WO2018143219A1 - 積層塗膜、塗装物及び積層塗膜の形成方法 - Google Patents

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ultraviolet absorber
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山中 英司
正晴 嵐
浩 清永
英顕 辻岡
貴和 山根
浩司 寺本
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日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社
マツダ株式会社
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    • Y10T428/24868Translucent outer layer
    • Y10T428/24876Intermediate layer contains particulate material [e.g., pigment, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a method for forming a laminated coating film, a coated product, and a laminated coating film.
  • Patent Document 1 describes obtaining a design with a sense of depth regarding a laminated sheet for molding useful for automobile-related members and the like. It is a laminated sheet in which a colored layer is superimposed on a metallic luster layer, the lightness L * of transmitted light of the colored layer is 20 to 80, the gloss value of the metallic luster layer is 200 or more, and regular reflection of 45 degrees. The light saturation C * is 150 or more.
  • the use of the above-mentioned laminated sheet for molding is limited.
  • a laminated coating film in which a first base layer (metallic base layer) containing a glittering material, a second base layer (color clear layer) containing an organic pigment, and a transparent clear layer are sequentially provided on an object to be coated is provided. It is generally known. According to such a laminated coating film, a coating color having a high design property can be obtained, but deterioration of the organic pigment due to ultraviolet rays, that is, fading is observed.
  • An object of the present invention is to reliably protect the organic pigment of the second base layer from ultraviolet rays and suppress fading of the laminated coating film over a long period of time.
  • the same type of organic ultraviolet absorber having a large molecular weight is added to the first base layer and the second base layer.
  • the laminated coating film disclosed herein has a first base layer containing a glittering material superimposed on the surface of an object to be coated, and a translucency containing an organic pigment superimposed on the surface of the first base layer.
  • the object to be coated is an automobile body or an interior / exterior product for an automobile,
  • Each of the first base layer and the second base layer contains the same type of organic ultraviolet absorber having a molecular weight of 500 or more,
  • the organic pigment is a red pigment.
  • the organic ultraviolet absorber in the second base layer has a large molecular weight, and therefore exhibits an ultraviolet absorption effect over a long period of time compared to a low molecular weight ultraviolet absorber.
  • the reason why the same kind of ultraviolet absorber is added not only to the second base layer but also to the first base layer is to suppress the migration of the ultraviolet absorber from the second base layer to the first base layer.
  • the pigment can be effectively protected from ultraviolet rays.
  • merely dispersing the ultraviolet absorber in the second base layer does not necessarily mean that the ultraviolet absorber is closer to the transparent clear layer than the red pigment.
  • this invention does not prevent adding a ultraviolet absorber to a transparent clear layer, a transparent clear layer is a topcoat layer of a laminated coating film, The surface is exposed outside. That is, it is directly exposed to rainwater and light. Therefore, even when an ultraviolet absorber is added to the transparent clear layer, the ultraviolet absorber is easily lost from the surface of the transparent clear layer, and the rate of decrease of the ultraviolet absorber is high.
  • the ultraviolet absorber added to the second base layer moves to the transparent clear layer side without any problem. That is, the movement compensates for the decrease in the UV absorber in the transparent clear layer, and the UV absorber is located on the transparent clear layer side of the red pigment, which is advantageous for protecting the pigment from UV rays.
  • the organic ultraviolet absorber is added only to the second base layer and the ultraviolet absorber is not added to the ultraviolet first base layer, the ultraviolet absorber of the second base layer is Since it moves not only to the transparent clear layer side but also to the first base layer side, the amount of movement to the transparent clear layer side is reduced. Rather, the UV absorber of the second base layer moves more to the first base layer side than to the transparent clear layer side. Therefore, the amount of the ultraviolet absorber on the transparent clear layer side is not as high as expected than the red pigment of the second base layer.
  • the present invention suppresses the movement of the UV absorber to the first base layer side by adding the UV absorber not only to the second base layer but also to the first base layer, so that the UV absorber is transparent. A relatively large amount of movement toward the clear layer side. Thereby, since the red pigment of the second base layer is effectively protected, the anti-fading effect of the laminated coating film can be obtained over a long period of time.
  • the concentration of the ultraviolet absorber in the second base layer is set to 1/3 or more and 3 times or less of the concentration of the ultraviolet absorber in the first base layer.
  • the average particle size (“number average particle size”, hereinafter the same) of the red pigment of the second base layer is 100 nm or less.
  • the particle diameter thereof is smaller than the wavelength of visible light, so that the diffuse reflected light of visible light by the pigment particle is reduced. Moreover, the light transmittance of wavelength 600nm or less becomes low, and the light transmittance of red exceeding wavelength 600nm becomes high. That is, it is advantageous to obtain a red paint color with a high saturation and so to speak.
  • the pigment particle size is small, the deterioration of the pigment due to ultraviolet rays is likely to proceed, and it is easy to cause scattering of blue light with a short wavelength (Rayleigh scattering).
  • the pigment can be protected from ultraviolet rays and can absorb blue light caused by Rayleigh scattering.
  • At least the second base layer contains an inorganic ultraviolet absorber having a particle size of 100 nm or less.
  • organic ultraviolet absorbers are effective in absorbing ultraviolet rays, their properties are not high in the absorption of light having a wavelength near 400 nm. Therefore, in this embodiment, an inorganic nanoparticle ultraviolet absorber having a small particle size is added to the second base layer. As a result, the light transmittance at a wavelength of 450 nm or less can be greatly reduced, which is advantageous for protecting the first base layer and the base of the first base layer (for example, an electrodeposition coating film) from ultraviolet rays.
  • an ultraviolet absorption effect can be obtained without hindering the expression of high-saturation coating by the nanoparticle pigment.
  • the inorganic ultraviolet absorber hardly deteriorates due to ultraviolet rays and does not substantially move in the coating film, the ultraviolet absorbing effect is maintained for a long period of time.
