JP3575667B2

JP3575667B2 - 塗膜構造

Info

Publication number: JP3575667B2
Application number: JP20204898A
Authority: JP
Inventors: 和広加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: JP2000033334A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な意匠性を有する塗膜構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車体外板には、意匠性を高めるためにメタリック塗装が広く用いられている。このメタリック塗装は、基板上に下塗り塗膜及び中塗り塗膜を形成し、その表面に光輝顔料を含むメタリック塗装層とクリア塗装層とを積層した構造のものであり、クリア塗装層を通して光輝顔料の物体色と反射光が視認されるため、きらきらと輝く光輝感のある意匠をもっている。
【０００３】
光輝顔料としては、アルミニウム箔顔料、マイカ顔料などが広く用いられている。またマイカ表面に酸化チタンの薄膜を形成したパールマイカ顔料、あるいはマイカ表面に酸化鉄などの薄膜を形成した着色マイカ顔料（ＭＩＯ）なども知られている。パールマイカ顔料などは光干渉により発色し、酸化チタン層の厚さに応じて種々の発色が得られるとともに、その発色と光輝感とが融合された独特の意匠をもっている。
【０００４】
このようなメタリック塗装を利用したものとして、例えば特開昭６２−１９４０３７号のマイクロフィルムには、合成樹脂成形品の表面に、アルミニウム箔顔料を含有した塗装層と、パール顔料を含有した塗装層と、透明着色塗装層と、ハードコート塗装層とをこの順で積層した塗膜構造が開示されている。この塗膜構造によれば、アルミニウム箔顔料の乱反射光がパールマイカ顔料により一部遮られるので、ソフトな金属光沢が得られるという効果がある。
【０００５】
さらに近年では、ホログラム顔料も開発されている。このホログラム顔料は、アルミニウム箔などの表面にエンボス加工を施し、それを透明な樹脂層で被覆したものであり、反射する光が回折現象により分光されるという特徴をもっている。
そして特開平１０−７１６６５号公報には、基材上にホログラム箔層を形成し、その表面にパールマイカ顔料を含む塗装層を形成した塗膜構造が開示されている。この塗膜構造によれば、任意の干渉色パターンが発現できるとともに、深みのある虹色が発色される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記した光輝顔料の発色には、方向性が存在することがわかっている。図１に示すように、例えば入射角度４５度で、つまり塗膜に対して法線から４５度傾斜させて光を照射した場合には、その塗膜の法線に対する受光角度すなわち視認する角度によって発色が異なる。そのため例えばアルミニウム箔顔料を含む塗膜では、受光角度が０〜９０度の範囲ではアルミニウム箔顔料の光輝感が視認されるものの、受光角度が−８０〜０度のシェード域では光輝感を視認することは困難である。またパールマイカ顔料においても、アルミニウム箔顔料と同様に、受光角度が−８０〜０度のシェード域では干渉色を視認することが困難である。
【０００７】
すなわちアルミニウム箔顔料とパールマイカ顔料とでは、その発色を視認できる受光角度が同じ範囲にあるために、特開昭６２−１９４０３７号に開示された塗膜構造では、シェード域の角度で視認すると両顔料による発色の効果が得られないという不具合がある。
また特開昭６２−１９４０３７号に開示された塗膜構造では、アルミニウム箔顔料の金属光輝色とパールマイカ顔料の干渉色との両方が発色するが、パールマイカ顔料の濃度を高くしないと干渉色の発色を視認できず、またパールマイカ顔料の濃度を高くするとアルミニウム箔顔料の発色を視認することが困難となる。これは、アルミニウム箔顔料とパールマイカ顔料では発色を強く視認できる受光角度が同一であるため、互いの発色が打ち消しあうためと考えられる。
【０００８】
一方、ホログラム箔による干渉色の発色は、パールマイカ顔料の干渉色の発色に比べてさらに小さい。そのため特開平１０−７１６６５号公報に開示の塗膜構造では、ホログラム箔の発色がパールマイカ顔料によって遮られるという不具合がある。さらにホログラム箔は高価であるので、塗膜構造も高価なものとなるという問題もある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、干渉色を視認できる角度範囲を拡大するとともに、安価で新規な意匠を発現させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の塗膜構造の特徴は、基材と、基材表面に形成され光輝顔料を１〜 15 重量％含むメタリック塗装層と、メタリック塗装層上に形成されホログラム顔料を 0.5 〜 10 重量％含むホログラム塗装層と、を含み、メタリック塗装層とホログラム塗装層とは同種の樹脂塗料を用いて形成されていることにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、ホログラム顔料の光学的特性を鋭意調査した結果、他の光輝顔料では効果が得られない受光角度でも干渉色を視認でき、シェード域でも効果が得られることを見出した。しかしホログラム顔料の干渉色の発色強度は、パールマイカ顔料などに比べて弱いという欠点がある。
【００１２】
そこで本発明の塗膜構造では、メタリック塗装層上にホログラム顔料を含むホログラム塗装層を積層した構成としている。すなわちホログラム顔料を含むホログラム塗装層を最表面に配置することにより、ホログラム顔料の干渉色が強く視認される。また受光角度が−８０〜０度のシェード域でもホログラム顔料の干渉色を視認することができ、シェード域以外の受光角度ではホログラム顔料とメタリック塗装層に含まれる光輝顔料との発色が視認される。したがって受光角度全域で干渉色を視認することができる。
【００１３】
さらにホログラム塗装層とパールマイカ塗装層では、発色を強く視認できる受光角度が異なるため、顔料濃度を低濃度としても互いの発色が打ち消しあうことがない。したがって強い発色を安価に得ることができる。
またメタリック塗装層の表面あるいは光輝顔料表面で反射した光、及びメタリック塗装層を透過して基材表面で反射した光がホログラム塗装層に再び入射する。これによりホログラム塗装層における光干渉が生じやすく、光輝顔料の物体色の光のホログラム塗装層内での干渉も生じるため、特有の深みのある干渉色が発色する。したがってきわめて意匠性の高い塗色を構築することができる。
【００１４】
メタリック塗装層とは、光輝顔料を含む塗装層をいう。この光輝顔料としては、アルミニウム箔顔料、パールマイカ顔料、ＭＩＯなど従来のメタリック塗料に用いられている光輝顔料を用いることができる。
メタリック塗装層における光輝顔料の濃度は、１〜15重量％の範囲とする。光輝顔料の濃度が１重量％より少ないと発色の深みが消失し、15重量％より多くなると表面平滑性が損なわれるようになる。
【００１５】
またホログラム塗装層とは、ホログラム顔料を含む塗装層をいう。ホログラム顔料はアルミニウム箔などの表面にエンボス加工を施し、それを透明な樹脂層で被覆したものであり、反射する光が回折現象により分光されるという特徴をもち、エンボスの工程差及び密度によって各色の鮮やかな干渉色を示す。
ホログラム塗装層におけるホログラム顔料の濃度は、 0.5〜10重量％の範囲とする。ホログラム顔料の濃度が 0.5重量％より少ないとシェード域の発色が視認されず意匠性が低下し、10重量％より多くなるとメタリック塗装層の発色の視認が困難となって意匠性が低下するとともに、高コストとなる。
【００１６】
またメタリック塗装層及びホログラム塗装層を形成するための塗料としては、アクリル−メラミン樹脂塗料、ポリエステル−メラミン樹脂塗料、ウレタン樹脂塗料、酸化重合型塗料、紫外線硬化型樹脂塗料などの架橋系のもの、あるいはアクリル樹脂塗料、セルロースラッカー塗料などの非架橋系のものなど、目的に応じて種々選択することができる。
【００１７】
なおメタリック塗装層とホログラム塗装層とは、同種の樹脂塗料を用いて形成する。このようにすれば、各種塗装欠陥が回避されるとともに、ウェット−オン−ウェット塗装が可能となるので塗装工数を低減することができる。
またホログラム塗装層を最表面としてもよいが、ホログラム塗装層の上にさらにクリア塗装層を積層することが好ましい。これによりホログラム顔料によるホログラム塗装層表面の凹凸が隠蔽され、光沢が向上するとともに耐久性も向上する。また場合によっては、メタリック塗装層とホログラム塗装層の間にクリア塗装層あるいは他の意匠塗装層などを設けることも可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、試験例、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。
（試験例）
アルミニウム箔顔料（「７６４０ＮＳ」東洋アルミ（株）製）が１５重量％含まれたシルバーメタリック色の塗料を調製し、黒色の下地上に膜厚１５μｍに塗装した。この塗板の光学的特性（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）を表１に示す条件で測定し、結果を図２に示す。
【００１９】
【表１】

