낮은 열전도성, 감소된 밀도, 및 낮은 태양광 흡수율을가지는 어두운 평탄 부재 document_id A220623052672

심미적 또는 기술적 이유로 어둡게 착색되거나 코팅되고, 태양광에 노출되는 표면은, 색의 강도에 따라 태양광 조사의 영향 하에서 다소 가열되어 일반적으로 불편한 특성을 가진다. 어두운 표면, 특히 승용차, 트럭, 버스, 또는 기차 내부 등의 차량 내에서와 같은 좁은 공간에서의 태양광 가열은 매우 불편한 것으로 인식된다. 이러한 어두운 표면은 태양광 흡수 정도에 따라서 다소 가열되며, 그 흡수한 열을 열복사와 내부의 공기 교환에 의해 방출한다. 따라서, 여름에 태양 아래에서 몇 시간을 서 있게 되는 승용차의 스티어링 휠은 80℃ 이상으로 가열될 수 있다. 차량의 창이 5 내지 50 ㎛의 장파장의 적외선 열복사 영역에서 투광성이 아니고, 또한 일반적으로 주차된 차량에서는 창이 닫혀 있어서 공기 교환이 발생할 수 없기 때문에, 일단 차량 내의 어두운 표면에 의해 흡수된 태양 에너지는 상기 차량으로부터 직접 벗어날 수는 없다. 밝은 색의 프런트-컴파트먼트(front-compartment)는 윈드쉴드에 반사되어 차량으로부터의 시야에 부정적 영향을 미치게 되므로, 차량에서 어둡게 착색된 표면은 부분적으로 기술적인 이유에 기인한다. 밝은 표면은 쉽게 더럽혀지므로, 시트 표면은 심미적, 기술적 이유로 어두운 것이 바람직하다. 이러한 어두운 표면은 상대적으로 열저장용량이 높아서, 차량 내부가 빠르게 가열되도록 한다. 열용량과 열전도성이 높은 재료일수록, 더 많은 태양에너지가 그 재료 내에 저장될 수 있다. 이때, 열 방출은 열복사나 공기를 통한 대류를 통해 천천히 이루어진다. 가열된 공기는 운전 중에 창문을 열어서 비교적 신속하게 교환될 수 있는 반면에, 예컨대 프런트-컴파트먼트 또는 대시보드 지지대 등의 저장된 열이 비게 될 때, 즉 냉각될 때까지는, 차량의 점유자는 복사열에 노출된다. 이러한 열복사는 차량 작동 중에 에어컨디셔너를 통해서만 상쇄될 수 있다. 최신 에어컨디셔너조차도 작동 중에는 차량의 연료 소모량을 약 10% 증가시키는 단점이 있다. 높은 열 흡수에 추가하여, 이러한 어두운 표면의 경우 그 무게로 인해 차량 연료 소모에 기여하므로, 벌크 밀도를 낮추어서 중량을 낮추는 것이 바람직하다. 어두운 표면 응용의 다른 분야는 주택의 플라스틱 외장이나 플라스틱 창틀이 있으며, 이는 특히 미국에서 일반적이다. 이러한 외장 및 창틀은 매우 어두운 색은 아니지만, 평균적인 채색보다는 매우 높은 태양광 흡수 용량을 나타낸다. 따라서 이들 외장과 창틀은 태양 복사의 영향 하에서 강하게 가열되고, 이는 재료의 피로 및 노화를 유발한다. 이들 외장과 창틀의 열전도성은 너무 높아서 건물의 단열에 긍정적으로 기여하지 못한다. 다른 응용 분야는, 예컨대 미국의 경우 역청 슁글(shingle)이나 콘크리트 슁글을 포함하는 지붕이다. 이러한 지붕 슁글은 대부분 어두운 녹색, 회색, 및 적색으로 유지되며, 이들의 태양광 흡수는 일반적으로 80%보다 크다. 여기서도, 높은 태양광 흡수는 빠른 재료 피로를 초래하며, 특히 역청 슁글의 경우, 예컨대 우박과 같은 가혹한 기상 여건에서 주택에 대한 더 이상의 보호를 제공하지 못할 수 있다. 더구나, 이러한 지붕 외장의 열 저항은 너무 낮아서, 지붕의 단열에 이롭게 기여할 수 없다. 미국 특허 제4,272,291호(Shetern 등)에는 열반사 코팅에 대해 기재되어 있는데, 상기 열반사 코팅은 날씨 영향에 대해 보호를 하고, 금속 표면, 특히 연료 탱크 표면의 가열을 감소시킬 것으로 기대된다. 