  • the amount of the organic ultraviolet absorber added to the second base layer can be reduced, and the high chroma due to the nanoparticle pigment can be reduced. It is advantageous for the expression of paint color.
  • the article to be coated has an electrodeposition coating on the surface, and the first base layer is overlaid on the surface of the electrodeposition coating.
  • the organic ultraviolet absorber and further the inorganic ultraviolet absorber will protect the electrodeposition coating film from ultraviolet rays. Therefore, the deterioration of the surface layer portion of the electrodeposition coating film is prevented, and the upper laminated coating film is prevented from peeling off.
  • the inorganic ultraviolet absorber is preferably added not only to the second base layer but also to the first base layer.
  • the first base layer contains a pigment.
  • the first base layer contains a pigment.
  • the method for forming a laminated coating film disclosed herein includes a step of applying a first base paint on the surface of an object to be coated to form an uncured first base layer, (2) A step of forming an uncured light-transmitting second base layer by applying a base paint, a clear paint is applied to the surface of the uncured second base layer to form an uncured transparent clear layer And a step of simultaneously heat-curing the uncured first base layer, the uncured second base layer, and the uncured transparent clear layer,
  • the object to be coated is an automobile body or automobile interior / exterior product having a cured electrodeposition coating on the surface
  • the first base paint contains a bright material and an organic ultraviolet absorber having a molecular weight of 500 or more
  • the second base paint contains an organic red pigment and an organic UV absorber having a molecular weight of 500 or more of the same type as that of the UV absorber of the first base paint.
  • the average particle size of the red pigment is 100 nm or less.
  • the red pigment is perylene red.
  • the second base paint contains an inorganic ultraviolet absorber having a particle size of 100 nm or less.
  • the inorganic ultraviolet absorber is iron oxide nanoparticles.
  • the first base paint contains a red pigment.
  • Automotive interior and exterior products include console panels, instrument panels, pillar trims, door trims and other automotive interior products, bumpers, side sill garnishes, side mirror housings, front under spoilers, rear under spoilers, radiator grill panels, etc.
  • An exterior product is mentioned.
  • the first base layer containing the glitter material superimposed on the surface of the object to be coated and the second translucent material containing the red pigment superimposed on the surface of the first base layer A base layer and a transparent clear layer overlaid on the surface of the second base layer, wherein each of the first base layer and the second base layer contains the same type of organic ultraviolet absorber having a molecular weight of 500 or more Therefore, the movement of the ultraviolet absorbent from the second base layer to the first base layer side is suppressed, and the ultraviolet absorbent moves relatively to the transparent clear layer side. Therefore, the red pigment of the second base layer is effectively protected by the ultraviolet absorber, and the anti-fading effect of the laminated coating film can be obtained over a long period of time.
  • Sectional drawing which shows a coated object typically.
  • Explanatory drawing which shows the difference by the pigment particle size of the phenomenon when visible light injects into a red pigment.
  • the coated object according to the present embodiment shown in FIG. 1 has a first base layer 3 and translucency on an object to be coated in which a cationic electrodeposition coating film 2 is provided on the surface of a car body (steel plate) 1 of an automobile.
  • a laminated coating film comprising the second base layer 4 and the transparent clear layer 5 is provided.
  • the first base layer 3 contains a glittering material 11, a red pigment 12, an organic high molecular weight ultraviolet absorber 13 having a molecular weight of 500 or more, and an inorganic nanoparticle ultraviolet absorber 14 in a state dispersed in a resin. .
  • the second base layer 4 contains an organic red pigment 15, an organic high molecular weight ultraviolet absorber 13 having a molecular weight of 500 or more, and an inorganic nanoparticle ultraviolet absorber 14 in a state dispersed in a resin.
  • the transparent clear layer 5 contains the organic ultraviolet absorber 16 in a dispersed state in the resin.
  • the glittering material 11 of the first base layer 3 is not particularly limited, but it is preferable to employ a flake-like glittering material, particularly aluminum flakes.
  • the red pigment 12 of the first base 3 is not particularly limited, but quinacridone, diketopyrrolopyrrole, anthraquinone, perylene, perinone, indigoid, etc. can be employed, and particularly high coloration of red color, etc. From this viewpoint, it is preferable to use perylene red.
  • the UV absorber 13 having a molecular weight of 500 or more of the first base layer 3 and the second base layer 4 is not particularly limited, but for example, a high molecular weight such as CAS No. 103597-45-1 (molecular weight 659).
  • Type benzotriazole, and triazine UV such as CAS No.371146-04-2 (Molecular weight 512), CAS No.222529-65-9 (Molecular weight 700), CAS-No.153519-44-9 (Molecular weight 647) Absorbents can be employed.
  • the molecular weight is preferably 700 or less.
  • the inorganic nanoparticles UV absorber 14 of the first base layer 3 and the second base layer 4 is not particularly limited, but metal oxide nanoparticles such as zinc oxide and iron oxide are adopted.
  • metal oxide nanoparticles such as zinc oxide and iron oxide are adopted.
  • iron oxide ( ⁇ -Fe 2 O 3 ) nanoparticles it is preferable to employ iron oxide ( ⁇ -Fe 2 O 3 ) nanoparticles.
  • the light transmittance at a wavelength of 600 nm or less is low (the light transmittance in the blue to ultraviolet region is substantially zero), and the light transmittance of red exceeding the wavelength of 600 nm is high. It is advantageous for high red color development.
  • the organic red pigment 15 of the second base layer 4 is not particularly limited, but quinacridone, diketopyrrolopyrrole, anthraquinone, perylene, perinone, indigoid, etc. can be employed, and particularly high chroma red It is preferable to use perylene red from the viewpoint of color development.
  • the organic ultraviolet absorber 16 of the transparent clear layer 5 is not particularly limited.
  • CAS No. 2440-22-4 molecular weight 225
  • CAS No. 3896-11-5 molecular weight 315.
  • Benzotriazole ultraviolet absorbers such as CAS No. 70321-86-7 (molecular weight 447), benzophenone ultraviolet absorbers such as CAS No. 1843-05-6 (molecular weight 326), and the like can be used.
