CN105228827A - 叠层涂膜及涂装物 - Google Patents

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Abstract

具备含有着色剂的第一涂膜(5)和重叠在该第一涂膜(5)上的第二涂膜(6)，第一涂膜(5)含有具有紫外线遮蔽效果的金属氧化物的纳米粒子(9)，第二涂膜含有具有紫外线遮蔽效果的金属氧化物的纳米粒子与有机类紫外线吸收剂中的至少一种。

Description

叠层涂膜及涂装物
技术领域
本发明涉及一种叠层涂膜及涂装物。
背景技术
对车身外板等要求耐气候性的金属制品进行涂装时，通常采用利用防锈用电沉积涂料形成下涂膜、在下涂膜上形成具有基底隐蔽性的中涂膜、在中涂膜上重叠上涂膜(底涂膜和透明涂膜)的涂膜结构。另外，从节省资源等观点出发，还曾尝试过消除中涂膜并在下涂膜上直接层叠上涂膜的方案。例如，在阳离子电沉积涂膜上形成具有基底隐蔽性的底涂膜，在底涂膜上形成透明涂膜。
然而，如果大量的紫外线照射在下涂膜上，尤其照射在由环氧类阳离子电沉积涂料形成的下涂膜上，则其表层部劣化，其上侧的涂膜被剥离。因此，通常向上涂膜、中涂膜添加紫外线吸收剂来保护下涂膜不受紫外线影响。
作为所述紫外线吸收剂，所熟知的有苯并三唑类、苯酮类等各种有机化合物。这样的有机类紫外线吸收剂通过将紫外线光能转换为热能或受到紫外线后暂时改变分子结构，来吸收紫外线。此外，作为与所述紫外线吸收剂同样地具有紫外线遮蔽效果的添加剂，专利文献1中记载的氧化锌、氧化钛等金属氧化物的纳米粒子也为人所知。该纳米粒子根据价带的电子在导带受到激发而吸收紫外线，或者通过使紫外线散射、反射来遮蔽紫外线。
专利文献1：日本公开专利公报特表2012-530671号公报
发明内容
-发明所要解决的技术问题-
如上所述，所述有机类紫外线吸收剂存在如下问题，即：由于重复进行伴随着紫外线吸收的发热、分子结构的暂时转换，因此所述有机类紫外线吸收剂因分子结构逐渐被破坏而劣化，导致紫外线遮蔽效果降低。此外，由于这种紫外线吸收剂的粒径较大，因此当对涂膜进行了研磨的情况下，不仅紫外线吸收剂的量减少，而且变成残留在涂膜中的一部分紫外线吸收剂的结构被破坏的状态，因此紫外线遮蔽效果大幅降低。另一方面，所述金属氧化物的纳米粒子几乎不会因紫外线而劣化，并且，纳米粒子量本身会因研磨而减少，然而残留在涂膜中的纳米粒子的结构不会发生损坏，因此紫外线遮蔽效果不会大幅降低。
由此，可以考虑向涂膜添加该纳米粒子来替代有机类紫外线吸收剂，然而如果所述纳米粒子的添加量增多，则存在涂膜容易变成白浊状态、成色性受损这样的问题。此外，如果将底涂膜加厚，则虽然紫外线遮蔽效果提高，然而难以获得期望的成色特性。
于是，本发明的目的在于：在不影响涂膜的成色性的情况下获得良好的紫外线遮蔽效果。
-用以解决技术问题的技术方案-
为了解决所述技术问题，在本发明中，向构成叠层涂膜的下层侧涂膜添加具有紫外线遮蔽效果的氧化物的纳米粒子(1nm～100nm的粒子)，向上层侧涂膜添加所述纳米粒子和/或有机类紫外线吸收剂。
也就是说，在此提出的叠层涂膜的特征在于，具备：第一涂膜，所述第一涂膜设置在下涂膜上侧并且含有着色剂；以及第二涂膜，所述第二涂膜重叠在所述第一涂膜上，
所述第一涂膜含有具有紫外线遮蔽效果的金属氧化物的纳米粒子，
所述第二涂膜含有具有紫外线遮蔽效果的金属氧化物的纳米粒子与有机类紫外线吸收剂中的至少一种。
