JP5645458B2 - Coating composition used for forming resin film for structural color development - Google Patents

Coating composition used for forming resin film for structural color development Download PDF

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Description

本発明は、構造色を発色するための規則的配列の凹部を有する構造色発色用樹脂被膜を所定の基材上に形成するために使用されるコーティング組成物に関する。   The present invention relates to a coating composition used for forming a structural color-developing resin film having concave portions in a regular arrangement for developing a structural color on a predetermined substrate.

キャップ或いは容器等の分野において、容器等の表面を装飾することにより商品価値を向上させることは従来から行われているが、近年、リサイクル性や環境適性の観点から顔料等の物質を用いる化学的発色が受け入れられなくなりつつある。そのため、微細周期構造による光の回折・干渉等の現象を用いて発色する構造色(例えばホログラム像)を発現させる技術が、化学的発色に代わる技術として種々提案されている。   In the field of caps and containers, etc., it has been practiced to improve the commercial value by decorating the surface of containers and the like, but in recent years, chemicals using substances such as pigments from the viewpoint of recyclability and environmental suitability. Color development is becoming unacceptable. For this reason, various techniques for expressing a structural color (for example, a hologram image) that develops color using phenomena such as light diffraction and interference due to a fine periodic structure have been proposed as alternatives to chemical color development.

例えば、下記特許文献1では、熱可塑性合成樹脂基材の表面に膜厚1000Åの金属薄膜層を蒸着して複合基材を形成し、この複合基材の前記金属薄膜層表面にレリーフホログラムの凹凸形状を有する金型の金型表面を接触させ、且つ、加熱及び加圧して賦型することを特徴とするレリーフホログラムの複製方法が提案されている。   For example, in Patent Document 1 below, a metal thin film layer having a thickness of 1000 mm is deposited on the surface of a thermoplastic synthetic resin base material to form a composite base material, and relief hologram irregularities are formed on the surface of the metal thin film layer of the composite base material. A method for replicating a relief hologram has been proposed in which the mold surface of a mold having a shape is brought into contact, and is molded by heating and pressing.

しかしながら、版型の複製により微細周期構造を形成する従来の作成方法では、曲面や凹凸面に微細周期構造を形成することが困難であり、また版型の作成はコストが高い上に、模様を変えるには新たに版型を作成する必要があり、少量多品種の製品への適用は困難である。また平板上に微細周期構造を形成しておき、これを目的の形状に成形すると、加飾効果が弱まるという問題もあった。   However, it is difficult to form a fine periodic structure on a curved surface or an uneven surface by a conventional preparation method that forms a fine periodic structure by replicating a plate mold. In order to change it, it is necessary to create a new plate mold, and it is difficult to apply it to a small variety of products. In addition, if a fine periodic structure is formed on a flat plate and formed into a desired shape, there is a problem that the decoration effect is weakened.

一方、光照射により微細周期構造を形成し、構造色を発現する方法も提案されており、例えば、LIPS(Laser Induced Periodic Structures)がある(例えば、非特許文献1参照。)。これは、レーザ照射により物質表面に自己組織的に形成される微細周期構造であり、このLIPSを利用した構造色を発現する構造体も本出願人から提案されている(特許文献2)。   On the other hand, a method of forming a fine periodic structure by light irradiation and expressing a structural color has been proposed, for example, LIPS (Laser Induced Periodic Structures) (for example, see Non-Patent Document 1). This is a fine periodic structure formed on a material surface by laser irradiation in a self-organized manner, and a structure that expresses a structural color using this LIPS has also been proposed by the present applicant (Patent Document 2).

特公平3−60115号公報Japanese Patent Publication No. 3-60115 特開2007−286113号公報JP 2007-286113 A

Sylvain Lazare著「Large scale excimer laser production of submicron periodic structures on polymer surface.」Applied Surfa ce Science 69(1993)31-37 North-HollandSylvain Lazare "Large scale excimer laser production of submicron periodic structures on polymer surface." Applied Surfa ce Science 69 (1993) 31-37 North-Holland

上記LIPSを利用した構造色を発現可能な構造体は、版型が不要で、模様の変更がスキャニング・プログラムの変更で対応できるため、少量多品種への適用が容易であると共に、平面のみならず、曲面や凹凸面にも容易に適用することが可能である。更に、版型を用いた場合のように被形成面と接触することがないため、成形品への追加工も可能になるという、優れた作用効果を有している。
しかしながら、ホログラム像形成用の微細な規則的配列の凹部が設けられる被膜の材質或いは状態等によっては、必ずしも満足する構造色が得られない場合がある。特に、この被膜が基材の表面に形成されている場合には、この被膜表面に形成されている凹部に異物(例えば指で触れたときの脂質)が入り込んでしまい、この結果、ホログラム像が不鮮明になったり、場合によっては消失してしまうという問題がある。このために、この被膜表面にはさらに保護膜を形成することが必要となっている。
The structure that can express the structural color using the LIPS does not require a plate and can be changed by changing the scanning program. In addition, it can be easily applied to a curved surface or an uneven surface. Further, since it does not come into contact with the surface to be formed as in the case of using a plate mold, it has an excellent effect of enabling additional processing to a molded product.
However, a satisfactory structural color may not always be obtained depending on the material or state of the coating provided with the concave portions having a fine regular arrangement for forming a hologram image. In particular, when this coating is formed on the surface of the substrate, foreign matter (for example, lipid when touched with a finger) enters the recess formed on the coating surface, and as a result, a hologram image is formed. There is a problem that it becomes unclear or disappears in some cases. For this reason, it is necessary to further form a protective film on the surface of the coating.

また、本出願人は、構造色発色用の凹部が形成される被膜として、芳香環を有する化合物を含有するものを使用し、このような被膜に周期的強度分布を有するレーザ光を照射することにより、安定した良好な構造色を発現させる技術を、PCT/JP2009/068052により提案したが、かかる技術においても、やはり、この被膜が表面に形成されている場合には、ホログラム像形成用の凹部に異物が侵入し、ホログラム像が損なわれるという問題があり、このため、該被膜表面には、保護膜を形成することが必要となっている。   In addition, the present applicant uses a film containing a compound having an aromatic ring as a film in which a concave for forming a structural color is formed, and irradiates such a film with laser light having a periodic intensity distribution. According to PCT / JP2009 / 068052, a technique for expressing a stable and good structural color was proposed. However, even in this technique, when this film is formed on the surface, a concave portion for forming a hologram image is used. There is a problem that foreign matter enters into the film and the hologram image is damaged. For this reason, it is necessary to form a protective film on the surface of the film.

さらに、LIPSを利用して樹脂被膜に構造色発色用の凹部を形成する場合、加工時のフルエンスが大きく、高出力のレーザ発振器を使用しなければならず、低コスト化の観点から、低フルエンスでレーザ加工が可能な樹脂被膜を形成することが求められているのが現状である。   In addition, when forming concave portions for structural color development in a resin coating using LIPS, the fluence during processing is large and a high-power laser oscillator must be used. From the viewpoint of cost reduction, low fluence is required. In the present situation, it is required to form a resin film that can be laser processed.

