JPH10511603A - 自動車用キャスト塗料膜のメタリック外観の制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 着色剤を含み熱可塑性かつ熱成形性のメタリックな自動車用塗料を溶剤でキャストして乾燥させ、自動車用のモールドプラスチックボデーパネル（１６）上にエキステリア塗料層を形成する熱成形性プロセスに使われる装飾膜用に、自動車用の仕上げ塗料皮膜を形成する。塗料皮膜（２６）は、重合体の接着材中に一様に分散させた着色剤を含む。重合体接着剤としては、アクリル樹脂とアクリル樹脂中の分散剤として加えられポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）共重合体の混合物を含むのが望ましい。分散形態のＰＶＤＦ共重合体は、最大粒子サイズ約３５μ未満、更には２０μが望ましく、中位粒子サイズは６−１０μの範囲にあることが望ましい。分散割合は重量で、ＰＶＤＦ共重合体が８０−２０％、アクリル樹脂が２０−８０％、であることが望ましい。低分子量形態のＰＶＤＦ共重合体が望ましく、摂氏２３０度で１７，０００−２０、０００センチポイズの溶融粘度の特性を持つのが望ましい。反射性薄片（２８）は重合体分散剤材中に一様に分布し、分散形態のＰＶＤＦ共重合体は反射性薄片が平行に向くのを妨げてよりランダムな方向を向かせ、吹き付け塗装の標準的なメタリック塗装皮膜に似たメタリックな外観を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車用キャスト塗料膜のメタリック外観の制御 発明の分野 本発明は、乾燥塗料をトランスファーする手法に関する。特に、ランダムな向 きのメタリックな薄片を含む着色塗料皮膜で、自動車用の従来の吹き付け塗装仕 上げの外観に匹敵させた乾燥塗料トランスファー膜を作るプロセスに関する。 発明の背景 自動車の設計・製造は、自動車ボデーの製造に用いられる材料と工程に独特な 問題を生じさせる。自動車用のボデー組立材料と部品の選択における近頃の趨勢 として、主要ボデーパネルが主にシートメタルから作られ続けている一方、多く の部品でのプラスチック使用が挙げられる。自動車用の種々の部品を組み立てる 際に材料を組み合わせて使うと、異なる部品の塗装仕上げを一致させるときに独 特な問題が生ずる。メタリックな塗装仕上げを一致させることは、特に問題であ った。 例えば、シートメタルからなるボデー部品の場合、塗装工程では一般的にボデ ーパネルを吹き付け塗装するか時にはボデーパネルないし部分的に組み立てられ た自動車ボデーを浸すことが行われる。どちらの場合も、仕上げた塗装を高温で 焼き付け塗装表面を完全に硬化させる。こうした塗装システムの大部分で、アク リルないしウレタンのエナメルが使われており、このエナメルが焼き付け段階で 化学的架橋反応起こし、硬く光沢があり耐久性のある塗料皮膜を形成する。 こうした焼き付け塗装工程の開発を通じて、メタリック塗装仕上げに使われる メタリックな薄片の方向を変化させることで種々の視覚的な効果の得られること が確認されてきた。時には、塗装層の外表面と完全に平行となるようにメタリッ クな薄片の向きが調整される。こうしたメタリック塗装仕上げは、「フロップ」 として知られるものを有し、輝きのあるそしてしばしば望ましい視覚効果を産み 出している。別の機会においては、より魅力的で異なったメタリックな外観を達 成するため、メタリックな薄片をもっとランダムな向きにする事が追求された。 焼き付け架橋したアクリルないしウレタンのエナメルで塗装仕上げでメタリック な薄片をよりランダムな向きにすることが、従来の吹き付け塗装技術で達成され てきている。時には、塗料にミクロスフェアを加えて薄片の向きのランダムな度 合いが高められており、これはバックハウスの米国特許４，４０３，００３に公 開されている。 最近、プラスチックの自動車用ボデー部品を使う趨勢で、新たな塗装技術の開 発がなされた。克服すべき最初の問題は、プラスチックのボデーパネルと部品は 溶剤を蒸発させる高温と従来のシートメタル塗装工程でなされているキュアとに さらすことができないということであった。 この問題を克服するため、熱成形性塗膜を作るプロセスが開発された。このプ ロセスによると、重合体材料を含む塗料皮膜がフレキシブルで耐熱性のある一時 的なキャスティングシート上にを薄膜にキャストされる。その後シートを炉中に 通過させ塗料皮膜を乾燥させた後、塗料皮膜をキャスティングシートから剥ぎ、 熱成形性裏張りシートへ移す。熱成形性シート上の塗料皮膜は、自動車のエキス テリア用途に必要な耐久性、光沢、他に多くの外観上の特性を有する。その後熱 成形性の塗料皮膜は、塗装仕上げの外観上の特性を損なわずに、プラスチック製 の自動車用部品ないしパネルの複雑な三次元形状に熱成形性される。熱成形性さ れたシートは、インジェクションモールドによりプラスチック基板ボデーパネル ないし部品にモールドできる。これは「インサートモールド」プロセスとして知 られている。