JP6156343B2 - 積層塗膜及び塗装物 - Google Patents

Description

本発明は積層塗膜及び塗装物に関する。

一般に自動車の車体や自動車の部品等の基材表面には複数の塗膜が重ねられて基材の保護及び外観の向上が図られている。例えば、特許文献１には、彩度及び明度が高く且つ光輝感を有する金色（ゴールド）の外観を得るために、着色アルミ顔料、アルミ顔料及び着色顔料を含む光輝性ベース塗膜にクリヤ塗膜を積層した塗膜構成とすることが記載されている。その着色アルミ顔料は、アルミフレークに酸化鉄を含む被覆成分を蒸着した鱗片状光輝性顔料とされ、着色アルミ顔料の色相をマンセル色相環１００の基準（０位置）としたときに、着色顔料は、左回り−５０および右回り＋５０で表示した色相の−３〜−１５の色相範囲の顔料と、＋３〜＋１５の色相範囲の顔料の２種類を少なくとも含む構成とされている。また、上記クリヤ塗膜には着色顔料を配合することができるとされている。

特開２０１１−２５１２５２号公報

ところで、図１に示すように、光輝材（例えば、アルミフレーク）１を含有する光輝性層２に顔料３を含有する透光性を有する着色層（例えば、カラークリヤ塗膜）４を積層した場合、着色層４の厚さの不均一に起因して色むらを生ずることがある。すなわち、着色層４が厚いところと薄いところでは光の吸収度合が異なり、その結果、明るい部分と暗い部分ができて色の調子や濃淡に不揃いを生ずる。

その対策として、図２に示すように、光輝性層２に着色層４と同色系の顔料３を入れて色むらを抑制する手法が知られている。しかし、同図に示すように、顔料３が光輝性層２の全体に均一に分散されるとは限らず、顔料３の偏在がみられるのが通常である。例えば、光輝性層２の表層部において、光輝材１の上の顔料３の量が多い箇所と、光輝材１の上の顔料３の量が少ない箇所とを生ずる。その場合、顔料３が多い箇所では光輝材１による光の反射が弱くなり（暗くなり）、顔料３が少ない箇所では光輝材１による光の反射が強くなる（明るくなる）。このように、光輝性層２に顔料３を入れた場合でも、色むらは必ずしも解消されない。

また、図２に示すように、光輝性層２における顔料３の偏在によって、光輝材１が光輝性層２の表面に対して平行に配向せず、一部の光輝材１が傾斜した状態になって全体的に或いは部分的に輝度が低下するという問題もある。

そこで、本発明は、光輝性層の上に着色層を重ねた積層塗膜において、色の調子や濃淡に不揃いを生ずることを抑制する。

本発明は、上記課題を解決するために光輝性層の光輝材として着色フレークを採用した。

すなわち、ここに開示する積層塗膜は、光輝材を含有する光輝性層の上に透光性を有する着色層が積層され、上記光輝性層が、上記着色層と同色系の着色下地層の上に積層されてなり、
上記光輝性層は、上記光輝材として、光輝性フレークの表面を着色材によって上記着色層と同色系に着色してなる着色フレークを含有し、且つ該着色フレーク以外には顔料が添加されておらず、
上記同色系とは、無彩色の場合は、比較対象色のマンセル値での明度差が５．０以下であることであり、有彩色の場合は、マンセル色相環を１００分割して比較対象色の一方の色相を基準（０位置）とし、左廻り＋５０、右廻り−５０で表示したとき、比較対象色の他方の色相が±１０の色相範囲にあることであることを特徴とする。

このような積層塗膜であれば、着色層の厚さに不均一があっても、その着色層を透過して光輝性層に入射した光が当該着色層と同色系に着色された着色フレークによって吸収・反射されるため、色むらを生ずることが抑制される。
ここに、光輝性層の着色フレークの厚さが薄い場合、積層塗膜に入射する光が着色フレークを透過して下地で反射される。その場合、その下地の色が外観の塗色に影響を及ぼす。すなわち、塗色に濁りが出る。そこで、下地層を上記着色層と同色系の着色下地層とするものである。これにより、塗色の濁りが抑えられ、緻密感、深み感、金属質感が高くなる。

