МНОГОСЛОЙНАЯ ПЛЕНКА ПОКРЫТИЯ И ПОКРЫТЫЙ ОБЪЕКТ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к многослойной пленке покрытия, а также к покрытому объекту.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В целом предпринимались попытки наносить множество пленок покрытия друг на друга на основной поверхности корпуса автомобиля или другого автомобильного компонента для того, чтобы улучшить защиту и предотвратить воздействие окружающей среды на основу. Например, Патентный документ 1 раскрывает, что многослойная пленка покрытия формируется поверх промежуточной пленки покрытия корпуса автомобиля. В этом документе раскрывается, как металлическое грунтовочное покрытие, слюдяное грунтовочное покрытие и прозрачное цветное покрытие накладываются друг на друга на промежуточной пленке покрытия в указанном порядке для того, чтобы получить легко воспроизводимую пленку покрытия с однородным внешним видом (окрашивающим свойством). Кроме того, этот документ раскрывает попытку получить подобные цвета, или по меньшей мере соседний оттенок, в соответствии с цветовым кругом системы цветов Мунзела в металлическом грунтовочном покрытии, слюдяном грунтовочном покрытии и прозрачном цветном покрытии путем определения значения яркости L* при 15°, которое основано на этих покрытиях, внутри предопределенного диапазона для того, чтобы получить пленку покрытия с эффектом глубины и беспрецедентно впечатляющим дизайном.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0003] Патентный документ 1: Японская не прошедшая экспертизу патентная заявка № 2008-126095

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0004] Настоящее изобретение пытается разработать многослойную пленку покрытия блестящего серого цвета, создающую эффект света и тени. В частности, настоящее изобретение пытается разработать серый цвет, который не воспринимается как смесь хроматических цветов, но который создает впечатление прозрачной металлической текстуры (металлический серый цвет).

[0005] Более конкретно, в металлическом покрытии, в котором прозрачное бесцветное покрытие предусматривается поверх металлической основы, которая включает в себя обычный пигмент и яркий материал, каждая из частиц яркого материала отражает свет. Таким образом, покрытие кажется зернистым, что мешает получить впечатление металлической текстуры, которая выглядит как свежеотполированная металлическая поверхность. Кроме того, сажа, которая традиционно используется в качестве черного пигмента для того, чтобы получить серый цвет, не полностью поглощает свет на всех длинах волн: по сравнению с коэффициентом поглощения на длинах волн в пределах от синего цвета до фиолетового цвета коэффициент поглощения на длинах волн в пределах от красного цвета к желтому цвету является относительно низким. Следовательно, пленка покрытия, которая включает в себя сажу в качестве черного пигмента, имеет слабый оттенок красного цвета или желтого цвета. Кроме того, ощущение прозрачности ослабляется вследствие нерегулярного отражения света пигментом. Кроме того, белое пятно появляется, когда пленка покрытия рассматривается под углом, то есть в тени, и не позволяет получить ощущения настоящей металлической текстуры. Таким образом, эффект света и тени (яркие участки (светлые) и тени (темные) при освещении) становится более слабым.

[0006] Обычные подходы не смогли предложить эффективных контрмер для того, чтобы устранить оттенок красного цвета или желтого цвета, ослабленное ощущение прозрачности и белые пятна. Таким образом, было проблематично разработать серый цвет, который создавал бы впечатление яркой и прозрачной металлической текстуры.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0007] Авторы настоящего изобретения нашли решение вышеописанной проблемы, заключающееся в управлении размером частиц черного пигмента.

[0008] Многослойная пленка покрытия, раскрытая в настоящем документе, представляет собой многослойную пленку покрытия, в которой просвечивающий цветной слой, включающий в себя черный пигмент, диспергированный в этом просвечивающем цветном слое, накладывается на яркий слой. Черный пигмент в этом цветном слое имеет распределение размера частиц с пиком при размере частиц 200 нм или меньше.

