МНОГОСЛОЙНАЯ ПОКРОВНАЯ ПЛЕНКА И ПОКРЫТОЕ ИЗДЕЛИЕ
MULTILAYER COATING FILM AND COATED PRODUCT

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к многослойной покровной пленке и покрытому изделию.
Уровень техники
[0002] Для нанесения на автомобильные корпуса и другие изделия широко применяется структура покрытия, в которой грунтовочное покрытие, представляющее собой устойчивое к коррозии электролитическое покрытие, промежуточное покрытие, выполненное с возможностью маскировки грунтовочного покрытия, и поверхностное покрытие (основное покрытие и прозрачное покрытие) наносятся друг на друга в данной последовательности. В целях, например, экономии ресурсов была также сделана попытка нанесения поверхностного покрытия непосредственно на грунтовочное покрытие без промежуточного покрытия. Например, основное покрытие, выполненное с возможностью маскировки грунтовочного покрытия, наносится на катионное электролитическое покрытие, и прозрачное покрытие наносится на это основное покрытие.
[0003] В технике известны попытки нанесения на автомобили покрытий, которые имеют непревзойденный по привлекательности внешний вид, посредством регулирования показателей преломления основных покрытий и прозрачных покрытий. Например, патентный документ 1 описывает технологию, которая позволяет изменять блеск покрытия в зависимости от угла наблюдения посредством установления показателя преломления прозрачного покрытия на уровне 1,522 и одновременного установления разности между показателями преломления основного покрытия и прозрачного покрытия на уровне 0,015 или более. Кроме того, патентный документ 1 также описывает, что акриловый полимер, включающий 50 мас.% или более третбутилметакрилата, проявляет низкий показатель преломления, и что акриловый полимер, включающий 40 мас.% или более стирола, проявляет высокий показатель преломления.
2
[0004] Патентный документ 2 описывает, что если наночастицы ZrO диспергируются в полимере, этот полимер может иметь повышенный показатель преломления, а также описывает использование такого полимера в качестве покровной композиции.
Список цитируемой литературы
Патентные документы
[0005] Патентный документ 1: публикация японской нерассмотренной патентной заявки № 2006-007006
Патентный документ 2: публикация японской нерассмотренной патентной заявки № 2008-044835
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0006] Покрытия наносятся, главным образом, для цели придания покрываемому изделию непревзойденного по привлекательности внешнего вида. В последние годы индивидуальные предпочтения становятся настолько разнообразными, что некоторые люди предпочитают обладающие высоким блеском покрытия, имеющие глянцевую поверхность. Однако ни в одном из вышеупомянутых патентных документов не описывается технология, позволяющая производить такие глянцевые покрытия, обладающие высоким блеском.
[0007] Таким образом, с учетом вышеупомянутого предшествующего уровня техники, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить многослойную покровную пленку и покрытое изделие, имеющие высокий блеск и глянцевый внешний вид.
Решение проблемы
[0008] Многослойная покровная пленка согласно настоящему изобретению включает: нижнее покрытие, включающее красящий материал; верхнее покрытие, нанесенное на нижнее покрытие; и защитное покрытие, нанесенное на верхнее покрытие. Показатель преломления пленочного компонента верхнего покрытия является более низким, чем не только показатель преломления пленочного компонента нижнего покрытия, не представляющего собой красящий материал, но также чем показатель преломления пленки, образующей компонент защитного покрытия.
[0009] При использовании в настоящем документе термин ʺкрасящий материалʺ означает компонент, такой как пигмент или краситель, который обеспечивает цвет покрытия.
[0010] Согласно данной конфигурации, часть света, падающая на многослойную покровную пленку, отражается в полном диапазоне длины волны от поверхности защитного покрытия и от поверхности раздела между верхним покрытием и нижним покрытием. Таким образом, свет отражается от этих двух точек, и в результате этого может увеличиваться блеск поверхности.
[0011] Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, пленочный компонент верхнего покрытия включает полимер и наночастицы, имеющие более низкий показатель преломления, чем полимер. Таким образом, показатель преломления верхнего покрытия может легко устанавливаться на более низкий уровень.
[0012] Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, пленочный компонент нижнего покрытия, не представляющего собой красящий материал, включает полимер и наночастицы, имеющие более высокий показатель преломления, чем полимер. Таким образом, показатель преломления нижнего покрытия может легко устанавливаться на более высокий уровень.
[0013] Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, пленочный компонент защитного покрытия включает полимер и наночастицы, имеющие более высокий показатель преломления, чем полимер. Таким образом, показатель преломления защитного покрытия может легко устанавливаться на более высокий уровень.