  • the first base layer 3 and the second base layer 4 can be formed by painting with an aqueous base paint or an oily (solvent type) base paint.
  • the aqueous resin as the main component is not particularly limited, but acrylic resin, polyester resin, polyurethane resin, vinyl resin and the like can be used.
  • acrylic resin, polyester resin, polyurethane resin, vinyl resin and the like can be used.
  • crosslinkers, flat pigments, curing catalysts, thickeners, organic solvents, basic neutralizers, light stabilizers, surface conditioners, antioxidants, silane coupling agents, etc. as necessary
  • the additive for paints etc. can be mix
  • the resin for forming the transparent clear layer 5 is not particularly limited, but is a combination of an acrylic resin and / or a polyester resin and an amino resin, or an acrylic resin and / or a polyester resin having a carboxylic acid / epoxy curing system. Etc.
  • a two-component urethane clear coating contains a hydroxyl group-containing acrylic resin and a polyisocyanate compound.
  • organic solvents include hydrocarbon solvents, ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, ether solvents, aromatic petroleum solvents and the like.
  • the clear paint may be appropriately mixed with pigments, non-aqueous dispersion resin, polymer fine particles, curing catalyst, light stabilizer, coating surface conditioner, antioxidant, fluidity conditioner, wax, etc. it can.
  • the average particle size of the red pigment is preferably 100 nm or less, more preferably 70 nm or less, and even more preferably 50 nm or less.
  • FIG. 3 shows a case in which only perylene red as red pigment 15 is added, a case in which perylene red and organic UVA (organic UV absorber) are added, perylene red and nano iron oxide (inorganic type).
  • the light transmission spectra of the case to which iron oxide nanoparticles as an ultraviolet absorber) were added and the case to which perylene red, organic UVA, and nano iron oxide were added are shown.
  • the thickness of the second base layer is 12 ⁇ m.
  • the average particle diameter of perylene red is 50 nm, and the addition amount is 2% by mass.
  • the organic UVA is a benzotriazole UVA having a molecular weight of 659, and the amount added is 3% by mass.
  • the average particle diameter of nano iron oxide is 50 nm, and the addition amount is 2 mass%.
  • the peak near 400 nm is low and the transmittance in the wavelength region of 370 nm or less is substantially zero. It becomes clear that it becomes advantageous for protection of the electrodeposition coating film from an ultraviolet-ray and an ultraviolet-ray.
  • a cationic electrodeposition paint was electrodeposited so as to have a dry film thickness of 20 ⁇ m, and baked at 160 ° C. for 30 minutes.
  • a first base paint (acrylic emulsion-based water-based paint) is applied on the obtained electrodeposition coating film by a rotary atomizing electrostatic coating machine to form an uncured first base layer. did.
  • the paint includes 12% by mass of aluminum flakes as a glittering material, 8% by mass of perylene red having an average particle diameter of 50 nm as a pigment, and a high molecular weight benzotriazole UVA (CAS No.
  • a second base paint (acrylic emulsion water-based paint) is applied on the first base layer by a rotary atomizing electrostatic coating machine to form an uncured translucent second base layer.
  • the paint contains 2% by weight of perylene red as an organic pigment, 3% by weight of high molecular weight benzotriazole UVA (CAS No. 103597-45-1 (molecular weight 659)) as an organic ultraviolet absorber, inorganic Iron oxide nanoparticles (average particle size 50 nm) as a system ultraviolet absorber were blended so as to be 2% by mass.
  • an uncured transparent clear layer was formed on the second base layer by applying a two-component urethane clear paint with a rotary atomizing electrostatic coater.
  • the clear paint was blended with 5% by mass of low molecular weight benzotriazole UVA (CAS No. 70321-86-7 (molecular weight 447)) as an organic ultraviolet absorber.
  • the uncured first base layer, the uncured second base layer, and the uncured transparent clear layer were simultaneously heated (cured at 140 ° C. for 20 minutes) and cured.
  • the dry thickness of each of the first base layer and the second base layer is 12 ⁇ m, and the dry thickness of the transparent clear layer is 30 ⁇ m.
  • preheating heating at 80 ° C. for 3 minutes
  • baking is performed after heating (140 ° C. for 20 minutes). Good.
  • Sample 2-8 was produced, in which the first base layer and the second base layer were formed of a base paint having a composition different from that of Sample 1. The production was performed in the same manner as Sample 1.
  • Sample 2-4 uses an organic ultraviolet absorber having a molecular weight different from that of sample 1 for the first base layer and the second base layer. That is, in Sample 2, a CAS No. 371146-04-2 triazine-based UV absorber (molecular weight 512) was used, and in Sample 3, a CAS No. 222529-65-9 triazine-based UV absorber (molecular weight 700) was used. Sample 4 uses CAS No. 2440-22-4 benzotriazole UV absorber (molecular weight 225).
  • Sample 5 is different from Sample 1 in that perylene red having an average particle diameter of 400 nm is used as the organic pigment of the second base layer.
  • Sample 6 is different from Sample 1 in that the blending amount of the organic UV absorber in the first base layer is zero.
  • Sample 7 is different from Sample 1 in that the amount of the inorganic ultraviolet absorber in the second base layer is zero and the amount of the organic ultraviolet absorber in the second base layer is increased.
  • Sample 8 differs from Sample 1 in that a benzotriazole UV absorber of CAS No. 84268-08-6 with a molecular weight of 760 is used as the organic UV absorber of the first base layer and the second base layer. To do.
  • Sample 2-8 the configurations of the substrate, the electrodeposition coating and the transparent clear coating, and the dry thicknesses of the first base layer and the second base layer
  • Sample 1 the configurations of the substrate, the electrodeposition coating and the transparent clear coating, and the dry thicknesses of the first base layer and the second base layer
  • the weather resistance test was carried out by the method specified in JASO M 351 (automobile exterior parts-xenon arc-accelerated accelerated weather resistance test method), and the radiation exposure was 600 MJ / m 2 .
