DE112017001002T5

DE112017001002T5 - Laminierter Beschichtungsfilm und beschichtetes Erzeugnis

Info

Publication number: DE112017001002T5
Application number: DE112017001002.0T
Authority: DE
Inventors: Takakazu Yamane; Kouji Teramoto; Fumi Hirano; Keiichi Okamoto
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2018-11-15
Also published as: JP6562148B2; CN108698083B; RU2700603C1; CN108698083A; JPWO2017146150A1; WO2017146150A1; US20190054498A1; MX2018010047A

Abstract

Der mehrschichtige Beschichtungsfilm 12 umfasst einen unteren Beschichtungsfilm 14 und einen oberen Beschichtungsfilm 15. Der Helligkeitswert L* des Beschichtungsfilms 14 liegt bei 30 oder darunter. Der Beschichtungsfilm 15 enthält Aluminiumplättchen 22. Die Aluminiumplättchen 22 weisen jeweils eine Oberflächenrauheit Ra von 30 nm oder weniger auf und haben eine Dicke von 70 bis 150 nm. Bezüglich der in dem Beschichtungsfilm 14 enthaltenen Aluminiumplättchen weisen 70 Masseprozent oder mehr derselben eine Hauptachsenlänge von 7 bis 15 µm und ein Seitenverhältnis von 3 oder weniger auf. Wenn alle in dem Beschichtungsfilm 15 enthaltenen Aluminiumplättchen 22 auf einer Oberfläche des Beschichtungsfilms 15 vorstehen, beträgt eine Vorsprungflächenbelegung, die eine Flächenbelegung der Vorsprünge der Aluminiumplättchen 22 auf der Oberfläche des Beschichtungsfilms 15 ist, 40% bis 90%.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Beschichtungsfilm und einen beschichteten Gegenstand.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Allgemein wurde versucht, auf einer Grundfläche einer Kraftfahrzeugkarosserie, einer Kraftfahrzeugkomponente oder dergleichen mehrere Beschichtungsfilme aufeinander aufzubringen, um den Schutz und das Erscheinungsbild des Untergrunds zu verbessern. Beispielsweise offenbart Patentschrift 1 das Aufbringen einer satten Farbschicht auf ein Beschichtungsziel, wobei die satte Farbschicht N0 bis N5 auf der Munsell-Farbkarte ist und ein sattes Farbpigment (Carbon Black) enthält und wobei das Beschichtungsziel eine Metallplatte ist, die mit einer kationischen Elektrotauchlackierungsschicht und einer Zwischenschicht beschichtet ist. Danach wird eine metallische Schicht mit schuppenartigen Aluminiumpigmenten mit einer Dicke von jeweils 0,1 µm bis 1 µm und einer durchschnittlichen Partikelgröße von 20 µm auf eine Oberfläche der satten Farbschicht aufgebracht. Ein Klarlack wird ferner darauf aufgetragen, um einen mehrschichtigen Beschichtungsfilm mit signifikanten Flip-Flop-Eigenschaften zu erhalten.
Patentschrift 2 offenbart eine Zusammensetzung einer metallischen Schicht, die drei Arten von Aluminiumplättchen-Pigmenten A bis C enthält. Das Aluminiumplättchen-Pigment A weist eine durchschnittliche Partikelgröße D50 von 13 µm bis 40 µm und eine durchschnittliche Dicke von 0,5 µm bis 2,5 µm auf. Das Aluminiumplättchen-Pigment B weist eine durchschnittliche Partikelgröße D50 von 13 µm bis 40 µm und eine durchschnittliche Dicke von 0,01 µm bis 0,5 µm auf. Das Aluminiumplättchen-Pigment C weist eine durchschnittliche Partikelgröße D50 von 4 µm bis 13 µm und die durchschnittliche Dicke von 0,01 µm bis 1,3 µm auf. Die Massenverhältnisse des Feststoffanteils derAluminiumplättchen-PigmenteA bis C sind wie folgt festgelegt: A/B liegt bei 10/90 bis 90/10; und (A+B)/C ist 90/10 bis 30/70. Der Feststoffgehalt von (A+B+C) bezogen auf 100 Masseteile des Feststoffgehalts von Harz ist auf 5 Masseteile bis 50 Masseteile festgelegt. Diese Bestandteile sollen die Leuchtdichte, die Flip-Flop-Eigenschaften und die deckenden Eigenschaften verbessern.
Patentschrift 3 offenbart das Erhalten eines Glanzbeschichtungsfilms durch Aufbringen einer Schicht, die flache Glanzmaterialien aus Aluminium enthält, auf eine Harzbasis. Die Glanzmaterialien sind so ausgerichtet, dass ihre flachen Oberflächen entlang einer Beschichtungsfilmoberfläche liegen, und sind so angeordnet, dass die durchschnittliche Überlappungszahl y (die eine durchschnittliche Anzahl der Glanzmaterialien ist, die eine der orthogonalen Linien orthogonal zu der Beschichtungsfilmoberfläche schneiden) und der durchschnittliche Abstand x (der ein durchschnittlicher Abstand zwischen benachbarten Glanzmaterialien in Richtung einer gleichen orthogonalen Linie ist, mit der sich die benachbarten Glanzmaterialien schneiden) eine vorgegebene Beziehung erfüllen. Auf diese Weise können Glanz und elektromagnetische Wellendurchlässigkeit erreicht werden.
LISTE ZITIERTER SCHRIFTEN
PATENTSCHRIFT

Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. H10-192776
Patentschrift 2: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2005-200519
Patentschrift 3: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2010-30075

