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反射型清漆组合物

阅读:1076发布:2020-06-21

IPRDB可以提供反射型清漆组合物专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种反射型清漆组合物。在至少一个具体实施例中,组合物包括含聚合物粘合剂的清漆组合物,该聚合物粘合剂包含一种或一种以上树脂,以及在太阳辐射光谱中近红外辐射区的第一范围内具有至少30%反射率和至少在太阳辐射光谱的一部分可见光区内具有29%或更低反射率的反射薄片。反射型清漆组合物可固化在机动车外部固化的油漆表面。所得的固化清漆组合物可减少机动车置于太阳辐射下时机动车乘员舱内产生的温度。,下面是反射型清漆组合物专利的具体信息内容。

1.一种反射型清漆组合物,包含

含聚合物粘合剂的清漆组合物,该聚合物粘合剂包含一种或一种以上树脂;以及至少在太阳光谱中的波长在大于750nm小于2500nm范围的近红外辐射区内具有至少

30%反射率和至少在太阳辐射光谱的波长在大于400nm小于750nm范围的可见光区内具有

29%或更低反射率的反射薄片;

反射薄片包含第一类反射薄片、第二类反射薄片和第三类反射薄片,所述第一类反射薄片在近红外辐射区内的中心波长为1150nm的第一范围内具有30%至88%的反射率,所述第二类反射薄片在近红外辐射区内的中心波长为1600nm的第二范围内具有30%至88%的反射率,所述第三类反射薄片在近红外辐射区域内的中心波长为2150nm的第三范围内具有30%至88%的反射率;

所述反射薄片的形状是不规则的类碟形并且其大小包括选自5到50微米范围的直径,选自0.5到5微米范围的厚度。

2.根据权利要求1所述的反射型清漆组合物,其特征在于第一范围、第二范围和第三范围共同覆盖整个近红外辐射范围。

3.根据权利要求1所述的反射型清漆组合物,其特征在于反射薄片占反射型清漆组合物的总重量从0.25到20的重量百分比。

4.根据权利要求1所述的反射型清漆组合物,其特征在于第一类反射薄片占反射型清漆组合物的总重量从0.25到20的重量百分比,第二类反射薄片占反射型清漆组合物的总重量从0.25到20的重量百分比,第三类反射薄片占反射型清漆组合物的总重量从0.25到

20的重量百分比。

5.根据权利要求1所述的反射型清漆组合物,其特征在于每个反射薄片在可见光区具有接近零的反射率。

6.根据权利要求1所述的反射型清漆组合物,其特征在于所述含聚合物粘合剂的清漆组合物还包括一种或一种以上的添加剂。

7.一种反射型清漆组合物,包含:

含聚合物粘合剂的清漆组合物,该聚合物粘合剂包含一种或一种以上树脂;

第一反射薄片,其在太阳辐射光谱中近红外辐射区的中心波长为1150nm的第一范围内具有至少30%反射率和至少在太阳辐射光谱的波长在400nm至750nm范围的可见光区内具有29%或更低的反射率;

第二反射薄片,其在太阳辐射光谱中的近红外辐射区的中心波长为1600nm的第二范围内具有至少30%反射率和至少在太阳辐射光谱的一部分可见光区的波长在400nm至

750nm范围的内具有29%或更低的的反射率;以及

第三反射薄片,其在近红外辐射区的中心波长为2150nm的第三范围内具有至少30%反射率和至少在一部分可见光区的波长在400nm至750nm范围的内具有29%或更低的反射率,第一反射薄片、第二反射薄片和第三反射薄片具有不同的反射特性,所述第一反射薄片、第二反射薄片和第三反射薄片的形状是不规则的类碟形并且其大小包括选自5到50微米范围的直径,选自0.5到5微米范围的厚度。

8.根据权利要求7所述的反射型清漆组合物,其特征在于第一范围、第二范围和第三范围共同覆盖整个近红外辐射范围。

9.一种物件,包含:

基材;

基材上固化的电泳漆;