上述の如く、本発明は、着色フレークによって色むらを抑制するから、光輝性層に顔料を添加することは要しない。光輝性層の顔料濃度を零とすることにより、光輝材の上に顔料が偏在することによる色むらの発生が抑えられ、また、光輝材の配向が顔料によって乱されることがなくなり、輝度の確保に有利になる。

上記光輝性フレークとしては、アルミ箔を粉砕して得られるアルミフレークを採用すること、さらには、薄い基材にアルミニウムを蒸着したフィルムを粉砕することで得られる、表面の平滑度を高めた蒸着アルミフレークを採用することが、輝度を高めて金属質感を得る上で好ましい。

好ましい実施形態では、上記着色層が黒色顔料によって黒色に着色され、上記光輝性層の上記着色フレークが上記着色材で黒色に着色される。着色層に黒色顔料を添加して黒色を発現させる場合、着色層における光の吸収度合が該着色層の厚さの不均一によって部分的に異なり、色むら（特に濃淡）を生じ易いところ、光輝性層の着色フレークの黒色着色材によっても光が吸収されるから、その色むらの発生が抑制される。着色層に含有される黒色顔料は、２００ｎｍ以下の粒径範囲にピークを有する粒度分布をもつことが好ましい。

好ましい実施態様では、上記着色層の上に透明クリヤ層が積層される。これにより、耐酸性や耐擦り傷性を得ることができる。

被塗物に上記積層塗膜を備えた塗装物としては、例えば、自動車のボディがあり、また、自動二輪車、その他の乗物のボディであってもよく、或いはその他の金属製品であってもよい。

本発明によれば、光輝材を含有する光輝性層の上に顔料を含有する透光性を有する着色層が積層されてなる積層塗膜において、上記光輝材として、光輝性フレークの表面を上記顔料と同色系の着色材で着色してなる着色フレークを採用したから、着色層の厚さ不均一に起因する色むらの発生が抑えられる。また、着色フレークの採用により、光輝性層に対する色むら抑制のための顔料添加量を零にすることができるから、光輝材の上に顔料が偏在することによる色むらの発生が抑えられ、また、光輝材の配向が顔料によって乱されることがなくなり、輝度の確保に有利になる。また、光輝性層が、着色層と同色系の着色下地層の上に積層されているから、塗色の濁りが抑えられ、緻密感、深み感、金属質感が高くなる。

積層塗膜の従来例を模式的に示す断面図。 別の従来例を模式的に示す断面図。 本発明の実施形態に係る積層塗膜を模式的に示す断面図。 着色フレークの一例を模式的に示す断面図。 実施例及び比較例の明度を示すグラフ図。 実施例及び比較例の色むら度を示すグラフ図。 着色フレークの別の例を模式的に示す断面図。 マンセル色相環を示す図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜実施形態１＞
図３に示すように本実施形態の自動車の車体（鋼板）１１の表面に設けられた積層塗膜１２は、着色下地層１４、光輝性層１５、透光性を有する着色層（黒色）１６及び透明クリヤ層１７を順に積層してなる。車体１１の表面にはカチオン電着塗装によって電着塗膜（下塗り）１３が形成され、電着塗膜１３の上に上記積層塗膜１２が設けられている。この積層塗膜１２において、着色下地層１４は中塗りに相当し、光輝性層１５、着色層１６及び透明クリヤ層１７は上塗りに相当する。

着色下地層１４には、第１顔料２１が分散している。光輝性層１５には、光輝材としての着色フレーク２２が分散している。着色層１６には第２顔料２３が分散している。

第１顔料２１としては、例えば、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の粒径範囲にピークを有する粒度分布をもつ市販のカーボンブラック、或いは黒鉛、四三酸化鉄等の黒色顔料を採用することができる。第２顔料２３としては、第１顔料２１と同様の黒色顔料を採用することができるが、例えば、２００ｎｍ以下の粒径範囲にピークを有する粒度分布をもつ微粉カーボンブラックを採用することが好ましい。微粉カーボンブラックは、市販のカーボンブラックを、ガラスビース等の粉砕メディアを用いて湿式粉砕することによって得ることができ、この湿式粉砕により、ストラクチャーが機械的に粉砕されてその粒径が小さくなる。

光輝性層１５の着色フレーク２２は、当該光輝性層表面と略平行になるように配向されている。着色フレーク２２を含有する塗料を黒色下地層１４の上に塗布した後、焼付けによる溶剤の蒸発によって塗膜が体積収縮して薄くなることを利用して、着色フレーク２２を物理的に平らに並べる。