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Bei einer Struktur wie der in Patentschrift 1 offenbarten Struktur, bei der ein metallischer Beschichtungsfilm, der Aluminiumplättchen enthält, auf einen Beschichtungsfilm satter Farbe mit geringer Helligkeit aufgetragen wird, nimmt im Wesentlichen ein Glanzeindruck an Glanzlichtern bedingt durch den metallischen Beschichtungsfilm zu und nimmt an Schattierungen, die durch den Beschichtungsfilm satter Farbe bedingt sind, der durch den metallischen Beschichtungsfilm sichtbar ist, ab. Allerdings erreicht eine solche Struktur nicht immer einen Metallglanz.
Eine Reduzierung der diffusen Lichtreflexion wird als notwendig erachtet, damit eine metallische Textur eines Beschichtungsfilms durch die hinzugefügten Aluminiumplättchen erreicht werden kann. Aus diesem Grund sind die Aluminiumplättchen in dem Beschichtungsfilm parallel zur Oberfläche des Beschichtungsfilms ausgerichtet. Aber auch in diesem Fall tritt eine diffuse Reflexion an einem Rand der Peripherie jedes Aluminiumplättchens auf, und eine diffuse Reflexion entsteht auch durch einen Höhenunterschied zwischen den Aluminiumplättchen. Die diffuse Reflexion verleiht dem mehrschichtigen Beschichtungsfilm ein weißliches Aussehen.
Als Maßnahme gegen die diffuse Reflexion kann ein aufgedampftes Aluminiumpigment, das durch Pulverisieren eines von einem aufgedampften Aluminiumfilm entfernten Aluminiumfilms erhalten wird, als Glanzmaterial verwendet werden. Das aufgedampfte Aluminiumpigment hat eine sehr glatte Oberfläche, die eine starke geometrische optische Reflexion auf seiner Oberfläche bewirkt. Zudem ist das aufgedampfte Aluminiumpigment sehr dünn, was eine Höhendifferenz zwischen den Partikeln reduziert und damit die diffuse Reflexion aufgrund der Höhendifferenz reduziert. Die starke geometrische optische Reflexion kann jedoch einen spiegelartigen Zustand erzeugen, in dem die Glanzlichter zu stark sind und auch die Reflexionen stark sind. Dadurch können die metallischen Anmutungen in manchen Fällen nicht erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, durch Auftragen einer Schicht eine Textur eines schön polierten Metalls zu erzielen, deren diffuse Reflexion nicht so stark ist wie bei einer bekannten metallischen Schicht und deren Reflexion keine spiegelartige geometrische optische Reflexion ist. Eine solche metallische Textur kann durch Steuern der Verteilung der Ausrichtungswinkel von Glanzmaterialien in Bezug auf eine Oberfläche einer Glanzmaterial enthaltenden Schicht erreicht werden. In der Praxis lassen sich die Ausrichtungswinkel der Glanzmaterialien jedoch kaum durch Lackeigenschaften oder eine Beschichtungstechnik steuern. Die vorliegende Erfindung erreicht die vorstehende Aufgabe aus einer anderen Perspektive als der Steuerung der Ausrichtungswinkel.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Die vorliegenden Erfinder führten verschiedene Experimente und Studien durch und erreichten die „metallische Textur“ durch entsprechende Steuerung der geometrischen optischen Reflexion und der diffusen Reflexion.
Ein mehrschichtiger Beschichtungsfilm, der hierin offenbart ist, umfasst einen unteren Beschichtungsfilm, der direkt oder indirekt auf einer Oberfläche eines Beschichtungsziels ausgebildet ist, und einen oberen Beschichtungsfilm, der auf dem unteren Beschichtungsfilm aufgeschichtet ist, wobei

ein Helligkeitswert L* des unteren Beschichtungsfilms 30 oder weniger beträgt,
der obere Beschichtungsfilm eine große Anzahl von Aluminiumplättchen als Glanzmaterial enthält,
die Aluminiumplättchen jeweils eine Oberflächenrauheit Ra von 30 nm oder weniger aufweisen,
die Aluminiumplättchen jeweils eine Dicke von 70 nm oder mehr und 150 nm oder weniger aufweisen,
die in dem oberen Beschichtungsfilm enthaltenen Aluminiumplättchen ein Seitenverhältnis von 3 oder weniger aufweisen, das durch Teilen einer Hauptachsenlänge des Aluminiumplättchens durch eine Nebenachsenlänge desselben erhalten wird, und, wenn eine Partikelgröße des Aluminiumplättchens als Quadratwurzel aus einem Produkt der Hauptachsenlänge und der Nebenachsenlänge festgelegt ist, eine durchschnittliche Partikelgröße 7 µm oder mehr und 15 µm oder weniger beträgt und eine Standardabweichung einer Partikelgrößenverteilung 30% oder weniger der durchschnittlichen Partikelgröße beträgt, und,
wenn alle in dem oberen Beschichtungsfilm enthaltenen Aluminiumplättchen auf einer Oberfläche des oberen Beschichtungsfilms vorstehen, eine Vorsprungflächenbelegung, die eine Flächenbelegung von Vorsprüngen der Aluminiumplättchen auf der Oberfläche des oberen Beschichtungsfilms ist, 40% oder mehr und 90% oder weniger beträgt.

