涂层结构的制作方法

文档序号:3766123阅读:281来源:国知局
专利名称:涂层结构的制作方法
技术领域
本发明涉及一种施加于交通工具表面的涂层结构,例如汽车、船和飞机家具、电气用具、运动器械等。更详细地,本发明涉及一种涂层结构,该结构色彩夺目,随着角度的变化而颜色变化,有一定浓度和深度,并且同时由于颜色的相互作用由形成涂覆膜的较低层的色基产生不同的色泽。
例如,汽车的最终涂层通常是一种单色、金属色或珍珠色膜的形式。
该单色膜由颜料产生预定的色彩。该金属色膜含有色料和细微的铝片,从而不仅具有色料的颜色,而且由于铝片的不规则反射光而产生的闪耀的外观色彩。珍珠色膜包括基色膜和施加在其上的含有云母片的透明的云母基涂料,不仅能够在云母基膜产生的反射光作用下产生具有类似金属色膜的闪耀效果,而且能产生由基色膜产生的反射光,但由于云母片的干扰,能够产生比金属色膜产生的反射光较柔和的反射光。近来,特殊云母的使用能够产生带有随着角度变化而颜色变化的虹彩的外观色彩。
如上所述,近年来,用于汽车的涂层的外观色彩多种多样。在这种情况下,新涂料和涂覆技术的发展需要一种具有新型外观色彩的涂层结构,它不同于金属色膜和珍珠色膜。
因此,本发明的一个目的是为了提供一种不仅具有色彩夺目、颜色随着角度变化而变化、有一定浓度和深度的,而且与现有技术不同的新型外观和装饰光彩的涂层结构。
本发明的一个方面在于提供一种涂层结构,包括颜色基底(底色);置于该颜色基底之上的第一涂覆层;和包含在所述第一涂覆层中的透明亮泽构件,每一亮泽构件包括至少两种具有不同折射率的聚合物的交替叠层每一亮泽构件控制来自由该交替叠层产生的反射和干涉作用的干涉光和除该干涉光外的透射光。
因此,该涂层结构形成有一种着色机制,由该机制产生至少一种得自由该亮泽构件源自入射光源光谱的反射和干涉作用的干涉色;第一物体色,得自该光谱与该颜色基底的直接作用;第二物体色,得自透射过该亮泽构件的该光谱与该颜色基底的作用;这些颜色的混合而产生一种随着角度变化的颜色。
本发明的另一方面在于提供一种涂层结构,包括颜色基底;置于该颜色基底之上的第一和第二层,该第一层与该颜色基底相邻;和包含于所述第一和第二层中的第一和第二透明亮泽构件,每一亮泽构件都包括至少两种折射率不同的聚合物的交替叠层,每一亮泽构件控制得自由该交替叠层产生的反射和干涉作用的干涉光和除该干涉光之外的透射光,该第二亮泽构件比第一亮泽构件长,因此,该涂层结构形成有一种着色机制,由该机制产生;至少一种得自由该第一和第二亮泽构件产生的入射光源光谱的反射和干涉作用的干涉色;第一物体色,得自该光谱与该颜色基底的直接作用;第二物体色,得自透射过该第一和第二亮泽构件的该光谱与该颜色基底的作用;这些颜色的混合而产生一种随着角度变化的颜色。


图1A所示为本发明的含有透明亮泽构件及其着色机制的涂层结构的示意图;图1B所示该亮泽构件的放大截面;图2是与图1A相似的图,所示为当亮泽构件包括含有黑色颜料的层时的着色机制;图3是与图2相似的图,所示为当亮泽构件包括含有彩色颜料的层时的着色机制;图4A-B所示为亮泽构件的形状和结构的透视图;图5A-50所示为涂层结构的例子的截面或透视图图6A-6B是与图3相似的图,所示为当使用透明颜色基底和不透明颜色基底时的光路;图7是与图4B相似的图,所示为包括含有一种颜料的散射光吸收层的亮泽构件的形状和结构;和图8所示为涂层结构的评估值的表格。
参考图1A,本发明的涂层结构包括颜色基底B和置于其上的并且含有一定浓度的透明亮泽构件10的涂覆层20。每一亮泽构件10都包括交替或者有规律重复的至少两种其折射率不同的聚合物的叠层,如下所述,而且它还控制得自由该交替叠层产生的反射和干涉的干涉光和除该干涉光之外的透射光。该涂层结构产生至少一种得自由分散于其中的亮泽构件10产生的光或入射光谱L1的反射和干涉作用的干涉色Ci;第一物体色Cb1,得自光谱L1与颜色基底B的直接作用;第二物体色Cb2,得自透射过亮泽构件10的光或光谱L2与颜色基底B的作用。这三种颜色Ci,Cb1,Cb2的混合产生一种随着角度变化的颜色。
为了使遮盖力最大,使用一种已知的珍珠-云母颜料,作为基底材料的半透明或者不透明云母涂覆有二氧化钛或类似物,其经常用金属层覆盖。这种半透明的珍珠-云母颜料吸收或者反射部分入射光,并且散射作为透射光的残余光,其强度和纯度皆低。另一方面,不透明的珍珠-云母颜料吸收或者反射大部分入射光,并且几乎不发射透射光,产生较高的遮盖力,但具有较低水平的干涉色。值得注意的是,珍珠-云母颜料的遮盖力越小,其光透射的性能越高。
本发明的透明亮泽构件10目的不是通过用二氧化钛来涂覆半透明或者不透明的基底材料而提高遮盖力,而是使其最小化。亮泽构件10包括至少两种透明聚合物的交替叠层,为了提高其外观和观赏品质,完全利用由于光反射或干涉作用的着色(干涉色)和由于除其反射和干涉之外的光透射而产生的着色(透过色)。
入射到亮泽构件10上的光L1通常穿过两条分开的光路。光路L1的一部分进入亮泽构件10的交替叠层而由光的反射和干涉作用产生干涉光Ci。由于亮泽构件10是一个透明体这个事实,光L1的另一部分穿过亮泽构件10而形成高纯度的透射光L2。上述光L1的两部分的作用在提供一种新型的具有色彩夺目的、颜色随着角度而变化的、有深度和透明效果的涂层结构方面充当了重要的角色。
