МНОГОСЛОЙНАЯ ПЛЕНКА ПОКРЫТИЯ И ПОКРЫТЫЙ ОБЪЕКТ Российский патент 2019 года по МПК B05D1/36 B05D5/06 B05D7/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к многослойной покровной пленке и изделию с покрытием.

Уровень техники

В целом, предпринимались попытки нанесения поверх друг друга множества покровных пленок на основную поверхность кузова или другого компонента автомобиля с целью улучшения ее защиты и внешнего вида. Например, в патентном документе 1 описано нанесение покрытия насыщенного цвета, содержащего пигмент насыщенного цвета (углеродную сажу), на целевой объект, которым является металлическая пластина с катионным электролитическим покрытием и промежуточным покрытием; нанесение металлического покрытия, содержащего чешуйки алюминиевого пигмента, на поверхность покрытия насыщенного цвета; и дополнительное нанесение прозрачного покрытия. Для получения многослойной покровной пленки с выраженными свойствами изменения яркости при изменении угла обзора используется покрытие насыщенного цвета, имеющее светлоту от 0 до 5 согласно атласу цветов Манселла, и чешуйки алюминиевого пигмента, имеющие толщину от 0,1 мкм до 1 мкм и средний размер 20 мкм.

В патентном документе 2 описано металлическое покрытие, в состав которого входят алюминиевые чешуйчатые пигменты трех типов А-С, каждый из которых имеет отличающийся средний размер D50 и отличающуюся среднюю толщину. Алюминиевый чешуйчатый пигмент А имеет средний размер частиц D50 13-40 мкм и среднюю толщину 0,5-2,5 мкм. Алюминиевый чешуйчатый пигмент В имеет средний размер частиц D50 13-40 мкм и среднюю толщину 0,01-0,5 мкм. Алюминиевый чешуйчатый пигмент С имеет средний размер частиц D50 4-13 мкм и среднюю толщину 0,01-1,3 мкм. Твердое вещество алюминиевых чешуйчатых пигментов А-С имеет следующие весовые отношения: А/В от 10/90 до 90/10 и (А+В)/С от 90/10 до 30/70, при этом содержание твердого вещества (А+В+С) составляет от 5 до 50 весовых частей на 100 весовых частей твердого вещества смолы. Предполагается, что такие составляющие улучшают яркость, свойства изменения яркости при изменении угла обзора и кроющую способность.

В патентном документе 3 описано получение блестящей и проницаемой для электромагнитных волн покровной пленки, которая путем нанесения на основу из смолы покрытия, содержащего плоские блестящие частицы алюминия. Блестящие частицы ориентированы таким образом, что их плоские поверхности лежат на поверхности покровной пленки, а их средний коэффициент перекрывания у (среднее число блестящих частиц, которые пересекаются с одной из линий, перпендикулярных поверхности покровной пленки) и среднее расстояние х (среднее расстояние между соседними блестящими частицами в направлении той же перпендикулярной линии, с которой пересекаются соседние блестящие частицы) удовлетворяют заданной зависимости.

Перечень ссылок

Патентный документ

Патентный документ 1: Публикация нерассмотренной японской патентной заявки №H10-192776

Патентный документ 2: Публикация нерассмотренной японской патентной заявки №2005-200519

Патентный документ 3: Публикация нерассмотренной японской патентной заявки №2010-30075

Краткое изложение сущности изобретения

Техническая задача

Именно свойства изменения яркости при изменении угла обзора придают эффект светотени или металлический эффект металлическому покрытию, нанесенному, например, на кузов автомобиля. Светлота изделия с покрытием, обладающим свойствами изменения яркости при изменении угла обзора, изменяется в зависимости от угла, под которым на него смотрят. Иными словами, свойства изменения яркости при изменении угла обзора делают более выраженной светлоту (т.е. высвеченные участки) и темноту (т.е. затененные участки). Свойства изменения яркости при изменении угла обзора часто выражаются величиной флоп-индекса (FI/ФИ) компании X-Rite, Inc. Тем не менее, достигнутая до настоящего времени величина ФИ металлических покрытий обычно составляет около 18, и до сих пор не достигнут производящий сильное впечатление усиленный металлический эффект.

Общеизвестно, что блестящие материалы (например, чешуйки алюминия), ориентированные по поверхности слоя, содержащего блестящий материал, ослабляют рассеянное отражение света и усиливают зеркальное отражение света. В результате, увеличивается светлота высвеченных участков, и уменьшается светлота затененных участков, что способствует достижению большей величины ФИ. Тем не менее, в результате слишком сильного зеркального отражения от содержащего блестящий материал слоя за счет регулирования ориентации частиц блестящего материала может возникать феномен, при котором блестящим (т.е. сверкающим белизной) является только тот участок, на котором происходит зеркальное отражение. То есть он кажется наиболее блестящим, если смотреть на него под тем же углом, что и угол падения, но светлота резко снижается при изменении угла обзора, даже если смотреть почти под углом зеркального отражения. Иными словами, высвеченный участок виден только на ограниченной площади (т.е. не кажется, что сверкает относительно большая площадь поверхности), что ухудшает внешний вид.

