МНОГОСЛОЙНАЯ ПОКРОВНАЯ ПЛЕНКА И ИЗДЕЛИЕ С ПОКРЫТИЕМ
MULTILAYER COATING FILM AND ARTICLE WITH COATING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к многослойной покровной пленке, состоящей из глянцевого слоя (слоя на металлической основе), содержащего глянцевый материал, и нанесенного на глянцевый слой окрашенного слоя (прозрачного слоя), который является просвечивающим и содержит пигмент. Настоящее также изобретение относится к изделию с покрытием, содержащим многослойную покровную пленку.
Уровень техники
В последнее время для окрашивания объекта (такого как автомобиль), которому требуется придать высококачественный цветовой тон, желательны краски с высокой насыщенностью цвета на высвеченных участках, а также создающие ощущение большой глубины. В патентном документе 1 описано достижение цветового тона, создающего ощущение глубины, путем использования многослойного листа, применимого для использования при формовании компонентов автомобиля. Многослойный лист по патентному документу 1 состоит из листа с металлическим глянцем и окрашенного слоя, нанесенного на лист с металлическим глянцем. Устанавливают светлоту L* света, который может проходить сквозь окрашенный слой, от 20 до 80, величину глянца листа с металлическим глянцем 200 или более и насыщенность С* цвета зеркально отраженного под углом 45° света 150 или более. В патентном документе 1 также описано добавление алюминиевых чешуек в лист с металлическим глянцем и использование красного перилена в качестве пигмента для окрашенного слоя.
Перечень ссылок
Патентный документ
Патентный документ 1: Публикация нерассмотренной японской патентной заявки 2006-281451
Краткое изложение сущности изобретения
Техническая задача
Именно свойства изменения яркости при изменении угла обзора придают эффект светотени или металлический эффект металлическому покрытию, нанесенному, например, на кузов автомобиля. Светлота изделия с покрытием, обладающим свойствами изменения яркости при изменении угла обзора, изменяется в зависимости от угла, под которым на него смотрят. Иными словами, свойства изменения яркости при изменении угла обзора делают более выраженной светлоту (т.е. высвеченные участки) и темноту (т.е. затененные участки). Свойства изменения яркости при изменении угла обзора часто выражаются величиной флоп-индекса (ФИ) (индекса металлического эффекта) компании X-Rite, Inc. Однако, получаемая до настоящего времени величина ФИ металлических покрытий составляет обычно около 18, и до сих пор не достигнут производящий сильное впечатление усиленный металлический эффект.
Вкратце, величина ФИ выражает степень светлоты высвеченных участков (при обзоре под углом, близким к углу зеркального отражения) относительно светлоты затененных участков, и, следовательно, величина ФИ является малой в случае низкой светлоты высвеченных участков. Количество глянцевого материала может быть увеличено, чтобы повысить светлоту высвеченных участков. Тем не менее, увеличение количества глянцевого материала также усиливает диффузное отражение глянцевого материала светлоту затененных участков. Это означает невозможность достижения значительных свойств изменения яркости при изменении угла обзора.
Соответственно, в основу настоящего изобретения положена задача усовершенствования свойств изменения яркости при изменении угла обзора у многослойной покровной пленки, у которой теплый цветовой тон проявляется сквозь глянцевый слой и полупрозрачный окрашенный слой, с достижением тем самым цвета с металлической текстурой, имеющего высококачественный цветовой тон.
Решение задачи
С целью решения указанной задачи главное внимание в настоящем изобретении уделено взаимосвязи между отражающими свойствами глянцевого слоя и содержанием пигмента в окрашенном слое.
Описанная в изобретении многослойная покровная пленка имеет глянцевый слой, который содержит глянцевый материал и непосредственно или опосредованно сформирован на поверхности объекта нанесения покрытия; и окрашенный слой, который является полупрозрачным, содержит пигмент теплого цветового тона и наслоен на глянцевый слой.
Глянцевый слой удовлетворяет следующим условиям в отношении величины Y, калиброванной с использованием стандартной белой пластины, в колориметрической системе XYZ:
Y(10°) составляет 50 или более и 950 или менее;
Y(25°)=k×Y(10°) (где k означает коэффициент); и
k составляет 0,05 или более и 0,35 или менее,
при этом Y(10°) означает величину Y отраженного света, измеренную под углом 10° приема света (углом отклонения в сторону источника света от угла зеркального отражения), a Y(25°) означает величину Y отраженного света, измеренную под углом 25° приема света в случае, когда угол падения света составляет 45° (угол с отклонением на 45° от нормали к поверхности глянцевого слоя), и
содержание С пигмента теплого цветового тона в окрашенном слое составляет 1% или более по весу и 17% или менее по весу.
Величиной Y в колориметрической системе XYZ является измеряемая величина, отображающая светлоту (отражение света). Y(10°) является показателем восприятия блеска высвеченных участков. Y(25°) является показателем, позволяющим определять, ясно ли различим оттенок пигмента теплого цветового тона под углом, незначительно смещенным от высвеченных участков. Когда Y(10°) составляет 50 или более и 950 или менее, а "k" в уравнении Y(25°)=k×Y(10°) составляет 0,05 или более и 0,35 или менее, пигмент окрашенного слоя выглядит блестящим за счет света, отраженного от глянцевого слоя, и может ясно различаться его оттенок. Соответственно, улучшаются свойства изменения яркости при изменении угла обзора.
Однако простого выбора отражающих свойств глянцевого слоя, как описано выше, недостаточно для доведения величины ФИ до удовлетворительного уровня, поскольку при увеличении количества глянцевого материала с целью усиления светлоты высвеченных участков также увеличивается количество света в направлении затененных участков, в результате чего светлота затененных участков увеличивается из-за диффузного отражения падающего света, например, на краях глянцевого материала.