これに代わって、「インモールド」プロセスで材料自身をモールド すれば、熱成形性のシートをモールド中で形作ることができる。 こうしたプロセスが成功し、イメージの明瞭性・光沢レベル共に高く、耐久性 に優れ、他にも望ましい特性を備えた塗料皮膜が達成された。一般的に、塗料皮 膜はクリア皮膜とこれとは別の着色皮膜を含んでいる。着色皮膜は望ましいメタ リックな外観を与えるための反射性薄片を含んでいてもよい。クリア皮膜と着色 皮膜は、乾燥させて互いに接着する別々の薄い皮膜として形成されてもよい。ク リア皮膜の使用は任意である一方、一般的には使うのが望ましく、その理由は耐 久性・耐候性と並んで仕上がり塗膜の光沢を高めるのに寄与するからである。多 層塗料皮膜は、一時的なキャスティングシートに最初にクリア皮膜を、次に着色 皮膜を順次施すことで形成できる。塗料皮膜がこの順で施される理由は、滑らか なキャスティングシート表面が、キャスティングシートから外され基板に施され る塗膜の最終的に最も外側の表面となる部分に高い光沢を与えるからである。 エリソン他に賦与され米国特許４，９３１，３２４で公開されているあるプロ セスの場合、クリア皮膜はリバースロールコーティングで施され、薄片を含む着 色皮膜は従来の吹き付け塗装技術で施される。公開された吹き付け塗装技術と着 色皮膜に使われる重合体材料は、完全に平行な方向の反射性薄片として述べられ ているものを作り出す。ショートに賦与され米国特許４，７６９，１００では、 輪郭の決った基板にシュリンクラッププロセスにより施された装飾シートを伴う 別のプロセスが公開されている。このプロセスでは、メタリックな自動車用塗膜 が吹き付け塗装技術により伸縮性のあるキャリアーに施される。薄片は完全に平 行で、又基板表面に添うように真空成形した後も完全に平行のままであると言わ れている。 モールドされたプラスチックパネルと部品に自動車用塗料を施すための塗装ト ランスファー膜を使うプロセスは、フッ素重合体とアクリル樹脂の混合物から作 られた熱可塑性塗膜を使用することで成功してきた。こうしたプロセスは最初に 、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）といったフッ素重合体、ポリメチルメ タアクリレートといったアクリル樹脂、及び溶剤からなる溶液を調製することで クリアな皮膜を作るステップがある。これに代わって、アクリル樹脂と溶剤から なる溶液中にＰＶＤＦが分散剤として存在してもよい。重合体材料をキャスティ ングシートに施しオーブンに通し乾燥させる。その後着色皮膜をクリア皮膜の上 に施す。着色皮膜は着色料を含んでいることを除けば、クリア皮膜と同じ重合体 材料を基本的に含んでおり、反射性薄片を加えてメタリックな塗装仕上げを達成 することも可能である。その後着色皮膜を乾燥させ、任意の大きさの皮膜ないし 裏張りシートを以前に述べた方法で着色皮膜に施すことができる。 これら熱成形性塗膜は加熱工程で乾燥・硬化するが、標準的なシートメタル吹 き付け塗装技術により予め成形された部品に施される硬い焼き付けのアクリル・ ウレタンのエナメルとは非常に異なる点に注意することが大切である。熱成形性 塗膜は架橋しないので、熱硬化性の膜のように硬く脆いということがなく、熱成 形の間にむしろ伸びることができ、ひび割れ・曇り・許容できない塗装仕上がり を生じることがない。 自動車用プラスチック製部品の塗装用の乾燥塗料トランスファー膜に選ばれる 熱成形性塗膜を作る際、溶剤ベースの液体塗膜を使われる従来のキャスティング 、例えばロールコーティングプロセスは、反射薄片の向きを平行にする傾向があ る。こうした塗装技術は、先行技術で吹き付け塗装された硬く耐久性のある熱硬 化性塗膜の特徴でありかつ好ましいメタリックな外観となったランダムな向きの 反射性薄片を達成しない。キャリアシート上への熱成形性塗膜の吹き付け塗装は 、以前に述べたエリソン他の米国特許４，９３１，３２４とショートの米国特許 ４，７６９，１００で公開されているように、完全に平行な薄片を生じさせると 言われている。リーフラーに賦与された米国特許５，１３２，１４８でも自動車 のエキステリアボディパネル用の装飾トランスファー膜を作るプロセスが公開さ れている。このプロセスは、反射性薄片を分散させた溶剤ベースの重合体着色塗 膜を伸縮性のあるキャリアシート上に押出し成形する。このプロセスでは、薄片 が概して平行な向きに揃えられるとされ、高度な「フロップ」を作り出す。 吹き付け塗装は、低粘度かつ低固形分で溶剤割合の多い塗膜が必要なため、装 飾トランスファー膜を作るのに望ましい手法ではない。塗装工程での溶剤排出を 減らすため、金をかけて細かく環境を制御せねばならない。ロールコーティング プロセスは、メタリック塗膜中の反射性薄片をランダムな向きにして望ましいメ タリックな外観効果を産み出すことに、今まで成功していない。着色剤を含む塗 膜の押出しは、仕上がった膜中に一様な色づけを達成するには困難なプロセスで ある。 