黒色下地層１４の樹脂成分としては、例えば、ポリエステル系樹脂を採用することができ、光輝性層１５及び着色層１６の樹脂成分としては、例えば、アクリル系樹脂を採用することができ、クリヤ層１７の樹脂成分としては、例えば酸エポキシ硬化型アクリル樹脂を採用することができる。

図４に着色フレーク２２の一例を示す。この着色フレーク２２は、光輝性フレークとしてのアルミフレーク２５の表面が非晶質の内側シリカ層２６で覆われ、該シリカ層２６が錫、亜鉛等の金属酸化物層で覆われ、該金属酸化物層の表面に多数の銀粒子が全体にわたって均一に付着して銀粒子層２７が形成され、この銀粒子層２７を覆うように外側シリカ層２８が設けられてなる。この着色フレーク２２では、内側シリカ層２６の表面での反射光と銀粒子層２７の表面での反射光とが干渉することによって黒色の視覚効果が得られる。すなわち、上記内側シリカ層２６と銀粒子層２７によって着色フレーク２２の着色材が構成されており、この着色材によって着色フレーク２２は着色層１６と同色系の黒色に着色されている。

着色層１６が実施形態１の如き黒色のような無彩色に着色されている場合、着色フレーク２２が着色層１６と同色系に着色されているというためには、両者のマンセル値での明度差が５．０以下であることが望まれる。

アルミフレーク２５は、粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下、厚さが０．５μｍ以上２μｍ以下、内側シリカ層２６の厚さは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、金属酸化物層の厚みは１０ｎｍ以下、銀粒子の平均粒径は２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下、外側シリカ層２８の厚さは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがそれぞれ好ましい。

着色フレーク２２は、例えば、次の方法によって製造することができる。アルミフレーク２５を分散させた溶剤中で、有機珪素化合物を加水分解してシリカをアルミフレーク２５の表面に析出させることにより、内側シリカ層２６を形成し、さらに、この内側シリカ層２６の表面に金属酸化物を析出させて金属酸化物層を形成する。次いで、無電解めっき法により金属酸化物層の表面全体にわたって銀粒子を均一に析出させて銀粒子層２７を形成する。この銀粒子層２７が形成されフレークを珪素含有溶液に入れて撹拌することにより当該フレークの表面に水和膜を形成し、次いで加熱することにより、外側シリカ層２８を形成する。

＜実施例及び比較例＞
−実施例−
実施例の積層塗膜の構成を表１に示す。

黒色下地層、光輝性層、着色層及び透明クリヤ層の各塗料を鋼材にウェットオンウェットで塗装した後に、焼付け（１４０℃で２０分間加熱）を行なった。光輝性層の光輝材には図４に示す銀粒子を利用した着色フレークを採用した。

−比較例１−
比較例１の積層塗膜の構成を表２に示す。

比較例１は光輝性層の光輝材としてアルミフレークを採用したものであり、他の構成は実施例と同じである。

−比較例２−
比較例２の積層塗膜の構成を表３に示す。

比較例２は光輝性層にアルミフレーク（光輝材）の他に市販カーボンブラック（顔料）を添加したものであり、他の構成は実施例と同じである。

−積層塗膜の評価−
実施例及び比較例１，２の積層塗膜の色むらを評価した。すなわち、測色器を積層塗膜上で一方向に直線状に移動させて１ｃｍ刻みで明度Ｌ*を測定し、各位置の明度Ｌ*とその平均値（Ｌ*(平均)）の差の絶対値を色むら度ΔＬ*(＝｜Ｌ*(平均)−Ｌ*｜)として求めた。ここに、Ｌ*は、JIS Z 8722に規定する分光測光器（例えば、エックスライト株式会社製MA98 多角度分光測色計）により、照明角度；４５度、受光角度；正反射角より４５度（垂直受光）で測定した。実施例及び比較例１，２の明度Ｌ*を図５に、色むら度ΔＬ*を図６にそれぞれ示す。ここに、ΔＬ*が０．４以下であれば、色むらを感じにくく、ΔＬ*が０．２５以下であれば、色むらをほぼ感じない。

図６によれば、実施例では、色むらをほぼ感じないことがわかる。実施例の場合、比較例１，２と違って、色むらがほとんど見られないのは、着色フレーク２２の採用によると認められる。

