JP6933587B2

JP6933587B2 - ミリ波透過性光沢塗膜及び樹脂製品

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Publication number: JP6933587B2
Application number: JP2018006182A
Authority: JP
Inventors: 弘明影山; 鈴木　剛; 鈴木　　剛; 敦芹田; 康博小川
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2021-09-08
Anticipated expiration: 2038-01-18
Also published as: JP2019123819A

Description

本発明は、ミリ波透過性光沢塗膜及びそれを透明樹脂基材に有する樹脂製品に関するものである。

透明樹脂基材にアルミフレークを含む塗料を塗装して得られる光沢塗膜は、通常、ミリ波を反射してしまうため、自動車のラジエータグリル、エンブレム等のように、その背後にミリ波レーダー装置が設置される樹脂製品に適応できない。

先に本出願人は、特許文献１で、基材上の塗膜中で、厚さ方向のアルミフレーク等の光輝材の平均重なり枚数と、直交方向の平均光輝材間距離とが、特定の関係式を満たす場合に、光輝性を有しながらミリ波透過性も有することを開示した。この場合、塗膜の厚さは１０〜４０μｍ、光輝材の厚さは２μｍ以下、光輝材の平均粒径は６０μｍ以下が好ましいことも示した。

しかし、塗膜の光沢度を上げようとすると、アルミフレークが基材の表面を隠蔽するために、ミリ波透過性が低下するという問題があった。

特開２０１０−３００７５号公報

そこで、本発明は、高光沢性と高ミリ波透過性が両立したミリ波透過性光沢塗膜とそれを有する樹脂製品を提供する。

本発明者らは、アルミフレークの平均粒径が１０μｍ以上の場合と１０μｍ未満の場合とで、アルミフレークどうしの重なりの挙動が変わることを新たに見出し、さらに検討を重ねて本発明に至った。

（１）本発明のミリ波透過性光沢塗膜は、透明樹脂基材の表面に形成された複数のアルミフレークを含む塗膜において、塗膜の膜厚が９０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、アルミフレークの平均粒径が３μｍ以上１０μｍ未満であり、塗膜に占めるアルミフレークの面積占有率が６０％以上７５％以下であり、塗膜の往復のミリ波透過減衰量が２ｄＢ以下であり、透明樹脂基材側から測定した塗膜の光沢度が３００以上であることを特徴とする。

（２）本発明のミリ波透過性光沢塗膜を有する樹脂製品は、透明樹脂基材と、透明樹脂基材の表面に形成された複数のアルミフレークを含む塗膜とを含み、塗膜の膜厚が９０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、アルミフレークの平均粒径が３μｍ以上１０μｍ未満であり、塗膜に占めるアルミフレークの面積占有率が６０％以上７５％以下であり、塗膜の往復のミリ波透過減衰量が２ｄＢ以下であり、透明樹脂基材側から測定した塗膜の光沢度が３００以上であることを特徴とする。

（作用）
図１は後述する塗装回数を例えば５回とした塗膜を有する樹脂製品を模式的に示している。
図１（ｂ）に示すように、アルミフレークの平均粒径が１０μｍ以上の場合、各塗装回の未硬化の塗膜内において、アルミフレークどうしは、膜面方向に並ぶ傾向となるため、後述する図３（ｂ）に示すように塗膜をその直交方向から顕微鏡観察面したときに、アルミフレーク間の間隙（黒い部分。膜厚方向にアルミフレークが存在しない部分）の面積が少なくなり、アルミフレーク（白い部分。膜厚方向に少なくとも１枚のアルミフレークが存在する部分）の面積占有率が高くなる傾向となる。

これに対して、図１（ａ）に示すように、アルミフレークの平均粒径が１０μｍ未満の場合、各塗装回の未硬化の塗膜内において、アルミフレークどうしは、凝集して膜厚方向に重なる傾向となるため、後述する図３（ａ）に示すように塗膜をその直交方向から顕微鏡観察したときに、アルミフレーク間の間隙（黒い部分）の面積が増え、アルミフレーク（白い部分）の面積占有率が低くなる傾向となる。