従って本発明の目的は、低フルエンスでのレーザ加工によって異物の侵入を抑制できる構造色発色用の凹部が形成される樹脂被膜を形成するためのコーティング組成物を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a coating composition for forming a resin film in which a recess for forming a structural color that can suppress the intrusion of foreign matter by laser processing at a low fluence is formed.

本発明によれば、レーザ光の照射により構造色を発色するための規則的配列の凹部が形成される構造色発色用被膜を形成するためのコーティング組成物において、樹脂成分としてポリエステルアミノ樹脂またはエポキシ樹脂を含み、無機系紫外線吸収剤粒子として平均粒子径が2000nm以下の酸化亜鉛または酸化チタンを含み、該無機系紫外線吸収剤粒子が、樹脂成分100重量部あたり0.5乃至300重量部の量で添加されていることを特徴とするコーティング組成物が提供される。 According to the present invention, in a coating composition for forming a structural color-developing film in which concave portions having a regular arrangement for developing a structural color are formed by laser light irradiation , a polyesteramino resin or epoxy as a resin component A resin containing zinc oxide or titanium oxide having an average particle size of 2000 nm or less as inorganic ultraviolet absorbent particles, and the inorganic ultraviolet absorbent particles in an amount of 0.5 to 300 parts by weight per 100 parts by weight of the resin component A coating composition is provided which is characterized in that

本発明のコーティング組成物においては、
(1)前記無機系紫外線吸収剤が2000nm以下の平均粒子径を有していること、
(2)前記無機系紫外線吸収剤粒子が、酸化亜鉛または酸化チタンであること、
が好適である。
In the coating composition of the present invention,
(1) The inorganic ultraviolet absorber has an average particle diameter of 2000 nm or less,
(2) The inorganic ultraviolet absorbent particles are zinc oxide or titanium oxide,
Is preferred.

本発明のコーティング組成物によれば、これを所定の基材に塗布し、熱処理することにより樹脂被膜が形成されるが、この樹脂被膜は、低フルエンスでのレーザ照射により、規則的配列の構造色発色用の凹部を形成することができる。即ち、加工時のフルエンスが低減すると、レーザ照射に必要とされる1パルスのエネルギーが小さくて良い。そうすると、パルスエネルギーは小さいがパルス繰り返し周波数がより大きいレーザ発振器を用いることができ、単位時間あたりの加工点数を多くすることができ、ひいては加工速度の向上を図れ、しかも、低出力の安価なレーザ発振器を用いてレーザ加工を行うことができ、生産性の向上及び低コスト化を実現できる。   According to the coating composition of the present invention, a resin film is formed by applying it to a predetermined substrate and heat-treating the resin film, and this resin film has a regularly arranged structure by laser irradiation at a low fluence. A concave portion for color development can be formed. That is, if the fluence during processing is reduced, the energy of one pulse required for laser irradiation may be small. Then, a laser oscillator with a small pulse energy but a large pulse repetition frequency can be used, the number of machining points per unit time can be increased, and the machining speed can be improved. Laser processing can be performed using an oscillator, and productivity can be improved and costs can be reduced.

しかも、本発明のコーティング組成物を用いて形成された樹脂被膜にレーザ照射を行って構造色発色用の凹部を形成すると、かかる凹部の少なくとも一部は、その表面が閉じられており、この被膜中に封じ込まれたものとなっている。従って、この被膜が表面に露出していたとしても、表面が閉じられている凹部の内部には異物が侵入することがなく、例えば、この表面を指で触ったり或いは擦ったりした場合においても、この閉じられた凹部の内部に脂質が侵入することがなく、従って、異物の侵入によって構造色が損なわれることが無く、安定して良好な構造色を発現させることが可能となるのである。
尚、規則的に配列された凹部の一部について、その表面が閉じられていることはSEM観察により容易に確認することができる。
In addition, when a resin film formed using the coating composition of the present invention is irradiated with laser to form structural color-developing recesses, the surface of at least a part of the recesses is closed. It has been enclosed inside. Therefore, even if this film is exposed on the surface, foreign matter does not enter the recessed portion where the surface is closed. For example, even when this surface is touched or rubbed with a finger, The lipid does not enter the inside of the closed recess, and therefore, the structural color is not impaired by the invasion of foreign matter, and a good structural color can be stably expressed.
Incidentally, it can be easily confirmed by SEM observation that the surface of a part of the regularly arranged concave portions is closed.

本発明のコーティング組成物を用いて形成された樹脂被膜に形成された構造色発色用凹部の断面構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-section of the recessed part for structural color coloring formed in the resin film formed using the coating composition of this invention. 構造色発色用凹部が形成された樹脂被膜の表面のSEM写真を示す図である。It is a figure which shows the SEM photograph of the surface of the resin film in which the recessed part for structural color development was formed. 本発明の積層構造体の作成に用いるレーザ照射装置の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the laser irradiation apparatus used for preparation of the laminated structure of this invention. 本発明の積層構造体に照射される光の干渉領域を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the interference area | region of the light irradiated to the laminated structure of this invention.

<構造色発色用凹部>
始めに、本発明のコーティング組成物を用いて形成された樹脂被膜に形成される構造色発色用凹部について説明する。
<Concavity for structural color development>
First, the structural color developing recesses formed on the resin film formed using the coating composition of the present invention will be described.

図1及び図2を参照して、本発明のコーティング組成物では、これを所定の基材53の表面に塗布して構造色発色用の樹脂被膜50が形成されるが、この樹脂被膜50には、レーザ照射によって、構造色を発色するための微細な凹部55が規則的にほぼ等間隔で配列される。即ち、この凹部55の間隔及びその大きさは、可視光波長(約400nm〜700nm)に近いものであり、このような凹部55が多数形成されていることにより、光の回折が生じ、凹部55と凹部55の間の部分(凸部)との間で光路差による光の干渉が生じ、これにより、構造色が発現するわけである。   With reference to FIGS. 1 and 2, in the coating composition of the present invention, this is applied to the surface of a predetermined substrate 53 to form a resin film 50 for structural color development. In this case, the fine concave portions 55 for coloring the structural color are regularly arranged at substantially equal intervals by laser irradiation. That is, the interval and the size of the recesses 55 are close to the visible light wavelength (about 400 nm to 700 nm), and the formation of a large number of such recesses 55 causes light diffraction, resulting in the recesses 55. Interference of light due to the optical path difference occurs between the portion between the concave portion 55 and the concave portion 55 (convex portion), and thereby a structural color appears.

