(57)【要約】      （修正有）【課題】着色材を含有する下層塗膜と上層塗膜とを備えてなる積層塗膜の発色特性をコントロールする。【解決手段】鮮やかかつ深み感のある塗色を得るために、上層塗膜６の低屈折率化を図ると共に、下層塗膜の屈折率を上層塗膜の屈折率との関係で設定する。具体的には、上層塗膜６の屈折率ｎ１を１．２以上１．５以下とするときは、この上層塗膜６の屈折率ｎ１と下層塗膜５の屈折率ｎ２の比率ｎ１／ｎ２を０．６７以上１以下とし、上層塗膜の屈折率ｎ１を１．６以上３．０以下とするときは、上記屈折率の比率ｎ１／ｎ２を１よりも大きく且つ１．６７以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色材を含有する下層塗膜と、該下層塗膜上に積層された上層塗膜とを備えてなる積層塗膜において、
上記上層塗膜の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ１が１．２以上１．５以下であり、
上記上層塗膜の上記屈折率ｎ１と上記下層塗膜の少なくとも表層部の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ２の比率ｎ１／ｎ２が０．６７以上１以下であることを特徴とする積層塗膜。
【請求項２】
請求項１において、
上記上層塗膜の着色材を除く塗膜形成要素は、主成分である樹脂に該樹脂よりも低屈折率のナノ粒子が添加されてなることを特徴とする積層塗膜。
【請求項３】
着色材を含有する下層塗膜と、該下層塗膜上に積層された上層塗膜とを備えてなる積層塗膜において、
上記上層塗膜の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ１が１．６以上３．０以下であり、
上記上層塗膜の上記屈折率ｎ１と上記下層塗膜の少なくとも表層部の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ２の比率ｎ１／ｎ２が１よりも大きく且つ１．６７以下であることを特徴とする積層塗膜。
【請求項４】
請求項３において、
上記上層塗膜の着色材を除く塗膜形成要素は、主成分である樹脂に該樹脂よりも高屈折率のナノ粒子が添加されてなることを特徴とする積層塗膜。
【請求項５】
被塗物に請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の積層塗膜を備えることを特徴とする塗装物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層塗膜及び塗装物に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体等の塗装においては、防錆用の電着塗料によって下塗り塗膜を形成し、その上に下地隠蔽性を有する中塗り塗膜を形成し、その上に上塗り塗膜（ベース塗膜およびクリヤ塗膜）を重ねる塗膜構造が一般に採用されている。また、省資源等の観点から、中塗り塗膜をなくし、下塗り塗膜の上に上塗り塗膜を直接重ねることも試みられている。例えば、カチオン電着塗膜の上に下地隠蔽性を有するベース塗膜を形成し、その上にクリヤ塗膜を形成することがなされている。
【０００３】
ところで、ベース塗膜とクリヤ塗膜の屈折率を調整することによって、自動車塗膜に新たな意匠性を付与する試みは従来より知られている。例えば、特許文献１には、クリヤ塗膜の屈折率を１．５２２とすること、並びにベース塗膜とクリヤ塗膜との屈折率差を０．０１５以上とすることによって、塗膜の光輝感が見る角度によって変わるようにすることが記載されている。さらに、特許文献１には、メタクリル酸ｔ−ブチルを５０質量％以上使用したアクリル樹脂が低い屈折率を発揮し、スチレンを４０質量％以上使用したアクリル樹脂が高い屈折率を発揮することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ＺｎＯ２ナノ粒子を樹脂中に分散させると当該樹脂の高屈折率化が図れること、そのような樹脂を塗料組成物として用いることが記載されている。特許文献３にはクリアコーティングされた自動車の車体パネルにシリカナノ粒子を含有するシランコーティング組成物を塗布することによって反射防止表面特性を得ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−００７００６号公報
