JP2023144247A - 赤外線透過性の光輝塗膜及び赤外線透過カバー - Google Patents

Abstract

【課題】高い赤外線透過性を有しつつ、金属調を表現できる。【解決手段】赤外線透過性の光輝塗膜１２は、赤外線透過性のベース樹脂２１と、ベース樹脂２１に添加されたフィラー２２とを含む。フィラー２２は、アルミニウム製のフレーク２３と、フレーク２３の厚さ方向の両面を被覆する赤外線透過性の樹脂膜２４とを有している。樹脂膜２４の厚さは、フレーク２３の厚さよりも大きくされている。フィラー２２の平均粒子径は、１０μｍ以上、１２０μｍ以下である。フィラー２２の重量濃度は、０．１％以上、１．０％以下である。フィラー２２の面積占有率は、０．５％以上、１．５％以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、赤外線透過性の光輝塗膜及び赤外線透過カバーに関する。

特許文献１には、赤外線透過製品が開示されている。赤外線透過製品は、例えば車両のフロントグリルの後方に配置される赤外線センサを前方から覆う本体部を備えている。本体部は、透明基材と、透明基材の後面に形成された塗膜層とを有している。透明基材及び塗膜層は、いずれも赤外線の透過性を有している。透明基材は、ポリカーボネートなどの樹脂材料により形成されている。塗膜層は、エポキシ樹脂などの透明樹脂と、透明樹脂内に分散された凝集体とを有している。凝集体は、複数の顔料の微粒子が凝集されたものである。顔料としては、粒子の表面で光を乱反射して白色に発色する酸化チタンなどが用いられている。

こうした赤外線透過製品は、赤外線透過性及び可視光反射性を有している。
また従来、車両の外装部材などにおいては、透明なベース樹脂と、ベース樹脂に添加されたフィラーとを有するメタリック塗膜が設けられているものがある。こうした外装部品では、フィラーを構成するアルミニウム製のフレークによって可視光が反射されることで、きらきらと輝く金属調を表現できる。

特開２０２１－５６３４６号公報

高い赤外線透過性を有しつつ、金属調を表現できる赤外線透過性の光輝塗膜及び赤外線透過カバーが望まれている。

上記課題を解決するための赤外線透過性の光輝塗膜は、赤外線透過性のベース樹脂と、前記ベース樹脂に添加されたフィラーとを含む赤外線透過性の光輝塗膜であって、前記フィラーは、アルミニウム製のフレークと、前記フレークの厚さ方向の両面を被覆する赤外線透過性の樹脂膜と、を有しており、前記樹脂膜の厚さは、前記フレークの厚さよりも大きくされており、前記フィラーの粒子径は、１０μｍ以上、１２０μｍ以下であり、前記フィラーの重量濃度は、０．１％以上、１．０％以下であり、前記フィラーの面積占有率は、０．５％以上、１．５％以下である。

塗膜によって金属調を表現するためには、ベース樹脂に添加されるフィラーとしてアルミニウム製のフレーク単体を用いることが考えられる。この場合、フィラーの配合量が多くなるほど、フレーク同士が密着しやすくなるので、赤外線が透過する隙間が少なくなることで赤外線がフレークによって反射されやすくなる。その結果、赤外線透過率が低くなる。

一方、フィラーの配合量が少なくなるほど、赤外線透過率は高くなる。しかしながら、可視光がフレークによって反射されにくくなるため、金属調が表現できない。
この点、上記構成によれば、樹脂膜の厚さが、フレークの厚さよりも大きくされているため、ベース樹脂内においてフレーク同士の間隔が小さくなりすぎることを抑制できる。そして、上記構成によるように、フィラーの粒子径、フィラーの重量濃度、及びフィラーの面積占有率が設定されることで、８８０ｎｍ以上、９３０ｎｍ以下の第１波長帯及び１５４０ｎｍ以上、１５６０ｎｍ以下である第２波長帯の双方における光輝塗膜の光線透過率が、７０％以上、９２％以下となる。また、光輝塗膜の粒子感、すなわちＧ値が、５以上、３０以下となる。なお、粒子感、すなわちＧ値が高くなるほど、ぎらぎら感が高くなる。