Вкратце, величина ФИ отражает степень светлоты при наблюдении под углом, близким к углу зеркального отражения, относительно светлоты затененных участков, и, соответственно, величина ФИ является низкой, если светлота является низкой при наблюдении под углом, близким к углу зеркального отражения. Рассеяние света, вызываемое блестящими материалами, может усиливаться с целью увеличения светлоты при наблюдении под углом, близким к углу зеркального отражения. Тем не менее, при таком усилении также увеличивается светлота затененных участков. Это означает, что не могут достигаться выраженные свойства изменения яркости при изменении угла обзора.

Ввиду вышесказанного в основу настоящего изобретения положена задача улучшения свойств изменения яркости при изменении угла обзора и усиления металлического эффекта у металлического покрытия.

Решение задачи

В настоящем изобретении регулируются свойства зеркального отражения блестящего материала в содержащем блестящий материал слое, и за счет красителя в содержащем блестящий материал слое и окрашенного базового слоя поглощается рассеянный свет, рассеиваемый блестящим материалом.

Описанная многослойная покровная пленка содержит окрашенный базовый слой, который содержит краситель и непосредственно или опосредованно сформирован на поверхности целевого объекта, и содержащий блестящий материал слой, который содержит чешуйки блестящего материала и краситель и наслоен на окрашенный базовый слой, при этом применяется следующее уравнение:

Y(20°)=k×Y(10°), в котором

k означает коэффициент,

Y означает величину Y в колориметрической системе XYZ, которая калибрована стандартной белой пластиной из содержащего блестящий материал слоя в состоянии без красителя,

Y(10°) означает величину Y отраженного света, измеренную под углом приема (углом в направлении источника света относительно угла зеркального отражения) 10°,

Y(20°) означает величину Y отраженного света, измеренную под углом приема 20°,

содержание С красителя в содержащем блестящий материал слой выражено в процентах по весу, и

Y(10°), коэффициент k и содержание С красителя являются тремя переменными, которые, когда оси координат х, у и z трехмерного ортогонального координатного пространства отображают три переменные, удовлетворяют условию, при котором координаты (Y(10°), k, С) находятся в области, ограниченной октаэдром, состоящим из восьми плоскостей, отображенных приведенными далее уравнениями А-Н, в которых плоскости, представленные уравнениями С и F, образуют выступающий внутрь гребень, а плоскости, представленные уравнениями D и G, образуют выступающий наружу гребень.

Уравнение А: 3000у-120z+3000=0

Уравнение В: 3000у-120z=0

Уравнение С: 5х-3750у-2000=0

Уравнение D: 5х-3750у+1000=0

Уравнение Е: 15000у-9000=0

Уравнение F: 5х-1250у-3000=0

Уравнение G: 5х-1250у=0

Уравнение Н: 15000у-3000=0

Величина Y в колориметрической системе XYZ является величиной стимула, отображающей светлоту (отражение света). Согласно приведенным выше условиям Y(10°) и коэффициент k находятся в интервале 50≤Y(10°)≤850 и 0,2≤k≤0,6. Это означает, что светлота при наблюдении под углом, близким к углу зеркального отражения, является высокой. Светлота при наблюдении под углом, близким к углу зеркального отражения, увеличивается за счет диффузионного отражения падающего света на краю блестящего материала и рассеяния падающего света на поверхности блестящего материала.

Термин "диффузное отражение" используется в настоящем изобретении для описания феномена, при котором падающий свет отражается под различными углами, а термин "рассеяние" используется для описания феномена, при котором падающий свет отражается под углом, отличающимся от угла падающего света.

Чтобы поверхность объект с покрытием имела выгодный эффект блеска на относительно большой площади и выраженные свойства изменения яркости при изменении угла обзора, Y(20°), т.е. величину Y на участке, расположенном под большим углом к углу зеркального отражения и ближе к затененным участкам, умешают на соответствующий убывающий множитель (коэффициент k) в зависимости от Y(10°) (смотри фиг. 10). Например, согласно приведенным выше условиям, когда Y(10°) составляет 100, коэффициент k составляет приблизительно 0,2-0,4, и, следовательно, Y(20°) составляет от 20 до 40. Когда Y(10°) составляет 400, коэффициент k составляет 0,2-0,6, и, следовательно, Y(20°) составляет от 80 до 240. Когда Y(10°) составляет 700, коэффициент k составляет 0,4-0,6, и, следовательно, Y(20°) составляет от 280 до 420.

Иными словами, когда величина Y(10°) относительно мала, для коэффициента k выбирается меньшая величина, несмотря на возможность лишь небольшого уменьшения от Y(10°) до Y(20°), чтобы максимально уменьшить величину Y(20°) с целью улучшения свойств изменения яркости при изменении угла обзора. С другой стороны, когда величина Y(10°) относительно велика, низкий коэффициент k вызывает чрезмерное изменение величины Y. Например, если величина Y(10°) равна 700, при коэффициенте k, равном 0,2, величина Y(20°) составляет 140 (т.е. Y(20°)=140). Это значит, что величина Y значительно изменяется. В таком случае с изменением угла обзора резко изменяется светлота. Во избежание этого феномена при относительно большой величине Y(10°) для коэффициента k выбирается большая величина.