[0014] Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, нижнее покрытие включает блестящий материал. Таким образом, многослойная покровная пленка становится способной проявлять блестящий цвет.
[0015] Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, нижнее покрытие образуется на белом основном элементе. Таким образом, даже без блестящего материала, цвет многослойной покровной пленки становится легко заметным для наблюдателя.
[0016] Покрытое изделие согласно настоящему изобретению включает, в качестве своего покрытия, многослойную покровную пленку согласно любому из вариантов осуществления, которые описываются выше.
Преимущества изобретения
[0017] В многослойной покровной пленке согласно настоящему изобретению часть света, падающего на многослойную покровную пленку, отражается в полном диапазоне длины волны от поверхности защитного покрытия и от поверхности раздела между верхним покрытием и нижним покрытием. Таким образом, увеличивается интенсивность отраженного света, и в результате этого поверхность может приобретать повышенный блеск и глянец.
Краткое описание чертежей
[0018] [Фиг. 1] Фиг. 1 иллюстрирует схематическое изображение поперечного сечения многослойной покровной пленки согласно варианту осуществления.
[Фиг. 2] Фиг. 2 иллюстрирует схематическое изображение поперечного сечения многослойной покровной пленки согласно другому варианту осуществления.
[Фиг. 3] Фиг. 3 иллюстрирует схематическое изображение поперечного сечения многослойной покровной пленки согласно сравнительному примеру.
Описание вариантов осуществления
[0019] Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на сопровождающие чертежи. Необходимо отметить, что для цели простоты на следующих чертежах компоненты, выполняющие практически одинаковые функции, обозначаются одинаковыми условными номерами.
[0020] (Первый вариант осуществления)
Как проиллюстрировано на фиг. 1, многослойная покровная пленка согласно первому варианту осуществления имеет трехслойную структуру, включающую, сверху вниз, защитное покрытие 10, верхнее покрытие 20 и нижнее покрытие 30 в данной последовательности. Кроме того, основной слой (основной элемент) 40 располагается под нижним покрытием 30. Защитное покрытие 10 является бесцветным и прозрачным, и оно может быть выполнено, например, из синтетического полимера. Верхнее покрытие 20 является бесцветным и прозрачным, и оно может быть выполнено, например, из синтетического полимера. Нижнее покрытие 30 является цветным и прозрачным, содержит блестящий материал 32, отражающий свет, и оно может быть выполнено из синтетического полимера, содержащего, например, красящий материал и блестящий материал 32.
[0021] Показатель преломления акрилового полимера, который обычно используется для покрытия автомобильных корпусов, составляет 1,5. Согласно настоящему варианту осуществления, показатель преломления пленочного компонента защитного покрытия 10, который составляет 1,8, как проиллюстрировано на фиг. 1, и который выше, чем показатель преломления акрилового полимера и значительно выше, чем показатель преломления воздуха, который составляет 1,0. Показатель преломления пленочного компонента верхнего покрытия 20 предпочтительно  меньше, чем показатель преломления защитного покрытия 10, и, согласно данному варианту осуществления, он может составлять 1,3. Показатель преломления пленочного компонента нижнего покрытия 30, не представляющего собой красящий материал и блестящий материал 32, предпочтительно больше, чем показатель преломления пленочного компонента верхнего покрытия 20, и, согласно данному варианту осуществления, он может составлять 1,8.
[0022] Показатели преломления пленочного компонента защитного покрытия 10 и пленочного компонента нижнего покрытия 30 составляют предпочтительно более чем 1,5 и предпочтительнее более чем 1,6. Показатель преломления пленочного компонента верхнего покрытия предпочтительно составляет более чем или равняется 1,2 и менее чем 1,5 и предпочтительнее находится в интервале от 1,2 до 1,4. Такая конфигурация оказывается предпочтительной, потому что высокий показатель преломления защитного покрытия 10 повышает интенсивность светового луча 70, который отражается от поверхности защитного покрытия 10.
