JP6330742B2 - 積層塗膜の設計方法 - Google Patents
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Description
本発明は積層塗膜の設計方法に関する。
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、金属板にカチオン電着塗料及び中塗り塗料を塗装してなる被塗物に、濃色顔料（カーボンブラック）を含有する濃色塗料を塗装し、その塗面に鱗片状アルミ顔料を含有するメタリック塗料を塗装し、さらにクリヤ塗料を塗装することが記載されている。濃色塗料の明度をマンセルカラーチャートでＮ０〜５とし、鱗片状アルミ顔料の厚みを０．１〜１μｍ、平均粒径を２０μｍとすることにより、フリップフロップ性が顕著である積層塗膜を得るというものである。
特許文献２には、平均粒子径Ｄ５０及び平均厚さが相違する３種類のアルミフレーク顔料Ａ〜Ｃを含有するメタリック塗料組成物について記載されている。アルミフレーク顔料Ａは、平均粒子径Ｄ５０が１３〜４０μｍ、平均厚さが０．５〜２．５μｍである。アルミフレーク顔料Ｂは、平均粒子径Ｄ５０が１３〜４０μｍ、平均厚さが０．０１〜０．５μｍである。アルミフレーク顔料Ｃは、平均粒子径Ｄ５０が４〜１３μｍ、平均厚さが０．０１〜１．３μｍである。アルミフレーク顔料Ａ〜Ｃは、固形分質量比において、Ａ／Ｂが１０／９０〜９０／１０とされ、（Ａ＋Ｂ）／Ｃが９０／１０〜３０／７０とされ、樹脂固形分１００質量部に対する（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）量が固形分で５〜５０質量部とされる。そのような構成にすることにより、輝度感、フリップフロップ性、隠蔽性を改善するというものである。
特許文献３には、樹脂基材にアルミからなる扁平状光輝材を含有する塗料を塗装して光輝性と電磁波透過性を有する光輝性塗膜を得ることが記載されている。その光輝材は、その平面が塗膜表面に沿うように配向され、塗膜表面と直交する直交線の一本と交わる光輝材の数の平均である平均重なり枚数ｙと、同一の直交線と交わり隣り合う光輝材同士のこの直交線上における距離の平均である平均光輝材間距離ｘとが所定の関係式を満たすようにされる。
車体等にメタリック塗装がされたときに陰影感ないしは金属質感が得られるのは、塗装物を視る角度によって明度が変化するフリップフロップ性（以下、「ＦＦ性」という。）による。つまり、明（ハイライト）と暗（シェード）のメリハリが強くなるためである。このＦＦ性は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社の指標であるＦＩ（フロップインデックス）値で表すことが多い。しかし、従来、メタリック塗装で実際に得られているＦＩ値は一般には１８前後であり、凄みのある高い金属質感を得るに至っていない。
ここに、光輝材（例えば、アルミフレーク）を光輝材含有層の表面に沿うように配向させると、確かに光輝材による散乱光が少なくなって正反射光が強くなる。その結果、ハイライトでの明度が高くなってシェードでの明度が低くなるから、ＦＩ値が高くなる。しかし、光輝材の配向等の制御によって光輝材含有層の正反射が強くなり過ぎると、光を正反射させる一部のみが明るくなる（白っぽく光って見える）。すなわち、入射光の角度に等しい角度から見たときに最も明るく見え、正反射方向の近傍であっても視点の角度がずれるにつれ、明るさが急激に低下する。換言すれば、ハイライト部に広がりがなく、つまり、ある程度の広がりをもって面で輝いている感じが得られず、見映えが悪くなる。
また、上記ＦＩ値は、端的に言えば、シェードでの明度に対する正反射方向近傍の明度の強さを表すから、正反射方向近傍の明度が低いということは、ＦＩ値も小さいということである。一方、正反射方向近傍での明度を高めるべく、光輝材による光の散乱を大きくすると、同時にシェードでも明度も高くなり、際だったＦＦ性は得られない。
そこで、本発明は、メタリック塗装において、ＦＦ性を改善し、金属質感を高めることを課題とする。
本発明は、光輝材含有層の光輝材による正反射特性を制御するとともに、光輝材による散乱光を光輝材含有層の着色材及び着色下地層で吸収するようにした。