Кроме того, согласно приведенным выше условиям, содержание С красителя (% по весу) в содержащем блестящий материал слое изменяется в зависимости от коэффициента k в уравнении Y(20°)=k×Y(10°) (смотри фиг. 11). Например, когда k составляет 0,2, С находится в интервале 5≤С≤30. Когда k составляет 0,4, С находится в интервале 10≤С≤35. Когда k составляет 0,6, С находится в интервале 15≤С≤40.

Иными словами, когда коэффициент k является низким, содержание С красителя является низким, а с увеличением коэффициента k повышается содержание С красителя. Как упоминалось ранее, если коэффициент k является низким, величина Y(10°) относительно мала. В таком случае блестящий материал отражает меньше света в качестве рассеянного света (т.е. диффузное отражение является слабым).

Соответственно, поглощение рассеянного света красителем не является настолько необходимым. По этой причине выбирается низкое содержание С красителя. С другой стороны, если коэффициент k является высоким, величина Y(10°) относительно велика. В таком случае диффузное отражение блестящим материалом является сильным. Соответственно, выбирается высокое содержание С красителя, чтобы краситель поглощал рассеянный свет, отражаемый блестящим материалом, т.е. чтобы улучшить свойства изменения яркости при изменении угла обзора.

Сформированная таким способом многослойная покровная пленка, у которой для Y(10°) выбрана величина, а величина Y уменьшена от Y(10°) до Y(20°), как описано ранее, имеет выгодный эффект блеска поверхности на большой площади, а также выраженные свойства изменения яркости при изменении угла обзора. Иными словами, свет, рассеиваемый блестящим материалом, в частности, рассеянный свет, многократно отраженный от множества частиц блестящего материала, поглощается красителем, содержащимся в содержащий блестящий материал слое. Кроме того, краситель, содержащийся в содержащем блестящий материал слое, поглощает свет, достигающий окрашенного базового слоя через зазор между частицами блестящего материала. За счет эффекта поглощения света красителем в содержащем блестящий материал слое и окрашенным базовым слоем, а также за счет описанного регулирования степени уменьшения величины Y от Y(10°) до Y(20°) может значительно уменьшаться светлота затененных участков. Иными словами, светлота затененных участков легко корректируется красителем, содержащимся в содержащем блестящий материал слое, и окрашенным базовым слоем за счет регулирования степени уменьшения величины Y от Y(10°) до Y(20°), как описано выше. Это выгодно для улучшения свойств изменения яркости при изменении угла обзора.

Кроме того, в описанной многослойной покровной пленке свет поглощается окрашенным базовым слоем. Соответственно, чтобы уменьшить светлоту затененных участков, не требуется добавлять большое количество красителя в содержащий блестящий материал слой. В результате, блестящий материал правильно ориентирован (т.е. блестящий материал ориентирован параллельно поверхности содержащего блестящий материал слоя), и на блестящий материал падает больше света. Это выгодно для обеспечения блеска и увеличения светлоты высвеченных участков.

В качестве блестящего материала для усиления блеска и металлического эффекта предпочтительно используются чешуйки алюминия, более того, чешуйки алюминия с улучшенной чистотой поверхности, полученные путем измельчения алюминиевой фольги.

Такие чешуйки алюминия предпочтительно имеют размер 8 мкм или более и 20 мкм или менее. Если чешуйки имеют размер менее 8 мкм, снижается вероятность их правильной ориентации. Если чешуйки имеют размер более 20 мкм, некоторые из них могут выступать наружу из содержащего блестящий материал слоя, и может снижаться коррозионная стойкость целевого объекта.

Чешуйки алюминия предпочтительно имеют толщину 25 нм или более и 200 нм или менее. Если чешуйки алюминия являются слишком тонкими, сквозь них проходит больше света, что отрицательно сказывается на увеличении светлоты высвеченных участков. Кроме того, если чешуйки алюминия являются слишком тонкими относительно своего размера, они легко деформируются, что отрицательно сказывается на их ориентации. С учетом этого толщина чешуек алюминия предпочтительно составляет 0,4% или более их размера, то есть, например, 30 нм или более. С другой стороны, если чешуйки алюминия являются слишком толстыми, снижается вероятность их правильной ориентации. Кроме того, при этом увеличивается объемная доля чешуек алюминия в содержащем блестящий материал слое, необходимая для обеспечения блеска. Соответственно, ухудшаются физические свойства покровной пленки. С учетом этого толщина чешуек алюминия предпочтительно составляет 200 нм или менее. Более предпочтительно чешуйки алюминия имеют толщину 80 нм или более и 150 нм или менее.

Чешуйки алюминия предпочтительно имеют шероховатость поверхности Ra 100 нм или менее для уменьшения диффузного отражения или рассеяния света.

Кроме того, окрашенный базовый слой имеет чистоту поверхности 8 или менее единиц Wd, измеренную с помощью прибора WaveScan DOI (фирменное наименование) производства компании BYK-Gardner. Соответственно, блестящий материал правильно ориентирован, что выгодно для увеличения светлоты высвеченных участков. Чистота поверхности окрашенного базового слоя более предпочтительно составляет 6 или менее единиц Wd. Шероховатость поверхности Ra окрашенного базового слоя предпочтительно составляет 5% или менее размера частиц блестящего материала (размер частиц предпочтительно составляет 8 мкм или более и 20 мкм или менее).