したがって、赤外線レーダ装置の２つの波長帯における高い赤外線透過性を有しつつ、金属調を表現できる。
上記赤外線透過性の光輝塗膜において、前記フィラーの厚さは、１μｍ以上、３μｍ以下であり、前記フレークの厚さは、２０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。

同構成によれば、ベース樹脂内においてフレーク同士の間隔が小さくなりすぎることを十分に抑制できるので、赤外線レーダ装置の２つの波長帯における光線透過率を高めることができる。また、ぎらぎら感を高めるためのフレークの厚さを十分に確保することができる。

上記赤外線透過性の光輝塗膜において、５μｍ以上、５０μｍ以下の厚さを有していることが好ましい。
光輝塗膜の厚さが５μｍ未満の場合には、粒子感が５未満になりやすいので、ぎらぎら感を高めることが難しくなる。一方、光輝塗膜の厚さが５０μｍよりも大きい場合には、光線透過率が７０％未満になりやすい。

この点、上記構成によれば、光輝塗膜が５μｍ以上、５０μｍ以下の厚さを有しているため、上述した不都合の発生を抑制できる。したがって、したがって、赤外線レーダ装置の２つの波長帯における光線透過率を高めつつ、金属調を表現できるといった効果をより確実に奏することができる。

また、上記課題を解決するための赤外線透過カバーは、赤外線透過性の透明基材と、前記透明基材上に設けられた前記赤外線透過性の光輝塗膜と、前記光輝塗膜において前記透明基材とは反対側の面に設けられ、可視光の透過を阻止する可視光カット層と、を備えている。

同構成によれば、上記赤外線透過性の光輝塗膜の各々と同様な作用効果を奏することができる。

本発明によれば、高い赤外線透過性を有しつつ、金属調を表現できる。

図１は、一実施形態のカバーの断面図である。 図２は、図１の光輝塗膜を構成するフィラーの断面図である。 図３は、図１の光輝塗膜の拡大断面図である。

以下、図１～図３を参照して、赤外線透過カバー及び赤外線透過性の光輝塗膜の一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両には、赤外線レーダ装置９０が設けられている。赤外線レーダ装置９０は、８８０ｎｍ以上、９３０ｎｍ以下の第１波長帯または１５４０ｎｍ以上、１５６０ｎｍ以下である第２波長帯に含まれる波長の赤外線ＩＲを送信する。

なお、以降において、赤外線レーダ装置９０からの赤外線ＩＲの送信方向の前方及び後方をそれぞれ単に前方及び後方として説明する。
図１に示すように、車両には、赤外線レーダ装置９０を前方から覆う赤外線透過カバー（以下、カバー１０）が設けられている。

カバー１０は、赤外線透過性の透明基材１１と、透明基材１１上に設けられた赤外線透過性の光輝塗膜１２と、光輝塗膜１２において透明基材１１とは反対側の面に設けられ、可視光の透過を阻止する可視光カット層１３とを備えている。

透明基材１１は、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、シクロオレフィンポリマー、樹脂ガラスなどの樹脂材料により形成されている。本実施形態の透明基材１１は、ポリカーボネートにより形成されている。

図３に示すように、光輝塗膜１２は、赤外線透過性のベース樹脂２１と、ベース樹脂２１に添加されたフィラー２２とを含んでいる。
光輝塗膜１２は、ベース樹脂２１及びフィラー２２を含む塗料を透明基材１１の後面に塗布することによって形成されている。塗料には、必要に応じて硬化剤が用いられてもよい。

＜ベース樹脂２１＞
ベース樹脂２１は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン、ユリア樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート及びメラミン樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種を主成分とする。なお、「主成分」とは、その材料の特性に影響を与える成分を意味し、その成分の含有量は、通常、材料全体の５０質量％以上である。

硬化剤は、ベース樹脂２１の材料に応じて適宜用いられる。ベース樹脂２１としてエポキシ樹脂を主成分とするものが用いられる場合、硬化剤としては、例えば、酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤等が挙げられる。ベース樹脂２１として、エポキシ樹脂以外のものを主成分とするものが用いられる場合、硬化剤は省略可能である。

また、上記硬化剤としては、その目的及び用途によっては、上記酸無水物系硬化剤及びフェノール系硬化剤以外に、他の硬化剤を用いることができる。このような硬化剤としては、例えば、アミン系硬化剤、上記酸無水物系硬化剤をアルコールで部分エステル化したもの、又は、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボン酸の硬化剤等が挙げられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて用いられてもよく、さらには、上記酸無水物系硬化剤及びフェノール系硬化剤と併せて用いられてもよい。