ここに開示する積層塗膜は、被塗物の表面に直接又は間接的に形成された着色材を含有する着色下地層と、該着色下地層の上に重ねられた、フレーク状光輝材及び着色材を含有する光輝材含有層とを備えた積層塗膜の設計方法であって、
上記光輝材含有層の上記着色材を含まない状態でのＸＹＺ表色系の標準白色板で校正したＹ値に関して、受光角（正反射方向から光源側への傾き角度）１０゜で測定した反射光のＹ値をＹ(10゜)とし、受光角２０゜で測定した反射光のＹ値をＹ(20゜)とし、上記光輝材含有層の着色材濃度Ｃを質量百分率で表すとき、
Ｙ(20゜)＝ｋ×Ｙ(10゜)であり（但し、ｋは係数である。）、
上記Ｙ(10゜)、ｋ及びＣの３つの変数をｘ、ｙ及びｚの各座標軸におく三次元直交座標空間において、次の８つの式Ａ〜Ｈで各々表される平面で囲まれ、且つ式Ｃで表される面と式Ｆで表される面が凹稜角を形成し、式Ｄで表される面と式Ｇで表される面が凸稜角を形成する八面体で区画される範囲を設定し、
上記八面体で区画される範囲に入ることを条件として、上記Ｙ(10゜)、ｋ及びＣを設定することを特徴とする。
上記光輝材含有層の上記着色材を含まない状態でのＸＹＺ表色系の標準白色板で校正したＹ値に関して、受光角（正反射方向から光源側への傾き角度）１０゜で測定した反射光のＹ値をＹ(10゜)とし、受光角２０゜で測定した反射光のＹ値をＹ(20゜)とし、上記光輝材含有層の着色材濃度Ｃを質量百分率で表すとき、
Ｙ(20゜)＝ｋ×Ｙ(10゜)であり（但し、ｋは係数である。）、
上記Ｙ(10゜)、ｋ及びＣの３つの変数をｘ、ｙ及びｚの各座標軸におく三次元直交座標空間において、次の８つの式Ａ〜Ｈで各々表される平面で囲まれ、且つ式Ｃで表される面と式Ｆで表される面が凹稜角を形成し、式Ｄで表される面と式Ｇで表される面が凸稜角を形成する八面体で区画される範囲を設定し、
上記八面体で区画される範囲に入ることを条件として、上記Ｙ(10゜)、ｋ及びＣを設定することを特徴とする。
式Ａ：３０００ｙ−１２０ｚ＋３０００＝０
式Ｂ：３０００ｙ−１２０ｚ＝０
式Ｃ：５ｘ−３７５０ｙ−２０００＝０
式Ｄ：５ｘ−３７５０ｙ＋１０００＝０
式Ｅ：１５０００ｙ−９０００＝０
式Ｆ：５ｘ−１２５０ｙ−３０００＝０
式Ｇ：５ｘ−１２５０ｙ＝０
式Ｈ：１５０００ｙ−３０００＝０
ここに、ＸＹＺ表色系のＹ値は明るさ（視感反射率）を表す刺激値である。上記条件によれば、５０≦Ｙ(10゜)≦８５０、０．２≦ｋ≦０．６となる。これは、端的に言えば、正反射方向近傍の明度を高くしていることを意味する。光輝材の縁で生ずる入射光の乱反射（拡散反射）や光輝材の表面による入射光の散乱により、正反射方向近傍の明度が高くなっているものである。
式Ｂ：３０００ｙ−１２０ｚ＝０
式Ｃ：５ｘ−３７５０ｙ−２０００＝０
式Ｄ：５ｘ−３７５０ｙ＋１０００＝０
式Ｅ：１５０００ｙ−９０００＝０
式Ｆ：５ｘ−１２５０ｙ−３０００＝０
式Ｇ：５ｘ−１２５０ｙ＝０
式Ｈ：１５０００ｙ−３０００＝０
ここに、ＸＹＺ表色系のＹ値は明るさ（視感反射率）を表す刺激値である。上記条件によれば、５０≦Ｙ(10゜)≦８５０、０．２≦ｋ≦０．６となる。これは、端的に言えば、正反射方向近傍の明度を高くしていることを意味する。光輝材の縁で生ずる入射光の乱反射（拡散反射）や光輝材の表面による入射光の散乱により、正反射方向近傍の明度が高くなっているものである。
なお、本明細書では、「乱反射」（拡散反射）は、入射光が様々な角度で反射する現象の意味に使用し、「散乱」は入射光がその方向を別の方向に変えられる現象の意味に使用している。
そうして、塗装物がある程度の広がりをもった面で輝くように、且つ際だったＦＦ性を得る上で有利になるように、正反射方向からの角度が大きいシェードに近い側のＹ値であるＹ(20゜)を上記Ｙ(10゜)に応じた適宜の低下率（係数ｋ）で低下させている（図１０参照）。上記条件によれば、例えば、Ｙ(10゜)＝１００のとき、ｋは概略０．２〜０．４、従って、Ｙ(20゜)は２０〜４０となる。Ｙ(10゜)＝４００のとき、ｋは０．２〜０．６、従って、Ｙ(20゜)は８０〜２４０となる。Ｙ(10゜)＝７００のとき、ｋは約０．４〜０．６、従って、Ｙ(20゜)は２８０〜４２０となる。
