으로, 통상적인 금속성 안료를 함유하는 코팅 조성물을 사용하여 수득된 코팅은 9 이상의 다소 높은 플롭 지수를 제시하지만, 45°의 입사각에서의 그의 LiDAR 반사율이 전형적으로 9% 미만 또는 그보다도 더 낮아서, 예컨대 5% 미만이다. 일반적으로, 플롭이 높을수록 LiDAR 반사율이 낮아진다.
따라서, 본 발명은 통상적인 은-금속성 코팅과 거의 동일한 수준에서 명도 플롭을 유지하면서, 이와 같이 코팅된 물체의 LiDAR 감지에 대한 시인성을 개선시키는 것을 목적으로 한다. 이는 수득된 코팅의 높은 플롭 지수를 달성하는 소판-형상의 금속성 안료를 포함하고, 플롭 지수에 전혀 영향을 미치지 않거나 또는 약간의 영향만을 미치며, 하지만 코팅 조성물로부터 형성된 코팅 층에 유의하게 증가된 LiDAR 반사를 제공하기에 적합한 구성요소를 추가로 함유할 베이스코트 조성물을 제공함으로써 달성될 것이다. 게다가, 통상적인 은-금속성 베이스코트 조성물에 첨가될 구성요소는 이러한 베이스코트 층을 포함하는 다층 코팅의 탁월한 외관, 예컨대 이러한 다층 코팅의 프라이머 층에 의해 제공된 착색 효과를 가능하게 하기 위해 다소 낮은 은폐력을 가져야 한다.
상기 목적이 하기를 포함하는 베이스코트 조성물로서:
(A) 적어도 1종의 필름-형성 중합체 (A1), 및 (A1)이 외부 가교성인 경우에는, 적어도 1종의 가교 작용제 (A2);
(B) 적어도 1가지 유형의 금속 효과 안료 (B);
(C) 하기를 포함하는 안료 혼합물 (C):
적어도 1종의 비-카본-블랙 LiDAR 반사성 안료 (C1) 또는 비-카본-블랙 LiDAR 반사성 안료들 (C1)의 조합으로서, 45°에서의 CIELAB 시스템에 따른 L* 값이 < 17이고, a* 값이 > -4 및 < 9이고, b* 값이 > -4 및 < 9인 완전한 은폐 하의 매스톤 컬러를 갖는 안료 또는 안료들의 조합, 및
적어도 1종의 백색 LiDAR 반사성 안료 (C2) 또는 백색 LiDAR 반사성 안료들 (C2)의 조합으로서, 45°에서의 CIELAB 시스템에 따른 L* 값이 > 85이고, a* 값이 > -2 및 < 2이고, b* 값이 > 0 및 < 6인 완전한 은폐 하의 매스톤 컬러를 갖는 안료 또는 안료들의 조합;
(D) 성분 (D)로서, 물 및/또는 1종 이상의 유기 용매,
여기서
(C1)은 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.005 내지 2.0 wt.-%의 범위로 존재하고,
(C2)는 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.20 내지 10.0 wt.-%의 범위로 존재하는 것인
베이스코트 조성물을 제공함으로써 달성된다.
본원에 사용된 바와 같이, 안료는 0°의 입사각에서 적어도 15%의 LiDAR 반사율, 45°의 입사각에서 적어도 8.5%의 LiDAR 반사율, 및 60°의 입사각에서 적어도 6%의 LiDAR 반사율을 제시한다면, LiDAR 반사성 안료인 것으로 간주된다. 모든 LiDAR 측정은 또한 본 발명의 방법 섹션에 기재된 바와 같이 수행된다.
용어 "완전한 은폐 하의 매스톤 컬러"는 비색법에서 통상적으로 사용되고 이해되는 바와 같이 사용되고 이해된다. "매스톤 컬러"는 흑색 및 백색 컬러 정보가 비치지 않는 층 두께로 흑색 및 백색 기판 (부분적으로 흑색이고 부분적으로 백색인 소위 "체커 타일"이 전형적으로 사용됨)을 완전히 피복하도록 해당 안료를 함유하는 코팅 층을 적용하여 획득된 컬러로서 정의된다. 각각의 층 두께는 기판의 코팅된 흑색 및 백색 부분에 대한 L*, a* 및 b*의 비색법 데이터가 각각 동일하여, 따라서 기판 컬러 고유의 정보가 안료 고유의 값을 왜곡시키지 않도록 보장할 때까지 코팅 조성물을 반복적으로 분무함으로써 획득된다. 보다 상세한 내용은 본 발명의 방법 섹션에서 개시된다.
본원에 사용된 LiDAR 반사, 입사각 및 그 외 다른 용어에 대한 이해를 용이하게 하기 위해 도 1을 참조하며, 여기서 1 및 θI는 송신기 및 입사각을 나타내고, 2 및 θR은 정반사 및 반사각을 나타내고, 3은 수신기 (정반대 각도)를 나타낸다.
본 발명의 추가의 목적은 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적어도 부분적으로 코팅 층을 형성하는 방법으로서, 적어도 단계 (a), 즉, 하기 단계를 포함하는 방법이다:
(a) 임의적으로 프리-코팅된 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적어도 부분적으로 본 발명의 베이스코트 조성물을 적용하여 기판의 표면 상에 코팅 층을 형성하는 단계.
본 발명의 추가의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 코팅 조성물로부터 또는 본 발명에 따른 방법에 의해 수득가능한 코팅 층이다.
본 발명의 추가의 목적은 본 발명에 따른 방법에 의해 수득가능한 적어도 부분적으로 코팅된 기판이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 특히 자율 시스템 예컨대 자율-주행 차량 및 ADAS 장착 차량을 위한 LiDAR 시인성 적용분야에서의 본 발명의 코팅 조성물의 용도이다.
베이스코트 조성물
본 발명의 베이스코트 조성물 (본원에서 또한 본 발명의 코팅 조성물이라고도 지칭됨)은 용매-기재 베이스코트 조성물 (하기에서 또한 용매계 베이스코트 조성물이라고도 지칭됨) 또는 수성 베이스코트 조성물 (하기에서 또한 수계 베이스코트 조성물이라고도 지칭됨)일 수 있다. 바람직하게는, 코팅 조성물은 수성 베이스코트 조성물이다. 바람직하게는, 코팅 조성물은 일액형 용매계 또는 수계 베이스코트 조성물로서 사용된다. 본 발명의 코팅 조성물은 특히 프라이머, 프라이머 서피서 또는 실러 조성물이 아니며, 따라서 프라이머, 프라이머 서피서 또는 실러 조성물로서 사용/적용되지 않을 것이다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 바람직하게는 베이스코트 층을 제조하는데 적합하다. 따라서, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 특히 용매계 베이스코트 물질 또는 수성 베이스코트 물질이다.
용어 "베이스코트"는 관련 기술분야에 공지되어 있으며, 예를 들어, 문헌 [Roempp Lexikon, "Lacke und Druckfarben" ("Paints and Printing Inks"), Georg Thieme Verlag, 1998, 10th edition, page 57]에 정의되어 있다. 이에 따르면, 베이스코트는 특히 중간 코팅 조성물로서 베이스코트를 사용함으로써 착색 및/또는 광학 효과를 제공하기 위해 자동차 코팅 및 일반 산업용 페인트 착색에 사용된다. 일반적으로 베이스코트 조성물은, 프라이머 및/또는 필러로 임의적으로 전처리 및/또는 프리코팅된 금속 또는 플라스틱 기판에 적용되며, 때때로 이는 또한 플라스틱 기판의 경우에는 플라스틱 기판 상에 직접, 그리고 금속 기판의 경우에는 금속 기판 상에 코팅된 전착 코팅 층 상에 또는 프라이머 및/또는 필러 및/또는 전착 코팅을 이미 보유하고 있는 금속 기판 상에 적용될 수 있거나, 또는 리피니시 적용분야의 경우에는 또한 기판의 역할을 할 수 있는 이미 존재하는 코팅에 적용된다. 특히 환경적 영향에 대해 베이스코트 층을 보호하기 위해, 적어도 하나의 추가의 클리어코트 층이 그에 적용된다.