电泳漆上固化的底漆;

固化的底漆上固化的颜料涂层;以及

固化的颜料涂层上固化的反射型清漆;其中所述反射性清漆包含清漆组合物,该清漆组合物包括由一种或一种以上树脂构成的聚合物粘合剂;以及具有至少在太阳光谱中的波长在大于750nm小于2500nm范围的近红外辐射区内具有至少30%反射率和至少在太阳辐射光谱的波长在大于400nm小于750nm范围的可见光区内具有29%或更低反射率的反射薄片;

反射薄片包含第一类反射薄片、第二类反射薄片和第三类反射薄片,所述第一类反射薄片在近红外辐射区内的中心波长为1150nm的第一范围内具有30%至88%的反射率,所述第二类反射薄片在近红外辐射区内的中心波长为1600nm的第二范围内具有30%至88%的反射率,所述第三类反射薄片在近红外辐射区域内的中心波长为2150nm的第三范围内具有30%至88%的反射率;

所述反射薄片的形状是不规则的类碟形并且其大小包括选自5到50微米范围的直径,选自0.5到5微米范围的厚度。

10.根据权利要求9所述的物件,其特征在于基材是机动车身并且物件是机动车。

说明书全文

反射型清漆组合物

技术领域

[0001] 本发明一方面涉及一种反射型清漆组合物。本发明另一方面涉及一种用于反射近红外辐射的反射型清漆组合物。

背景技术

[0002] 作为当机动车在阳光明媚的日子里停放于户外时,乘客舱的温度会变得明显高于外部空气的温度。当进入已置于阳光下较长时间的机动车后,乘员会明显的感受到由于座椅、方向盘、安全带扣和其他通常接触起来较热的物品的较高的温度而引起的不适。此外,较高的乘客舱的温度会引起如仪表盘和中控台的内部的塑料组件,与较低温度下的老化速率相比,加速老化。
[0003] 为了将温度降低到可以接受的水平,乘员进入机动车时通常启动空调系统以最大功率运行一段较长的时间。采用这种方法开启空调系统的缺点是会降低燃油的经济性,会增加排放到环境中的如NOX,碳氢化合物和二氧化碳不良气体的量。
[0004] 乘客舱温度的升高的主要原因是机动车车外或车内(穿过玻璃窗后)对太阳辐射的吸收。接近一半的能量是以可见光的形式(定义为波长在400nm到750nm之间的太阳辐射),另外接近一半的能量是以近红外线辐射(near infrared radiation,NIR)的形式(定义为波长在750到2500nm之间的太阳辐射)。此外,一小部分,即不到约3%的紫外光区的能量(定义为波长不到400nm的太阳辐射)对加热机动车起的作用可忽略。
[0005] 在炎热气候中晴朗天气下机动车内部达到的最高温度可以称为浸出温度(soak out temperature)。机动车的内部包括内表面和内部空气环境。浸出温度可被各种各样的变量,包括但并不限于机动车的形状,颜色,机动车的构成材料,玻璃对金属的比例,机动车内部材料和颜色,以及外部环境变量,如温度和阳光所影响。在高阳光环境下,机动车可达到50℃到105℃的表面浸出温度。此外,在高阳光环境下,机动车可达到30℃到80℃的空气浸出温度。
[0006] 消费者希望机动车内部可以在合理的时间内从浸出温度冷却到可以接受的水平。这段“到达舒适的时间”是内部空气温度的强函数(strongfunction),它依温度、机动车和机动车气候控制系统可调节时间从10到25分钟。
[0007] 为了防止在阳光暴露下热量的进入,有人提出了将乘客舱隔离的系统。这类系统试图减小浸出温度,从而减小到达舒适的时间。
[0008] 根据一个提议,机动车所有的部件都与外界形成自己的边界,或至少包围乘客舱的部件都加以隔热材料,或者为注模隔热部件。这个提议明显地增加了制造乘客舱的材料总成本。
[0009] 另一个提议是建议给机动车的顶部和其它外表面涂漆,如给车门涂以例如白色或银色的淡颜色的漆,其反射太阳光谱中可见和近红外辐射的相当一部分,从而减小了机动车能量的吸收。遗憾的是,这种解决方法排除了那些如黑色、深蓝、深绿等深色涂料的使用,而这些颜色通常是受欢迎的机动车颜色。
[0010] 综上所述,需要一种包括反射材料的反射型清漆组合物,其具有相对高的近红外辐射反射率,但是在太阳光谱中的可见区内基本透明。因此,总的吸收的太阳能量得以减少,并且对于任意涂料颜色浸出温度都可以降低。还需要一种反射型清漆组合物,其可以固化到喷涂机动车外部件如车顶、车门,引擎罩和行李箱的油漆涂层上。