すなわち、Ｙ(10゜)が相対的に低いケースでは、係数ｋを小さな値にすることにより、Ｙ(10゜)からＹ(20゜)への低下余裕幅が小さいなかでも、Ｙ(20゜)をできるだけ大きく低下させて、ＦＦ性を高めることができるようにしている。一方、Ｙ(10゜)が相対的に高いケースでは、係数ｋを小さくするとＹ値の変化幅が大きくなり過ぎることになる。例えば、Ｙ(10゜)＝７００において、ｋ＝０．２にすると、Ｙ(20゜)＝１４０となり、Ｙ値の変化幅が大きい。その場合、視点の角度のずれに伴って明度が急変する結果となる。そこで、Ｙ(10゜)が相対的に高いケースでは、係数ｋを大きくしている。
また、上記条件によれば、光輝材含有層の着色材濃度Ｃ（質量％）は、Ｙ(20゜)＝ｋ×Ｙ(10゜)の係数ｋに応じて異なる（図１１参照）。例えば、ｋ＝０．２であるときは、５≦Ｃ≦３０となり、ｋ＝０．４であるときは、１０≦Ｃ≦３５となり、ｋ＝０．６であるときは、１５≦Ｃ≦４０となる。
すなわち、係数ｋの値が小さいときは着色材濃度Ｃが低く、係数ｋの値が大きくなるほど、着色材濃度Ｃが高くなる。先に述べたように、係数ｋが小さいケースはＹ(10゜)が相対的に低いケースである。このときは、光輝材による拡散反射が少ない（弱い）から、着色材による拡散反射光の吸収の要求が低い。そのため、着色材濃度Ｃを低くしている。一方、係数ｋが大きいケースはＹ(10゜)が相対的に高いケースである。このときは、光輝材による拡散反射が強いから、光輝材によって拡散反射光を吸収すべく、すなわち、ＦＦ性を高めるべく、着色材濃度Ｃを高くしている。
従って、上記積層塗膜の設計方法によれば、Ｙ(10゜)を大きくし、Ｙ(10゜)からＹ(20゜)へのＹ値の低下を上述の如く設定したことにより、塗装物は広がりのある「面」で輝くようになるとともに、際だったＦＦ性を得る上で有利になる。すなわち、光輝材によって乱反射され、或いは散乱される光、特に２つ以上の光輝材間で多重反射する散乱光は、光輝材含有層の着色材によって吸収され、また、光輝材間の隙間を通って着色下地層に達した光は該着色下地層の着色材によって吸収される。この光輝材含有層の着色材及び着色下地層の吸光効果と、上記Ｙ(10゜)→Ｙ(20゜)の低下度合の設定と相俟って、シェードでの明度を大きく落とすことができる。換言すれば、上述の如く、Ｙ(10゜)→Ｙ(20゜)の低下度合を設定したことにより、光輝材含有層の着色材及び着色下地層によってシェードの明度を調整することが容易になり、ＦＦ性の向上に有利になる。
また、上記積層塗膜の設計方法では、着色下地層によって光が吸収されるから、光輝材含有層にはシェードでの明度を落とすための着色材を多量に添加する必要がない。このことは、光輝材の配向性（光輝材を光輝材含有層の表面と平行に配向させること）が良くなること、また、光が光輝材に当たり易くなることを意味し、光輝性の確保、及びハイライトでの明度の増大に有利になる。
上記光輝材としては、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、表面の平滑度を高めたアルミフレークを採用することが、輝度を高めて高い金属質感を得る上で好ましい。
そのようなアルミフレークの粒径は８μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。その粒径が８μｍ未満になると、配向性が低下する。その粒径が２０μｍを超えて大きくなると、アルミフレークの一部が光輝材含有層から突出して、耐食性が低下するおそれがある。
また、アルミフレークの厚さは２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。アルミフレークが過度に薄くなると、該フレークを透過する光の割合が増え、ハイライトでの明度を高くする上で不利になる。また、アルミフレークは、その粒径に対して厚さが薄くなり過ぎると、変形し易くなって配向性に不利になる。その観点から、アルミフレークの厚さはその粒径の０．４％以上であること、例えば３０ｎｍ以上であることが好ましい。一方、アルミフレークが過度に厚くなると、その配向性が低下し、また、光輝性を確保するために必要な光輝材含有層におけるアルミフレークの体積比が上がり、塗膜物性が低下する。よって、アルミフレークの厚さは２００ｎｍ以下にすることが好ましい。さらに好ましいのは、アルミフレークの厚さを８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下にすることである。