  • the results are shown in Table 1.
  • Sample 1-3 has high initial saturation, and there is no significant decrease in saturation after the weather test.
  • Sample 4 has high initial saturation, but low saturation after the weather resistance test.
  • the organic UV absorber used in the first base layer and the second base layer has a low molecular weight, and this organic UV absorber has deteriorated, and the deterioration of the pigment perylene red in the second base layer has progressed. It is done.
  • Sample 5 has a lower initial saturation than Sample 1, and as a result, the saturation after the weather resistance test is also lower. This is probably because the particle size of perylene red used in the second base layer is large.
  • Sample 6 has a high initial saturation, but has a low saturation after the weather resistance test. This is because the amount of the organic ultraviolet absorber transferred from the second base layer to the first base layer is increased because the content of the organic ultraviolet absorber in the first base layer is zero. That is, it is recognized that perylene red was not sufficiently protected from the ultraviolet rays by the organic ultraviolet absorbent of the second base layer.
  • Sample 7 has lower initial saturation than sample 1. This is probably because the amount of the high molecular weight organic ultraviolet absorber in the second base layer is large. The degree of saturation and the degree of decrease by the weather test are large. It is recognized that the ultraviolet absorber added to the second base layer is only organic and is due to migration and deterioration of the ultraviolet absorber.
  • Sample 8 has lower initial saturation than sample 1, and as a result, the saturation after the weather resistance test is also lower. Since the molecular weight of the organic ultraviolet absorbent used in the first base layer and the second base layer is excessively large, it is recognized that the diffuse reflection by the ultraviolet absorbent is strong and the saturation is lowered.

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Abstract

被塗物に光輝材11を含有する第1ベース層3、有機系顔料15を含有する第2ベース層4及び透明クリヤ層5を順に重ねてなる積層塗膜を設けた塗装物において、第1ベース層3及び第2ベース層4各々に分子量が500以上である同種の有機系紫外線吸収剤13を添加する。

Description

積層塗膜、塗装物及び積層塗膜の形成方法
 本発明は積層塗膜、塗装物及び積層塗膜の形成方法に関する。
 近年、自動車等の高い意匠性が求められる被塗物については、ハイライトの彩度が高い塗色を得ることが要望されている。これに対して、特許文献1には、自動車関連部材等に有用な成形用積層シートに関し、深み感のある意匠を得ることが記載されている。それは、金属光沢層の上に着色層を重ねた積層シートでおいて、着色層の透過光の明度Lを20~80とし、金属光沢層の光沢値を200以上とし、45度の正反射光の彩度Cを150以上にするというものである。しかし、上記成形用積層シートは用途が限られる。
特開2006-281451号公報
 ところで、被塗物に光輝材を含有する第1ベース層(メタリックベース層)、有機系顔料を含有する第2ベース層(カラークリヤ層)及び透明クリヤ層を順に重ねてなる積層塗膜を設けることは一般に知られている。このような積層塗膜によれば、意匠性の高い塗色を得ることができるものの、紫外線による有機系顔料の劣化、すなわち、退色が見られる。
 本発明の課題は、第2ベース層の有機系顔料を紫外線から確実に保護し、積層塗膜の退色を長期にわたって抑制することにある。
 本発明は、上記課題を解決するために、第1ベース層及び第2ベース層に分子量が大きい同種の有機系紫外線吸収剤を添加するようにした。
