CN107073880A - 叠层涂膜和涂装物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的叠层涂膜具有含有着色剂的下层涂膜(30)、重叠在该下层涂膜上的上层涂膜(20)和重叠在该上层涂膜上的防护涂膜(10)，上层涂膜的成膜材料的折射率既小于下层涂膜中除去着色剂以外的成膜材料的折射率，又小于防护涂膜的成膜材料的折射率。

Description

叠层涂膜和涂装物
技术领域
本发明涉及一种叠层涂膜和涂装物。
背景技术
在汽车车身等的涂装工艺中，通常采用具有以下结构的涂膜：涂抹防锈电泳漆形成底漆涂膜，在该底漆涂膜上形成对底色具有遮盖力的中漆涂膜，在该中漆涂膜上叠加面漆涂膜(底色漆涂膜和清漆涂膜)。从节约资源的角度出发，还会采用省去中漆涂膜而直接在底漆涂膜上叠加面漆涂膜的方法。例如，在阳离子电泳漆涂膜上形成对底色具有遮盖力的底色漆涂膜，在该底色漆涂膜上形成清漆涂膜。
众所周知，现有技术中已经存在通过调节底色漆涂膜和清漆涂膜的折射率，来赋予汽车涂膜新颖外观的做法。例如，在专利文献1中记载了以下内容：将清漆涂膜的折射率设为1.522，并将底色漆涂膜和清漆涂膜的折射率之差设在0.015以上，这样使涂膜的光泽感根据观察角度不同而不同。在专利文献1中还记载了以下内容：使用质量百分比在50％以上的聚甲基丙烯酸叔丁酯制成的丙烯酸树脂表现出较低的折射率，使用质量百分比在40％以上的苯乙烯制成的丙烯酸树脂表现出较高的折射率。
在专利文献2中记载了以下内容：使ZnO2纳米粒子分散在树脂中，即可提高该树脂的折射率，并将这类树脂用作涂料组合物。
背景技术
专利文献1：日本公开专利公报特开2006-007006号公报
专利文献2：日本公开专利公报特开2008-044835号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
涂装工艺的主要作用是赋予被涂物美观性。近年来个人喜好日益多样化，具有亮光感的高光涂装受到一些人的喜爱。然而，从上述专利文献中却无法引导出具有亮光感的高光涂装技术。
本发明正是鉴于上述各点而完成的。其目的在于提供一种具有亮光感的高光叠层涂膜和涂装物。
-用以解决技术问题的技术方案-
本发明的叠层涂膜具有含有着色剂的下层涂膜、重叠在该下层涂膜上的上层涂膜和重叠在该上层涂膜上的防护涂膜，该叠层涂膜具有以下结构：所述上层涂膜的成膜材料的折射率既小于所述下层涂膜中除去着色剂以外的成膜材料的折射率，又小于所述防护涂膜的成膜材料的折射率。
本处的“着色剂”指颜料、染料等使涂膜染上颜色的成分。
根据上述结构，光入射到叠层涂膜上后，入射光在全波段均有一部分光在防护涂膜的表面及上层涂膜和下层涂膜的界面上发生反射。像这样，因为在两处发生反射，所以光亮感增强。
在本发明的优选方案中，所述上层涂膜的成膜材料包括树脂和折射率小于该树脂的纳米粒子。这样一来，可以简单地对上层涂膜的折射率进行调节，使该折射率变小。
在本发明的优选方案中，所述下层涂膜中除去着色剂以外的成膜材料包括树脂和折射率大于该树脂的纳米粒子。这样一来，可以简单地对下层涂膜的折射率进行调节，使该折射率变大。
在本发明的优选方案中，所述防护涂膜的成膜材料包括树脂和折射率大于该树脂的纳米粒子。这样一来，可以简单地对防护涂膜的折射率进行调节，使该折射率变大。
在本发明的优选方案中，所述下层涂膜含有光泽剂。这样一来，叠层涂膜的颜色就会变得更鲜艳。
在本发明的优选方案中，所述下层涂膜形成在白色的基底部件上。这样一来，即使下层涂膜不含光泽剂，也能够明确地观察到叠层涂膜的颜色。
本发明的涂装物在被涂物上具有上述任一叠层涂膜。
-发明的效果-
根据本发明的叠层涂膜，入射光在全波段均有一部分光在防护涂膜的表面及上层涂膜和下层涂膜的界面上发生反射，因此，反射光量增多，光亮感增强，光泽度提高。
附图说明
图1是一个实施方式所涉及的叠层涂膜的剖视示意图。
图2是另一实施方式所涉及的叠层涂膜的剖视示意图。
图3是比较方式所涉及的叠层涂膜的剖视示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下附图中，为了简化说明，用同一参考符号示出实质上具有相同功能的构成要素。
(第一实施方式)
如图1所示，第一实施方式所涉及的叠层涂膜具有三层结构，从上到下依次是防护涂膜10、上层涂膜20和下层涂膜30。在下层涂膜30下设有基底层40(基底部件)。防护涂膜10是无色透明的，例如由合成树脂制成。上层涂膜20是无色透明的，例如由合成树脂制成。下层涂膜30是有色透明的且含有会反射光的光泽剂32，例如由含有着色剂和光泽剂32的合成树脂制成。