また、アルミフレークは、光の乱反射ないしは散乱を抑えるべく、表面粗さＲａが１００ｎｍ以下であることが好ましい。
さらに、着色下地層は、その表面平滑度がBYK-Gardner社製WaveScan DOI（商品名）による測定値Ｗｄで８以下であることが好ましい。これにより、光輝材の配向性が良くなり、ハイライトでの明度を高くする上で有利になる。着色下地層の表面平滑度はＷｄで６以下であることがさらに好ましい。着色下地層の表面粗さＲａは光輝材の粒径（８μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。）の５％以下であることが好ましい。
光輝材含有層は、その厚さが１．５μｍ以上６μｍ以下であることが好ましい。これにより、光輝材の配向性が良くなり、ハイライトでの明度を高くする上で有利になる。光輝材含有層の厚さは、光輝材の粒径の２０％以下（１．５μｍ以上４μｍ以下）であることがさらに好ましい。光輝材含有層の厚みで光輝材の配向角（光輝材含有層表面と光輝材がなす角度）を規制するためであり、光輝材含有層の厚さが薄くなることによって、光輝材の配向角が小さくなる。好ましいのは、光輝材の配向角が３度以下に、さらには２度以下になるようにすることである。
好ましい実施形態では、上記着色下地層及び光輝材含有層各々の着色材は、可視光線反射率が低い黒や赤等の濃色系（マンセル明度が５以下）、特に黒色系とされる。上述の如く、本発明は、着色下地層による光の吸収を利用してシェードでの明度を落とすから、着色材として可視光線反射率が低い濃色系着色材を採用するとき、ＦＩ値が高くなり、ＦＦ性の向上に有利になる。
着色材としては、顔料及び染料のいずれをも採用することができ、また、二種以上の着色材を混合して用いることもできる（混色）。
好ましい実施形態では、上記着色下地層の着色材と上記光輝材含有層の着色材が同色系とされる。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。
ここに、無彩色において同系色というためには、比較対象色のマンセル値での明度差が５．０以下であることが望まれる。有彩色において同系色というためには、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が望まれる。
好ましい実施形態では、上記着色下地層及び光輝材含有層各々の着色材が黒色系とされる。これにより、ＦＩ値が高く、金属質感の高いグレー色を得ることができる。
好ましい実施態様では、上記光輝材含有層の上に透明クリヤ層が直接積層される。従って、透明クリヤ層によって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、着色材を含有する着色下地層に、フレーク状光輝材及び着色材を含有する光輝材含有層を重ねた積層塗膜の設計方法であって、光輝材含有層の着色材を含まない状態でのＸＹＺ表色系のＹ(10゜)、ｋ＝Ｙ(20゜)／Ｙ(10゜)、及び光輝材含有層の着色材濃度Ｃの３つの変数をｘ、ｙ及びｚの各座標軸におく三次元直交座標空間において、式Ａ〜Ｈで各々表される平面で囲まれた八面体で区画される範囲を設定し、該八面体で区画される範囲に入ることを条件として、上記Ｙ(10゜)、ｋ及びＣを設定するから、塗装物がある程度の広がりのある「面」で輝くようになるとともに、際だったＦＦ性を得ることができる。
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。
＜積層塗膜の構成例＞
図１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、光輝材含有層１５及び透明クリヤ層１６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、光輝材含有層１５及び透明クリヤ層１６は上塗りに相当する。