 ここに開示する積層塗膜は、被塗物の表面に重ねられた光輝材を含有する第1ベース層と、該第1ベース層の表面に重ねられた有機系顔料を含有する透光性を有する第2ベース層と、該第2ベース層の表面に重ねられた透明クリヤ層とを備えていて、
 上記被塗物が、自動車の車体又は自動車用内外装品であり、
 上記第1ベース層及び第2ベース層各々が、分子量が500以上である同種の有機系紫外線吸収剤を含有し、
 上記有機系顔料が赤系顔料であることを特徴とする。
 上記積層塗膜において、第2ベース層中の有機系紫外線吸収剤は、分子量が大きいから、低分子量の紫外線吸収剤に比べて長期間にわたって紫外線吸収効果を発揮する。
 第2ベース層だけでなく、第1ベース層にも同種の紫外線吸収剤を添加しているのは、第2ベース層から第1ベース層への紫外線吸収剤の移行を抑制するためである。
 この点をさらに具体的に説明する。
 まず、紫外線吸収剤は、赤系顔料よりも透明クリヤ層側にあることによって、該顔料を紫外線から有効に保護することができる。しかし、第2ベース層に紫外線吸収剤を分散させただけでは、その紫外線吸収剤が赤系顔料よりも透明クリヤ層側にあるとは必ずしも限らない。本発明は、透明クリヤ層に紫外線吸収剤を添加することを妨げるものではないが、透明クリヤ層は、積層塗膜のトップコート層であって、その表面が外部に露出している。すなわち、雨水や光に直接晒される。そのため、透明クリヤ層に紫外線吸収剤を添加しても、その紫外線吸収剤が透明クリヤ層の表面から失われやすく、該紫外線吸収剤の減少速度が速い。
 一方、第2ベース層に添加された上記紫外線吸収剤が透明クリヤ層側に移動することは、問題がなく、むしろ好ましい。つまり、その移動によって透明クリヤ層の紫外線吸収剤の減少が補われ、紫外線吸収剤が赤系顔料よりも透明クリヤ層側にあることになって、該顔料の紫外線からの保護に有利になるからである
 しかし、仮に第2ベース層のみに上記有機系紫外線吸収剤を添加し、当該紫外第1ベース層に当該紫外線吸収剤を添加していないならば、第2ベース層の紫外線吸収剤は、透明クリヤ層側に移動するだけでなく、第1ベース層側にも移動するから、透明クリヤ層側への移動量が少なくなる。むしろ、第2ベース層の紫外線吸収剤が、透明クリヤ層側ではなく、第1ベース層側に多く移動することになる。そのため、第2ベース層の赤系顔料よりも透明クリヤ層側にある紫外線吸収剤の量が期待するほどは多くならない。
 そこで、本発明は、第2ベース層だけでなく、第1ベース層にも当該紫外線吸収剤を添加することにより、第1ベース層側への紫外線吸収剤の移動を抑え、紫外線吸収剤が透明クリヤ層側へ相対的に多く移動するようにしたものである。これにより、第2ベース層の赤系顔料が有効に保護されるから、長期にわたって積層塗膜の退色防止効果が得られる。
 好ましいのは、第2ベース層の上記紫外線吸収剤の濃度を第1ベース層の上記紫外線吸収剤の濃度の1/3倍以上3倍以下にすることである。
 好ましい実施形態では、上記第2ベース層の上記赤系顔料の平均粒径(「個数平均粒径」のこと。以下、同じ。)が100nm以下である。
 このようなナノ粒子顔料を採用すると、その粒径が可視光線の波長よりも小さいことから、当該顔料粒子による可視光線の拡散反射光が少なくなる。また、波長600nm以下の光透過率が低くなって、波長600nmを超える赤の光透過率が高くなる。すなわち、彩度が高い言わば透明感のある赤色の塗色を得ることに有利になる。
 その一方で、顔料粒径が小さいことから、顔料の紫外線による劣化が進み易くなるとともに、波長が短い青色の光の散乱(レイリー散乱)を生じ易くなるが、上述の有機系紫外線吸収剤によって、紫外線から当該顔料を保護することができるとともに、レイリー散乱による青の光を吸収することができる。
 すなわち、上述の有機系紫外線吸収剤を第1及び第2の両ベース層に添加しているから、紫外線からの顔料の保護効果及びレイリー散乱光の吸収効果が得られ、そのため、顔料粒径のナノ化による高彩度化をより一層図ることができるとともに、高彩度な発色を長期間にわたって維持することができる。
 好ましい実施形態では、少なくとも上記第2ベース層が、粒径が100nm以下である無機系紫外線吸収剤を含有する。
 上述の有機系紫外線吸収剤は紫外線の吸収に有効であるものの、その特性上400nm付近の波長の光の吸収性が高くない。そこで、当該実施形態では、第2ベース層に粒径が小さい無機系のナノ粒子紫外線吸収剤を添加するものである。これにより、波長450nm以下の光透過率を大きく低下させることができるから、第1ベース層や該第1ベース層の下地(例えば、電着塗膜)の紫外線からの保護に有利になる。
 さらに、無機系のナノ粒子紫外線吸収剤であれば、上記ナノ粒子顔料による高彩度塗色の発現を妨げることなく、紫外線吸収効果を得ることができる。しかも、無機系紫外線吸収剤は、紫外線による劣化がほとんどなく、また、塗膜中を実質的に移動しないことから、長期間にわたって紫外線吸収効果が維持される。そうして、第2ベース層への無機系のナノ粒子紫外線吸収剤の添加により、この第2ベース層への上記有機系紫外線吸収剤の添加量を減らすことができ、上記ナノ粒子顔料による高彩度塗色の発現に有利になる。
 好ましい実施形態では、上記被塗物はその表面に電着塗膜を有し、該電着塗膜の表面に上記第1ベース層が重ねられている。上記有機系紫外線吸収剤が、さらには上記無機系紫外線吸収剤が電着塗膜を紫外線から保護することになる。よって、電着塗膜の表層部の劣化が防止され、その上側の積層塗膜が剥離することが防止される。
 ここに、電着塗膜を紫外線から保護する観点から、上記無機系紫外線吸収剤を上記第2ベース層だけでなく、上記第1ベース層にも添加することが好ましい。
 好ましい実施形態では、上記第1ベース層が顔料を含有する。これにより、第2ベース層を透過して光輝材で拡散反射される光が第1ベース層の顔料によって吸収されるため、塗装物を視る角度によって明度が変化し、積層塗膜の陰影感ないしは金属質感が高くなる。
 ここに開示する積層塗膜の形成方法は、被塗物の表面に第1ベース塗料を塗装して未硬化の第1ベース層を形成する工程、該未硬化の第1ベース層の表面に第2ベース塗料を塗装して未硬化の透光性を有する第2ベース層を形成する工程、該未硬化の第2ベース層の表面にクリヤ塗料を塗装して未硬化の透明クリヤ層を形成する工程、並びに上記未硬化の第1ベース層、未硬化の第2ベース層、および未硬化の透明クリヤ層を同時に加熱硬化する工程を含み、