従って、乾燥塗料トランスファー膜を作るプロセスが必要で、同プロセスでは 自動車用の着色メタリック塗膜で反射性薄片の向きを十分にランダムにし、従来 の吹き付け塗装されたメタリック塗膜のメタリックな外観とほぼ一致させる。ロ ールコーティング手法を用いるこうしたプロセスは、吹き付け塗装と薄片入りの 着色膜押し出しの欠点を回避するのに望ましい。 発明の要約 要約すると、本発明は先行技術で不可能であった点を克服し、従来の吹き付け 塗装仕上げでの反射性薄片のランダムな向きに匹敵する塗膜をロールコーティン グ法により有効に産み出すことである。本発明の一実施例の場合、自動車用の着 色塗膜中の反射性薄片をランダムな向きにすることは、溶剤ないし溶剤混合物と アクリル樹脂の溶液中でフッ素重合体を分散剤として形成した塗料媒体に、反射 性薄片と着色剤を加えることで達成される。こうして形成された塗膜は、キャリ アシート上にロールコーティングされた後、溶融させ、溶剤を蒸発乾燥させ、メ タリック塗膜を形成し、同塗膜中で分散形態のフッ素重合体は薄片が平行に向く のを阻止する。こうして形成された塗膜は光学的な曇りがなく反射性薄片がラン ダムな向きを有するが、この反射性薄片のメタリックな外観と不揃いの向きは、 吹き付け塗装焼き付けされ架橋のあるアクリルエナメルないしウレタン塗装仕上 げの中の反射性薄片にそれらに匹敵する。薄片の向きの類似性の定量化は、塗膜 の「トラベルインデックス」と「スペクトル曲線」の少なくとも一方を、一致さ せるべき膜と以下に述べるようにして比較すればできる。 メタリック塗膜の特性は、仕上げ塗装皮膜の反射性薄片の向きを変化させるこ ととして定義できる。メタリック塗膜の物理的特性と特徴を測定するある種テス トが開発されており、二つの異なる塗膜が互いに一致しているか否かを決定する のに非常に役立っている。これらのテストは一般的に、以前「フロップ」として 述べた性質を計測するが、塗装表面を観測する角度に依存し、メタリック塗膜が 色と明暗の少なくとも一方を変化させて見えるようにできる能力を計測している のである。 こうした一つのテストでは、塗膜のトラベルインデックスと呼ばれるものを測 定する。このテストでは、Ｘ−ＲｉｔｅモデルＭＡ６８マルチアングル分光光度 計といったマルチアングル分光光度計を使い、光源ランプの反射量を様々の観測 角度で計測する。光源ランプを鏡面角４５度に向け、この角度を基準とする様々 な角度で反射割合を計測する。測定は一般的に、鏡面角を基準に１５度・２５度 ・４５度・７５度・１１０度で行う。こうしたテスト法は一般的に、メタリック 塗装仕上げを異なる角度で観測する結果として明暗が変化する程度を示している 。 この測定は二つの異なる塗膜を比較し、反射性薄片が類似の方向を向いているか 否か、又類似のメタリックな外観を有しているか否かを決定するのに役立つ。二 番目のテストは、所定の塗料色に関する「スペクトル曲線」を決定する。本テス トに従って、塗膜からの反射光の様々な波長について反射割合が特定の観測角度 で測定される。これも、反射性薄片の向きに依存する色の一致に関して二つの塗 膜を比較する有効な方法である。 本発明のプロセスに戻ると、フッ素重合体は低分子量のポリビニリデンフッ素 （ＰＶＤＦ）共重合体が望ましい。望ましいアクリル樹脂として、ポリメチルメ タアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチルメタアクリレート（ＰＥＭＡ）、ない し両者の混合物が挙げられる。ＰＶＤＦ共重合体の平均的な粒子サイズは約３５ μ（ミクロン）未満である。大きな粒子サイズは、塗膜に熱が加わると融けて光 学的な曇りを生ずる傾向がある。ＰＶＤＦ共重合体はホモ重合体より好ましいの は、強い溶剤の必要なしに流動特性のよい分散剤が得られるからである。強い溶 剤は、クリア皮膜を侵す傾向があり、仕上がった塗膜に傷を作り、最も目立つの はイメージの明瞭性を悪化させるに至るので、望ましくない。 本発明の塗膜は、よく知られた熱成形法で様々な形状に熱成形できる。熱成形 製品の仕上がりは、従来からの自動車用の硬く、耐久性のある焼き付け吹き付け 塗装された塗膜の仕上がりに匹敵することが示されている。反射性薄片の向きの ランダムさは熱成形の段階で殆ど失われない。トラベルインデックスとスペクト ル曲線での測定・比較は、観測角度の広いスペクトルに渡って、メタリックな外 観が非常に正確に一致していることを示している。本発明の他の面を含むこうし た面は、以下の詳しい説明と添付図面を参照すればより完全に理解されよう。 図の簡単な説明 図１ａは、先行技術でロールコートされた着色メタリック自動車用塗膜の概略 断面図である。 図１ｂは、吹き付け塗装法でシートメタルに施された先行技術による硬くて耐 久性のある焼き付けメタリック自動車用塗膜の概略断面図である。 図２は、先行技術でロールコートされた本発明の着色メタリック自動車用塗膜 の概略断面図である。 図３は、本発明により着色皮膜とクリア皮膜をキャリアシートに施すための望 ましいロールコーティング法を示す概略図である。 