发明内容

[0011] 根据本发明的一个方面,公开了一种包括反射材料的反射型清漆组合物。反射材料可以是反射薄片。反射薄片有相对高的近红外辐射反射率,但其在太阳辐射光谱中的可见区内基本透明。
[0012] 根据本发明的另一个方面,公开了一种可以固化到机动车外部件如车顶、车门、引擎罩和行李箱的油漆涂层上的反射型清漆组合物。反射型清漆组合物可包括反射薄片。固化的反射型清漆组合物可反射大量的近红外辐射能量,从而减少机动车吸收能量的量。
[0013] 在本发明的第一个具体实施例中,公开了一种反射型清漆组合物。该反射型清漆组合物包括含聚合物粘合剂的清漆组合物,其中该聚合物粘合剂包含一种或一种以上树脂,以及在至少在太阳光谱的一部分近红外辐射区内具有至少30%反射率和至少在太阳辐射光谱的一部分可见光区内具有29%或更低反射率的反射薄片。
[0014] 在本发明的第二个具体实施例中,公开了一种反射型清漆组合物。该反射型清漆组合物包括含聚合物粘合剂的清漆组合物,其中该聚合物粘合剂包含一种或一种以上树脂;第一反射薄片在太阳辐射光谱中近红外辐射区的第一范围内具有相对高的反射率,至少在太阳光谱中的一部分可见光区具有相对低的反射率;第二反射薄片在近红外辐射区第二范围内具有相对高的反射率,至少在一部分可见光区具有相对低的反射率;第三反射薄片在近红外辐射区第三范围内具有相对高的反射率,至少在一部分可见光区具有相对低的反射率。第一,第二和第三反射薄片具有不同的反射特性。
[0015] 在本发明的第三个具体实施例中,公开了一种物件。该物件包括基材,在基材上固化的电泳漆(electrocoat),在电泳漆上固化的底漆,在固化的底漆上固化的颜料涂层,以及在固化的颜料涂层上固化的反射型清漆。该反射型清漆包括含一种或一种以上树脂的聚合物粘合剂的清漆组合物和在至少在太阳光谱中的一部分近红外辐射区内具有至少30%反射率和至少在太阳辐射光谱的一部分可见光区内具有29%或更低反射率的反射薄片。

附图说明

[0016] 图1是根据本发明的具体实施例的机动车车舱横截面侧视图的示意图;
[0017] 图2是根据本发明的具体实施例的反射薄片的透视图;
[0018] 图3是图2所示反射薄片沿着线3-3的横截面图;以及
[0019] 图4是根据本发明具体实施例的油漆了的机动车顶的片段侧视图;以及[0020] 图5是说明太阳辐射相对于波长和根据本发明某些具体实施例的各种反射薄片的典型反射率特征的图示。