Толщина содержащего блестящий материал слоя составляет 1,5 мкм или более и 6 мкм или менее. В результате, блестящий материал правильно ориентирован, что выгодно для увеличения светлоты высвеченных участков. Толщина содержащего блестящий материал слоя предпочтительно составляет 20% или менее размера частиц блестящего материала (т.е. 1,5 мкм или более и 4 мкм или менее). Толщина содержащего блестящий материал слоя выбрана в этом интервале, чтобы регулировать угол ориентации блестящего материала (т.е. угол между поверхностью содержащего блестящий материал слоя и блестящим материалом) за счет толщины содержащего блестящий материал слоя. Угол ориентации блестящего материала предпочтительно составляет 3 градуса или менее, более предпочтительно 2 градуса или менее.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления красители в окрашенном базовом слое и содержащем блестящий материал слое имеют насыщенный цвет с низким коэффициентом отражения в видимой области спектра (светлотой по Манселлу 5 или менее), такой как черный и красный, предпочтительно, черноватый цвет. Как описано ранее, согласно настоящему изобретению светлота затененных участков уменьшается за счет эффекта поглощения света окрашенным базовым слоем. Так, если в качестве красителя используется краситель насыщенного цвета с низким коэффициентом отражения в видимой области спектра, такой краситель увеличивает величину ФИ и выгоден для улучшения свойств изменения яркости при изменении угла обзора.

В качестве красителя может использоваться как пигмент, так и красящее вещество. Кроме того, могут использоваться красители двух или более видов, которые смешаны друг с другом (т.е. смесь цветов).

В одном из предпочтительных вариантов осуществления красители в окрашенном базовом слое и содержащем блестящий материал слое имеют одинаковый цвет. За счет этого уменьшается мутность покровного материал, что усиливает ощущение густоты и насыщенности, а также металлический эффект.

Для одинакового восприятия нейтральных цветов желательно, чтобы различие в светлоте между нейтральными цветами составляло 5,0 или менее по Манселлу. Для одинакового восприятия хроматических цветов желательно, чтобы при выборе тона одного из хроматических цветов в качестве эталона (т.е. исходного положения) на круговой шкале цветовых тонов Манселла, поделенной на 100 секторов, тон другого хроматического цвета при увеличении номера 100 секторов на 50 в направлении против часовой стрелки и их уменьшении на 50 в направлении по часовой стрелке от исходного положения находился в пределах ±10 от исходного положения.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления красители в окрашенном базовом слое и содержащем блестящий материал слое имеют черноватый цвет. В результате может быть получен сероватый цвет с большой величиной ФИ и усиленным металлическим эффектом.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления прозрачный бесцветный слой наслоен непосредственно на содержащий блестящий материал слой. За счет прозрачного бесцветного слоя может достигаться устойчивость к кислотам и царапинам.

Изделием с покрытием, содержащим многослойную покровную пленку, нанесенную на целевой объект, является, например, кузов автомобиля. Изделием с покрытием также может являться корпус мотоцикла или других транспортных средств или другие металлические изделия.

Преимущества изобретения

Согласно настоящему изобретению содержащий блестящий материал слой, который содержит чешуйки блестящего материала и краситель, наслоен на окрашенный базовый слой, содержащий краситель. Что касается содержащего блестящий материал слоя в состоянии без красителя, для Y(10°) в колориметрической системе XYZ устанавливают величину 50 или более и 850 или менее, а для Y(20°) устанавливают величину, равную k×Y(10°), где k находится в интервале 0,2≤k≤0,6 и определяется на основании Y(10°). Содержание С красителя в содержащем блестящий материал слое определяется на основании величины k. Соответственно, объект с покрытием имеет эффект блеска поверхности на относительно большой площади и выраженные свойства изменения яркости при изменении угла обзора.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематически проиллюстрирован вид в поперечном разрезе многослойной покровной пленки.

На фиг. 2 схематически проиллюстрирован вид в поперечном разрезе известной многослойной покровной пленки и показано, как блестящий материал рассеивает свет на базовом слое.

На фиг. 3 схематически проиллюстрирован вид в поперечном разрезе многослойной покровной пленки согласно настоящему изобретению, у которой регулируется рассеянный свет.

На фиг. 4 показана диаграмма, иллюстрирующая отраженный свет, в качестве пояснения расчета величины ФИ.

На фиг. 5 показана диаграмма, иллюстрирующая один из примеров зависимости угла Y(10°) от содержащего блестящий материал слоя в состоянии без красителя.

На фиг. 6 показана диаграмма, поясняющая измерение величины Y.

На фиг. 7 показан график, иллюстрирующий применимые интервалы Y(10°) и содержания красителя при коэффициенте k, равном 0,4.

На фиг. 8 показан график, иллюстрирующий применимые интервалы Y(10°) и содержания красителя при коэффициенте k, равном 0,2.