このような凹部55は、後述する周期的強度分布を有するレーザ光を照射することにより形成されるのであり、その表面(上部)は開放された状態にある。このような凹部55は55aで示されている。しかるに、本発明のコーティング組成物を用いて形成された樹脂被膜50では、この様な凹部55の少なくとも一部(場合によっては全部)が、表面が閉じられた構造を有しており(この凹部55は55bで示されている)、被膜50の内部に空洞として封じ込まれている。即ち、本発明により形成される樹脂被膜50にレーザ照射を行うと、表面が閉じられた凹部55bを形成することができる。   Such a recess 55 is formed by irradiating a laser beam having a periodic intensity distribution described later, and its surface (upper part) is in an open state. Such a recess 55 is indicated by 55a. However, in the resin film 50 formed using the coating composition of the present invention, at least a part (or all in some cases) of such a recess 55 has a structure in which the surface is closed (the recess). 55 is shown as 55b) and is enclosed as a cavity inside the coating 50. That is, when laser irradiation is performed on the resin coating 50 formed according to the present invention, the concave portion 55b whose surface is closed can be formed.

図2に示されているように、このような凹部55が形成された被膜50の表面をSEM観察すると、凹部55aは鮮明な黒色像として観察されるが、凹部55bは、不鮮明なぼやけた黒色像として観察されることから認識することができる。   As shown in FIG. 2, when the surface of the coating film 50 on which such a recess 55 is formed is observed with an SEM, the recess 55a is observed as a clear black image, but the recess 55b is an unclear blurred black color. It can be recognized from being observed as an image.

このように、本発明のコーティング組成物を用いて形成された樹脂被膜50に構造色発色用の凹部55を形成すると、凹部55の少なくとも一部について、その表面が閉じられているため、この閉じられた凹部55bには異物が侵入することがなく、従って、異物の侵入による構造色の劣化を有効に防止することが可能となる。即ち、この被膜50が表面に露出しているような形態においても、凹部55の全てに異物が侵入する事態を確実に防止することができるため、指で触れたり或いは擦ったりしても閉じられた凹部55b内には脂質などの異物が侵入することはない。従って、本発明のコーティング組成物を用いて樹脂被膜50を所定の基材表面に形成したときには、凹部55内への異物の侵入による構造色の劣化を防止するために、被膜50のさらにその上の保護膜を省略することもでき、保護膜の形成によるコストの増大を回避することができる。   As described above, when the concave portion 55 for forming the structural color is formed in the resin film 50 formed using the coating composition of the present invention, the surface of at least a part of the concave portion 55 is closed. The foreign matter does not enter the recessed portion 55b, and therefore it is possible to effectively prevent the structural color from being deteriorated due to the foreign matter. That is, even in a form in which the coating film 50 is exposed on the surface, it is possible to reliably prevent foreign matter from entering all of the recesses 55, so that the coating 50 can be closed even if touched or rubbed with a finger. In addition, foreign matters such as lipids do not enter the recessed portion 55b. Therefore, when the resin film 50 is formed on the surface of a predetermined substrate using the coating composition of the present invention, in order to prevent the structural color from being deteriorated due to the entry of foreign matter into the recess 55, the film 50 is further formed thereon. The protective film can be omitted, and an increase in cost due to the formation of the protective film can be avoided.

本発明において、表面が閉じられた凹部55bの存在割合は臨界的ではないが、一般に、凹部55の全個数(凹部55aと凹部55bとの合計数)当り、10%以上、特に30%以上、最も好ましくは50%以上の個数で凹部55bが形成されていることが好ましく、表面が開放された凹部55aの数をゼロとすることもできる。即ち、凹部55bの数が少なすぎると、この被膜を表面に露出して設けた場合において、異物が侵入する凹部55の割合が多くなるため、構造色の劣化を防止することが困難となってしまうからである。   In the present invention, the ratio of the recesses 55b whose surfaces are closed is not critical, but generally, the total number of the recesses 55 (the total number of the recesses 55a and 55b) is 10% or more, particularly 30% or more. Most preferably, the number of the concave portions 55b is preferably 50% or more, and the number of the concave portions 55a whose surfaces are open can be made zero. That is, if the number of the recesses 55b is too small, when the coating is exposed on the surface, the ratio of the recesses 55 into which foreign matter enters increases, so that it is difficult to prevent structural color deterioration. Because it ends up.

<コーティング組成物>
上記のような表面が閉じられた凹部55bがレーザ照射により形成される樹脂被膜50をコーティングにより形成することができる本発明のコーティング組成物は、膜形成材である樹脂成分と共に、無機系紫外線吸収剤粒子とを含んでいる。即ち、無機系紫外線吸収剤の添加により、低フルエンスでのレーザ加工が可能となると同時に、表面が閉じられた凹部を形成することが可能となる。
<Coating composition>
The coating composition of the present invention, which can form the resin film 50 in which the concave portion 55b whose surface is closed as described above is formed by laser irradiation, is coated with an inorganic ultraviolet ray absorption together with a resin component which is a film forming material. Agent particles. That is, the addition of the inorganic ultraviolet absorber enables laser processing at a low fluence, and at the same time forms a concave portion with a closed surface.

即ち、被膜50での凹部55の形成は、レーザ光を照射することにより行われる。レーザ照射部分がレーザ光を吸収して発熱して熱分解して揮散することにより凹部55が形成されるわけである。しかるに、レーザ光はコヒーレントな光であり、凹部55の形成に用いるレーザ光の波長は短く、紫外領域(400nm未満)にある。このため、無機系紫外線吸収剤を分散させることにより、レーザ吸収性を高め、レーザ照射部分で効果的に凹部55が形成されるようにするわけである。この場合、マトリックスである樹脂としては、照射するレーザ光を透過するものが使用され、具体的には、ポリエステルアミノ樹脂またはエポキシ樹脂が使用される。 That is, the formation of the recess 55 in the coating 50 is performed by irradiating laser light. The laser irradiation part absorbs the laser beam, generates heat, pyrolyzes and volatilizes, so that the recess 55 is formed. However, the laser light is coherent light, and the wavelength of the laser light used for forming the recess 55 is short and is in the ultraviolet region (less than 400 nm). For this reason, by dispersing the inorganic ultraviolet absorber, the laser absorptivity is enhanced, and the recess 55 is effectively formed at the laser irradiated portion. In this case, as the resin that is a matrix, a resin that transmits the laser beam to be irradiated is used, and specifically, a polyesteramino resin or an epoxy resin is used.