またパールマイカ顔料（「イリオジン」メルク（株）製）が１５重量％含まれた塗料を調製し、黒色の下地上に膜厚１５μｍに塗装した。この塗板の光学的特性（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）を表１に示す条件で測定し、結果を図３に示す。
【００２０】
さらにホログラム顔料（エンボス加工山と山の距離：約１μｍ、山の高さ：０．１５μｍ、比重：約１．５、平均粒径：約２２μｍ）が５重量％含まれた塗料を調製し、黒色の下地上に膜厚 μｍに塗装した。この塗板の光学的特性（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）を表１に示す条件で測定し、結果を図４に示す。
図２〜図４より、アルミニウム箔顔料とパールマイカ顔料とは同じような光学特性を示し、受光角度が同じ範囲で光学特性のピークを示している。また受光角度が−８０〜０度のシェード域では、ａ^＊及びｂ^＊ともにゼロに近く発色が得られていないことがわかる。
【００２１】
しかしホログラム顔料では、受光角度が広い範囲でａ^＊及びｂ^＊に値があり、シェード域でも発色していることがわかる。
（実施例１）
図５に本実施例の塗膜構造の模式的断面図を示す。この塗膜構造は、下塗り塗料及び中塗り塗料が塗装され水研ぎされた基材１と、基材１表面に形成されたメタリック塗装層２と、メタリック塗装層２表面に形成されたホログラム塗装層３と、ホログラム塗装層３表面に形成されたクリア塗装層４とから構成されている。
【００２２】
メタリック塗装層２は、アルミニウム箔顔料２０（「７６４０ＮＳ」東洋アルミ（株）製）が１５ＰＨＲ含まれ、カーボンブラックで調色されたシルバーメタリックの意匠を呈し、その膜厚は１５μｍであり明度（Ｌ^＊）は７０である。このメタリック塗装層２ホログラム塗装層３は、ホログラム顔料３０（エンボス加工山と山の距離：約１μｍ、山の高さ：０．１５μｍ、比重：約１．５、平均粒径：約２２μｍ）が１ＰＨＲ含まれ、その膜厚は１５μｍである。なおクリア塗装層４の膜厚は３５μｍであって、塗膜全体の明度（Ｌ^＊）は６８である。
【００２３】
本実施例の塗膜構造について、アルミニウム箔顔料の金属光輝色とホログラム顔料による干渉色の発色の程度を、晴天時屋外にて目視により官能評価した。結果を表２に示す。なお表２において、○は発色が顕著に認められることを示し、△は発色が僅かに認められることを示し、×は発色がほとんど認められないことを示している。
【００２４】
（実施例２〜５）
表２に示すように、ホログラム塗装層３のホログラム顔料の濃度を３，５，７，１０ＰＨＲと変化させたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２〜５の塗膜構造を作成した。これらの実施例についても実施例１と同様に官能評価し、結果を表２に示す。
【００２５】
（実施例６〜１０）
表２に示すように、カーボンブラックの濃度を代えてメタリック塗装層の明度（Ｌ^＊）を５０とし、ホログラム塗装層３のホログラム顔料の濃度を１，３，５，７，１０ＰＨＲと変化させたこと以外は実施例１と同様にして、実施例６〜１０の塗膜構造を作成した。これらの実施例についても実施例１と同様に官能評価し、結果を表２に示す。
【００２６】
（比較例１）
ホログラム顔料３０に代えてパールマイカ顔料（「イリオジン２３５ＷＩＩ」メルク（株）製）を１ＰＨＲ用いた膜厚１５μｍのパールマイカ塗装層を形成したこと以外は実施例１の塗膜構造と同様にして、比較例１の塗膜構造を作成した。なお塗膜全体の明度（Ｌ^＊）は７０である。この比較例１の塗膜構造についても実施例１と同様に官能評価し、結果を表２に示す。
【００２７】
（比較例２〜５）
表２に示すように、パールマイカ塗装層のパールマイカ顔料の濃度を３，５，７，１０ＰＨＲと変化させたこと以外は比較例１と同様にして、比較例２〜５の塗膜構造を作成した。これらの比較例についても実施例１と同様に官能評価し、結果を表２に示す。
【００２８】
（比較例６〜１０）
表２に示すように、カーボンブラックの濃度を代えてメタリック塗装層の明度（Ｌ^＊）を５０とし、パールマイカ塗装層のパールマイカ顔料の濃度を１，３，５，７，１０ＰＨＲと変化させたこと以外は比較例１と同様にして、比較例６〜１０の塗膜構造を作成した。これらの比較例についても実施例１と同様に官能評価し、結果を表２に示す。
【００２９】
（評価）
【００３０】
【表２】