【特許文献２】特開２００８−０４４８３５号公報
【特許文献３】特表２０１２−５０５２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
塗装は被塗物に意匠性を付与する側面が強いところ、近年は個人の嗜好が多様化しており、色が鮮やかに出ていることが好まれることもあれば、やや暗めの落ち着いた色、或いは見る角度によって明るさに変化が出ることが好まれることもある。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の観点は、着色材を含有する下層塗膜とその上に積層された上層塗膜とを備えてなる積層塗膜に関し、両塗膜の屈折率のコントロールによって、鮮やかで且つ深み感のある塗色を得ることにある。
【０００８】
本発明の第２の観点は、着色材を含有する下層塗膜とその上に積層された上層塗膜とを備えてなる積層塗膜に関し、両塗膜の屈折率のコントロールによって、ＦＦ性（フリップフロップ性）が高い落ち着いた塗色を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記第１の観点から、上層塗膜の低屈折率化を図るとともに、下層塗膜の屈折率を上層塗膜の屈折率との関係で設定するようにした。
【００１０】
具体的には、当該観点に係る積層塗膜は、着色材を含有する下層塗膜と、該下層塗膜上に積層された上層塗膜とを備え、上層塗膜の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ１が１．２以上１．５以下であり、上層塗膜の上記屈折率ｎ１と下層塗膜の少なくとも表層部の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ２の比率ｎ１／ｎ２が０．６７以上１以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、「着色材」は、顔料、染料、光輝材など塗膜に色彩を与える成分をいう。
【００１２】
上記積層塗膜によれば、上層塗膜の屈折率ｎ１が従前のクリヤ塗膜に比べて低いため、上層塗膜表面での入射光の反射（以下、「表面反射」という。）が抑えられる。すなわち、光の透過率が高くなる。また、屈折率の比率ｎ１／ｎ２が０．６７以上１以下であるということは、上層塗膜と下層塗膜の屈折率差が小さいということである。このため、下層塗膜と上層塗膜の界面での光の反射（以下、「界面反射」という。）が抑えられ、さらに該界面に凹凸があっても光が強く乱反射することが避けられる。また、上記屈折率の比率ｎ１／ｎ２が１以下であるということは、光が上層塗膜から下層塗膜に入射するときに両塗膜の界面において光の全反射を生じないということである。
【００１３】
このように表面反射及び界面反射が抑えられることにより、下層塗膜への光の透過率が高くなり、その結果、入射光が着色材に接する確率が高くなる。よって、白っぽい塗色になることが避けられ、着色材による発色が鮮やかになる。しかも、下層塗膜と上層塗膜の界面において光の全反射を生じないから、塗膜を見る角度によって明度が大きく変化することがなく、鮮やかな発色に有利になる。
【００１４】
また、上層塗膜の屈折率が低く空気の屈折率に近くなっているから、従前よりも上層塗膜表面から離れた位置に下層塗膜の着色材の色が認識されるようになり、深み感が得られる。
【００１５】
本発明の好ましい態様では、上層塗膜の着色材を除く塗膜形成要素は、主成分である樹脂に該樹脂よりも低屈折率のナノ粒子が添加されてなることを特徴とする。
【００１６】
これにより、アクリル樹脂等の汎用樹脂を採用しながら、塗膜形成要素の屈折率を所期の低い値に設定することが容易になる。
【００１７】
本発明の好ましい態様では、下層塗膜の屈折率ｎ２が１．５以下（好ましくは１．４以下）であることを特徴とする。すなわち、上層膜及び下層塗膜を共に低屈折率にするというものである。これにより、上層塗膜の低屈折率化によって表面反射を抑えながら、上記屈折率の比率ｎ１／ｎ２を１に近づけて（例えば、０．９＜（ｎ１／ｎ２）≦１として）、界面反射を抑えることが容易になる。
【００１８】
次に、上記第２の観点に係る発明について説明する。本発明は、上記第２の観点から、上層塗膜の高屈折率化を図るとともに、下層塗膜の屈折率を上層塗膜の屈折率との関係で設定するようにした。
【００１９】
具体的には、当該観点に係る積層塗膜は、着色材を含有する下層塗膜と、該下層塗膜上に積層された上層塗膜とを備え、上層塗膜の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ１が１．６以上３．０以下であり、上層塗膜の上記屈折率ｎ１と上記下層塗膜の少なくとも表層部の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ２の比率ｎ１／ｎ２が１よりも大きく且つ１．６７以下であることを特徴とする。
【００２０】
この積層塗膜によれば、上層塗膜の屈折率ｎ１が高いため、上層塗膜表面での入射光の反射が強くなる。その結果、上層塗膜から下層塗膜に入る光の割合が減少し、暗めの落ち着いた色となる。また、上記屈折率の比率ｎ１／ｎ２が１よりも大きいということは、光が上層塗膜から下層塗膜に入射するときに両塗膜の界面において光の全反射を生じ、色が目に届かなくなるため、より暗めの色になる。
【００２１】
このように上記積層塗膜は、表面反射が強く且つ全反射を生ずることから、塗膜を見る角度によって塗膜が光って色が見えにくいときと色が見えるときの見え方の差が大きく、従って、ＦＦ性（フリップフロップ性）があるということができる。
【００２２】
また、上層塗膜と下層塗膜の屈折率の比率ｎ１／ｎ２が１よりも大きく且つ１．６７以下であるということは、両者の屈折率差が小さいということである。このため、下層塗膜と上層塗膜の界面での入射光の反射が抑えられ、該界面に凹凸があっても光が強く乱反射することが避けられる。よって、白っぽい塗色になることが避けられる。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様では、上層塗膜の着色材を除く塗膜形成要素は、主成分である樹脂に該樹脂よりも高屈折率のナノ粒子が添加されてなることを特徴とする。
【００２４】
これにより、アクリル樹脂等の汎用樹脂を採用しながら、上記塗膜形成要素の屈折率を所期の高い値に設定することが容易になる。
【００２５】
本発明の好ましい態様では、下層塗膜の屈折率ｎ２が１．５以下（好ましくは１．４以下）であることを特徴とする。すなわち、上層塗膜を高屈折率にする一方、下層塗膜を低屈折率にするというものである。これにより、上層塗膜の屈折率ｎ１を過度に高くせずとも、屈折率の比率ｎ１／ｎ２を大きくして全反射の臨界角を小さくすることができ、深み感を得易くなる。また、上層塗膜の屈折率ｎ１を過度に高くする必要がないから、ナノ粒子の添加で屈折率を調整するとき、そのナノ粒子添加量を抑えることができ、塗膜強度の確保に有利になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第１の観点に係る積層塗膜によれば、上層塗膜の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ１が１．２以上１．５以下であり、上層塗膜の屈折率ｎ１と下層塗膜の少なくとも表層部の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ２の比率ｎ１／ｎ２が０．６７以上１以下であるから、見る角度によって明度が大きく変化することがない鮮やかな塗色を得ることができる。
【００２７】
本発明の第２の観点に係る積層塗膜によれば、上層塗膜の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ１が１．６以上３．０以下であり、上層塗膜の屈折率ｎ１と下層塗膜の少なくとも表層部の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率ｎ２の比率ｎ１／ｎ２が１よりも大きく且つ１．６７以下であるから、深み感のある落ち着いた塗色を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る積層塗膜の一例を示す断面図である。
【図２】クリヤ塗膜の屈折率ｎ１とクリヤ塗膜表面での反射率との関係を示すグラフ図である。
【図３】クリヤ塗膜の屈折率ｎ１とベース塗膜の屈折率ｎ２の比率と、クリヤ塗膜とベース塗膜の界面での反射率との関係を示すグラフ図である。
【図４】クリヤ塗膜を低屈折率にしたときの積層塗膜における光の垂直反射率及び透過率の一例を示す図である。
【図５】クリヤ塗膜を高屈折率にしたときの積層塗膜における光の垂直反射率及び透過率の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
図１に示す積層塗膜において、１は鋼製被塗物（例えば、自動車の車体外板）である。この被塗物１の表面にエポキシ系カチオン電着塗料による下塗り塗膜２が形成されている。この下塗り塗膜２の上に、耐光劣化性、耐チッピング性及び発色性を高めるための下地隠蔽性を有する中塗り塗膜３が重ねられている。そして、中塗り塗膜３の上に上塗り塗膜４が重ねられている。
【００３１】
上塗り塗膜４は、ベース塗膜（下層塗膜）５と、ベース塗膜４の上に重ねられたクリヤ塗膜（上層塗膜）６よりなる。ベース塗膜５は、着色材としての顔料７、光輝材８等が樹脂中に分散してなり、積層塗膜に発色性ないし意匠性を付与する。クリヤ塗膜６は、積層塗膜に耐候性や耐摩耗性を付与する。図１の例では、クリヤ塗膜６に屈折率調整用のナノ粒子９が添加されている。
【００３２】
本発明の特徴とするところは、クリヤ塗膜６の屈折率ｎ１及びベース塗膜５の屈折率ｎ２の適正化を図ったことにある。屈折率ｎ１，ｎ２各々はいずれも各塗膜における着色材を除く塗膜形成要素の屈折率のことである。以下、具体的に説明する。
【００３３】
＜クリヤ塗膜の屈折率ｎ１と表面反射率・界面反射率の関係＞
光線が屈折率Ｎ０の物質から屈折率Ｎ１の物質に垂直入射するときの表面反射率Ｒは次式で与えられることが知られている。
【００３４】
Ｒ＝((Ｎ０−Ｎ１)／(Ｎ０＋Ｎ１))２
上記式によれば、空気の屈折率を１とするとき、光が空気から屈折率ｎ１のクリヤ塗膜６に垂直入射するときの表面反射率（垂直反射率）は表１に示すとおりである。図２に示すように、ｎ１が大きくなるに従って表面反射率が大きくなる。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
空気の屈折率を１とし、ベース塗膜５の屈折率ｎ２を１．５とするとき、光が空気から屈折率ｎ１のクリヤ塗膜６に垂直入射するときのベース塗膜５とクリヤ塗膜６の界面での反射率（垂直反射率）は、表２に示すとおりである。図３に示すように、屈折率の比率ｎ１／ｎ２が１であるときの界面反射率はゼロであり、比率ｎ１／ｎ２が１よりも小さくなるに従って界面反射率が大きくなり、また、比率ｎ１／ｎ２が１よりも大きくなるに従って界面反射率が大きくなる。
【００３７】
【表２】
2015085257.tif 000004
【００３８】
ここに、界面反射率は次式によって算出している。
【００３９】
界面反射率＝（空気からクリヤ塗膜６への垂直透過率）
×（ベース塗膜５とクリヤ塗膜６の界面での垂直反射率）
図４にクリヤ塗膜６の屈折率ｎ１＝１．３のときの積層塗膜における光の垂直反射率及び透過率の一例を示す。表１によれば、屈折率ｎ１＝１．３のクリヤ塗膜６の表面での垂直反射率は１．７％である。また、ベース塗膜５の屈折率ｎ２＝１．５であるから、上記屈折率と反射率との関係式から、ベース塗膜５とクリヤ塗膜６の界面での垂直反射率は０．５１％である。
【００４０】
従って、光源からの光１００％のうちの１．７％がクリヤ塗膜６の表面で反射されるから、クリヤ塗膜６への透過率は９８．３％である。この９８％の透過光のうちの０．５１％がベース塗膜５とクリヤ塗膜６の界面で反射されるから、界面反射率は９８．３％×０．５１×０．０１≒０．５０％となる。
【００４１】
図５にクリヤ塗膜６の屈折率ｎ１＝１．８のときの積層塗膜における光の垂直反射率及び透過率の一例を示す。表１によれば、屈折率ｎ１＝１．８のクリヤ塗膜６の表面での垂直反射率は８．２％である。また、ベース塗膜５の屈折率ｎ２＝１．５であるから、ベース塗膜５とクリヤ塗膜６の界面での垂直反射率は０．８３％である。
【００４２】
従って、光源からの光１００％のうちの８．２％がクリヤ塗膜６の表面で反射されるから、クリヤ塗膜６への透過率は９１．８％である。この９１．８％の透過光のうちの０．８３％がベース塗膜５とクリヤ塗膜６の界面で反射されるから、界面反射率は９１．８％×０．８３×０．０１≒０．７６％となる。
【００４３】
＜実施形態１＞
本実施形態はクリヤ塗膜６の屈折率ｎ１を１．２以上１．５以下とし、この屈折率ｎ１とベース塗膜５の屈折率ｎ２の比率ｎ１／ｎ２を０．６７以上１以下とするケースである。
【００４４】
クリヤ塗膜６の屈折率ｎ１が１．２以上１．５以下であるということは、表１から明らかなように、クリヤ塗膜６での表面反射率（垂直反射率）が４％以下であり、クリヤ塗膜６への光の透過率が比較的高いということである。屈折率の比率ｎ１／ｎ２が０．６７以上１以下であるということは、ベース塗膜５とクリヤ塗膜６の界面での垂直反射率が４％以下であり、ベース塗膜５への光の透過率が比較的高いということである。また、屈折率の比率ｎ１／ｎ２が１以下であるということは、クリヤ塗膜６の屈折率ｎ１がベース塗膜５の屈折率ｎ２よりも低いということ、つまり、ベース塗膜５とクリヤ塗膜６の界面において光の全反射を生じないということである。
【００４５】
従って、本実施形態によれば、ベース塗膜５への光の透過率が高くなり、その結果、入射光が着色材（顔料７，光輝材８）に接する確率が高くなって発色が鮮やかになる。また、ベース塗膜５とクリヤ塗膜６の界面での反射率が低いから、該界面での光の乱反射が抑えられる。さらに、下層塗膜と上層塗膜の界面において光の全反射を生じないから、塗膜を見る角度によって明度が大きく変化することがない。
【００４６】
−実施例１−
実施例１の上塗り塗膜の構成を表３に示す。
【００４７】
【表３】
2015085257.tif 000005
【００４８】
表３において、ベース塗膜５を構成するアクリル系樹脂としては、日本ペイント社製アクリル樹脂（酸価；２０ｍｇＫＯＨ／ｇ，水酸基価；７５ｍｇＫＯＨ／ｇ，数平均分子量；５０００，固形分６０質量％）を採用した。顔料としては、三菱化学社製三菱カーボンブラック＃２６５０を採用した。ベース塗膜５の屈折率ｎ２は１．５である。
【００４９】
クリヤ塗膜６を構成するクリヤ用アクリル系樹脂としては日本ペイント社製アクリル樹脂を採用し、クリヤ塗膜６の屈折率ｎ１を低めに調整するために、ＳｉＯ２ナノ粒子を添加した。ＳｉＯ２ナノ粒子としては、シーアイ化成社製Nano Tek Slurry（ＳｉＯ２固形分２０質量％）を採用した。クリヤ塗膜６の屈折率ｎ１は１．４である。
【００５０】
−実施例２−
実施例２の上塗り塗膜の構成を表４に示す。
【００５１】
【表４】
2015085257.tif 000006
【００５２】
実施例１との相違は、ベース塗膜５の屈折率をｎ２＝１．４にするために、ベース塗膜５にＳｉＯ２ナノ粒子（シーアイ化成社製Nano Tek Slurry（ＳｉＯ２固形分２０質量％））を添加した点にある。
【００５３】
−比較例−
比較例の上塗り塗膜の構成を表５に示す。
【００５４】
【表５】
2015085257.tif 000007
【００５５】
実施例１との相違は、クリヤ塗膜を、ＳｉＯ２ナノ粒子を添加することなく、日本ペイント社製クリヤ用アクリル樹脂のみで形成し、その屈折率をｎ１＝１．５とした点にある。
【００５６】
＜実施形態２＞
本実施形態はクリヤ塗膜６の屈折率ｎ１を１．６以上３．０以下とし、この屈折率ｎ１とベース塗膜５の屈折率ｎ２の比率ｎ１／ｎ２を１よりも大きく且つ１．６７以下とするケースである。
【００５７】
クリヤ塗膜６の屈折率ｎ１が１．６以上３．０以下であるということは、表１から明らかなように、クリヤ塗膜６での表面反射率（垂直反射率）が５％以上であり、クリヤ塗膜６を介してベース塗膜５に進入する光の割合が少なくなるということである。屈折率の比率ｎ１／ｎ２が１よりも大きく且つ１．６７以下であるということは、両者の屈折率差が小さいということである。屈折率の比率ｎ１／ｎ２が１よりも大きいということは、光がクリヤ塗膜６からベース塗膜５に入射するときに両塗膜の界面において光の全反射を生ずるということである。
【００５８】
従って、本実施形態によれば、塗膜を見る角度によって明度が変化し（ＦＦ性が得られ）、塗色に深み感が出ることになり、また、表面反射が強いことにより、暗めの落ち着いた塗色が得られる。
【００５９】
−実施例３−
実施例３の上塗り塗膜の構成を表６に示す。
【００６０】
【表６】
2015085257.tif 000008
【００６１】
ベース塗膜５は実施例１と同じであり、その屈折率ｎ２は１．５である。クリヤ塗膜６は、その屈折率ｎ１を高めに調整するために、ＳｉＯ２ナノ粒子ではなく、ＺｒＯ２ナノ粒子を添加した点が実施例１と異なる。ＺｒＯ２ナノ粒子としては、住友大阪セメント社製ＺｒＯ２ナノ粒子分散液（ＺｒＯ２固形分２０質量％）を採用した。クリヤ塗膜６の屈折率ｎ１は１．８である。
【００６２】
−実施例４−
実施例４の上塗り塗膜の構成を表７に示す。
【００６３】
【表７】
2015085257.tif 000009
【００６４】
実施例３との相違は、ベース塗膜５の屈折率をｎ２＝１．４にするために、ベース塗膜５にＳｉＯ２ナノ粒子（シーアイ化成社製Nano Tek Slurry（ＳｉＯ２固形分２０質量％））を添加した点にある。
【００６５】
＜その他＞
上記実施形態のベース塗膜５は単層であるが、ベース塗膜５を上下二層構造として、上側ベース塗膜層の屈折率ｎ２を上記実施形態１，２のように設定してもよい。
【００６６】
また、上塗り塗膜４のベース塗膜５を透明性を有するカラーベース塗膜とし、中塗り塗膜３をカラー中塗り塗料によって形成するケースにも本発明は適用することができる。この場合、上層塗膜としての透明性を有するカラーベース塗膜５の屈折率ｎ１と、下層塗膜としてのカラー中塗り塗膜３の屈折率ｎ２を、上記実施形態１，２のように設定する。
【００６７】
上記実施形態は下塗り塗膜と上塗り塗膜の間に中塗り塗膜を備えているケースであるが、中塗り塗膜を省略して、下塗り塗膜の上に上記ベース塗膜を直に重ねるようにした積層塗膜にも本発明は適用することができる。
【００６８】
着色材に関し、顔料に代えて或いは顔料と共に染料を採用してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１    被塗物
２    下塗り塗膜
３    中塗り塗膜
４    上塗り塗膜
５    ベース塗膜（下層塗膜）
６    クリヤ塗膜（上層塗膜）
７    顔料（着色材）
８    光輝材（着色材）
９    ナノ粒子
【図１】
2015085257.tif 000010
【図２】
2015085257.tif 000011
【図３】
2015085257.tif 000012
【図４】
2015085257.tif 000013
【図５】
2015085257.tif 000014