根据本发明所涉及的叠层涂膜结构，利用第一涂膜侧的紫外线遮蔽用纳米粒子以及第二涂膜侧的紫外线遮蔽用纳米粒子和/或紫外线吸收剂来将紫外线分担遮蔽，因此能够有效地遮蔽紫外线。而且，通过这样的分担遮蔽，不需要只向一个涂膜添加大量的紫外线遮蔽剂，或者不需要为了遮蔽紫外线而加厚第一涂膜。因此，容易获得期望的成色特性。此外，在第一涂膜中为了遮蔽紫外线而使用金属氧化物的纳米粒子，因此紫外线遮蔽效果会长时间持续。
本发明的优选方式的特征在于，所述第二涂膜含有所述纳米粒子，
所述第一涂膜中的所述纳米粒子的含量高于所述第二涂膜中的所述纳米粒子的含量。
通常，如果涂膜中的所述纳米粒子的含量增多，则容易导致该涂膜的白浊化。然而，在该优选方式下，由于第一涂膜含有着色剂，因此，即使第一涂膜中的纳米粒子含量增多，纳米粒子对叠层涂膜的成色特性的影响也比较小。而且，第二涂膜中的纳米粒子含量较少，从而光容易透射第二涂膜，因此，有利于用第一涂膜的着色剂来发挥期望的成色特性。此外，由研磨导致紫外线遮蔽效果降低的程度也减小。
另一优选方式的特征在于，所述第二涂膜含有所述紫外线吸收剂，
所述第一涂膜中的所述纳米粒子发挥紫外线遮蔽效果的波长范围比所述第二涂膜中的所述紫外线吸收剂发挥紫外线遮蔽效果的波长范围广，并且比所述第二涂膜中的所述紫外线吸收剂发挥紫外线遮蔽效果的波长范围广的部分位于长波长侧。
通常，将波长在400nm以下的光称为紫外线，有机类紫外线吸收剂不能有效地吸收波长超过370nm的光。于是，在该方式下，第一涂膜采用发挥紫外线遮蔽效果的波长范围较广地分布在长波长侧的纳米粒子，用第一涂膜的纳米粒子遮蔽不能用第二涂膜的紫外线吸收剂遮蔽的长波长侧的紫外线。
在另一优选方式中，所述第一涂膜构成上涂膜的底层，所述第二涂膜构成上涂膜的透明层。在本发明所涉及的方式中，尤其在作为透明层的第二涂膜采用紫外线遮蔽用纳米粒子的情况下，有利于抑制透明层的白浊化。即，通过用底层和透明层分担遮蔽紫外线，能够抑制透明层的纳米粒子含量增多，从而有利于防止透明层的白浊化。
在另一优选方式中，所述第一涂膜构成中涂膜，所述第二涂膜构成上涂膜的底层。
-发明的效果-
根据本发明，用第一涂膜侧的紫外线遮蔽用纳米粒子以及第二涂膜侧的紫外线遮蔽用纳米粒子和/或紫外线吸收剂来将紫外线分担遮蔽，因此能够有效地遮蔽紫外线，并且，由于不需要只向一个涂膜添加大量的紫外线遮蔽剂，或者不需要为了遮蔽紫外线而加厚第一涂膜，因此容易获得期望的成色性，而且，为了遮蔽紫外线而第一涂膜采用金属氧化物的纳米粒子，因此紫外线遮蔽效果会长时间持续。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的叠层涂膜结构的剖视图。
图2是表示紫外线吸收剂和纳米粒子的光线透射率的曲线图。
图3是表示只向透明涂膜添加紫外线吸收剂的情况下的底涂膜的膜厚与光线透射率的关系的曲线图。
图4是表示向透明涂膜添加紫外线吸收剂并向底涂膜添加ZnO纳米粒子的情况下的、底涂膜的膜厚与光线透射率的关系的曲线图。
图5是表示第二实施方式所涉及的叠层涂膜结构的剖视图。
-符号说明-
1被涂物
2下涂膜
3中涂膜
4上涂膜
5底涂膜
6透明涂膜
7着色剂(颜料)
8光辉材
9纳米粒子
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。下面的优选实施方式仅仅是本质上优选的示例而已，并没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途加以限制的意图。