ところで、凹部55を形成するために照射する周期的強度分布を有するレーザ光に対して、膜形成材自体(即ち、膜成形材である樹脂)が吸収性を示す場合には、被膜50の表面から内部に向かってレーザアブレーションが進行し、この結果、形成される多数の凹部55は、表面が開放されたもの(即ち、凹部55a)となってしまう。
これに対して、本発明のコーティング組成物を用いて形成された樹脂被膜50では、被膜50中に分散されている無機系紫外線吸収剤が被膜50中に添加されている場合には、この紫外線吸収剤が起点となってレーザアブレーションが進行するため、このアブレーションの進行度合いが凹部55の形態に反映されるものと推定される。即ち、レーザアブレーションが過大に生じるときには、その進行が被膜50の表面にまで達し、表面が開放された形態の凹部55aが形成されるが、一部のレーザアブレーションの進行は、紫外線吸収剤の濃度ムラや照射レーザ光の強度ムラ或いは被膜50の厚みムラなどの影響を受け、その進行が被膜50の表面にまでは達せず、この結果として、表面が閉じられた凹部55bが形成されるものと推定されるのである。
By the way, when the film forming material itself (that is, a resin that is a film forming material) absorbs laser light having a periodic intensity distribution to be irradiated to form the recess 55, the surface of the coating 50 As a result, laser ablation progresses from the inside toward the inside, and as a result, a large number of formed recesses 55 are open surfaces (that is, recesses 55a).
On the other hand, in the resin film 50 formed using the coating composition of the present invention, when the inorganic ultraviolet absorber dispersed in the film 50 is added to the film 50, the ultraviolet ray is absorbed. Since laser ablation progresses starting from the absorbent, it is presumed that the degree of progress of this ablation is reflected in the shape of the recess 55. That is, when laser ablation occurs excessively, the progress reaches the surface of the coating 50, and the concave portion 55a is formed with the surface opened, but part of the laser ablation progresses depending on the concentration of the ultraviolet absorber. Under the influence of unevenness, unevenness of the intensity of the irradiated laser light, or unevenness of the thickness of the coating 50, the progress does not reach the surface of the coating 50, and as a result, a concave portion 55b whose surface is closed is formed. It is estimated.

また、表面が閉じられた凹部55bの形成は、有機系の紫外線吸収剤を添加した場合にも実現可能である。しかしながら、有機系の紫外線吸収剤を用いる場合には、樹脂成分当りの添加量が無機系紫外線吸収剤に比してかなり少量となってしまう。無機系紫外線吸収剤に比して紫外線吸収能が高く、無機系紫外線吸収剤と同程度の量で添加してしまうと、レーザアブレーションが過大に生じてしまい、表面が閉じられた凹部55bを形成することが困難となってしまうためである。このことから理解されるように、有機系の紫外線吸収剤を用いた場合には、その添加量が少量であるため、フルエンスを大きくしてのレーザ加工が必要となってしまう。
これに対して、本発明にしたがって無機系紫外線吸収剤を用いた場合には、有機系紫外線吸収剤に比して多量添加することができ、この結果、低フルエンスでのレーザ照射により、構造色発色用凹部を形成することが可能となる。加工時のフルエンスが低減すると、低出力の安価なレーザ発振器を使用することができると同時に、レーザ照射に必要とされる1パルスのエネルギーが小さくて良い。そうすると、パルスエネルギーは小さいがパルス繰り返し周波数がより大きいレーザ発振器を用いることができ、単位時間あたりの加工点数を多くすることができ、ひいては加工速度の向上を図れる。このように、本発明では、無機系の紫外線吸収剤を使用することにより、生産性を向上させ、コストの低減を図ることが可能となるのである。
Further, the formation of the concave portion 55b whose surface is closed can be realized even when an organic ultraviolet absorber is added. However, when an organic ultraviolet absorber is used, the amount added per resin component is considerably smaller than that of the inorganic ultraviolet absorber. Compared to inorganic UV absorbers, the UV absorbing ability is high, and if added in the same amount as inorganic UV absorbers, laser ablation occurs excessively, forming a recess 55b with a closed surface. This is because it becomes difficult to do. As understood from this, when an organic ultraviolet absorber is used, the amount of addition is small, so that laser processing with a large fluence is required.
On the other hand, when an inorganic ultraviolet absorber is used according to the present invention, it can be added in a large amount compared to an organic ultraviolet absorber. As a result, the structure color is reduced by laser irradiation at a low fluence. It is possible to form a color developing recess. When the fluence during processing is reduced, an inexpensive laser oscillator with low output can be used, and at the same time, the energy of one pulse required for laser irradiation may be small. In this case, a laser oscillator having a small pulse energy but a large pulse repetition frequency can be used, the number of machining points per unit time can be increased, and the machining speed can be improved. Thus, in the present invention, by using an inorganic ultraviolet absorber, productivity can be improved and cost can be reduced.

上述した無機系紫外線吸収剤は、コーティング組成物中の樹脂成分100重量部あたり0.5乃至300重量部、特に5〜200重量部の量で添加される。この量が多いほど、低フルエンスでのレーザ照射により凹部55の形成を行うことができるが、上記範囲よりも多量に添加すると、表面が閉じられた凹部55bの形成が困難となってしまう。 The inorganic ultraviolet absorber described above is added in an amount of 0.5 to 300 parts by weight, particularly 5 to 200 parts by weight, per 100 parts by weight of the resin component in the coating composition . The larger the amount, the more the concave portion 55 can be formed by laser irradiation at a low fluence. However, when the amount is larger than the above range, it becomes difficult to form the concave portion 55b whose surface is closed.

本発明のコーティング組成物において、無機系紫外線吸収剤としては、凹部55の形成のために照射するレーザ光の波長に感度を有するものであれば、任意の無機系紫外線吸収剤を使用することができるが、本発明では特に、酸化亜鉛または酸化チタンが使用される。これにより、例えば、波長が355nmのYAGレーザによりレーザ加工を行うことができる。この酸化亜鉛及び酸化チタンは、1種単独で使用することもできるし、両者を併用することも可能である。 In the coating composition of the present invention, as the inorganic ultraviolet absorber, any inorganic ultraviolet absorber may be used as long as it has sensitivity to the wavelength of the laser beam irradiated for forming the recess 55. In particular, zinc oxide or titanium oxide is used in the present invention. Thereby, for example, laser processing can be performed with a YAG laser having a wavelength of 355 nm. These zinc oxide and titanium oxide can be used alone or in combination.

また、無機系紫外線吸収剤の粒子径は、レーザ照射により形成される構造色発色用凹部55の間隔や大きさよりも小さいことが好ましく、このような凹部55の間隔や大きさが可視光波長に近いレベル(通常、1〜2μm程度)に設定されることを考慮すると、その平均粒径(レーザ回折散乱法による体積中心径D50)が2000nm以下、特に1000nm以下、最も好ましくは200nm以下の範囲にあるのがよい。 The particle size of the inorganic ultraviolet absorber is preferably smaller than the interval and size of the structural color developing recesses 55 formed by laser irradiation, and the interval and size of these recesses 55 are in the visible light wavelength. In consideration of setting to a close level (usually about 1 to 2 μm), the average particle diameter (volume center diameter D 50 by laser diffraction scattering method) is 2000 nm or less, particularly 1000 nm or less, and most preferably 200 nm or less. It is good to be in.

さらに、用いる無機系紫外線吸収剤としては、表面処理により樹脂に対する分散性が向上されているものを使用することもできる。このような表面処理によって、レーザ照射による凹部55の形成に悪影響を及ぼすことはない。但し、コーティング組成物に用いる樹脂成分の種類によっては、形成される樹脂被膜50が白濁してしまうことがあり、このような白濁が生じると、構造色の視認性が低下してしまうため、用いる樹脂の種類に応じて適宜の表面処理が行われていることが必要である。   Furthermore, as the inorganic ultraviolet absorber to be used, those having improved dispersibility with respect to the resin by surface treatment can be used. Such surface treatment does not adversely affect the formation of the recess 55 by laser irradiation. However, depending on the type of the resin component used in the coating composition, the formed resin film 50 may become cloudy. If such cloudiness occurs, the visibility of the structural color will be reduced, so use. It is necessary that an appropriate surface treatment is performed according to the type of resin.

