JP3804073B2 - 塗膜 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車車体の上塗り塗装等に適用して好適な高意匠性を有する塗膜の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車車体の上塗り塗膜においては、着色顔料を含有するカラーベース層上に、クリヤ層を塗布しているが、入射光の透過吸収に起因するいわゆる「深み感」を得るために、上記カラーベース層中の着色顔料と同系色の着色染料をクリヤ層中に含有させることが行われている(例えば特開平4−94774号公報参照)。なお、上記「深み感」は、塗色の彩度と明度とに関係することが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常の自動車車体の量産ラインの塗装工程においては、トップコート層であるクリヤ層の膜厚が30〜80μの範囲で変動するのを免れず、したがって、「深み感」を得るためにクリヤ層に着色染料を含有させてカラークリヤ層とした場合、このカラークリヤ層の膜厚変動により、濃淡の色むらが生じるという問題があった。
【0004】
この色むらは、カラークリヤ層の膜厚変動に加え、カラークリヤ層中の染料濃度にも強い影響を受ける。すなわち、カラークリヤ層中の染料濃度が高ければ、僅かな膜厚変動でも色むらが感知でき、染料濃度が低ければ、多少の膜厚変動があっても、色むらは人間の感知し得ないレベルとなる。例えば、深み感を得るためにクリヤ層中に0.5重量%の染料を含有させたカラークリヤ層では色むらが生じても、染料含有量を0.25重量%に低減すれば色むらは生じないことが判明している。
【0005】
しかしながら、カラークリヤ層中の染料含有量を0.25重量%まで低下させると、色むらの問題は解消する代わりに、深み感をもたらす光の選択吸収効果も低下するため、目的とする深み感が得られなくなるという問題を生じる。
【0006】
上述の事情に鑑み、本発明は、互いに相反する性質を有する色むらの抑圧と深み感の維持とを両立させた塗膜を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる塗膜は、まず、図1に示すように、着色染料を含有するカラーベース層1と、該カラーベース層1上に形成され、着色染料を含有するカラークリヤ層2とを有することを特徴とする。
【0008】
その場合に、本発明者等は、実験の結果、上記カラーベース層中の染料濃度及びカラークリヤ層中の染料濃度をそれぞれ重量%で表すとき、そのカラーベース層1中の染料濃度をx軸に、また、カラークリヤ層2中の染料濃度をy軸にとった図2に示すような直交座標面上において、深み感の有無の境界を表す第1の深み感評価曲線A1が、原点側に向かって凸な曲線 y=0.26e -45x +0.04 で近似され、深み感の大小の境界を表す第2の深み感評価曲線A2が、上記第1の深み感評価曲線A1よりも原点から離れた側に位置し、かつ該第1の深み感評価曲線A1にほぼ相似する曲線 y=0.42e -45x +0.08で近似されることを見出だした。
【0009】
さらに、上記座標面上において、色むらの大小の境界を表す第1の色むら評価曲線B1が、緩やかな右下がり曲線 y=0.33e -5x で近似され、色むらの有無の境界を表す第2の色むら評価曲線B2が、上記第1の色むら評価曲線B1よりも原点側に位置し、かつ該第1の色むら評価曲線B1にほぼ相似する曲線 y=0.25e -5x で近似され、しかも第1および第2の深み感評価曲線A1,A2と、第1および第2の色むら評価曲線B1,B2との間に複数の閉領域が形成されることを見出だした。
【0010】
そこで、本発明に係わる塗膜は、上記第1および第2の深み感評価曲線A1,A2のいずれか一方と、上記第1および第2の色むら評価曲線B1,B2のいずれか一方とによって形成される閉領域内に、上記カラーベース層1中の染料濃度と上記カラークリヤ層2中の染料濃度とが設定されてなることを特徴とする。
【0011】