На фиг. 9 показан график, иллюстрирующий применимые интервалы Y(10°) и содержания красителя при коэффициенте k, равном 0,6.

На фиг. 10 показан график, иллюстрирующий зависимость между Y(10°) и коэффициентом k.

На фиг. 11 показан график, иллюстрирующий зависимость между коэффициентом k и содержанием С красителя.

На фиг. 12 показан график, иллюстрирующий интервалы Y(10°), коэффициента k и содержания С красителя при величине ФИ 30 или более.

На фиг. 13 показан график, иллюстрирующий интервалы Y(10°), коэффициента k и содержания С красителя при величине ФИ 35 или более.

Описание вариантов осуществления

Далее со ссылкой на чертежи описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Следующее далее описание предпочтительных вариантов осуществления является лишь одним из примеров и не имеет целью ограничить объем, области применения или использование настоящего изобретения.

Пример конфигурации многослойной покровной пленки

Как показано на фиг. 1, многослойная покровная пленка 12 согласно рассматриваемому варианту осуществления, которой покрыта поверхность кузова 11 (из толстолистовой стали) автомобиля, содержит окрашенный базовый слой 14, содержащий блестящий материал слой 15 и прозрачный бесцветный слой 16, которые последовательно нанесены поверх друг друга. На поверхности кузова 11 автомобиля путем катионного электролитического осаждения сформирована электролитическая покровная пленка (грунтовка) 13. Многослойная покровная пленка 12 находится поверх электролитической покровной пленки 13. Окрашенный базовый слой 14 многослойной покровной пленки 12 соответствует промежуточному покрытию, а содержащий блестящий материал слой 15 и прозрачный бесцветный слой 16 соответствуют верхнему покрову.

В окрашенном базовом слое 14 диспергирован пигмент 21 насыщенного цвета. В содержащем блестящий материал слое 15 диспергированы чешуйки блестящего материала 22 и пигмент 23 насыщенного цвета, сходного с цветом пигмента 21 окрашенного базового слоя 14. В качестве пигментов 21 и 23 могут использоваться пигменты различных тонов, включая, например, черный пигмент (например, углеродную сажу, черный перилен и черный анилин) или красный пигмент (например, красный перилен). Особо предпочтительно использовать в качестве пигмента 21 углеродную сажу, имеющую гранулометрический состав с максимальным размером частиц 300 нм или более и 500 нм или менее и использовать в качестве пигмента 23 углеродную сажу, имеющую гранулометрический состав с максимальным размером частиц 200 нм или менее.

Окрашенный базовый слой 14 имеет чистоту поверхности 8 или менее единиц Wd (длина волны 3-10 мм), измеренную с помощью прибора WaveScan DOI (фирменное наименование) производства компании BYK-Gardner, а содержащий блестящий материал слой 15 имеет толщину 1,5 мкм или более и 6 мкм или менее.

Блестящий материал 22 в содержащем блестящий материал слое 15 имеет толщину 25 нм или более и 200 нм или менее и ориентирован приблизительно параллельно поверхности содержащего блестящий материал слоя 15. В частности, блестящий материал 22 ориентирован под углом 3 градуса или менее к поверхности содержащего блестящий материал слоя 15. После нанесения покрытия, которое содержит блестящий материал 22 и пигмент 23, поверх окрашенного базового слоя 14, путем горячей сушки испаряют растворитель, содержащийся в покровной пленке. В результате, покровная пленка уменьшается в объеме и становится тонкой, а блестящий материал 22 ориентируется под углом 3 градуса или менее (предпочтительно 2 градуса или менее).

Окрашенный базовый слой 14 содержит смолу, которой может являться, например, полиэфирная смола. Содержащий блестящий материал слой 15 содержит смолу, которой может являться, например, акриловая смола. Окрашенный базовый слой 16 содержит смолу, которой может являться, например, кислотная/эпоксидная отвержденная акриловая смола.

Регулирование рассеянного света и т.д.

Как показано на фиг. 2, если в содержащем блестящий материал слое 30 диспергировано большое число частиц блестящего материала 22, свет многократно отражается множеством частиц блестящего материала 22. Величина ФИ является небольшой, если значительная часть света многократно отражается от содержащего блестящий материал слоя 30 как рассеянный свет под углами, отличающимися от угла зеркального отражения. Иными словами, ослабление рассеянного света является важным для увеличения ФИ. Кроме того, происходит диффузия света, который достигает базового слоя 31 после многократных отражений базовым слоем 31 (т.е. диффузное отражение). Величина ФИ является малой при сильном диффузном отражении. Соответственно, ослабление диффузного отражения базовым слоем 31 является важным для увеличения ФИ.

Как показано на фиг. 3, пигменты 23 в содержащем блестящий материал слое 15 способствуют увеличению ФИ за счет поглощения рассеянного света. В результате многократного отражения увеличивается оптическая длина пути. Из-за увеличения оптической длины пути повышается вероятность поглощении света пигментами 23. В результате, увеличивается ФИ. Пунктирными стрелками показано, что пигменты 23 снижают интенсивность рассеянного света. Кроме того, рассеянный свет, который достигает окрашенного базового слоя 14, поглощается окрашенным базовым слоем 14. Это значит, что ослабляется диффузное отражение. В результате, увеличивается ФИ.