 上記被塗物が、硬化した電着塗膜を表面に有する自動車の車体又は自動車用内外装品であり、
 上記第1ベース塗料が、光輝材、及び分子量が500以上である有機系紫外線吸収剤を含有し、
 上記第2ベース塗料が、有機系赤系顔料、及び上記第1ベース塗料の上記紫外線吸収剤と同種の分子量が500以上である有機系紫外線吸収剤を含有することを特徴とする。
 これにより、上述の長期にわたって退色及び電着塗膜の紫外線劣化が抑制された積層塗膜を形成することができる。
 上記積層塗膜の形成方法の好ましい実施形態では、上記赤系顔料の平均粒径が100nm以下である。
 上記積層塗膜の形成方法の好ましい実施形態では、上記赤系顔料がペリレンレッドである。
 上記積層塗膜の形成方法の好ましい実施形態では、上記第2ベース塗料が、粒径が100nm以下である無機系紫外線吸収剤を含有する。
 上記積層塗膜の形成方法の好ましい実施形態では、上記無機系紫外線吸収剤が、酸化鉄のナノ粒子である。
 上記積層塗膜の形成方法の好ましい実施形態では、上記第1ベース塗料が赤系顔料を含有する。
 自動車用内外装品としては、コンソールパネル、インストルメントパネル、各ピラートリム、ドアトリム等の自動車用内装品、バンパ、サイドシルガーニッシュ、サイドミラーハウジング、フロントアンダスポイラ、リアアンダスポイラ、ラジエータグリルパネル等の自動車用外装品が挙げられる。
 本発明によれば、被塗物の表面に重ねられた光輝材を含有する第1ベース層と、該第1ベース層の表面に重ねられた赤系顔料を含有する透光性を有する第2ベース層と、該第2ベース層の表面に重ねられた透明クリヤ層とを備え、上記第1ベース層及び第2ベース層各々が、分子量が500以上である同種の有機系紫外線吸収剤を含有するから、第2ベース層から第1ベース層側への紫外線吸収剤の移動を抑えられ、紫外線吸収剤が相対的に透明クリヤ層側へ多く移動するようになる。よって、第2ベース層の赤系顔料が紫外線吸収剤によって効果的に保護され、長期にわたって積層塗膜の退色防止効果が得られる。
塗装物を模式的に示す断面図。 赤系顔料に可視光が入射したときの現象の顔料粒径による違いを示す説明図。 各種第2ベース層の光透過スペクトル図。
 以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
 <積層塗膜の構成例>
 図1に示す本実施形態に係る塗装物は、自動車の車体(鋼板)1の表面にカチオン電着塗膜2が設けられてなる被塗物に、第1ベース層3,透光性を有する第2ベース層4及び透明クリヤ層5よりなる積層塗膜が設けられてなる。第1ベース層3は、光輝材11、赤系顔料12、分子量500以上の有機系高分子量型紫外線吸収剤13及び無機系のナノ粒子紫外線吸収剤14各々を樹脂中に分散した状態で含有する。第2ベース層4は、有機系の赤系顔料15、分子量500以上の有機系高分子量型紫外線吸収剤13及び無機系のナノ粒子紫外線吸収剤14各々を樹脂中に分散した状態で含有する。透明クリヤ層5は、有機系紫外線吸収剤16を樹脂中に分散した状態で含有する。
 第1ベース層3の光輝材11としては、特に限定されるものではないが、フレーク状の光輝材、特にアルミフレークを採用することが好ましい。
 第1ベース3の赤系顔料12としては、特に限定されるものではないが、キナクリドン、ジケトピロロピロール、アントラキノン、ペリレン、ペリノン、インジゴイド等を採用することができ、特に高彩度の赤の発色等の観点からペリレンレッドを採用することが好ましい。
 第1ベース層3及び第2ベース層4の分子量500以上の紫外線吸収剤13としては、特に限定されるものではないが、例えば、CAS No.103597-45-1(分子量659)等の高分子量型ベンゾトリアゾール系や、CAS No.371146-04-2(分子量512)、CAS No.222529-65-9(分子量700)、CAS No.153519-44-9(分子量647)等のトリアジン系の紫外線吸収剤を採用することができる。
 紫外線吸収剤13に関し、その分子量が大きくなると、該紫外線吸収剤による拡散反射を生じ易くなるから、これを抑える観点から、その分子量は700以下であることが好ましい。
 第1ベース層3及び第2ベース層4の無機系のナノ粒子紫外線吸収剤14としては、特に限定されるものではないが、金属酸化物のナノ粒子、例えば、酸化亜鉛、酸化鉄等を採用することができ、特に酸化鉄(α-Fe)のナノ粒子を採用することが好ましい。酸化鉄ナノ粒子の場合、波長600nm以下の光透過率が低くなり(青から紫外領域の光透過率は略ゼロ)、しかも波長600nmを超える赤の光透過率が高くなることから、彩度の高い赤の発色に有利になる。
 第2ベース層4の有機系赤系顔料15としては、特に限定されるものではないが、キナクリドン、ジケトピロロピロール、アントラキノン、ペリレン、ペリノン、インジゴイド等を採用することができ、特に高彩度の赤の発色等の観点からペリレンレッドを採用することが好ましい。
 透明クリヤ層5の有機系紫外線吸収剤16としては、特に限定されるものではないが、例えば、CAS No.2440-22-4(分子量225)、CAS No.3896-11-5(分子量315)、CAS No.70321-86-7(分子量447)等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、CAS No.1843-05-6(分子量326)等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤等を採用することができる。
 第1ベース層3及び第2ベース層4は、水性ベース塗料或いは油性(溶剤型)ベース塗料の塗装によって形成することができる。水性ベース塗料に関し、主成分である水性樹脂については、特に限定されるものではないが、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂等を用いることができる。水性ベース塗料には、必要に応じて、架橋剤、扁平顔料、硬化触媒、増粘剤、有機溶剤、塩基性中和剤、光安定剤、表面調整剤、酸化防止剤、シランカップリング剤等の塗料用添加剤等を適宜配合することができる。
 透明クリヤ層5を形成する樹脂としては、特に限定されるものではないが、アクリル樹脂及び/又はポリエステル樹脂とアミノ樹脂との組み合わせ、或いはカルボン酸・エポキシ硬化系を有するアクリル樹脂及び/又はポリエステル樹脂等が挙げられる。例えば、2液ウレタンクリヤ塗料は、水酸基含有アクリル樹脂及びポリイソシアネート化合物を含有する。有機溶剤の例としては、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、芳香族石油系溶剤等が挙げられる。クリヤ塗料には、必要に応じて、顔料類、非水分散樹脂、ポリマー微粒子、硬化触媒、光安定剤、塗面調整剤、酸化防止剤、流動性調整剤、ワックス等を適宜配合することができる。
 <第2ベース層4の赤系顔料の粒径及び紫外線吸収の要求について>
 図2(a)に示すように、赤系顔料の粒径が大きいとき(例えば500nm程度)は、顔料に入射した可視光線が全波長にわたって幾何光学的に反射ないし散乱され、顔料を透過する赤の光透過率も低い。これに対して、顔料粒径が図2(b)、(c)に示すように小さくなると(図2(b)は例えば100nm)、図2(c)は例えば50nm)、幾何光学的な反射は少なくなるとともに、赤の光透過率が高くなっていく。その一方で、青の散乱光(レイリー散乱)を生ずるようになる。
 従って、赤の彩度を高くするという観点から、当該赤系顔料の平均粒径は、100nm以下であること、さらには70nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがさらにが好ましい。
 但し、上述の如く、顔料粒径が小さくなると、レイリー散乱によって青味が出てくる。
 従って、第2ベース層4の赤系顔料15の紫外線による劣化を防止、並びに電着塗膜2の紫外線からの保護に加えて、上記レイリー散乱による青味によって赤の彩度が落ちることを避けるためにも、紫外線吸収剤が必要になる。
 図3は、第2ベース層に関し、赤系顔料15としてのペリレンレッドのみを添加したケース、ペリレンレッドと有機UVA(有機系紫外線吸収剤)を添加したケース、ペリレンレッドとナノ酸化鉄(無機系紫外線吸収剤としての酸化鉄ナノ粒子)を添加したケース、並びにペリレンレッドと有機UVAとナノ酸化鉄を添加したケース各々の光透過スペクトルを示す。いずれも第2ベース層の厚さは12μmである。ペリレンレッドの平均粒径50nmであり、添加量は2質量%である。有機UVAは分子量659のベンゾトリアゾール系UVAであり、添加量は3質量%である。ナノ酸化鉄の平均粒径は50nmであり、その添加量は2質量%である。
 ペリレンレッドのみのケースでは、400nm付近に透過率の大きなピークが現れ、且つ400nm以下の波長域の透過率も高くなっている。これに対して、有機UVAを添加したケース(ナノ酸化鉄なし)では、370nm以下の波長域の透過率が大きく低下している。酸化鉄ナノ粒子を添加したケース(有機UVAなし)では、450nm以下の透過率が大きく低下しているが、350nm付近の透過率は有機UVAを添加したケース(ナノ酸化鉄なし)よりも高くなっている。そうして、有機UVAとナノ酸化鉄を添加したケースでは、400nm強付近のピークが低くなっているとともに、370nm以下の波長域の透過率が略零になっており、これから、赤の彩度が高くなること、並びに紫外線からの電着塗膜の保護に有利になることがわかる。
 <積層塗膜の具体例>
 -サンプル1-
 リン酸亜鉛処理したダル鋼板(基板)に、カチオン電着塗料を乾燥膜厚が20μmとなるように電着塗装し、160℃で30分間焼き付けた。得られた被塗物の電着塗膜の上に、第1ベース塗料(アクリルエマルション系水性塗料)を回転霧化式静電塗装機によって塗装することにより、未硬化の第1ベース層を形成した。当該塗料には、光輝材としてのアルミフレークを12質量%、顔料としての平均粒径50nmのペリレンレッドを8質量%、有機系紫外線吸収剤としての高分子量型ベンゾトリアゾール系UVA(CAS No.103597-45-1(分子量659))を3質量%、無機系紫外線吸収剤としての酸化鉄ナノ粒子(平均粒径50nm)を2質量%となるように配合した。ここに、「質量%」は全塗料固形分質量に対する百分率である(以下同じ。)。
 次いで、第1ベース層の上に、第2ベース塗料(アクリルエマルション系水性塗料)を回転霧化式静電塗装機によって塗装することにより、未硬化の透光性を有する第2ベース層を形成した。当該塗料には、有機顔料としてのペリレンレッドを2質量%、有機系紫外線吸収剤としての高分子量型ベンゾトリアゾール系UVA(CAS No.103597-45-1(分子量659))を3質量%、無機系紫外線吸収剤としての酸化鉄ナノ粒子(平均粒径50nm)を2質量%となるように配合した。
 次いで、第2ベース層の上に、2液ウレタンクリヤ塗料を回転霧化式静電塗装機によって塗装することにより、未硬化の透明クリヤ層を形成した。当該クリヤ塗料には、有機系紫外線吸収剤としての低分子量型ベンゾトリアゾール系UVA(CAS No.70321-86-7(分子量447))を5質量%となるように配合した。
 しかる後、上記未硬化の第1ベース層、未硬化の第2ベース層、および未硬化の透明クリヤ層を同時に加熱(140℃で20分間加熱)硬化させた。
 このサンプル1において、第1ベース層及び第2ベース層各々の乾燥厚さは12μmであり、透明クリヤ層の乾燥厚さは30μmである。
 なお、第1ベース塗料及び第2ベース塗料をウェットオンウェットで塗装した後、プレヒート(80℃で3分間加熱)を行ない、クリヤ塗装後に焼付け(140℃で20分間加熱)を行なうようにしてもよい。
 -サンプル2-8-
 表1に示すように、第1ベース層及び第2ベース層をサンプル1とは異なる配合のベース塗料で形成したサンプル2-8を作製した。その作製はサンプル1と同様にして行なった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 サンプル2-4は、サンプル1とは分子量が異なる有機系紫外線吸収剤を第1ベース層及び第2ベース層に用いている。すなわち、サンプル2ではCAS No.371146-04-2のトリアジン系紫外線吸収剤(分子量512)を用い、サンプル3ではCAS No.222529-65-9のトリアジン系紫外線吸収剤(分子量700)を用い、サンプル4ではCAS No.2440-22-4のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(分子量225)を用いている。
 サンプル5は、平均粒径400nmのペリレンレッドを第2ベース層の有機顔料として用いた点がサンプル1と相違する。
 サンプル6は、第1ベース層の有機系紫外線吸収剤の配合量を零にした点がサンプル1と相違する。
 サンプル7は、第2ベース層の無機系紫外線吸収剤の配合量を零にして、第2ベース層の有機系紫外線吸収剤の量を多くした点がサンプル1と相違する。