일반적으로 본 발명과 관련하여, 특히 본 발명에 따른 코팅 조성물과 관련하여, 용어 "포함하는"은 "이루어진"보다는 "함유하는"의 의미를 갖는다. 특히, "포함하는"은 성분 (A1), (A2), (B), (C) 및 (D)에 추가적으로 하기에서 언급된 다른 성분 중 1종 이상이 본 발명에 따른 코팅 조성물에 임의적으로 함유될 수 있음을 의미한다. 모든 성분은 각각의 경우에 하기에 언급된 그의 바람직한 실시양태에 따라 존재할 수 있다.
모든 성분 (A1), (A2), (B), (C) 및 (D), 및 본 발명에 따른 코팅 조성물에 추가로 임의적으로 존재하는 성분의 wt.-% (즉, 중량%) 단위로 나타낸 비율 및 양은, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 합하여 100 wt.-%가 된다.
본원에 사용된 용어 "근-IR" 또는 "근적외선 방사선 또는 광" 또는 "NIR"은 전자기 스펙트럼의 근적외선 범위 내의 전자기 방사선을 지칭한다. 이러한 근-IR 전자기 방사선은 800 nm 내지 2500 nm, 예컨대 850 내지 2000 nm 또는 예컨대 900 nm 내지 1600 nm의 파장을 가질 수 있다. 특히, 사용되는 NIR 광은 880 nm 내지 930 nm의 파장을 가지며, 중심 파장이 905 nm이다. NIR 광을 발생시키기 위해 본 발명에서 사용될 수 있는 근-IR 전자기 방사선원은, 비제한적으로, 발광 다이오드 (LED), 레이저 다이오드 또는 800 nm 내지 2500 nm의 (근-IR 범위의) 파장을 갖는 전자기 방사선을 방출할 수 있는 임의의 광원을 포함한다. 근-IR 전자기 방사선원이 LiDAR (광을 통한 탐지 및 거리측정) 시스템에 사용될 수 있다. LiDAR 시스템은 레이저를 이용하여 900 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 전자기 방사선을 발생시킬 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 코팅 조성물로부터 수득된 코팅 층은 NIR 광, 바람직하게는 800 내지 2500 nm의 파장을 갖는 NIR 광을 반사시킬 수 있다.
성분 (B) 및 (C) 이외에, 본 발명의 베이스코트 조성물은 성분 (E)로서 1종 이상의 진주광택 안료를 함유할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 본 발명의 코팅 조성물은 임의의 추가의 안료를 함유하지 않고, 특히 본 발명의 베이스코트 조성물은 추가의 순색 컬러 안료를 포함하지 않는다.
바람직하게는, 본 발명의 코팅 조성물은 충전제인 임의의 추가의 성분을 함유하지 않는다. 따라서, 본 발명의 코팅 조성물은 바람직하게는 충전제-무함유이다. (B), (C) 및 (E) 이외의 다른 안료 및/또는 충전제인 임의의 성분이 코팅 조성물에 함유되는 경우에, 이들 성분은 바람직하게는 임의의 광을 흡수하지 않거나 또는 바람직하게는 실질적으로 흡수하지 않는다. 본원에서, 증점제, 즉, 증점 작용제는 용어 "안료 및/또는 충전제"에 포함되지 않는 것으로 간주된다.
본 발명에 따른 코팅 조성물의 고형분 함량은, 각각의 경우에 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 >85 중량% 또는 >60 중량% 또는 >40 중량% 또는 >5 중량%이다. 고형분 함량, 즉, 비-휘발분 함량의 결정은 본 발명의 하기 방법 섹션에 기재된 방법에 따라 수행된다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 코팅 조성물의 고형분 함량은 5 내지 85 wt.-%, 보다 바람직하게는 >10 내지 80 wt.-%, 가장 바람직하게는 >15 내지 75 wt.-%, 특히 >20 내지 65 wt.-%의 범위이다.
필름-형성 중합체 (A1)
본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 필름-형성 결합제 (A1)로서 적어도 1종의 필름-형성 중합체를 포함한다.
본 발명의 목적상, 용어 (A1)은 첨가제를 제외한, 특히 첨가제 (E)를 제외한, 필름 형성을 담당하는 코팅 조성물의 비-휘발성 구성성분으로 이해된다. 바람직하게는, 적어도 1종의 중합체 (A1)이 코팅 조성물의 주요 결합제이다. 본 발명에서, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 보다 높은 비율로 존재하는 다른 결합제 성분이 코팅 조성물에 존재하지 않는 경우에, 결합제 성분은 바람직하게는 주요 결합제로 지칭된다.
용어 "중합체"는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있으며, 본 발명의 목적상, 중부가물 및 중합물 뿐만 아니라 중축합물을 포괄한다. 용어 "중합체"는 단독중합체 및 공중합체 둘 다를 포함한다.
성분 (A1)로서 사용되는 적어도 1종의 중합체는 물리적으로 건조될 수 있거나, 자가-가교성일 수 있거나 또는 외부 가교성일 수 있다. 성분 (A1)로서 사용될 수 있는 적합한 중합체가, 예를 들어, EP 0 228 003 A1, DE 44 38 504 A1, EP 0 593 454 B1, DE 199 48 004 A1, EP 0 787 159 B1, DE 40 09 858 A1, DE 44 37 535 A1, WO 92/15405 A1 및 WO 2005/021168 A1에 기재되어 있다.
성분 (A1)로서 사용되는 적어도 1종의 중합체는 바람직하게는 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리(메트)아크릴레이트 및/또는 상기 중합체의 구조 단위의 공중합체, 특히 폴리우레탄-폴리(메트)아크릴레이트 및/또는 폴리우레탄 폴리우레아로 이루어진 군으로부터 선택된다. 성분 (A1)로서 사용되는 적어도 1종의 중합체는 특히 바람직하게는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리(메트)아크릴레이트 및/또는 상기 중합체의 구조 단위의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명과 관련하여 용어 "(메트) 아크릴" 또는 "(메트) 아크릴레이트"는 각각의 경우에 "메타크릴" 및/또는 "아크릴" 또는 "메타크릴레이트" 및/또는 "아크릴레이트"의 의미를 포함한다.
바람직한 폴리우레탄은, 예를 들어, 독일 특허 출원 DE 199 48 004 A1의 페이지 4, 라인 19 내지 페이지 11, 라인 29 (폴리우레탄 예비중합체 B1), 유럽 특허 출원 EP 0 228 003 A1의 페이지 3, 라인 24 내지 페이지 5, 라인 40, 유럽 특허 출원 EP 0 634 431 A1의 페이지 3, 라인 38 내지 페이지 8, 라인 9, 및 국제 특허 출원 WO 92/15405의 페이지 2, 라인 35 내지 페이지 10, 라인 32에 기재되어 있다.
