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 и изделию с покрытием.
Уровень техники
В целом, известны попытки нанесения множества покровных пленок поверх друг друга на базовую поверхность кузова или другого компонента автомобиля с целью улучшения ее защиты и внешнего вида. Например, в патентном документе 1 описано нанесение покрытия насыщенного цвета, содержащего пигмент насыщенного цвета (углеродную сажу) на объект нанесения покрытия, которым является металлическая пластина с катионным электролитическим покрытием и промежуточным покрытием; нанесение на поверхность покрытия насыщенного цвета металлического покрытия, содержащего пигмента на основе чешуек алюминия. С целью получения многослойной покровной пленки с выраженными свойствами изменения яркости при изменении угла обзора используется покрытие насыщенного цвета со светлотой от 0 до 5 согласно атласу цветов Манселла и пигмент на основе чешуек алюминия толщиной от 0,1 мкм до 1 мкм и со средним размером 20 мкм.
В патентном документе 2 описано металлическое покрытие, в состав которого входят пигменты трех типов А-С на основе чешуек алюминия, каждый из которых имеет отличающийся средний размер частиц и отличающуюся среднюю толщину. Пигмент А на основе чешуек алюминия имеет средний размер частиц D50 13-40 мкм и среднюю толщину 0,5-2,5 мкм. Пигмент В на основе чешуек алюминия имеет средний размер частиц D50 13-40 мкм и среднюю толщину 0,01-0,5 мкм. Пигмент С на основе чешуек алюминия имеет средний размер частиц D50 4-13 мкм и среднюю толщину 0,01-1,3 мкм. Твердое вещество пигментов А-С на основе чешуек алюминия имеет следующие весовые отношения: А/В от 10/90 до 90/10 и (А+В)/С от 90/10 до 30/70, а содержание твердого вещества (А+В+С) составляет от 5 до 50 весовых частей на 100 весовых частей твердого вещества смолы. Предполагается, что такие составляющие улучшают яркость, свойства изменения яркости при изменении угла обзора и кроющую способность.
В патентном документе 3 описано получение глянцевой покровной пленки, проницаемой для электромагнитных волн, путем нанесения на основу из смолы покрытия, содержащего плоские частицы глянцевого материала, изготовленного из алюминия. Частицы глянцевого материала ориентированы таким образом, что их плоские поверхности расположены на поверхности покровной пленки таким образом, что средний показатель у перекрытия (которым является среднее число частиц глянцевого материала, пересекающихся с одной из линий, перпендикулярных поверхности покровной пленки) и среднее расстояние х (которым является среднее расстояние между соседними частицами глянцевого материала вдоль той же перпендикулярной линии, с которой пересекаются соседние частицы глянцевого материала) удовлетворяют заданной зависимости.
Перечень ссылок
Патентный документ
Патентный документ 1: Публикация нерассмотренной японской патентной заявки № Н10-192776
Патентный документ 2: Публикация нерассмотренной японской патентной заявки №2005-200519
Патентный документ 3: Публикация нерассмотренной японской патентной заявки №2010-30075
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 объекта 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 улучшенный металлический эффект.
Признано, что глянцевые материалы (например, чешуйки алюминия), ориентированные по поверхности слоя, содержащего глянцевый материал, ослабляют рассеянное отражение света и усиливают зеркальное отражение света. В результате, увеличивается светлота высвеченных участков, и уменьшается светлота затененных участков, что способствует достижению большей величины ФИ. Тем не менее, в результате слишком сильного зеркального отражения от содержащего глянцевый материал слоя вследствие регулирования ориентации частиц глянцевого материала может возникать феномен, при котором только тот участок, на котором происходит зеркальное отражение, является глянцевым (т.е. сверкающим белизной). Иными словами, он кажется наиболее глянцевым, если смотреть на него под тем же углом, что и угол падения, но светлота резко снижается при изменении угла обзора, даже если смотреть почти под углом зеркального отражения. Иными словами, высвеченный участок виден только на ограниченной площади (т.е. не кажется, что сверкает относительно большая площадь поверхности), что ухудшает внешний вид.
Вкратце, величина ФИ отражает степень светлоты при наблюдении под углом, близким к углу зеркального отражения, относительно светлоты затененных участков, и, соответственно, величина ФИ является низкой, если светлота является низкой при наблюдении под углом, близким к углу зеркального отражения. Рассеяние света, вызываемое глянцевыми материалами, может усиливаться с целью увеличения светлоты при наблюдении под углом, близким к углу зеркального отражения. Тем не менее, при таком усилении также увеличивается светлота затененных участков. Это означает, что не могут достигаться выраженные свойства изменения яркости при изменении угла обзора.
Ввиду вышесказанного, в основу настоящего изобретения положена задача улучшения свойств изменения яркости при изменении угла обзора и усиления металлического эффекта у металлического покрытия.
Решение задачи
В настоящем изобретении регулируются свойства зеркального отражения глянцевого материала, входящего в состав содержащего глянцевый материал слоя, и за счет красителя в содержащем глянцевый материал слое и в окрашенном базовом слое поглощается рассеянный свет, рассеиваемый глянцевым материалом.