Gemäß dem vorstehenden mehrschichtigen Beschichtungsfilm beträgt ein Wert der Helligkeit L* des unteren Beschichtungsfilms 30 oder weniger. So nimmt die Helligkeit des mehrschichtigen Beschichtungsfilms durch den durch den oberen Beschichtungsfilm sichtbaren unteren Beschichtungsfilm stark ab, wenn der Betrachtungswinkel gegenüber dem mehrschichtigen Beschichtungsfilm von Glanzlichtern auf Schattierungen geändert wird. Das heißt, Hell (d.h. Glanzlichter) und Dunkel (d.h. Schattierungen) werden ausgeprägter (d.h. es können bemerkenswerte Flip-Flop-Eigenschaften erzielt werden).
Im Allgemeinen können Vorsprünge und Vertiefungen, falls vorhanden, auf einer Oberfläche des Aluminiumplättchens einen optischen Wegunterschied zwischen dem optischen Weg des von der Vertiefung reflektierten Lichts und dem optischen Weg des von dem Vorsprung reflektierten Lichts erzeugen. Die Oberflächenrauheit Ra des im oberen Beschichtungsfilm enthaltenen Aluminiumplättchens beträgt jedoch 30 nm oder weniger, was bedeutet, dass die Interferenz aufgrund der optischen Wegdifferenz bei den Wellenlängen des sichtbaren Lichts (d.h. 400 nm bis 800 nm) gering ist (dieser Punkt wird später näher beschrieben). Auf der Oberfläche des Aluminiumplättchens findet sich somit fast keine diffuse Reflexionskomponente, was bedeutet, dass eine starke geometrische optische Reflexion erzielt werden kann.
Andererseits beinhaltet die Lichtreflexion durch die Aluminiumplättchen, wie bereits beschrieben, die diffuse Reflexion durch einen Höhenunterschied zwischen den Aluminiumplättchen und die diffuse Reflexion aufgrund des Rands der Peripherie jedes Aluminiumplättchens.
Bei dem vorstehend beschriebenen mehrschichtigen Beschichtungsfilm beträgt die Dicke des Aluminiumplättchens 70 nm oder mehr und 150 nm oder weniger. So entsteht durch den Höhenunterschied zwischen den Aluminiumplättchen ein gewisser Grad diffuser Reflexion im oberen Beschichtungsfilm. Die in dem oberen Beschichtungsfilm enthaltenen Aluminiumplättchen weisen jedoch ein Seitenverhältnis von 3 oder weniger auf, das durch Teilen einer Hauptachsenlänge des Aluminiumplättchens durch eine Nebenachsenlänge desselben erhalten wird, und, wenn eine Partikelgröße des Aluminiumplättchens als Quadratwurzel aus einem Produkt der Hauptachsenlänge der Nebenachsenlänge definiert ist, beträgt eine durchschnittliche Partikelgröße 7 µm oder mehr und 15 µm oder weniger, und eine Standardabweichung einer Partikelgrößenverteilung beträgt 30% oder weniger der durchschnittlichen Partikelgröße. Dies bedeutet, dass die diffuse Reflexion aufgrund der Ränder der Aluminiumplättchen nicht so stark ist.
Je länger der Rand ist, desto stärker wird die diffuse Reflexion aufgrund des Rands. So sind die Aluminiumplättchen mit der durchschnittlichen Partikelgröße von 7 µm oder mehr und dem Seitenverhältnis von 3 oder weniger diejenigen Aluminiumplättchen, bei denen die Länge des Rands (d.h. der Umfang) eines Aluminiumplättchens in Bezug auf die reflektierende Oberfläche des Aluminiumplättchens nicht lang ist. Das heißt, die diffuse Reflexion aufgrund des Rands eines einzelnen Aluminiumplättchens ist schwach, während das einzelne Aluminiumplättchen aufgrund der oben beschriebenen Oberflächenrauheit Ra eine starke geometrische optische Reflexion erzeugen kann. Das bevorzugte Seitenverhältnis liegt bei 2 oder weniger.
Zusätzlich beträgt die durchschnittliche Partikelgröße der im oberen Beschichtungsfilm enthaltenen Aluminiumplättchen 15 µm oder weniger. Die einzelnen Aluminiumplättchen sind daher bei einer externen Sichtprüfung nicht wahrnehmbar und die sogenannte Partikeltextur wird nicht wahrgenommen.
Nun wird die Vorsprungflächenbelegung der Aluminiumplättchen im oberen Beschichtungsfilm beschrieben. Je größer die Vorsprungflächenbelegung ist, desto stärker wird die geometrische optische Reflexion des Lichts aufgrund der Aluminiumplättchen. Die große Vorsprungflächenbelegung bedeutet, dass sich viele Aluminiumplättchen gegenseitig überlappen. Das heißt, die größere Vorsprungflächenbelegung führt zu einer stärkeren diffusen Reflexion aufgrund des Höhenunterschieds der Aluminiumplättchen. Daher beträgt die Vorsprungflächenbelegung vorzugsweise 40% oder mehr, um die geometrische optische Reflexion zu gewährleisten, und vorzugsweise 90% oder weniger, um die diffuse Reflexion aufgrund des Höhenunterschieds der Aluminiumplättchen zu reduzieren.
Kurz gesagt weist der mehrschichtige Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung ein angemessenes diffuses Reflexionsverhältnis in Bezug auf eine geometrische optische Reflexion auf und kann daher aufgrund einer Kombination der Einstellungen der Oberflächenrauheit Ra, der Dicke, des Seitenverhältnisses und der Partikelgröße der Aluminiumplättchen und der Einstellungen der Vorsprungflächenbelegung der Aluminiumplättchen eine Textur eines schön polierten Metalls aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Vorsprungflächenbelegung 50% oder mehr und 80% oder weniger.
Vorzugsweise hat der obere Beschichtungsfilm eine Dicke von 1,5 µm oder mehr und 4 µm oder weniger. Die Aluminiumplättchen sind im oberen Beschichtungsfilm nicht gut ausgerichtet, wenn der obere Beschichtungsfilm eine Dicke von mehr als 4 µm aufweist, was zu einer schwachen geometrischen optischen Reflexion führt. Es ist jedoch schwierig, einen Beschichtungsfilm mit einer Dicke von weniger als 1,5 µm zu bilden, und die Interferenz der Aluminiumplättchen kann in einem solchen Beschichtungsfilm leicht auftreten.
Bei dem beschichteten Gegenstand, der den auf einem Beschichtungsziel vorgesehenen mehrschichtigen Beschichtungsfilm umfasst, handelt es sich beispielsweise um eine Kraftfahrzeugkarosserie. Bei dem beschichteten Gegenstand kann es sich auch um eine Karosserie eines Motorrads oder Karosserien von anderen Fahrzeugen oder um andere Metallprodukte handeln.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß: ist ein Helligkeitswert L* eines unteren Beschichtungsfilms auf 30 oder weniger eingestellt; weisen Aluminiumplättchen, die in einem oberen Beschichtungsfilm enthalten sind, eine Oberflächenrauheit Ra von 30 nm oder weniger, eine Dicke von 70 nm oder mehr und 150 nm oder weniger, ein Seitenverhältnis von 3 oder weniger, das durch Teilen einer Hauptachsenlänge des Aluminiumplättchens durch eine Nebenachsenlänge desselben erhalten wird, auf; beträgt, wenn eine Partikelgröße des Aluminiumplättchens als Quadratwurzel aus einem Produkt der Hauptachsenlänge und der Nebenachsenlänge definiert ist, eine durchschnittliche Partikelgröße 7 µm oder mehr und 15 µm oder weniger und beträgt eine Standardabweichung einer Partikelgrößenverteilung 30% oder weniger der durchschnittlichen Partikelgröße; und ist eine Vorsprungflächenbelegung der Aluminiumplättchen in dem oberen Beschichtungsfilm auf 40% oder mehr und 90% oder weniger eingestellt. Der mehrschichtige Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung hat daher ein angemessenes diffuses Reflexionsverhältnis in Bezug auf eine geometrische optische Reflexion und kann daher eine Textur eines schön polierten Metalls und bemerkenswerte Flip-Flop-Eigenschaften aufweisen.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Querschnittansicht eines mehrschichtigen Beschichtungsfilms zeigt.
2 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer geometrischen optischen Reflexion auf einer Aluminiumplättchenoberfläche.
3 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer diffusen Reflexion aufgrund eines Rands eines Aluminiumplättchens.
4 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer diffusen Reflexion aufgrund eines Höhenunterschieds zwischen Aluminiumplättchen.
5 ist ein Bild eines oberen Beschichtungsfilms, das von einer Oberflächenseite desselben aufgenommen wurde.
6 ist ein Diagramm zur Darstellung eines bevorzugten Bereichs der Hauptachsenlänge eines Aluminiumplättchens und eines bevorzugten Bereichs einer Vorsprungflächenbelegung (d.h. einer Überlappungsrate) von Aluminiumplättchen.

BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
Nun wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ist lediglich beispielhafter Natur und soll nicht den Schutzumfang, die Anwendungen und die Nutzung der vorliegenden Erfindung beschränken.
<Beispielhafte Konfiguration eines mehrschichtigen Beschichtungsfilms>
Wie in 1 gezeigt ist, enthält ein mehrschichtiger Beschichtungsfilm 12, der auf einer Oberfläche einer Kraftfahrzeugkarosserie (Stahlblech) 11 vorgesehen ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen unteren Beschichtungsfilm 14, einen oberen Beschichtungsfilm 15 und einen transparenten Klarschichtfilm 16, die nacheinander aufeinander aufgeschichtet sind. Ein Elektrotauchbeschichtungsfilm (Untergrund) 13 ist durch kationische Galvanotechnik auf der Oberfläche der Kraftfahrzeugkarosserie 11 ausgebildet. Der mehrschichtige Beschichtungsfilm 12 ist auf dem Elektrotauchbeschichtungsfilm 13 vorgesehen. Zwischen dem mehrschichtigen Beschichtungsfilm 12 und dem Elektrotauchbeschichtungsfilm 13 kann ein Abstandsfilm vorgesehen sein. Erfindungsgemäß können der Elektrotauchbeschichtungsfilm 13, der Abstandsfilm und der transparente Klarschichtfilm 16 vorgesehen werden oder auch nicht.
Der untere Beschichtungsfilm 14 ist eine feste Schicht, die als Farbstoff ein sattes Farbpigment 21 enthält und kein Glanzmaterial enthält. Der obere Beschichtungsfilm 15 ist eine Metallschicht, die Aluminiumplättchen 22 als Glanzmaterial enthält. 1 zeigt ein Beispiel, in dem der obere Beschichtungsfilm 15 ein Pigment 23 als Farbstoff enthält. Der obere Beschichtungsfilm 15 muss jedoch nicht unbedingt den Farbstoff enthalten. Pigmente verschiedener Farbtöne, einschließlich beispielsweise eines schwarzen Pigments (z.B. Carbon Black, Perylen-Schwarz und Anilin-Schwarz) oder eines roten Pigments (z.B. Perylen-Rot), können als Pigmente 21 und 23 genutzt werden. Für den Fall, dass das Pigment 23 dem oberen Beschichtungsfilm 15 zugegeben wird, ist es vorzuziehen, als Pigment 23 ein Pigment mit einer ähnlichen Farbe wie z.B. der des Pigments 21 des unteren Beschichtungsfilms 14 zu verwenden. Die Pigmente müssen jedoch nicht unbedingt von ähnlicher Farbe sein.
<Details der unteren und oberen Beschichtungsfilme>
Der Helligkeitswert L* des unteren Beschichtungsfilms 14 beträgt 30 oder weniger und ist vorzugsweise auf 20 oder weniger eingestellt. Der hier verwendete „Helligkeitswert L*“ ist ein Wert der Helligkeit L* des L*a*b*-Farbsystems, wobei ein größerer L*-Wert eine Farbe näher an Weiß (L*=100) und ein kleinerer L*-Wert eine Farbe näher an Schwarz (L*=0) darstellt.
Die Dicke des oberen Beschichtungsfilms 15 beträgt 1,5 µm oder mehr und 4 µm oder weniger. Die Aluminiumplättchen 22 im oberen Beschichtungsfilm 15 weisen jeweils eine Oberflächenrauheit Ra von 10 nm oder mehr und 30 nm oder weniger und eine Dicke von 70 nm oder mehr und 150 nm oder weniger auf.
Die Oberflächenrauheit Ra des Aluminiumplättchens 22 ist auf 30 nm oder weniger eingestellt, um die Interferenz von sichtbaren Lichtwellen (Wellenlängen von 400 nm bis 800 nm) aufgrund einer optischen Wegdifferenz zu reduzieren. Genauer gesagt nehmen wir an, dass der Höhenunterschied zwischen einem Vorsprung und einer Vertiefung auf der Oberfläche des Aluminiumplättchens 22 als „d“ und ein Brechungsindex von Harz im oberen Beschichtungsfilm 15 als „n“ bezeichnet wird. Dann wird die durch die Differenz d verursachte optische Wegdifferenz als 2×n×d ausgedrückt. Wenn die optische Wegdifferenz 2×n×d ein Viertel (d.h. 1/4) oder weniger der Wellenlänge λ des Lichts beträgt (d.h. wenn die Phasendifferenz π/2 oder weniger beträgt), gibt es nur eine geringe Interferenz des Lichts. Bei einer Wellenlänge von 700 nm und einem Brechungsindex n von 1,5 wird die Differenz d durch d = (1/2n) × (1/4) × λ ≈ 58 nm ausgedrückt. Wird dies in der Oberflächenrauheit Ra ausgedrückt, ist Ra gleich 29 nm (Ra = 29 nm). Bei Ra ≤ 30 tritt keine starke Interferenz auf, die eine diffuse Reflexion verursachen kann.
Das heißt, wie in 2 dargestellt, die Reflexion des einfallenden Lichts auf der Oberfläche des Aluminiumplättchens 22 ist im Wesentlichen eine geometrische optische Reflexion.
Das in dem oberen Beschichtungsfilm 15 enthaltene Aluminiumplättchen 22 hat ein Seitenverhältnis von 3 oder weniger, das durch Teilen der Hauptachsenlänge des Aluminiumplättchens 22 durch deren Nebenachsenlänge erhalten wird. Wenn die Partikelgröße des Aluminiumplättchens als Quadratwurzel aus dem Produkt der Hauptachsenlänge und der Nebenachsenlänge definiert ist, beträgt die durchschnittliche Partikelgröße 7 µm oder mehr und 15 µm oder weniger, und die Standardabweichung der Partikelgrößenverteilung beträgt 30% oder weniger der durchschnittlichen Partikelgröße. Das bevorzugte Seitenverhältnis liegt bei 2 oder weniger. Das wie oben beschrieben konfigurierte Aluminiumplättchen 22 kann die diffuse Reflexion 25 am Rand des in 3 dargestellten Aluminiumplättchens 22 entsprechend reduzieren