이는 바인더 함유 코팅 형성물 내의 무기 금속 조합물의 상호 작용에 의해 수행되는 것으로 여겨진다. 하지만, 이러한 코팅은 단열 효과가 없다는 단점이 있다. 단열 효과를 가지는 코팅은 일본 무심사 특허 출원 JP11-323197 (출원 번호 제10-130742호)로부터 공지되었으며, 열복사에 비해 우수한 방출 특성 및 장파장 특성을 가지며, 열 효과가 큰 것에 비해서는 절연 특성도 가진다. 상기 코팅은 세라믹 재료로 형성된 투명하거나 광투과성의 진공 구를 가지며, 세라믹 버블의 밀집 구조 및 막 형태의 코팅을 적용한 후에 평탄한 형태를 보장할 것으로 기대되는 구조를 유지하는 보조 수단을 가진다. 아크릴아미드 유도체, 폴리에틸렌 왁스, 벤토나이트와 실리카 분말은 상기 보조 수단용으로 적절할 것으로 기대된다. 하지만, 셀룰로즈, 아크릴산 폴리머, 및 폴리비닐 알콜도 적절하다. 이러한 코팅은 상기 속이 빈 버블을 30 내지 60% 포함한다. 일본 무심사 특허 출원 JP2000-129172(출원번호 제10-305968호)에서도 열 영향으로부터 보호하기 위한 코팅을 개시하고 있다. 기후에 대해 우수한 내성을 가지는 지지 재료에 특수한 안료가 결합되었다. 근적외선 영역에서 탁월한 반사 특성을 가지는 내열 코팅은 상기와 같이 제조되며, 상기 코팅 전체가 검은 색이나 어두운 색으로 형성될 때 상대적으로 적게 가열된다. 이러한 목적으로 채택된 안료는 가시광선 영역의 빛을 흡수하며, 근적외선 영역의 빛을 반사한다. 지지 재료로 는 아크릴 수지가 사용된다. 이 경우에도 마찬가지로, 상기 코팅은 단열 특성을 가지지 않는다. 상기 코팅의 밀도 및 열전도에 대한 암시는 이들 문헌으로부터 도출될 수 없다. 열복사의 파장 범위에서 낮은 열 방출과 높은 반사용량을 가지는 코팅 재료는 DE-A14418214로부터 공지되었다. 이 코팅은 열복사의 파장 범위, 특히 3 내지 50㎛의 범위에서 높은 투광성을 가지는 바인더를 포함하며, 상기 파장 범위에서 높은 투광성을 가지며, 열복사 파장 영역에서의 굴절률이 상기 바인더의 굴절률과는 다른 분말을 포함한다. 두 파장 영역에서 반사 특성을 가지고, 제3 파장 영역에서 흡수 특성을 가지는 코팅은 EP0804513B1에 의해 보호된다. 이 코팅은 본질적으로 40%보다 큰 투명도를 가지며, 0.38 내지 0.75 ㎛의 파장 범위(제1 파장 범위)와 5 내지 100 ㎛의 파장 범위(제3 파장 범위)에서 2.0 미만의 굴절률 n을 가지는 바인더를 함유한다. 소정의 두께와 면적, 및 상기 제3 파장 영역에서 40%보다 큰 반사용량 R을 가지는 라멜라(lamellar) 분말은 상기 바인더 내에 함유된다. 상기 바인더는 또한 상기 제1 라멜라 분말을 부분적으로 덮고, 제1 및 제3 파장 영역에서 40% 보다 큰 투명도를 가지고, 0.8 내지 2.5 ㎛의 파장 영역(제2 파장 영역)에서 20% 보다 큰 흡수성을 가지며, 제1 파장 영역에서 소정의 굴절률을 가지는 제2 분말을 함유한다. 이러한 코팅은 건물 또는 탱크의 벽, 지붕, 또는 외벽 페인트에 사용될 수 있다. 주택 및 건물에서 에너지 절약을 위해 적합하고, 내부 및 외부 영역에서 태양 에너지를 흡수할 수 있고 열적외선의 장파장 영역에서 직접 방출하지 않는 코팅 재료가 EP0942954B1에 개시되어 있다. 이 코팅 재료는 높은 투명성을 가지는 바인더, 특히 열 적외선 파장 영역에서 반사성의 작은 판 형태의 제1 분말, 및 상기 파장 영역에서 후방 산란하며 소정의 전도성을 가지는 제1 구형 입자를 포함하며, 및/또는 건조 상태에서 캐비티(cavity)를 가지고 열적외선 영역에서 소정의 전도성을 가지며 상기 파장 영역에서 후방 산란 및/또는 반사하는 제2 구형 분말을 포함한다. 이러한 코팅 재료는 또한 가시광선 파장 영역에서 반사 및/또는 후방 산란하며, 열적외선 파장 영역에서 소정의 전도성을 가지며, 단결정 형태인 제2 분말을 포함한다. 추가적인 성분으로, 열적외선 영역에서 소정의 전도성을 가지고 건조 상태에서 캐비티를 가지는 폴리머 안료, 전기 전도성이며 열적외선 영역에서 제한된 흡수성을 가지는 제3 구형 입자를, 코팅에 있어서 일반적으로 사용되는 공지된 첨가제와 함께 포함한다. 유럽 특허 1137722B1은 적외선 영역에서 태양 에너지를 덜 강하게 흡수하고 낮은 열 방출을 하는, 스펙트럼 선택적인(spectrally selective) 코팅에 관한 것이다. 이 코팅은 차량의 프런트-컴파트먼트 표면에 특히 적합하며, 근적외선 파장 영역에서 소정의 전도성을 가지고, 열적외선 파장 영역에서도 소정의 전도성을 가지는 바인더를 포함하는 3개의 성분에 의해 특징지어 진다. 제2 성분은, 가시광선 파장 영역에서 광을 흡수하고, 근적외선 영역에서는 40% 이상의 후방 산란을 하며, 열적외선 파장 영역에서는 60% 이하의 광흡수를 하는 제1 안료로 대표된다. 제3 성분은 열적외선 파장 영역에서 후방 산란 및/또는 40% 이상의 반사를 하는 제2 안료로 대표된다. 낮은 태양광 흡수성의 코팅은 US2004/0068046A1에 공지되었다. 이 코팅은 충전제(filler) 외에 본질적으로 4개의 성분, 즉 바인더, 제1 안료, 제2 안료, 및/또는 제3 안료를 포함한다. 바인더 성분은 자외선, 가시광선, 및 근적외선 영역에서 60%보다 큰 투명도를 가져야하며, 열적외선 영역에서 70% 미만의 투명도를 가진다. 제1 안료는 300 내지 2,500 nm 파장 영역에서 70% 초과의 투명도를 가지는 것을 특징으로 하며, 입자 크기는 근적외선 파장 영역에서 후방 산란의 양이 70%가 넘도록 선택된다. 제2 안료는 가시광선 파장 영역에서 스펙트럼 선택적으로 흡수하여야 하며, 근적외선 영역에서 50%를 넘는 투명도, 열적외선 영역에서 40%를 넘는 흡수성을 가진다. 제3 안료는 가시광선의 스펙트럼 선택적 영역에서 흡수를 하며, 및/또는 가시광선 파장 영역에서 50%를 흡수하며, 근적외선 영역에서는 반사를 한다. 적용된 충전재는 바인더 매트릭스의 굴절률을 감소시키는 기능을 하며, 바인더 매트릭스는 가스나 공기로 속이 채워진 미소구(microsphere)를 포함하며, 소정의 입자 크기를 가진다. 이러한 코팅은 기술적 혹은 심미적 이유로 유색의 어두운 표면에 특히 적합하며, 동시에 태양광에 노출되면 급속히 가열된다. 독일 특허 DB10204829C1에는 금속으로 제조된 평탄한 건축 부재에 대해 기재하고 있으며, 상기 건축 부재는 외부 표면은 코팅되어 근적외선 영역의 태양광을 반사하며, 그 내부 표면은 낮은 열복사 방출을 한다. 이러한 평탄한 건축 부재는 제1 외부 표면 상에, 금속 부식을 방지하며, 320 내지 1,200 nm 파장 영역의 태양광을 평균 60% 반사하는 제1 코팅을 가진다. 상기 제1 외부 표면은, 가시광선 파장 영역에서 60% 미만의 반사율을 가지며, 근적외선 파장 영역에서 60%를 넘는 반사율을 가지는 제2 코팅을 가진다. 상기 건축 부재의 제2 내부 표면은 금속 부식 방지를 위한 제1 코팅을 가지며, 열적외선 파장 영역에서 낮은 방출과 0.75°미만의 방출을 하는 제2 코팅을 가진다.