図１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、光輝材含有層１５及び透明クリヤ層１６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、光輝材含有層１５及び透明クリヤ層１６は上塗りに相当する。
着色下地層１４には、濃色系顔料２１が分散している。光輝材含有層１５には、フレーク状光輝材２２及び着色下地層１４の顔料２１と同系色の濃色系顔料２３が分散している。顔料２１，２３としては、例えば、カーボンブラック、ペリレンブラック、アニリンブラック等の黒顔料、或いはペリレンレッド等の赤顔料など種々の色相の顔料を採用することができる。顔料２１として、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カーボンブラックを採用し、顔料２３として、２００ｎｍ以下の粒径範囲にピークを有する粒度分布をもつカーボンブラックを採用することが特に好ましい。
着色下地層１４の表面平滑度はBYK-Gardner社製WaveScan DOI（商品名）による測定値Ｗｄ（波長３〜１０ｍｍ）で８以下であり、光輝材含有層１５の厚さは１．５μｍ以上６μｍ以下である。
光輝材含有層１５の光輝材２２は、厚さが２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、当該光輝材含有層１５の表面と略平行になるように配向されている。すなわち、光輝材含有層１５の表面に対する光輝材２２の配向角は３度以下である。光輝材２２及び顔料２３を含有する塗料を着色下地層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、光輝材２２を配向角が３度以下（好ましくは２度以下）になるように並べる。
着色下地層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、光輝材含有層１５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、透明クリヤ層１６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。
＜散乱光等の制御＞
図２に示すように、光輝材含有層３０に多数の光輝材２２が分散している場合、光は複数の光輝材２２によって繰り返し反射される。このような多重反射を経て正反射方向から外れて光輝材含有層３０から出て行く散乱光が多くなると、ＦＩ値は低くなる。すなわち、ＦＩ値を高くするには、上記散乱光を減らすことが重要になる。また、多重反射を経て下地層３１に達する光は、この下地層３１で乱反射（拡散反射）される。この乱反射が強くなると、ＦＩ値が低くなる。従って、ＦＩ値を高くするには、下地層３１による乱反射を抑えることが重要になる。
図２に示すように、光輝材含有層３０に多数の光輝材２２が分散している場合、光は複数の光輝材２２によって繰り返し反射される。このような多重反射を経て正反射方向から外れて光輝材含有層３０から出て行く散乱光が多くなると、ＦＩ値は低くなる。すなわち、ＦＩ値を高くするには、上記散乱光を減らすことが重要になる。また、多重反射を経て下地層３１に達する光は、この下地層３１で乱反射（拡散反射）される。この乱反射が強くなると、ＦＩ値が低くなる。従って、ＦＩ値を高くするには、下地層３１による乱反射を抑えることが重要になる。
図３に示すように、光輝材含有層１５に含まれる顔料２３は、上記散乱光を吸収することでＦＩ値を高めることに寄与する。多重反射によって光路長が長くなることにより、光が顔料２３によって吸収されやすくなり、その結果、ＦＩ値が高くなる。破線の矢符は顔料２３によって散乱光が弱くなっていることを示している。また、着色下地層１４に達した散乱光はこの着色下地層１４で吸収される。つまり、乱反射が抑えられる。その結果、ＦＩ値が高くなる。
また、光輝材２２の面積占有率が低くなると、光輝材２２によって正反射される光量が少なくなり、ＦＩ値を高めることに不利になる。一方、光輝材２２の面積占有率が高くなると、光輝材２２による光の多重反射回数が多くなり、その結果、散乱光が増えるため、ＦＩ値を高くすることに不利になる。
ここに、ＦＩ値は、図４に示すように、積層塗膜１２の表面に対して該表面の垂線から４５゜傾けた角度で光を入射したときの、正反射方向から入射方向側に４５°傾けた反射光（４５゜反射光）の明度指数Ｌ*４５°と、正反射方向から入射方向側に１５°傾けた反射光（１５゜反射光）の明度指数Ｌ*１５°と、正反射方向から入射方向側に１１０°傾けた反射光（１１０゜反射光）の明度指数Ｌ*１１０°とに基いて、次式により求められる値である。
ＦＩ＝２．６９×(Ｌ*１５°−Ｌ*１１０°)１．１１／Ｌ*４５°０．８６
＜光輝材含有層について＞
図５は光輝材含有層の着色材を含まない状態でのＸＹＺ表色系の標準白色板で校正したＹ値の角度依存特性の一例を示す。図６にＹ値の測定方法を示す。光源４１の光輝材含有層１５に対する照射角は４５゜である。センサ４２による受光角は正反射方向を０゜としている。測定には株式会社村上色彩研究所製三次元変角分光測色システムGCMS-4を用いた。受光角（正反射方向から光源側への傾き角度）１０゜で測定した反射光のＹ値をＹ(10゜)、受光角２０゜で測定した反射光のＹ値をＹ(20゜)とすると、図５の例では、Ｙ(10゜)＝５１０、Ｙ(20゜)＝２００である。
＜光輝材含有層について＞
図５は光輝材含有層の着色材を含まない状態でのＸＹＺ表色系の標準白色板で校正したＹ値の角度依存特性の一例を示す。図６にＹ値の測定方法を示す。光源４１の光輝材含有層１５に対する照射角は４５゜である。センサ４２による受光角は正反射方向を０゜としている。測定には株式会社村上色彩研究所製三次元変角分光測色システムGCMS-4を用いた。受光角（正反射方向から光源側への傾き角度）１０゜で測定した反射光のＹ値をＹ(10゜)、受光角２０゜で測定した反射光のＹ値をＹ(20゜)とすると、図５の例では、Ｙ(10゜)＝５１０、Ｙ(20゜)＝２００である。
本発明は、塗装物がある程度の広がりのある「面」で輝くようにするとともに、際だったＦＦ性を得るために、５０≦Ｙ(10゜)≦８５０、Ｙ(20゜)＝ｋ×Ｙ(10゜)とし、Ｙ(10゜)、ｋ及び光輝材含有層の着色材濃度Ｃ（質量％）が、所定の条件を満足する関係になるようにしている。ここに、ｋは係数であり、０．２≦ｋ≦０．６である。以下、具体的に説明する。
試作実験によれば、図７に示すように、ｋ＝０．４であるときは、１００≦Ｙ(10゜)≦７００であり、且つ１０≦Ｃ≦３５であるときに、ＦＩ値が３０以上となる。また、２００≦Ｙ(10゜)≦６００であり、且つ１５≦Ｃ≦３０であるときに、ＦＩ値が３５以上となる。同図の好ましい範囲を示す図形の頂点ａ〜ｈに与えた座標(x,y,z)は、Ｙ(10゜)、ｋ及びＣの３つの変数をｘ、ｙ及びｚの各座標軸におく三次元直交座標空間の座標を表示したものである。この座標に関しては、図８及び図９も同じである。
同じく、ｋ＝０．２であるときは、図８に示すように、５０≦Ｙ(10゜)≦６５０であり、且つ５≦Ｃ≦３０であるときに、ＦＩ値が３０以上となる。そして、１５０≦Ｙ(10゜)≦５５０であり、且つ１０≦Ｃ≦２５であるときに、ＦＩ値が３５以上となる。
同じく、ｋ＝０．６であるときは、図９に示すように、２５０≦Ｙ(10゜)≦８５０であり、且つ１５≦Ｃ≦４０であるときに、ＦＩ値が３０以上となる。そして、３５０≦Ｙ(10゜)≦７５０であり、且つ２０≦Ｃ≦３５であるときに、ＦＩ値が３５以上となる。
図１０は、Ｙ(10゜)及び係数ｋの２つの変数を座標軸におく二次元直交座標系に上記図７〜図９の頂点ａ〜ｈ，ａ’〜ｈ’，ａ”〜ｈ”をプロットして、Ｙ(10゜)と係数ｋの関係をみたものである。このように、係数ｋの好ましい範囲はＹ(10゜)に応じて異なる。
図１１は、係数ｋ及び着色材濃度Ｃの２つの変数を座標軸におく二次元直交座標系に上記頂点ａ〜ｈ，ａ’〜ｈ’，ａ”〜ｈ”をプロットして、係数ｋと着色材濃度Ｃの関係をみたものである。このように、着色材濃度Ｃの好ましい範囲は係数ｋに応じて異なる。
以上を踏まえると、Ｙ(10゜)、係数ｋ及び着色材濃度Ｃに関し、ＦＩ値が３０以上となる範囲は、図１２に示すように、当該Ｙ(10゜)、ｋ及びＣの３つの変数をｘ、ｙ及びｚの各座標軸におく上記三次元直交座標空間で表すことができる。
すなわち、図１２に示す多面体の図形は、上記頂点ａ〜ｄ、ａ’〜ｄ’及びａ”〜ｄ”を三次元直交座標空間に配置して形成したものである。この多面体は、表１に示す各々４つの頂点を含む合計１０個の平面Ａ〜Ｊで囲まれている。