Wenn alle in dem oberen Beschichtungsfilm 15 enthaltenen Aluminiumplättchen 22 auf einer Oberfläche des oberen Beschichtungsfilms 15 vorstehen, beträgt eine Vorsprungflächenbelegung, die eine Flächenbelegung der Vorsprünge der Aluminiumplättchen 22 auf der Oberfläche des oberen Beschichtungsfilms 15 ist, 40% oder mehr und 90% oder weniger. Bevorzugter beträgt die Vorsprungflächenbelegung 50% oder mehr und 80% oder weniger. Die Vorsprungflächenbelegung entspricht einer Überlappungsrate der Aluminiumplättchen 22 in Dickenrichtung des oberen Beschichtungsfilms 15 und dient als Index, der einen Grad der diffusen Reflexion 26 angibt, die durch die in 4 dargestellte Höhendifferenz zwischen den Aluminiumplättchen 22 verursacht wird. Die Einstellung der Vorsprungflächenbelegung innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs kann die diffuse Reflexion, die durch die Höhendifferenz der Aluminiumplättchen verursacht wird, entsprechend reduzieren.
Betrachtet man eine Draufsicht des auf einen Stahluntergrund aufgebrachten oberen Beschichtungsfilms, so sind die im oberen Beschichtungsfilm enthaltenen Aluminiumplättchen 22 sichtbar, wie in 5 dargestellt. Zu beachten ist, dass in dem in 5 gezeigten oberen Beschichtungsfilm einer Probe kein Pigment enthalten ist. Da das Aluminiumplättchen 22 dünn ist (mit einer Dicke von 70 nm oder mehr und 150 nm oder weniger), sind nicht nur die Aluminiumplättchen 22, die in der Nähe der Oberfläche des oberen Beschichtungsfilms vorhanden sind, sondern auch die Aluminiumplättchen 22, die bei größerer Tiefe vorhanden sind, durch die Aluminiumplättchen 22 in der Nähe der Oberfläche des oberen Beschichtungsfilms sichtbar. Da der obere Beschichtungsfilm dünn ist (mit einer Dicke von 1,5 µm oder mehr und 4 µm oder weniger), sind alle Aluminiumplättchen 22 einschließlich der Aluminiumplättchen 22, die an einem unteren Teil des oberen Beschichtungsfilms vorhanden sind, auch dann sichtbar, wenn ein Pigment darin enthalten ist. Die Vorsprungflächenbelegung ist aus einem Bild des oberen Beschichtungsfilms entnehmbar, das von dessen Seitenfläche mit oder ohne die auf der Oberfläche vorgesehene transparente Klarschicht aufgenommen ist.
Die Überlappungsrate kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden, wobei sich „Σ Reflexionsfläche“ auf die Gesamtsumme der reflektierenden Flächen, die das einfallende Licht reflektieren, aller im oberen Beschichtungsfilm 15 enthaltenen Aluminiumplättchen 22 bezieht. $Überlappungsrate (%) = [(\sum Reflexionsfläche - Vorsprungsfläche) / \sum Reflexionsfläche] \times 100$
Eine größere Vorsprungflächenbelegung bedeutet, dass in dem oberen Beschichtungsfilm 15 viele Aluminiumplättchen 22 enthalten sind, was die Überlappungsrate entsprechend erhöht und damit die durch die Höhendifferenz verursachte diffuse Reflexion verstärkt. Die Überlappungsrate beträgt vorzugsweise 21% oder mehr und 59% oder weniger, und bevorzugter 27% oder mehr und 49% oder weniger.
Eine Menge der im oberen Beschichtungsfilm 15 enthaltenen Aluminiumplättchen 22 beträgt vorzugsweise 6% oder mehr und 25% oder weniger in PWC (d.h. Aluminiumplättchengewicht/(Aluminiumplättchengewicht + Gewicht der Harzzusammensetzung) × 100)
6 ist ein Diagramm zur Darstellung eines bevorzugten Bereichs der Hauptachsenlänge des Aluminiumplättchens 22 und eines bevorzugten Bereichs der Vorsprungflächenbelegung (d.h. der Überlappungsrate). Die Prozentsätze in Klammern an der vertikalen Achse stellen Überlappungsraten dar.
Die Harzkomponente des unteren Beschichtungsfilms 14 und des oberen Beschichtungsfilms 15 ist jeweils nicht besonders beschränkt. Als Harzkomponente können beispielsweise Acrylharz, Polyesterharz, Polyurethanharz, Vinylharz oder dergleichen verwendet werden.
Die Harzkomponente der transparenten Klarschicht 16 ist nicht besonders beschränkt. Es kann eine Kombination aus Acrylharz und/oder Polyesterharz und Aminoharz oder Acrylharz und/oder Polyesterharz verwendet werden, die durch Reaktion einer Carbonsäure gehärtet wird, und es kann ein Epoxidhärtungssystem verwendet werden.
<Beispiele und Vergleichsbeispiele>
-Beispiel 1-
Ein mehrschichtiger Beschichtungsfilm, bestehend aus einem unteren Beschichtungsfilm (einer festen Schicht) und einem oberen Beschichtungsfilm (einer metallischen Schicht), wurde auf einer Oberfläche eines Stahluntergrunds aufgebracht. Als Harz des unteren Beschichtungsfilms wurde Acryl-Melaminharz verwendet. Als Pigment des unteren Beschichtungsfilms wurde Carbon Black verwendet. Die Dicke des unteren Beschichtungsfilms und die Pigmentkonzentration wurden so eingestellt, dass der Helligkeitswert L* durch den L*-Wert = 3 ausgedrückt wird. Genauer gesagt wurde die Menge des darin enthaltenen Carbon Black auf 8,5% in PWC eingestellt und die Filmdicke betrug 20 µm.
Der obere Beschichtungsfilm wurde mit einer Dicke von 2,5 µm und einem Anteil der Aluminiumplättchen von 11% in PWC ausgebildet. Im oberen Beschichtungsfilm war kein Farbstoff (d.h. kein Pigment) enthalten.
Die im oberen Beschichtungsfilm enthaltenen Aluminiumplättchen hatten folgende Merkmale: die Oberflächenrauheit Ra betrug 15 nm; der durchschnittliche Wert der Seitenverhältnisse betrug 1,5; die durchschnittliche Partikelgröße betrug 11 µm; die Standardabweichung der Partikelgrößenverteilung betrug 10% bis 20% der durchschnittlichen Partikelgröße; die Dicke betrug 0,11 µm, und die Vorsprungflächenbelegung der Aluminiumplättchen betrug 61% (d.h. die Überlappungsrate betrug 35%).
-Beispiele 2 bis 15 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6-

Wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt ist, wurden mehrschichtige Beschichtungsfilme der Beispiele 2 bis 4 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 gebildet, bei denen sich der Helligkeitswert L* des unteren Beschichtungsfilms oder die Dicke des oberen Beschichtungsfilms oder der Aluminiumplättchengehalt oder die Oberflächenrauheit Ra, die durchschnittliche Partikelgröße, die Dicke oder die Vorsprungflächenbelegung (d.h. die Überlappungsrate) des Aluminiumplättchens jeweils unterschieden. Der Durchschnittswert der Seitenverhältnisse der Aluminiumplättchen lag in allen mehrschichtigen Beschichtungsfilmen bei 1,5. Die Standardabweichung der Partikelgrößenverteilung der Aluminiumplättchen betrug in allen mehrschichtigen Beschichtungsfilmen 10% bis 20% der durchschnittlichen Partikelgröße. Tabelle 1

			Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Beispiel 6	Beispiel 7	Beispiel 8	Beispiel 9	Beispiel 10	Beispiel 11
Oberer Beschichtungsfilm	Aluminiummerkmale	Oberflächenrauheit Ra (nm)	15	15	15	30	15	15	15	15	15	15	15
		Durchschnittliche Partikelgröße (µm)	11	11	11	11	11	11	7	15	11	11	11
		Dicke (µm)	0,11	0,11	0,11	0,11	0,07	0,15	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11
	Aluminiumanteil (%) in PWC		11	11	11	11	11	11	11	11	11	11	6
	Beschichtungsfilmdicke (µm)		2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	1,5	4	2,5
	Flächenbelegung (%)		61	61	61	61	78	51	61	61	41	79	41
	Überlappungsrate (%)		35	35	35	35	47	27	35	35	23	48	22
Untere Beschichtung	Carbonanteil (%) in PWC		8,5	2,6	1,3	8,5	8,5	8,5	8,5	8,5	8,5	8,5	8,5
	Beschichtungsfilmdicke (µm)		20	20	20	20	20	20	20	20	20	20	20
	L*-Wert		3	20	30	3	3	3	3	3	3	3	3
Bewertung der metallischen Textur			⊚	⊚	○	○	○	○	○	○	○	○	○
Hinweis: Der Begriff „Aluminium“ bezieht sich auf „Aluminiumplättchen“. Der Begriff „Flächenbelegung“ bezieht sich auf „Vorsprungflächenbelegung von Aluminiumplättchen“. Der Begriff „Carbon“ bezieht sich auf „Carbon Black“.