図４は、トラベルインデックスの計測の際に塗膜に関して測定される角度を示 す概略図である。 図５は、例１に記載した発明によるメタリック塗膜のトラベルインデックスを 示し、従来のロールコートされたメタリック塗膜・吹き付け塗装されたメタリッ ク塗装仕上げの両者を一致が望まれるメタリックな外観と比較した図である。 図６は、例２に記載した発明による塗膜のスペクトル曲線を示し、従来のロー ルコートされたメタリック塗膜・吹き付け塗装されたメタリック塗装仕上げの両 者を一致が望まれるメタリック仕上げと比較した図である。 図７、８は、メタリック塗装基準にあわせた場合について、溶液ベースの塗膜 と本発明の分散ベースの塗膜の比較を示すトラベルインデックス曲線である。 詳細な説明 図１ａに見る如く、先行技術でロールコートされた塗膜は反射性薄片１２と一 様に分散された着色剤を含んだ着色皮膜１０を含む。着色皮膜を覆う外側のクリ ア皮膜１４は、仕上げ塗料の耐久性・耐候性・光沢を高める。塗料皮膜全体はモ ールドされたプラスチック基板パネル１６に接着されるが、このパネル１６は、 仕上げ塗料が接着される自動車用部品である。熱成形性できる裏張りシート（示 さず）が着色皮膜と基板との間に使われる。本図に示す如く反射性薄片１２は、 仕上げ塗料の外表面に概ね平行な方向を向く。 これに対し、図１ｂによれば、先行技術による硬くて耐久性のある熱硬化性タ イプの焼き付け塗料皮膜は、一様に分散された着色剤と反射性薄片２０を含む着 色皮膜１８を含む。外側のクリア皮膜２２が、望ましい耐久性と光沢を仕上げ塗 料に与える。この膜は普通、シートメタルボデー部品２４に吹き付け塗装技術に より直接施されるが、この技術はメタリックな薄片の向きを仕上げ塗料に平行に すると言うよりむしろランダムな方向に向ける。 図１ａ、１ｂに示す二つの塗料皮膜のメタリック薄片の向きが様々に異なるた め、二つの塗料皮膜は着色剤と反射性薄片の量をたとえ一致させても、全体とし て同じ外観を呈さない。一般的に、図１ａの平行な向きの薄片を有するロールコ ートされた熱成形性塗膜は、鏡面角とそれに近い角で観察すると鮮やかな外観を 呈するが、図１ｂの硬く耐久性のある焼き付け塗装され薄片がよりランダムな向 きになっている皮膜が呈する光沢ときらめきには欠ける。本応用例の「ｂａｋｅ ｄ−ｏｎ」なる用語は、既に形成された物に直接施した後焼き付けされ硬く架橋 されて仕上げられた塗料皮膜を意味することに注意すべきである。これに対し、 熱成形性及び熱可塑性塗膜は、キャリアシート上にキャストされその後の熱成形 時に望ましい三次元形状に引き伸ばされた塗料皮膜を意味する。 本発明によると、標準的な吹き付け焼き付けされた自動車用塗料と同様にラン ダムな向きのメタリック薄片を含む塗料皮膜は、ロールコーティング法により達 成できる。結果的に、シートメタル部品に今まで施されてきた吹き付け塗装によ る自動車用の塗料皮膜の望ましいメタリックな外観は、吹き付け塗装の不都合を 伴わずにプラスチックボデー部品に施される装飾表面膜として得られる。図２に 示すように、メタリックな自動車用の塗料の着色皮膜２６は、ランダムな向きの 反射性薄片２８を塗料皮膜中に一様に分散させるこうしたロールコーティング法 により形成できる。外側のクリア皮膜３０とその下のプラスチック基板パネル３ ２も図２に示されている。クリア皮膜３０は、ロールコーティング法でキャリア シート上に塗るか、押し出し法で形成するかが可能である。 一実施例において、アクリル樹脂と熱可塑性フッ素重合体と組み合わせた物か ら塗料皮膜を形成することで反射性薄片のランダムな向きが達成されているが、 このフッ素重合体はアクリル樹脂と溶液の状態というよりむしろアクリル樹脂中 に分散剤として存在する。フッ素重合体材料とアクリル樹脂からなる混合物は熱 可塑性を有し、望ましい三次元形状に熱成形できる。 これに代わって、ポリビニルクロライド分散樹脂をフッ素重合体の代わりに使っ てもよい。 塗料皮膜処方剤は、アクリル樹脂を適当な有機溶剤と混ぜることと加熱して溶 剤中のアクリル樹脂を溶解することで調製される。フッ素重合体成分が溶解しな いようしかしアクリル溶剤ベースの混合物中で分散状態に保たれるよう、混合物 を十分冷やした後、フッ素重合体成分を加える。その後一様に分散された望まし い色を達成するために、着色剤を混合物に適量加えることができる。薄片も着色 皮膜処方剤中に分散させる。フッ素重合体成分をアクリル樹脂溶液中で分散剤状 態に維持すると、出来上がる膜の反射性薄片は、薄片を分離させる分散形態のフ ッ素重合体成分の粒子により、ランダムな方向を向くことになり、先行技術によ る溶液ベースの処方剤中の薄片の特徴である平行な向きが阻止される。 出来上がった分散剤はロールコーティング法といった従来のキャスティング法 により、キャリアシート上に施すことができる。一般的に、リバースロールコー ティング法が選ばれる。クリア・着色の両皮膜はグラビア印刷あるいは液体又は 溶剤コーティングを使う従来からの他の塗装法で施すことができるが、図３に示 すリバースロールコーティング法によりキャリアシート上に施される。この液体 又は溶剤コーティング中では、塗料皮膜が液状でキャリア上に拡大し、出来上っ た塗料皮膜は分子的に向きが定まっていない。図３のリバースロールコーティン グ法について述べると、着色皮膜材はコーティングパン３０に入れられ、パンの 主要部分にはラッカー入り口３２が、堰３６の反対側にはラッカードレイン３４ が設けられている。アプリケイタロール３８が回転しラッカーをパンから引き上 げ、そのラッカーをキャリア膜４０に施す。キャリア膜４０はガイドロール４２ 上を通った後、アプリケイタロールとラバーバックアップロール４４の間を通過 する。以前述べた如く、クリア皮膜は最初施された後乾燥され、クリア皮膜が施 されたキャリアシート上に着色皮膜をキャストする。図３は、ポリエステルのキ ャリアシート４０上に薄片を含むクリア皮膜ないし着色皮膜を表わす。 アプリケイタロールに隣接するメータリングロール４６は、アプリケイタロー ルと同方向に回転する。ドクタブレード４８がメータリングロールの表面をぬぐ い、アプリケイタロール上のコーティングの厚みを適切に制御する。メータリン グロールとアプリケイタロール間の調整隙で、アプリケイタロール表面上のコー ティングの厚みを適切に制御する。アプリケイタロールで引き上げられたコーテ ィングは、膜が逆方向に回転するアプリケイタロールと接触して通過するときに ポリエステルのキャリア膜上に施される。膜上に施されたコーティングは５０で 示される。コーティングされた膜は、その後乾燥オーブンを通過する。出来上が った塗膜は、従来の熱成形法で自動車部品をコーティングするのに使用できる。 熱成形後であっても、膜は塗膜の反射性薄片のランダムな向きを留めていること に注目することが大切である。 フッ素重合体成分は、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）といった熱可塑 性フッ素重合体が望ましい。共重合体が単重合体よりも特に望ましいのは、出来 上がった塗膜に曇りが少ないからである。ビニリデンフロライドとテトラフルオ ロエチレンの共重合体、ビニリデンフロライドとヘキサフルオロプロピレンの共 重合体でうまくゆくことが分かっている。望ましいＰＶＤＦ共重合体は、分子量 が中から低程度で、溶融粘度約２０，０００センチポイズ以下でのものである。 分散したフッ素重合体の粒子サイズも、薄片の向きをランダムにする大切な要素 である。粒子の最大サイズが３５μを越えると、膜が乾燥段階で溶けた場合、透 明感がなくなり出来上がった膜に曇りが生じる。粒子の平均サイズが小さすぎる と、反射性薄片の向きのランダムさが大部分失われることも判明している。一実 施例の場合、粒子サイズ分布は以下通りである。３５μを越えるものは実質的に なく、望ましくは約２５μである。粒子サイズの分布曲線は一般的に正規分布曲 線であり、全粒子は実質的に１−２５μの範囲にある。粒子の中位サイズは６− ７μで、平均粒子サイズは６．５μである。３μ未満の粒子が約１０％で、１１ μ未満が約９０％である。これは、中位粒子サイズの分布範囲が３−１１μであ ることを意味する。全粒子の７５％が約６−１０μの平均粒子サイズ分布範囲に あることがより望ましい。粒子サイズ分布曲線は多少変化するが、平均粒子サイ ズは約３−１１μの範囲にあることが望ましく、より望ましいのは約６−１０μ である。必要なら、フッ素重合体材を空気粉砕し、粒子サイズを望ましい範囲に なるよう小さくする。粒子サイズを変えることで、仕上げ塗膜に対し種々の異な る視覚的外観を達成できることに気付かねばならない。例えば、反射性薄片の向 きのランダムさ加減は、一般的に平行の向きによく揃ったものからきわめて不揃 いなものまで、分散されたフッ素重合体の粒子サイズを制御することで変化させ ることが可能である。 本発明に使用する好ましいアクリル樹脂は、ポリメチルメタアクリレート（Ｐ ＭＭＡ）樹脂、ポリエチルメタアクリレート（ＰＥＭＡ）樹脂、ないしメタ アクリレート共重合体と少量の他のコモノマーを含む両者の混合物といったアク リル樹脂である。アクリル樹脂は着色剤と薄片を分散させることと並んでシステ ムに透明感を加えることに役立つ。 分散剤の形成に使われる溶剤は、ヘプチルアセテートといった強くない溶剤が 好ましい。しかし、フッ素重合体とアクリル樹脂を十分に溶融する必要がある場 合、ブチルアセトン（ＢＬＯ）といったもっと強い溶剤を使用できる。一般的に ヘプチルアセテートとＢＬＯの混合物が好ましい。しかし、ホモポリマーをフッ 素重合体として使う場合、高濃度でもっと強い溶剤が必要になる。強い溶剤の量 を最小にするのは、分散剤中の溶剤に塗膜のクリア皮膜を侵さないためである。 クリア皮膜は結果的に塗装基板上の最外側の層を形成するが、クリア皮膜は着色 皮膜より前にキャスティング膜上にキャストされる。 強い溶剤を多量に使いすぎると、着色皮膜はクリア皮膜中に深く入りすぎて望ま しくない視覚効果を生じさせる。 本発明の分散剤中でのアクリル樹脂に対するフッ素重合体の好ましい比率は、 ＰＶＤＦとＰＥＭＡを含む分散剤の場合にＰＶＤＦ／アクリル樹脂の混合物中に 含まれる全固形物の重量でみて、０．２５から４．０のＰＶＤＦに対しアクリル 樹脂１である。アクリル樹脂に対するフッ素重合体の重量比率は、５０−７０％ のＰＶＤＦに対しアクリル樹脂３０−５０％であることがより望ましい。 ＰＶＤＦが多くなると、出来上がった塗膜の透明感が一般的に悪くなる。 分散剤中の反射性薄片と着色剤に関する要件は、分散剤中に使われる特定のフ ッ素重合体・アクリル樹脂との相溶性である。炭化水素溶剤中にアルミニウム薄 片を含むメタリックペーストは、反射性薄片の原料として一般的に使われる。し かし、雲母薄片も使える。自動車用のエキステリア着色剤は、一般的にアクリル 樹脂と溶剤のキャリアの形で供給される。着色剤用のキャリア中のアクリル樹脂 は、塗料皮膜分散剤の樹脂混合物と相溶性であることが大切である。一般的に、 分散剤媒体（重合体混合物と溶剤）約８８−９０重量をキャリアを含むメタリッ クペースト・着色剤１０−１２重量を組み合わせ、分散剤を作る。 一般的に、クリア皮膜は乾燥膜厚が約１．０から２．０ミル、着色剤皮膜は乾 燥膜厚が約０．７−１．４ミルである。 流動性改善剤とか紫外線吸収剤といった他の添加物を分散剤に加え所期の特性 を有する仕上げ塗膜を得ることができる。 キャリアシート上にクリア皮膜と着色皮膜をキャスティングするステップに続 き、コンポジット塗装皮膜をキャリアから外し、薄い半剛性の熱成形性重合体の 裏張りシートに層状貼り合わせする。裏張りシートは、ＡＢＳ（アクリロニトリ ルブチジエンスチレン）ないしポリプロピレンやポリプロエチレンといったポリ オレフィンでできたものが好ましい。裏張りシートの厚みは１０から４０ミルが 可能だが、約２０ミルが好ましい。その後裏張りシートは、望ましい三次元形状 に熱成形され、インジェクションモールド中の熱成形されたシートへ基板パネル をモールドする。「インサートモールド」プロセスという名で知られる本プロセ スは、層状貼り合わせ・熱成形のステップと共に申請者の国際申請ＰＣＴ／ＵＳ ８８／００９９１でより詳しく記述されており、これを参照のために添える。こ れに代わって、層状貼り合わせの熱成形性シートは、モールド外で熱成形性せず 、インジェクションモールドに直接入れることができる。この場合のシートの厚 みは約６ミルである。シートは輪郭が決められた形状で、「インモールド」プロ セスと呼ばれる工程で熱と圧力の下、材料をモールドして成形される。どちらの プロセスでも基板材料となる重合体材料は、裏張りシートの重合体材料と相溶性 であり、ＡＢＳ・ポリオレフィン・ポリカーボネート・自動車用の類似のモール ド重合体材料を含んでいる。 本発明による装飾トランスファー膜は、高い光沢・イメージの高い明瞭性のあ る塗装仕上がりを産み出すことができ、耐久性・耐候性に関する自動車用エキス テリアの仕様を満たす。トランスファーシートが有するイメージ明瞭性は、熱成 形以前の６０より大であり、このレベルは熱成形及びその後のモールドの段階で も保たれる。述べてきたように、薄片の向きをランダムにすることで得られたメ タリックな色の一致は、熱成形及びモールドの段階以後でも実質的に保たれる。 本発明を以下の例でより詳しく説明する。 例１ 本発明によるメタリック塗装皮膜は、１９９４年車ゼネラルモーターストラッ クのカラーグレイメタリック（ＷＡＥＭ−８７９８）用の標準塗装仕上がりを一 致させる目標で準備された。着色剤の媒体は最初、ヘプトアセテートをエステル 混合物中に含むエクソンケミカル社の溶剤Ｅｘｘａｔｅ７００を２６．４２重量 とブチルアセトン（ＢＬＯ）を１１．３２重量を組み合わせて調製した。本混合 物に流動特性を改善する添加物ソルスパース１７０００を０．１１重量と紫外線 （ＵＶ）吸収剤チニュビン２３４を０．７１重量を加えた。上記混合物を混ぜつ つ、アクリル樹脂であるポリエチルメタアクリレート（ＰＥＭＡ）を１８．８７ 重量加えた。本例に用いたＰＥＭＡは、デュポン製品のエルバサイト２０４３で あった。出来上がった混合物を混ぜて加熱しＰＥＭＡを完全に溶解させた。必要 に応じ、混合物は華氏８５度以下に冷やすことを許した。 ＰＥＭＡ溶液を連続的に混合しながらしかも溶液が華氏８５度以下に冷えた後 に、ＰＶＤＦを２８．３１重量加えた。本例では、エルフアトケム製品のキナー ル２８２１をＰＶＤＦとして使った。ＰＶＤＦは空気粉砕し、粒子サイズ分布が 先述のものに似るようにした。容器の側面を掻き擦りつつ、混合物を高速で混ぜ て、ＰＥＭＡ溶液中でＰＶＤＦを分散させた。混合中、温度が華氏１００度を越 えないようにした。 ＰＶＤＦがＰＥＭＡ溶液中で分散されている最中に、３重量のＢＬＯと７重量 のＥｘｘａｔｅ７００の溶剤混合物の素を前もって混ぜて作った。分散されたＰ ＶＤＦの粒子サイズが小さくなった後、この溶剤の素を一部加え分散剤を希釈し た。粘度が２０００±２００センチポイズに下がるまで分散剤を溶剤の素で希釈 した。全部で１４．２５重量の溶剤の素が必要であった。