三次元直交座標空間(x,y,z)上の平面の式は「αｘ＋βｙ＋γｚ＋δ＝０」で表すことができ、上記１０個の平面の式は表１のようになる。
Ａ面の式とＩ面の式は同じであるから、両者は同一平面であり、Ｂ面の式とＪ面の式も同じであるから、両者は同一平面である。従って、図１２に示す多面体はＡ面〜Ｈ面の計８つの平面で囲まれた八面体であるということができる。また、この八面体では、Ｃ面とＦ面は凹稜角を形成し、Ｄ面とＧ面は凸稜角を形成している。
すなわち、図１２に示す多面体は、表１に示す８つの式Ａ〜Ｈで各々表される平面で囲まれ、且つ式Ｃで表される面と式Ｆで表される面が凹稜角を形成し、式Ｄで表される面と式Ｇで表される面が凸稜角を形成する八面体であるということができる。そして、Ｙ(10゜)、係数ｋ及び着色材濃度Ｃが、当該八面体で区画される範囲内に座標（Ｙ(10゜)，ｋ，Ｃ）が存するという条件を満足する関係にあるとき、ＦＩ値が３０以上となる。
次に、Ｙ(10゜)、係数ｋ及び着色材濃度Ｃに関し、ＦＩ値が３５以上となる範囲も、図１３に示すように、当該Ｙ(10゜)、ｋ及びＣの３つの変数をｘ、ｙ及びｚの各座標軸におく上記三次元直交座標空間で表すことができる。すなわち、この多面体の図形は、上記頂点ｅ〜ｈ、ｅ’〜ｈ’及びｅ”〜ｈ”を三次元直交座標空間に配置して形成したものであり、表２に示す各々４つの頂点を含む合計１０個の平面Ａ’〜Ｊ’で囲まれている。上記１０個の平面の式は表２のようになる。
Ａ’面の式とＩ’面の式は同じであるから、両者は同一平面であり、Ｂ’面の式とＫ’面の式も同じであるから、両者は同一平面である。従って、図１３に示す多面体はＡ’面〜Ｈ’面の計８つの平面で囲まれた八面体であるということができる。また、この八面体では、Ｃ’面とＦ’面は凹稜角を形成し、Ｄ’面とＧ’面は凸稜角を形成している。
すなわち、図１３に示す多面体は、表２に示す８つの式Ａ’〜Ｈ’で各々表される平面で囲まれ、且つ式Ｃ’で表される面と式Ｆ’で表される面が凹稜角を形成し、式Ｄ’で表される面と式Ｇ’で表される面が凸稜角を形成する八面体であるということができる。そして、Ｙ(10゜)、係数ｋ及び着色材濃度Ｃが、当該八面体で区画される範囲内に座標（Ｙ(10゜)，ｋ，Ｃ）が存するという条件を満足する関係にあるとき、ＦＩ値が３５以上となる。
ここに、ＦＩ値が３０以上となるようにＹ(10゜)、係数ｋ及び着色材濃度Ｃを設定したときの光輝材含有層の着色材を含有する状態でのＹ(10゜)は５０以上２００以下程度となり、係数ｋ（＝Ｙ(20゜)／Ｙ(10゜)）は０．１以上０．４以下程度になる。
＜好適実施例＞
−積層塗膜例１（グレー発色）−
本例の塗膜構成を表３に示す。
−積層塗膜例１（グレー発色）−
本例の塗膜構成を表３に示す。
着色下地層、光輝材含有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。着色下地層の顔料には市販カーボンブラックを採用した。光輝材含有層については、顔料として微粉カーボンブラックを採用し、光輝材としてアルミフレーク（平均粒径１２μｍ，厚さ１１０ｎｍ，表面粗さＲａ≦１００ｎｍ）を採用し、配向角は２度以下になるようにした。光輝材含有層の顔料を含有しない状態でのＹ(10゜)は５１９、Ｙ(20゜)は１９８である。
−積層塗膜例２（レッド発色）−
本例の塗膜構成を表４に示す。積層塗膜例１との相違点は、光輝材含有層の顔料として、カーボンブラックではなく、ペリレンレッドを採用した点であり、他の構成及び製法は積層塗膜例と同じである。但し、光輝材含有層の顔料を含有しない状態でのＹ(10゜)は５１９、Ｙ(20゜)は１９８である。
本例の塗膜構成を表４に示す。積層塗膜例１との相違点は、光輝材含有層の顔料として、カーボンブラックではなく、ペリレンレッドを採用した点であり、他の構成及び製法は積層塗膜例と同じである。但し、光輝材含有層の顔料を含有しない状態でのＹ(10゜)は５１９、Ｙ(20゜)は１９８である。
−積層塗膜例３（レッド発色）−
本例の塗膜構成を表５に示す。積層塗膜例１との相違点は、光輝材含有層及び着色下地層の顔料として、カーボンブラックではなく、ペリレンレッドを採用した点であり、他の構成及び製法は積層塗膜例１と同じである。但し、光輝材含有層の顔料を含有しない状態でのＹ(10゜)は５１９、Ｙ(20゜)は１９８である。