바람직한 폴리에스테르는, 예를 들어, DE 4009858 A1의 칼럼 6, 라인 53 내지 칼럼 7, 라인 61 및 칼럼 10, 라인 24 내지 칼럼 13, 라인 3 또는 WO 2014/033135 A2의 페이지 2, 라인 24 내지 페이지 7, 라인 10 및 페이지 28, 라인 13 내지 페이지 29, 라인 13에 기재되어 있다. 또한, 폴리에스테르는, 예를 들어, WO 2008/148555 A1에 기재된 바와 같이, 수지상 구조를 가질 수 있다.
바람직한 폴리우레탄-폴리(메트)아크릴레이트 공중합체 (예를 들어, (메트)아크릴화된 폴리우레탄) 및 그의 제조는, 예를 들어, WO 91/15528 A1의 페이지 3, 라인 21 내지 페이지 20, 라인 33 및 DE 4437535 A1의 페이지 2, 라인 27 내지 페이지 6, 라인 22에 기재되어 있다.
바람직한 폴리(메트) 아크릴레이트는 물 및/또는 유기 용매 중에서 올레핀계 불포화 단량체의 다단계 자유-라디칼 유화 중합에 의해 제조될 수 있는 것들이다. 예를 들어, 시드-코어-쉘 중합체 (SCS 중합체)가 특히 바람직하다. 이러한 중합체 또는 이러한 중합체를 함유하는 수성 분산액은, 예를 들어, WO 2016/116299 A1로부터 공지되어 있다.
바람직한 폴리우레탄-폴리우레아 공중합체는 폴리우레탄-폴리우레아 입자, 바람직하게는 40 내지 2000 nm의 평균 입자 크기를 갖는 것들이며, 여기서 폴리우레탄-폴리우레아 입자는, 각각 반응된 형태로, 음이온성 기 및/또는 음이온성 기로 전환될 수 있는 기를 함유하는 적어도 1종의 이소시아네이트 기-함유 폴리우레탄 예비중합체 및 2개의 1급 아미노 기 및 1 또는 2개의 2급 아미노 기를 함유하는 적어도 1종의 폴리아민을 함유한다. 바람직하게는, 이러한 공중합체는 수성 분산액의 형태로 사용된다. 원칙적으로 이러한 중합체는, 예를 들어, 폴리이소시아네이트와 폴리올 및 폴리아민의 통상적인 중부가에 의해 제조될 수 있다.
성분 (A1)로서 사용되는 중합체는 바람직하게는 가교 반응을 가능하게 하는 반응성 관능기를 갖는다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있는 임의의 통상의 가교가능한 반응성 관능기가 존재할 수 있다. 바람직하게는, 성분 (A1)로서 사용되는 중합체는 1급 아미노 기, 2급 아미노 기, 히드록실 기, 티올 기, 카르복실 기 및 카르바메이트 기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1가지 종류의 반응성 관능기를 갖는다. 바람직하게는, 성분 (A1)로서 사용되는 중합체는 관능성 히드록실 기를 갖는다.
바람직하게는, 성분 (A1)로서 사용되는 중합체는 히드록시-관능성이며, 보다 바람직하게는 10 내지 500 mg KOH/g, 보다 바람직하게는 40 내지 200 mg KOH/g의 범위의 OH가를 갖는다.
성분 (A1)로서 사용되는 중합체는 특히 바람직하게는 히드록시-관능성 폴리우레탄-폴리(메트)아크릴레이트 공중합체, 히드록시-관능성 폴리에스테르 및/또는 히드록시-관능성 폴리우레탄-폴리우레아 공중합체이다.
추가로, 본 발명의 코팅 조성물은 그 자체로 공지되어 있는 적어도 1종의 전형적인 가교 작용제를 함유할 수 있다. 가교 작용제는 코팅 조성물의 필름-형성 비-휘발성 성분 중에 포함되는 것이며, 따라서 "결합제"의 일반적 정의에 포함된다. 따라서, 가교 작용제는 성분 (A)에 포함될 것이다.
가교 작용제 (A2)
(A1)이 외부 가교성인 경우에는, 가교를 위해 가교 작용제 (A2)가 필요하며, 이는 바람직하게는 적어도 1종의 아미노플라스트 수지 및/또는 적어도 1종의 블로킹된 또는 유리 상태의, 바람직하게는 블로킹된 폴리이소시아네이트, 가장 바람직하게는 아미노플라스트 수지이다. 아미노플라스트 수지 중에서도, 멜라민 수지 예컨대 멜라민-포름알데히드 수지가 특히 바람직하다.
금속 효과 안료 (B)
용어 "금속 효과 안료"는 EN ISO 18451-1:2019 (Pigments, dyestuffs and extenders - Terminology - Part 1)에 따라 사용된다. 이들은 금속으로 이루어진 소판-형상의 안료로서 정의된다. 본 발명에서, 용어 "금속으로 이루어진"은 금속 효과 안료의 표면 개질 예컨대 추가의 산화물 층, 예를 들어, 이산화규소 층의 존재를 배제하지 않는다. 용어 "금속 효과 안료"에 사용된 용어 "금속"은 금속 및 또한 금속 합금을 포함한다. 금속 효과 안료는 - 상기에서 이미 설명된 바와 같이 - 평행하게 배향될 수 있으며, 그러면 박편에서의 광 반사로 인해 금속성 광택을 제시할 수 있다.
금속 효과 안료에 사용되는 전형적인 금속 및 합금은 알루미늄 및 그의 합금이다. 소판-형상의 알루미늄 효과 안료가 본 발명에서 가장 적합하고 바람직하며, 이는 코팅될 수 있거나 또는 코팅되지 않을 수 있고, 특히 바람직한 알루미늄 안료의 경우에 수성 베이스코트 조성물에서의 물과의 반응을 억제하기 위해 코팅되는 것이 바람직하다. 이러한 억제는 예를 들어, 유기-인 안정화를 사용함으로써; 알루미늄 안료를, 예를 들어, 크로메이트 처리에 의해 전환 층으로 부동태화함으로써; 보호 층, 예컨대 중합체 코팅 또는 실리카 코팅으로 캡슐화함으로써 달성될 수 있다 (Peter Wißling, "Metallic Effect Pigments", Vincentz Network 2006, pp. 85-89). 이러한 알루미늄 효과 안료는 예를 들어, 엑카르트 게엠베하 (ECKART GmbH; 독일 소재)로부터 상표명 스타파(STAPA)® 히드록살 (안정화된 것), 스타파® 히드롤룩스 (크로메이트 처리된 것) 및 스타파® 히드롤란 (실리카 캡슐화된 것) 하에 상업적으로 입수가능하다. 소위 반-리핑 효과를 유도하는 안료 표면의 추가의 개질이 또한, 예를 들어, 비-극성 기, 예컨대 알킬 기로의 개질에 의해 가능하다.
금속 효과 안료, 특히 알루미늄 효과 안료는 산화물 층, 예컨대 실리카 층으로 코팅될 수 있으며, 이는 기계적 충격에 대해 안료를 안정화시키는데 추가로 도움이 되고, 특히 순환 라인 안정성을 개선시킨다. 본 발명에서, 실리카 캡슐화된 알루미늄 금속 효과 안료가 가장 바람직하다. 바람직하게는, 실리카의 양은, 이러한 바람직한 알루미늄 효과 안료의 알루미늄 및 실리카의 양의 합계를 기준으로 하여, 3 내지 15 wt.-%, 보다 바람직하게는 5 내지 12 wt.-%, 가장 바람직하게는 6 내지 10 wt.-%의 범위이다. 그러나, 용어 "금속 효과 안료"는 이러한 코팅된 안료를 포괄하며, 이러한 코팅된 금속 효과 안료의 총 중량이 금속 효과 안료의 중량인 것으로 이해된다. 따라서, 중량에는 코팅 물질이 포함된다.