Устранение этого недостатка достигается в настоящем изобретении путем сочетания отражающих свойств глянцевого слоя и свойств прозрачности окрашенного слоя с целью получения большой величины ФИ. Иными словами, одной из важных особенностей настоящего изобретения является получение большой величины ФИ у многослойной покровной пленки за счет сочетания отражающих свойств глянцевого слоя и свойств прозрачности окрашенного слоя.
Более точно, свойства прозрачности окрашенного слоя зависят от содержания пигмента в окрашенном слое. При низком содержании пигмента свет, отраженный от глянцевого слоя, в частности, рассеянный свет, не ослабляется значительно при прохождении через окрашенный слой. Соответственно, величина ФИ является небольшой. С другой стороны, при содержании пигмента 1% или более свет поглощается частицами пигмента при прохождении через окрашенный слой. Кроме того, за счет прохождения света через частицы пигмента увеличивается длина оптического пути. Соответственно, затененные участки имеют меньшую светлоту. В результате, величина ФИ увеличивается. Верхний предел содержания пигмента предпочтительно составляет 17%, поскольку при слишком высоком содержании пигмента частицы пигмента блокируют больше света, отраженного от глянцевого слоя, в результате чего величина ФИ уменьшается.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения для отражательной способности глянцевого слоя, измеренной под углом 110° приема света в случае, когда угол падения света составляет 45°, в диапазоне длин волн от 450 нм до 700 нм, установлена средняя величина 0,003 или более и 0,045 или менее, определенная как абсолютная величина относительно отражательной способности стандартной белой пластины. Эта конфигурация способствует получению большей величины ФИ и является выгодной для достижения выраженного эффекта светотени. Эта конфигурация способствует получению большей величины ФИ и выгодна для достижения сильного эффекта светотени.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения глянцевый слой содержит пигмент, оттенок которого сходен с оттенком окрашенного слоя.
При этой конфигурации пигмент окрашенного слоя выглядит блестящим вблизи освещенных участков за счет света, отраженного от глянцевого слоя. В то же время, возрастает глубина цвета на затененных участках за счет взаимного перекрывания пигмента окрашенного слоя и пигмента глянцевого слоя. Более того, поскольку глянцевый слой содержит пигмент, содержание пигмента в окрашенном слое необязательно должно быть высоким для достижения глубины цвета, и может повышаться светопроницаемость окрашенного слоя. Иными словами, на высвеченных участках может проявляться прозрачный яркий цвет без ущерба для проявления цвета многослойной покровной пленки в целом. Это выгодно для достижения яркости и глубины цвета современным способом.
-1
-1
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения окрашенный слой содержит в качестве пигмента красноватый пигмент, наклон касательной к спектру прозрачности окрашенного слоя на волне длиной 620 нм, определенный как абсолютная величина, составляет 0,012 нм или более и 0,03 нм или менее, при этом спектральная прозрачность получена путем деления спектральной отражательной способности, измеренной для окрашенного слоя, нанесенного на глянцевый слой под углом 25° приема света в случае, когда угол падения света составляет 45°, на спектральную отражательную способность, измеренную для глянцевого слоя с удаленным окрашенным слоем и, соответственно, обнаженной поверхностью под углом 25° приема света в случае, когда угол падения света составляет 45°.
В данном примере для измерения спектральной прозрачности, используемой с целью получения спектра спектральной прозрачности окрашенного слоя, установлен угол 25° приема света, при котором ясно различим красный оттенок. В случае красноватого пигмента спектральная отражательная способность возникает в диапазоне длин волн от 590 нм до 650 нм. По этой причине используется наклон касательной к области на волне длиной 620 нм, которая является срединным значением длин волн в этом диапазоне.
-1
-1
-1
По данным исследования, проведенного авторами настоящего изобретения, насыщенность цвета С* пропорциональна наклону касательной к спектру на волне длиной 620 нм и составляет приблизительно 150 (верхний предел) при наклоне 0,03 нм. В рассмотренном варианте осуществления наклон касательной 0,012 нм или более и 0,03 нм или менее означает, что может достигаться проявление ярко-красного цвета с высокой прозрачностью.
Применимые примеры красноватого пигмента включают органические пигменты, такие как красный перилен, дибром "anza slon" красный, красный азокраситель, красный антрахинон, красный хинакридон, дикетопирролопиррол.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения средний размер частиц (среднечисленный размер частиц) красноватого пигмента составляет 2 нм или более и 160 нм или менее.
Поскольку средний размер частиц пигмента составляет 160 нм или менее, не происходит геометрооптического рассеяния или рассеяния Ми, вызванного частицами пигмента. Поскольку средний размер частиц пигмента составляет 2 нм или более, также может предотвращаться рэлеевское рассеяние, что выгодно для проявления обладающего прозрачностью ярко-красного цвета. Кроме того, когда частицы пигмента имеют малый размер, с ними чаще вступает в контакт свет, который поглощается частицами пигмента при его прохождении через окрашенный слой, по сравнению с частицами пигмента более крупного размера. Ослабление света не оказывает значительного влияния на светлоту высвеченных участков, поскольку глянцевый слой отражает большое количество света в сторону высвеченных участков. Однако ослабление света значительно влияет на светлоту затененных участков, поскольку глянцевый слой отражает мало света в сторону затененных участков. Соответственно, меньший размер частиц пигмента способствует получению большей величины ФИ и выгоден для достижения сильного эффекта светотени.