本例の塗膜構成を表５に示す。積層塗膜例１との相違点は、光輝材含有層及び着色下地層の顔料として、カーボンブラックではなく、ペリレンレッドを採用した点であり、他の構成及び製法は積層塗膜例１と同じである。但し、光輝材含有層の顔料を含有しない状態でのＹ(10゜)は５１９、Ｙ(20゜)は１９８である。
−積層塗膜の評価−
積層塗膜例１−３のＦＩ値を測定した。結果を表６に示す。
積層塗膜例１−３のＦＩ値を測定した。結果を表６に示す。
積層塗膜例２（レッド発色）は積層塗膜例１（グレー発色）よりもＦＩ値が低くなっている。積層塗膜例２の光輝材含有層の赤顔料（ペリレンレッド）は、黒顔料とは違って、可視光線高波長域の光を強く反射するためと認められる。つまり、赤顔料によって光が乱反射されることと、赤顔料は光輝材による散乱光の吸収が黒顔料に比べて弱いことのために、ＦＩ値が低くなっていると認められる。
積層塗膜例３は積層塗膜例２よりもさらにＦＩ値が低くなっている。積層塗膜例３では、着色下地層に赤顔料を採用しているため、つまり、着色下地層による光の吸収が黒顔料の場合に比べて弱いためと認められる。
１１ 車体（鋼板）
１２ 積層塗膜
１３ 電着塗膜
１４ 着色下地層
１５ 光輝材含有層
１６ 透明クリヤ層
２１ 顔料（着色材）
２２ 光輝材
２３ 顔料（着色材）
１２ 積層塗膜
１３ 電着塗膜
１４ 着色下地層
１５ 光輝材含有層
１６ 透明クリヤ層
２１ 顔料（着色材）
２２ 光輝材
２３ 顔料（着色材）
Claims (7)
- 被塗物の表面に直接又は間接的に形成された着色材を含有する着色下地層と、該着色下地層の上に重ねられた、フレーク状光輝材及び着色材を含有する光輝材含有層とを備えた積層塗膜の設計方法であって、
上記光輝材含有層の上記着色材を含まない状態でのＸＹＺ表色系の標準白色板で校正したＹ値に関して、受光角（正反射方向から光源側への傾き角度）１０゜で測定した反射光のＹ値をＹ(10゜)とし、受光角２０゜で測定した反射光のＹ値をＹ(20゜)とし、上記光輝材含有層の着色材濃度Ｃを質量百分率で表すとき、
Ｙ(20゜)＝ｋ×Ｙ(10゜)であり（但し、ｋは係数である。）、
上記Ｙ(10゜)、ｋ及びＣの３つの変数をｘ、ｙ及びｚの各座標軸におく三次元直交座標空間において、次の８つの式Ａ〜Ｈで各々表される平面で囲まれ、且つ式Ｃで表される面と式Ｆで表される面が凹稜角を形成し、式Ｄで表される面と式Ｇで表される面が凸稜角を形成する八面体で区画される範囲を設定し、
上記八面体で区画される範囲に入ることを条件として、上記Ｙ(10゜)、ｋ及びＣを設定することを特徴とする積層塗膜の設計方法。
式Ａ：３０００ｙ−１２０ｚ＋３０００＝０
式Ｂ：３０００ｙ−１２０ｚ＝０
式Ｃ：５ｘ−３７５０ｙ−２０００＝０
式Ｄ：５ｘ−３７５０ｙ＋１０００＝０
式Ｅ：１５０００ｙ−９０００＝０
式Ｆ：５ｘ−１２５０ｙ−３０００＝０
式Ｇ：５ｘ−１２５０ｙ＝０
式Ｈ：１５０００ｙ−３０００＝０ - 請求項１において、
上記光輝材がアルミフレークであり、その厚さが２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする積層塗膜の設計方法。 - 請求項２において、
上記光輝材含有層の表面に対する上記アルミフレークの配向角が３度以下であることを特徴とする積層塗膜の設計方法。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記着色下地層及び光輝材含有層各々の着色材が濃色系であることを特徴とする積層塗膜の設計方法。 - 請求項４において、
上記着色下地層の着色材と上記光輝材含有層の着色材が同色系であることを特徴とする積層塗膜の設計方法。 - 請求項５において、
上記着色下地層及び光輝材含有層各々の着色材が黒色系であることを特徴とする積層塗膜の設計方法。 - 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
上記光輝材含有層の上に透明クリヤ層が直接積層されていることを特徴とする積層塗膜の設計方法。
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