具体的に、請求項1の発明では、上記染料濃度を重量%で表すとき、上記深み感の有無の境界を表す第1の深み感評価曲線A1と、色むらの大小の境界を表す第1の色むら評価曲線B1とが、xy座標(0,0.30)近傍の点P1およびxy座標(0.42,0.04)の近傍の点Q1の2点で交差して、該評価両曲線A1,B1によって囲まれる閉領域が、上記カラーベース層1中の染料濃度が0を越えて、ほぼ0.42重量%までの範囲内にあり、かつ上記カラークリヤ層2中の染料濃度がほぼ0.04〜0.30重量%の範囲内にあることを示す第1の閉領域S1を形成しており、該第1の閉領域S1内に、上記カラーベース層1中の染料濃度と上記カラークリヤ層2中の染料濃度とが設定されている。
【0012】
また、本発明の最も好ましい態様として、請求項2の発明では、上記染料濃度を重量%で表すとき、上記深み感の大小の境界を表す第2の深み感評価曲線A2と、色むらの有無の境界を表す第2の色むら評価曲線B2とが、xy座標(0.03,0.22)近傍の点P2およびxy座標(0.24,0.08)近傍の点Q2の2点で交差して、該両評価曲線A2,B2が、上記カラーベース層1中の染料濃度がほぼ0.03〜0.24重量%の範囲内にあり、かつ上記カラークリヤ層2中の染料濃度がほぼ0.08〜0.22重量%の範囲内にあることを示す第2の閉領域S2を上記第1の閉領域S1内に形成しており、該第2の閉領域S2内に、上記カラーベース層1中の染料濃度と上記カラークリヤ層2中の染料濃度とが設定されている。
【0013】
さらに、請求項3の発明に係わる塗膜は、上記請求項1または2のいずれかの構成に加えて、上記カラーベース層2が着色顔料3を含有していることを特徴とする。
【0014】
【作用および発明の効果】
本発明に係わる塗膜は、図1に示すように、着色染料を含有するカラーベース層1と、該カラーベース層1上に形成され、着色染料を含有するカラークリヤ層2とを有するものであるから、入射光の透過吸収に起因する「深み感」付与のための染料をトータルで必要量含有でき、かつ着色染料を含有するカラークリヤ層2の膜厚変化に伴う塗膜色の変化、すなわち色むらを最小限に抑えることができる。以下、その理由について説明すると、図3は、カラーベース層11中には着色顔料3のみで着色染料を含有せず、クリヤ層中にのみ着色染料を含有させてカラークリヤ層2とした従来の上塗り塗膜構造を示すものである。図3の左方部は、カラークリヤ層2の膜厚が薄い部分において、カラークリヤ層2に入射した光がカラーベース層11内の顔料3で反射してカラークリヤ層2から出射する状態を示し、図3の右方部は、カラークリヤ層2の膜厚が厚い部分において、カラークリヤ層2に入射した光がカラーベース層11中の顔料3で反射してカラークリヤ層2から出射する状態を示す。そして、光はカラークリヤ層2中の着色染料による2度に亘る吸収作用で減衰を受けるが、いま、カラークリヤ層2の膜厚が薄い部分と厚い部分との比を1:1.5とすれば、膜厚が厚い部分における光の減衰量と膜厚が薄い部分における光の減衰量との比は、減衰を受ける光路長の比、すなわち、(1.5+1.5):(1+1)=1.5:1となり、これが色むらを生じる原因となる。
【0015】
これに対して、本発明では、図1に示すように、カラーベース層1中に着色染料を含有させているから、光はカラーベース層1中の染料による2度に亘る吸収作用によっても減衰を受ける。いま、カラーベース層1内の光路長をカラークリヤ層2内の光路長と等しいと仮定すれば、膜厚が厚い部分における光の減衰量と膜厚が薄い部分における光の減衰量との比は、(1.5+1+1+1.5):(1+1+1+1)=5:4=1.25:1となり、図3に比較して、色むらが減少すること明らかである。
【0016】
なお、カラーベース層1中に着色顔料3が含まれていない場合は、光はカラーベース層1よりも下層の層に含まれる着色顔料で反射することになり、上記と同様の効果が生じるが、請求項3の発明のように、カラーベース層1が着色顔料3を含有することにより、染料の隠蔽力不足を有効に補うことができる。
【0017】
ここで、上記カラーベース層中の染料濃度及びカラークリヤ層中の染料濃度をそれぞれ重量%で表して、そのカラーベース層中の染料濃度をx軸に、カラークリヤ層中の染料濃度をy軸にとった直交座標面上において、深み感の有無および大小の境界をそれぞれ表す第1および第2の深み感評価曲線A1,A2のいずれか一方と、色むらの大小および有無の境界をそれぞれ表す第1および第2の色むら評価曲線B1,B2のいずれか一方とによって、図2に示すように、4つの閉領域が形成される。