Средний размер частиц красноватого пигмента более предпочтительно составляет 2 нм или более и 100 нм или менее, еще более предпочтительно 2 нм или более и 40 нм или менее.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения глянцевый слой содержит в качестве глянцевого материала чешуйки алюминия размером 5 мкм или более и 15 мкм или менее, толщиной 20 нм или более и 200 нм или менее и с шероховатостью Ra поверхности 100 нм или менее, доля которых составляет 8% или более по весу и 20% или менее по весу смолы, содержащейся в глянцевом слое.
Эта конфигурация выгодна для достижения отражающих свойств глянцевого слоя (а именно, когда Y(10°) составляет 50 или более и 950 или менее, a Y(25°)/Y(10°) составляет от 0,05 до 0,35).
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения непосредственно на глянцевый слой наслоен просвечивающий прозрачный слой. За счет просвечивающего прозрачного слоя может достигаться устойчивость к кислотам и царапинам.
Объектом с нанесенным на него покрытием, содержащим многослойную покровную пленку, является, например, кузов автомобиля. Объектом с нанесенным на него покрытием может также являться кузов мотоцикла или других транспортных средств или другие металлические или пластмассовые изделия.
Преимущества изобретения
Согласно настоящему изобретению глянцевый слой сконфигурирован таким образом, что Y(10°) составляет 50 или более и 950 или менее, Y(25°) составляет 0,05 или более и 0,35 или менее величины Y(10°), а содержание С пигмента теплого цветового тона в окрашенном слое составляет 1% или более по весу и 17% или менее по весу. Благодаря сочетанию отражающих свойств глянцевого слоя и свойств прозрачности окрашенного слоя пигмент окрашенного слоя выглядит блестящим вблизи высвеченных участков за счет света, отраженного от глянцевого слоя. В то же время, такое сочетание способствует увеличению величины ФИ и является выгодным для достижения современным способом цвета с металлической текстурой, имеющего высококачественный цветовой тон с превосходной яркостью и глубиной.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематически показан вид в разрезе многослойной покровной пленки.
На фиг. 2 показана диаграмма, иллюстрирующая отраженный свет, чтобы пояснить, как рассчитывается величина ФИ.
На фиг. 3 показан график, иллюстрирующий пример зависимости угла Y(10°) от глянцевого слоя в состоянии без пигмента.
На фиг. 4 показано, как измеряется величина Y.
На фиг. 5 показан график, иллюстрирующий спектральную отражательную способность соответствующих глянцевых слоев согласно одному из примеров и сравнительному примеру, измеренную под углом 110° приема света в случае, когда угол падения света составляет 45°.
На фиг. 6 показано изображение поверхности глянцевого слоя согласно одному из примеров.
На фиг. 7 показан график, иллюстрирующий зависимость между долей площади алюминия при комбинированном использовании чешуек алюминия и низкоотражающих чешуек и средней отражательной способностью глянцевого слоя под углом 110° приема света.
На фиг. 8 показан график, иллюстрирующий зависимость между средней отражательной способности под углом 110° приема света и величиной ФИ.
На фиг. 9 показана диаграмма спектральной прозрачности соответствующих окрашенных слоев согласно одному из примеров и сравнительному примеру.
На фиг. 10 показана увеличенная часть диаграммы, проиллюстрированной на фиг. 9.
На фиг. 11 показан график, иллюстрирующий зависимость между наклоном касательной к спектру на волне длиной 620 нм и насыщенностью цвета С*.
На фиг. 12 показан график, иллюстрирующий зависимость между наклоном касательной к спектру на волне длиной 620 нм и размером частиц пигмента в окрашенном слое.
На фиг. 13 показан график, иллюстрирующий предпочтительные диапазоны содержания С пигмента и Y(10°) при Y(25°)=k×Y(10°) (коэффициент k составляет от 0,05 до 0,35).
На фиг. 14 показан график, иллюстрирующий предпочтительные диапазоны содержания С пигмента и Y(10°) при коэффициенте k, равном 0,35.
На фиг. 15 показан график, иллюстрирующий предпочтительные диапазоны содержания С пигмента и Y(10°) при коэффициенте k, равном 0,2.
На фиг. 16 показан график, иллюстрирующий предпочтительные диапазоны содержания С пигмента и Y(10°) при коэффициенте k, равном 0,05.
На фиг. 17 показан график, иллюстрирующий зависимость между Y(10°) и коэффициентом k.
На фиг. 18 показан график, иллюстрирующий зависимость между коэффициентом k и содержанием С пигмента.
На фиг. 19 показан график, иллюстрирующий диапазоны Y(10°), коэффициента k и содержания С пигмента при величине ФИ, равной 20 или более.
На фиг. 20 показан график, иллюстрирующий диапазоны Y(10°), коэффициента k и содержания С пигмента при величине ФИ, равной 30 или более.
Описание варианта осуществления
Далее со ссылкой на чертежи будет описан один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Приведенное далее описание одного из предпочтительных вариантов осуществления служит лишь примером и не имеет целью ограничить объем, применения или использование настоящего изобретения.
Пример конфигурации многослойной покровной пленки
Как показано на фиг. 1, в рассматриваемом варианте осуществления многослойная покровная пленка 12, которой покрыта поверхность кузова 11 автомобиля, содержит глянцевый слой (первое основание) 14, окрашенный слой (второе основание) 15, который является полупрозрачным, и просвечивающий прозрачный слой 16, которые последовательно нанесены поверх друг друга. На поверхности кузова 11 автомобиля путем катионного электролитического осаждения сформирована электролитическая покровная пленка 13. Многослойная покровная пленка 12 находится поверх электролитической покровной пленки 13.