なお、硬化剤が用いられる場合には、硬化促進剤が併用されてもよい。
＜フィラー２２＞
図２に示すように、フィラー２２は、アルミニウム製のフレーク２３と、フレーク２３の厚さ方向の両面を被覆する赤外線透過性の樹脂膜２４とを有している。樹脂膜２４は、例えばアクリル系、ウレタン系、エステル系、シロキサン系などの樹脂製である。なお、樹脂膜２４に顔料を添加することで、フィラー２２を着色するようにしてもよい。

フィラー２２は、扁平な形状を有している。樹脂膜２４の厚さｔ２は、フレーク２３の厚さｔ１よりも大きくされている（ｔ２＞ｔ１）。
フィラー２２の粒子径Ｄは、１０μｍ以上、１２０μｍ以下である。フィラー２２の粒子径Ｄは、フィラー２２の面方向における最大長さである。

フィラー２２の厚さｔ３は、１μｍ以上、３μｍ以下であることが好ましい。
フレーク２３の厚さｔ１は、２０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。
本実施形態では、フィラー２２の厚さｔ３が、２μｍ（＝２０００ｎｍ）である。フレーク２３の厚さｔ１が、６０ｎｍである。樹脂膜２４の厚さｔ２が、９７０ｎｍである。なお、フィラー２２の厚さｔ３と、フレーク２３の厚さｔ１と、樹脂膜２４の厚さｔ２との間に、以下の式１の関係が成立する。

ｔ３＝ｔ１＋ｔ２×２ ・・・（式１）
フィラー２２は、例えば以下のようにして形成されている。すなわち、まず基板上に第１樹脂膜を形成する。次に、第１樹脂膜上に、アルミニウム膜を蒸着法により形成する。次に、アルミニウム膜上に第２樹脂膜を形成する。このようにして、３層構造のシートを形成する。そして、シートを粉砕することにより、フィラー２２が形成される。この場合、樹脂膜２４は、フレーク２３の両面のみに設けられている。

光輝塗膜１２におけるフィラー２２の重量濃度は、０．１％以上、１．０％以下である。
光輝塗膜１２におけるフィラー２２の面積占有率は、０．５％以上、１．５％以下である。

光輝塗膜１２は、５μｍ以上、５０μｍ以下の厚さｔ４を有していることが好ましい。光輝塗膜１２は、２０μｍ以上、４０μｍ以下の厚さｔ４を有していることがより好ましい。本実施形態の光輝塗膜１２の厚さｔ４は、３０μｍである。

可視光カット層１３は、例えば周知の黒押さえ塗膜である。なお、黒押さえ塗膜に、可視光カット顔料が添加されていてもよい。
次に、本実施形態の作用について説明する。

図３に二点鎖線にて示すように、光輝塗膜１２においては、赤外線レーダ装置９０から送信される赤外線ＩＲがフィラー２２同士の隙間を透過する。また、透明基材１１を通じて光輝塗膜１２に進入する可視光ＶＬは、フィラー２２のフレーク２３の前面において反射する。カバー１０は、可視光カット層１３の発色する黒色を呈する。また、カバー１０においては、フレーク２３によって可視光ＶＬが反射されることで、きらきらと輝く金属調が表現される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）フィラー２２は、アルミニウム製のフレーク２３と、フレーク２３の厚さ方向の両面を被覆する赤外線透過性の樹脂膜２４とを有している。樹脂膜２４の厚さｔ２は、フレーク２３の厚さｔ１よりも大きくされている。フィラー２２の粒子径Ｄは、１０μｍ以上、１２０μｍ以下である。フィラー２２の重量濃度は、０．１％以上、１．０％以下である。フィラー２２の面積占有率は、０．５％以上、１．５％以下である。