2
2
2
2
2
[0023] Чтобы обеспечивались такие показатели преломления, согласно настоящему варианту осуществления, одинаковый пленочный компонент используется как для защитного покрытия 10, так и для нижнего покрытия 30. В частности, пленочный компонент содержит синтетический полимер, такой как акриловый полимер, уретановый полимер или эпоксидный полимер, в который добавляются неорганические наночастицы, чтобы регулировать показатель преломления. Пленочный компонент верхнего покрытия 20 также содержит синтетический полимер, такой как акриловый полимер, уретановый полимер или эпоксидный полимер, в который добавляются неорганические наночастицы различных типов, чтобы регулировать показатель преломления. Примеры таких неорганических наночастиц, которые увеличивают показатель преломления, представляют собой наночастицы ZrO, ZnO и TiO. Примеры неорганических наночастиц, которые уменьшают показатель преломления, представляют собой наночастицы SiO, CaF и MgF. Значение показателя преломления пленочного компонента может регулироваться типом и количеством добавляемых наночастиц.
[0024] Хотя размер частиц наночастиц не ограничивается определенным образом, при том условии, что их размер может относиться к нанометровой шкале, такие наночастицы обычно имеют размер, составляющий 20 нм или менее. Если размер частиц превышает 20 нм, может уменьшаться прозрачность, например, когда наночастицы диспергируются в полимере. Наночастицы предпочтительно имеют размер частиц, составляющий от 1 нм до 19 нм, и предпочтительнее имеют размер частиц, составляющий от 2 нм до 18 нм.
[0025] Чтобы измерить размер частиц наночастиц, может использоваться обычная методика измерения. Наночастицы можно наблюдать при увеличении, используя, например, просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ), полевой эмиссионный просвечивающий электронный микроскоп (ПЭ-ПЭМ) или полевой эмиссионный сканирующий электронный микроскоп (ПЭ-СЭМ), и размеры 100 случайным образом выбранных частиц могут измеряться в направлении их главной оси. Среднее значение размеров, которые измерены таким способом, может определяться как размер частиц. Частицы могут присутствовать в многочисленных разнообразных формах, таких как сферы, эллипсоиды, кубы, кубоиды, пирамиды, иглообразные формы, колоннообразные формы, стержни, цилиндры, чешуйки, пластинки или хлопья. Тем не менее, когда определяется размер частиц для данных частиц, данный размер предполагается измерять в направлении главной оси.
[0026] Основной слой 40 представляет собой двухслойное покрытие, включающее грунтовочное покрытие и промежуточное покрытие, нанесенное на грунтовочное покрытие. Грунтовочное покрытие представляет собой имеющее эпоксидную основу катионное электролитическое покрытие, которое наносится, например, на поверхность покрытого стального изделия (например, на наружную панель автомобильный корпус). Промежуточное покрытие имеет способность маскировать грунтовочное покрытие, чтобы улучшать сопротивление к разложению под действием света, стойкость к расщеплению и окрашивающее свойство основного слоя 40. Почти никакой свет не отражается от поверхности раздела между нижним покрытием 30 и основным слоем 40.
[0027] В многослойной покровной пленке согласно настоящему варианту осуществления часть падающего света 60 отражается, в полном диапазоне длины волны падающего света 60, от двух поверхностей, а именно от поверхности защитного покрытия 10 и от поверхности раздела 50 между верхним покрытием 20 и нижним покрытием 30. Необходимо отметить, что отраженные световые лучи 70, 72 представляют собой только часть падающего света, и что основная часть падающего света входит в защитное покрытие 10 и нижнее покрытие 30. Свет, который входит в нижнее покрытие 30, полностью поглощается красящим материалом, за исключением лишь части света, у которого длина волны находится в пределах конкретного диапазона длины волны, и, таким образом, превращается в свет, имеющий конкретный цвет (например, красный цвет). После этого свет, имеющий конкретный цвет, отражается блестящим материалом 32 от нижнего покрытия 30 по направлению к верхнему покрытию 20. Наконец, свет, имеющий конкретный цвет, проходит через защитное покрытие 10, превращается в исходящий световой луч 80 и выходит из многослойной покровной пленки.
[0028] Когда наблюдатель рассматривает снаружи многослойную покровную пленку согласно настоящему варианту осуществления, исходящий световой луч 80 и отраженные световые лучи 70, 72 входят в глаз наблюдателя. Исходящий световой луч 80 представляет собой световой луч, имеющий конкретный цвет, в то время как отраженные световые лучи 70, 72 представляют собой световые лучи, которые находятся в пределах полного диапазона длины волны, такого как падающий свет 60, и, таким образом, получается покрытие, имеющее блеск и глянец. Таким образом, многослойная покровная пленка согласно настоящему варианту осуществления проявляет в конкретном цвете характерный глянцевый и блестящий внешний вид.
[0029] Согласно настоящему варианту осуществления, присутствуют два отраженных световых луча 70, 72, и благодаря этому интенсивность отраженного света увеличивается, а также увеличивается степень блеска и глянца. Например, многослойная покровная пленка согласно сравнительному примеру, как проиллюстрировано на фиг. 3, имеет такую же пленочную структуру, как многослойная покровная пленка согласно первому варианту осуществления, но без верхнего покрытия 20. В этом случае почти никакого отражения не происходит на поверхности раздела 54 между защитным покрытием 10 и нижним покрытием 30, и в результате этого отраженный световой луч 70, в основном, исходит от поверхности защитного покрытия 10. Однако интенсивность исходящего светового луча 82 несколько увеличивается за счет отсутствия света, который в других условиях мог бы поглощаться в верхнем покрытии. Таким образом, многослойная покровная пленка согласно данному сравнительному примеру имеет недостаточный блеск и глянец. С другой стороны, многослойная покровная пленка согласно первому варианту осуществления приобретает более блестящий и глянцевый внешний вид, создавая ощущение роскоши.
[0030] Интенсивность отраженных световых лучей 70, 72 определяется интенсивностью падающего света и коэффициентом отражения. Коэффициент отражения увеличивается, когда увеличивается разность между показателями преломления сред по обеим сторонам от отражающей поверхности. Поверхность раздела 50 между верхним покрытием 20 и нижним покрытием 30 имеет разность показателей преломления, составляющую 0,5. Интенсивность света, падающего на поверхность раздела 50, вычисляется в результате вычитания из интенсивности падающего света 60 интенсивности света, отраженного от поверхности защитного покрытия 10, и интенсивности света, поглощенного в защитном покрытии 10 и верхнем покрытии 20. Однако согласно настоящему варианту осуществления, защитное покрытие 10 имеет высокий показатель преломления, составляющий 1,8, и в результате этого разность между показателем преломления защитного покрытия 10 и показателем преломления воздуха составляет 0,8. Таким образом, световой луч 70, отраженный от поверхности защитного покрытия 10, имеет более высокую интенсивности, чем световой луч 72, отраженный от поверхности раздела 50 между верхним покрытием 20 и нижним покрытием 30.
[0031] Обычный акриловый полимер имеет показатель преломления, составляющий 1,5, и его поверхность имеет коэффициент перпендикулярного отражения (по отношению к воздуху), составляющий 4%. С другой стороны, поверхность защитного покрытия 10 согласно настоящему варианту осуществления имеет коэффициент перпендикулярного отражения, составляющий 8,16%. Необходимо отметить, что если показатель преломления защитного покрытия 10 составляет 1,6, то коэффициент перпендикулярного отражения поверхности защитного покрытия 10 составляет 5,3%. Коэффициент перпендикулярного отражения поверхности раздела 50 между верхним покрытием 20 и нижним покрытием 30 составляет 2,6%.
[0032] Согласно настоящему варианту осуществления, прозрачное покрытие включает два слоя. Показатель преломления защитного покрытия 10, которое представляет собой верхний слой двухслойного прозрачного покрытия, должен устанавливаться на относительно высоком уровне. Показатель преломления верхнего покрытия 20, которое представляет собой нижний слой двухслойного прозрачного покрытия, должен устанавливаться на менее высоком уровне, чем показатели преломления защитного покрытия 10 и нижнего покрытия 30. Таким образом, интенсивность отраженных световых лучей 70, 72 увеличивается, и в результате этого улучшается глянцевый и блестящий внешний вид покрытие. Поскольку показатель преломления каждого покрытия регулируется посредством добавления неорганических наночастиц, может быть легко получен желательный показатель преломления.
[0033] <Первый пример>
В качестве многослойной покровной пленки согласно первому примеру была изготовлена многослойная покровная пленка, имеющая структуру, которая проиллюстрирована на фиг. 1, и состав, который представлен в следующей таблице 1.
[0034]
[Таблица 1]
Первый пример
Массовое содержание твердых частиц (%)
Защитное покрытие
Полимер: полимер на акриловой основе
60
Наночастицы: ZrO<sub>2</sub>
40
Верхнее покрытие
Полимер: полимер на акриловой основе
60
Наночастицы: SiO<sub>2</sub>
40
Нижнее покрытие
Полимер: полимер на акриловой основе
17,54
Наночастицы: ZrO<sub>2</sub>
40
Красящий материал: хинакридоновый пурпурный
17,1
Красящий материал: перилен
12
Красящий материал: технический углерод
1,36
Блестящий материал: алюминиевые хлопья
12
2
2
2
[0035] В качестве полимера на акриловой основе, указанного в таблице 1, использовался акриловый полимер, имеющий кислотное число 20 мг KOH/г, гидроксильное число 75 мг KOH/г, среднечисленную молекулярную массу 5000 и содержание твердых частиц 60 мас.%, изготовленный компанией NIPPONPAINT Co., Ltd. В качестве наночастиц, которые содержались в защитной покровной пленке 10 и нижнем покрытии 30, использовалась жидкая дисперсия наночастиц ZrO, имеющая содержание твердых частиц 20 мас.% и изготовленная компанией Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. В качестве наночастиц, содержащихся в верхнем покрытии 20, использовалась суспензия наночастиц SiONano Tek Slurry, имеющая содержание твердых частиц SiO 20 мас.% и изготовленная компанией C. I. Kasei Co., Ltd. Кроме того, в качестве пигмента, содержащегося в нижнем покрытии 30, использовались хинакридоновый пурпурный Chromofine, изготовленный компаний Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd., перилен Paliogen Maroon L3920, изготовленный компанией BASF, и технический углерод Carbon Black #2650, изготовленный компанией Mitsubishi Chemical Corporation. Алюминиевые хлопья серии 76, изготовленные компанией Toyo Aluminium K. K., использовались в качестве блестящего материала, содержащегося в нижнем покрытии 30. Показатели преломления защитного покрытия 10, верхнего покрытия 20 и нижнего покрытия 30 составляли 1,8, 1,3 и 1,8, соответственно.
[0036] В качестве многослойной покровной пленки согласно первому сравнительному примеру, была изготовлена многослойная покровная пленка, имеющая структуру, которая проиллюстрирована на фиг. 2, и включающая защитное покрытие 10 и нижнее покрытие 30, имеющие составы, которые представлены в таблице 1.
[0037] Когда многослойная покровная пленка согласно первому примеру и многослойная покровная пленка согласно первому сравнительному примеру наблюдались снаружи, многослойная покровная пленка согласно первому примеру выглядела как имеющая более заметный глянцевый и блестящий красный цвет, чем многослойная покровная пленка согласно первому сравнительному примеру.
[0038] (Второй вариант осуществления)
Многослойная покровная пленка согласно второму варианту осуществления имеет структуру, проиллюстрированную на фиг. 2. Многослойная покровная пленка согласно второму варианту осуществления отличается от многослойной покровной пленки согласно первому варианту осуществления в двух отношениях. В частности, блестящий материал 32 не содержится в ее нижнем покрытии 31, и ее основной слой 41 (основной элемент) является белым, и в результате этого свет отражается от поверхности раздела 52 между основным слоем 41 и нижним покрытием 31. За исключением этих отличительных признаков, многослойная покровная пленка согласно второму варианту осуществления является такой же, как многослойная покровная пленка согласно первому варианту осуществления.
[0039] В многослойной покровной пленке согласно второму варианту осуществления не используется никакой блестящий материал 32, но свет отражается от поверхности раздела 52 между основным слоем 41 и нижним покрытием 31 и превращается в исходящий световой луч 81. В результате этого цвет исходящего светового луча 81 не является настолько блестящим, как его цвет согласно первому варианту осуществления, но блеск и глянец пленки являются такими же, как у пленки согласно первому варианту осуществления.
[0040] (Другие варианты осуществления)
Варианты осуществления, которые описываются выше, представляют собой лишь примеры заявленного изобретения. Однако настоящее изобретение не ограничивается представленными примерами. Напротив, данные примеры могут сочетаться с хорошо известными, широко используемыми или общеизвестными в технике примерами, или они могут частично замещаться. Кроме того, модификации, которые может легко осуществить специалист в данной области техники, также включаются в объем заявленного изобретения.
[0041] Составляющие материалы, которые составляют многослойные покровные пленки согласно вариантам осуществления и примерам, могут заменяться другими материалами. Например, может использоваться полимер, не представляющий собой полимер на акриловой основе, а также может использоваться пигмент иного цвета и типа. Кроме того, могут также использоваться наночастицы иного типа. Более того, показатели преломления соответствующих слоев также не ограничиваются представленными выше значениями. В качестве блестящего материала могут также использоваться медные хлопья.
Список условных обозначений
[0042] 10 - Защитное покрытие
20 - Верхнее покрытие
30 - Нижнее покрытие
31 - Нижнее покрытие
32 - Блестящий материал
40 - Основной слой (основной элемент)
41 - Основной слой (основной элемент).