При небольшой площади, занимаемой блестящим материалом 22, ослабляется зеркальное отражение света блестящим материалом 22, что отрицательно сказывается на увеличении ФИ. С другой стороны, при большой площади, занимаемой блестящим материалом 22, увеличивается число многократных отражений света блестящим материалом 22, что приводит к усилению рассеянного света и отрицательно сказывается на увеличении ФИ.

Как показано на фиг. 4, величину FI (ФИ) определяют согласно приведенному далее уравнению, в котором L*45° означает индекс светлоты отраженного света (под углом 45°) с отклонением на 45 градусов от угла зеркального отражения в сторону угла света, падающего на поверхность многослойной покровной пленки 12 под углом 45 градусов к перпендикуляру к поверхности, L*15° означает индекс светлоты отраженного света (под углом 15°) с отклонением на 15 градусов от угла зеркального отражения в сторону угла падающего света, a L*110° означает индекс светлоты отраженного света (под углом 110°) с отклонением на 110 градусов от угла зеркального отражения в сторону угла падающего света.

FI=2,69×(L*15°-L*110°)^1,11/L*45°^0,86

Содержащий блестящий материал слой

На фиг. 5 проиллюстрирован один из примеров зависимости угла величины Y согласно колориметрической системе XYZ, которая калибрована стандартной белой пластиной, от содержащего блестящий материал слоя в состоянии без красителя. На фиг. 6 проиллюстрировано, как измеряются величины Y. Свет от источника 41 света падает на содержащий блестящий материал слой 15 под углом 45°. Угол приема датчика 42 ограничен таким образом, чтобы угол зеркального отражения составлял 0°. Для измерений использовали трехмерную гониоспектрофотометрическую колориметрическую систему GCMS-4 производства Murakami Color Research Laboratory. В примере, проиллюстрированном на фиг. 5, величина Y(10°) равна 510, а величина Y(20°) равна 200, при этом Y(10°) означает величину Y отраженного света измеренную под углом приема (т.е. углом в направлении источника света относительно угла зеркального отражения) 10°, a Y(20°) означает величину Y отраженного света, измеренную под углом приема 20°.

В настоящем изобретении используются следующие представления, чтобы объект с покрытием имел эффект блеска поверхности на относительно большой площади и выраженные свойства изменения яркости при изменении угла обзора: 50≤Y(10°)≤850 и Y(20°)=k×Y(10°), при этом Y(10°), k, и содержание С (в % по весу) красителя в содержащем блестящий материал слое удовлетворяют заданному условию. В данном случае k означает коэффициент и удовлетворяет условию 0,2≤k≤0,6. Подробности описаны далее.

Как показано на фиг. 7, согласно эксперименту с тестируемым изделием, если k составляет 0,4, FI (ФИ) составляет 30 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 100≤Y(10°)≤700 и 10≤С≤35. FI (ФИ) составляет 35 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 200≤Y(10°)≤600 и 15≤С≤30. На фиг. 7 координаты (х, у, z), заданные для вершин a-h фигур, иллюстрирующих применимые интервалы, указывают координаты трехмерного ортогонального координатного пространства, оси х, у и z которого отображают три переменные Y(10°), k и С, соответственно. Это же пояснение в отношении координат относится к фиг. 8 и 9.

Аналогичным образом, как показано на фиг. 8, если k составляет 0,2, ФИ составляет 30 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 50≤Y(10°)≤650 и 5≤С≤30. ФИ составляет 35 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 150≤Y(10°)≤550 и 10≤С≤25.

Аналогичным образом, как показано на фиг. 9, если k составляет 0,6, ФИ составляет 30 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 250≤Y(10°)≤850 и 15≤С≤40. ФИ составляет 35 или более, когда Y(10°) и С удовлетворяют условиям 350≤Y(10°)≤750 и 20≤С≤35.

На фиг. 10 проиллюстрирована двухмерная ортогональная система координат, оси которой отображают две переменные, т.е. Y(10°) и коэффициент k. Вершины a-h, a'-h' и a''-h'', показанные на фиг. 7-9, нанесены на график на фиг. 10, чтобы показать зависимость между Y(10°) и коэффициентом k. Применимый диапазон коэффициента k изменяется в зависимости от Y(10°), как показано на фиг. 10.

На фиг. 11 проиллюстрирована двухмерная ортогональная система координат, оси которой отображают две переменные, т.е. коэффициент k и содержание С красителя. Вершины a-h, a'-h' и a''-h'' нанесены на график на фиг. 11, чтобы показать зависимость между коэффициентом k и содержанием С красителя. Применимый диапазон содержания С красителя изменяется в зависимости от коэффициента k, как показано на фиг. 11.

Так, как показано на фиг. 12, интервалы Y(10°), коэффициента k и содержания С красителя, при которых ФИ составляет 30 или более, могут быть представлены трехмерным ортогональным координатным пространством, оси х, у и z которого отображают три переменные Y(10°), k и С.