Глянцевый слой 14 содержит в качестве чешуйчатого глянцевого материала высокоотражающие чешуйки 21 и низкоотражающие чешуйки 22 меньшей толщины, чем высокоотражающие чешуйки 21. Глянцевый слой 14 также содержит в качестве пигментов пигменты 23 теплых цветовых тонов, защищающий от УФ излучения материал и т.п. Окрашенный слой 15 содержит пигменты 25 теплых цветовых тонов, цвет которых сходен с цветом пигментов 23 теплых цветовых тонов в глянцевом слое 14, защищающий от УФ излучения материал и т.п.
Чешуйчатые глянцевые материалы 21 и 22 ориентированы приблизительно параллельно поверхности глянцевого слоя 14 (в результате чего углы ориентации глянцевых материалов 21 и 22 относительно поверхности глянцевого слоя 14 составляют 3 градуса или менее). После нанесения покрытия, которое содержит глянцевые материалы 21 и 22 и пигменты 23, на электролитическую покровную пленку 13, путем печной сушки испаряют растворитель, включенный в покровную пленку. В результате, покровная пленка уменьшается в объеме и становится тонкой, а угол ориентации глянцевых материалов 21 и 22 становится равным 3 градусам или менее (предпочтительно 2 градусам или менее).
В качестве пигментов 23 и 25 могут использоваться пигменты различных тонов, включая, например, красноватый пигмент, например, красный перилен. В качестве пигмента 25 особо применим красный перилен со средним размером частиц 2 нм или более и 160 нм или менее.
В качестве защищающих от УФ излучения материалов могут использоваться поглотитель УФ излучения из органического соединения, рассеиватель УФ излучения из неорганического соединения и т.д. В качестве защищающих от УФ излучения материалов особо применимы наночастицы окиси металла, например, окиси железа.
Например, в качестве компонента глянцевого слоя 14 и окрашенного слоя 15 может использоваться смола на акриловой основе. Например, в качестве компонента просвечивающего прозрачного слоя 16 может использоваться содержащая карбоксильную группу акриловая смола, сочетание сложной полиэфирной смолы и содержащей эпоксид акриловой смолы, сочетание полиизоцианата с акриловой смолой и/или сложной полиэфирной смолой.
Содержания пигмента в глянцевом слое 14 составляет предпочтительно 3% или более по весу и 20% или менее по весу. Содержания пигмента в окрашенном слое 15 составляет предпочтительно 1% или более по весу и 17% или менее по весу.
Толщина глянцевого слоя 14 составляет предпочтительно 5 мкм или более и 8 мкм или менее. Толщина окрашенного слоя 15 составляет предпочтительно 8 мкм или более и 15 мкм или менее.
Отражающие свойства глянцевого слоя 14
Для достижения цвета с металлической текстурой светлота должна быть высокой на высвеченных участках и низкой на затененных участках. Иными словами, многослойная покровная пленка 12 должна иметь большую величину ФИ. Как показано на фиг. 2, величину ФИ выводят из приведенного далее уравнения, в котором L*45° означает индекс светлоты отраженного света (под углом 45°) в случае, когда угол приема света (угол отклонения в сторону источника света от угла зеркального отражения) составляет 45°, L*15° означает индекс светлоты отраженного света (под углом 15°) в случае, когда угол приема света составляет 15°, a L*110° означает индекс светлоты отраженного света (под углом 110°) в случае, когда угол приема света составляет 110° при падении света на поверхность многослойной покровной пленки 12 под углом 45° (углом с отклонением на 45° от нормали к поверхности многослойной покровной пленки 12).
1,11
0,86
ФИ=2,69 × (L*15°° - L*l 10°)/L*45°
На фиг. 3 проиллюстрирован пример зависимости величины Y, калиброванной стандартной белой пластиной, в колориметрической системе XYZ, от глянцевого слоя, не содержащего пигмента.
На фиг. 4 показано, как измеряются величины Y. Свет от источника 41 света падает на глянцевый слой 15 под углом 45°. Угол приема света у датчика 42 ограничен таким образом, чтобы угол зеркального отражения составлял 0°. Для измерений использовали трехмерную гониоспектрофотометрическую колориметрическую систему GCMS-4 производства Murakami Color Research Laboratory.
В примере, проиллюстрированном на фиг. 4, величина Y(10°) равна 510, а величина Y(25°) равна 120, при этом Y(10°) означает величину Y отраженного света, измеренную при угле 10° приема света, a Y(25°) означает величину Y отраженного света, измеренную при угле 25° приема свет.
В данном варианте осуществления глянцевый слой 14 имеет заданные отражающие свойства для увеличения величины ФИ. Иными словами, Y(10°) глянцевого слоя 14 составляет 50 или более и 950 или менее, и справедливо следующее уравнение: Y(25°)=k×Y(10°) (в котором k означает коэффициент, составляющий 0,05 или более и 0,35 или менее).
Коэффициентом к является коэффициент уменьшения интенсивности отражения при изменении угла приема света с 10° на 25°. В приведенном выше уравнении в качестве показателей используется величина Y(10°), представляющая интенсивность отражения под углом 10° приема света, и коэффициент k уменьшения интенсивности отражения, когда угол приема света становится равным 25°, с целью получения отражающих свойств, при которых глянцевый слой 14 является ярким на высвеченных участках и становится более темным на затененных участках.
Для отражательной способности глянцевого слоя 14, измеренной под углом 110° приема света (типичным углом затенения) при угле падения 45° в диапазоне длин волн от 450 нм до 700 нм (далее, эта средняя величина называется "средней отражательной способностью под углом 110° приема света"), устанавливается средняя величина 0,003 или более и 0,045 или менее, если она определена как абсолютная величина (0,3% или более и 4,5% или менее, если она определена в процентном отношении), относительно отражательной способности стандартной белой пластины.