＜実施形態２＞
実施形態２は積層塗膜によって有彩色の塗色を得るケースであり、積層塗膜の層構造は図３に示す実施形態１と同じあるが、顔料２１，２３及び着色フレーク２２が実施形態１とは相違する。

顔料２１，２３としては、例えばペリレン系顔料、フタロシアニンブルー顔料、ジケトピロロピロール顔料等の有彩色顔料を採用する。よって、着色層１６は有彩色に着色されている。これに対応して、着色フレーク２２としては光輝性フレークを着色材によって着色層１６と同色系の有彩色に着色したフレークを採用する。

図７は着色フレーク２２の一例を示す。この着色フレーク２２は、光輝性フレークとしてのアルミフレーク２５の表面が樹脂下地層で覆われ、該樹脂下地層の表面に多数の着色材が付着して着色材層２９が形成され、該着色材層２９を覆うように樹脂コート層３０が設けられてなる。樹脂下地層及び樹脂コート層３０は例えばシリカ又はポリシロキサンの縮合物によって形成することができ、着色材としては、顔料２１，２３と同色系の顔料を用いることができる。

ここに、有彩色において同色系というためには、図８に示すように、マンセル色相環を１００分割し着色層１６の色相を基準（０位置）とし、左廻り＋５０、右廻り−５０で表示したとき、着色フレーク２２の色相が±１０の色相範囲にあることが望ましい。

樹脂下地層の厚さは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、着色材の一次粒子径は２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、樹脂コート層３０の厚さは１０以上１００ｎｍ以下であることがそれぞれ好ましい。

本実施形態においても、積層塗膜に色むらを生ずることが抑制され、且つ所期の輝度が得られる。

有彩色の場合、測色器を積層塗膜上で一方向に直線状に移動させて１ｃｍ刻みでＬ*、ａ*及びｂ*を測定し、ΔＥ＝((Ｌ*−Ｌ*(平均))^２＋(ａ*−ａ*(平均))^２＋(ｂ*−ｂ*(平均))^２)^１／２が０．８以下（色むらを感じにくい）であること、さらには０．５以下（色むらをほぼ感じない）であることが好ましい。Ｌ*、ａ*及びｂ*の測定は、JIS Z 8722に規定する分光測光器（例えば、エックスライト株式会社製MA98 多角度分光測色計）により、照明角度；４５度、受光角度；正反射角より４５度（垂直受光）で行なう。

１１ 車体（鋼板）
１２ 積層塗膜
１３ 電着塗膜
１４ 着色下地層
１５ 光輝性層
１６ 着色層
１７ 透明クリヤ層
２１ 第１顔料
２２ 着色フレーク
２３ 第２顔料
２５ アルミフレーク
２６ 内側シリカ層（着色材を構成）
２７ 銀粒子層（着色材を構成）
２９ 着色材層

Claims (6)

1. 光輝材を含有する光輝性層の上に透光性を有する着色層が積層され、上記光輝性層が、上記着色層と同色系の着色下地層の上に積層されている積層塗膜であって、
   上記光輝性層は、上記光輝材として、光輝性フレークの表面を着色材によって上記着色層と同色系に着色してなる着色フレークを含有し、且つ該着色フレーク以外には顔料が添加されておらず、
   上記同色系とは、無彩色の場合は、比較対象色のマンセル値での明度差が５．０以下であることであり、有彩色の場合は、マンセル色相環を１００分割して比較対象色の一方の色相を基準（０位置）とし、左廻り＋５０、右廻り−５０で表示したとき、比較対象色の他方の色相が±１０の色相範囲にあることであることを特徴とする積層塗膜。
2. 請求項１において、
   上記光輝性フレークがアルミフレークであることを特徴とする積層塗膜。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記着色層が黒色顔料によって黒色に着色され、
   上記光輝性層の上記着色フレークが上記着色材で黒色に着色されていることを特徴とする積層塗膜。
4. 請求項３において、
   上記着色層に含有される上記黒色顔料が、２００ｎｍ以下の粒径範囲にピークを有する粒度分布をもつことを特徴とする積層塗膜。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   上記着色層の上に透明クリヤ層が積層されていることを特徴とする積層塗膜。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載された積層塗膜を備えていることを特徴とする塗装物。