[0009] В соответствии с этой многослойной пленкой покрытия серый цвет образуется в результате окрашивающего эффекта черного пигмента в цветном слое, а также в результате отражения света, который прошел через цветной слой, от яркого слоя. Плотность серого цвета изменяется в зависимости от концентрации черного пигмента в цветном слое. Однако для того, чтобы получить яркость от 6 до 50 (значение L*), предпочтительно, чтобы черный пигмент имел концентрацию в пределах от 0,1 мас.% до 0,5 мас.% включительно, и еще более выгодно, чтобы черный пигмент имел концентрацию в пределах от 0,2 мас.% до 0,4 мас.% включительно. Здесь значение L* измерялось спектрофотометром в соответствии с японским промышленным стандартом JIS Z 8722 (например, с помощью многоуглового спектрофотометра MA98 производства компании X-rite Co., Ltd.) при угле освещения 45° и угле получения света 45° относительно угла зеркального отражения (то есть при получении света, перпендикулярного к поверхности). «45°» в выражении «значение L*(45°)» здесь и далее в настоящем документе обозначает угол приема света.

[0010] Таким образом, черный пигмент, который имеет распределение размера частиц с пиком при размере частиц 200 нм или меньше, используется в цветном слое. Это уменьшает нерегулярное отражение и позволяет многослойной пленке покрытия формировать серый цвет, который не воспринимается как смесь хроматических цветов, но который создает впечатление прозрачной металлической текстуры.

[0011] В настоящем изобретении размер d частиц пигмента является размером частиц дисперсной фазы, распределенной в пленке покрытия. Сажа, например, имеет первичные частицы, которые агломерируются и образуют структуры. Кроме того, эти структуры механически запутываются и образуют группы. Размер d частиц пигмента относится к размеру частиц этих структур или групп. Этот размер d частиц пигмента (средняя длина и ширина) измеряется путем наблюдения этих структур или групп через электронный микроскоп. В структуре 1, которая проиллюстрирована на Фиг. 1, «2» означает первичную частицу, «L» означает длину структуры, а «M» означает ширину структуры.

[0012] Далее будут описаны эффекты измельчения черного пигмента.

[0013] Известно, что сажа, которая используется в качестве черного пигмента, имеет более низкий коэффициент поглощения для лучей красного света, чем для лучей синего света. Как проиллюстрировано на Фиг. 2, видимая светопроницаемость пленки покрытия, использующей обычную сажу, показывает высокое светопропускание в диапазоне красных длин волн (λ=610-750 нм). Кроме того, чем меньше размер d частиц сажи, тем выше становится коэффициент поглощения. С другой стороны, известно, что рэлеевское рассеяние возможно в том случае, если размер d частиц станет значительно меньше, чем длина волны света λ, то есть если (π ⋅ d/λ) < 1.

[0014] Например, если сажа имеет размер d частиц приблизительно 200 нм, сажа поглощает меньше лучей синего света, чем лучей красного света. В дополнение к этому, как схематично показано на Фиг. 3, многие лучи красного света (с длиной волны λ=610-750 нм) нерегулярно отражаются благодаря рэлеевскому рассеянию, вызываемому каждой индивидуальной частицей 1 пигмента. С другой стороны, поскольку лучи синего света имеют короткую длину волны (λ=435 ~ 480 нм), рэлеевского рассеяния не происходит, если размер d частиц составляет приблизительно 200 нм. Следовательно, пленка покрытия, которая включает в себя большое количество сажи с размером d частиц приблизительно 200 нм, приобретает оттенок красного цвета.

[0015] Если, в отличие от этого, черный пигмент имеет размер d частиц, например, 150 нм, рассеивание лучей красного света может быть значительно уменьшено, поскольку значение коэффициента рассеяния ks прямо пропорционально значению d⁶/λ⁴, как можно заметить из уравнения рэлеевского рассеяния, показанного ниже. Более конкретно, если размер d частиц является малым, коэффициент поглощения сажи становится высоким. В дополнение к этому, как схематично показано на Фиг. 4, поскольку рассеяние лучей красного света благодаря частицам пигмента 1 может быть значительно уменьшено, риск того, что пленка покрытия приобретет красный оттенок, может быть уменьшен.

[0016] Уравнение рэлеевского рассеяния

ks=[2π⁵/3] × n × [(m² - 1)/(m²+2)]² × [d⁶/λ⁴]

где «n» - число частиц, а «m» - коэффициент отражения.