Сочетание высокоотражающих чешуек и низкоотражающих чешуек
Для достижения указанных отражающих свойств глянцевого слоя 14 в рассматриваемом варианте осуществления применяются чешуйки двух типов с различными отражающими свойствами, а именно, упомянутые выше высокоотражающие чешуйки 21 и низкоотражающие чешуйки 22.
Высокоотражающие чешуйки 21, такие как чешуйки алюминия, эффективно увеличивают светлоту высвеченных участков. Тем не менее, происходит диффузное отражение из-за мелких выступов и углублений на поверхности чешуек и/или краев чешуек. Диффузное отражение также происходит на электролитической покровной пленке 13. Соответственно, простой корректировки содержания высокоотражающих чешуек 21 недостаточно для доведения светлоты затененных участков до заданной темноты.
С целью решения этой задачи в данном варианте осуществления применяются как высокоотражающие чешуйки 21, так и низкоотражающие чешуйки 22, и корректируются отражающие свойства затененных участков за счет использования способности низкоотражающих чешуек 22 поглощать и экранировать свет.
На фиг. 5 показана спектральная отражательная способность соответствующих глянцевых слоев согласно одному из примеров и сравнительному примеру относительно спектральной отражательной способности стандартной белой пластины. Спектральная отражательная способность измерялась под углом 110° приема света в случае, когда угол падения света составляет 45°.
Следует отметить, что на фиг. 5 отражательная способность определена как абсолютная величина, когда 1=100%. Аналогичным образом, отражательная способность в Таблицах 1-3 и на фиг. 7 и 8, а также прозрачность на фиг. 9 и 10 также определены как абсолютная величина. Для измерений спектральной отражательной способности использовали трехмерную гониоспектрофотометрическую колориметрическую систему GCMS-4 производства Murakami Color Research Laboratory.
В Таблице 1 приведены характеристики и средняя отражательная способность глянцевых слоев согласно одному из примеров и сравнительному примеру. В Таблице 1 чешуйки алюминия соответствуют высокоотражающим чешуйкам 21, а чешуйки окиси хрома соответствуют низкоотражающим чешуйкам 22.
На фиг. 5 показано, что спектральная отражательная способность согласно сравнительному примеру возникает на волне, начиная с около 580 нм, и проявление красного цвета наблюдается даже на затененном участке под углом 110° приема света. С другой стороны, спектральная отражательная способность согласно примеру лишь в незначительной степени возникает, начиная с волны около 660 нм, без существенного проявления цвета на затененном участке.
Множество высокоотражающих чешуек 21 в глянцевом слое 14 расположено таким образом, чтобы перекрывать друг друга в направлении по толщине глянцевого слоя 14 с определенным пространством между ними, как и множество низкоотражающих чешуек 22. На фиг. 6 показано изображение поверхности глянцевого слоя согласно одному из примеров. Беловатыми частицами на изображении являются чешуйки алюминия. Остальными частицами на изображении являются чешуйки окиси хрома. Как ясно показано на изображении, когда чешуйки обоих типов выступают на нижнюю сторону глянцевого слоя, доля площади чешуек, выступающих на нижнюю сторону глянцевого слоя (далее - занятая выступающими чешуйками площадь), составляет 100%.
Так, при использовании сочетания высокоотражающих и низкоотражающих чешуек 21 и 22 большая часть падающего света, проходящего через пространство между высокоотражающими чешуйками 21, вступает в контакт с низкоотражающими чешуйками 22 и блокируется ими. Соответственно, почти не происходит отражения света первым покрытием (электролитической покровной пленкой 13). Светлота затененных участков уменьшается, поскольку свет, который диффузно отражают высокоотражающие чешуйки 21, блокируется и поглощается низкоотражающими чешуйками 22.
Для корректировки светоотражающих свойств в качестве глянцевого материала глянцевого слоя 14 могут использоваться только чешуйки алюминия, и между глянцевым слоем 14 и электролитической покровной пленкой 12 может использоваться черный или темноокрашенный базовый слой (поглощающий слой), который поглощает свет. Этот способ позволяет корректировать содержание чешуек алюминия в глянцевом слое 14, и обеспечивать поглощение света, который проходит через пространство между чешуйками алюминия, темноокрашенным базовым слоем. Хотя на темноокрашенный базовый слой необходимо наносить покрытие, этим способом могут корректироваться отражающие свойства.
С другой стороны, рассматриваемый вариант осуществления характеризуется использованием вместо такого поглощающего слоя сочетания чешуек 21 и 22 двух типов с различающимися отражающими свойствами в качестве глянцевых материалов глянцевого слоя 14.
Предпочтительные высокоотражающие чешуйки и низкоотражающие чешуйки
Предпочтительными высокоотражающими чешуйками 21 являются чешуйки алюминия со способностью отражать 90% или более видимого света. Такая высокая отражающая способность достигается за счет того, что чешуйки алюминия предпочтительно имеют средний размер частиц 5 мкм или более и 15 мкм или менее, толщину 20 нм или более и 200 нм или менее и шероховатость Ra поверхности 100 нм или менее. Заданная светлота высвеченных участков достигается за счет выбора содержания таких высокоотражающих чешуек 21 на уровне 8% или более и 20% или менее по весу смолы, содержащейся в глянцевом слое 14.
Низкоотражающие чешуйки 22 преимущественно имеют способность отражать видимый свет, составляющую половину (т.е. 1/2) или менее способности отражать видимый свет высокоотражающих чешуек 21, в результате чего средняя отражательная способность под углом 110° приема света составляет 0,003 или более и 0,045 или менее. Низкоотражающие чешуйки 22 могут иметь соответствующий средний размер частиц 5 мкм или более и 20 мкм или менее, толщину 10 нм или более и 100 нм или менее и шероховатость Ra поверхности 100 нм или менее для уменьшения диффузного отражения. Чем толще чешуйчатый глянцевый материал, тем сильнее становится диффузное отражение, вызываемое краями чешуек. Соответственно, диффузное отражение, вызываемое тонкими низкоотражающими чешуйками 22, является слабым. Таким образом, низкоотражающие чешуйки 22 выгодны для уменьшения светлоты затененных участков.