В частности, полиэдр, показанный на фиг. 12, образован вершинами a-d, a'-d' и а''-d'', нанесенными на график трехмерного ортогонального координатного пространства. Полиэдр состоит в общей сложности из десяти плоскостей A-J, каждая из которых содержит по четыре вершины, показанные в Таблице 1.

Плоскость, представленная координатами (х, у, z) трехмерного ортогонального координатного пространства, может быть представлена уравнением αx+βy+γz+δ=0. Десять плоскостей представлены уравнениями, показанными в Таблице 1.

Плоскости А и I представлены одним и тем же уравнением, что значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Плоскости В и J представлены одним и тем же уравнением, что значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Следовательно, полиэдр, показанный на фиг. 12, может считаться октаэдром, состоящим из восьми плоскостей А-Н. Плоскости С и F этого октаэдра образуют выступающий внутрь гребень, плоскости D и G образуют выступающий наружу гребень.

В частности, полиэдр, показанный на фиг. 12, является октаэдром, который состоит из восьми плоскостей, представленных уравнениями А-Н, приведенными в Таблице 1, при этом плоскости, представленные уравнениями С и F, образуют выступающий внутрь гребень, а плоскости, представленные уравнениями D и G, образуют выступающий наружу гребень. ФИ составляет 30 или более, если Y(10°), коэффициент k и содержание С красителя удовлетворяют условию, согласно которому координаты (Y(10°), k, С) находятся в интервале, ограниченном октаэдром.

Аналогичным образом, как показано на фиг. 13, интервалы Y(10°), коэффициента k и содержания С красителя, при которых ФИ составляет 35 или более, могут быть представлены трехмерным ортогональным координатным пространством, оси х, у и z которого отображают три переменные Y(10°), k и С. В частности, этот полиэдр образован вершинами e-h, e'-h' и e''-h'', нанесенными на график трехмерного ортогонального координатного пространства, и состоит в общей сложности из десяти плоскостей A'-J', каждая из которых содержит по четыре вершины, показанные в Таблице 2. Десять плоскостей представлены уравнениями, показанными в Таблице 2.

Плоскости A' and I' представлены одним и тем же уравнением, что значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Плоскости В' and J' представлены одним и тем же уравнением, что значит, что эти плоскости являются одной и той же плоскостью. Следовательно, полиэдр, показанный на фиг. 13, может считаться октаэдром, состоящим из восьми плоскостей А'-Н'. Плоскости С' и F' этого октаэдра образуют выступающий внутрь гребень, а плоскости D' и G' образуют выступающий наружу гребень.

В частности, полиэдр, показанный на фиг. 13, является октаэдром, который состоит из восьми плоскостей, представленных уравнениями А'-Н', приведенными в Таблице 2, при этом плоскости, представленные уравнениями С' и F', образуют выступающий внутрь гребень, а плоскости, представленные уравнениями D' и G', образуют выступающий наружу гребень. ФИ составляет 35 или более, если Y(10°), коэффициент k и содержание С красителя удовлетворяют условию, согласно которому координаты (Y(10°), k, С) находятся в интервале, ограниченном октаэдром.

Если Y(10°), коэффициент k и содержание С красителя заданы таким образом, что ФИ составляет 30 или более, содержащий блестящий материал слой, содержащий краситель, имеет Y(10°) от около 50 до 200 в обоих случаях включительно и коэффициент k (=Y(20°)/Y(10°)) от около 0,1 до 0,4 в обоих случаях включительно.

Предпочтительные примеры

Первый пример многослойной покровной пленки (проявление серого цвета) В Таблице 3 приведены составляющие покровной пленки согласно рассматриваемому примеру.

После нанесения методом по влажному слою покрытий из окрашенного базового слоя, содержащего блестящий материал слоя и прозрачного бесцветного слоя на металлическое изделие, подвергли слои горячей сушке (путем нагрева до 140°С в течение 20 минут). В качестве пигмента в окрашенном базовом слое использовали имеющуюся на рынке углеродную сажу. В качестве пигмента в содержащем блестящий материал слое использовали углеродную сажу в виде тонкоизмельченного порошка. В качестве блестящего материала использовали чешуйки алюминия (имеющие средний размер 12 мкм, толщину 110 нм и шероховатость поверхности Ra≤100 нм) с ориентацией под углом 2 градуса или менее. Содержащий блестящий материал слой в состоянии без пигмента имел величину Y(10°) 519 и величину Y(20°) 198.

Второй пример многослойной покровной пленки (проявление красного цвета)

В Таблице 4 приведены составляющие покровной пленки согласно рассматриваемому примеру. Данный пример отличается от первого примера многослойной покровной пленки тем, что в качестве пигмента в содержащем блестящий материал слое вместо углеродной сажи используется красный перилен. Остальные составляющие или способ получения аналогичны первому примеру. Содержащий блестящий материал слой в состоянии без пигмента имел величину Y(10°) 519 и величину Y(20°) 198.

Третий пример многослойной покровной пленки (проявление красного цвета)

В Таблице 5 приведены составляющие покровной пленки согласно рассматриваемому примеру. Данный пример отличается от первого примера многослойной покровной пленки тем, что в качестве пигментов в содержащем блестящий материал слое и окрашенном базовом слое вместо углеродной сажи используется красный перилен. Остальные составляющие или способ получения аналогичны первому примеру. Содержащий блестящий материал слой в состоянии без пигмента имел величину Y(10°) 519 и величину Y(20°) 198.