一般用于汽车车身涂装的丙烯酸树脂的折射率为1.5。在本实施方式中，如图1所示，防护涂膜10的成膜材料的折射率为1.8，该折射率大于丙烯酸树脂的折射率，也远远大于空气的折射率1.0。上层涂膜20的成膜材料的折射率只要小于防护涂膜10的折射率即可，本处为1.3。下层涂膜30中除去着色剂和光泽剂32以外的成膜材料的折射率只要大于上层涂膜20的成膜材料的折射率即可，在本实施方式中为1.8。
防护涂膜10的成膜材料和下层涂膜30的成膜材料的折射率优选大于1.5，更优选在1.6以上。上层涂膜的成膜材料的折射率优选在1.2以上且小于1.5，更优选在1.2以上且1.4以下。这是因为防护涂膜10的折射率越大，防护涂膜10表面反射的反射光70的光量就越大。
为得到这样的折射率，在本实施方式中使用相同的材料作为防护涂膜10的成膜材料和下层涂膜30的成膜材料。具体来说是在丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂等合成树脂中加入了用于控制折射率大小的无机纳米粒子而形成的。上层涂膜20的成膜材料也是在丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂等合成树脂中加入了用于控制折射率大小的其他种类的无机纳米粒子而形成的。使折射率增大的无机纳米粒子例如有ZrO2、ZnO、TiO2等；使折射率减小的无机纳米粒子例如有SiO2、CaF2、MgF等。能够通过添加不同种类的纳米粒子和调节纳米粒子的添加量等方法控制成膜材料的折射率大小。
纳米粒子的粒径只要称得上纳米级即可，没有其他限制，但通常在20纳米以下。如果超过20纳米，则例如使纳米粒子分散在树脂中后，该树脂的透明度可能降低。纳米粒子的粒径优选为1纳米以上且19纳米以下，更优选为2纳米以上且18纳米以下。
粒径的测量方法能够采用通常的方法。例如通过透射电子显微镜(TEM)、场发射透射电子显微镜(FE-TEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等放大观察粒子，随机选择100个粒子并测量每个粒子的长轴方向的长度，取所有测量值的平均值作为粒径。能够想到的粒子形状有球状、椭圆球状、正方体状、长方体状、金字塔状、针状、柱状、棒状、筒状、鳞片状、板状、薄片状等，测量粒径时要分别测量该形状的粒子的长轴方向的长度。
基底层40例如是由双层涂膜构成的涂膜，一层是形成在钢制被涂物(例：汽车车身外板)表面的由环氧型阳离子电泳漆涂覆而成的底漆涂膜，另一层是形成在该底漆涂膜上的对底色具有遮盖力的中漆涂膜，该中漆涂膜用于提高耐光性、耐崩裂性和显色性。在下层涂膜30和基底层40的界面上基本不会产生光的反射。
就本实施方式的叠层涂膜而言，入射光60在全波段均有一部分光在防护涂膜10的表面、上层涂膜20和下层涂膜30的界面50这两处发生反射。需要说明的是，该反射光70、72是入射光的一部分，入射光的大部分都入射到防护涂膜10内和下层涂膜30内。在入射到下层涂膜30内的光中，波长在部分波长范围外的光被着色剂吸收变为具有特定颜色(例如红色)的光。具有特定颜色的光被光泽剂32反射，从下层涂膜30向上层涂膜20射出，然后经防护涂膜10变为出射光80从叠层涂膜射出。
从外侧观察本实施方式的叠层涂膜，出射光80和反射光70、72就会射入眼中。出射光80具有特定颜色，反射光70、72与入射光60相同，是全波段的光，带来光亮感和光泽感。因此，本实施方式的叠层涂膜呈现出具有光亮感和光泽的特定颜色。
在本实施方式中，因为存在两条反射光70、72，所以反射光量较多，光亮感和光泽增强。例如如图3所示的比较方式所涉及的叠层涂膜具有从第一实施方式的叠层涂膜中去掉上层涂膜20而成的涂膜结构，在这种情况下，因为在防护涂膜10和下层涂膜30的界面54上基本不会产生反射，所以反射光70仅从防护涂膜10的表面射出。另一方面，出射光82因为不会被上层涂膜吸收，所以光量会略微增多。因此比较方式所涉及的叠层涂膜具有的光亮感和光泽较差，与此相比，本实施方式所涉及的叠层涂膜具有的光亮感和光泽较强，带来一种高级的质感。
此处，反射光70、72的光量由入射光量和反射率决定。反射面两侧介质的折射率之差越大，反射率就越大。上层涂膜20和下层涂膜30的界面50两侧介质的折射率之差为0.5，最终射入的光量是从入射光60的光量中减去防护涂膜10表面的反射光量以及被防护涂膜10和上层涂膜20所吸收的光量后的光量。在本实施方式中，因为将防护涂膜10的折射率设定为较大的数值1.8，所以和空气折射率之差是0.8，防护涂膜10表面的反射光70的光量大于上层涂膜20和下层涂膜30的界面50上的反射光72的光量。