본 발명의 베이스코트 조성물 중의 (B)의 양은, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 0.5 내지 10 wt.-%의 범위, 보다 바람직하게는 1 내지 8 wt.-%의 범위, 가장 바람직하게는 1.5 내지 6 wt.-%의 범위이다.
본 발명의 코팅 조성물 중의 (B) / [(A1)+(A2)]의 중량비는 바람직하게는 0.02 내지 1.0의 범위, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.5의 범위, 가장 바람직하게는 0.1 내지 0.35의 범위이다.
바람직하게는, 소판-형상의 안료는 ISO 13320-1에 따라 레이저 입도측정법에 의해 결정된, 5 μm 내지 100 μm의 범위, 보다 더 바람직하게는 15 μm 내지 30 μm의 범위의 D50 값, 즉, 중앙 입자 크기를 갖는다 (실라스(CILAS) 1064 기기로 결정됨).
금속 효과 안료는 바람직하게는 안료 페이스트의 형태로 본 발명의 코팅 조성물에 이용되며, 이러한 안료 페이스트는, 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 40 내지 70 wt.-%, 보다 바람직하게는 50 내지 65 wt.-%의 금속 효과 안료를 함유한다. 휘발분은 전형적으로 유기 용매 예컨대 알콜, 바람직하게는 이소프로판올이다. 페이스트는 미량의 윤활제 및 그 외 다른 첨가제를 추가로 함유할 수 있다.
안료 혼합물 (C)
본 발명의 베이스코트 조성물에 사용되는 안료 혼합물은 암색 비-카본 블랙 LiDAR 반사성 안료 (C1) 및 백색 LiDAR 반사성 안료 (C2)로 이루어진다.
암색 비-카본 블랙 안료 (C1)의 컬러 및 백색 안료 (C2)의 컬러는 CIELAB 시스템을 사용하여, ASTM D 2244, E308, E1164 및 E2194에 따라 BYK Mac I 기기 (빅 가드너(Byk Gardner) 제품)로 L*, a* 및 b*의 값을 측정하여 정의될 수 있다.
암색 비-카본 블랙 안료 (C1)의 컬러는 45°에서의 CIELAB 시스템에 따른 L* 값이 17 미만, 보다 바람직하게는 15 미만이고, a* 및 b* 값이 -4 초과 및 9 미만, 보다 바람직하게는 6 미만, 가장 바람직하게는 4 미만 및 바람직하게는 0 초과인 것을 특징으로 한다.
바람직한 암색 비-카본 블랙 안료 (C1)은 유기 또는 무기 안료일 수 있으며, 여기서 무기 안료가 바람직하고 철/크로뮴 산화물 화합물 예컨대 철/크로뮴 산화물 착물, 철/크로뮴 산화물 그린-블랙, 철/크로뮴 산화물 브라운-블랙, 망가니즈 페라이트 블랙 산화물, 칼슘 망가니즈 티타늄 산화물 및 크로뮴-무함유 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상업적으로 입수가능한 암색 비-카본 블랙 안료 (C1)은 예를 들어, 시코팔 블랙(Sicopal Black) K0095 및 L0095 (바스프(BASF) 제품), 10P950, 10P922, 10G996 (3종 모두 셰퍼드(Shepherd) 제품), 뉴비페르(Nubifer) NB 803K 및 이클립스 블랙(Eclipse Black) 10202 (둘 다 페로(Ferro) 제품) 및 티파크 블랙(Tipaque Black) SG103 (이시하라(Ishihara) 제품)으로부터 선택된다.
또한 백색 안료 (C2)의 컬러는 45°에서의 CIELAB 시스템에 따른 L* 값이 85 초과, 바람직하게는 90 초과이고, a* 값이 -2 초과 및 2 미만, 바람직하게는 0 미만이고, b* 값이 6 미만 및 바람직하게는 0 초과, 보다 바람직하게는 2 또는 3 초과인 것을 특징으로 한다.
바람직한 백색 안료 (C2)는 티타늄/알루미늄/규소 산화물-계열 안료 및 막대형 알루미늄-도핑된 이산화티타늄 안료로 이루어진 군으로부터 선택된다. 막대형 안료는 바람직하게는 1 내지 5 예컨대 2 내지 4 μm의 장축 치수 및 0.2 내지 0.6, 예컨대 0.3 내지 0.5 μm의 단축 치수를 갖는다.
상업적으로 입수가능한 백색 안료 (C2)는 예를 들어, 알티리스(Altiris) 550 및 알티리스 800 (둘 다 바나토르(Vanator) 제품) 및 티파크 PFR404 (이시하라 제품)로부터 선택된다.
안료 (C1) 및 (C2)는 바람직하게는 낮은 은폐력 및 높은 산란능을 갖는다. 안료의 낮은 은폐는 플롭 지수를 단지 작은 배수만큼 감소시키는 반면에, 높은 산란능은 LiDAR 활성도를 보다 크게 증가시킨다.
(C1)은, 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 0.005 내지 2.0 wt.-%, 바람직하게는 0.01 내지 1.0 wt.-%, 보다 바람직하게는 0.015 내지 0.8 wt.-%, 예컨대 0.02 내지 0.5 wt.-%의 범위로 존재하고, (C2)는, 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 0.2 내지 10.0 wt.-%, 바람직하게는 0.25 내지 8.0 wt.-%, 보다 바람직하게는 0.4 내지 6.0 wt.-%의 범위로 존재한다.
일반적으로, 베이스코트 조성물이 수성 베이스코트 조성물이라면, (C1) 및 (C2)의 양은, 각각, 바람직하게는 상기 언급된 범위의 보다 낮은 비율이고, 바람직하게는, 보다 바람직하게는 및 가장 바람직하게는 상기 언급된 범위의 보다 낮은 비율이다. 그 이유는 수성 베이스코트 조성물은 용매계 베이스코트 조성물에 비해 낮은 총 고형분 함량을 보유하는 것이 바람직하기 때문이다. 총 고형분 함량이 낮을수록 결합제 함량도 낮아지고, 낮은 결합제 함량에서는 안료 (C1) 및 (C2)의 낮은 안료 함량이 바람직하다.
반면에, 베이스코트 조성물이 용매계 수성 베이스코트 조성물이라면, (C1) 및 (C2)의 양은, 각각, 바람직하게는 상기 언급된 범위의 보다 높은 비율이고, 바람직하게는, 보다 바람직하게는 및 가장 바람직하게는 상기 언급된 범위의 보다 높은 비율이다. 그 이유는 용매계 베이스코트 조성물은 수성 베이스코트 조성물에 비해 다소 높은 총 고형분 함량을 보유하는 것이 바람직하기 때문이다. 총 고형분 함량이 높을수록 결합제 함량도 높아지고, 높은 결합제 함량에서는 안료 (C1) 및 (C2)의 높은 안료 함량이 바람직하다.
본 발명의 코팅 조성물 중의 [(C1)+(C2)] / [(A1)+(A2)]의 중량비는 바람직하게는 0.005 내지 0.1의 범위, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.075의 범위, 가장 바람직하게는 0.015 내지 0.05의 범위이다.