【0018】
そして、そのうちの最も広い閉領域は、深み感の有無の境界を表す第1の深み感評価曲線A1と色むらの大小の境界を表す第1の色むら評価曲線B1とによって形成される閉領域S1であり、請求項1の発明では、カラーベース層1中の染料濃度とカラークリヤ層2中の染料濃度とを上記閉領域S1内に設定することで、深み感があり、かつ色むらの少ない塗膜が得られる。
【0019】
また、最も狭い閉領域は、深み感の大小の境界を表す第2の深み感評価曲線A2と色むらの有無の境界を表す第2の色むら評価曲線B2とによって上記閉領域S1内に形成される閉領域S2であり、請求項2の発明では、カラーベース層1中の染料濃度とカラークリヤ層2中の染料濃度とを上記閉領域S2内に設定することで、深み感が大きく、かつ色むらの無い極めて優れた塗膜が得られる。
【0020】
尚、深み感の有無の境界を表す第1の深み感評価曲線A1と色むらの有無の境界を表す第2の色むら評価曲線B2とによって形成される閉領域内に、カラーベース層1中の染料濃度とカラークリヤ層2中の染料濃度とを設定すれば、深み感があり、かつ色むらのない塗膜が得られ、さらに、深み感の大小の境界を表す第2の深み感評価曲線A2と色むらの大小の境界を表す第1の色むら評価曲線B1とによって形成される閉領域内に、カラーベース層1中の染料濃度とカラークリヤ層2中の染料濃度とを設定すれば、深み感が大で、かつ色むらの少ない塗膜が得らることになる。
【0021】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【0022】
図4は、カラーベース層1中の染料濃度とカラークリヤ層2中の染料濃度との関係を示す図2の具体的例を示し、染料濃度は重量%で表されている。
【0023】
深み感評価および色むら評価は、下記に示す青系塗料および赤系塗料のそれぞれについて、関係者8名による目視評価によって行なった。
【0024】
[青系塗料]
カラーベース層形成用塗料:
日本ペイント(株)製アクリルメラミン樹脂 OTO-5525 インフィニットブル−に日本ペイント(株)製黒色染料DBK-02を0〜0.5重量%混入したもの
カラークリヤ層形成用塗料:
日本ペイント(株)製アクリルメラミン樹脂 OTO-5563 クリヤーに日本ペイント(株)製黒色染料DBK-02を0〜0.5重量%混入したもの。
【0025】
[赤系塗料]
カラーベース層形成用塗料:
日本ペイント(株)製アクリルメラミン樹脂 OTO-5525 パッションローズマイカに日本ペイント(株)製橙色染料DOR-01を0〜0.5重量%混入したもの
カラークリヤ層形成用塗料:
日本ペイント(株)製アクリルメラミン樹脂 OTO-5563 クリヤーに日本ペイント(株)製橙色染料DOR-01を0〜0.5重量%混入したもの。
【0026】
深み感の有無および大小の境界をそれぞれ表す第1および第2の深み感評価曲線A1,A2と、色むらの大小および有無の境界をそれぞれ表す第1および第2の色むら評価曲線B1,B2とは、上記青系塗料について染料濃度を変えた各サンプルについて8名の評価者が下記の表1および表2により評価点を付け、その平均点を算出した。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
なお、上記赤系塗料に関してもほぼ同様の結果が得られた。
【0030】
上記表1に基づいて算出した深み感の有無および大小の境界ならびに上記表2に基づいて算出した色むらの大小および有無の境界はそれぞれ下記の通りである。
【0031】
深み感無し:1.5点未満
深み感有り:1.5点以上
深み感小 :1.5点以上、3.5点未満
深み感大 :3.5点以上
色むら大 :3.5点以上
色むら小 :3.5点未満、1.5点以上
色むら有り:1.5点以上
色むら無し:1.5点未満
図4に示す各曲線は下記の式によってそれぞれ近似される。
【0032】
深み感評価曲線A1: y=0.26e-45x+0.04
深み感評価曲線A2: y=0.42e-45x+0.08
色むら評価曲線B1: y=0.33e-5x
色むら評価曲線B1: y=0.25e-5x
図4においては、深み感の有無の境界を表す第1の深み感評価曲線A1と、色むらの大小の境界を表す第1の色むら評価曲線B1とが、xy座標(0,0.30)近傍の点P1およびxy座標(0.42,0.04)の近傍の点Q1の2点で交差して、該評価両曲線A1,B1が、上記カラーベース層1中の染料濃度が0を越えて、ほぼ0.42重量%までの範囲内にあり、かつ上記カラークリヤ層2中の染料濃度がほぼ0.04〜0.30重量%の範囲内にあることを示す第1の閉領域S1を形成しており、該第1の閉領域S1内に、上記カラーベース層1中の染料濃度と上記カラークリヤ層2中の染料濃度とを設定することにより、深み感があり、かつ色むらの少ない塗膜が得られた。
【0033】
また、図4においては、深み感の大小の境界を表す第2の深み感評価曲線A2と、色むらの有無の境界を表す第2の色むら評価曲線B2とが、xy座標(0.03,0.22)近傍の点P2およびxy座標(0.24,0.08)近傍の点Q2の2点で交差して、該両評価曲線A2,B2が、上記カラーベース層1中の染料濃度がほぼ0.03〜0.24重量%の範囲内にあり、かつ上記カラークリヤ層2中の染料濃度がほぼ0.08〜0.22重量%の範囲内にあることを示す第2の閉領域S2を上記第1の閉領域S1内に形成しており、該第2の閉領域S2内に、上記カラーベース層1中の染料濃度と上記カラークリヤ層2中の染料濃度とを設定することにより、深み感が大で、かつ色むらの無い塗膜が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる塗膜の構造を示す断面図
【図2】 カラーベース層中の染料濃度とカラークリヤ層中の染料濃度との関係を示す特性図
【図3】 従来の塗膜構造を示す断面図
【図4】 図2の具体例を示す特性図
【符号の説明】
1,11 カラーベース層
2 カラークリヤ層
3 着色顔料
Claims (3)
- 着色染料を含有するカラーベース層と、該カラーベース層上に形成され、着色染料を含有するカラークリヤ層とを有する塗膜であって、
上記カラーベース層中の染料濃度及びカラークリヤ層中の染料濃度をそれぞれ重量%で表すとき、そのカラーベース層中の染料濃度をx軸に、カラークリヤ層中の染料濃度をy軸にとった直交座標面上において、深み感の有無の境界を表す第1の深み感評価曲線A1が、原点側に向かって凸な曲線 y=0.26e -45x +0.04で近似され、
上記直交座標面上において、色むらの大小の境界を表す第1の色むら評価曲線B1が、右下がりの曲線 y=0.33e -5x で近似され、
上記両評価曲線A1,B1が、xy座標(0,0.30)近傍の点P 1 およびxy座標(0.42,0.04)近傍の点Q 1 の2点で交差し、それらによって囲まれる閉領域が、上記カラーベース層中の染料濃度が0を越えて、ほぼ0.42重量%までの範囲内にあり、かつ上記カラークリヤ層中の染料濃度がほぼ0.04〜0.30重量%の範囲内にあることを示す第1の閉領域S1を形成しており、
上記第1の閉領域S1内に、上記カラーベース層中の染料濃度と上記カラークリヤ層中の染料濃度とが設定されていることを特徴とする塗膜。 - 上記直交座標面上において、深み感の大小の境界を表す第2の深み感評価曲線A2が、原点側に向かって凸な曲線 y=0.42e -45x +0.08で近似され、
上記直交座標面上において、色むらの有無の境界を表す第2の色むら評価曲線B2が、右下がりの曲線 y=0.25e -5x で近似され、
上記両深み感評価曲線A2,B2が、xy座標(0.03,0.22)近傍の点P 2 およびxy座標(0.24,0.08)近傍の点Q 2 の2点で交差し、それらによって囲まれる閉領域が、上記カラーベース層中の染料濃度がほぼ0.03〜0.24重量%の範囲内にあり、かつ上記カラークリヤ層中の染料濃度がほぼ0.08〜0.22重量%の範囲内にあることを示す第2の閉領域S2を、上記第1の閉領域S1内に形成しており、
上記第2の閉領域S2内に、上記カラーベース層中の染料濃度と上記カラークリヤ層中の染料濃度とが設定されていることを特徴とする請求項1に記載の塗膜。 - 上記カラーベース層が着色顔料を含有することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の塗膜。
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