当从光谱L1的入射侧看到置于颜色基底B之上的且含有亮泽构件10的涂覆层20时,我们就可以看到由亮泽构件10产生的光谱L1的反射和干涉作用而产生强烈的干涉光Ci,第一物体色Cb1(由于光谱L1与颜色基底B的直接作用而产生的),第二物体色(当每一亮泽构件10没有布置用于完全吸收透射光的如下所述的散射光吸收层时,由于透射过亮泽构件10的光谱L2与颜色基底B作用而产生)。例如颜色Ci,Cb1,Cb2的混合产生了一种迄今未知的、特殊的、具有透明颜色、高亮度和深度的视觉效果。而且由亮泽构件10的交替叠层产生的光干涉导致颜色随着角度而变化。事实上,除了那些光谱L1,L2引起的着色之外,还存在由于光的多路输出而产生的着色,该多路输出是几个亮泽构件10产生的反射和干涉作用和由颜色基底B产生的反射的反复作用而产生的,它有助于复杂颜色变化。干涉色Ci和第一和第二物体色Cb1,Cb2在颜色变化方面充当了主要角色,因为每一次的反射、干涉和透射都衰减,所以输出光在其中充当了一个相对小的角色。
颜色基底B构成涂覆层20的基底,包括一个所需颜色(包括白色、灰色或黑色)的表面。通常,颜色基底B是通过在制品的将被涂覆的表面上施加一定颜色的底涂层而得到的。然而颜色基底B并没有局限于一种涂覆膜,如果其颜色可以不施加底涂层而得到的话,它可以是制品本身的表面,例如它可以是树脂或者金属材料的情况。
亮泽构件10不仅产生干涉和透射光,而且在除了干涉色之外的透射色方面控制它们。值得注意的是,亮泽构件10的交替叠层可以产生强烈的干涉色,还具有强烈的透射色。上述的控制包括干涉光和透射光的强度或透射率和峰值波长的任意的变化,而且还涉及光强度和波长的一类转变。采用一些措施可使这更为显著,例如在权利要求4中的措施,其中亮泽构件10的交替叠层包括含有非彩色或彩色着色剂的层。
而且当亮泽构件10不含有着色剂时,光谱L1被亮泽构件10反射并且与之发生干涉作用而产生一个非常透明的为干涉色所特有的色泽,除干涉光之外的透射光L2还产生一种对应于干涉色Ci的互补色的透明色泽,由于与基底B的相互作用而产生了一种特殊的组合色,如下所述。
参考图1B,亮泽构件10具有如图1B所示的截面,例如其中包括两种聚合物11,12的交替叠层。假设聚合物11,12的折射率为na和nb,这两种的厚度为da和db。为了得到所需的颜色或波长λ1的干涉色,应该满足如下的条件当na≥1.3和1.01≤nb/na≤1.40时,主要的反射峰值波长为λ1=2(nada+nbdb)。
为了满足这种条件,主要反射峰值波长λ1的确定不仅能够产生覆盖所有颜色范围紫色-绿色-红色的颜色,而且能够产生非常强烈的干涉光Ci。
在上述的条件中,条件na≥1.3来自于聚合物11,12的材料特征。条件1.01≤nb/na是来自于根据两种聚合物的交替叠层的形成的实际的生产条件和可见光区域的颜色的实际视觉可识别的水平。条件na/nb≤1.40也来自于形成两种聚合物的交替叠层的实际生产条件。特别是,当两种聚合物层的光学厚度(=折射率×厚度)相同时,即nada=nbdb,可以得到最大的反射率R。
亮泽构件10的聚合物11,12可以是树脂,包括聚酯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、尼龙、聚丙烯,聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、聚对亚苯基对苯二亚甲基酰胺,聚苯硫醚等,或其树脂的共聚物,其中选择两种其折射率不同的树脂用来使用。虽然亮泽构件10的交替聚合物层的数目没有特别地限定,但其优选5或者更高,特别是10-150。值得注意的是,当施加三种聚合物或更多时,聚合物的重复叠层需要按照预定的顺序而不改变该顺序。
制造包括这种交替叠层的亮泽构件10的方法可以选自物理沉积例如真空或电子沉积,离子喷镀和分子束外延,处理方法例如浇注、旋转涂覆,等离子体聚合和Langmuir-Blodgett技术,旋转方法例如熔体、湿法和干法旋涂。而且,可以使用连续的着色结构,它是通过带有用于形成交替叠层的特殊的喷丝头的熔体复合旋转装置而制备的。如果需要的话,将该连续着色结构进行拉伸处理,而得到应该所需截面,然后裁成预定的长度用来使用。
对于本发明的涂层结构,用于含有亮泽构件10的涂覆层20的粘合剂和外涂层透明涂料优选为透明树脂,包括所谓的形成涂覆膜的聚合物。特别是,形成涂覆膜的聚合物可以是丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚酯、聚氨酯和氨基树脂。硬化剂可以是烷氧基羟甲基蜜胺树脂、异氰酸酯或嵌段异氰酸酯复合物、聚酸酐和聚环氧树脂。用于溶解或分散聚合物和硬化剂的溶剂还可以充当涂料,它可以是甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、乙酸甲酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、丁醇、脂肪烃和芳烃。而且,水可以作为无溶剂涂料。对于涂料没有特别地限定。
对于本发明的涂层结构,亮泽构件10不但可以包括目前已知的颜料例如珍珠-云母或有机或无机颜料,而且可以是现有使用的添加剂例如分散剂、增塑剂或表面调节剂。然而由于可能发生色泽的污浊或浑浊,优选避免添加有机或无机颜料。