本発明では、付着性及び耐久性のために塗膜の膜厚を９０ｎｍ以上としているが、アルミフレークの平均粒径が１０μｍ未満であるため、上記の理由により塗膜に占めるアルミフレークの面積占有率が低くなる傾向となる。そして、塗膜に占めるアルミフレークの面積占有率が７５％以下であるため、塗膜の往復のミリ波透過減衰量が低くなり１．７ｄＢ以下にできる。一方、アルミフレークの面積占有率が６０％以上であるため、塗膜の光沢度が高くなり３００以上にできる。

なお、塗膜の膜厚が１０００ｎｍを越えると、塗装直後に塗膜中のアルミフレークが凝集するため、光沢度が低下する。
また、アルミフレークの平均粒径が３μｍ未満のものは、塗膜中のアルミフレークの配向性が低下するため、光沢度が低下する。

本発明によれば、高光沢性と高ミリ波透過性とが両立したミリ波透過性光沢塗膜とそれを有する樹脂製品を提供することができる。

図１（ａ）は実施例の塗膜を有する樹脂製品の模式的な断面図、（ｂ）は比較例の塗膜を有する樹脂製品の模式的な断面図である。図２はミリ波透過減衰量の測定方法を示す概略図である。図３（ａ）は試料Ａ６（実施例）の塗膜の顕微鏡写真、（ｂ）は試料Ｂ６（比較例）の塗膜の顕微鏡写真である。図４はアルミフレーク面積占有率とミリ波透過減衰量との関係を示すグラフ図である。図５はアルミフレーク面積占有率と光沢度との関係を示すグラフ図である。図６は種々の厚さのアルミフレークの、各波長光の反射率を示すグラフ図である。

本発明における各要素の態様を以下に例示する。

１．塗膜本体
塗膜本体の樹脂材料は、特に限定されず、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、ポリエステル系等を例示できる。

２．アルミフレーク
アルミフレークの平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定されるものである。
アルミフレークの平均粒径は、前記のとおり３μｍ以上１０μｍ未満とするが、３μｍ以上８μｍ以下が好ましく、４μｍ以上７μｍ以下がより好ましい。

アルミフレークの単体の厚さは、特に限定されないが、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下がより好ましい。
図６に、単体の厚さが１０，２０，３０，４０，５０，６０ｎｍである各アルミフレークの、波長３８０〜７８０ｎｍの光の反射率を示す。厚さ１０〜２０ｎｍのアルミフレークは、光の多くの部分を透過してしまうため、高光沢を得るには、アルミフレークの多数の重なりが必要となり、その結果、ミリ波透過性が低下しやすい。厚さ３０ｎｍのアルミフレークは、例えば波長５８０ｎｍの光の反射率が３０％以上となり、厚さ４０ｎｍのアルミフレークは、同反射率が４８％以上となるため、アルミフレークの重なりが少なくても、高光沢が得られる。一方、厚さ１００ｎｍ超のアルミフレークは、塗膜中のアルミフレークの配向性が低下するため、光沢度が低下する。

アルミフレークは鱗片状のアルミニウムであって、製法によって限定されず、蒸着、箔の粉砕、粉末の磨砕等によるものを例示でき、平面の平滑性が高いことから光輝性に優れている蒸着アルミフレークが好ましい。アルミニウムには、単体のアルミニウムのみならず、アルミニウム合金も含まれる。

３．塗装方法
塗装方法は、特に限定されないが、エアースプレー塗装、エアーレススプレー塗装、浸漬塗装、シャワーコート塗装、ロールコーター塗装等を例示できる。

４．塗膜の膜厚
塗膜の膜厚は、前記のとおり９０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とするが、９０ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましく、９０ｎｍ以上２００ｎｍ以下がより好ましい。
塗膜は、塗料を１回で厚塗りしたものであると未硬化の塗膜内でアルミフレークが沈降するため、塗料を複数回に分けて塗り重ねたものが好ましい。

５．塗膜の往復のミリ波透過減衰量
塗膜の往復のミリ波透過減衰量は、前記のとおり２ｄＢ以下とするが、１．５ｄＢ以下が好ましく、１ｄＢ以下がより好ましい。

６．塗膜の光沢度
塗膜の光沢度は、前記のとおり３００以上とする。塗膜の光沢度の上限は、特に限定されないが、３００以上になると視覚的にあまり変わらないため、５００以下でよく、４３０以下でもよい。

７．透明樹脂基材
透明樹脂基材に用いられる樹脂としては、特に限定されないが、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体（ＡＥＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の熱可塑性樹脂等が例示できる。透明樹脂基材は、無色透明が好ましいが、有色透明でもよい。また、透明樹脂基材と光沢塗膜とは直に接していてもよいし、透明樹脂基材と光沢塗膜との間に、透明樹脂基材に対する光沢塗膜の密着性を向上させるためのプライマー等の他の塗膜等が設けられていてもよい。

８．樹脂製品
樹脂製品の用途は、特に限定されず、ミリ波を透過させる必要がある各種製品に具体化でき、背後にミリ波レーダー装置が設置される自動車のラジエータグリル、エンブレム等の樹脂製品を例示できる。

図１（ａ）に示す実施例の樹脂製品は、透明樹脂基材１と、透明樹脂基材１の下面（製品としては背面）に形成された塗膜本体３及びそれに分散する複数の平均粒径５μｍのアルミフレーク４を含む塗膜２と、塗膜２の下面に形成された黒おさえ層５とからなる。塗膜２内で、アルミフレーク４はその平面が塗膜表面に沿う方向（略平行）に配向している。
図１（ｂ）に示す比較例の樹脂製品も、透明樹脂基材１と塗膜２と黒おさえ層５とからなるが、アルミフレーク４’の平均粒径が１０μｍである点において実施例と異なるものである。
これらの樹脂製品は、透明樹脂基材１の上面（製品としては表面）が人による観察面である。

透明樹脂基材１には、厚さ３ｍｍの無色透明のアクリル樹脂板を用いた。
塗膜２は、平均粒径５μｍ、厚さ４０ｎｍのアルミフレークを配合した佑光社製アクリル系塗料「ＫＧミラー」と佑光社製シンナー「ＫＧミラー用シンナー」とを質量比１００：１５０で混合して攪拌した塗料組成物を、スプレー塗装にて透明樹脂基材１に１回塗装ないし１０回塗装し、１回塗装する毎に乾燥させて形成した。塗装回数１回当たり、膜厚２０．９ｎｍの（乾燥）塗膜が形成された。（乾燥）塗膜における塗膜本体（樹脂成分）とアルミフレークとの質量比は５２：４８である。
塗装回数１〜６，８，１０回とした試料Ａ１〜Ａ８を実施例とする。
黒おさえ層５は、佑光社製アクリルウレタン系塗料「ＹＺバリヤ」と佑光社製硬化剤「ＹＺバリヤ硬化剤」と佑光社製シンナー「ＹＺバリヤ用シンナー」とを質量比４：１：２で混合した塗料組成物を、塗膜２にスプレー塗装し、室温にて乾燥させて形成した。

比較例

平均粒径１０μｍ、厚さ４０ｎｍのアルミフレークに変更した塗膜２以外は実施例と同様作製した試料Ｂ１〜Ｂ８を比較例とする。

塗膜２の膜厚については、塗装回数を１０回としたものを電子顕微鏡で観察したところ２０９ｎｍであったことから、それを各塗装回数に換算した膜厚を用いている。また、塗装回数１回あたりの膜厚２０．９ｎｍは、アルミフレークの厚さ４０ｎｍよりも薄いが、塗装直後の塗料厚さはアルミフレークの厚さと同程度以上であったものが乾燥で溶剤が揮発し嵩が減ったことによるものである。

黒おさえ層５を形成する前の試料Ａ１〜Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８について、ミリ波透過減衰量、光沢度及びアルミフレーク面積占有率を測定した。測定結果を表１に示す。

（１）ミリ波透過減衰量（往復）
キーコム社製エンブレム評価システム「ＥＥＳ−１２」を用いて、図２に示すように、レンズホーンアンテナと試料との距離を２０ｍｍ、試料とコーナーリフレクタとの距離を３ｍとし、波長７６．５ＧＨｚのミリ波を、レンズホーンアンテナから放射して、試料を入射角０°で透過させ、コーナーリフレクタで反射させ、再び試料を入射角０°で透過させ、レンズホーンアンテナで受信して、透明樹脂基材及び塗膜の往復のミリ波透過減衰量を測定し、それから透明樹脂基材のみの往復のミリ波透過減衰量（２．７８ｄＢ）を引いて、塗膜のみの往復のミリ波透過減衰量を求めた。

（２）光沢度
ＪＩＳＺ８７４１に準拠して、試料の塗膜に黒色の板を置き、透明樹脂基材の観察面側から、コニカミノルタ社製光沢計「ＭＵＬＴＩＧＬＯＳＳ２６８Ｐｌｕｓ」を用いて、入射角６０°の光にて光沢度を測定した。

（３）アルミフレーク面積占有率
塗膜の顕微鏡写真を撮影した。図３（ａ）に試料Ａ６の顕微鏡写真を、（ｂ）に試料Ｂ６の顕微鏡写真を示す。
顕微鏡写真を、オープンソースの画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」にかけて、アルミフレーク（白い部分。膜厚方向に少なくとも１枚のアルミフレークが存在する部分）の面積と、アルミフレーク間の間隙（黒い部分。膜厚方向にアルミフレークが存在しない部分）の面積を測定し（両部分の閾値は自動判別）、塗膜の所定面積にアルミフレーク（白い部分）の面積が占める率をアルミフレーク面積占有率（％）として求めた。

測定したアルミフレーク面積占有率とミリ波透過減衰量との関係を図４に示し、アルミフレーク面積占有率と光沢度との関係を図５に示す。
塗膜の膜厚が９０ｎｍｍ以上、アルミフレークの平均粒径が１０μｍ未満であり、アルミフレーク面積占有率が６０％以上７５％以下の範囲にある試料Ａ５〜Ａ８は、ミリ波透過減衰量２ｄＢ以下、光沢度３００以上であり、高ミリ波透過減衰量と高光沢度とを両立しており、本発明の実施例として位置付けられる。
試料Ａ１〜Ａ４は、アルミフレークの平均粒径が１０μｍ未満であっても、塗膜の膜厚９０ｎｍｍ未満、光沢度３００未満なので、参考例として位置付けられる。
アルミフレークの平均粒径が１０μｍである試料Ｂ１〜Ｂ８は、試料Ｂ１〜Ｂ４が塗膜の膜厚９０ｎｍ未満、試料Ｂ５〜Ｂ８がミリ波透過減衰量２ｄＢ超なので、前記のとおり比較例として位置付けられる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）平均粒径が（５μｍ以外の）３〜８μｍのアルミフレークを用いること。
（２）単体の厚さが（４０ｎｍ以外の）３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のアルミフレークを用いること。

１透明樹脂基材
２塗膜（ミリ波透過性光沢塗膜）
３塗膜本体
４アルミフレーク
５黒おさえ層

Claims

透明樹脂基材の表面に形成された複数のアルミフレークを含む塗膜において、塗膜の膜厚が９０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、アルミフレークの平均粒径が３μｍ以上１０μｍ未満であり、塗膜に占めるアルミフレークの面積占有率が６０％以上７５％以下であり、塗膜の往復のミリ波透過減衰量が２ｄＢ以下であり、透明樹脂基材側から測定した塗膜の光沢度が３００以上であることを特徴とするミリ波透過性光沢塗膜。
アルミフレークの単体の厚さが３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である請求項１記載のミリ波透過性光沢塗膜。
塗膜の往復のミリ波透過減衰量が１ｄＢ以下である請求項１又は２記載のミリ波透過性光沢塗膜。
塗膜の光沢度が４３０以下である請求項１、２又は３記載のミリ波透過性光沢塗膜。
透明樹脂基材と、透明樹脂基材の表面に形成された複数のアルミフレークを含む塗膜とを含み、塗膜の膜厚が９０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、アルミフレークの平均粒径が３μｍ以上１０μｍ未満であり、塗膜に占めるアルミフレークの面積占有率が６０％以上７５％以下であり、塗膜の往復のミリ波透過減衰量が２ｄＢ以下であり、透明樹脂基材側から測定した塗膜の光沢度が３００以上であることを特徴とする樹脂製品。