上記のような表面処理に用いる表面処理剤としては、例えば高級脂肪酸の金属塩が一般的であり、例えば、炭素数10乃至22、特に14乃至18の飽和乃至不飽和脂肪酸、例えばカプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、アラキン酸等の飽和脂肪酸、リンデル酸、ツズ酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸等の不飽和脂肪酸などの金属塩(例えば、亜鉛塩、カルシウム塩等)を例示することができ、これらの中から適宜のものを樹脂成分の種類に応じて選択し、適宜の量で使用すればよい。
また、シランカップリング剤やメチコンやジメチコンといったシリコン化合物を用いた表面処理を行っても良い。
さらに、ZrO、ZnO、Al(OH)などの金属酸化物を用いた親水化処理を行っても良い。
As the surface treatment agent used for the above surface treatment, for example, a metal salt of a higher fatty acid is generally used. For example, a saturated or unsaturated fatty acid having 10 to 22 carbon atoms, particularly 14 to 18 carbon atoms such as capric acid or undecane. Saturated fatty acids such as acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, arachidic acid, etc. Metal salts (for example, zinc salts, calcium salts, etc.) can be exemplified, and an appropriate one can be selected according to the type of the resin component and used in an appropriate amount.
Further, a surface treatment using a silicon compound such as a silane coupling agent, methicone, or dimethicone may be performed.
Furthermore, a hydrophilic treatment using a metal oxide such as ZrO 2 , ZnO 2 , Al (OH) 3 may be performed.

本発明のコーティング組成物において、樹脂成分、即ち被膜50の膜形成材(マトリックス)としては、成膜可能な樹脂が使用されるが、先にも述べたように、特に凹部55の形成に用いるレーザ光に対して透過性が優れているもの、例えばその光線透過率が70%以上である樹脂が好適に使用される。即ち、凹部55の形成に用いるレーザ光に対して透過性の低いものを用いたときは、被膜50の内部にまでレーザ光が侵入しにくいため、特に閉じられた凹部55bの形成が困難となる傾向があるからである。逆の言い方をすると、被膜50の膜形成材に対して、透過性の高い波長のレーザ光を用いて凹部55の形成(以下、単にレーザ加工と呼ぶことがある)を行うことが好ましいわけである。   In the coating composition of the present invention, a resin capable of forming a film is used as a resin component, that is, a film forming material (matrix) of the film 50, and as described above, it is used particularly for forming the recess 55. A resin having excellent transparency to laser light, for example, a resin having a light transmittance of 70% or more is preferably used. That is, when a laser beam having low transparency with respect to the laser beam used for forming the recess 55 is used, it is difficult for the laser beam to enter the inside of the coating 50, so that it is particularly difficult to form the closed recess 55b. This is because there is a tendency. In other words, it is preferable to form the concave portion 55 (hereinafter sometimes simply referred to as laser processing) using a laser beam having a high transmittance with respect to the film forming material of the coating 50. is there.

従って、本発明のコーティング組成物中の樹脂成分としては、上記のような観点から、従来、塗料の樹脂成分として使用されているポリエステルアミノ樹脂及びエポキシ樹脂が使用される。 Therefore, as the resin component in the coating composition of the present invention , from the above viewpoint, polyester amino resins and epoxy resins that have been conventionally used as resin components for paints are used.

因みに、本発明で樹脂成分として使用されるポリエステルアミノ樹脂及びエポキシ樹脂は、波長が355nmのYAGレーザによりレーザ加工を行う場合に、最も好適な酸化亜鉛や酸化チタンの分散性がよい。Incidentally, the polyester amino resin and epoxy resin used as the resin component in the present invention have the most preferable dispersibility of zinc oxide and titanium oxide when laser processing is performed with a YAG laser having a wavelength of 355 nm.

本発明のコーティング組成物は、上述した樹脂成分及び無機系紫外線吸収剤を、樹脂成分の種類に応じて、適宜の有機溶媒や水等の溶媒に溶解乃至分散させることにより調製される。これら溶媒の使用量は、コーティング組成物の粘度がコーティングに適した粘度となるような量とすればよい。
また、所定の基材へのコーティングは、刷毛塗り、ディッピング、スプレー噴霧等、任意の手段で行うことができ、コーティングを行った後、適宜熱処理を行って塗膜を硬化させることにより、前述した構造色発色用の凹部55を形成するための樹脂被膜50が形成される。
The coating composition of the present invention is prepared by dissolving or dispersing the above-described resin component and inorganic ultraviolet absorbent in an appropriate organic solvent or water or the like according to the type of the resin component. These solvents may be used in such an amount that the viscosity of the coating composition becomes a viscosity suitable for coating.
The coating on the predetermined substrate can be performed by any means such as brushing, dipping, spray spraying, etc., and after coating, the coating film is appropriately heat treated to cure the coating film as described above. A resin film 50 for forming the concave portions 55 for forming the structural color is formed.

上記のようなコーティング組成物を用いて形成される被膜50の厚みは、前述した凹部55を形成し得る程度であれば十分であり、一般的には、少なくとも0.5μm以上、特に1乃至15μmの範囲で、この樹脂被膜50が形成される基材53の用途等に応じて設定される。また、この被膜50は、必ずしも基材53の表面の全面に形成されている必要はなく、所望のパターンで基材53の表面の一部に形成することもできる。   The thickness of the coating film 50 formed using the coating composition as described above is sufficient as long as it can form the concave portion 55 described above, and is generally at least 0.5 μm or more, particularly 1 to 15 μm. In this range, it is set according to the use of the base material 53 on which the resin film 50 is formed. Further, the coating 50 does not necessarily have to be formed on the entire surface of the base material 53, and can be formed on a part of the surface of the base material 53 in a desired pattern.

また、本発明のコーティング組成物を用いて形成される樹脂被膜50では、レーザ照射により形成される凹部55の少なくとも一部が表面閉じられた形態を有しており、異物の混入による構造色発色性の低下が有効に抑制されるため、この被膜50を外表面に露出させるように設けることもでき、その上に保護層を設けずに使用に供することもできる。また、この樹脂被膜50の上に保護層を設ける場合においては、この保護層をレーザ透過性のものとすることにより、保護層を形成した後に、レーザ照射を行って構造色発色用の凹部55を形成することもできる。   In addition, the resin film 50 formed using the coating composition of the present invention has a form in which at least a part of the recess 55 formed by laser irradiation is closed, and the structural color is developed by mixing foreign substances. Therefore, the coating 50 can be provided so as to be exposed on the outer surface, and can be used without providing a protective layer thereon. In the case where a protective layer is provided on the resin coating 50, the protective layer is made to be laser transmissive, so that after forming the protective layer, laser irradiation is performed to form the concave portions 55 for structural color development. Can also be formed.