具体实施方式

[0021] 除了特别指明,本说明书中的所有表示材料用量或反应和/或使用条件的数值量应被理解为被“大约”一词所修饰,说明本发明最广范围。在给出的数字范围内实施总体上是优选的。
[0022] 适用于与本发明有关的给定目的的对单一材料、化合物或组分或一组或一类材料、化合物、或组分的说明意味着任意两种或两种以上的单一材料、化合物或组分和或一组或一类材料、化合物或组分也是适合的。另外,除非明确地指出相反,百分率、份、和比值以重量计。对组分的化学术语描述指加入说明书中指出的任何组合物中时的成分,并不必要排除一旦混合的混合成分的化学相互作用。缩写词和其他缩略语的第一个定义应用于所有接下来的相同缩略语的使用,并对最初定义的缩略语加以必要的修正以适应正常的语法变化。除非明确地指出相反,相同特性的测定结果通过在前或在后参考的用于同一特性的相同技术进行测定。
[0023] 参照图1,其表示机动车10的横截面侧视示意图。乘客舱12位于机动车10内,包括多种内部组件,如方向盘14,中控台16,和座椅18和20,在某些具体实施例中,方向盘14和中控台16可由塑料制成,在某些具体实施例中,座椅18和20的内部组件可由金属和泡沫制成。每个座椅18和20的覆盖物可由织物材料形成。应该理解,乘客舱典型地包括许多其它如安全带扣和杯托的内部组件。
[0024] 当机动车10停靠并暴露在在阳光下时,机动车10吸收太阳辐射,太阳辐射以箭头22表示。太阳辐射被机动车外部24和机动车内部,即乘客舱12在太阳辐射穿过车窗23之后吸收。太阳辐射的吸收加热乘客舱12内的空气,因此相比外部温度升高了乘客舱12的温度。
[0025] 太阳辐射光谱包含可见光(定义为波长在400nm到750nm之间的太阳辐射)和近红外辐射(定义为波长在750到2500nm的太阳辐射)。应该理解,一小部分,即不到3%的太阳辐射由紫外线辐射组成(定义为波长不到400nm的太阳辐射)。
[0026] 辐射到机动车10上的太阳能量大约一半是可见光的形式。另外约一半的能量是近红外辐射的形式。图5是表示作为波长(单位=nm)的函数的太阳辐射152的图150(单位=Wm-2nm-1)。
[0027] 根据本发明的一个具体实施例,公开了一种反射型清漆组合物,其具有相对高的反射近红外辐射的反射率和对开见光可忽略的的反射率。这种反射型清漆组合物可应用在油漆过的外部机动车部件,如顶部和车门上。
[0028] 至少在一个具体实施例中,反射型清漆包括含聚合物粘合剂的清漆组合物,其中该聚合物粘合剂包含一种或一种以上树脂。该清漆组合物还可以包括一种或一种以上的添加剂,包括但不限于稳定剂(如受阻胺型光稳定剂或紫外光吸收剂)、流变性控制添加剂,流动控制添加剂和其他获得特定的外观和/或耐久性特征的添加剂。根据一个具体实施例,反射材料是反射薄片。反射薄片至少在一部分近红外辐射区内具有一个相对高水平的反射率和可见光区内可忽略水平的反射率。
[0029] 适于本发明包括的非限制性的清漆组合物的例子,无特定顺序,包括:(1)热固化的单组分溶剂型清漆,如丙烯酸-三聚氰胺清漆,环氧酸清漆,聚酯清漆,醇酸树脂清漆;(2)热固化的双组分溶剂型清漆,如聚氨酯清漆,环氧酸清漆,环氧巯基清漆,硫尿烷清漆;
(3)辐射固化的溶剂型清漆,如氨基甲酸乙酯丙烯酸清漆,环氧丙烯酸清漆,硫尿烷清漆,环氧酸清漆,氨基甲酸乙酯清漆和酯化丙烯酸树脂清漆;(4)热固化的粉末清漆,如环氧清漆,聚酯清漆,丙烯酸清漆和氨基甲酸乙酯;以及(5)热固化水溶性清漆,如聚氨基甲酸酯清漆。