为什么本发明的涂层结构产生透明色泽、高亮度和深度的原因至今还没有完全证实,但可以用如下假设参考图1A,由于反射和干涉作用,入射到包含于涂覆层20中亮泽构件10上的光或光谱L1产生着色,或者产生干涉色Ci。除了干涉光之外的光透射过亮泽构件10而形成透射光或光谱L2,它投射到颜色基底B上。透射光L2是除掉干涉光Ci之后的光谱L1的残余光,具有控制相位和非常高的纯度如干涉光。透射光L2被颜色基底B部分吸收,但其反射的大部分用于从涂覆层20发射,而产生第二物体色Cb2。类似地,在没有透射过亮泽构件10的情况下,直接入射到颜色基底B上的光或光谱被颜色基底B部分吸收,但其反射的大部分用于从涂覆层20发射,而产生第一物体色Cb1。
在这种情况下,本发明的涂层结构产生了基本上三条通路的光输出,即干涉光Ci,第一物体色Cb1和第二物体色Cb2。根据色泽的光学鉴别是通过合成上述三种光或当光线中的一条(例如干涉光Ci)的激发值极大时,通过激发光而获得的。产生的干涉色一般比那些物体色具有很高的反射率和较大的激发值,能够较容易地产生闪烁。
对于所述的本发明的涂层结构,如权利要求4所述,亮泽构件10的交替叠层可以包括含有非彩色或彩色着色剂的层,结果还可控制透射过亮泽构件10的光线的强度或透射率和波长。值得注意的是,非彩色是那些没有色彩只有颜色的三个属性(色彩、亮度和色饱和度)中亮度的颜色,包括白色、灰色和黑色。相反,彩色是那些除非彩色外包括颜色三属性的颜色。
图2所示为涂层结构及其着色机制,涂层结构包括含有透明亮泽构件30的涂覆层20,每一个都带有包括一种用于100%吸收透射光的非彩色颜料或黑色颜料的散射光吸收层31。入射光L1被亮泽构件30部分反射,而形成干涉光,产生了干涉光Ci。除干涉光之外的光被散射光吸收层31完全吸收。直接入射到颜色基底B上的光线L1预定波长的光被颜色基底B的非彩色颜料部分吸收,但其大部分被反射,产生物体色Cb1。通常,我们可以看出两种颜色的加成混合色,它受到由亮泽构件30产生的干涉光的合成的轻微影响。
特别是,置于亮泽构件30的交替叠层中的散射光吸收层31用来切断大部分将会透射过亮泽构件30的光线L2,从而得到加强的干涉光Ci。这可以得到比那些没有散射光吸收层31的亮泽构件30更神奇的色彩和光学效果。
图3所示为涂层结构及其着色机制,涂层结构包括含有透明亮泽构件40的涂覆层20,每一个都带有包括彩色颜料的散射光吸收层41。入射光L1被亮泽构件40部分地反射,形成干涉光,产生干涉色Ci。就预定波长的光而言,除干涉色之外的光线被包括彩色颜料的散射光吸收层41吸收,其残余光线形成透射光L3。就预定波长的光而言,透射光L3被颜色基底B的彩色颜料部分吸收,但其大部分被反射,形成彩色物体色Cb3。就预定波长的光线而言,直接入射到颜色基底B上的光线L1被颜色基底的彩色颜料部分吸收,但其大部分被反射,产生物体色Cb1。通常,我们看到三种颜色的加成混合色,带有受到亮泽构件40产生的干涉光合成的轻微影响的彩色。
使用非彩色或灰色颜料代替彩色颜料能够只调节透射光的强度,而没有改变其波长。
参考图4A,虽然亮泽构件的外表层没有限定特别的结构,但它优选包括覆盖层13,其布置在两种聚合物11,12的交替叠层附近,为了防止交替叠层的剥离及提高其耐磨性和机械强度,还含有两种聚合物11,12中的一种或与此不同的第三聚合物。另一方面,根据图4B,可以布置一对覆盖层14,其包括布置在其附近的聚合物11,12的组合,即第一聚合物11和第二聚合物12。
优选,亮泽构件的形状可以确定,例如权利要求6所述,该亮泽构件基本上为如图4A所示的矩形截面,其中假设垂直于交替叠层表面的截面的边的长度A为1,那么平行于该表面的截面的边的长度B在0.8和25.0之间,亮泽构件的长度L在0.8和250.0之间。由于光线的反射和干涉作用,这完全可以达到着色效果而没有使亮泽构件的生产率和涂料的涂覆力变差。特别是,如果长度B与长度A的比例,及长度L与长度A的比例都小于0.8,那么亮泽构件具有高的机率,即当在制品表面形成含有该亮泽构件的涂覆膜时,着色表面不能够朝向上方,即当涂覆制品时,交替叠层的表面不能够朝向光线的方向,由于光线的反射和干涉而导致着色效果不佳。如果长度B与长度A的比例大于25,在生产亮泽构件的过程中会产生一个问题,导致不能够稳定获得用于产生预定波长的光反射的亮泽构件。如果长度L与长度A的比例大于250,在涂覆过程中喷枪可能被亮泽构件阻塞,导致不可能实施正常的涂覆。
考虑到反射和干涉效果和涂覆性能,确定涂层结构中的亮泽构件的含量,例如权利要求7中所述使得涂覆层含有0.1-30.0%重量的亮泽构件。特别是,如果亮泽构件的含量小于0.1%,那么涂覆膜中几乎不存在着色构件,导致难以实现颜色随着角度变化、厚度和深度效果。另一方面,如果含量大于30%,颜料浓度超过了传统的设定值,将会有对涂覆膜的性能产生坏影响的趋势例如铺展性。
形成本发明的涂层结构,优选如权利要求2所述,使含有亮泽构件的涂覆层置于颜色基底之上,第二或透明涂覆层置于第一涂覆层之上。这可以提高涂层表面的亮度和耐久性。而且,本发明的涂层结构可以如权利要求8所述形成,使含有其长度不同的第一和第二亮泽构件的两个涂覆层置于颜色基底上,上面的涂覆层的第二亮泽构件的长度大于下面的涂覆层中的第一亮泽构件的长度。这使得整个涂覆膜的深度和浓度效果得到改进。而且,如权利要求9所述,第三或透明涂覆层置于这两个涂覆层之上,这有助于改进涂层表面的亮度和耐久性。而且,如权利要求10所述,第四或透明涂覆层先在上下涂覆层之间,这有利于进一步改进涂覆膜的深度和浓度效果。
如上所述,本发明的涂层结构不仅可以产生高亮度、颜色随着角度而变化、浓度深度效果的光学性能,而且还可以产生新型的外观设计和装饰效果,而且由于颜色间的相互作用,产生了异于形成涂覆膜的下层的颜色基底的色彩。本发明的涂层结构开发了多种用途例如涂覆交通工具包括汽车、船和飞机,家具、电气用具、运动器械、建筑材料、标志牌和内部和流行制品的全身或部分。