出来上がった分散剤を 本発明の塗装皮膜の分散剤媒体として使った。 標準的な溶液媒体を従来の方法で調製した。３５．１４重量のメチルプロピル ケトンと３４．８３重量のシクロヘキサノンの溶剤混合物を調製し、２２．５２ 重量のＰＶＤＦ（キナール７２０１）と７．５１重量のＰＭＭＡ（エルバサイト ２００８）をゆっくり攪拌しながら加えた。混合物が濃くなるにつれ混ぜる速度 を上げ、空気の泡が溶液に入らぬよう注意しつつ、樹脂が完全に溶解するまで混 ぜ続けた。 着色剤分散剤は９０．９２重量の分散剤媒体に、以下の混合物を攪拌しつつ加 えて調製した。即ち、０．６８重量のジブラルタル化学製作所のフタロブルー分 散剤（４６０−３４５５０）、０．２重量のカルバゾールバイオレット分散剤（ ジブラルタル４６０−３７４５０）、６．００重量のジェットカーボンブラック 分散剤（ジブラルタル４６０−３９３５０）、１．００重量のペンシルバニア州 タマカのシルバーライン製造会社のアルミニウムペースト（５２７１ＡＲ）の混 合物であった。分散剤を２０分間混ぜ、材料を完全に混ぜた。 溶液媒体として、８２．９２重量の媒体に４重量のメチルプロピルケトン、４ 重量のシスロヘキサノン、同じ割合の色分散剤とアルミニウムを混ぜた。特別な 溶剤を混ぜて、塗布粘度１０００センチポイズを得た。 この分散剤塗装コーティングと溶液塗装コーティングをそれぞれ、キャリアシ ートにリバースロール法で施し、乾燥させ、キャリアシートから外した。分散剤 皮膜された塗膜と溶液皮膜された塗膜を、吹き付け塗装法で施された同じメタリ ック色で、硬く耐久性のある焼き付けされ架橋されたウレタンエナメル塗膜と比 較した。分散剤皮膜された塗膜と溶液皮膜された塗膜の両者は、塗装サンプルと 極めてよく一致している一方で、分散剤皮膜された塗膜は全体的なメタリックな 外観は極めてよく一致しており、フロップを考慮した場合は特にこれが当てはま った。 上記結果を定量化するため、三つの塗装サンプルをマルチアングル分光光度計 を使い比較した。この分光光度計の使用を図４に示す。塗装サンプル２０にラン プを向けて照らし、４５度の鏡面角に対し１５度、２５度、４５度、７５度、１ １０度で反射率を測定した。得られた曲線が、以前述べた各塗膜の「トラベルイ ンデックス」を定める。 図５のテスト結果によると、本発明の分散剤塗膜は、標準的な吹き付け焼き付 けをしたウレタンエナメル試験サンプルに対しほぼ完全な一致を示す。これに対 し、先行技術のロールコーティング法により溶液皮膜された塗膜はよく一致して いるとは言えなかった。角度が大きいか小さい場合、光源からの光を多すぎる程 に反射させ、中間の角度の場合、少なすぎる程しか反射させなかった。 例２ 本例によると、本発明による分散剤塗膜は１９９５年車フォードポートフィノ （ＫＸＱＣＷＨＡ，Ｍ−６６２３）メタリック塗料のサンプルと一致させるため に調製された。分散剤塗膜は、例１で調製された分散剤媒体９０．４２重量に３ ５２メッシュグレードのアルミニウムペースト５．２３重量と４００メッシュグ レードのアルミニウムペースト２．２０重量を加えて調製した。３５２メッシュ グレードのアルミニウムペーストは、ペンシルバニア州タマカのシルバーライン 製造会社が作ったペーストであり、スパークルシルバー３１４１−ＳＴの名で知 られ、平均粒子サイズが３２．８μであった。４００メッシュグレードのアルミ ニウムペーストもシルバーライン製造会社の製品でスパークルシルバー５２７１ −ＡＲの名で販売され、平均粒子サイズが１７．８μであった。この混合物にカ ルバゾルバイオレット着色剤０．２３重量、ジェットブラック着色剤０．２３重 量、インダンスロンブルー着色剤１．７０重量を加えた。いずれも、イリノイ州 サウスホランドのジブラルタル化学製造所が販売している。 溶液塗膜は分散剤媒体を標準溶液媒体で置き換えた後、可能な限りの一致を図 るため同じ着色剤を使った。 二つの塗膜は、リバースロール法でキャリアシートに施し乾燥させ形成した。 出来上がった膜を、同じメタリック色の吹き付け塗装され焼き付けされたウレタ ンエナメル塗膜のサンプルと比較した。三つともよく似た色特性であったが、分 散剤皮膜は、標準吹き付け塗装されたウレタンエナメルサンプルのフロップ特性 と全体的によりよい一致を示した。三つの各サンプルにつきスペクトル曲線をプ ロットして定量化した。本テスト法では、反射率は波長４００から７００ナノメ ータ（ｎｍ）の間で測定し、図６の如くプロットされた。全て測定は、約６０度 のスペクトル角でなされた。図６に示すように、分散剤で皮膜された塗膜は、標 準塗装サンプルと殆ど一致している。対照的に、溶液皮膜された塗膜は、 測定した全波長の範囲で反射率が一貫して高く、標準塗装サンプルに比べてメ タリック薄片がより平行に向いていることを示している。図７、８はメタリック 塗装標準に一致させた際の、溶液ベース・分散剤ベースの両塗膜の比較を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 向を向かせ、吹き付け塗装の標準的なメタリック塗装皮 膜に似たメタリックな外観を達成する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．