[0017] Здесь черный пигмент имеет распределение размера частиц с пиком при размере частиц 200 нм или меньше, что означает, что значительная доля черного пигмента имеет размер частиц 200 нм или меньше. Следовательно, увеличенная доля черного пигмента, имеющего размер частиц 200 нм или меньше, может уменьшить рэлеевское рассеяние лучей красного света и риск того, что многослойная пленка покрытия приобретет красный оттенок.

[0018] В дополнение к этому, в соответствии с настоящим изобретением за счет описанного выше уменьшения рэлеевского рассеяния ощущение прозрачности может быть улучшено, а белые пятна могут быть уменьшены.

[0019] Как описано выше, если черный пигмент имеет малый размер d частиц, рэлеевское рассеяние лучей красного света может быть уменьшено. С другой стороны, при этом становится вероятным рэлеевское рассеяние лучей синего света, и многослойная пленка покрытия подвергается риску приобрести легкий синий оттенок. Однако, в отличие от оттенка красного цвета или желтого цвета, легкий оттенок синего цвета не заглушает цветовой тон серого.

[0020] Предпочтительно черный пигмент цветного слоя имеет распределение размера частиц с пиком при размере частиц 180 нм или меньше, и более предпочтительно при размере частиц 150 нм или меньше. Это уменьшает образование красных и желтых оттенков, и выгодно для создания серого цвета, который создает ощущение прозрачной металлической текстуры.

[0021] Предпочтительно сажа используется в качестве черного пигмента в цветном слое.

[0022] Для того чтобы увеличить яркость многослойной пленки покрытия, предпочтительно, чтобы яркий слой был беловатым или сероватым. Кроме того, слой, покрытый металлом, например, хромом, никелем или алюминием, или слоем, осажденным из паровой фазы, может использоваться в качестве яркого слоя. Однако предпочтительно может использоваться пленка покрытия, включающая в себя яркий материал. Для того чтобы увеличить яркость и создать ощущение металлической текстуры, предпочтительно использовать в качестве яркого материала алюминиевые чешуйки, которые получаются путем измельчения алюминиевой фольги. Еще более предпочтительно использовать в качестве яркого материала пароосажденные алюминиевые чешуйки, которые получаются путем измельчения алюминиевой пленки, осажденной из паровой фазы на тонкую основу и имеющей поверхность с увеличенной гладкостью.

[0023] При использовании алюминиевых чешуек в качестве яркого материала предпочтительно, чтобы яркий материал располагался на слое черного грунтовочного покрытия.

[0024] Если алюминиевые чешуйки являются тонкими, свет, падающий на многослойную пленку покрытия, проходит через алюминиевые чешуйки и отражается от грунта. В этом случае цвет грунта влияет на внешний вид цвета пленки покрытия. Здесь грунтовочный слой является черным, что позволяет получить желаемый металлический серый цвет. Это улучшает ощущение плотности, глубины и металлической текстуры. В дополнение к этому, цвет газовой сажи, образующийся в тени, усиливается. Например, на тех частях поверхности покрытого объекта, которые имеют другой угол или которые являются искривленными, контраст цветового тона улучшается, и может быть выгодно получен яркий внешний вид.

[0025] Предпочтительно, чтобы прозрачный бесцветный слой наносился на цветной слой. Это позволяет улучшить устойчивость к воздействию кислот, а также к образованию задиров и царапин.

[0026] Покрытый объект, снабженный многослойной пленкой покрытия, может представлять собой, например, корпус автомобиля или мотоцикла. Корпус другого транспортного средства или другое металлическое изделие также может быть снабжено многослойной пленкой покрытия.

ПРЕИМУЩЕСТВА НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0027] В соответствии с настоящим изобретением многослойная пленка покрытия включает в себя цветной слой, который включает в себя черный пигмент, диспергированный в цветном слое, и который располагается на ярком слое. Черный пигмент в этом цветном слое имеет распределение размера частиц с пиком при размере частиц 200 нм или меньше. Это позволяет многослойной пленке покрытия иметь блестящий серый цвет с эффектом света и тени. В частности, многослойная пленка покрытия может иметь серый цвет (металлический серый цвет), который не воспринимается как смесь хроматических цветов, но который создает ощущение прозрачной металлической текстуры.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0028] Фиг. 1 показывает структуру.