参考图5A-50,详细说明本发明的涂层结构。
参考图5A,涂层结构基本上包括置于颜色基底B之上而且含有透明亮泽构件的涂覆层20。参考图5B,5D和5F-5J,考虑到提高涂层表面的亮度和耐久性,优选透明涂覆层22置于涂覆层20上。
参考图5C,涂层结构可以包括两个或多个置于颜色基底B上且含有不同长度亮泽构件的涂覆层20,21,其中包含于上面涂覆层21的亮泽构件比包含于下面涂覆层20中的亮泽构件长,而得到整个涂覆膜的提高了的浓度和深度效果。
参考图5D,涂层结构还可以包括在两个涂覆层20,21上的透明涂覆层22,从而不仅改进了整个涂覆膜的浓度和深度效果,而且改进了涂层表面的亮度。参考图5E,涂覆层22夹置在两个含有不同长度亮泽构件的涂覆层20,21之间,从而进一步改进了整个涂覆膜的浓度和深度效果。
参考图5F,涂层结构可以包括如图5E所示结构之上的另一透明涂覆层22。
图5G-5J所示为图5A-5F所示的涂层结构的变型。参考图5G,含有亮泽构件的涂覆层可以包括多个部分20,20’,20”,20,其着色不同或含有不同含量的亮泽构件。参考图5H,颜色基底可以包括多个部分B,B’,B”,B,产生几种色彩、亮度或色饱和度不同的颜色。参考图5I,多个透明涂覆层22,22’可以一个接一个地置放,从而进一步改进其亮度。参考图5J,当变厚时,考虑到透明涂覆层的粘合力降低,可以在两个透明涂覆层22,22’之间置放具有极好粘附力的透明基底23。
根据图5K-5L,涂层结构可以包括非彩色或彩色的透明非平面基底材料50,布置在基底材料50附近的颜色基底B,B0以及含有亮泽构件和覆盖颜色基底的涂覆层20。通过例子,这种涂层结构是以线型结构的形式,如图5K-5L所示。如图5K所示的涂层结构的颜色基底B具有透明性,而如图5L所示的涂层结构的颜色基底B0不透明,其中大部分入射光被吸收。
参考图6A,将根据图5K所示的涂层结构描述光路。产生与亮泽构件10有关的一些光路。由分散于涂覆层20中的亮泽构件10产生的入射光谱L1的反射和干涉作用产生了干涉色Ci1,第一物体色Cb1,(由透射过亮泽构件10的光谱L2与第一颜色基底B的作用而产生),第二物体色Cb2,(由透射过第一颜色基底B的光谱L3与第二颜色基底B作用而产生)。其它的光或光谱还透射过第二颜色基底B和涂覆层20,然后作为透射光Ct1从涂层结构中出去。
另一方面,一些光路的产生与亮泽构件10无关。由光谱L1与第一颜色基底B的作用产生了第三物体色Cb3,和由光谱L4透射过第一颜色基底B与第二颜色基底B的作用产生了第四物体色Cb4。其它的光或光谱透射过第二颜色基底B和涂覆层20,并且作为透射光Ct2从涂层结构中出去。
各种光路以这样的方式存在,得到特殊的颜色变化。而且,由于透射光Ct1,Ct2的作用,从光谱L1侧可看到颜色是否依赖于涂层结构而变化。
当透明的基底材料被着色或者包括一个透明的着色层时,着色层吸收入射光,由可视光学看来,能够极好地获得颜色变深和具有深度效果的视觉效果。
参考图6B,如图5L所示的涂层结构的光路与图1A所示的涂层结构的那些光路相对应。
图5M所示是如图5K-5L所示的涂层结构的变型,其中透明的基底材料包括颜色基底B。
参考图5N-50,涂层结构可以包括透明的非彩色或彩色基底材料50,置于基底材料50的一侧上的颜色基底B,B0,和置于基底材料50另一侧上的涂覆层20。如图5N所示涂层结构的颜色基底B有一定的透明度,而如图50所示的涂层结构的颜色基底B0不透明,其中大部分的入射光被吸收。如图5N-50所示涂层结构产生多条与图5K-5L所示的那些相同的光路。
根据如图5M所示的涂层结构说明光路。产生一些与亮泽构件10有关的光路。由分散于涂覆层20中的亮泽构件10产生的入射光谱L1的反射和干涉作用产生了干涉色Ci1和由光谱L1透射过亮泽构件10与第一颜色基底B作用而产生的第一物体色Cb1。其它的光或光谱作为透射光Ct1从涂层结构中出去。
另一方面,产生一些与亮泽构件10无关的光路。由光谱L1与颜色基底B的直接作用产生了第二物体色Cb2。其它的光或光谱作为透射光Ct2从涂层结构中出去。由于透射光Ct1,Ct2的作用,从光谱L1侧看到颜色是否根据涂层结构而变化。
如图5N所示的涂层结构的光路与如图1A所示涂层结构的那些相对应。
根据例子1-13和对比例1-3,具体说明本发明的涂层结构。
例1参考图4A和图5A,使用折射率为1.63的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)作为第一聚合物11,和折射率为1.53的尼龙6作为第二聚合物12,形成每一个都为30层的聚合物11,12的交替叠层,其被PEN的覆盖层13包围。因此得到如图4A所示的亮泽构件10,其中第一聚合物11的厚度da等于0.072μm,第二聚合物层12的厚度db等于0.077μm。确定亮泽构件10的尺寸比例,假设垂直于聚合物11,12的交替叠层表面的边的长度A为1,那么平行于该表面的边的长度B在4和5之间,长度L在15和20之间。
