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 более разнообразными. И все же, что касается цветовых предпочтений, блестящие цвета предпочитают люди, составляющие относительное большинство. Однако ни в одном из вышеупомянутых патентных документов не описывается технология, позволяющая надлежащим образом регулировать такие блестящие цвета.
[0007] Таким образом, с учетом вышеупомянутого предшествующего уровня техники, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить многослойную покровную пленку и покрытое изделие, которые проявляют блестящий цвет.
Решение проблемы
[0008] Многослойная покровная пленка согласно настоящему изобретению содержит: нижнее покрытие, включающее первый красящий материал и блестящий материал; и верхнее покрытие, нанесенное на нижнее покрытие и включающее второй красящий материал. Верхнее покрытие и нижнее покрытие имеют аналогичные цвета. Многослойная покровная пленка имеет такую конфигурацию, что показатель преломления пленочного компонента нижнего покрытия, не представляющего собой первый красящий материал, является более высоким, чем показатель преломления пленочного компонента верхнего покрытия, не представляющего собой второй красящий материал. При использовании в настоящем документе термин ʺкрасящий материалʺ означает компонент, такой как пигмент или краситель, который обеспечивает цвет покрытия.
[0009] Согласно данной конфигурации, многослойная покровная пленка проявляет блестящий цвет вследствие сочетания цветного света, который отражается блестящим материалом в нижнем покрытии и выходит из многослойной покровной пленки, и цветного света, который отражается от поверхности раздела между верхним покрытием и нижним покрытием и выходит из многослойной покровной пленки.
[0010] Согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, пленочный компонент верхнего покрытия, не представляющий собой второй красящий материал, включает полимер, и наночастицы, имеющие более низкий показатель преломления, чем полимер. Таким образом, показатель преломления верхнего покрытия может легко устанавливаться на более низкий уровень.
[0011] Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, пленочный компонент нижнего покрытия, не представляющий собой первый 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.
[0012] Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, защитное покрытие нанесено на верхнее покрытие. Таким образом, верхнее покрытие может быть надежно защищено.
[0013] Согласно еще одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения, второй красящий материал включает такой же красящий материал, как первый красящий материал. Таким образом, цветной световой луч, который выходит из верхнего покрытия имеет такой же цвет, как и цветной световой луч, который выходит из нижнего покрытия, и в результате этого многослойная покровная пленка проявляет еще более блестящий цвет.
[0014] Покрытое изделие согласно настоящему изобретению включает многослойную покровную пленку согласно любому из примерных вариантов осуществления, которые описываются выше.
Преимущества изобретения
[0015] Многослойная покровная пленка согласно настоящему изобретению обеспечивает, что два цветных световых луча, имеющих аналогичные цвета, выходят из нее по двум различным оптическим путям, и, таким образом, проявляется блестящий цвет.
Краткое описание чертежей
[0016] [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 сравнительному примеру.
Описание вариантов осуществления
[0017] 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.
[0018] (Первый вариант осуществления)
Как проиллюстрировано на фиг. 1, многослойная покровная пленка согласно первому варианту осуществления имеет двухслойную структуру, включающую, сверху вниз, верхнее покрытие 20 и нижнее покрытие 30. Верхнее покрытие 20 является цветным и прозрачным, и оно может быть выполнено, например, из синтетического полимера, содержащего второй красящий материал. Нижнее покрытие 30 является цветным и прозрачным, содержит блестящий материал 32, отражающий свет, и оно может быть выполнено из синтетического полимера, содержащего, например, первый красящий материал и блестящий материал 32.
[0019] Второй красящий материал, который содержится в верхнем покрытии 20, содержит пигмент. Первый красящий материал, который содержится в нижнем покрытии 30, также содержит пигмент. Кроме того, верхнее покрытие 20 и нижнее покрытие 30 имеют аналогичные цвета. Чтобы обеспечивать аналогичные цвета этих покрытий, верхнее покрытие 20 и нижнее покрытие 30 могут одновременно содержать, по меньшей мере, один пигмент одинакового типа. Однако эти покрытия могут также иметь аналогичные цвета, даже если в них содержатся различные пигменты.
[0020] Верхнее покрытие 20 и нижнее покрытие 30 предпочтительно имеют почти одинаковые,  аналогичные цвета, что позволяет многослойной покровной пленке в целом проявлять блестящий цвет. При использовании в настоящем документе термин ʺаналогичные цветаʺ может определяться, например, как цвета, имеющие одинаковый оттенок, согласно практической системе цветовых координат (PCCS) Японского института исследования цвета.
[0021] Показатель преломления акрилового полимера, который обычно используется для покрытия автомобильных корпусов, составляет 1,5. Согласно настоящему варианту осуществления, показатель преломления пленочного компонента верхнего покрытия 20, который составляет 1,3, как проиллюстрировано на фиг. 1, является более низким, чем показатель преломления акрилового полимера. Показатель преломления пленочного компонента нижнего покрытия 30, не представляющего собой первый красящий материал и блестящий материал 32, предпочтительно является более высоким, чем показатель преломления пленочного компонента верхнего покрытия 20, и, согласно данному варианту осуществления, он может составлять 1,8.