바람직하게는, (C2)/(C1)의 중량비는 10 내지 30, 보다 바람직하게는 12 내지 25, 보다 더 바람직하게는 14 내지 22의 범위이다.
성분 (D)
본 발명의 코팅 조성물은 성분 (D)로서 물 및/또는 1종 이상의 유기 용매를 포함하며, 상기 성분 (D)는 조성물의 총 중량과 그의 고형분 함량 사이의 중량 차이만큼의 양으로 코팅 조성물에 존재한다.
본 발명의 코팅 조성물이 휘발성 성분으로서 물을 주로 포함하는 경우에, 이는 수성 또는 수계 조성물이라 지칭된다. 이러한 경우에, 유기 용매를 미량의 비율로 포함하는 코팅 조성물이 바람직하다.
관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있는 모든 통상적인 유기 용매가 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 위한 유기 용매로서 사용될 수 있다. 용어 "유기 용매"는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게, 특히 1999년 3월 11일자의 유럽 이사회 지침(Council Directive) 1999/13/EC로부터 공지되어 있다. 바람직하게는, 1종 이상의 유기 용매는 1가 또는 다가 알콜, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 에틸렌 글리콜, 에틸 글리콜, 프로필 글리콜, 부틸 글리콜, 부틸 디글리콜, 1,2-프로판디올 및/또는 1,3-프로판디올; 에테르, 예를 들어 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르; 지방족 탄화수소, 방향족 탄화수소, 예를 들어 톨루엔 및/또는 크실렌; 케톤, 예를 들어 아세톤, N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈, 메틸 이소부틸 케톤, 이소포론, 시클로헥사논, 메틸 에틸 케톤; 에스테르, 예를 들어 메톡시프로필 아세테이트, 에틸 아세테이트 및/또는 부틸 아세테이트; 아미드, 예를 들어 디메틸포름아미드 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
코팅 조성물의 추가의 임의적인 성분 (E)
본 발명의 코팅 조성물은 각각의 성분 (A1), (A2), (B), (C) 및 (D)와 상이한 1종 이상의 성분을 임의적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 목적하는 적용분야에 따라 1종 이상의 통상적으로 사용되는 첨가제 (E)를 함유할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물은 반응성 희석제, 예컨대 폴리프로필렌 디올, 광 안정화제, 산화방지제, 탈기제, 유화제, 슬립 첨가제, 중합 억제제, 가소제, 자유-라디칼 중합 개시제, 접착 촉진제, 유동 제어제, 필름-형성 보조제, 새그 제어제 (SCA), 난연제, 부식 억제제, 건조제, 살생물제 및/또는 소광제로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 첨가제를 포함할 수 있다. 이들은 공지되어 있는 통상의 비율로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 이들의 함량은, 본 발명에 따른 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 0.01 내지 25 wt.-%, 보다 바람직하게는 0.05 내지 20 wt.-%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 15 중량%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 특히 0.1 내지 7 중량%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%이다.
첨가제 중에서도, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 적어도 1종의 증점제 또는 레올로지 작용제를 임의적으로 함유할 수 있다. 이러한 증점제의 예는 무기 증점제, 예를 들어 금속 실리케이트 예컨대 층상 실리케이트, 및 유기 증점제, 예를 들어 폴리(메트)아크릴산 증점제 및/또는 (메트)아크릴산 (메트)아크릴레이트 공중합체 증점제, 폴리우레탄 증점제 및 중합체성 왁스이다. 금속 실리케이트는 바람직하게는 스멕타이트 군으로부터 선택된다. 스멕타이트는 특히 바람직하게는 몬모릴로나이트 및 헥토라이트 군으로부터 선택된다. 특히, 몬모릴로나이트 및 헥토라이트는 알루미늄-마그네슘 실리케이트 및 나트륨-마그네슘 및 나트륨-마그네슘 플루오린-리튬 필로실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이들 무기 필로실리케이트는, 예를 들어, 상표 라포나이트(Laponite)® 하에 판매되고 있다. 폴리(메트) 아크릴산 기반의 증점제 및 (메트) 아크릴산 (메트) 아크릴레이트 공중합체 증점제는 임의적으로 가교되고/거나 적합한 염기로 중화된다. 이러한 증점 작용제의 예는 "알칼리 팽윤성 에멀젼" (ASE), 및 그의 소수성 개질된 변형물인 "소수성 개질된 알칼리 팽윤성 에멀젼" (HASE)이다. 바람직하게는, 이들 증점제는 음이온성이다. 레오비스(Rheovis)® AS 1130과 같은 상응하는 제품이 상업적으로 입수가능하다. 폴리우레탄 기반의 증점제 (예를 들어, 폴리우레탄 회합성 증점제)는 임의적으로 가교되고/거나 적합한 염기로 중화된다. 레오비스® PU 1250과 같은 상응하는 제품이 상업적으로 입수가능하다. 적합한 중합체성 왁스의 예는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체에 기반하며 임의적으로 개질된 중합체성 왁스이다. 상응하는 제품이, 예를 들어, 제품명 아쿠아틱스(Aquatix)® 8421 하에 상업적으로 입수가능하다.
적어도 1종의 증점제가 본 발명에 따른 코팅 조성물에 존재한다면, 이는, 각각의 경우에 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 최대 10 중량%, 보다 바람직하게는 최대 8 중량%, 가장 바람직하게는 최대 4 중량%, 특히 최대 2 중량%, 가장 바람직하게는 최대 1 중량%의 양으로 존재한다. 증점제의 최소량은, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 각각의 경우에 바람직하게는 0.1 중량%이다.
추가의 임의적인 구성요소 (E)는 또한 진주광택 안료를 포함할 수 있다.
코팅 조성물의 제조는 통상의 공지되어 있는 제조 및 혼합 방법 및 혼합 유닛을 사용하여, 또는 통상적인 용해기 및/또는 교반기를 사용하여 수행될 수 있다.
코팅 필름 및 코팅
본 발명의 추가의 대상은 코팅 필름 또는 코팅이며, 이들 둘 다는 본 발명의 베이스코트 조성물로부터, 특히 본 발명의 코팅 조성물을, 바람직하게는 하기에 개시된 바와 같은 본 발명의 방법에 따라 적용함으로써 수득가능하다.
본 발명의 코팅 조성물 및 그의 바람직한 실시양태와 관련하여 본원 상기에 기재된 모든 바람직한 실시양태는 또한 본 발명의 코팅 필름 및 본 발명의 코팅의 바람직한 실시양태이기도 하다.
바람직하게는, 본 발명의 코팅 필름 및 본 발명의 코팅은 기판의 표면 상에 적어도 부분적으로 존재하며, 상기 기판은 NIR-반사성이 아니거나 또는 본질적으로 NIR-반사성이 아니고, 상기 기판은 바람직하게는 암색 또는 투명 기판이다. 암색 기판은 특히 암색 컬러의 (다층) 필름, 예컨대 회색 프라이머 필름을 보유하는 기판이다. 특히 이러한 경우에, 암색 컬러는 멀티코트 필름의 프라이머 코팅 층에 카본 블랙 안료를 사용한 결과일 수 있다.
본 발명의 코팅 필름 및 본 발명의 코팅은 700 내지 1560 nm의 파장을 갖는 근-적외선 (NIR) 광을 반사시킬 수 있다.
본 발명의 방법
본 발명의 추가의 대상은 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적어도 부분적으로 코팅 필름을 형성하는 방법으로서, 적어도 단계 (a), 즉, 하기 단계를 포함하는 방법이다:
(a) 임의적으로 프리-코팅된 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적어도 부분적으로 본 발명의 베이스코트 조성물을 적용하여 기판의 표면 상에 코팅 필름을 형성하는 단계.