通过在已知的两液丙烯酸一氨基甲酸乙酯基涂料(商品名P-241Base,由NIPPON BEE CHEMICAL,CO.LTD制造)中混合亮泽构件10制备涂料,就整个涂覆膜而言,它为10%重量。将以这种方式制备的涂料用已知的丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释剂(商品名为“T-801稀释剂”,由NIPPON BEE CHFMICAL,CO.LTD制造)来稀释,就福特杯#4而言,粘度为11-12秒。稀释了的涂料施加到用异丙醇清洗过的、作为颜色基底B的、黑色丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂板上,形成的厚度为15-20μm,在80℃将其进行烘烤20分钟,从而形成涂覆层20,得到如图5A所示的涂层结构。
例2参考图5B,涂层20是通过将以与例1相同方法制备的涂料施加到作为颜色基底B的ABS树脂板而形成的。将一种已知的透明丙烯酸-氨基甲酸乙酯(其商品名为“R-246 Clear”,由NIPPON BEE CHEMICAL,C0.LTD制造)用丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释,就福特杯#4而言,粘度约为12-13秒。用湿压湿(Wet-on-wet)的方法将稀释了的透明涂料施加到涂覆层20上,厚度为30-35μm。在80℃将其进行烘烤20分钟,从而在涂覆层20上形成透明涂覆层22,得到如图5B所示的涂层结构。
例3参考图5C,以与例1相同的方法,在作为颜色基底B的ABS树脂板上形成含有亮泽构件10的第一涂覆层20。然后,就整个涂覆膜而言,为了具有10%的重量,在两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料中混入亮泽构件10’。以与包含于第一涂覆层20中的亮泽构件10相同的方法形成亮泽构件10’,仅其长度大于亮泽构件10,即其中假设垂直交替叠层表面的边的长度A为1,那么平行于该表面的边的长度B在4和5之间,长度L在25和35之间。用丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释剂来稀释该涂料,就福特杯#4而言,其粘度为约11-12秒,并且被施加到第一涂覆层20上,厚度为15-20μm,在80℃将其进行烘烤20分钟,从而形成第二涂覆层,得到如图5C所示的包括含有不同长度的亮泽构件10,10’的两个涂覆层20,21的涂层结构。
例4参照图5D,与例3的方法一样,第二涂覆层21是在第一涂覆层20上形成的。然后,用湿压湿的方法将例2中的丙烯酸-氨基甲酸乙酯透明涂料施加到第二涂覆层21上,厚度为30-35μm。在80℃将其烘烤20分钟,在涂覆层20、21上形成透明涂覆层22,得到如图5D所示的涂层结构。
例5参照图5E,与例2的方法一样,含有短亮泽构件10的第一涂覆层20和透明涂覆层22是在作为颜色基底B的一个ABS树脂板上形成的。然后,将含有例3中的长亮泽构件10′的涂料施加在透明涂覆层22上,厚度为15~20μm,在80℃烘烤20分钟,得到了包括穿插在涂层20与21之间的透明涂层22的涂层结构,如图5E所示。
例6参照图5F,与例5的方法一样,含有短亮泽构件10的第一涂覆层20和透明涂层22是在作为颜色基底B的一个ABS树脂板上形成的。含有长亮泽构件10′的第二涂覆层21是在透明涂层22上的。例2中的丙烯酸-氨基甲酸乙酯透明涂料是用湿压湿的方法施加在第二涂覆层21上,厚度为30~35μm,在80℃时烘烤20分钟,在第二涂覆层21上形成了另外一个透明涂覆层22,便得到如图5F所示的涂层结构。
例7与例1的方法一样,采用亮泽构件10,其中假设垂直于交替叠层表面的边的长度A是1,那么平行于该表面的边的长度B在2~3之间,长度L在15到20之间,将亮泽构件10混合在两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料和丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释剂之中,制备成一种涂料。将该涂料施加在作为颜色基底B的一个黑色的ABS树脂板上,用同样的方法烘烤,形成了涂覆层20,便得到如图5A所示的涂层结构。
例8与例1的方法一样,采用亮泽构件10,其中假设垂直于交替叠层表面的边的长度A为1,那么平行于该表面的边的长度B为4到5之间,长度L为1到3之间,将亮泽构件10混合在两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料和丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释剂之中,制备成一种涂料。该涂料施加在作为颜色基底B的一个黑色的ABS树脂板上,用同样的方法烘烤,形成涂层20,便得到如图5A所示的涂层结构。
例9与例1的方法一样,通过将亮泽构件10混入两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料中,制备一种涂料,使其在整个涂层中占1%重量。该涂料经丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释剂稀释,以使之有相同的粘度,施加于作为颜色基底B的一个ABS树脂板上,以使之有相同的厚度。用与例2同样的方法将同样的透明涂料施加其上,用同样的烘烤方法形成透明涂覆层22,得到如图5B所示的涂层结构。
例10用例1同样的方法,通过将亮泽构件10混入两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料中制备一种涂料,使其在整个涂层中占28%重量。该涂料经丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释剂稀释后,使之有相同的粘度,将其施加于作为颜色基底B的ABC树脂板上,以使之有相同的厚度。用与例2相同的方法,将同样的透明涂料施加其上,通过同样的烘烤方法,形成透明涂覆层22,得了如图5B所示的涂层结构。
例11
参照图4B,使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和尼龙作为第一和第二聚合物11,12,形成了亮泽构件10,具有图4B表示的长方形截面,亮泽构件10具有反射峰值波长λ为0.47μm(蓝色),确定一个尺寸比例,以使假设垂直于交替层表面的边的长度A为1,那么平行于该表面的边的长度B是4到5,长度L为10到15。
将亮泽构件10混入两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料,制备成一种涂料,使其在整个涂层中占10%重量。将涂料用丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释剂稀释,就福特杯#4来看,其粘度为约11~12秒。将稀释后的涂料施加于一个作为颜色基底B的黑色ABC树脂板上,厚度为15~20μm。
另外,丙烯酸-氨基甲酸乙酯透明涂料经丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀剂稀释,以福特杯#4来看,其粘度为约12~13秒。稀释后的涂料也用湿压湿的方法施加在上述ABS树脂板上,厚度为30~35μm,在80℃时烘烤20分钟,在涂覆层20上形成透明涂覆层22,得到了图5B所示的涂层结构。
例12参照图4B,用PET和尼龙作为第1和第2聚合物11,12,形成亮泽构件10,具有图4B所示的长方形截面。亮泽构件10具有一个反射峰值波长λ为0.52μm(绿色),确定一个尺寸比例,以使假设垂直于交叠层表面的一边长度A为1,那么平行于该表面的一边的长度B为4到5,长度L为10到15。
用例11的方法进行涂覆,得到了图5B所示的涂层结构。
例13参照图4B,用PET和尼龙作为第1和第2聚合物11,12,形成亮泽构件10,10′,每个都具有图4B所示的长方形截面,亮泽构件10,10′都具有一个反射峰值波长为0.52μm(绿色),确定一个尺寸比例,以使假设垂直于交叠层表面的一边长度A为1,那么平行于该表面的一边的长度B为4到5。但是,对于长度L来说,亮泽构件10,10′是不同的,分别是10到15和25到30。
用与例11同样的方法,含有短亮泽构件10的第一涂覆层20形成于一个作为颜色基底B的黑色ABS板上,在其上形成透明涂层22。另外,含有长亮泽构件10′的第二涂覆层21是在透明涂层22上形成的。
然后,将丙烯酸-氨基甲酸乙酯透明涂料用湿压湿的方法施加于第二涂覆层21上,厚度为30~35μm,在80℃时烘烤20分钟,形成了第二涂覆层21之上的透明涂层22,得到如图5F所示的涂层结构。
对比例1一种纯红色的两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料(商品名为“R-241MB,BAR2基”,NIPPON BEE CHEMICAL公司制造),用两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释,就福特杯#4来看,粘度为约11-12秒。将该稀释后涂料施加于作为颜色基底B的一个黑色的ABS树脂板上,使之厚度为15-20μm,形成了一种普通的不含亮泽构件的非彩色涂覆膜。将与例2所用相同的透明涂料,用湿-湿的方法,施加其上,在80℃时烘烤20分钟,形成了透明涂层22,得到了与图5B所示类似的涂层结构。
对比例2一种金属银色两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料(已知商品名为“R-241BKLO基”,由NIPPON BEE CHEMICAL公司生产)用丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释,使之有相同的粘度。与对比例1的方法相同,将稀释过的涂料施加于作为颜色基底B的一个黑色的ABS树脂板上,形成了一种普通的不含亮泽构件的金属色涂覆膜。将同样的透明涂料,施加其上,经过同样的烘烤,形成了透明涂层22,得到了与图5B所示类似的涂层结构。
对比例3一种两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料(已知商品名为“R-248 BQR2基”,由NIPPON BEE CHEMICAL公司生产)和一种珍珠白色两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料(已知商品名为“R-241MB BQR2云母基”,由NIPPON BEE CHEMICAL公司生产)用丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释剂稀释,使之有相同的粘度。与对比例1的方法相同,将稀释过的混合剂施加于作为颜色基底B的一个黑色的ABS树脂板上,形成了一种不含亮泽构件的普通珍珠色涂覆膜。将同样的透明涂料,施加其上,经过同样的烘烤,形成了透明涂层22,得到了与图5B所示类似的涂层结构。