[0022] Показатель преломления пленочного компонента верхнего покрытия 20 предпочтительно выше чем или равняется 1,2 и составляет менее чем 1,5 и предпочтительнее находится в интервале от 1,2 до 1,4. Таким образом, если показатель преломления пленочного компонента верхнего покрытия 20 ниже, чем показатель преломления обычного акрилового полимера, поверхность верхнего покрытия 20 отражает меньшую долю света, чем покрытие, изготовленное из обычного акрилового полимера. Таким образом, более интенсивный свет может поступать в многослойную покровную пленку, и, в результате этого, более интенсивный цветной световой луч может выходить из многослойной покровной пленки. Показатель преломления пленочного компонента нижнего покрытия 30 предпочтительно выше чем 1,5 и предпочтительнее выше чем или равняется 1,6. Если существует значительная разность между показателем преломления пленочного компонента нижнего слоя 30 и показателем преломления пленочного компонента верхнего слоя 20, увеличивается коэффициент отражения на поверхности раздела между этими двумя покрытиями 20, 30.
2
2
2
2
2
[0023] Чтобы обеспечивались такие показатели преломления, согласно настоящему варианту осуществления, пленочный компонент нижнего покрытия 30 содержит синтетический полимер, такой как акриловый полимер, уретановый полимер или эпоксидный полимер, в который добавляются неорганические наночастицы, чтобы регулировать (увеличивать) показатель преломления. Пленочный компонент верхнего покрытия 20 также составляет синтетический полимер, такой как акриловый полимер, уретановый полимер или эпоксидный полимер, в который добавляются неорганические наночастицы различных типов, чтобы регулировать (уменьшать) показатель преломления. Примеры неорганических наночастиц, которые увеличивают показатель преломления, представляют собой наночастицы ZrO, TiO и ZnO. 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, прозрачность может уменьшаться, 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 данных частиц, данный размер предполагается измерять в направлении главной оси.
[0026] Предпочтительно нижнее покрытие 30 имеет более высокое относительное содержание красящего материала по отношению к синтетическому полимеру, чем верхнее покрытие 20. Если верхнее покрытие 20 имеет относительное содержание красящего материала, которое составляет более чем относительное содержание красящего материала нижнего покрытия 30 или равняется ему, увеличивается светопоглощение верхнего покрытия 20. Следовательно, цвет самой многослойной покровной пленки может становиться темнее и терять свою яркость. Если в попытке предотвращения такого результата уменьшается количество красящего материала во всей многослойной покровной пленке, не может быть получена желательная насыщенность цвета.
[0027] Необязательный основной слой может присутствовать между покрываемым изделием и нижним покрытием 30. Основной слой может представлять собой двухслойное покрытие включающее грунтовочное покрытие и промежуточное покрытие, нанесенное на грунтовочное покрытие. Грунтовочное покрытие может представлять собой имеющее эпоксидную основу катионное электролитическое покрытие, которое наносится, например, на поверхность покрытого стального изделия (например, на наружную панель автомобильного корпуса). Промежуточное покрытие имеет способность маскировать грунтовочное покрытие, чтобы улучшать сопротивление к разложению под действием света, стойкость к расщеплению и окрашивающее свойство основного слоя.
[0028] В многослойной покровной пленке согласно настоящему варианту осуществления часть падающего света 60 отражается, во всем соответствующем полном диапазоне длины волны, от поверхности верхнего покрытия 20. Таким образом, отраженный световой луч 70 представляет собой белый световой луч. Остальная часть падающего света 60 входит в верхнее покрытие 20. Часть света, имеющего длину волны, которая выходит за пределы заданного диапазона длины волны, поглощается красящим материалом, и, таким образом, превращается в свет, имеющий конкретный цвет (например, красный цвет). После этого часть света, имеющего конкретный цвет, отражается от поверхности раздела между верхним покрытием 20 и нижним покрытием 30, и выходит из многослойной покровной пленки как отраженный световой луч 82. Остальная часть света, имеющего конкретный цвет, входит в нижнее покрытие 30 и отражается блестящим материалом 32 от нижнего покрытия 30 по направлению к верхнему покрытию 20. Наконец, свет, имеющий конкретный цвет, проходит через верхнее покрытие 20 и выходит из многослойной покровной пленки как исходящий световой луч 84. Необходимо отметить, что исходящий световой луч 84 представляет собой свет, имеющий большую насыщенность, чем отраженный световой луч 82.