본 발명의 추가의 대상은 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적어도 부분적으로 코팅을 형성하는 방법으로서, 적어도 상기에 정의된 바와 같은 단계 (a) 및 적어도 단계 (b), 즉, 하기 단계를 포함하는 방법이다:
(b) 단계 (a)의 수행 후에 수득된 코팅 필름을 경화시켜 기판의 표면 상에 코팅을 형성하는 단계.
본 발명의 코팅 조성물, 본 발명의 코팅 필름 및 본 발명의 코팅, 및 그의 바람직한 실시양태와 관련하여 본원 상기에 기재된 모든 바람직한 실시양태는 또한 코팅 필름 및 코팅을 형성하는 본 발명의 방법의 바람직한 실시양태이기도 하다.
본 발명의 코팅 조성물이 - 바람직하게는 수성 - 베이스코트 코팅 조성물인 경우에, 기판이 금속 기판이라면, 단계 (a) 또는 단계 (a) 및 (b)는 바람직하게는 프리-코팅된 기판의 적어도 하나의 표면 상에 수행된다. 그렇다면, 상기 금속 기판은 바람직하게는 프리-코팅 층으로서 프라이머 및/(또는) 전착 코팅 및/(또는) 전처리로서 전환 코팅 층을 보유한다.
기판이 플라스틱 (중합체성) 기판이라면, 이는, 예를 들어, 프라이머 코팅을 보유하는 프리-코팅된 기판일 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 사용된 기판에 상관없이, 단계 (a) 또는 단계 (a) 및 (b)를 수행한 후에, 바람직하게는 클리어코트 조성물이 본 발명의 코팅 조성물을 사용하여 형성된 베이스코트 코팅 상에 적용된다.
본 발명의 코팅 조성물은 분무 코팅, 드롭 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 및 그 외 다른 기술을 포함한, 관련 기술분야에 널리 공지되어 있는 수많은 기술에 의해 물체 상에 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 코팅 조성물은 분무 코팅에 의해, 보다 바람직하게는 공압식 또는 정전식 분무 코팅에 의해 적용된다. 이는 웨트-온-웨트 적용될 수 있으나, 반드시 그럴 필요는 없다.
사용되는 기판은 플라스틱 기판, 즉, 중합체성 기판일 수 있다. 바람직하게는, 이러한 기판으로서 열가소성 중합체가 사용된다. 적합한 중합체는 폴리(메트)아크릴레이트 예컨대 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리부틸 (메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에스테르, 예컨대 폴리카르보네이트 및 폴리비닐 아세테이트, 폴리아미드, 폴리올레핀 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 및 또한 폴리부타디엔, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아세탈, 폴리아크릴로니트릴-에틸렌-프로필렌-디엔-스티렌 공중합체 (A-EPDM), ASA (아크릴로니트릴-스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체) 및 ABS (아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체), 폴리에테르이미드, 페놀계 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 예컨대 TPU, 폴리에테르케톤, 폴리페닐렌 술피드, 폴리에테르, 폴리비닐 알콜, 및 그의 혼합물이다. 폴리카르보네이트 및 폴리(메트)아크릴레이트가 특히 바람직하다. 기판은 또한 복합재 기판 예컨대, 예를 들어, 유리 섬유, 탄소 섬유 또는 중합체성 섬유 예컨대 폴리아미드 섬유를 함유하는 섬유 강화된 기판일 수 있다. 기판은 또한 다수의 중합체성 층으로 이루어질 수 있다.
사용되는 기판은 또한 금속 예컨대 강재 및 알루미늄 또는 이들의 합금일 수 있다. 추가로, 사용되는 기판은 유리 또는 텍스타일, 특히 유리일 수 있다.
바람직하게는, 사용되는 기판은 NIR-반사성이 아니거나 또는 본질적으로 NIR-반사성이 아니다. 보다 바람직하게는, 기판은 암색 또는 투명 기판이다. 암색 기판은 특히 암색 컬러의 다층 필름 예컨대 흑색 컬러의 필름을 보유하는 금속 또는 플라스틱, 예를 들어 폴리카르보네이트와 같은 기판이다. 투명 기판은 예를 들어 유리 또는 폴리카르보네이트 기판이다.
기판
본 발명의 추가의 대상은 본 발명의 방법에 의해 수득가능한 적어도 부분적으로 코팅된 기판이다. 바람직하게는, 본 발명의 코팅 방법을 수행하기 전의 기판 그 자체는 NIR-반사성이 아니거나 또는 본질적으로 NIR-반사성이 아니고, 바람직하게는 암색 또는 투명 기판이다. 암색 기판은 특히 암색 컬러의 (다층) 필름을 보유하는 기판이다.
본 발명의 코팅 조성물, 본 발명의 코팅 필름, 본 발명의 코팅, 뿐만 아니라 코팅 필름 및 코팅을 형성하는 본 발명의 방법, 및 그의 바람직한 실시양태와 관련하여 본원 상기에 기재된 모든 바람직한 실시양태는 또한 본 발명의 기판의 바람직한 실시양태이기도 하다.
코팅된 기판은, 예를 들어, 자동차 차체 및 그의 부품을 제조하는데 사용될 수 있다.
용도
본 발명의 추가의 대상은, 특히 자율 시스템 예컨대 자율-주행 차량 및 ADAS 장착 차량을 위한 LiDAR 시인성 적용분야에서의 본 발명의 코팅 및/또는 본 발명의 적어도 부분적으로 코팅된 기판 및/또는 상기 기판으로부터 수득된 물체의 용도이다. 물론, 코팅 물질은 또한 비-자율 차량 및 그의 부품에도 적용되어 이러한 차량 및 그의 부품을 LiDAR 반사성으로 만들어 다른 차량, 예컨대 자율 차량에 의해 감지되도록 할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물, 본 발명의 코팅 필름, 본 발명의 코팅, 뿐만 아니라 코팅 필름 및 코팅을 형성하는 본 발명의 방법 및 본 발명의 부분적으로 코팅된 기판, 및 그의 바람직한 실시양태와 관련하여 본원 상기에 기재된 모든 바람직한 실시양태는 또한 본 발명의 용도의 바람직한 실시양태이기도 하다.
본 발명의 용도는, 특히 자율 시스템 예컨대 자율-주행 차량 및 ADAS 장착 차량에서 보다 우수한 적외선 광 및 LiDAR 시인성의 이익을 가능하게 한다.
실험 파트
방법
1. 고형분 함량의 결정
총 고형분 함량을 포함한 고형분 함량의 양 (비-휘발성 물질)은 DIN EN ISO 3251:2008-06을 통해 110℃에서 60 min 동안 결정된다.
2. 안료(들) (C1) 및 (C2)의 매스톤 컬러의 결정
"매스톤 컬러"는 흑색 및 백색 컬러 정보가 비치지 않는 층 두께로 흑색 및 백색 기판 (부분적으로 흑색이고 부분적으로 백색인 소위 "체커 타일"이 전형적으로 사용됨)을 완전히 피복하도록 해당 안료를 함유하는 코팅 층을 적용하여 획득된 컬러로서 결정된다.