Описанная в изобретении многослойная покровная пленка содержит окрашенный базовый слой, который содержит краситель и непосредственно или опосредованно сформирован на поверхности объекта нанесения покрытия, и содержащий глянцевый материал слой, который содержит чешуйки глянцевого материала и краситель и наслоен на окрашенный базовый слой, при этом применяется следующее уравнение: Y(20°)=k×Y(10°), в котором k означает коэффициент, Y означает величину Y содержащего глянцевый материал слоя в состоянии без красителя в колориметрической системе XYZ, калиброванной стандартной белой пластиной, Y(10°) означает величину Y отраженного света, измеренную под углом приема света, равном 10° (относительно угла зеркального отражения в направлении источника света), a Y(25°) означает величину Y отраженного света, измеренную при угле приема света, равном 20°, содержание С красителя в содержащем глянцевый материал слое выражено в процентах по весу, Y(10°), коэффициент k и содержание С красителя являются тремя переменными и, когда координаты по осям X, Y и Z в трехмерной системе ортогональных координат представляют три переменных, удовлетворяют условию, при котором координаты (Y(10°), k, С) находятся в интервале, ограниченном восьмигранником, образованном восемью плоскостями, представленными приведенными далее уравнениями А-Н, при этом плоскости, представленные уравнениями С и F, образуют выступающее внутрь ребро, а плоскости, представленные уравнениями D и G, образуют выступающее наружу ребро:
Уравнение А: 3000у-120z+3000=0;
Уравнение В: 3000у-120z=0;
Уравнение С: 5х-3750у-2000=0;
Уравнение D: 5х-3750у+1000=0;
Уравнение Е: 15000у-9000=0;
Уравнение F: 5х-1250у-3000=0;
Уравнение G: 5х-1250у=0;
Уравнение Н: 15000у-3000=0, и
коэффициент R(%) отражения видимого света поверхностью окрашенного базового слоя удовлетворяет условию, представленному следующими выражением с использованием Y(10°) и содержания С красителя в содержащем глянцевый материал слое: R≤0,6 х С+0,04 х Y(10°)+4.
Величина Y в колориметрической системе XYZ является измеряемой величиной, представляющей светлоту (отражение света). В соответствии с приведенными выше условиями величина Y(10°) и коэффициент k находятся в интервале 50≤Y(10°)≤850 и 0,2≤k≤0,6. Вкратце, это значит, что светлота при наблюдении под углом, близким к углу зеркального отражения, является высокой. Диффузное отражение падающего света на краю глянцевого материала и рассеяние падающего света на поверхности глянцевого материала повышает светлоту при наблюдении под углом, близким к углу зеркального отражения.
Термин "диффузное отражение" используется для описания феномена, при котором падающий свет отражается под различными углами, а термин "рассеяние" используется для описания феномена, при котором падающий свет отражается под углом, отличающимся от угла падающего света.
Для придания изделию с покрытием выгодного эффекта глянцевой поверхности на относительно большой площади его поверхности и значимых свойств изменения яркости при изменении угла обзора величину Y(20°), которая является величиной Y на участке, расположенном под большим углом наклона относительно угла зеркального отражения в направлении источника света и ближе к затененным участкам, уменьшают на соответствующую величину (коэффициент k) в зависимости от Y(10°) (смотри фиг. 11). Например, в соответствии с условиями для Y(10°), k С, когда Y(10°) составляет 100, коэффициент k составляет приблизительно от 0,2 до 0,4 и, следовательно, Y(20°) составляет от 20 до 40. Когда Y(10°) составляет 400, коэффициент k составляет от 0,2 до 0,6, и, следовательно, Y(20°) составляет от 80 до 240. Когда Y(10°) составляет 700, коэффициент k составляет от 0,4 до 0,6, и, следовательно, Y(20°) составляет от 280 до 420.
Иными словами, когда Y(10°) имеет относительно малую величину, устанавливается более низкий коэффициент k, несмотря на возможность лишь незначимого уменьшения от Y(10°) до Y(20°), чтобы величина Y(20°) могла быть максимально малой для усиления свойств изменения яркости при изменении угла обзора. С другой стороны, когда Y(10°) имеет относительно большую величину, низкий коэффициент k вызывает избыточное изменение величины Y. Например, когда Y(10°) составляет 700, при коэффициенте k, равном 0,2 величина Y(20°) составляет 140 (т.е. Y(20°)=140). Это означает большое изменение величины Y. В таком случае при изменении угла обзора происходит внезапное изменение светлоты. Во избежание этого феномена при относительно большой величине Y(10°) устанавливается высокий коэффициент k.
В соответствии с условиями для Y(10°), k и С содержание С красителя (в % по весу) в содержащем глянцевый материал слое составляет 5% по весу или более и 40% по весу или менее. С повышением содержания С красителя краситель поглощает больше рассеянного света, отражаемый глянцевым материалом, в результате чего улучшаются свойства изменения яркости при изменении угла обзора. Однако если содержание С красителя становится слишком высоким, свет, отражаемый глянцевым материалом, скрыт, в результате чего невозможно получить желаемый цветовой эффект. Кроме того, содержание С красителя (в % по весу) варьирует в зависимости от коэффициента k в уравнении Y(20°)=k×Y(10°) (смотри фиг. 12). Например, когда k составляет 0,2, С находится в интервале 5≤С≤30. Когда k составляет 0,4, С находится в интервале 10≤С≤35. Когда k составляет 0,6, С находится в интервале 15≤С≤40.