[0030] 在至少一个具体实施例中,反射薄片包含多层电介质材料。根据一个具体实施例,多层反射薄片包含高折射率材料和低折射率材料的交替层,一个非限制性的合适的低折射率材料的例子是二氧化硅,一个非限制性的合适的高折射率材料的例子是二氧化钛。利用标准的真空沉积过程,包括如热蒸发,电子束蒸发和溅射工艺可以使材料层在聚合物基材上成长。采用如机械破碎的方法从基材上释放成长的材料而形成小片。如以上描述的反射薄片可从加利福尼亚圣罗莎的弗莱产品公司(Flex Products Inc.)获得。
[0031] 在一些具体实施例中,反射薄片被混合到清漆组合物中。可通过机械干法或湿法研磨来完成混合。可选择地,可采用像典型的将颜料分散在底漆中的方式将各种溶剂和树脂混合,以帮助薄片分散到清漆内。
[0032] 在一些具体实施例中,反射薄片可包含占反射型清漆组合物总重量的的0.25%到20%的重量。在另外的具体实施例中,反射薄片可包含占反射型清漆组合物总重量的的1%到5%的重量。
[0033] 图2和3表示根据本发明的具体实施例的反射薄片50的例子。反射薄片50具有不规则的,类碟形的形状,包含高折射率的折射材料52和低折射率的折射材料54的交替层。例如,高折射率层可包含二氧化钛,低折射率层可包含二氧化硅。另一对合适的材料是对于高折射率层的硫化锌和低折射率层的氟化镁。层厚度可在以下提供的范围内优化,以提供对于太阳光谱的近红外区的高反射性。例如,低折射率层可为第一厚度,高折射层为第二厚度。其厚度可不同。
[0034] 类碟形反射薄片,如反射薄片50,其直径范围可以从5到50微米和厚度范围0.5到5微米。应该理解,根据本发明,其他形状的反射薄片也可利用,如矩形,三角形的反射薄片。
[0035] 根据本发明的至少一个具体实施例,单一类型的反射薄片与清漆组合物混合。在其他具体实施例中,两种或两种以上类型的反射薄片可以与清漆组合物混合。
[0036] 可以依据反射薄片类型的反射率特性来使用一种还是多种类型的反射薄片。图5是表示说明多种不同类型的反射薄片的反射光谱特征的曲线的图表150。曲线154表示理想反射薄片的反射光谱,其定义为对于可见光进行零反射并且在近红外辐射区具有相对高的反射率。应该理解,其他的具体实施例中,在可见光波长内相对低的反射率就是合适的。相对低的可见光波长反射率的范围可以是从0%到29%,并且在其他的具体实施例中,反射率范围在0%到10%。根据图5,在近红外辐射区内相对高的近红外辐射反射率是93%。
应该理解,另外的具体实施例中,相对高的近红外辐射反射率可以是从25%到99%的反射率,在其他的具体实施中为30%到80%的反射率,或者为可通过选择此处定义的百分率的较低百分率和较高百分率定义的其他范围。薄片的反射率百分比可以通过任何所属技术领域的技术人员公知的仪器来测量,如,紫外-可见光-红外分光光度计。
[0037] 在至少一个具体实施例中,由于将反射薄片结合到清漆的工艺,包含反射薄片的反射型清漆组合物与反射薄片自身相比可以具有不同的折射率。根据本发明的某些具体实施例,如果清漆具有相对低的可见光波长折射率和相对高的近红外辐射折射率,则得到的反射型清漆可以使用。相对低的可见光波长折射率的范围从0%到29%,在其他具体实施例中,该范围从0%到10%。相对高的近红外辐射波长折射率的范围从25%到99%的折射率,在其他具体实施例中,该范围从30%到80%,或者为可通过选择此处定义的百分率的较低百分率和较高百分率定义的其他范围。。本发明的至少一个具体实施例中,反射型清漆组合物可以与传播近红外辐射的底漆和具有相对高的近红外辐射折射率的头道漆一起使用。根据该具体实施例,可以实现热负荷的减少。如黑色机动车的热负荷可以从1000瓦每平方米或更大减小到700到950瓦每平方米,或700到750瓦每平方米。