さらに、基材53と被膜50との間の接着性が乏しい場合には、基材53と被膜50との間に適宜、接着樹脂層を設けることもできる。このような接着樹脂層は、それ自体公知の接着剤樹脂、例えば無水マレイン酸変性ポリエチレン等の不飽和カルボン酸変性オレフィン系樹脂などにより適宜の厚みで形成される。   Furthermore, when the adhesiveness between the base material 53 and the coating film 50 is poor, an adhesive resin layer can be appropriately provided between the base material 53 and the coating film 50. Such an adhesive resin layer is formed with an appropriate thickness by an adhesive resin known per se, for example, an unsaturated carboxylic acid-modified olefin resin such as maleic anhydride-modified polyethylene.

上記のような構造色発色のための樹脂被膜50が表面に設けられるに基材53としては、その用途に応じて、金属、ガラス、プラスチック、紙等、従来包装体等に使用されていた種々の材料などを使用することができ、例えば、キャップ、缶蓋、缶、ボトル、カップ、トレイ、パウチ、シート、フィルム等、用途に応じて、種々の形態を有していてよい。   As the base material 53 on which the resin coating 50 for the structural color development as described above is provided on the surface, various materials conventionally used for packaging bodies such as metal, glass, plastic, paper, etc., depending on the application. For example, a cap, a can lid, a can, a bottle, a cup, a tray, a pouch, a sheet, a film, and the like may be used in various forms depending on the application.

また、基材53の被膜50が設けられる側の面は、平均表面粗さRa(JIS B−0601)が10μm以下、特に3μm以下であることが特に好ましい。これにより平滑な被膜50を形成することができ、レーザ加工によって規則的な配列を有する微細周期構造の凹部55を容易に形成し、この凹部55による構造色が鮮明に映し出され、加飾性の高いホログラム像等の構造色を形成することができる。   Further, the surface of the substrate 53 on the side where the coating 50 is provided preferably has an average surface roughness Ra (JIS B-0601) of 10 μm or less, particularly 3 μm or less. As a result, a smooth coating 50 can be formed, and the concave portion 55 having a fine periodic structure having a regular arrangement can be easily formed by laser processing, and the structural color by the concave portion 55 is clearly projected, and the decorative property is improved. A structural color such as a high hologram image can be formed.

上述したコーティング組成物を用いて形成された樹脂被膜50には、前述した無機系紫外線吸収剤が感度を有するレーザ光を所定のパターンで照射してのレーザ加工によって凹部55(開放された凹部55aと閉じられた凹部55b)を形成することにより製造される。   The resin film 50 formed using the above-described coating composition is provided with the concave portions 55 (open concave portions 55a) by laser processing by irradiating the above-described inorganic ultraviolet absorber with laser light having a sensitivity in a predetermined pattern. And is formed by forming a closed recess 55b).

このようなレーザ加工を行うためのレーザ光照射装置は、図3に示された構造を有するものであり、全体として10で示されている照射装置10は、レーザ発振器11、ビームスプリッタ(透過型回折光学素子)12、コリメータ素子13、光束選択素子14と、集光素子15を備えている。   A laser beam irradiation apparatus for performing such laser processing has the structure shown in FIG. 3, and the irradiation apparatus 10 indicated as a whole includes a laser oscillator 11, a beam splitter (transmission type). A diffractive optical element) 12, a collimator element 13, a light beam selection element 14, and a condensing element 15.

レーザ発振器(レーザ光源)11は、レーザを出力するものであって、本発明においては、YAGレーザ、YVOレーザ、YLFレーザ等を好適に用いることができる。
前述した被膜50の表面に凹部55を形成するためには、高パワーパルスレーザであることが必要であり、また微細周期構造により構造色を発現させる場合、可視光で効率よく発色する為には微細周期構造のピッチは0.5〜2μm程度がよく、その周期構造を精度よく加工するためにはレーザ光の波長をこのピッチよりも短い紫外線波長域にする必要があり、更に、微細周期構造の凹部55の形成は、レーザ光の干渉を利用した樹脂等の分解(レーザアブレーション)によるものであるため、コヒーレンシーの高いレーザを使用する必要がある。このために、上記レーザを好適に用いることができる。
また、これらのパルスレーザは、数Hz〜数十MHzの繰り返し周波数を有するが、この繰り返し周期の間、蓄えられたエネルギーを数ps〜数十nsというきわめて短い時間幅で放出する為、少ない入力エネルギーから高いピークパワーを効率的に得ることができる。
The laser oscillator (laser light source) 11 outputs a laser. In the present invention, a YAG laser, a YVO 4 laser, a YLF laser, or the like can be preferably used.
In order to form the concave portion 55 on the surface of the coating film 50 described above, it is necessary to be a high power pulse laser, and when a structural color is expressed by a fine periodic structure, in order to efficiently develop color with visible light, The pitch of the fine periodic structure is preferably about 0.5 to 2 μm. In order to process the periodic structure with high accuracy, it is necessary to set the wavelength of the laser light to an ultraviolet wavelength region shorter than this pitch. Since the formation of the recess 55 is due to decomposition (laser ablation) of a resin or the like using interference of laser light, it is necessary to use a laser with high coherency. For this reason, the said laser can be used suitably.
In addition, these pulse lasers have a repetition frequency of several Hz to several tens of MHz, but since the stored energy is released in a very short time width of several ps to several tens ns during this repetition period, a small input is required. High peak power can be efficiently obtained from energy.

このレーザ発振器11は、照射パルス数を調整する機能を有している。またレーザ発振器11は、レーザ出力を調整することで、エネルギー密度(フルエンス:1パルス照射面積当たりのエネルギー)をコントロールすることもできる。
尚、エネルギー密度のコントロールは、レーザ発振器11におけるレーザ出力の調整の他、例えば、レーザ出力が同じで照射ビーム径を変化させることによっても実現できる。
The laser oscillator 11 has a function of adjusting the number of irradiation pulses. The laser oscillator 11 can also control the energy density (fluence: energy per pulse irradiation area) by adjusting the laser output.
The energy density can be controlled not only by adjusting the laser output in the laser oscillator 11, but also by changing the irradiation beam diameter with the same laser output.

既に述べた通り、本発明のコーティング組成物を用いて形成された樹脂被膜50は、低フルエンス(例えば90mJ/cm以下)でのレーザ照射により凹部55を形成することができ、これは、本発明の最大の利点である。 As already described, the resin film 50 formed using the coating composition of the present invention can form the recess 55 by laser irradiation at a low fluence (for example, 90 mJ / cm 2 or less). This is the greatest advantage of the invention.

ビームスプリッタ12は、表面に微細な凹部又は凸部が周期的に刻まれている為に回折を起こす、透過型の光学素子であって、レーザ光を複数の光束に分割する。   The beam splitter 12 is a transmissive optical element that diffracts because fine concave portions or convex portions are periodically engraved on the surface, and divides laser light into a plurality of light beams.