본 발명의 목적상, 매스톤 컬러를 결정하는데 사용되는 코팅 조성물이 표 1에 기재되어 있다. 각각의 안료 (C1) 또는 (C2)에 대해, 또는 각각의 안료 (C1) 혼합물 또는 안료 (C2) 혼합물에 대해, 안료 페이스트를 진동진탕에 의해 제조한다. 각각의 안료 페이스트의 구성요소는 하기와 같았다: 30 중량부의 각각의 고체 안료 (즉, 안료 (C1) 또는 안료 (C2) 또는 안료 (C1) 혼합물 또는 안료 (C2) 혼합물), 15 중량부의 물, 2 중량부의 부틸-셀로솔브, 39.2 중량부의 폴리우레탄 분쇄 수지, 4.8 중량부의 플루라콜(Pluracol) 1010 폴리올 및 9 중량부의 Byk 184.
각각의 층 두께는 기판의 코팅된 흑색 및 백색 부분에 대한 L*, a* 및 b*의 비색법 데이터가 각각 동일하여, 따라서 기판 컬러 고유의 정보가 안료 고유의 값을 왜곡시키지 않도록 보장할 때까지 코팅 조성물을 반복적으로 분무함으로써 획득된다. 전형적으로, 이는 대략 20%의 안료 부피 농도 및 약 20 μm의 코팅 두께에서 달성된다.
3. LiDAR 반사율의 결정
안료 (C1) 및 (C2)의 LiDAR 반사율을 결정하기 위해, 코팅을 안료(들) (C1) 및 (C2)의 매스톤 컬러의 결정에 대해 기재된 바와 같이 제조하여 적용하였다. 그 후에, UV 안정화제를 함유하는 폴리올 및 이소시아네이트 경질화제로부터 형성된 클리어코트 층 (대략 50 μm의 건조 필름 두께) (프로글로스(ProGloss))을 적용하고 경화시켰다.
다층 코팅에 대한 다양한 각도에서의 LiDAR 측정은 벨로다인(Velodyne)으로부터의 벨로다인 VLP-16 기기 (905 nm)를 사용하여 1 m의 거리에서 수행되었다.
4. 플롭 지수의 결정
플롭 지수는 하기 식에 따라 계산되었다:
여기서 L*은 빅 가드너로부터의 BYK Mac i 기기를 사용하여 측정되었다. 상기 기재된 바와 같은 다층 시스템에 대해 플롭이 결정되었다.
작업 실시예 및 비교 실시예
전처리된 강재-패널 상에, 캐소가드(Cathoguard) 800을 사용한 캐소드 전착 코팅 층, 아크릴 수지/멜라민 포름알데히드 시스템을 함유하는 수성 프라이머 조성물로부터 형성된 회색 프라이머 층 (L* = 65) (18 내지 20 μm의 건조 필름 두께), 본 발명의 또는 비교예의 베이스코트 조성물로부터 형성된 본 발명의 또는 비교예의 베이스코트 필름, 및 UV 안정화제를 함유하는 폴리올 및 이소시아네이트 경질화제로부터 형성된 클리어코트 필름 (대략 50 μm의 건조 필름 두께) (프로글로스)을 포함하는 다층 코팅에 대해 층 특성의 측정을 수행하였다.
여기서 사용된 클리어코트 층은 투과성 층이며, 또한 IR 방사선에 대해서도 투과성이다. 베이스코트는 알루미늄 박편 (즉, 소판-형상의 알루미늄 안료)을 함유하여, 특유의 컬러 및 느낌을 제공한다. 그러나, 유감스럽게도, 비교예 제제의 경우에는 알루미늄에 의해 제공되는 광택 효과가 정반사에서 벗어난 각도 예컨대 45°의 입사각 (AOI)에서 낮은 반사율을 초래한다.
공통의 베이스코트 출발 제제는 하기 표 1에 제시된 바와 같이 제조된다 (모두 중량부).
표 1: 베이스코트 출발 제제의 함량
Figure pct00002
다양한 유형의 알루미늄 (CE-1 내지 CE-9)을 은폐가 달성될 때까지 0.18 = (B)/(A1+A2)의 중량비로 첨가한다. 하기 표 2의 CE-1 내지 CE-10은 다양한 유형의 알루미늄 (CE-1 내지 CE-9) 및 화이트 참조예 (랩스피어(Labsphere)로부터의 퍼마플랙트 화이트(permaflact white)) (CE-10)를 함유하는 비교예 베이스코트의 LiDAR 활성도를 제시한다.
표 2: 비교예 베이스코트에 대한 LiDAR 및 플롭 지수의 비교
Figure pct00003
이들 다양한 비교 실시예 (CE-1 내지 CE-10)로부터, 플롭 지수가 10을 초과하면, LiDAR 반사 강도가 10%보다 훨씬 더 낮다는 것을 알 수 있다.
추가의 본 발명의 실시예 및 비교 실시예를 위해 표 1의 베이스코트 출발 제제를 사용한다. 이 제제에 표 3에 설명된 바와 같이 효과 안료 및 안료 혼합물을 보충하여 본 발명의 및 비교예의 베이스코트 조성물을 형성한다. 본 발명에서는, 2종의 IR 반사성 안료 ((C1) 및 (C2))에 의한 틴트처리에 의해 높은 플롭 지수가 달성된다.
표 3에서, 사용된 안료는 (C2)로서의 티파크 PFR404 (루틸형 TiO2), (C2)로서의 알티리스 550 (루틸형 TiO2), (C1)로서의 일본 소재의 이시하라 산교 가이샤 리미티드(Ishihara Sangyo Kaisha Ltd)로부터의 티파크 블랙 SG103 (칼슘 망가니즈 티타늄 산화물 흑색 안료) 및 (C1)로서의 바스프로부터의 시코팔 블랙 L0095이다. 추가로, 본 발명에 따른 것이 아닌 안료로서, TiO2-R960 백색 안료 및 카본 블랙 (모나크(Monarch) 1400) 흑색 안료가 이용되었다. 안료 (C1) 및 (C2) 뿐만 아니라 본 발명에 따른 것이 아닌 안료도 진동진탕에 의해 제조된 안료 페이스트의 형태로 이용되었다. 각각의 안료 페이스트의 구성요소는 하기와 같았다: 30 중량부의 각각의 고체 안료, 15 중량부의 물, 2 중량부의 부틸-셀로솔브, 39.2 중량부의 폴리우레탄 분쇄 수지, 4.8 중량부의 플루라콜 1010 폴리올 및 9 중량부의 Byk 184.
비교 실시예 CE-11 및 CE-12 뿐만 아니라 본 발명의 실시예 (E-1 내지 E-3)가 표 3에 제시되어 있다. 히드롤란(Hydrolan) 2153은 은폐 하에 0.18 = (B+C1+C2)/(A1+A2)의 중량비를 갖도록 베이스코트 출발 제제에 첨가된다. PFR404 및 SG103을 함유하는 틴트는 다양한 양으로 첨가하여 E-1, E-2 및 E-3을 얻는다. 모든 양은 중량부이다.
표 3: 비교 실시예 CE-11 및 본 발명의 실시예 E-1, E-2 및 E-3
Figure pct00004
히드롤란 2153은 또한 틴트처리 없이 CE-2에도 사용되었다. E-1, E-2 및 E-3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 9 초과 내지 12.5의 플롭 지수를 여전히 제공하면서 알루미늄에 대한 LiDAR 활성도에 있어서 45°의 AOI에서의 LiDAR 반사율이 2배 초과 내지 3배 증가된다.