На фиг. 7 проиллюстрированы случаи, когда низкоотражающие чешуйки A-D с различающимися отражающими свойствами используются в сочетании с чешуйками алюминия, используемыми в качестве высокоотражающих чешуек со способностью отражать 90% или более видимого света. На фиг. 7 показана зависимость между средней отражательной способностью глянцевого слоя 14 под углом 110° приема света и долей общей площади чешуек алюминия (далее - доля площади алюминия) относительно суммы общей площади чешуек алюминия и общей площади каждых из низкоотражающих чешуек A-D. Общая площадь соответствующих чешуек была определена следующим образом: наблюдали увеличенное изображение глянцевого слоя в микроскоп со стороны его поверхности; устанавливали различие между чешуйками алюминия и низкоотражающими чешуйками на основании их светлоты; и определяли общие площади соответствующих чешуек путем обработки изображения.
3
Низкоотражающими чешуйками А являются такие чешуйки, обычно чешуйки хрома, у которых способность отражать видимый свет составляет три четверти (т.е. 3/4) способности отражать видимый свет чешуек алюминия. Низкоотражающими чешуйками В являются такие чешуйки, обычно чешуйки нержавеющей стали, у которых способность отражать видимый свет составляет половину (т.е. 1/2) способности отражать видимый свет чешуек алюминия. Низкоотражающими чешуйками С являются такие чешуйки, обычно чешуйки окиси хрома, у которых способность отражать видимый свет составляет одну четверть (т.е. 1/4) способности отражать видимый свет чешуек алюминия. Низкоотражающими чешуйками D являются такие чешуйки, обычно пластинчатые чешуйки окиси железа (α-FeO) чешуйки или чешуйки углерода, у которых способность отражать видимый свет составляет одну восемнадцатую (т.е. 1/18) способности отражать видимый свет чешуек алюминия.
В каждом случае занятая выступающими чешуйками площадь чешуек алюминия и низкоотражающими чешуйками, выступающими на нижнюю сторону глянцевого слоя, составляет 100%. Кроме того, доля площади алюминия изменяется при изменении доли чешуек алюминия и низкоотражающих чешуек с сохранением общего количества (объемного процента) чешуек алюминия и низкоотражающих чешуек.
На фиг. 7 показано, что способность отражать видимый свет низкоотражающих чешуек должна составлять половину (т.е. 1/2) или менее способности отражать видимый свет чешуек алюминия, чтобы средняя отражательная способность под углом 110° приема света составляла 0,045 или менее. На фиг. 7 также показано, что в случае использования низкоотражающих чешуек (например, чешуек окиси хрома), у которых способность отражать видимый свет составляет одну четвертую (т.е. 1/4) или менее способности отражать видимый свет чешуек алюминия, средняя отражательная способность 0,003 или более и 0,045 или менее под углом 110° приема света достигается путем выбора доли площади алюминия на уровне 25% или более и 75% или менее.
Зависимость между величиной ФИ и средней отражательной способностью глянцевого слоя под углом 110° приема света
Использовали чешуйки алюминия и чешуйки окиси хрома в качестве высокоотражающих чешуек и низкоотражающих чешуек, соответственно, и скорректировали долю площади алюминия с целью получения множества глянцевых слоев с различающейся средней отражательной способностью под углом 110° приема света. Нанесли окрашенный слой на каждый из множества глянцевых слоев и получили множество пластин (а)-(е) с покрытием. Измерили величину ФИ у каждой пластины с покрытием.
В каждой из пластин с покрытием использовали акриловую меламиновую смолу в качестве смолы глянцевого слоя и красный перилен (со средним размером частиц 200 нм) в качестве пигмента. Установили содержание пигмента на уровне 10% по весу. Окрашенные слои соответствующих пластин с покрытием имели одинаковую конфигурацию, а именно, 5% по весу красного перилена (со средним размером частиц 30 нм), 58% по весу акриловой смолы, 31% по весу меламиновой смолы, остальное - добавка. В Таблице 2 показано количество чешуек алюминия, количество чешуек окиси, доля площади алюминия и средняя отражательная способность под углом 110° приема света каждой пластины с покрытием.
Результаты измерений приведены на фиг. 8. На фиг. 8 показано, что величина ФИ составляет 20 или более при средней отражательной способности под углом 110° приема света 0,003 или более и 0,045 или менее, а величина ФИ составляет 30 или более при средней отражательной способности 0,005 или более и 0,035 или менее.
Свойства прозрачности окрашенного слоя
-1
-1
В рассматриваемом варианте осуществления определенный как абсолютная величина наклон касательной к спектру прозрачности окрашенного слоя 15 на волне длиной 620 нм под углом 45° падения света и углом 25° приема света составляет 0,012 нм или более и 0,03 нм или менее. Описанная спектральная прозрачность окрашенного слоя 15 может быть получена путем деления прозрачности, измеренной у окрашенного слоя 15, нанесенного на глянцевый слой 14, на прозрачность, измеренную у глянцевого слоя 14, с которого удален окрашенный слой 15 и поверхность которого, таким образом, обнажена.