在图1所示的叠层涂膜中，1表示钢制被涂物(例如汽车的车身外板)。在该被涂物1的表面上形成有由环氧类阳离子电沉积涂料形成的下涂膜2。在该下涂膜2上重叠有中涂膜3，所述中涂膜3具有用于提高抗光老化性、抗剥落性以及成色性的基底隐蔽性。而且，在中涂膜3上重叠有上涂膜4。
上涂膜4由底涂膜5和重叠在底涂膜5上的透明涂膜6构成。底涂膜5是作为着色剂的颜料7、光辉材8等分散在树脂中来形成的，底涂膜5给叠层涂膜带来成色性或美观性。透明涂膜6给叠层涂膜带来耐气候性、耐磨损性。
本发明的特征在于，作为第一涂膜的底涂膜5含有发挥紫外线遮蔽效果的金属氧化物的纳米粒子9，作为第二涂膜的透明涂膜6含有所述纳米粒子和/或有机类紫外线吸收剂(以下简称为“紫外线吸收剂”)。也就是说，利用底涂膜5和透明涂膜6将紫外线分担遮蔽，由此，防止下涂膜2因紫外线而劣化。
或者，还可以构成为：中涂膜3含有所述纳米粒子9，底涂膜5含有所述纳米粒子和/或紫外线吸收剂。在该情况下，将中涂膜3定位为第一涂膜，将重叠在中涂膜3上的底涂膜5定位为第二涂膜。
以下，对底涂膜5为第一涂膜、透明涂膜6为第二涂膜的情况进行说明。
(第一实施方式)
图1图示的是底涂膜5含有紫外线遮蔽用纳米粒子9、透明涂膜6含有紫外线吸收剂的例子。作为一例，在表1中示出呈白色的情况下的上涂膜的构成。
(表1)
在表1中，作为构成底涂膜5的丙烯酸类树脂，使用了日本涂料公司(NipponPaintCo.，Ltd.)制造的丙烯酸树脂(酸值；20mgKOH/g，羟基值；75mgKOH/g，数均分子量；5000，固含量60质量％)。作为ZnO纳米粒子，使用了住友大阪水泥公司(SumitomoOsakaCementCo.，Ltd.)制造的ZnO纳米粒子分散液(固含量20质量％)。构成透明涂膜6的mackflowO-1600-2为含有紫外线吸收剂的日本涂料公司制造的丙烯酸类透明涂料。
其中，紫外线吸收剂和ZnO纳米粒子各自的光线透射率如图2所示。ZnO纳米粒子发挥紫外线遮蔽效果的波长范围比紫外线吸收剂发挥紫外线遮蔽效果的波长范围广，并且上述的比紫外线吸收剂发挥紫外线遮蔽效果的波长范围广的部分位于长波长侧。由此，紫外线不仅被底涂膜5中的ZnO纳米粒子和透明涂膜6中的紫外线吸收剂分担遮蔽，而且用紫外线吸收剂不能充分地遮蔽的长波长侧的紫外线被ZnO纳米粒子高效地遮蔽。
图3表示只向透明涂膜6添加紫外线吸收剂、未向底涂膜5添加紫外线吸收剂和ZnO纳米粒子的情况下的底涂膜5的膜厚与光线透射率的关系。可知：如果不将底涂膜5加厚，则在紫外线区域的长波长侧(超过340nm的区域)不能充分地得到紫外线遮蔽效果。尤其紫外线吸收剂存在时效劣化的问题，因此为了保护下涂膜2，需要将底涂膜5大幅加厚。这意味着底涂膜5对成色性带来不良影响，由此可知难以使遮蔽紫外线和成色性两立。
图4表示向透明涂膜6添加紫外线吸收剂并向底涂膜5添加ZnO纳米粒子的情况下(表1所示的涂膜构成)的、底涂膜5的膜厚与光线透射率的关系。可知：通过向底涂膜5添加ZnO纳米粒子，即使涂膜5较薄的情况下(膜厚8.4μm)也能够遮蔽380nm以下的紫外线，由此能够不牺牲紫外线遮蔽效果就能够容易基于底涂膜5的膜厚来调节成色特性。
(第二实施方式)
图5图示底涂膜5和透明涂膜6都含有紫外线遮蔽用纳米粒子9的例子。作为一例，在表2中示出呈白色的情况下的涂膜构成。
(表2)
在表2中，构成底涂膜5的成分与第一实施方式相同。使用日本涂料公司制造的丙烯酸树脂作为透明涂膜6的丙烯酸类树脂，使用与底涂膜5相同的住友大阪水泥公司制造的ZnO纳米粒子分散液(固含量20质量％)作为ZnO纳米粒子。