【００３１】
表２より、実施例の塗膜構造では、ホログラム顔料が１ＰＨＲと少なくても良好な干渉色を発色していることがわかる。しかし比較例の塗膜構造では、メタリック塗装層の明度が高い場合には、パールマイカ顔料を１０ＰＨＲ含んでも良好な干渉色の発色が困難である。またメタリック塗装層の明度が低い場合でも、パールマイカ塗装層の顔料濃度が低い場合に干渉色の発色に劣っている。したがって実施例の塗膜構造の方が干渉効果に優れ、これはメタリック塗装層の上にホログラム塗装層を形成した効果であることが明らかである。
【００３２】
【発明の効果】
すなわち本発明の塗膜構造によれば、シェード域でも干渉色を視認することができるとともに、低い顔料濃度でも発色を視認でき安価で新規な意匠を発現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】入射角度と受光角度を示す説明図である。
【図２】アルミニウム箔顔料を含むメタリック塗膜の光学特性を示すグラフである。
【図３】パールマイカ顔料を含むメタリック塗膜の光学特性を示すグラフである。
【図４】ホログラム顔料を含むメタリック塗膜の光学特性を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施例の塗膜構造の模式的断面図である。
【符号の説明】
１：基材２：メタリック塗装層３：ホログラム塗装層
４：クリア塗装層２０：アルミニウム箔顔料３０：ホログラム顔料

Claims

基材と、基材表面に形成され光輝顔料を１〜 15 重量％含むメタリック塗装層と、該メタリック塗装層上に形成されホログラム顔料を 0.5 〜 10 重量％含むホログラム塗装層と、を含み、該メタリック塗装層と該ホログラム塗装層とは同種の樹脂塗料を用いて形成されていることを特徴とする塗膜構造。