丙烯酸树脂的折射率通常为1.5，光线垂直入射到丙烯酸树脂表面时的反射率(对空气)为4％，而光线垂直入射到本实施方式的防护涂膜10的表面时的反射率为8.16％。需要说明的是，若将防护涂膜10的折射率设为1.6，则光线垂直入射到防护涂膜10表面时的反射率为5.3％。光线垂直入射到上层涂膜20和下层涂膜30的界面50时的反射率为2.6％。
在本实施方式中，设置双层透明涂膜使上侧的防护涂膜10的折射率较大，使下侧的上层涂膜20的折射率小于防护涂膜10和下层涂膜30的折射率，因此反射光70、72的光量增多，光亮感和光泽增强。因为各涂膜的折射率大小通过添加无机纳米粒子进行调节，所以很容易得到所需的折射率。
[实施例1]
制备了实施例1所涉及的叠层涂膜，该叠层涂膜具有如图1所示的结构，各层涂膜的结构如表1所示。
[表1]
表1中的“丙烯酸树脂”是NIPPONPAINT Co.，Ltd.制丙烯酸树脂(酸值：20mgKOH/g，羟值：75mgKOH/g，数均分子量：5000，固含量：60％)。采用了日本住友大阪水泥株式会社制ZrO2纳米粒子分散液(ZrO2固含量：20％)作为防护涂膜10和下层涂膜30所含的纳米粒子。采用了SiO2纳米粒子(C.I.Kasei Company，Limited制Nano Tek Slurry(SiO2固含量：20％))作为上层涂膜20所含的纳米粒子。采用了喹吖啶酮品红(大日精化工业株式会社制CHROMOFINE)、苝系颜料(巴斯夫(BASF)公司制Paliogen MaroonL3920)和炭黑(三菱化学株式会社制炭黑#2650)作为下层涂膜30所含的颜料。采用了铝粉(东洋铝业株式会社制76系列)作为下层涂膜30所含的光泽剂。防护涂膜10的折射率为1.8，上层涂膜20的折射率为1.3，下层涂膜30的折射率为1.8。
制备了比较例1所涉及的叠层涂膜，该叠层涂膜具有如图2所示的结构，防护涂膜10和下层涂膜30的结构如表1所示。
将实施例1所涉及的叠层涂膜和比较例1所涉及的叠层涂膜放在室外观察，发现实施例1所涉及的叠层涂膜比比较例1所涉及的叠层涂膜更明显地呈现出具有光亮感和光泽的红色。
(第二实施方式)
第二实施方式所涉及的叠层涂膜具有如图2所示的结构。第二实施方式所涉及的叠层涂膜除了以下两方面与第一实施方式不同以外，其他方面均与第一实施方式相同：下层涂膜31中不含光泽剂32；基底层41(基底部件)为白色，在该基底层41和下层涂膜31的界而52上发生光的反射。
第二实施方式所涉及的叠层涂膜取代使用光泽剂32，而在基底层41和下层涂膜31的界面52上发生光的反射形成出射光81。因此出射光81的颜色不如第一实施方式中鲜艳，但光亮感和光泽与第一实施方式中相同。
(其他实施方式)
上述实施方式仅为本发明的示例，本发明并不受这些示例所限制，还可以利用已知技术、惯用技术和公知技术与这些示例进行组合或对这些示例的一部分进行替换。本领域技术人员容易想到的修改也属于本发明的技术范围。
构成实施方式和实施例所涉及的叠层涂膜的材料还可以是其他材料。例如可以使用丙烯酸类树脂以外的树脂。颜料也可以使用其他颜色和种类。纳米粒子也可以使用其他种类的纳米粒子。各层的折射率也不限于上述值。光泽剂还可以使用铜粉。
-符号说明-
10 防护涂膜
20 上层涂膜
30 下层涂膜
31 下层涂膜
32 光泽剂
40 基底层(基底部件)
41 基底层(基底部件)

Claims (7)

1.一种叠层涂膜，其由含有着色剂的下层涂膜、重叠在该下层涂膜上的上层涂膜和重叠在该上层涂膜上的防护涂膜构成，其中，
所述上层涂膜的成膜材料的折射率既小于所述下层涂膜中除去着色剂以外的成膜材料的折射率，又小于所述防护涂膜的成膜材料的折射率。
2.根据权利要求1所述的叠层涂膜，所述上层涂膜的成膜材料包括树脂和折射率小于该树脂的纳米粒子。
3.根据权利要求1或2所述的叠层涂膜，所述下层涂膜中除去着色剂以外的成膜材料包括树脂和折射率大于该树脂的纳米粒子。
4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的叠层涂膜，所述防护涂膜的成膜材料包括树脂和折射率大于该树脂的纳米粒子。
5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的的叠层涂膜，所述下层涂膜含有光泽剂。
6.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的叠层涂膜，所述下层涂膜形成在白色的基底部件上。
7.一种涂装物，该涂装物在被涂物上具有权利要求1到6中任一项权利要求所述的叠层涂膜。
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