[0038] 本发明的一个方面使用两种或两种以上类型的反射薄片来覆盖预期的光谱区。曲线156、158和160表示三种不同反射薄片的反射光谱图,每一种反射薄片具有一个不同的中心波长。在某些具体实施例中,所有三种类型的反射薄片可被加入到清漆组合物中,因此可实质上覆盖整个近红外光谱。
[0039] 应该理解,对减少机动车的热吸收具有很大的益处作用的反射薄片不必覆盖整个近红外波长。如,可以制成覆盖基本的近红外辐射部分的单一类型的薄片。如对应于曲线156的薄片具有可以反射基本的太阳近红外辐射部分的光谱反射特征。阴影部分162表示的是单一类型的薄片覆盖的近红外辐射基本部分。
[0040] 图4表示根据本发明的一个具体实施例的汽车外部油漆系统100的片段侧视图。电泳漆104位于机动车身102上并在其上固化。底漆106在固化了的电泳漆104上固化,然后将颜料涂层108施加在固化的底漆106上,然后将反射型清漆110施加已固化的底漆
106上并与颜料涂层108在其上固化。在另外一个可选具体实施例中,底漆106可与颜料涂层108和清漆110结合固化。可选择地,所有层都可以单独固化。应该理解,任何常规的固化工艺都可以利用在上述固化步骤当中。非限制的固化工艺包括热固化,辐射固化(紫外线或者电棒),和室温固化。
[0041] 前面已说明了本发明的多种具体实施例,以下的非限制性的例子说明适用于减少机动车吸收的热量的反射型清漆的使用。
[0042] 例1
[0043] 根据例1,使用了三种不同类型的反射薄片。反射薄片可从如弗莱产品公司获得。第一反射薄片的光谱反射特性通过图5的曲线156说明。第一反射薄片的中心波长是1150nm。第一反射薄片的最大反射百分率为88%。第二反射薄片的光谱反射特性通过图5的曲线158说明。第二反射薄片的中心波长是1600nm。第二反射薄片的最大反射百分率为
88%。第三反射薄片的光谱反射特性通过图5的曲线160说明。第三反射薄片的中心波长是2150nm。第三反射薄片的最大反射百分率为88%。
[0044] 将每一类型的薄片加入从巴斯夫公司(BASF Corp.)购买的氨基甲酸酯型清漆组合物中,其占反射型清漆组合物总重量的5%。
[0045] 已发现例1的反射型清漆组合物有效反射大部分的近红外光谱辐射。
[0046] 例2
[0047] 例1适于制备理想的反射型清漆组合物可反射太阳辐射产生的基本上所有的近红外辐射,而例2涉及反射近红外辐射的主要部分的反射型清漆组合物。
[0048] 根据例2,可利用从弗莱产品公司的购买的单一类型的反射薄片。反射薄片的光谱反射特性通过图5的曲线156说明。第一反射薄片的中心波长是1150nm。第一反射薄片的最大反射百分率为88%。
[0049] 将反射薄片加入从巴斯夫公司购买的氨基甲酸酯型清漆组合物中,其占反射型清漆组合物总重量的5%。
[0050] 如图5的太阳辐射曲线152下的阴影面积162所示,整个近红外辐射的实质部分被曲线156覆盖。因此,例2的反射型清漆组合物适合反射太阳近红外辐射的实质部分。
[0051] 按照要求,在这里详细公开了本发明具体实施例。然而,应该理解,已公开的具体实施例仅仅是发明的示例,而发明可以以多种及可选的形式实施。尽管已对具体实施例进行了说明和描述,但不应认为这些说明和描述的具体实施例是所有可能的发明形式。而应理解为,在说明书中使用的词是描述性词汇而不是限制性词汇,而且应该理解,在不脱离本发明的范围和精神下可以做出多种变化。
[0052] 根据专利法规定,本发明的原理和运作模式已在其多种具体实施例中解释和说明了。然而,应该理解,本发明除了说明书的说明和描述外,在不离开本发明的范围和精神下可以另外的方式实施。
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