ZnO纳米粒子呈白色，若向透明涂膜6掺和大量的ZnO纳米粒子，则透明涂膜6发生白浊现象，因此通过使透明涂膜6中的ZnO纳米粒子含量少于底涂膜5中的ZnO纳米粒子含量来避免白浊化。
需要说明的是，还可以为：向透明涂膜6添加紫外线吸收剂和紫外线遮蔽用纳米粒子。
此外，第一涂膜的着色剂并不限于颜料，第一涂膜的着色剂还可以使用染料。
此外，所述实施方式为在下涂膜与上涂膜之间具备中涂膜的情况，然而本发明还能够适应于省略中涂膜并在下涂膜上直接重叠所述底涂膜的叠层涂膜的情况。

Claims (10)

1.一种叠层涂膜，其特征在于：具备：
第一涂膜，所述第一涂膜设置在下涂膜上侧并且含有着色剂；以及
第二涂膜，所述第二涂膜重叠在所述第一涂膜上，
所述第一涂膜含有具有紫外线遮蔽效果的金属氧化物的纳米粒子，
所述第二涂膜含有具有紫外线遮蔽效果的金属氧化物的纳米粒子与有机类紫外线吸收剂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的叠层涂膜，其特征在于：
所述第二涂膜含有所述纳米粒子，
所述第一涂膜中的所述纳米粒子的含量高于所述第二涂膜中的所述纳米粒子的含量。
3.根据权利要求1所述的叠层涂膜，其特征在于：
所述第二涂膜含有所述紫外线吸收剂，
所述第一涂膜中的所述纳米粒子发挥紫外线遮蔽效果的波长范围比所述第二涂膜中的所述紫外线吸收剂发挥紫外线遮蔽效果的波长范围广，并且比所述第二涂膜中的所述紫外线吸收剂发挥紫外线遮蔽效果的波长范围广的部分位于长波长侧。
4.根据权利要求2所述的叠层涂膜，其特征在于：
所述第二涂膜含有所述紫外线吸收剂，
所述第一涂膜中的所述纳米粒子发挥紫外线遮蔽效果的波长范围比所述第二涂膜中的所述紫外线吸收剂发挥紫外线遮蔽效果的波长范围广，并且比所述第二涂膜中的所述紫外线吸收剂发挥紫外线遮蔽效果的波长范围广的部分位于长波长侧。
5.根据权利要求1所述的叠层涂膜，其特征在于：
在所述下涂膜上侧设置有上涂膜且在所述下涂膜与所述上涂膜之间设置有中涂膜，或者在所述下涂膜上侧设置有上涂膜且在所述下涂膜与所述上涂膜之间未设置有中涂膜，
所述第一涂膜构成所述上涂膜的底层，所述第二涂膜构成所述上涂膜的透明层。
6.根据权利要求2所述的叠层涂膜，其特征在于：
在所述下涂膜上侧设置有上涂膜且在所述下涂膜与所述上涂膜之间设置有中涂膜，或者在所述下涂膜上侧设置有上涂膜且在所述下涂膜与所述上涂膜之间未设置有中涂膜，
所述第一涂膜构成所述上涂膜的底层，所述第二涂膜构成所述上涂膜的透明层。
7.根据权利要求3所述的叠层涂膜，其特征在于：
在所述下涂膜上侧设置有上涂膜且在所述下涂膜与所述上涂膜之间设置有中涂膜，或者在所述下涂膜上侧设置有上涂膜且在所述下涂膜与所述上涂膜之间未设置有中涂膜，
所述第一涂膜构成所述上涂膜的底层，所述第二涂膜构成所述上涂膜的透明层。
8.根据权利要求4所述的叠层涂膜，其特征在于：
在所述下涂膜上侧设置有上涂膜且在所述下涂膜与所述上涂膜之间设置有中涂膜，或者在所述下涂膜上侧设置有上涂膜且在所述下涂膜与所述上涂膜之间未设置有中涂膜，
所述第一涂膜构成所述上涂膜的底层，所述第二涂膜构成所述上涂膜的透明层。
9.一种涂装物，其特征在于：具备：
设置有权利要求1所述的叠层涂膜的被涂物。
10.一种涂装物，其特征在于：具备：
设置有权利要求2所述的叠层涂膜的被涂物。
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