Иными словами, при низком коэффициенте k содержание С красителя является низким, а чем выше становится коэффициент k, тем выше становится содержание С красителя. Как упомянуто ранее, при низком коэффициенте k Y(10°) имеет относительно малую величину. В таком случае глянцевым материалом отражается меньше света в качестве рассеянного света (т.е. слабого диффузного отражения). Соответственно, поглощение рассеянного света красителем не является настолько необходимым. По этой причине устанавливается низкое содержание С красителя. С другой стороны, при высоком коэффициенте k Y(10°) имеет относительно большую величину. В таком случае диффузное отражение света глянцевым материалом является сильным. Соответственно, устанавливается высокое содержание С красителя, чтобы краситель поглощал рассеянный свет, отражаемый глянцевым материалом, т.е. усиливал свойства изменения яркости при изменении угла обзора.
Сформированная таким способом многослойная покровная пленка, у которой установлена большая величина Y(10°), а величина Y уменьшается от Y(10°) до Y(20°), как описано выше, имеет выгодный эффект глянцевой "поверхности" на большой площади ее поверхности, а также значимые свойства изменения яркости при изменении угла обзора. Иначе говоря, свет, рассеиваемый глянцевым материалом, в частности, рассеянный свет, многократно отражаемый множеством частиц глянцевого материала, поглощается красителем, содержащимся в содержащем глянцевый материал слое. Кроме того, свет, который достигает окрашенного базового слоя через зазор между частицами глянцевого материала, поглощается красителем, содержащимся в окрашенном базовом слое. Светлота затененных участков может сильно уменьшаться за счет эффекта поглощения света красителем в содержащем глянцевый материал слое и в окрашенном базовом слое, а также за счет описанного регулирования степени уменьшения величины Y от Y(10°) до Y(20°).
Иными словами, светлота затененных участков легко регулируется красителем, содержащимся в содержащем глянцевый материал слое и окрашенном базовом слое за счет регулирования степени уменьшения величины Y от Y(10°) до Y(20°), как описано выше. Это является выгодным для улучшения свойств изменения яркости при изменении угла обзора.
В данном случае отражательная способность R (%) поверхности окрашенного базового слоя, служащего поглощающим свет слоем, удовлетворяет условию "R≤0,6×С+0,04×Y(10°)+4". Далее, с уменьшением содержания красителя в содержащем глянцевый материал слое или с уменьшением Y(10°) у содержащего глянцевый материал слоя большее количество света достигает окрашенного базового слоя через содержащий глянцевый материал слой. В этом случае, чтобы уменьшить светлоту затененных участков, необходимо увеличить эффект поглощения света окрашенным базовым слоем. Соответственно, устанавливается отражательная способность R поверхности пропорциональный содержанию С красителя и Y(10°), в результате чего чем меньшим становится содержание С красителя или Y(10°), тем меньшим становится отражательная способность R поверхности (улучшается поглощение света).
Кроме того, у описанной выше многослойной покровной пленки свет поглощается окрашенным базовым слоем, как описано выше. Соответственно, в содержащий глянцевый материал слой не требуется добавлять большое количество красителя, чтобы уменьшить светлоту затененных участков. В результате, глянцевый материал правильно ориентирован (т.е. глянцевый материал ориентирован параллельно поверхности содержащего глянцевый материал слоя), и на него падает больше света. Это является выгодным для обеспечения блеска и увеличения высвеченных участков.
С целью увеличения блеска и усиления металлического эффекта в качестве глянцевого материала предпочтительно используются чешуйки алюминия, полученные путем измельчении алюминиевой фольги и, кроме того, чешуйки алюминия с улучшенной чистотой поверхности.
Такие чешуйки алюминия предпочтительно имеют размер от 8 мкм или более до 20 мкм или менее. При размере чешуек алюминия менее 8 мкм снижается вероятность их правильной ориентации. При размере более 20 мкм некоторые из чешуек алюминия могут выступать из содержащего глянцевый материал слоя, из-за чего может снижаться коррозионная стойкость объекта нанесения покрытия.
Чешуйки алюминия предпочтительно имеют толщину от 25 нм или более до 200 нм или менее. Если чешуйки алюминия являются слишком тонкими, через них проходит больше света, что отрицательно сказывается на увеличении светлоты высвеченных участков. Кроме того, если чешуйки алюминия являются слишком тонкими относительно своего размера, они легко деформируются, что отрицательно сказывается на их ориентации. С учетом этого толщина чешуек алюминия предпочтительно составляет 0,4% или более их размера или, например, 30 нм или более. С другой стороны, если чешуйки алюминия являются слишком толстыми, снижается вероятность их правильной ориентации. Кроме того, такие чешуйки алюминия увеличивают объемную долю чешуек алюминия в содержащем глянцевый материал слое, необходимую для обеспечения глянца. Соответственно, ухудшаются физические свойства покровной пленки. С учетом этого толщина чешуек алюминия предпочтительно составляет 200 нм или менее. Чешуйки алюминия более предпочтительно имеют толщину от 80 нм или более до 150 нм или менее.
Чешуйки алюминия предпочтительно имеют шероховатость Ra поверхности 0,1 мкм или менее, более предпочтительно 0,09 мкм или менее для уменьшения диффузионного отражения или рассеяния света. Шероховатость Ra поверхности предпочтительно составляет 0,02 мкм или более для предотвращения чрезмерно сильного отражения света от чешуек алюминия.
Окрашенный базовый слой предпочтительно имеет чистоту поверхности 8 или менее единиц Wd, измеренную с помощью прибора WaveScan DOI (фирменное наименование) производства компании BYK-Gardner. Соответственно, глянцевый материал правильно ориентирован, что выгодно для увеличения светлоты высвеченных участков. Чистота поверхности окрашенного базового слоя более предпочтительно составляет 6 или менее единиц Wd. Шероховатость Ra поверхности окрашенного базового слоя предпочтительно составляет 5% или менее размера частиц глянцевого материала (размер частиц предпочтительно составляет 8 мкм или более и 20 мкм или менее).
Толщина содержащего глянцевый материал слоя предпочтительно составляет 1,5 мкм или более и 6 мкм или менее. В результате, глянцевый материал правильно ориентирован, что выгодно для увеличения светлоты высвеченных участков. Толщина содержащего глянцевый материал слоя предпочтительно составляет 20% или менее размера частиц глянцевого материала (т.е. 1,5 мкм или более и 4 мкм или менее). Толщина содержащего глянцевый материал слоя выбрана в этом интервале, чтобы регулировать угол ориентации глянцевого материала (т.е. угол между поверхностью содержащего глянцевый материал слоя и глянцевым материалом) за счет толщины содержащего глянцевый материал слоя. Угол ориентации глянцевого материала предпочтительно составляет 3 градуса или менее, более предпочтительно 2 градуса или менее.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления красители в окрашенном базовом слое и содержащем глянцевый материал слое имеют насыщенный цвет с низким коэффициентом отражения в видимой области спектра (светлотой по Манселлу 5 или менее), такой как черный и красный, предпочтительно, черноватый цвет. Как описано ранее, согласно настоящему изобретению светлота затененных участков уменьшается за счет эффекта поглощения света окрашенным базовым слоем. Так, если в качестве красителя используется краситель насыщенного цвета с низким коэффициентом отражения в видимой области спектра, такой краситель увеличивает величину ФИ и выгоден для улучшения свойств изменения яркости при изменении угла обзора.
В качестве красителя может использоваться как пигмент, так и красящее вещество. Кроме того, могут использоваться красители двух или более видов, которые смешаны друг с другом (т.е. смесь цветов).
В одном из предпочтительных вариантов осуществления красители в окрашенном базовом слое и содержащем глянцевый материал слое имеют одинаковый цвет. За счет этого уменьшается мутность покровного материал, что усиливает ощущение густоты и насыщенности, а также металлический эффект.
Для одинакового восприятия нейтральных цветов желательно, чтобы различие в светлоте между нейтральными цветами составляло 5,0 или менее по Манселлу. Для одинакового восприятия хроматических цветов желательно, чтобы при выборе тона одного из хроматических цветов в качестве эталона (т.е. исходного положения) на круговой шкале цветовых тонов Манселла, поделенной на 100 секторов, тон другого хроматического цвета при увеличении номера 100 секторов на 50 в направлении против часовой стрелки и их уменьшении на 50 в направлении по часовой стрелке от исходного положения находился в пределах ±10 от исходного положения.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления красители в окрашенном базовом слое и содержащем глянцевый материал слое имеют черноватый цвет. В результате может быть получен сероватый цвет с большой величиной ФИ и усиленным металлическим эффектом.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления непосредственно на содержащий глянцевый материал слой наслоен прозрачный бесцветный слой. За счет прозрачного бесцветного слоя может достигаться устойчивость к кислотам и царапинам.
Изделием с покрытием, содержащим многослойную покровную пленку, нанесенную на объект нанесения покрытия, является, например, кузов автомобиля. Изделием с покрытием также может являться корпус мотоцикла или других транспортных средств или другие металлические изделия.
Преимущества изобретения
Согласно настоящему изобретению содержащий глянцевый материал слой, который содержит чешуйки глянцевого материала и краситель, наслоен на окрашенный базовый слой, содержащий краситель. Что касается содержащего глянцевый материал слоя в состоянии без красителя, устанавливают в колориметрической системе XYZ величину 50 или более и 850 или менее для Y(10°) и величину, равную k×Y(10°), для Y(20°), где k находится в интервале 0,2≤k≤0,6 и определяется на основании Y(10°). Содержание С красителя в содержащем глянцевый материал слое определяется на основании величины k. Отражательная способность R (%) поверхности окрашенного базового слоя определяется на основании содержания С красителя содержащего глянцевый материал слоя и Y(10°). Соответственно, объект с покрытием имеет эффект блеска поверхности на относительно большой площади и значимые свойства изменения яркости при изменении угла обзора.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематически проиллюстрирован вид в поперечном разрезе многослойной покровной пленки.
На фиг. 2 схематически проиллюстрирован вид в поперечном разрезе известной многослойной покровной пленки и показано рассеяние света глянцевым материалом и его диффузия на базовом слое.
На фиг. 3 схематически показано регулирование рассеянного света у многослойной покровной пленки согласно настоящему изобретению.
На фиг. 4 показана диаграмма, иллюстрирующая отраженный свет, для пояснения расчета величины ФИ.
На фиг. 5 показана диаграмма, иллюстрирующая один из примеров зависимости угла Y(10°) от содержащего глянцевый материал слоя в состоянии без красителя.
На фиг. 6 показана диаграмма, поясняющая измерение величины Y.
На фиг. 7 показан график, иллюстрирующий применимые интервалы Y(10°) и содержания красителя при коэффициенте k, равном 0,4.
На фиг. 8 показан график, иллюстрирующий предпочтительные интервалы Y(10°) и содержания красителя при коэффициенте k, равном 0,2.
На фиг. 9 показан график, иллюстрирующий предпочтительные интервалы Y(10°) и содержания красителя при коэффициенте k, равном 0,6.
На фиг. 10 показан график, иллюстрирующий линию критического уровня отражательной способности R поверхности окрашенного базового слоя.
На фиг. 11 показан график, иллюстрирующий зависимость между Y(10°) и коэффициентом k.
На фиг. 12 показан график, иллюстрирующий зависимость между коэффициентом k и содержанием С красителя.
На фиг. 13 показан график, иллюстрирующий интервалы Y(10°), коэффициента k и содержания С красителя при величине ФИ 30 или более.
На фиг. 14 показан график, иллюстрирующий интервалы Y(10°), коэффициента k и содержания С красителя при величине ФИ 35 или более.
Описание вариантов осуществления
Далее со ссылкой на чертежи описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Следующее далее описание предпочтительных вариантов осуществления является лишь одним из примеров и не имеет целью ограничить объем, области применения или использование настоящего изобретения.
Пример конфигурации многослойной покровной пленки
Как показано на фиг. 1, многослойная покровная пленка 12 согласно рассматриваемому варианту осуществления, которой покрыта поверхность кузова 11 (из толстолистовой стали) автомобиля, содержит окрашенный базовый слой 14, содержащий глянцевый материал слой 15 и прозрачный бесцветный слой 16, которые последовательно нанесены поверх друг друга. На поверхности кузова 11 автомобиля путем катионного электролитического осаждения сформирована электролитическая покровная пленка (грунтовка) 13. Многослойная покровная пленка 12 находится поверх электролитической покровной пленки 13. Окрашенный базовый слой 14 многослойной покровной пленки 12 соответствует промежуточному покрытию, а содержащий глянцевый материал слой 15 и прозрачный бесцветный слой 16 соответствуют верхнему покрову.
В окрашенном базовом слое 14 диспергирован пигмент 21 насыщенного цвета. В содержащем глянцевый материал слое 15 диспергированы чешуйки глянцевого материала 22 и пигмент 23 насыщенного цвета, сходного с цветом пигмента 21 окрашенного базового слоя 14. В качестве пигментов 21 и 23 могут использоваться пигменты различных тонов, включая, например, черный пигмент (например, углеродную сажу, черный перилен и черный анилин) или красный пигмент (например, красный перилен). Особо предпочтительно использовать в качестве пигмента 21 углеродную сажу, имеющую гранулометрический состав с максимальным размером частиц 300 нм или более и 500 нм или менее, и в качестве пигмента 23 углеродную сажу, имеющую гранулометрический состав с максимальным размером частиц 200 нм или менее.
Окрашенный базовый слой 14 имеет чистоту поверхности 8 или менее единиц Wd (на волне 3-10 мм), измеренную с помощью прибора WaveScan DOI (фирменное наименование) производства компании BYK-Gardner, а содержащий глянцевый материал слой 15 имеет толщину 1,5 мкм или более и 6 мкм или менее.
Глянцевый материал 22 в содержащем глянцевый материал слое 15 имеет толщину 25 нм или более и 200 нм или менее и ориентирован приблизительно параллельно поверхности содержащего глянцевый материал слоя 15. В частности, глянцевый материал 22 ориентирован под углом 3 градуса или менее к поверхности содержащего глянцевый материал слоя 15. После нанесения покрытия, которое содержит глянцевый материал 22 и пигмент 23, поверх окрашенного базового слоя 14, путем горячей сушки испаряют растворитель, содержащийся в покровной пленке. В результате, покровная пленка уменьшается в объеме и становится тонкой, а глянцевый материал 22 ориентируется под углом 3 градуса или менее (предпочтительно 2 градуса или менее).
Окрашенный базовый слой 14 содержит смолу, которой может являться, например, полиэфирная смола. Содержащий глянцевый материал слой 15 содержит смолу, которой может являться, например, акриловая смола. Окрашенный базовый слой 16 содержит смолу, которой может являться, например, кислотная/эпоксидная отвержденная акриловая смола.
Регулирование рассеянного света и т.д.
Как показано на фиг. 2, если в содержащем глянцевый материал слое 30 диспергировано большое число частиц глянцевого материала 22, свет многократно отражается множеством частиц глянцевого материала 22. Величина ФИ является небольшой, если значительная часть света многократно отражается от содержащего глянцевый материал слоя 30 как рассеянный свет под углами, отличающимися от угла зеркального отражения. Иными словами, ослабление рассеянного света является важным для увеличения ФИ. Кроме того, происходит диффузия света, который достигает базового слоя 31 после многократных отражений базовым слоем 31 (т.е. диффузное отражение). Величина ФИ является малой при сильном диффузном отражении. Соответственно, ослабление диффузного отражения базовым слоем 31 является важным для увеличения ФИ.
Как показано на фиг. 3, пигменты 23 в содержащем глянцевый материал слое 15 способствуют увеличению ФИ за счет поглощения рассеянного света. В результате многократного отражения увеличивается оптическая длина пути. Из-за увеличения оптической длины пути повышается вероятность поглощении света пигментами 23. В результате, увеличивается ФИ. Пунктирными стрелками показано, что пигменты 23 снижают интенсивность рассеянного света. Кроме того, рассеянный свет, который достигает окрашенного базового слоя 14, поглощается окрашенным базовым слоем 14. Это значит, что ослабляется диффузное отражение. В результате, увеличивается ФИ.
При небольшой площади, занимаемой глянцевым материалом 22, ослабляется зеркальное отражение света глянцевым материалом 22, что отрицательно сказывается на увеличении ФИ. С другой стороны, при большой площади, занимаемой глянцевым материалом 22, увеличивается число многократных отражений света глянцевым материалом 22, что приводит к усилению рассеянного света и отрицательно сказывается на увеличении ФИ.
1,11
0,86
Как показано на фиг. 4, величину ФИ определяют согласно следующему уравнению: ФИ=2,69×(L*15°-L*110°)/L*45°, в котором L*45° означает индекс светлоты отраженного света (под углом 45°) с отклонением на 45 градусов от угла зеркального отражения в сторону угла света, падающего на поверхность многослойной покровной пленки 12 под углом 45 градусов к перпендикуляру к поверхности, L*15° означает индекс светлоты отраженного света (под углом 15°) с отклонением на 15 градусов от угла зеркального отражения в сторону угла падающего света, а L*110° означает индекс светлоты отраженного света (под углом 110°) с отклонением на 110 градусов от угла зеркального отражения в сторону угла падающего света.
Содержащий глянцевый материал слой
На фиг. 5 проиллюстрирован один из примеров зависимости величины Y согласно колориметрической системе XYZ, которая калибрована стандартной белой пластиной, от содержащего глянцевый материал слоя в состоянии без красителя. На фиг. 6 проиллюстрировано, как измеряются величины Y. Свет от источника 41 света падает на содержащий глянцевый материал слой 15 под углом 45°. Угол приема датчика 42 ограничен таким образом, чтобы угол зеркального отражения составлял 0°. Для измерений использовалась трехмерная гониоспектрофотометрическая колориметрическая система GCMS-4 производства Murakami Color Research Laboratory. В примере, проиллюстрированном на фиг. 5, величина Y(10°) равна 510, а величина Y(20°) равна 200, при этом Y(10°) означает величину Y отраженного света измеренную под углом приема (т.е. углом в направлении источника света относительно угла зеркального отражения) 10°, a Y(20°) означает величину Y отраженного света, измеренную под углом приема 20°.
В настоящем изобретении используются следующие выражения, чтобы объект с покрытием имел эффект блеска поверхности на относительно большой площади и выраженные свойства изменения яркости при изменении угла обзора: 50≤Y(10°)≤850 и Y(20°)=k×Y(10°), при этом Y(10°), k, и содержание С (в % по весу) красителя в содержащем глянцевый материал слое удовлетворяют заданному условию. В данном случае k означает коэффициент и удовлетворяет условию 0,2≤k≤0,6. Подробности описаны далее.
Определение предпочтительных Y(10°), коэффициента k, содержания С красителя и отражательная способность R поверхности
Определили величину ФИ для образцов 1-42 каждой многослойной покровной пленки, представленных в Таблицах 1-3. Многослойная покровная пленка (основой которой является электролитическая покровная пленка) имеет содержащий глянцевый материал слой и окрашенный базовый слой. Образцы 1-42 служат примерами многослойной покровной пленки серого цвета. Пигментом-наполнителем окрашенного базового слоя являлся сульфат бария. Толщина каждого окрашенного базового слоя составляла 10 мкм. После нанесения окрашенного базового слоя и содержащего глянцевый материал слоя на стальное изделие методом по влажному слою слои были подвергнуты сушке (при 140°С в течение 20 минут).
Результаты анализа приведены на фиг. 7-9, на которых графики с обведенными кружком цифрами, соответствуют номерами образцов в Таблицах 1-3.
Как показано на фиг. 7, если k у содержащего глянцевого материал слоя равен 0,4, величина ФИ равна 30 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 100≤Y(10°)≤700 и 10≤С≤35. Величина ФИ равна 35 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 200≤Y(10°)≤600 и 15≤С≤30. На фиг. 7 координаты (х, у, z), заданные для вершин a-h прямоугольников, иллюстрирующих предпочтительные интервалы (интервал, в котором ФИ составляет 30 или более, и интервал, в котором ФИ составляет 35 или более), указывают координаты в трехмерной системе ортогональных координат, оси х, у и z которой представляют три переменные Y(10°), k и С, соответственно. Это же пояснение относится к координатам (х, у, z), заданным для вершин a'-h', a''-h'' прямоугольников, иллюстрирующих предпочтительные интервалы на фиг. 8 и 9 (интервал, в котором ФИ составляет 30 или более, и интервал, в котором ФИ составляет 35 или более).
Аналогичным образом, как показано на фиг. 8, если k составляет 0,2, ФИ составляет 30 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 50≤Y(10°)≤650 и 5≤С≤30. ФИ составляет 35 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 150≤Y(10°)≤550 и 10≤С≤25.
Аналогичным образом, как показано на фиг. 9, если k составляет 0,6, ФИ составляет 30 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 250≤Y(10°)≤850 и 15≤С≤40. ФИ составляет 35 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 350≤Y(10°)≤750 и 20≤С≤35.
Что касается отражательной способности R поверхности окрашенного базового слоя, с уменьшением содержания С красителя в содержащем глянцевый материал слое или с уменьшением Y(10°) окрашенного базового слоя достигает больше света. На фиг. 7, где k=0,4, когда содержащий глянцевый материал слой имеет конфигурацию, соответствующую вершине b, количество света, достигающего окрашенного нижележащего слоя, является наибольшим. Далее на примере образцов 1 и 2, расположенных по линии ab, соединяющей вершины а и b на фиг. 7, рассмотрен отражательная способность R поверхности окрашенного базового слоя, требуемый для получения ФИ=30.
Как показано в Таблице 1, отражательная способность R поверхности образца 1 составляет 28,1%, а отражательная способность R поверхности образца 2 составляет 13,6%. В Таблице 4 показаны величины ФИ у образцов 1' и 2' многослойных покровных пленок, у которых отражательная способность R поверхности увеличен путем изменения соотношения компонентов смеси окрашенного базового слоя по сравнению с образцами 1 и 2. Образцы 1' и 2', соответственно, являются такими же, как и образцы 1 and 2 за исключением соотношения компонентов смеси окрашенного базового слоя. У каждого из образцов 1' и 2' отражательная способность R поверхности становится меньшим, чем 30 за счет увеличенного отражательной способности R поверхности.
В Таблице 4 показано, что отражательная способность R поверхности окрашенного базового слоя влияет на величину ФИ многослойной покровной пленки.
Если представить образцы 1, 2, 1' и 2' в двухмерной ортогональной системе координат, оси которой отображают две переменные, т.е. содержание С красителя и отражательная способность R поверхности, будет получен результат,
показанный на фиг. 10. Линией Lab является линия критического уровня отражательной способности R поверхности окрашенного базового слоя, величина ФИ у которой предположительно составляет 30 или более по линии ab, которая определяется на основании отражательной способности R поверхности и величины ФИ образцов 1, 2, 1' и 2'.
Аналогичным образом, касается линии а'b' на фиг. 8, где k=0,2, линии а''b'' на фиг. 9, где k=0,6, образцы 15, 16, 15' и 16', а также образцы 29, 30, 29' 30', показанные в Таблице 4 и расположенные вдоль линий, представлены на фиг. 10, а критические уровени La'b' и La''b'' отражательной способности R поверхности, величина ФИ у которой предположительно составляет 30 или более, определяются на основании к отражательной способности R поверхности и величин ФИ образцов.
Как показано на фиг. 10, наклон линий Lab, La'b' и La''b'' критического уровня отражательной способности R поверхности относительно содержания С красителя составляет 0,6. С другой стороны, отсекаемый на оси координат отрезок, который различается у этих линий, зависит от различия в Y(10°) у этих линий. Соответственно, если R=0,6×С+α×Y(10°)+β, и при С=0 величины R и Y(10°) замещены, α=0,04 и β=2.
Соответственно, когда отражательная способность R поверхности удовлетворяет условию, представленному следующим выражением, может быть получена величина ФИ, составляющая 30 или более.
R≤0,6×С+0,04×Y(10°)+4
В данном случае, линии Lab, La'b' и La''b'' критического уровня, показанные на фиг. 10, соответствуют линиям ab, а'b' и а''b'' на фиг. 7-9. Линиями ab, а'b' и а''b'' является линия Y(10°) с наибольшим количеством света, достигающего окрашенного базового слоя. Когда Y(10°) превышает соответствующие линии ab, а'b' и а''b'', окрашенного базового слоя достигает меньше света, в результате чего верхняя предельная величина отражательной способности R поверхности, при которой может быть получена величина ФИ, составляющая 30 или более, превышает каждую линию критического уровня, показанную на фиг. 10.
500
500
500
Например, когда Y(10°) составляет 500, линия R критического уровня отражательной способности R поверхности является следующей: R=0,6×С+0,04×500+4=0,6×С+24. Когда Y(10°) составляет 500, получают величину ФИ, составляющую 30 или более, если отражательная способность поверхности не превышает линию R критического уровня.
На фиг. 11 проиллюстрирована двухмерная ортогональная система координат, оси которой отображают две переменные, т.е. Y(10°) и коэффициент k. Вершины a-h, a'-h' и a''-h'', показанные на фиг. 7-9, нанесены на график, чтобы показать зависимость между Y(10°) и коэффициентом k. Применимый интервал коэффициента k изменяется в зависимости от Y(10°), как показано на фиг. 11.
На фиг. 12 проиллюстрирована двухмерная ортогональная система координат, оси которой отображают две переменные, т.е. коэффициент k и содержание С красителя. Вершины a-h, a'-h' и a''-h'' нанесены на график, чтобы показать зависимость между коэффициентом k и содержанием С красителя. Применимый интервал содержания С красителя изменяется в зависимости от коэффициента k, как показано на фиг. 11.
Так, как показано на фиг. 13, интервалы Y(10°), коэффициента k и содержания С красителя, при которых величина ФИ составляет 30 или более, могут быть представлены в трехмерной системе ортогональных координат, оси х, у и z которой отображают три переменные Y(10°), k и С.
В частности, полиэдр, показанный на фиг. 13, образован вершинами a-d, a'-d' и а'-d'', нанесенными на график в трехмерной системе ортогональных координат. Полиэдр состоит в общей сложности из десяти плоскостей A-J, каждая из которых содержит по четыре вершины, показанные в Таблице 5.
Плоскость, представленная координатами (х, у, z) в трехмерной системе ортогональных координат, может быть представлена уравнением αх+βy+γz+δ=0. Все десять плоскостей представлены уравнениями, показанными в Таблице 5.
Плоскости А и I представлены одним и тем же уравнением, что значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Плоскости В и J представлены одним и тем же уравнением, что значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Следовательно, полиэдр, показанный на фиг. 13, может считаться октаэдром, состоящим из восьми плоскостей А-Н. Плоскости С и F этого октаэдра образуют выступающее внутрь ребро, плоскости D и G образуют выступающее наружу ребро.
В частности, полиэдр, показанный на фиг. 13, является октаэдром, который состоит из восьми плоскостей, представленных уравнениями А-Н, приведенными в Таблице 5, при этом плоскости, представленные уравнениями С и F, образуют выступающее внутрь ребро, а плоскости, представленные уравнениями D и G, образуют выступающее наружу ребро. Величина ФИ составляет 30 или более, если Y(10°), коэффициент k и содержание С красителя удовлетворяют условию, согласно которому координаты (Y(10°), k, С) находятся в интервале, ограниченном октаэдром.
Аналогичным образом, как показано на фиг. 14, интервалы Y(10°), коэффициента k и содержания С красителя, при которых величина ФИ составляет 35 или более, могут быть представлены в трехмерной системе ортогональных координат, оси х, у и z которой отображают три переменные Y(10°), k и С. В частности, этот полиэдр образован вершинами e-h, e'-h' и e''-h'', нанесенными на график в трехмерной системе ортогональных координат, и состоит в общей сложности из десяти плоскостей A'-J', каждая из которых содержит по четыре вершины, показанные в Таблице 6. Все десять плоскостей представлены уравнениями, показанными в Таблице 6.
Плоскости A' and I' представлены одним и тем же уравнением, что значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Плоскости В' and J' представлены одним и тем же уравнением, что значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Следовательно, полиэдр, показанный на фиг. 14, может считаться октаэдром, состоящим из восьми плоскостей А'-Н'. Плоскости С' и F' этого октаэдра образуют выступающее внутрь ребро, а плоскости D' и G' образуют выступающее наружу ребро.
В частности, полиэдр, показанный на фиг. 14, является октаэдром, который состоит из восьми плоскостей, представленных уравнениями А'-Н', приведенными в Таблице 6, при этом плоскости, представленные уравнениями С' и F', образуют выступающее внутрь ребро, а плоскости, представленные уравнениями D' и G', образуют выступающее наружу ребро. Величина ФИ составляет 35 или более, если Y(10°), коэффициент k и содержание С красителя удовлетворяют условию, согласно которому координаты (Y(10°), k, С) находятся в интервале, ограниченном октаэдром.
Если Y(10°), коэффициент k и содержание С красителя заданы таким образом, что величина ФИ составляет 30 или более, содержащий глянцевый материал слой, содержащий краситель, имеет Y(10°) от около 50 до 200 в обоих случаях включительно и коэффициент k (=Y(20°)/Y(10°)) от около 0,1 до 0,4 в обоих случаях включительно.
Описание позиций
11 Кузов (из толстолистовой стали) автомобиля
12 Многослойная покровная пленка
13 Электролитическая покровная пленка
14 Окрашенный базовый слой
15 Содержащий глянцевый материал слой
16 Прозрачный бесцветный слой
21 Пигмент (краситель)
22 Глянцевый материал
23 Пигмент (краситель)