专利名称：金属涂膜结构体和形成该金属涂膜的方法
技术领域：
本发明涉及新型的金属涂膜结构体和形成该金属涂敷莫的方法，更具体地说，涉及具有高芒塞尔色度(Munsell chroma)和良好光泽感的新型金属涂膜结构体，甚至在具有从中等芒塞尔值至高芒塞尔值之间的芒塞尔色度值的金属涂膜中即使膜厚度不均匀也不会存在色差，以及涉及形成金属涂膜的方法。
金属涂料已广泛地用于现有技术中。对于遮盖底涂层的目的来说所得到的涂膜通常以干燥膜厚度15-25μm形成，并含有闪光材料、通常用于着色的彩色颜料等以便在上述厚度下具有3％或更低的透光系数。当然，用上述金属涂料涂饰的汽车、摩托车等在市场上普遍存在而无需费力地修饰其本身。
然而，对于遮盖底涂层的目的来说，常规的金属涂膜需要提高在金属涂料组合物中所含有的闪光材料的含量，或将无机颜料如炭黑或缺乏透明度的有机颜料加入到金属涂料组合物中，导致了使得不能获得具有高芒塞尔色度值和在从中等芒塞尔值至高芒塞尔值范围内具有良好光泽感的金属涂膜，以及提高金属涂膜的成本诸问题。
作为解决上述问题的一个方法，使用彩色底涂层作为金属涂膜的底涂层的方法也已经使用，导致涂料成本提高的问题。
日本专利公开No.10190/86公开了一种包括形成双层涂膜的方法，该膜由低遮盖力外涂膜与在外涂膜的完全遮盖下具有平均百分反射率在平均百分反射率±15％范围内和具有色差在0.5或更低范围内的特定中间涂膜的结合体组成。
然而，以上涂膜形成方法涉及非金属光泽色涂层而不涉及具有与金属膜一样的光泽感的涂层体系。相应地，上述方法在金属修饰膜中的应用将产生以下问题因涂膜厚度的不均匀导致色差，和使得不可能获得具有高芒塞尔色度的金属涂膜。
本发明的目的是提供一种由金属涂膜和彩色颜料组成的金属涂膜结构体，该金属涂膜通过仅仅使用闪光物质能够获得改进的芒塞尔色度、光泽感和在中等芒塞尔值至高芒塞尔值范围内的色调，该颜料可方便地用来形成金属涂膜，而不会在金属涂膜产生涂膜厚度的不均匀性但没有形成均匀涂膜的情况下因涂膜厚度的不均匀性而产生色差。
本发明人进行了深入的研究以实现上述目的并发现上述目的可通过一种方法来容易地实现，该方法包括将当根据下述方法测量时具有所规定的透射率各自为30-60％、40-70％或60-90％的遮盖力缺乏(power-lacking)金属涂膜层压到具有所规定的亮度值的灰色，除灰色以外的非金属光泽色(下文简称非金属光泽色)，或银白色-金属色或彩色-金属色底涂膜上，得以实现本发明。
即，本发明提供(1)金属涂膜结构体，是通过将含有闪光物质的低遮盖力金属涂膜层压到灰色底涂膜上形成的，其中在最小膜厚度和最大膜厚度之间因低遮盖力金属涂膜厚度的不均匀性而导致的在膜厚度差值15μm或更低的范围内的色差(ΔE)是在1.5或更低范围内，灰色底涂膜具有心理明度指数即L值在35-90范围内和在从预定金属涂膜的L值加上35或更少到负值的范围内，低遮盖力金属涂膜含有至少0.1％(按颜料体积浓度)的闪光物质并在至少10μm的干燥膜厚度下在400-700nm波长范围内的预定金属涂膜色彩的波长范围下测量时显示出具有透射率30-60％的遮盖性能量缺乏(power-lacking)色彩；(2)金属涂膜结构体，是通过将含有闪光物质的低遮盖力金属涂膜层压到非金属光泽色底涂膜上形成的，其中在最小膜厚度和最大膜厚度之间因低遮盖力金属涂膜厚度的不均匀性而导致的在膜厚度差值15μm或更低的范围内的色差(ΔE)是在1.5或更低范围内，非金属光泽色底涂膜具有心理明度指数即L值在35-90范围内和在从预定金属涂膜的L值加上35或更少到负值的范围内，低遮盖力金属涂膜含有至少0.1％(按颜料体积浓度)的闪光物质并在至少10μm的干燥膜厚度下在400-700nm波长范围内的预定金属涂膜色彩的波长范围下测量时显示出具有透射率40-70％的遮盖力缺乏色彩；
(3)金属涂膜结构体，是通过将任意性地含有闪光物质的低遮盖力外涂膜(可称作低遮盖力金属涂膜)层压到银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜上形成的，其中在最小膜厚度和最大膜厚度之间因外涂膜厚度的不均匀性而导致的在膜厚度差值15μm或更低的范围内的色差(ΔE)是在1.5或更低范围内，银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜具有心理明度指数即L值在35-90范围内和在从预定金属涂膜的L值加上35或更少到负值的范围内，低遮盖力外涂膜含有0-2.0％(按颜料体积浓度)的闪光物质并在至少10μm的干燥膜厚度下在400-700nm波长范围内的预定金属涂膜色彩的波长范围下测量时显示出具有透射率60-90％的遮盖力缺乏色彩；(4)形成金属涂膜的方法，包括将含有闪光物质的低遮盖力金属涂膜层压到灰色底涂膜上，其中在最小膜厚度和最大膜厚度之间因低遮盖力金属涂膜厚度的不均匀性而导致的在膜厚度差值15μm或更低的范围内的色差(ΔE)是在1.5或更低范围内，该方法在于在具有心理明度指数即L值在35-90范围内和在从预定金属涂膜的L值加上35或更少的范围内的灰色底涂膜上涂敷含有至少0.1％(按颜料体积浓度)的闪光物质的金属涂料组合物和形成在至少10μm的干燥膜厚度下在400-700nm波长范围内的预定金属涂膜色彩的波长范围下测量时显示出具有透射率30-60％的遮盖力缺乏色彩的低遮盖力金属涂膜；(5)形成金属涂膜的方法，包括将含有闪光物质的低遮盖力金属涂膜层压到非金属光泽色底涂膜上，其中在最小膜厚度和最大膜厚度之间因低遮盖力金属涂膜厚度的不均匀性而导致的在膜厚度差值15μm或更低的范围内的色差(ΔE)是在1.5或更低范围内，该方法在于在具有心理明度指数即L值在35-90范围内和在从预定金属涂膜的L值加上35或更少的范围内的非金属光泽色底涂膜上涂敷含有至少0.1％(按颜料体积浓度)的闪光物质的金属涂料组合物和形成在至少10μm的干燥膜厚度下在400-700nm波长范围内的预定金属涂膜色彩的波长范围下测量时显示出具有透射率40-70％的遮盖力缺乏色彩的低遮盖力金属涂膜；(6)形成金属涂膜的方法，包括任意性地含有闪光物质的低遮盖力外涂膜(可称作低遮盖力金属涂膜)层压到银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜上，其中在最小膜厚度和最大膜厚度之间因外涂膜厚度的不均匀性而导致的在膜厚度差值15μm或更低的范围内的色差(ΔE)是在1.5或更低范围内，该方法在于在具有心理明度指数即L值在35-90范围内和在从预定金属涂膜的L值加上35或更少的范围内的银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜上涂敷含有0-2.0％(按颜料体积浓度)的闪光物质的低遮盖力外涂层组合物和形成在至少10μm的干燥膜厚度下在400-700nm波长范围内的预定金属涂膜色彩的波长范围下测量时显示出具有透射率60-90％的遮盖力缺乏色彩的低遮盖力外涂膜。
在本发明中用于形成灰色底涂膜的涂料组合物是消色即灰色涂料组合物，它是通过将白色颜料如钛白和黑色颜料如炭黑加入到由诸如醇酸树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂或类似树脂的基础树脂和诸如氨基树脂、多异氰酸酯或类似物的交联剂组成的载体组分中而形成的。
在本发明中用于形成非金属光泽色底涂膜的涂料组合物是彩色、含颜料的涂料组合物，它是通过将红色、黄色、蓝色或类似颜色的彩色颜料或该彩色颜料与无彩色颜料的混合物加入到上述载体组分中而形成的。本发明中底涂膜的非金属光泽色的使用使得有可能获得显示出改进的透明感的金属涂膜。
用于形成银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色(下面简单地称作金属光泽色)底涂膜的涂料组合物是通过将下述的闪光物质加入到用来形成灰色底涂膜的涂料组合物中或加入到用来形成非金属光泽色底涂膜的涂料组合物中所制备的涂料组合物。
在本发明的底涂膜中银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色的使用使得有可能获得(1)即使外涂层是不含闪光物质的透明色时仍具有高芒塞尔色度的金属涂膜，和(2)在任何角度观察都显示出透明色调，即在强光区显示有极高芒塞尔色度的纯色调以及同样在阴暗区显示出高芒塞尔色度的高度透明金属涂膜。
底涂膜的亮度值是通过改变白色颜料和黑色颜料之间的混合比来控制，使所得的L值在35-90范围内。
上述底涂组合物的涂膜厚度没有特殊的限制，但通常在15-50μm范围内。
在本发明中用于形成金属涂膜的金属涂料组合物含有作为主要组分的上述载体组分和闪光物质。闪光物质的实例包括金属颜料如铝，不锈钢，镍，黄铜和类似物，殊粒状云母，云母状氧化铁(MIO)，镀敷金属的玻璃碎片颜料(商品名，METASHINE，由Nippon Sheet Glass Co.Ltd.出售)，和类似物。除闪光物质外，金属涂料组合物还含有通常用来着色的彩色颜料。
在金属涂料组合物中包含闪光物质，在金属光泽色底涂膜的情况下，含量按颜料体积浓度(PVC)计算是0-2.0％，和在除金属光泽色底涂膜以外的情况下含量是至少0.1％，而且含量应使得在使用灰色底涂膜的情况下金属涂膜的透射率在30-60％范围内，在使用非金属光泽色底涂膜的情况下透射率在40-70％范围内，和在使用银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜的情况下透射率是60-90％。
在金属涂料组合物中一般含有0.1-8％(按颜料体积浓度计算)的闪光物质，但使用银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜的情况下除外。以低于0.1％(按PVC计)的量是闪光物质使得不可能获得显示金属感的涂膜。另一方面，以高于8％(按PVC计)的量使用闪光物质使得不可能获得产生了在金属涂膜的遮盖性能量缺乏色彩和底涂膜的色彩之间的综合色的高度透明金属涂膜。
本发明的金属涂膜结构体可使透明的或透明色的层任意性地层压到金属涂膜上。用于形成透明层的涂料组合物可包括由上述载体组分和通过将透明彩色颜料以5％或更少的量(按PVC)加入到上述透明涂料组合物中所制备的透明色涂料组合物组成的透明涂料组合物。该透明涂料组合物一般15-50μm的涂膜厚度涂敷。
在本发明的金属涂膜结构体中，以至少10μm、优选10-30μm的膜厚度形成金属涂膜。金属涂膜是低遮盖性的并因膜厚度的不均匀而易产生色差，使得一般很难获得具有1.5或更低的色差的金属涂膜。然而，根据本发明，金属涂膜的透射率被控制在30-60％(对于灰色底涂膜)，40-70％(对于非金属光泽色底涂膜)和60-90％(对于金属光泽色底涂膜)，从而分别显示遮盖性能量缺乏色彩，以及所得到的金属涂膜与具有规定的L值的底涂膜结合，以利用遮盖性能量缺乏色彩，使得有可能获得在15μm或更低的膜厚度差值下具有1.5或更低的色差的金属涂膜。