На фиг. 9 и 10 показан спектр прозрачности соответствующих окрашенных слоев согласно одному из примеров и сравнительному примеру. Для измерений спектральной отражательной способности использовали трехмерную гониоспектрофотометрическую колориметрическую систему GCMS-4 производства Murakami Color Research Laboratory. На фиг. 9 показаны соответствующие спектры прозрачности в измеренном диапазоне длин волн от 420 нм до 740 нм. На фиг. 10 показан увеличенные спектры прозрачности в диапазоне длин волн от 600 нм до 640 нм. Характеристики многослойных покровных пленок согласно одному из примеров и сравнительному примеру, наклон касательной на волне длиной 620 нм и насыщенность цвета С* приведены в Таблице 1.
-1
-1
Как показано на фиг. 11, по данным исследования, проведенного авторами настоящего изобретения, насыщенность цвета С* пропорциональна наклону касательной к спектру на волне длиной 620 нм; насыщенность цвета С* составляет почти 100 при наклоне 0,02 нм; и насыщенность цвета С* составляет приблизительно 150 (верхний предел) при наклоне 0,03 нм. Характеристики наклона касательной и насыщенность цвета С*, показанные на фиг. 11, были получены следующим образом.
Изготовили множество пластин с покрытием одинаковой конфигурации за исключением того, что пигменты окрашенного слоя различались размерами частиц, и провели измерения спектров соответствующих пластин. Определили наклон касательной на волне длиной 620 нм, как описано выше, на основании измеренных спектров, и рассчитали величины X, Y и Z в колориметрической системе XYZ с использованием функции согласования цветов. Преобразовали XYZ в L*a*b*, и рассчитали насыщенность цвета С* согласно следующему уравнению:
-1
-1
-1
Насыщенность цвета С* составляет 50 или более при наклоне касательной 0,012 нм  или более. Кроме того, как показано на фиг. 12, наклон касательной зависит от размера частиц пигмента (среднего размера частиц) окрашенного слоя. На фиг. 11 и 12 показано, что при среднем размере частиц пигмента 2 нм или более и 160 нм или менее наклон касательной составляет 0,012 нм или более и 0,03 нм или менее, и может достигаться проявление ярко-красного цвета с высокой прозрачностью и уменьшенным помутнением. Иными словами, при среднем размере частиц пигмента 160 нм или менее не происходит, геометрооптического рассеяния или рассеяния Ми, вызванного частицами пигмента. При среднем размере частиц пигмента 2 нм или более, также может предотвращаться рэлеевское рассеяние, что выгодно для достижения проявления ярко-красного цвета с высокой прозрачностью.
Сочетание отражающих свойств глянцевого слоя и свойств прозрачности окрашенного слоя
Одной из важных характеристик настоящего изобретения является попытка получения большей величины ФИ многослойной покровной пленки 12 за счет сочетания отражающих свойств глянцевого слоя 14 и свойств прозрачности окрашенного слоя 15. В частности, свойства прозрачности окрашенного слоя 15 варьируют в зависимости от содержания С пигмента в окрашенном слое 15. При низком содержании С пигмента свет, отраженный от глянцевого слоя 14 (а именно, рассеянный свет), не ослабляется в значительной мере при прохождении сквозь окрашенный слой 15. Соответственно, величина ФИ является небольшой. С увеличением содержания пигмента частицы пигмента поглощают больше света при его прохождении сквозь окрашенный слой 15. Кроме того, поскольку свет проходит сквозь частицы пигмента, увеличивается длина оптического пути. Соответственно, затененные участки имеют меньшую светлоту (увеличивается величина ФИ). Тем не менее, при слишком высоком содержании содержания С частицы пигмента блокируют больше отраженного света, в результате чего величина ФИ уменьшается.
Изготовили пластины с покрытием, содержащим многослойные покровные пленки по Примерам 1-14 согласно Таблице 3 (в каждом случае с электролитической покровной пленкой в качестве первого покрытия). Оценили у каждой из этих пластин с покрытием долю площади алюминия, Y(10°), Y(25°), среднюю отражательную способность глянцевого слоя под углом 110° приема света, наклон касательной к спектру прозрачности на волне длиной 620 нм, величину ФИ и яркость проявления красного цвета. Яркость проявления цвета оценивали по четырехбалльной шкале, а именно:  и "×." Соответственно  означает наибольшую яркость, которая постепенно убывает в следующем порядке: "ο","Δ" и "×."
(Количество смеси для каждого слоя выражено в процентах по весу %)
На фиг. 13 показан график, иллюстрирующий зависимость величины ФИ от Y(10°) и содержания С пигмента в окрашенном слое, на основании результатов, приведенных в Таблице 3. В случае, когда Y(10°) глянцевого слоя 14 составляет 50 или более и 950 или менее, и справедливо следующее уравнение: Y(25°)=k×Y(10°) (в котором k составляет 0,05 или более и 0,35 или менее), величина ФИ может составлять 20 или более при содержании С пигмента в окрашенном слое 15, составляющем 1% или более по весу и 17% или менее по весу. В случае, когда Y(10°) глянцевого слоя 14 составляет 100 или более и 900 или менее, и справедливо следующее уравнение: Y(25°)=k×Y(10°) (в котором k составляет 0,05 или более и 0,35 или менее), величина ФИ может составлять 30 или более при содержании С пигмента в окрашенном слое 15, составляющем 3% или более по весу и 12% или менее по весу.
Расчет предпочтительных трех условий (Y(10°), k и содержания С пигмента в окрашенном слое)
Как показано на фиг. 14, эксперимент с контрольным изделием показал, что при k=0,35 величина ФИ составляет 20 или более, когда Y(10°) находится в интервале 130≤Y(10°)≤950, а содержание С пигмента (в % по весу) находится в интервале 5≤С≤17. Величина ФИ составляет 30 или более, когда Y(10°) и С находятся в интервалах 150≤Y(10°)≤900 и 7≤С≤12. На фиг. 14, координаты (X, Y, Z) вершин a1-h1 фигур, иллюстрирующих применимые интервалы, обозначают координаты в трехмерной системе ортогональных координат, в которой оси X, Y и Z представляют три переменных величины Y(10°), k и С, соответственно. Это же относится к координатам (X, Y,Z) на фиг. 15 и 16.
Аналогичным образом, как показано на фиг. 15, при k=0,2, величина ФИ составляет 20 или более, когда Y(10°) и С находятся в интервалах 80≤Y(10°)≤900 и 3≤С≤15. Величина ФИ составляет 30 или более, когда Y(10°) и С находятся в интервалах 100≤Y(10°)≤850 и 5≤С≤10.
Аналогичным образом, как показано на фиг. 16, при k=0,05, величина ФИ составляет 20 или более, когда Y(10°) и С находятся в интервалах 50≤Y(10°)≤870 и 1≤С≤13. Величина ФИ составляет 30 или более, когда Y(10°) и С находятся в интервалах 70≤Y(10°)≤800 и 3≤С≤8.
На фиг. 17 проиллюстрирована двухмерная система ортогональных координат, оси координат которой представляют две переменные величины, т.е. Y(10°) и коэффициент k. Вершины a1-h1, a2-h2 и a3-h3, показанные на фиг. 14-16, отображены на фиг. 17, чтобы показать зависимость между Y(10°) и коэффициентом k. Показано, что применимый интервал коэффициента k различается в зависимости от Y(10°).
На фиг. 18 проиллюстрирована двухмерная система ортогональных координат, оси координат которой представляют две переменные величины, т.е. коэффициент k и содержание С пигмента. Вершины a1-h1, a2-h2 и a3-h3 отображены на фиг. 18, чтобы показать зависимость между коэффициентом k и содержанием С пигмента. Показано, что применимый интервал содержания С пигмента различается в зависимости от коэффициента k.
Как показано на фиг. 19, интервалы Y(10°), коэффициента k и содержания С пигмента, при которых величина ФИ составляет 20 или более, могут быть представлены посредством трехмерной системы ортогональных координат, в которой оси X, Y и Z представляют три переменные Y(10°), k и С.
В частности, показанный на фиг. 19 многогранник образован вершинами a1-d1, a2-d2 и a3-d3, которые представлены в трехмерной системе ортогональных координат. Многогранник состоит в общей сложности из десяти плоскостей A-J, каждая из которых имеет по четыре вершины, показанные в Таблице 4.
Плоскость, образованная координатами (X, Y, Z) трехмерной системы ортогональных координат, может быть описана уравнением "αX+βY+γZ+δ=0." Десять плоскостей описаны уравнениями, показанными в Таблице 4.
Плоскости А и I описаны одинаковым уравнением, и это значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Плоскости В и J описаны одинаковым уравнением, и это значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Следовательно, можно сказать, что многогранником, показанным на фиг. 19, является восьмигранник, состоящий из восьми плоскостей А-Н. Плоскости С и F этого восьмигранника образуют выступающее внутрь ребро, а плоскости D и G образуют выступающее наружу ребро.
В частности, показанным на фиг. 19 многогранником является восьмигранник, который состоит из восьми плоскостей, описанных приведенными в Таблице 4 уравнениями А-Н, при этом плоскости, описанные уравнениями С и F, образуют выступающее внутрь ребро, а плоскости, описанные уравнениями D и G, образуют выступающее наружу ребро. Величина ФИ составляет 20 или более, если Y(10°), коэффициент к и содержание С пигмента удовлетворяют условию, при котором координаты (Y(10°), k, С) находятся в интервале, ограниченном восьмигранником.
Кроме того, как показано на фиг. 20, интервалы Y(10°), коэффициента к и содержания С пигмента, при которых величина ФИ составляет 30 или более, могут быть представлены посредством трехмерной системы ортогональных координат, в которой оси X, Y и Z представляют три переменные Y(10°), k и С. В частности, этот многогранник образован вершинами e1-h1, e2-h2 и e3-h3, отображенными в трехмерной системе ортогональных координат, и состоит в общей сложности из десяти плоскостей А'-J', каждая из которых имеет по четыре вершины, показанные в Таблице 5. Десять плоскостей описаны уравнениями, показанными в Таблице 5.
Плоскости А' и I' описаны одинаковым уравнением, и это значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Плоскости В' и J' описаны одинаковым уравнением, и это значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Следовательно, можно сказать, что многогранником, показанным на фиг. 20, является восьмигранник, состоящий из восьми плоскостей А'-Н'. Плоскости С и F этого восьмигранника образуют выступающее внутрь ребро, а плоскости D' и G' образуют выступающее наружу ребро.
В частности, показанным на фиг. 20 многогранником является восьмигранник, который состоит из восьми плоскостей, описанных приведенными в Таблице 5 уравнениями А'-Н', при этом плоскости, описанные уравнениями С' и F', образуют выступающее внутрь ребро, а плоскости, описанные уравнениями D' и G', образуют выступающее наружу ребро. Величина ФИ составляет 30 или более, если Y(10°), коэффициент k и содержание С пигмента удовлетворяют условию, при котором координаты (Y(10°), k, С) находятся в интервале, ограниченном восьмигранником.
Описание позиций
11 Кузов автомобиля (стальной лист)
12 Многослойная покровная пленка
13 Электролитическая покровная пленка
14 Глянцевый слой
15 Окрашенный слой
16 Просвечивающий прозрачный слой
21 Высокоотражающие чешуйки (глянцевый материал)
22 Низкоотражающие чешуйки (глянцевый материал)
23 Пигмент
25 Пигмент