Фиг. 2 показывает пропускание видимого света пленки покрытия, которая использует обычную сажу в качестве пигмента.

Фиг. 3 представляет собой поперечное сечение, схематично показывающее рэлеевское рассеяние в пленке покрытия в случае больших частиц пигмента.

Фиг. 4 представляет собой поперечное сечение, схематично показывающее, как рэлеевское рассеяние уменьшается в пленке покрытия в случае малых частиц пигмента.

Фиг. 5 представляет собой поперечное сечение, схематично показывающее один пример многослойной пленки покрытия на поверхности корпуса автомобиля.

Фиг. 6 представляет собой график, схематично показывающий распределение размера частиц в коммерчески доступной саже и в тонкой саже.

Фиг. 7 представляет собой график, схематично показывающий распределение размера частиц в тонкой саже в соответствии с одним примером.

Фиг. 8 представляет собой график, показывающий коэффициент спектрального отражения многослойной пленки покрытия в соответствии с примерами и сравнительным примером.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0029] Варианты осуществления настоящего изобретения описываются ниже со ссылками на чертежи. Следует отметить, что нижеописываемые варианты осуществления являются по своей сути просто выгодными примерами, и не предназначены для ограничения области охвата, применения или использования настоящего изобретения.

[0030] Как показано на Фиг. 5, многослойная пленка 12 покрытия, предусмотренная на поверхности корпуса автомобиля (стальном листе) 11, содержит черный грунтовочный слой 14, яркий слой 15, просвечивающий цветной (черный) слой 16 и прозрачный бесцветный слой 17, которые располагаются один на другом в указанном порядке. Пленка электроосажденного покрытия (грунтовка) 13 формируется на поверхности корпуса 11 автомобиля с помощью катионного электроосаждения. Многослойная пленка 12 покрытия обеспечивается поверх пленки 13 электроосажденного покрытия. В многослойной пленке 12 покрытия черный грунтовочный слой 14 соответствует грунтовочночному слою, а яркий слой 15, цветной слой 16 и прозрачный бесцветный слой 17 соответствуют верхнему покрытию.

[0031] Первый черный пигмент 21 диспергируется в черном грунтовочном слое 14. Алюминиевые чешуйки 22, которые служат в качестве яркого материала, а также второй черный пигмент 23 диспергируются в ярком слое 15. Второй черный пигмент 23 диспергируется в цветном слое 16.

[0032] Коммерчески доступная сажа, графит или оксид железа(II,III) могут использоваться в качестве первого черного пигмента 21. В качестве второго черного пигмента 23 предпочтительно использовать тонкую сажу.

[0033] Как показано на Фиг. 6, коммерчески доступная сажа обычно имеет распределение размера частиц с пиком при размере частиц в пределах от 300 нм до 500 нм включительно. Тонкая сажа, действующая в качестве второго черного пигмента 23 в ярком слое 15 и цветном слое 16, имеет распределение размера частиц с пиком при размере частиц 200 нм или меньше. Предпочтительно, чтобы тонкая сажа имела малый размер частиц. Однако слишком мелкие частицы являются склонными к комкованию (при этом дисперсионные свойства ухудшаются), и поэтому предпочтительно, чтобы пиковый размер частиц имел нижний предел, равный, например, 50 нм.

[0034] Тонкая сажа может быть получена с помощью мокрого размола коммерчески доступной сажи с использованием абразивного материала, такого как стеклянная дробь. С помощью мокрого размола структура сажи механически перемалывается, и получается малый размер частиц.

[0035] Для того, чтобы получить серый цвет, цветной слой 16 имеет концентрацию пигмента (сажи) в пределах от 0,1 мас.% до 0,5 мас.% включительно. Черный грунтовочный слой 14 служит в качестве черного основания, и таким образом имеет концентрацию пигмента в пределах, например, от 1 мас.% до 20 мас.% включительно.

[0036] Алюминиевые чешуйки 22 в ярком слое 15 ориентируются так, чтобы они были по существу параллельными поверхности яркого слоя. После нанесения поверх черного грунтовочного слоя 14 покрытия, которое включает в себя алюминиевые чешуйки 22 и второй черный пигмент 23, растворитель, содержащийся в пленке покрытия, выпаривается путем нагрева в печи. В результате пленка покрытия сокращается в объеме и становится плоской, и алюминиевые чешуйки 22 располагаются физически плоским образом.