反射性の薄片を含みその薄片にランダムな向きを達成させて自動車用メタリ ック塗膜のメタリック外観を制御するプロセスにおいて、当該プロセスが着色剤 を含む熱可塑性かつ熱成形性の自動車用のメタリック塗装皮膜の層をキャリア上 に薄膜形態でキャストするステップと、キャストされた塗装皮膜はアクリル樹脂 の溶剤ベース溶液中にフッ素重合体材料の分散剤とメタリックな外観を仕上がり 塗膜に与えるため塗装皮膜中に一様に分散させた反射性薄片とを含み、分散され たそのフッ素重合体材料は粒子サイズが３５μ未満でかつアクリル樹脂の溶剤中 に一様に分散し、そのキャストされた塗装皮膜は色を与える塗装皮膜中に一様に 分散した着色剤を更に含み、膜を溶融してキャスト膜を乾燥させて光学的曇りの ない自動車用のメタリックな仕上がり塗膜を形成するステップとを含み、アクリ ル溶液中に分散して存在するフッ素重合体材料の粒子サイズはメタリックな粒子 が平行に向くのを妨げて仕上がり塗装皮膜の薄片の向きをランダムに分布させる 一方で先の光学的曇りをなくすことを特徴とした反射性の薄片を含みその薄片に ランダムな向きを達成させて自動車用メタリック塗膜のメタリック外観を制御す るプロセス。 ２．フッ素重合体材がポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）ないし一種類のＰ ＶＤＦ重合体を含む請求項１に記載のプロセス。 ３．塗装皮膜が、キャリア上にロールコーティングによりキャストされる請求項 １に記載のプロセス。 ４．キャストされた自動車用塗膜のメタリックな外観を吹き付け塗装のメタリッ ク塗膜の外観に似るように制御するコーティングプロセスにおいて、当該プロセ スが、着色剤と反射性薄片を含む熱可塑性の自動車用塗装皮膜の層を支持表面に キャストするステップと、塗装皮膜は最大粒子サイズが３５μ未満で分散剤形態 のポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）共重合体をアクリル樹脂の溶剤ベース の溶液中に含み、分散剤は全固体重量割合で約２０−８０％のＰＶＤＦ共重合体 と約８０−約２０％のアクリル樹脂を含み、塗料層はＰＶＤＦ共重合体／アクリ ル樹脂の分散剤中に一様に分散された色を与える着色剤を 更に含み、反射性薄片は仕上がり塗膜にメタリックな外観を与えるため当該分散 剤中に一様に分散され、塗装皮膜を溶融する支持表面上で塗装皮膜を乾燥させて 自動車用のメタリックな仕上がり塗膜を形成するステップとを含み、塗料層がコ ーティングプロセスでキャストされ、そのプロセス中でアクリル溶液中の分散形 態のＰＶＤＦ共重合体粒子は反射性薄片の向きが平行なるのを妨げ同じ色で吹き 付け塗装された自動車用メタリック塗装皮膜のランダムな分布と似るように仕上 がり塗膜中の薄片の向きを狂わせ、仕上がり塗膜は同じ色の自動車用メタリック 塗料の溶融吹き付け塗装皮膜が種々の観測角度で観測された場合のトラベルイン デックスとよく一致したトラベルインデックスを有することを特徴とするキャス トされた自動車用塗膜のメタリックな外観を吹き付け塗装のメタリック塗膜の外 観に似るように制御するコーティングプロセス。 ５．塗装皮膜を三次元形状に熱成形するステップを含み、熱成形された塗装皮膜 は吹き付け塗装されたメタリック仕上げの当該類似性を保ちつ実質的に曇りがな い請求項４に記載のプロセス。 ６．キャリア上にクリア皮膜をキャストするステップと、クリア皮膜を乾燥する ステップと、その後ベース皮膜／クリア皮膜のコンポジット塗装皮膜を形成させ るため着色剤を含むメタリックな分散剤を乾燥したクリア皮膜上にキャストする ステップとを含み、メタリックな塗装皮膜／クリア皮膜のコンポジットが約６０ より大きなイメージ明瞭性（ＤＯＩ）を有する請求項４に記載のプロセス。 ７．ベース皮膜／クリア皮膜のコンポジット塗装皮膜を熱形成するステップを含 み、熱成形されたコンポジットが６０より大きなＤＯＩを有しかつ吹き付け塗装 された自動車用メタリック仕上げの当該類似性を保ちつつ熱成形中に引き伸ばさ れる請求項６に記載のプロセス ８．ＰＶＤＦ共重合体の溶融粘度が、摂氏２３０度で約２０，０００センチポイ ズ未満である請求項４に記載のプロセス ９．当該溶融粘度が、１７，０００から２０，０００センチポイズの範囲にある 請求項８に記載のプロセス。 10．約１５度から約１１０度の範囲の種々の観測角度で塗膜を観測した場合、分 散形態のメタリック塗装皮膜の反射率が、吹き付け塗装形態の自動車用の同じメ タリック塗装の反射率の平均で５％以内である請求項４に記載のプロセス。 11．分散剤に含まれる全固体での重量比率が、ＰＶＤＦ共重合体とアクリル樹脂 で、それぞれ約７０−５０％、約３０−５０％である請求項４に記載のプロセス 12．塗装皮膜が支持表面上にロールコーティングによりキャストされる請求項４ に記載のプロセス。