Tabelle 2

			Beispiel 12	Beispiel 13	Beispiel 14	Beispiel 15	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 4	Vergleichsbeispiel 5	Vergleichsbeispiel 6
Oberer Beschichtungsfilm	Aluminiummerkmale	Oberflächenrauheit Ra (nm)	15	25	20	20	20	45	30	20	15	15
		Durchschnittliche Partikelgröße (µm)	11	9	14	14	14	12	5	18	11	11
		Dicke (µm)	0,11	0,15	0,14	0,14	0,14	0,12	0,15	0,15	0,11	0,11
	Aluminiumanteil (%) in PWC		25	13	9	21	29	14	15	15	5	11
	Beschichtungsfilmdicke (µm)		2,5	4	3	3	3	2,5	3	3	2,5	2,5
	Flächenbelegung (%)		90	76	52	86	95	70	70	70	36	61
	Überlappungsrate (%)		59	45	28	54	66	41	40	40	18	35
Untere Beschichtung	Carbonanteil (%) in PWC		8,5	8,5	8,5	8,5	8,5	8,5	8,5	8,5	8,5	0,5
	Beschichtungsfilmdicke (µm)		20	20	20	20	20	20	20	20	20	20
	L*-Wert		3	3	3	3	3	3	3	3	3	45
Bewertung der metallischen Textur			○	○	⊚	○	×	×	×	×	×	×
Hinweis: Der Begriff „Aluminium“ bezieht sich auf „Aluminiumplättchen“. Der Begriff „Flächenbelegung“ bezieht sich auf „Vorsprungflächenbelegung von Aluminiumplättchen“. Der Begriff „Carbon“ bezieht sich auf „Carbon Black“.

[Bewertung der metallischen Textur]
In Bezug auf jeden der mehrschichtigen Beschichtungsfilme der Beispiele 1 bis 15 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 wurde ein Grad an metallischer Textur (ob der mehrschichtige Beschichtungsfilm eine Textur eines schön polierten Metalls aufwies oder nicht oder ob der mehrschichtige Beschichtungsfilm starke Flip-Flop-Eigenschaften aufwies oder nicht) in drei Stufen anhand der Betrachtung des Erscheinungsbildes bewertet. Tabelle 1 zeigt die Bewertungsergebnisse. Ein Doppelkreis (⊚) zeigt ein hohes Maß an metallischer Textur, ein Kreis (O ein mittleres Maß an metallischer Textur und ein Kreuz (x) ein geringes Maß an metallischer Textur.
In den Beispielen 1 bis 15 wurden mehrschichtige Beschichtungsfilme mit metallischer Textur erhalten. Besonders in den Beispielen 1, 2 und 14 war der Grad metallischer Textur hoch.
Die metallische Textur von Beispiel 3 wurde als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1 und 2. Es wird davon ausgegangen, dass dies daran liegt, dass der untere Beschichtungsfilm von Beispiel 3 aufgrund des hohen L*-Wertes seines unteren Beschichtungsfilms schlechtere Flip-Flop-Eigenschaften aufweist. Dies zeigt sich auch an dem Bewertungsgrad, der durch ein Kreuz (x) ausgedrückt wird, der metallischen Textur des Vergleichsbeispiels 6 (L*-Wert = 45).
Die metallische Textur von Beispiel 4 wurde als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1. Es wird davon ausgegangen, dass dies daran liegt, dass die Aluminiumplättchen von Beispiel 4 eine große Oberflächenrauheit aufwiesen und daher mehr Licht von den Aluminiumplättchen als diffuse Reflexionen reflektiert wurde, d.h. geometrische optische Reflexionen waren schwach und metallische Anmutungen waren reduziert. Dies zeigt sich auch an dem Bewertungsgrad, der durch ein Kreuz (x) ausgedrückt wird, der metallischen Textur des Vergleichsbeispiels 2 (Oberflächenrauheit Ra = 45 nm).
Die metallische Textur von Beispiel 5 wurde als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1. In Beispiel 5 war die Anzahl enthaltener Aluminiumplättchen größer als bei Beispiel 1, obgleich der Aluminiumplättchengehalt der gleiche wie in Beispiel 1 war, da die Dicke jedes in Beispiel 5 enthaltenen Aluminiumplättchens 5 dünn war. Aus diesem Grund war die Vorsprungflächenbelegung (d.h. die Überlappungsrate) der Aluminiumplättchen in Beispiel 5 groß. Die Wirkung der diffusen Reflexion wurde daher aufgrund des Höhenunterschieds zwischen den Aluminiumplättchen verstärkt, und es wird davon ausgegangen, dass dies der Grund dafür ist, dass die metallische Textur als etwas schlechter bewertet wurde. Die metallische Textur von Beispiel 6 wurde dagegen als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1. Es wird davon ausgegangen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Dicke jedes Aluminiumplättchens in Beispiel 6 im Gegensatz zu Beispiel 5 dick war, und daher die Vorsprungflächenbelegung reduziert war und die geometrische optische Reflexion schwach war.
Die metallische Textur von Beispiel 7 wurde als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1. Es wird davon ausgegangen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Partikelgröße des Aluminiumplättchens klein war und daher die Wirkung der diffusen Reflexion aufgrund der Ränder der Aluminiumplättchen verstärkt wurde. Dies zeigt sich auch an dem Bewertungsgrad, der durch ein Kreuz (x) ausgedrückt wird, der metallischen Textur des Vergleichsbeispiels 3 (durchschnittliche Partikelgröße eines Aluminiumplättchens = 5 µm). Die metallische Textur von Beispiel 8 wurde dagegen als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1. Es wird davon ausgegangen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Partikelgröße des Aluminiumplättchens in Beispiel 8 im Gegensatz zu Beispiel 7 groß war und daher die Partikeltextur durch solche Aluminiumplättchen verbessert wurde. Dies zeigt sich auch an dem Bewertungsgrad, der durch ein Kreuz (x) ausgedrückt wird, der metallischen Textur des Vergleichsbeispiels 4 (durchschnittliche Partikelgröße eines Aluminiumplättchens = 18 µm).
Die metallische Textur von Beispiel 9 wurde als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1. Es wird davon ausgegangen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Dicke des oberen Beschichtungsfilms dünn war und daher die Vorsprungflächenbelegung reduziert war und die geometrische optische Reflexion schwach war. Die metallische Textur von Beispiel 10 wurde dagegen als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1. Es wird davon ausgegangen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Dicke des oberen Beschichtungsfilms groß war, und daher die Vorsprungflächenbelegung (d.h. die Überlappungsrate) erhöht war und die Wirkung der diffusen Reflexion aufgrund der Höhendifferenz zwischen den Aluminiumplättchen erhöht war.
Die metallische Textur von Beispiel 11 wurde als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1. Es wird davon ausgegangen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass der Aluminiumplättchenanteil klein war und daher die Vorsprungflächenbelegung reduziert war und die geometrische optische Reflexion schwach war. Dies zeigt sich auch an dem Bewertungsgrad, der durch ein Kreuz (x) ausgedrückt wird, der metallischen Textur des Vergleichsbeispiels 5 (Aluminiumplättchengehalt = 5%). Die metallische Textur von Beispiel 12 wurde dagegen als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1. Es wird davon ausgegangen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass der Aluminiumplättchengehalt groß war, und daher die Vorsprungflächenbelegung (d.h. die Überlappungsrate) erhöht war und die Wirkung der diffusen Reflexion aufgrund der Höhendifferenz zwischen den Aluminiumplättchen erhöht war. Dies zeigt sich auch an der Vorsprungflächenbelegung des Vergleichsbeispiels 1, die 90% überstieg, (Aluminiumgehalt = 29%) und dem Bewertungsgrad, der durch ein Kreuz (x) ausgedrückt wird, der Metalltextur des Vergleichsbeispiels 1.
Die metallische Textur von Beispiel 13 wurde als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 1. Es wird davon ausgegangen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Partikelgröße der Aluminiumplättchen klein war, was die diffuse Reflexion aufgrund der Ränder der Aluminiumplättchen etwas erhöhte, und dass auch die Vorsprungflächenbelegung (d.h. die Überlappungsrate) der Aluminiumplättchen groß war, was die diffuse Reflexion aufgrund des Höhenunterschieds zwischen den Aluminiumplättchen etwas erhöhte. Die metallische Textur von Beispiel 15 wurde als etwas schlechter bewertet als die metallische Textur von Beispiel 14. Es wird davon ausgegangen, dass dies daran lag, dass die Vorsprungflächenbelegung (d.h. die Überlappungsrate) der Aluminiumplättchen groß war, was zu einer etwas stärkeren diffusen Reflexion aufgrund der Höhendifferenz zwischen den Aluminiumplättchen führte.
Der obere Beschichtungsfilm jedes der obigen Beispiele enthält keinen Farbstoff. Allerdings kann ein Farbstoff, wie z.B. ein Pigment von roter Farbe, dem oberen Beschichtungsfilm zugesetzt werden, um eine Farbe metallischer Textur zu erhalten.
Bezugszeichenliste