以上L值是指在Hunter色差公式中定义的并从JIS Z8722中定义的三刺激值X、Y、Z测定的心理明度指数。色差是通过使用MINORUTA光谱色度仪CM1000(商品名，由MINORUTA Co.Ltd出售)测量的值。
上述透射率是在波长400-700nm范围内(例如在金属涂膜色彩范围是在蓝色范围内的情况下400-500nm的波长、在黄色范围内的情况下550-650nm的波长和在红色范围内的情况下600-700nm波长)预定金属涂膜色彩的波长范围下测量的值。虽然以上透射率一般根据涂膜厚度来变化，根据本发明，控制金属涂膜以便具有上述透射率。
在本发明的金属涂膜中，从在金属涂膜具有涂膜厚度差值在15μm或更少的范围内获得具有色差在1.5或更低的范围内的金属涂膜来考虑，底涂膜的选择是重要的。本发明需要选择具有规定的L值的底涂膜，即L值在35-90范围内，和在从预定金属涂膜的L值加上35或更少(优选加上0-35)到负值的范围内。当底涂膜的L值偏出从预定金属涂膜的L值加上35或更少到负值的以上范围时，金属涂膜的色调将因低遮盖力而有大的变化，使得不可能获得具有色差为1.5或更低的金属涂膜。
在本发明中金属涂膜的形成是通过在涂敷汽车、摩托车等中常用的方法进行的。
即，通过诸如喷涂、静电空气喷涂、旋转静电喷涂等的涂敷方法将L值在预定金属涂膜的L值加上35或更少到负值的灰色、非金属光泽色或金属光泽色底涂组合物涂敷在基底上，随后在室温下放置2-10分钟以部分地除去溶剂，在70-160℃下热固化10分钟至1小时以形成固化的底涂膜，然后通过将金属涂料组合物涂敷在已固化的底涂膜上并在与以上同样的热固化条件下进行热固化以在其上面获得金属涂膜，在热固化之前通过由上述涂敷方法将金属涂料组合物涂敷在未固化的底涂膜上以在其上面形成未固化的金属涂膜和热固化未固化的底涂膜和未固化的金属涂膜以在底涂膜上获得金属涂膜。
在涂敷透明涂料组合物的情况下，在与底涂组合物和金属涂料组合物相同的条件下涂敷透明涂料组合物并热固化，但一般由所谓的三涂一烘方法进行涂敷和固化，该方法包括由湿压湿涂敷方法分别涂敷底涂组合物、金属涂料组合物和透明涂料组合物和同时固化三涂膜，或由所谓三涂两烘涂敷方法进行涂敷和固化，该方法包括涂敷和固化低涂组合物以形成底涂膜，随后在其上面由湿压湿涂敷方法涂敷金属涂料组合物和透明涂料组合物，和同时热固化两涂膜。
即，根据本发明，灰色、非金属光泽色或金属光泽色底涂膜的亮度值，以及金属涂膜的膜厚度和透射率分别被预定在规定的范围内，使得有可能提供一种金属涂膜，在中等芒塞尔值至高芒塞尔值的范围内该膜显示出色调上的窄变化(尽管是低遮盖性的)，色差为1.5或更低的高芒塞尔色度，和良好的光泽感。
由下面的实施例和对比实施例详细说明本发明，其中“份数”表示“重量份数”。
实施例1通过使用蜜胺-醇酸树脂涂料组合物(由Kansai Paint Co.，Ltd销售，商品名Amilac Gray Color)制备用来形成L值分别为37，53，62，70，82和90的六种底涂膜的灰色低涂组合物A，B，C，D，E和F。
将所得到的灰色涂料组合物涂敷在已表面处理过的钢板上至干燥膜厚度各自为30μm，随后在160℃下热固化30分钟制得各自有底涂膜的涂敷试验板，在所得到的涂敷试验板的底涂膜上涂敷含有2.5％(按PVC)的珠粒状云母的金属涂料组合物(由Kansai Paint Co.，Ltd出售，商品名SOFLEX5100桔黄色)至干燥膜厚度为20μm，形成了透射率为40％和L值为51的金属涂膜，由湿压湿涂敷方法在其上面涂敷透明涂料组合物(由Kansai PaintCo.，Ltd出售，商品名RETAN PG Clear)至干燥膜厚度25μm，然后在80℃下热固化30分钟，获得六种金属涂敷试验板，各自作为标准金属涂膜。
另一方面，重复上述操作程序，只是将上述金属涂料组合物涂敷到以上六种灰色底涂膜上至干燥膜厚度35μm，随后涂敷上述透明涂料组合物至干燥膜厚度25μm，获得厚的金属涂膜。分别测量在厚的金属涂膜和标准金属涂膜之间的色差(ΔE)。结果示于表1。低涂组合物F的使用对应于对比实施例2通过使用蜜胺-醇酸树脂涂料组合物(由Kansai Paint Co.，Ltd销售，商品名Amilac Red Color)制备用来形成L值分别为37，53，62，70和82的五种底涂膜的非金属光泽色低涂组合物A，B，C，D和E。
将所得到的非金属光泽色涂料组合物涂敷在已表面处理过的钢板上至干燥膜厚度各自为30μm，随后在160℃下热固化30分钟制得各自有底涂膜的涂敷试验板，在所得到的涂敷试验板的底涂膜上涂敷含有0.6％(按PVC)的殊粒状云母的金属涂料组合物(由Kansai Paint Co.，Ltd出售，商品名SOFLEX 5100红色)至干燥膜厚度为20μm，形成了透射率为68％和L值为28的金属涂膜，由湿压湿涂敷方法在其上面涂敷与实施例1中所使用的相同的透明涂料组合物(由Kansai Paint Co.，Ltd出售，商品名RETAN PGClear)至干燥膜厚度25μm，然后在80℃下热固化30分钟，获得五种金属涂敷试验板，各自作为标准金属涂膜。
另一方面，重复上述操作程序，只是将上述金属涂料组合物涂敷到以上五种非金属光泽色底涂膜上至干燥膜厚度35μm，随后涂敷上述透明涂料组合物至干燥膜厚度25μm，获得厚的金属涂膜。分别测量在厚的金属涂膜和标准金属涂膜之间的色差(ΔE)。结果示于表1。低涂组合物D和E的使用对应于对比实施例。
实施例3通过使用聚氨酯树脂涂料组合物(由Kansai Paint Co.，Ltd销售，商品名SOFLEX蓝色)制备用来形成L值分别为37，53，62，70，82和90的六种底涂膜的彩色-金属光泽色低涂组合物A，B，C，D，E和F。
将所得到的彩色-金属光泽色涂料组合物涂敷在已表面处理过的钢板上至干燥膜厚度各自为20μm从而制得在其上面各自有底涂膜的涂敷试验板，随后由湿压湿涂敷方法在所得到的涂敷试验板的底涂膜上涂敷无闪光物质的透明色涂料组合物(由Kansai Paint Co.，Ltd出售，商品名Soflex5200蓝色)至干燥膜厚度20μm，形成了透射率为88％和L值为43的金属涂膜，然后在80℃下热固化30分钟，获得金属涂敷试验板，各自作为标准金属涂膜。
另一方面，由湿压湿涂敷方法将上述透明色涂料组合物涂敷到以上六种彩色-金属光泽色底涂膜上至干燥膜厚度35μm，各自形成厚的金属涂膜。分别测量在厚的金属涂膜和标准金属涂膜之间的色差(ΔE)。结果示于表2。色调变化和闪光感的试验结果示于表2。低涂组合物E和F的使用对应于对比实施例。
实施例4通过使用与实施例3所使用的相同的彩色-金属光泽色低涂组合物制备用来形成L值分别为37，53，62，70，82和90的六种底涂膜的彩色-金属光泽色低涂组合物A，B，C，D，E和F。
将所得到的彩色-金属光泽色涂料组合物涂敷在已表面处理过的钢板上至干燥膜厚度各自为20μm从而制得在其上面各自有底涂膜的涂敷试验板，随后由湿压湿涂敷方法在所得到的涂敷试验板的底涂膜上涂敷一种涂料组合物(通过将镀敷金属的玻璃碎片颜料(由Nippon Sheet Glass Co.，Ltd.销售，商品名METASHINE)以0.05％(按PVC计)的量加入到在实施例3中使用的透明色涂料组合物中而制得)至干燥膜厚度20μm，然后在80℃下热固化30分钟，获得六种金属涂敷试验板，各自作为标准金属涂膜。
另一方面，由湿压湿涂敷方法将含有镀敷金属的玻璃碎片颜料的上述涂料组合物涂敷到以上六种彩色-金属光泽色底涂膜上至干燥膜厚度35μm，各自获得厚的金属涂膜。分别测量在厚的金属涂膜和标准金属涂膜之间的色差(ΔE)。结果示于表2。色调变化和闪光感的试验结果示于表2。低涂组合物E和F的使用对应于对比实施例。
表1
表2
试验方法(*1)在表2中，通过使用变角高速分光光度计GSP-1型(商品名，由Murakami Color Reseach Institute销售)来测量色调变化，其中入射角被固定在45°和接收角被改变，意味着在接收角-25°-0°范围内的阴暗区，和意味着在25°的接收角下的强光区。
(*2)在表2中，闪光感按如下方法由视觉评价。
3强光区和阴暗区显示了强烈的金属感和闪光感。
2强光区显示了强烈的金属感和闪光感。
1强光区和阴暗区显示了弱的金属感和闪光感。
权利要求
1.金属涂膜结构体，是通过将任意性地含有闪光物质的低遮盖力外涂膜层压到银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜上形成的，其中在最小膜厚度和最大膜厚度之间因低遮盖力外涂膜厚度的不均匀性而导致的在膜厚度差值15μm或更低的范围内的色差(ΔE)是在1.5或更低范围内，银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜具有心理明度指数即L值在35-90范围内和在从预定低遮盖力外涂膜的L值加上35或更少到负值的范围内，低遮盖力外涂膜含有0-2.0％(按颜料体积浓度)的闪光物质并在至少10μm的干燥膜厚度下在400-700nm波长范围内的预定低遮盖力外涂膜色彩的波长范围下测量时显示出具有透射率60-90％的遮盖力缺乏色彩。
2.根据权利要求1所要求的金属涂膜结构体，其中银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜具有L值在预定低遮盖力外涂膜的L值加上0-35的范围内。
3.根据权利要求1或2所要求的金属涂膜结构体，其中闪光物质是镀敷金属的玻璃碎片颜料。
4.根据权利要求1或2所要求的金属涂膜结构体，其中低遮盖力外涂膜具有最低干燥膜厚度在10-30μm范围内。
5.根据权利要求1或2所要求的金属涂膜结构体，其中透明的或透明色的涂膜被层压到低遮盖力外涂膜上。
6.形成金属涂膜结构体的方法，包括将任选含有闪光物质的低遮盖力外涂膜层压到银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜上，其中在最小膜厚度和最大膜厚度之间因低遮盖力外涂膜厚度的不均匀性而导致的在膜厚度差值15μm或更低的范围内的色差(ΔE)是在1.5或更低范围内，该方法包括在具有心理明度指数即L值在35-90范围内和在从预定低遮盖力外涂膜的L值加上35或更少的范围内的银白色-金属光泽色或彩色-金属光泽色底涂膜上涂敷含有0-2.0％按颜料体积浓度的闪光物质的低遮盖力外涂层组合物和形成在至少10μm的干燥膜厚度下在400-700nm波长范围内的预定低遮盖力外涂膜色彩的波长范围下测量时显示出具有透射率60-90％的遮盖力缺乏色彩的低遮盖力外涂膜。
全文摘要
一种金属涂膜结构体,是通过将低遮盖力金属涂膜层压到灰色、非金属光泽色或金属光泽色底涂膜上而形成的,其中当在规定的条件下测量时,在膜厚度差值15μm或更低的范围内的色差(ΔE)是在1.5或更低的范围内,底涂膜各自具有规定亮度值,它相对于预定金属涂膜的亮度值,预定金属涂膜各自显示出具有规定透射率范围内的遮盖力缺乏色彩;和形成金属涂膜的方法。
文档编号B05D5/06GK1335206SQ0112237
公开日2002年2月13日 申请日期2001年7月11日 优先权日2001年7月11日
发明者若林壮一, 藤田则男 申请人:雅马哈发动机株式会社, 关西涂料株式会社