 サンプル8は、第1ベース層及び第2ベース層の有機系紫外線吸収剤として、分子量が760であるCAS No.84268-08-6のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤 を用いた点がサンプル1と相違する。
 サンプル2―8の他の構成(基板、電着塗膜及び透明クリヤ塗膜の各構成、並びに、第1ベース層及び第2ベース層各々の乾燥厚さ)はサンプル1と同じである。
 [サンプル1―8に係る積層塗膜の評価]
 サンプル1―8各々の塗装仕上げ直後の彩度(初期彩度)及び耐候試験後の彩度を測定した。
 耐候試験は、JASO M 351(自動車外装部品―キセノンア―クランプによる促進耐候性試験方法)に規定される方法で行ない、放射露光量600MJ/mとなるようにした。結果を表1に示す。
 サンプル1―3は、初期彩度が高く、耐候試験後においての彩度の大きな低下はない。
 これに対して、サンプル4は、初期彩度は高いものの、耐候試験後の彩度が低くなっている。第1ベース層及び第2ベース層に用いた有機系紫外線吸収剤が低分子量であるため、この有機系紫外線吸収剤が劣化して第2ベース層の顔料ペリレンレッドの劣化が進んだためと認められる。
 サンプル5は、初期彩度がサンプル1に比べて低くなっており、その結果、耐候試験後の彩度も低くなっている。第2ベース層に用いたペリレンレッドの粒径が大きいためと認められる。
 サンプル6は、初期彩度は高いものの、耐候試験後の彩度が低くなっている。第1ベース層の有機系紫外線吸収剤の含有量が零であるため、第2ベース層から第1ベース層への有機系紫外線吸収剤の移行量が多くなったためと認められる。すなわち、第2ベース層の有機系紫外線吸収剤によるペリレンレッドの紫外線からの保護が不十分になったためと認められる。
 サンプル7は、初期彩度がサンプル1に比べて低くなっている。第2ベース層の高分子量型の有機系紫外線吸収剤の量が多いためと認められる。耐候試験による彩度も低下度合も大きい。第2ベース層に添加された紫外線吸収剤は有機系のみであり、該紫外線吸収剤の移行や劣化によると認められる。
 サンプル8は、初期彩度がサンプル1に比べて低くなっており、その結果、耐候試験後の彩度も低くなっている。第1ベース層及び第2ベース層に用いた有機系紫外線吸収剤の分子量が過度に大きいために、該紫外線吸収剤による拡散反射が強くなって彩度が落ちたものと認められる。
  1  自動車の車体(鋼板)
  2  電着塗膜
  3  第1ベース層
  4  第2ベース層
  5  透明クリヤ層
 11  光輝材
 12  赤系顔料
 13  有機系高分子量型紫外線吸収剤
 14  無機系のナノ粒子紫外線吸収剤
 15  有機系の赤系顔料
 16  有機系紫外線吸収剤

Claims (14)

  1.  被塗物の表面に重ねられた光輝材を含有する第1ベース層と、該第1ベース層の表面に重ねられた有機系顔料を含有する透光性を有する第2ベース層と、該第2ベース層の表面に重ねられた透明クリヤ層とを備えている積層塗膜であって、
     上記被塗物が、自動車の車体又は自動車用内外装品であり、
     上記第1ベース層及び第2ベース層各々が、分子量が500以上である同種の有機系紫外線吸収剤を含有し、
     上記有機系顔料が赤系顔料であることを特徴とする積層塗膜。
  2.  請求項1において、
     上記赤系顔料の平均粒径が100nm以下であることを特徴とする積層塗膜。
  3.  請求項2において、
     上記赤系顔料がペリレンレッドであることを特徴とする積層塗膜。
  4.  請求項2又は請求項3において、
     上記第2ベース層が、粒径が100nm以下である無機系紫外線吸収剤を含有することを特徴とする積層塗膜。
  5.  請求項4において、
     上記無機系紫外線吸収剤が、酸化鉄のナノ粒子であることを特徴とする積層塗膜。
  6.  請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
     上記被塗物はその表面に電着塗膜を有し、該電着塗膜の表面に上記第1ベース層が重ねられていることを特徴とする積層塗膜。
  7.  請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
     上記第1ベース層が赤系顔料を含有することを特徴とする積層塗膜。
  8.  被塗物に請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の積層塗膜を備えることを特徴とする塗装物。
  9.  被塗物の表面に第1ベース塗料を塗装して未硬化の第1ベース層を形成する工程、該未硬化の第1ベース層の表面に第2ベース塗料を塗装して未硬化の透光性を有する第2ベース層を形成する工程、該未硬化の第2ベース層の表面にクリヤ塗料を塗装して未硬化の透明クリヤ層を形成する工程、並びに上記未硬化の第1ベース層、未硬化の第2ベース層、および未硬化の透明クリヤ層を同時に加熱硬化する工程を含む積層塗膜の形成方法であって、
     上記被塗物が、硬化した電着塗膜を表面に有する自動車の車体又は自動車用内外装品であり、
     上記第1ベース塗料が、光輝材、及び分子量が500以上である有機系紫外線吸収剤を含有し、
     上記第2ベース塗料が、有機系赤系顔料、及び上記第1ベース塗料の上記紫外線吸収剤と同種の分子量が500以上である有機系紫外線吸収剤を含有することを特徴とする積層塗膜の形成方法。
  10.  請求項9において、
     上記赤系顔料の平均粒径が100nm以下であることを特徴とする積層塗膜の形成方法。
  11.  請求項9又は請求項10において、
     上記赤系顔料がペリレンレッドであることを特徴とする積層塗膜の形成方法。
  12.  請求項9乃至請求項11のいずれか一において、
     上記第2ベース塗料が、粒径が100nm以下である無機系紫外線吸収剤を含有することを特徴とする積層塗膜の形成方法。
  13.  請求項12において、
     上記無機系紫外線吸収剤が、酸化鉄のナノ粒子であることを特徴とする積層塗膜の形成方法。
  14.  請求項9乃至請求項13のいずれか一において、
     上記第1ベース塗料が赤系顔料を含有することを特徴とする積層塗膜の形成方法。
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