11: Kraftfahrzeugkarosserie (Stahlblech)
12: mehrschichtiger Beschichtungsfilm
13: Elektrotauchbeschichtungsfilm
14: Unterer Beschichtungsfilm
15: Oberer Beschichtungsfilm
16: Transparenter Klarschichtfilm
21: Pigment (Farbstoff)
22: Aluminiumplättchen
23: Pigment (Farbstoff)
25: Diffuse Reflexion aufgrund von Rand
26: Diffuse Reflexion aufgrund von Höhendifferenz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H10192776 [0004]
JP 2005200519 [0004]
JP 201030075 [0004]

Claims

Mehrschichtiger Beschichtungsfilm, welcher einen unteren Beschichtungsfilm, der direkt oder indirekt auf einer Oberfläche eines Beschichtungsziels ausgebildet ist, und einen oberen Beschichtungsfilm, der auf dem unteren Beschichtungsfilm aufgeschichtet ist, umfasst, wobei ein Helligkeitswert L* des unteren Beschichtungsfilms 30 oder weniger beträgt, der obere Beschichtungsfilm eine große Anzahl von Aluminiumplättchen als Glanzmaterial enthält, die Aluminiumplättchen jeweils eine Oberflächenrauheit Ra von 30 nm oder weniger aufweisen, die Aluminiumplättchen jeweils eine Dicke von 70 nm oder mehr und 150 nm oder weniger aufweisen, die in dem oberen Beschichtungsfilm enthaltenen Aluminiumplättchen ein Seitenverhältnis von 3 oder weniger aufweisen, das durch Teilen einer Hauptachsenlänge des Aluminiumplättchens durch eine Nebenachsenlänge desselben erhalten wird, und, wenn eine Partikelgröße des Aluminiumplättchens als Quadratwurzel aus einem Produkt der Hauptachsenlänge der Nebenachsenlänge definiert ist, eine durchschnittliche Partikelgröße 7 µm oder mehr und 15 µm oder weniger beträgt und eine Standardabweichung einer Partikelgrößenverteilung 30% oder weniger der durchschnittlichen Partikelgröße beträgt und, wenn alle in dem oberen Beschichtungsfilm enthaltenen Aluminiumplättchen auf einer Oberfläche des oberen Beschichtungsfilms vorstehen, eine Vorsprungflächenbelegung, die eine Flächenbelegung der Vorsprünge der Aluminiumplättchen auf der Oberfläche des oberen Beschichtungsfilms ist, 40% oder mehr und 90% oder weniger beträgt.
Mehrschichtiger Beschichtungsfilm nach Anspruch 1, wobei die Vorsprungflächenbelegung 50% oder mehr und 80% oder weniger beträgt.
Mehrschichtiger Beschichtungsfilm nach Anspruch 1 oder 2, wobei der obere Beschichtungsfilm eine Dicke von 1,5 µm oder mehr und 4 µm oder weniger aufweist.
Beschichteter Gegenstand, welcher den mehrschichtigen Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst.