(57)【要約】【課題】鮮やかな色が発現する積層塗膜及び塗装物を提供する。【解決手段】本発明の積層塗膜は、第１の着色材及び光輝材を含有する下層塗膜３０と、該下層塗膜上に積層されており第２の着色材を含有する上層塗膜２０とを備え、上層塗膜の色は、下層塗膜の色と同系色であり、上層塗膜の第２の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率よりも、下層塗膜の第１の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率の方が大きい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の着色材及び光輝材を含有する下層塗膜と、該下層塗膜上に積層されており第２の着色材を含有する上層塗膜とを備えてなる積層塗膜において、
前記上層塗膜の色は、前記下層塗膜の色と同系色であり、
前記上層塗膜の第２の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率よりも、前記下層塗膜の第１の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率の方が大きい、積層塗膜。
【請求項２】
前記上層塗膜の第２の着色材を除く塗膜形成要素は、樹脂と、該樹脂よりも低屈折率のナノ粒子とを含む、請求項１に記載されている積層塗膜。
【請求項３】
前記下層塗膜の第１の着色材を除く塗膜形成要素は、樹脂と、該樹脂よりも高屈折率のナノ粒子とを含む、請求項１又は２に記載されている積層塗膜。
【請求項４】
前記上層塗膜の上に保護塗膜が設けられている、請求項１から３のいずれか一つに記載されている積層塗膜。
【請求項５】
前記第２の着色材には、前記第１の着色材と同じ着色材が含まれている、請求項１から４のいずれか一つに記載されている積層塗膜。
【請求項６】
被塗物に請求項１乃至５のいずれか一つに記載の積層塗膜を備える、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ものである。
【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。
【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
【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いる。ただ、色の好みにおいては鮮やかな色を好む人が比較的多い。しかしながら、鮮やかな発色を的確に制御する技術は上記の特許文献からは導き出すことができない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、鮮やかな色が発現する積層塗膜及び塗装物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の積層塗膜は、第１の着色材及び光輝材を含有する下層塗膜と、該下層塗膜上に積層されており第２の着色材を含有する上層塗膜とを備え、前記上層塗膜の色は、前記下層塗膜の色と同系色であり、前記上層塗膜の第２の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率よりも、前記下層塗膜の第１の着色材を除く塗膜形成要素の屈折率の方が大きい構成を備えている。ここで、「着色材」は、顔料、染料など塗膜に色彩を与える成分をいう。
【０００９】
上記の構成により、下層塗膜中で光輝材により反射されて積層塗膜外に出てくる着色光と、上層塗膜と下層塗膜との界面で反射されて積層塗膜外に出てくる着色光とが相まって積層塗膜に鮮やかな色が発現する。
【００１０】
本発明の好ましい態様では、前記上層塗膜の第２の着色材を除く塗膜形成要素は、樹脂と、該樹脂よりも低屈折率のナノ粒子とを含む。これにより、上層塗膜の屈折率を容易に小さく調節することができる。
【００１１】
本発明の好ましい態様では、前記下層塗膜の第１の着色材を除く塗膜形成要素は、樹脂と、該樹脂よりも高屈折率のナノ粒子とを含む。これにより、下層塗膜の屈折率を容易に大きく調節することができる。
【００１２】
本発明の好ましい態様では、前記上層塗膜の上に保護塗膜が設けられている。これにより、上層塗膜を確実に保護することができる。
【００１３】
本発明の好ましい態様では、前記第２の着色材には、前記第１の着色材と同じ着色材が含まれている。これにより、上層塗膜から出てくる着色光と下層塗膜から出てくる着色光とが同じ色となり、積層塗膜の色がより鮮やかな色となる。
【００１４】
本発明の塗装物は、被塗物に上記のいずれかの積層塗膜を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の積層塗膜によれば、積層塗膜外に２つの経路を通って出てくる着色光が同系色であるので、積層塗膜に鮮やかな色が発現する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る積層塗膜の模式的な断面を表す図である。
【図２】比較例に係る積層塗膜の模式的な断面を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
【００１８】
（実施形態１）
図１に示すように、実施形態１に係る積層塗膜は上から順に、上層塗膜２０及び下層塗膜３０の二層構造を有している。上層塗膜２０は有色透明であり、例えば合成樹脂に第２の着色材を含有させてなっている。下層塗膜３０は有色透明であるとともに光を反射する光輝材３２を含有しており、例えば合成樹脂に第１の着色材と光輝材３２とを含有させてなっている。
【００１９】
上層塗膜２０に含まれる第２の着色材には顔料が含まれており、下層塗膜３０に含まれる第１の着色材にも顔料が含まれている。そして、上層塗膜２０、下層塗膜３０の色は同系色である。このように同系色にするには、例えば上層塗膜２０に含まれる顔料の少なくとも１種と下層塗膜３０に含まれる顔料の少なくとも１種を同じにすればよいが、異なる顔料が含まれていても同系色とすることは可能である。
【００２０】
上層塗膜２０の色と下層塗膜３０の色とを同系色にするのは、上層塗膜２０の色と下層塗膜３０の色とをほぼ同じ色にして、積層塗膜全体からは鮮やかな色が見られるようにするためであり、同系色としては例えば日本色研配色体系において同じ色相に属している色ということができる。
【００２１】
一般的に自動車の車体塗装用途に用いられるアクリル樹脂は屈折率が１．５である。本実施形態においては、上層塗膜２０の塗膜構成要素の屈折率は、図１に示すように１．３であり、アクリル樹脂よりも小さい。下層塗膜３０の第１の着色材及び光輝材３２を除く塗膜構成要素の屈折率は上層塗膜２０の塗膜構成要素の屈折率よりも大きければよく、本実施形態では１．８である。
【００２２】
上層塗膜２０の塗膜形成要素の屈折率は１．２以上、１．５未満であることが好ましく、１．２以上、１．４以下であることがより好ましい。このように上層塗膜２０の塗膜形成要素の屈折率が通常のアクリル樹脂よりも小さいと、通常のアクリル樹脂からなる塗膜に比べて表面での光の反射量が少なくなり、より多くの光を積層塗膜の中に入れることができ、結果として積層塗膜外により多くの着色光を出射することができる。下層塗膜３０の塗膜形成要素の屈折率は１．５よりも大きいことが好ましく、１．６以上であることがより好ましい。下層塗膜３０の塗膜形成要素の屈折率と上層塗膜２０の塗膜形成要素の屈折率との差が大きいと、両塗膜２０，３０の界面での反射率が大きくなる。
【００２３】
このような屈折率とするために、本実施形態では下層塗膜３０の塗膜構成要素をアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂に、屈折率の大きさを制御する（大きくする）ために無機のナノ粒子を加えている。上層塗膜２０の塗膜構成要素もアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂に、屈折率の大きさを制御する（小さくする)ために別の種の無機のナノ粒子を加えている。屈折率を大きくする無機のナノ粒子としては、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ等を挙げることができる。また、屈折率を小さくする無機のナノ粒子としては、ＳｉＯ２、ＣａＦ２、ＭｇＦ等を挙げることができる。添加するナノ粒子の種類や量などで塗膜構成要素の屈折率の大きさを制御することができる。
【００２４】
ナノ粒子の粒子径は、ナノレベルといえるものであれば特に制限されないが、通常は２０ｎｍ以下である。２０ｎｍを超えると、例えば樹脂に分散させたときに透明性が低くなる可能性がある。より好ましくは１ｎｍ以上、１９ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２ｎｍ以上、１８ｎｍ以下である。
【００２５】
粒子径の測定方法としては、一般的な方法を用いることができる。例えば粒子を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、電界放射型透過電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）などで拡大観察し、無作為に１００個の粒子を選択してその長軸方向の長さを測定し、その平均値を粒子径とする。粒子の形状としては球状、楕円球状、立方体状、直方体状、ピラミッド状、針状、柱状、棒状、筒状、りん片状、板状、薄片状などが考えられるが、粒子径を測定する場合はそれぞれの長軸方向長さを測定するものとする。
【００２６】
合成樹脂に対する着色材の含有比率は、上層塗膜２０よりも下層塗膜３０の方が大きい方が好ましい。この含有比率が、上層塗膜２０の方が下層塗膜３０以上であると、上層塗膜２０での光の吸収率が大きくなるため、積層塗膜自体が暗い色になって鮮やかさが損なわれるおそれがあり、それを避けようとして全体の着色材の量を少なくすると、所望する濃さの色が得られなくなるおそれがある。
【００２７】
なお、被塗物と下層塗膜３０との間に下地層を設けてもよい。下地層は、例えば鋼製被塗物（例：自動車の車体外板）の表面に形成されたエポキシ系カチオン電着塗料による下塗り塗膜とその上に形成された、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の二層からなる塗膜とすればよい。
【００２８】
本実施形態の積層塗膜においては、入射光６０は上層塗膜２０の表面においてその一部が全波長に亘って反射される。従って反射光７０は白色光である。入射光６０の残りは上層塗膜２０内に入り、着色材により一部の波長域以外の波長の光は吸収されて特定の色（例えば赤色）の光となる。そして特定の色の光は、一部が上層塗膜２０と下層塗膜３０との界面で反射して反射光８２として積層塗膜外に出て行く。残りの光は下層塗膜３０内に入り、光輝材３２で反射されて下層塗膜３０から上層塗膜２０へ出射され、上層塗膜２０を通過して出射光８４となって積層塗膜から出て行く。なお、出射光８４は反射光８２よりも濃い色の光となる。
【００２９】
本実施形態の積層塗膜を外側から観察すると、反射光８２と出射光８４という特定の色の２つの光が重なって見えるため、鮮やかな色に見える。下層塗膜３０の屈折率が上層塗膜２０の屈折率よりも大きいことで、上層塗膜２０と下層塗膜３０との界面で反射する光の量が多くなる。また、各塗膜の屈折率の大きさは、無機のナノ粒子を混合させて調節しているので、容易に所望の屈折率とすることができる。
【００３０】
＜実施例及び比較例＞
実施例に係る積層塗膜として、図１に示す構造を有しており、各層の塗膜の構成は表１に示す通りの積層塗膜を作製した。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１において「アクリル系樹脂」とあるのは、日本ペイント株式会社製アクリル樹脂（酸価：２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価：７５ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量：５０００、固形分６０質量％）である。下層塗膜３０に含有されているナノ粒子として、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。上層塗膜２０に含有されているナノ粒子として、ＳｉＯ２ナノ粒子（シーアイ化成社製Nano Tek Slurry（ＳｉＯ２固形分２０質量％））を採用した。また、下層塗膜３０及び上層塗膜２０に含有されている顔料として、キナクドリンマゼンタ（大日精化工業株式会社製クロモファイン）、ペリレン（ＢＡＳＦ社製パリオゲンマルーンＬ３９２０）、酸化鉄（戸田工業株式会社製ＩＰＪ−２１８Ｈ）及びカーボンブラック（三菱化学株式会社製カーボンブラック＃２６５０）を採用した。下層塗膜３０に含有されている光輝材として、アルミフレーク（東洋アルミニウム株式会社製７６シリーズ）を採用した。屈折率は、上層塗膜２０が１．３、下層塗膜３０が１．８であった。
【００３３】
一方、比較例に係る積層塗膜として、図２に示す構造を有しており、各層の塗膜の構成は表２に示す通りの積層塗膜を作製した。なお、比較例に係る積層塗膜は、上層塗膜２１に着色材が含まれておらず無色透明であって屈折率が１．５である点と、下層塗膜３１の屈折率は１．５である点とが実施例とは異なっている。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表２における構成材料は、表１に用いられているものと同じである。
【００３６】
比較例では上層塗膜２１と下層塗膜３１とが同じ屈折率であるので、上層塗膜２１と下層塗膜３１との界面での反射は起こらない。従って、顔料による赤い色の光は下層塗膜３１からの出射光８５のみになる。
【００３７】
比較例における上層塗膜２１表面での反射では、上層塗膜２１の屈折率が１．５であるので、垂直反射率が４．０％であり、それに応じた反射光７１となる。一方、実施例における上層塗膜２０表面での反射は、上層塗膜２０の塗膜構成要素の屈折率が１．３であるので、垂直反射率が１．７％であり、そのため反射光７０は比較例の反射光７１の約４０％の光量となっている。そのため、積層塗膜内に入っていく光の量は実施例の方が多く、従って実施例の方が出射する光量が多くなる。
【００３８】
以上より、比較例に係る積層塗膜に比べて、実施例に係る積層塗膜の方が鮮やかな赤に見える。
【００３９】
（その他の実施形態）
上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。
【００４０】
上層塗膜の上に透明な保護塗膜を形成してもよい。保護塗膜は樹脂からなっていることが好ましく、上層塗膜と屈折率が同じであることが好ましい。
【００４１】
実施形態及び実施例に係る積層塗膜を構成する材料は、他の材料であってもよい。例えばアクリル系樹脂以外の樹脂を用いてもよいし、顔料も他の色・種類を用いてもよい。またナノ粒子も別の種類のナノ粒子を用いてもよい。各層の屈折率も上記の値に限定されない。光輝材には銅のフレークを用いてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
２０      上層塗膜
３０      下層塗膜
３２      光輝材
【図１】
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【図２】
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