[0029] Когда наблюдатель рассматривает снаружи многослойную покровную пленку согласно настоящему варианту осуществления, этот наблюдатель может видеть два перекрывающихся световых луча, имеющих конкретный цвет, а именно отраженный световой луч 82 и исходящий световой луч 84, и, таким образом, может считать ярким цвет многослойной покровной пленки. Поскольку показатель преломления нижнего покрытия 30  больше, чем показатель преломления верхнего покрытия 20, увеличивается интенсивность света, отраженного от поверхности раздела между верхним покрытием 20 и нижним покрытием 30. Кроме того, поскольку показатели преломления покрытия регулируются посредством добавления в его состав неорганических наночастиц, может быть легко получен желательный показатель преломления.
[0030] <Пример и сравнительный пример>
В качестве многослойной покровной пленки согласно примеру была изготовлена многослойная покровная пленка, имеющая структуру, которая проиллюстрирована на фиг. 1, и состав, который представлен в следующей таблице 1.
[0031]
[Таблица 1]
Пример
<i>Массовое содержание твердых частиц (%)</i>
Верхнее покрытие
Полимер: полимер на акриловой основе
<i>52,7</i>
Красящий материал: перилен
<i>1,7</i>
Красящий материал: оксид железа
<i>5,6</i>
Наночастицы: SiO<sub>2</sub>
<i>40</i>
Нижнее покрытие
Полимер: полимер на акриловой основе
<i>17,6</i>
Красящий материал: хинакридоновый пурпурный
<i>17</i>
Красящий материал: перилен
<i>12</i>
Красящий материал: технический углерод
<i>1,4</i>
Блестящий материал: алюминиевые хлопья
<i>12</i>
<i>Наночастицы: ZrO</i><sub><i>2</i></sub>
<i>40</i>
2
2
2
[0032] 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 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 и в верхнем покрытии 20, использовались хинакридоновый пурпурный Chromofine, изготовленный компаний Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd., перилен Paliogen Maroon L3920, изготовленный компанией BASF, оксид железа IPJ-218H, изготовленный компанией Toda Kogyo Corp., 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 верхнего покрытия 20 и нижнего покрытия 30 составляли 1,3 и 1,8, соответственно.
[0033] С другой стороны, в качестве сравнительного примера была изготовлена многослойная покровная пленка, имеющая структуру, которая проиллюстрирована на фиг. 2, и включающая покрытия, имеющие составы, представленные в таблице 2. Необходимо отметить, что многослойная покровная пленка согласно сравнительному примеру отличается от многослойной покровной пленки согласно примеру в двух отношениях. В частности, ее верхнее покрытие 21 является бесцветным и прозрачным, в нем не содержится никакого красящего материала, и оно имеет показатель преломления, составляющий 1,5, а ее нижнее покрытие 31 имеет показатель преломления, составляющий 1,5.
[0034] [Таблица 2]
Сравнительный пример
<i>Массовое содержание твердых частиц (%)</i>
Верхнее покрытие
Полимер: полимер на акриловой основе
<i>100</i>
Нижнее покрытие
Полимер: полимер на акриловой основе
<i>29,33</i>
Красящий материал: хинакридоновый пурпурный
<i>28,33</i>
Красящий материал: перилен
<i>20</i>
Красящий материал: технический углерод
<i>2,33</i>
<i>Блестящий материал: алюминиевые хлопья</i>
<i>20</i>
[0035] Составляющие материалы, представленные в таблице 2, являются такими же, как соответствующие материалы в таблице 1.
[0036] В сравнительном примере верхнее покрытие 21 и нижнее покрытие 31 имеют одинаковый показатель преломления, и в результате этого никакое отражение не происходит на поверхности раздела между верхним покрытием 21 и нижним покрытием 31. Таким образом, единственный исходящий световой луч 85, который выходит из нижнего покрытия 31, представляет собой красный световой луч, который производится пигментом.
[0037] Верхнее покрытие 21 согласно сравнительному примеру имеет показатель преломления, составляющий 1,5, и в результате этого свет отражается от его поверхности с коэффициентом перпендикулярного отражения, составляющим 4,0%, и превращается в отраженный световой луч 71, соответственно. С другой стороны, верхнее покрытие 20 согласно примеру включает пленочный компонент, у которого показатель преломления составляет 1,3, и в результате этого свет отражается от его поверхности с коэффициентом перпендикулярного отражения, составляющим 1,7%. Таким образом, интенсивность отраженного светового луча 70 составляет приблизительно 40% по отношению к интенсивности отраженного светового луча 71 в сравнительном примере. Таким образом, согласно примеру, более интенсивный свет входит в многослойную покровную пленку, и, следовательно, более интенсивный свет выходит из многослойной покровной пленки.
[0038] Как можно видеть из представленного выше описания, по сравнению с многослойной покровной пленкой согласно сравнительному примеру, многослойная покровная пленка согласно примеру проявляет более яркий красный цвет.
[0039] (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.
[0040] Прозрачное защитное покрытие может быть нанесено на верхнее покрытие. Предпочтительно защитное покрытие может быть изготовлено из полимера и может иметь такой же показатель преломления, как верхнее покрытие.
[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] 20 - Верхнее покрытие
30 - Нижнее покрытие
32 - Блестящий материал.