Оценка многослойных покровных пленок

Измерили величину ФИ у многослойных покровных пленок согласно с первого по третий примерам. Результаты приведены в Таблице 6.

Величина FI (ФИ) у многослойной покровной пленки согласно второму примеру (проявление красного цвета) является меньшей, чем у многослойной покровной пленки согласно первому примеру (проявление серого цвета). Это может объясняться тем, что в отличие от черного пигмента красный пигмент (т.е. красный перилен) в содержащем блестящий материал слое многослойной покровной пленки согласно второму примеру сильно отражает видимый свет в длинноволновом диапазоне. Иными словами, величина ФИ является небольшой, возможно, из-за того, что красный пигмент рассеивает свет и поглощает меньше света, рассеиваемого блестящим материалом, чем черный пигмент.

Величина FI (ФИ) у многослойной покровной пленки согласно третьему примеру является еще меньшей, чем у многослойной покровной пленки согласно второму примеру. Это может объясняться тем, что в окрашенном базовом слое используется красный пигмент, иными словами, окрашенный базовый слой многослойной покровной пленки согласно третьему примеру поглощает меньше света, чем окрашенный базовый слой, содержащий черный пигмент.

Описание позиций

11 Кузов (из толстолистовой стали) автомобиля

12 Многослойная покровная пленка

13 Электролитическая покровная пленка

14 Окрашенный базовый слой

15 Содержащий блестящий материал слой

16 Прозрачный бесцветный слой

21 Пигмент (краситель)

22 Блестящий материал

23 Пигмент (краситель).

Изобретение относится к многослойным пленкам покрытия, например для кузова автомобиля, и касается многослойной покровной пленки и изделия с покрытием. Пленка покрытия содержит окрашенный базовый слой (14), непосредственно или опосредованно сформированный на поверхности целевого объекта (11) и содержащий блестящий материал слой (15), наслоенный на окрашенный базовый слой (14) и чешуйки блестящего материала, например чешуйки алюминия (22), и краситель (23), и применяется уравнение. Изобретение обеспечивает улучшение свойств изменения яркости при изменении угла обзора и металлического эффекта у металлического покрытия. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 табл., 13 ил.

1. Многослойная пленка покрытия, содержащая:

окрашенный базовый слой, который содержит краситель и непосредственно или опосредованно сформирован на поверхности целевого объекта, и содержащий блестящий материал слой, который содержит чешуйки блестящего материала, например чешуйки алюминия, и краситель, и наслоен на окрашенный базовый слой,

при этом применяется следующее уравнение:

Y(20°)=k×Y(10°), в котором

k означает коэффициент,

Y означает величину Y в колориметрической системе XYZ, которая калибрована стандартной белой пластиной из содержащего блестящий материал слоя в состоянии без красителя,

Y(10°) означает величину Y отраженного света, измеренную под углом приема (углом в направлении источника света относительно угла зеркального отражения) 10°, и

Y(20°) означает величину Y отраженного света, измеренную под углом приема 20°,

содержание С красителя в содержащем блестящий материал слой выражено в процентах по весу, и

Y(10°), коэффициент k и содержание С красителя являются тремя переменными, которые, когда оси координат x, у и z трехмерного ортогонального координатного пространства отображают три переменные, удовлетворяют условию, при котором координаты (Y(10°), k, С) находятся в области, ограниченной октаэдром, состоящим из восьми плоскостей, отображенных приведенными далее уравнениями А-Н, в которых плоскости, представленные уравнениями С и F, образуют выступающий внутрь гребень, а плоскости, представленные уравнениями D и G, образуют выступающий наружу гребень,

Уравнение А: 3000у-120z+3000=0

Уравнение В: 3000у-120z=0

Уравнение С: 5х-3750у-2000=0

Уравнение D: 5х-3750у+1000=0

Уравнение Е: 15000у-9000=0

Уравнение F: 5х-1250у-3000=0

Уравнение G: 5х-1250у=0

Уравнение Н: 15000у-3000=0.

2. Многослойная пленка по п. 1, в которой блестящим материалом являются чешуйки алюминия толщиной 25 нм или более и 200 нм или менее.

3. Многослойная пленка по п. 2, в которой чешуйки алюминия ориентированы под углом 3 градуса или менее к поверхности содержащего блестящий материал слоя.

4. Многослойная пленка по любому из пп. 1-3, в которой красители окрашенного базового слоя и содержащего блестящий материал слоя имеют насыщенный цвет.

5. Многослойная пленка по п. 4, в которой красители окрашенного базового слоя и содержащего блестящий материал слоя имеют одинаковый цвет.

6. Многослойная пленка по п. 5, в которой красители окрашенного базового слоя содержащего блестящий материал слоя имеют черноватый цвет.

7. Многослойная пленка по любому из пп. 1-6, в которой прозрачный бесцветный слой наслоен непосредственно на содержащий блестящий материал слой.

8. Покрытый объект, содержащий многослойную пленку покрытия по любому из пп. 1-7.