コリメータ素子13は、例えば焦点距離が200mmの合成石英平凸レンズを用いることができ、この場合は、ビームスプリッタ12から200mmの位置に置かれる。そして、コリメータ素子13は、ビームスプリッタ12で分割された複数の光束を通す。   For example, a synthetic quartz plano-convex lens having a focal length of 200 mm can be used as the collimator element 13. In this case, the collimator element 13 is placed at a position 200 mm from the beam splitter 12. The collimator element 13 passes a plurality of light beams divided by the beam splitter 12.

光束選択素子14は、コリメータ素子13を通過した光束が焦点を結ぶ位置におかれ、複数の光束のうち干渉に不必要な光束を遮り、必要な光束のみを通過させる。
集光素子15は、例えば、焦点距離が100mmの合成石英平凸レンズを用いることができ、光束選択素子14を通過した光束を集光し、光束を交差させ干渉させる。
尚、コリメータ素子や集光素子としては、凸レンズの他、フレネルレンズやGRIN(Graded−Index)レンズ等の光学素子を用いることができる。
The light beam selection element 14 is placed at a position where the light beam that has passed through the collimator element 13 is focused, blocks a light beam unnecessary for interference among a plurality of light beams, and allows only the necessary light beam to pass.
For example, a synthetic quartz plano-convex lens having a focal length of 100 mm can be used as the light condensing element 15, and the light flux that has passed through the light flux selecting element 14 is condensed, and the light fluxes intersect and interfere with each other.
In addition, as a collimator element and a condensing element, optical elements, such as a Fresnel lens and a GRIN (Graded-Index) lens, can be used besides a convex lens.

この干渉した領域は図4に示すように高強度域の分布となり、この領域で20で示されている積層構造体20に照射する。このとき、干渉領域における高強度域の間隔(周期)dは、光束の交差角度θによって異なる。高強度域の周期dは、レーザ波長λ、光束の交差角度θを用いて次式で求めることができる。
d=λ/(2sin(θ/2))
As shown in FIG. 4, the interfering area has a high intensity region distribution, and the laminated structure 20 indicated by 20 is irradiated in this region. At this time, the interval (period) d of the high intensity region in the interference region varies depending on the crossing angle θ of the light beams. The period d in the high intensity region can be obtained by the following equation using the laser wavelength λ and the crossing angle θ of the luminous flux.
d = λ / (2 sin (θ / 2))

即ち、基材53の表面に被膜50が形成された積層構造体(20)をレーザ光照射装置10の集光素子15から所定の距離のところに配置する。この位置は集光素子15により複数の光束が交差する干渉領域である(図4参照)。
レーザ光照射装置10が、レーザ光を出力し、ビームスプリッタ12がレーザ光を分割して複数の光束を形成し、集光素子15がそれら複数の光束を交差させて干渉領域を形成し、積層構造体20に照射させる。ここで積層構造体20の被膜(50)中の紫外線吸収剤によりレーザ光が吸収される。また、レーザ光の照射が干渉領域で行われるため、被膜50の表面に周期的な光強度分布が励起し、高強度部でレーザアブレーションの発生が顕著となり、凹部55が形成されることとなる。本発明では、紫外線吸収剤が被膜50中に分散され、分散されている紫外線吸収剤の吸収によって、レーザアブレーションが発生するため、このレーザアブレーションの程度に若干のバラツキが生じ、この結果、表面が開放された凹部55aと表面が閉じられた凹部55bとが発生することとなり、このように形成される凹部55(凹部55a及び凹部55b)は、レーザ光の周期的強度分布と同じ周期で形成されることとなる。
That is, the laminated structure (20) in which the coating film 50 is formed on the surface of the base material 53 is disposed at a predetermined distance from the light condensing element 15 of the laser light irradiation device 10. This position is an interference region where a plurality of light beams intersect with each other through the condensing element 15 (see FIG. 4).
The laser light irradiation device 10 outputs laser light, the beam splitter 12 divides the laser light to form a plurality of light beams, and the light collecting element 15 crosses the plurality of light beams to form an interference region, The structure 20 is irradiated. Here, the laser beam is absorbed by the ultraviolet absorber in the coating (50) of the laminated structure 20. In addition, since the laser light irradiation is performed in the interference region, a periodic light intensity distribution is excited on the surface of the coating 50, the occurrence of laser ablation becomes significant in the high intensity portion, and the recess 55 is formed. . In the present invention, the ultraviolet absorber is dispersed in the coating 50, and laser ablation occurs due to the absorption of the dispersed ultraviolet absorber, so that there is some variation in the degree of laser ablation. An open concave portion 55a and a concave portion 55b whose surface is closed are generated, and the concave portions 55 (the concave portions 55a and the concave portions 55b) formed in this way are formed at the same period as the periodic intensity distribution of the laser beam. The Rukoto.

本発明の優れた効果を、次の実験例で説明する。   The excellent effect of the present invention will be described in the following experimental example.

<実施例1>
ポリエステルアミノ塗料に平均粒径が25nmの酸化亜鉛微粒子(テイカ(株)製、MZY−505S、親油性)を、該塗料の樹脂成分100重量部に対して20重量部の量を添加し、塗料を調合した。この塗料をアルミニウム製板(厚み200μm)の片面側に塗布して試料を調製した。このとき、被膜の厚みは約2μmである。照射するレーザ光には、Qスイッチ
パルスYAGレーザ第3高調波(波長355nm)を用いた。パルスYAGレーザのパルス幅は5nsである。
この試料に対して、被膜が形成された側からレーザ光照射装置を用いて、フルエンス(レーザ照射エネルギー密度)が60mJ/cmで1パルスを照射した。その結果、虹色に発色する構造色が観察され、指で擦った後も発色が消失することはなかった。
また、その表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、図2に示すように、被膜に開放された凹部と表面が閉じられた凹部が形成されていることが分かった。また、このSEM写真から、表面が閉じられた凹部は、全凹部の80%であった。
<Example 1>
Zinc oxide fine particles having an average particle size of 25 nm (MZY-505S, oleophilic) having an average particle diameter of 25 nm are added to a polyester amino paint in an amount of 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin component of the paint. Was formulated. This paint was applied to one side of an aluminum plate (thickness: 200 μm) to prepare a sample. At this time, the thickness of the coating is about 2 μm. A Q switch pulse YAG laser third harmonic (wavelength 355 nm) was used as the laser light to be irradiated. The pulse width of the pulse YAG laser is 5 ns.
This sample was irradiated with one pulse at a fluence (laser irradiation energy density) of 60 mJ / cm 2 using a laser beam irradiation apparatus from the side where the film was formed. As a result, a rainbow-colored structural color was observed and the color did not disappear even after rubbing with a finger.
Moreover, when the surface was observed with the scanning electron microscope (SEM), as shown in FIG. 2, it turned out that the recessed part open | released by the film and the recessed part with which the surface was closed were formed. Moreover, from this SEM photograph, the recessed part with which the surface was closed was 80% of all the recessed parts.