[0037] Черный грунтовочный слой 14 включает в себя полимерный компонент, который может быть, например, смолой на основе полиэфира. Яркий слой 15 и цветной слой 16 включают в себя полимерный компонент, который может быть, например, смолой на основе акрила. Прозрачный слой 17 включает в себя полимерный компонент, который может быть, например, акриловой смолой с кислотно-эпоксидным отверждением.

[0038] ‹Примеры и Сравнительный пример›

Пример 1

Состав многослойной пленки покрытия первого примера показан в Таблице 1.

[0039] [Таблица 1]

[0040] После использования метода окраски кузова по влажному нижнему покрытию без предварительной сушки для нанесения каждого покрытия, а именно черного грунтовочного слоя, яркого слоя, цветного слоя и прозрачного бесцветного слоя, на стальной продукт, эти слои нагреваются в печи (при температуре 140°C в течение 20 мин). Фиг. 7 показывает распределение размера частиц используемой тонкой сажи. Как показано на Фиг. 7, тонкая сажа имеет распределение размера частиц с крутым пиком при размере частиц 180 нм. Алюминиевые чешуйки в ярком слое имеют размер частиц в пределах от 10 мкм до 30 мкм включительно, если смотреть сверху, и толщину в пределах от 0,1 мкм до 2 мкм включительно.

[0041] Пример 2

Состав многослойной пленки покрытия второго примера показан в Таблице 2.

[0042] [Таблица 2]

[0043] Во втором примере грунтовочный слой является серым, тогда как другие аспекты композиции являются теми же самыми, что и в первом примере.

[0044] Сравнительный пример

Состав многослойной пленки покрытия сравнительного примера показан в Таблице 3.

[0045] [Таблица 3]

[0046] В сравнительном примере коммерчески доступная сажа (с пиковым размером частиц 400 нм) используется в качестве пигмента в цветном слое и в ярком слое. Грунтовочный слой является серым слоем. Другие аспекты композиции являются теми же самыми, что и в первом примере.

[0047] Оценка многослойной пленки покрытия

Многоугловой спектрофотометр (GCMS-4 производства компании MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY CO., Ltd.) использовался для того, чтобы измерить коэффициент спектрального отражения пленок многослойного покрытия первого и второго примеров и сравнительного примера. Длина волны при измерении изменялась от 400 нм до 700 нм. Результаты измерений показаны на Фиг. 8.

[0048] Первый и второй примеры имеют плоскую (по существу постоянную) кривую коэффициента спектрального отражения на всех длинах волн от 400 нм до 700 нм, и не дают оттенка красного или желтого цвета. Сравнительный пример имеет кривую коэффициента спектрального отражения, которая становится более высокой на длинах волн в пределах от 600 нм до 700 нм включительно, и дает оттенок красного или желтого цвета.

[0049] Кроме того, были измерены яркость ярких участков (значение Y (3°)) и тени (значение L* (110°)) пленок многослойного покрытия первого и второго примеров и сравнительного примера. (Эти покрытия показывают большую разницу вокруг ярких участков при 3°. Однако при выражении этих ярких участков с помощью значения L* превышается значение 100, которое является верхним пределом значения L*. Следовательно, эти яркие участки выражаются с помощью значения Y.) Результаты показаны в Таблице 4.

[0050] [Таблица 4]

[0051] Первый и второй примеры показывают резкий контраст между яркими участками и тенью, что показывают, что был получен цвет с сильным эффектом света и тени (с высоким контрастом). В частности первый пример, в котором грунтовочный слой является черным, показывает большую разницу в яркости между яркими участками и тенью.

ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

[0052]

1 - Структура

2 - Первичные частицы

11 - Корпус автомобиля (стальной лист)

12 - Многослойная пленка покрытия

13 - Электроосаждаемая пленка покрытия

14 - Черный грунтовочный слой

15 - Яркий слой

16 - Окрашенный слой (черный)

17 - Прозрачный слой

21 - Первый черный пигмент

22 - Яркий материал (алюминиевые чешуйки)

23 - Второй черный пигмент (тонкая сажа)