또한, 비교 실시예로서 TiO2 (TI-퓨어(TI-PURE) R-960) 및 카본 블랙 (모나크 1400)을 사용한 틴트처리가 제시된다. 이러한 경우에는, 약 9.6의 플롭 지수에 대해 LiDAR 활성도가 단지 8.44%이다. 반면에, (C1)/(C2) 시스템을 사용한 틴트처리는 9.4의 유사한 플롭 지수에 대해 최대 11%를 제공한다.
게다가, 특히 소량의 암색 비-카본 블랙 안료 (C1) 및 (C1)에 대한 (C2)의 다소 높은 중량비에 의해 높은 플롭 지수를 여전히 보유하면서, 45°의 입사각에서 높은 LiDAR를 갖는 코팅을 수득하는 목적하는 효과가 도출된다는 것이 놀라웠다. 따라서, 본 발명에서는, (C1)과 (C2)의 안료 혼합물이 높은 은폐력을 제공하기보다는 틴트처리 혼합물로서 작용한다.
두 경우 모두에서 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 약 0.025 wt.-%의 티파크 블랙 SG103 (C1)과 함께, 둘 다 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 대략 0.5 wt.-%의 양으로 알티리스 550 (E-4) 및 알티리스 800 (E-5)을 각각 (C2)로서 사용한 본 발명에 따른 추가의 실시예는 9.7 초과의 플롭 지수 뿐만 아니라 10 초과의 45°의 AOI에서의 LiDAR 반사도를 제시한다. 베이스코트 출발 제제는 본질적으로 표 1의 것이다. 이는 티파크 PFR 404 이외의 다른 백색 LiDAR 반사성 안료도 또한 탁월한 효과를 도출한다는 것을 분명하게 제시한다.
코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 약 0.03 wt.-%의 시코팔 L0095 (C1)과 함께, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 대략 0.5 wt.-%의 양으로 알티리스 550 (E-6)을 (C2)로서 사용한 본 발명에 따른 추가의 실시예에서, 플롭 지수는 10.6이고, 뿐만 아니라 45°의 AOI에서의 LiDAR는 10 초과였다. 베이스코트 출발 제제는 본질적으로 표 1의 것이다. 이는 알티리스 550과 같은 다른 백색 LiDAR 반사성 안료가 티파크 블랙 SG103과는 상이한 시코팔 L 0095와 같은 흑색 안료와 함께일 때도 탁월한 효과를 도출한다는 것을 분명하게 제시한다.

Claims (15)

  1. 하기를 포함하는 베이스코트 조성물로서:
    (A) 적어도 1종의 필름-형성 중합체 (A1), 및 (A1)이 외부 가교성인 경우에는, 적어도 1종의 가교 작용제 (A2);
    (B) 적어도 1가지 유형의 금속 효과 안료 (B);
    (C) 하기를 포함하는 안료 혼합물 (C):
    적어도 1종의 비-카본-블랙 LiDAR 반사성 안료 (C1) 또는 비-카본-블랙 LiDAR 반사성 안료들 (C1)의 조합으로서, 45°에서의 CIELAB 시스템에 따른 L* 값이 < 17이고, a* 값이 > -4 및 < 9이고, b* 값이 > -4 및 < 9인 완전한 은폐 하의 매스톤 컬러를 갖는 안료 또는 안료들의 조합, 및
    적어도 1종의 백색 LiDAR 반사성 안료 (C2) 또는 백색 LiDAR 반사성 안료들 (C2)의 조합으로서, 45°에서의 CIELAB 시스템에 따른 L* 값이 > 85이고, a* 값이 > -2 및 < 2이고, b* 값이 > 0 및 < 6인 완전한 은폐 하의 매스톤 컬러를 갖는 안료 또는 안료들의 조합;
    (D) 성분 (D)로서, 물 및/또는 1종 이상의 유기 용매,
    여기서
    (C1)은 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.005 내지 2.0 wt.-%의 범위로 존재하고,
    (C2)는 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.20 내지 10.0 wt.-%의 범위로 존재하는 것인
    베이스코트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 필름-형성 중합체 (A1)이 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리(메트)아크릴레이트 및/또는 상기 중합체의 구조 단위의 공중합체로 이루어진 중합체의 군으로부터 선택되고; (A1)이 외부 가교성인 경우에, (A2)가 아미노플라스트 수지, 블로킹된 폴리이소시아네이트 및 유리 폴리이소시아네이트로 이루어진 가교 작용제의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 베이스코트 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 1종의 금속 효과 안료 (B)가 소판-형상이며, ISO 13320-1에 따라 레이저 입도측정법에 의해 결정된, 5 μm 내지 100 μm의 범위의 중앙 입자 크기 (D50)를 보유하는 것을 특징으로 하는 베이스코트 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1종의 금속 효과 안료 (B)가, 베이스코트 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 1 내지 10 wt.-%의 양으로 베이스코트 조성물에 포함되는 것을 특징으로 하는 베이스코트 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1종의 금속 효과 안료 (B)가 알루미늄 또는 그의 합금인 것을 특징으로 하는 베이스코트 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 비-카본-블랙 LiDAR 반사성 안료 (C1)이 철/크로뮴 산화물 화합물; 망가니즈 페라이트 블랙 산화물, 칼슘 망가니즈 티타늄 산화물 및 크로뮴-무함유 화합물로 이루어진 군으로터 선택되고/거나; 백색 LiDAR 반사성 안료 (C2)가 티타늄/알루미늄/규소 산화물-계열 안료 및 막대형 알루미늄-도핑된 이산화티타늄 안료로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 베이스코트 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, (C1)에 대한 (C2)의 중량비가 10 내지 30인 것을 특징으로 하는 베이스코트 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고형분 함량이, 베이스코트 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 5 내지 85 wt.-%의 범위인 것을 특징으로 하는 베이스코트 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 성분 (A1), (A2), (B), (C) 및 (D)와 상이하며, 베이스코트 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.01 내지 25 wt.-%의 양으로 함유되는 1종 이상의 추가의 성분 (E)를 함유하는 것을 특징으로 하는 베이스코트 조성물.
  10. 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적어도 부분적으로 코팅 필름을 형성하는 방법으로서, 적어도 단계 (a), 즉, 하기 단계를 포함하는 방법:
    (a) 임의적으로 프리-코팅된 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적어도 부분적으로 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 베이스코트 조성물을 적용하여 기판의 표면 상에 코팅 필름을 형성하는 단계.
  11. 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적어도 부분적으로 코팅을 형성하는 방법으로서, 적어도 제10항에 정의된 바와 같은 단계 (a) 및 적어도 단계 (b), 즉, 하기 단계를 포함하는 방법:
    (b) 단계 (a)의 수행 후에 수득된 코팅 필름을 경화시켜 기판의 표면 상에 코팅을 형성하는 단계.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 코팅 조성물로부터 또는 제10항의 방법에 의해 수득가능한 코팅 필름 또는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 코팅 조성물로부터 또는 제11항의 방법에 의해 수득가능한 코팅.
  13. 제11항에 따른 방법에 의해 수득가능한 적어도 부분적으로 코팅된 기판.
  14. 제13항에 있어서, 제11항의 코팅 방법을 수행하기 전의 기판 그 자체가 NIR-반사성이 아니거나 또는 본질적으로 NIR-반사성이 아닌 것을 특징으로 하는 적어도 부분적으로 코팅된 기판.
  15. 차량 및 그의 부품과 관련된 LiDAR 시인성 적용분야에서의 제12항의 본 발명의 코팅 및/또는 제13항의 본 발명의 적어도 부분적으로 코팅된 기판 및/또는 상기 기판으로부터 제조된 물체의 용도.
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