<比較例1>
ポリエステルアミノ塗料にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤((株)ADEKA製
アデカスタブLA−31)を、該塗料の樹脂成分100重量部に対して1重量部の量を添加し、塗料を調合した。この塗料をアルミニウム製板(厚み200μm)の片面側に塗布して試料を調製した。このとき、被膜の厚みは約1μmである。
この試料に対して、被膜が形成された側からレーザ光照射装置を用いて1パルスを照射した。その結果、虹色に発色する構造色が観察され、指で擦った後も発色が消失することはなかった。このとき、フルエンスは150mJ/cmであった。
<Comparative Example 1>
A benzotriazole ultraviolet absorber (ADEKA STAB LA-31 manufactured by ADEKA Co., Ltd.) was added to the polyester amino paint in an amount of 1 part by weight based on 100 parts by weight of the resin component of the paint to prepare a paint. This paint was applied to one side of an aluminum plate (thickness: 200 μm) to prepare a sample. At this time, the thickness of the coating is about 1 μm.
This sample was irradiated with one pulse from the side where the film was formed using a laser beam irradiation apparatus. As a result, a rainbow-colored structural color was observed and the color did not disappear even after rubbing with a finger. At this time, the fluence was 150 mJ / cm 2 .

<実施例2〜5>
各種樹脂組成の塗料に実施例1と同じ酸化亜鉛微粒子を、樹脂成分100重量部に対して各重量部の量を添加し塗料を調合した。これをアルミニウム製板に塗布して作製した試料(塗膜厚:約1〜5μm)に、上記と同様にレーザ照射したときの構造色発色の有無と表面を指で擦った後の変化を確認した結果を表1に示す。
<Examples 2 to 5>
The same zinc oxide fine particles as in Example 1 were added to paints of various resin compositions in an amount of each part by weight based on 100 parts by weight of the resin component to prepare a paint. Confirmation of the presence of structural color and the change after rubbing the surface with a finger on a sample (coating thickness: about 1 to 5 μm) prepared by applying this to an aluminum plate. The results are shown in Table 1.

<実施例6>
エポキシ塗料に平均粒径が25nmの酸化亜鉛微粒子(テイカ(株)製、MZ−500、親水性)を、該塗料の樹脂成分100重量部に対して150重量部または200重量部の量を添加し、塗料を調合した。これをアルミニウム製板に塗布して作製した試料(塗膜厚:約5μm)に、これまでと同様にレーザ照射した。
その結果、虹色に発色する構造色が観察され、指で擦った後も発色が消失することはなかった。また、150重量部を添加したとき、実施例5と比べて塗膜の白濁が弱く、発色の視認性が良好だった。
<Example 6>
Add 150 parts by weight or 200 parts by weight of zinc oxide fine particles with an average particle size of 25 nm (Made by Teika Co., Ltd., MZ-500, hydrophilic) to the epoxy paint with respect to 100 parts by weight of the resin component of the paint. Then, paint was prepared. A sample (coating thickness: about 5 μm) prepared by applying this to an aluminum plate was irradiated with laser in the same manner as before.
As a result, a rainbow-colored structural color was observed and the color did not disappear even after rubbing with a finger. Moreover, when 150 weight part was added, compared with Example 5, the cloudiness of the coating film was weak and the visibility of color development was favorable.

<実施例7>
エポキシ塗料に平均粒径が40nmの酸化チタン微粒子(石原産業(株)製、TTO−55(D)、親水性)を、該塗料の樹脂成分100重量部に対して40重量部の量を添加し、塗料を調合した。この塗料をアルミニウム製板(厚み200μm)の片面側に塗布して試料を調製した。これをアルミニウム製板に塗布して作製した試料(塗膜厚:約2μm)に、これまでと同様にレーザ照射した。
その結果、虹色に発色する構造色が観察され、指で擦った後も発色が消失することはなかった。
<Example 7>
40 parts by weight of titanium oxide fine particles (Ishihara Sangyo Co., Ltd., TTO-55 (D), hydrophilic) having an average particle diameter of 40 nm are added to epoxy paint with respect to 100 parts by weight of the resin component of the paint. Then, paint was prepared. This paint was applied to one side of an aluminum plate (thickness: 200 μm) to prepare a sample. A sample (coating thickness: about 2 μm) prepared by applying this to an aluminum plate was irradiated with laser in the same manner as before.
As a result, a rainbow-colored structural color was observed and the color did not disappear even after rubbing with a finger.

<実施例8>
エポキシ塗料に実施例1と同じ酸化亜鉛微粒子を、塗料の樹脂成分100重量部に対して40重量部の量を添加し、塗料を調合した。この塗料をアルミニウム製板(厚み200μm)の片面側に塗布し被膜を形成した後、この被膜の上にポリエステルアミノ塗料を塗布し保護層を形成した。このようにして試料を調製した。このとき、被膜の厚みは約3μm、保護層の厚みは約6μmである。
この試料に対して、パルスYAGレーザ第3高調波(波長355nm)を、被膜および保護層が形成された側からレーザ光照射装置を用いてフルエンスが60mJ/cmで1パルスを照射した。その結果、虹色に発色する構造色が観察され、指で擦った後も発色が消失することはなかった。このとき、規則的配列の凹部は被膜の極めて最表面の保護層との界面に存在する。
<Example 8>
The same zinc oxide fine particles as in Example 1 were added to the epoxy paint in an amount of 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin component of the paint to prepare the paint. This paint was applied to one side of an aluminum plate (thickness: 200 μm) to form a film, and then a polyesteramino paint was applied on the film to form a protective layer. A sample was prepared in this way. At this time, the thickness of the coating is about 3 μm, and the thickness of the protective layer is about 6 μm.
This sample was irradiated with a pulse YAG laser third harmonic (wavelength 355 nm) from the side where the coating film and the protective layer were formed using a laser beam irradiation device at a fluence of 60 mJ / cm 2 . As a result, a rainbow-colored structural color was observed and the color did not disappear even after rubbing with a finger. At this time, the regularly arranged concave portions exist at the interface with the protective layer on the very outermost surface of the coating.

50:構造色発色用樹脂被膜
53:基材
55:構造色発色用凹部
55a:表面が開放された凹部
55b:表面が閉じられた凹部
50: Resin coating for structural color development 53: Substrate 55: Concave for structural color development 55a: Concave with open surface 55b: Concave with closed surface

Claims (1)

レーザ光の照射により構造色を発色するための規則的配列の凹部が形成される構造色発色用被膜を形成するためのコーティング組成物において、樹脂成分としてポリエステルアミノ樹脂またはエポキシ樹脂を含み、無機系紫外線吸収剤粒子として平均粒子径が2000nm以下の酸化亜鉛または酸化チタンを含み、該無機系紫外線吸収剤粒子が、樹脂成分100重量部あたり0.5乃至300重量部の量で添加されていることを特徴とするコーティング組成物。 In a coating composition for forming a structural color-developing film in which concave portions of a regular arrangement for forming a structural color are formed by laser light irradiation , including polyesteramino resin or epoxy resin as a resin component, inorganic type It contains zinc oxide or titanium oxide having an average particle diameter of 2000 nm or less as the ultraviolet absorber particles, and the inorganic ultraviolet absorber particles are added in an amount of 0.5 to 300 parts by weight per 100 parts by weight of the resin component. A coating composition characterized by
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