こうした構成によれば、樹脂膜２４の厚さｔ２が、フレーク２３の厚さｔ１よりも大きくされているため、ベース樹脂２１内においてフレーク２３同士の間隔が小さくなりすぎることを抑制できる。そして、上記構成によるように、フィラー２２の粒子径Ｄ、フィラー２２の重量濃度、及びフィラー２２の面積占有率が設定されることで、第１波長帯及び第２波長帯の双方における光輝塗膜１２の光線透過率が、７０％以上、９２％以下となる。また、光輝塗膜１２の粒子感、すなわちＧ値が、５以上、３０以下となる。なお、粒子感、すなわちＧ値が高くなるほど、ぎらぎら感が高くなる。したがって、赤外線レーダ装置９０の２つの波長帯における高い赤外線透過性を有しつつ、金属調を表現できる。

（２）フィラー２２の厚さｔ３は、１μｍ以上、３μｍ以下である。フレーク２３の厚さｔ１は、２０μｍ以上、１００μｍ以下である。
こうした構成によれば、ベース樹脂２１内においてフレーク２３同士の間隔が小さくなりすぎることを十分に抑制できるので、赤外線レーダ装置９０の２つの波長帯における光線透過率を高めることができる。また、ぎらぎら感を高めるためのフレーク２３の厚さｔ１を十分に確保することができる。

（３）光輝塗膜１２は、５μｍ以上、５０μｍ以下の厚さｔ４を有している。
光輝塗膜１２の厚さｔ４が５μｍ未満の場合には、粒子感が５未満になりやすいので、ぎらぎら感を高めることが難しくなる。一方、光輝塗膜１２の厚さｔ４が５０μｍよりも大きい場合には、光線透過率が７０％未満になりやすい。

この点、上記構成によれば、光輝塗膜１２が５μｍ以上、５０μｍ以下の厚さｔ４を有しているため、上述した不都合の発生を抑制できる。したがって、したがって、赤外線レーダ装置９０の２つの波長帯における高い赤外線透過性を有しつつ、金属調を表現できるといった効果をより確実に奏することができる。

（４）カバー１０は、赤外線透過性の透明基材１１と、透明基材１１上に設けられた光輝塗膜１２と、光輝塗膜１２において透明基材１１とは反対側の面に設けられ、可視光の透過を阻止する可視光カット層１３とを備えている。

こうした構成によれば、上記作用効果（１）～（３）と同様な作用効果を奏することができる。
＜変形例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・樹脂膜２４は、フレーク２３の両面に加えて、フレーク２３の周縁を被覆するものであってもよい。すなわち、フィラー２２は、樹脂膜２４によってフレーク２３全体が被覆されているものであってもよい。

・光輝塗膜１２の厚さｔ４を、５μｍ未満とすることもできるし、５０μｍより大きくすることもできる。
・フィラー２２の厚さｔ３を、１μｍ未満とすることもできるし、３μｍより大きくすることもできる。

・フレーク２３の厚さｔ１を、２０ｎｍ未満とすることもできるし、１００ｎｍより大きくすることもできる。

１０…カバー（赤外線透過カバー）
１１…透明基材
１２…光輝塗膜
１３…可視光カット層
２１…ベース樹脂
２２…フィラー
２３…フレーク
２４…樹脂膜
９０…赤外線レーダ装置

Claims (4)

1. 赤外線透過性のベース樹脂と、前記ベース樹脂に添加されたフィラーとを含む赤外線透過性の光輝塗膜であって、
   前記フィラーは、アルミニウム製のフレークと、前記フレークの厚さ方向の両面を被覆する赤外線透過性の樹脂膜と、を有しており、
   前記樹脂膜の厚さは、前記フレークの厚さよりも大きくされており、
   前記フィラーの粒子径は、１０μｍ以上、１２０μｍ以下であり、
   前記フィラーの重量濃度は、０．１％以上、１．０％以下であり、
   前記フィラーの面積占有率は、０．５％以上、１．５％以下である、
   赤外線透過性の光輝塗膜。
2. 前記フィラーの厚さは、１μｍ以上、３μｍ以下であり、
   前記フレークの厚さは、２０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である、
   請求項１に記載の赤外線透過性の光輝塗膜。
3. ５μｍ以上、５０μｍ以下の厚さを有している、
   請求項１または請求項２に記載の赤外線透過性の光輝塗膜。
4. 赤外線透過性の透明基材と、
   前記透明基材上に設けられた請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の赤外線透過性の光輝塗膜と、
   前記光輝塗膜において前記透明基材とは反対側の面に設けられ、可視光の透過を阻止する可視光カット層と、を備えている、
   赤外線透過カバー。

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