参照图8,对例1-13和对比例1-3的涂层结构在以下几点作出测定,测定结果在图8的表中。
1)颜色的变化采用并安装一个由MURAKAMI彩色研究实验室生产的GCMS-4型多角度比色计,以便光线与样本的表面成0°角或垂直入射。在+15°和+60°角的光线的光谱反射在390-730nm波长范围内和一个10nm的间距内测量,颜色的测定基于XYZ的数值。
2)涂覆膜的粘合力制备之后,涂覆膜在温度50℃和95%相对湿度的环境下,经受负荷240小时然后其置于室温之下24小时,涂敷膜是通过日本工业标准(JIS),K5400规定的十字裂口粘合力测试来测定的,结果是由粘合力测试后100个十字裂口片所剩的数量来决定的。
3)浓度当平直观测放在同一个平面上的点时,浓度与关于两眼的焦点的调节量引起的感觉有关。在此发明中,浓度的测定是通过1989年10月25-27日于东京召开的关于人类界面的第五届会议中题为“人眼的浓度感觉和调节”中所介绍的方法进行的。
具体而言,使用一个具有-10至10屈光度测试范围的,测试精度达到0.05屈光度,前视区域为水平方向40°和垂直或向上方向25°以及红外线波长为880nm的敞开的正面红外线视力计,浓度测定是基于5个具有正常视力的20-30岁男性受验者的生理反应进行的。为了尽可能地稳定受验者的视力区域。观测只用一只右眼,并在100-200勒克司的背景光下进行,让受验者注意两个点,也就是,涂覆膜的表面和其上显现的一个亮丽的点。当看每一点时,眼球的调节量就可以测试出来。关于这两个点的眼球的调节量在连续的10-15秒钟内测试2或3次每一次测试都可以得到在1秒钟内的一个平均调节数据。用这样的方法,每一个点测试15次,而且用“t”或威尔士的统计测试方法,检查是否观察两个点时眼球的调节量之间的差异明显,如果差异是明显的,可以测定出,浓度是有效力或存在的。可以看到,在图8中的表中,有X的格表示浓度是不起效力的,有0的格表示浓度是起效力的,有◎的格表示浓度是非常起效力的。
4)深度深度与关于色彩和亮度引起的感觉有关,尤其是受低亮度和低饱和度因素影响。此发明中,深度是通过改变构成颜色的三个属性彩色、亮度和饱和度来测定的。特别的是,使用测定浓度时同样装置和同样的方法,深度是通过5个男性受验者的视觉来测定的。可以看到,在图8中的表中,有X的格表示深度是不起效力的,有△的格表示深度是起轻微效力的,有0的格表示深度是起效力的。
有◎的格表示深度是非常起效力的。
5)亮度同样的方法,亮度是通过5个男性受验者的视觉来测定的。可以看到,在图8中的表中,有0的格表示亮度是起效力的,有◎的格表示亮度是非常起效力的。
由于图8的表所给出的结果非常明显,例1-6中对于包括含有不同折射系数的聚合物交替叠层和含有有一个预定尺寸比率的亮泽构件10的涂层20的涂层结构,包括含有长于亮泽构件10的亮泽构件10’的第一涂覆层20和第二涂覆层21的涂层结构,以及包括第一和第二涂覆层20,21及透明涂层22的涂层结构,每个涂层结构不仅有一个崭新的视觉质量,颜色随角度由蓝色变成紫色和浓度和深度效果,而且还有非常好的粘合力。尤其是,可以确认,具有在最外表面形成的透明涂层22的例2,4,6和9的涂层结构具有非常好的亮度,在含有不同长度亮泽构件10,10’的两个涂层20,21的例3-6和13的涂层结构具有非常好的浓度。考虑到例7-8中涂层结构的平行于交替叠层表面的边B和长度L的尺寸比例较小,以及例9中亮泽构件10的含量相对较小,可以确认,它们达到了颜色变换,深度和浓度的目标水平,然而,由于亮泽构件10所产生的反射和干涉不足,与其他例子比起来,相当差。考虑到例10涂层结构中亮泽构件10的含量相对较大,可以确认,它在颜色变换,深度和浓度上非常出色,然而,与其他例子比起来,在涂覆能力和粘合力方面,稍差。
考虑到对比例1-3中的涂层结构具有传统非彩色、金属色和珍珠色膜,可以确认,对比例3中的涂层结构有轻微的深度,但没有浓度效果和颜色变换。
另外,含有散射光吸收层的本发明的涂层结构在例14-15中描述。
例14参照图7,用折射率为1.63的PEN作为第一聚合物11,用折射率为1.53的尼龙6作为第二聚合物12,形成了各15层的聚合物11,12的两个交替叠层。含有一种黑色颜料或碳黑的2μm厚度的尼龙6的散射光吸收层31插在两个交替叠层之间,整体被PEN覆盖层13包围,得到图7所示的亮泽构件30。为了能在入射角0°和作用角0°得到0.47μm(蓝色)的目标峰值波长,确定第一、二聚合物11,12的厚度是0.072和0.077μm,覆盖层13的厚度为2μm。另外,亮泽构件30的尺寸比率是由以下决定的假定垂直于聚合物11,12的交替叠层表面的边的长度A是1,那么平行于该表面的侧面的长度B为4到5,长度L为15到20。
通过将亮泽构件30与由NIPPON BEE CHEMICAL公司生产的已知商品名为“R-241MB基”的两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基涂料混合,制备其占整体涂层为10%重量的涂料,将涂料用丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释剂稀释,得到在福特杯#4条件下粘度约为11-12秒,将稀释过的涂料施加于形成在作为颜色基底B的黑色ABS树脂板上的红色颜料或红色氧化物层上,厚度为15-20μm,在80℃时烘烤20分钟,形成了透明涂层20,得到了与图5A所示相同的涂层结构。
对于这个涂层结构,参照图2,由于亮泽构件30的上交替叠层的作用,白色入射光L1产生蓝色干涉色Ci,从上叠层透过的光全部被散射光吸收层31吸收,由于颜色基底B中含红色氧化物,未射入亮泽构件30的直接入身到颜色基底B的白色光L1产生红色或物体颜色Cb1,这样,我们可以感觉到在红色物体色Cb1中有点点的蓝色干涉色Ci。
杂色吸收层31中碳黑添加数量的减少产生黄色透射光,其射到颜色基底B使红色氧化物的红色更加强烈。
例15参照图7,使用与例14中相同的树脂,形成了各15层的聚合物11,12的两个交替叠层。含有一种绿色颜料或铬氧化物的2μm厚度的尼龙6的散射光吸收层41插在两个交替叠层之间,整体被PEN覆盖层13包围,含有图7所示的亮泽构件40。为了能在入射角0°和作用角0°得到0.47μm(蓝色)的同样的目标峰值波长,确定第一、二聚合物11,12的厚度是0.072和0.077μm,覆盖层13的厚度为2μm。另外,亮泽构件30的尺寸比率是由以下决定的假定垂直于聚合物11,12的交替叠层表面的边的长度A是1,那么平行于该表面的边的长度B为4到5,长度L为15到20。
与例14中的方法一样,通过将亮泽构件40与两液丙烯酸-氨基甲酸乙酯基混合制备涂料,其经过丙烯酸-氨基甲酸乙酯稀释剂稀释,将稀释过的涂料施加于形成在作为颜色基底B的黑色ABS树脂板上的绿色颜料或铬氧化物层上,厚度为15-20μm,在80℃时烘烤20分钟,形成了涂层20,得到了与图5A所示相同的涂层结构。
对于这个涂层结构,参照图3,由于亮泽构件40的交替叠层,白色入射光L1产生蓝色干涉色Ci,透过亮泽构件40的散射光吸收层41中的光L3产生黄色透射光,射到颜色基底B使铬氧化物从绿色变为黄绿色(物体色Cb3)。由于颜色基底B中含由铬氧化物,未射入亮泽构件40的直接入射到彩色基底B的白色光L1产生绿色或物体颜色Cb1,这样,我们可以感觉到在绿色物体色Cb1中有点点的蓝色干涉色Ci和黄绿色物体色Cb3。
1998年12月10日提出的日本专利申请P10-350985的全部内容和1989年10月25-27日于东京召开的关于人类界面的第五届会议中题为“人眼的浓度感觉和调节”的论文一起在此可作为辅助参考。
尽管本发明以上已通过本发明的实施例子得以描述,此发明并不仅局限于以上的实施例子,借助以上的传授,本领域的技术人员可以对上述实施例子做一些修正和更改。
权利要求
1.一种涂层结构,包括颜色基底;置于该颜色基底之上的第一涂覆层;和包含于所述第一涂覆层之中的透明亮泽构件,每一亮泽构件都包括至少两种折射率不同的聚合物的交替叠层,每一亮泽构件控制得自由该交替叠层产生的反射和干涉的干涉光和除该干涉光之外的透射光,因此,该涂层结构形成有一种着色机制,该机制产生至少一种得自由该亮泽构件产生的入射光谱的反射和干涉作用的干涉色;第一物体色,得自该光谱与该颜色基底的直接作用;第二物体色,得自该光谱透射过该亮泽构件后与该颜色基底的作用,这些颜色的混合而产生一种随着角度变化的颜色。
2.一种如权利要求1的涂层结构,还包括置于该第一涂覆层之上的第二涂覆层,该第二涂覆层是透明层。
3.一种如权利要求2的涂层结构,其中该亮泽构件分散于第一涂覆层中,并且被间隔布置成使得该光谱可直接入射到该颜色基底上,并且可直接输出被该颜色基底反射的该光谱。
4.一种如权利要求3的涂层结构,其中每一亮泽构件的交替叠层都包括含有非彩色和彩色着色剂中之一种的层。
5.一种如权利要求4的涂层结构,其中每一亮泽构件都包括布置在其周围的覆盖层,该覆盖层形成于该两种聚合物中的一种,除这两种聚合物之外的一种聚合物,以及这些聚合物的组合。
6.一种如权利要求5的涂层结构,其中每一亮泽构件基本上都是矩形截面,其中假设垂直于该交替叠层表面的该截面的边的长度为1,那么平行于该交替叠层的所述表面的该截面的边的长度在0.8和25.0之间,并且每一亮泽构件的长度在0.8和250.0之间。
7.一种如权利要求6的涂层结构,其中每一涂层都含有0.1-30.0%重量的亮泽构件。
8.一种涂层结构,包括颜色基底;置于该颜色基底之上的第一和第二层,该第一层与该颜色基底相邻;和包含于所述第一和第二层中的第一和第二透明亮泽构件,每一亮泽构件都包括至少两种折射率不同的聚合物的交替叠层,每一亮泽构件控制得自由该交替叠层产生的反射和干涉的干涉光和除该干涉光之外的透射光,该第二亮泽构件比第一亮泽构件长,因此,该涂层结构形成有一种着色机制,该机制产生至少一种得自由该第一和第二亮泽构件产生的入射光谱的反射和干涉作用的干涉色;第一物体色,得自该光谱与该颜色基底的直接作用;第二物体色,得自该光谱透射过该第一和第二亮泽构件后与该颜色基底的作用,这些颜色的混合而产生一种随着角度变化的颜色。
9.一种如权利要求8的涂层结构,还包括置于该第二层之上的第三层,该第三层是透明层。
10.一种如权利要求9的涂层结构,还包括置于所述第一和第二层之间的第四层,该第四层是透明层。
11.一种如权利要求10的涂层结构,其中该第一和第二亮泽构件都分散于该第一和第二层中,并且被间隔布置成使得该光谱直接入射到该颜色基底上,并且可直接输出被该颜色基底反射的该光谱。
12.一种如权利要求11的涂层结构,其中每一亮泽构件的交替叠层都包括含有非彩色和彩色着色剂中一种的层。
13.一种如权利要求12的涂层结构,其中每一亮泽构件都包括布置在其周围的覆盖层,该覆盖层形成于该两种聚合物中的一种,除这两种聚合物之外的一种聚合物,以及这些聚合物的组合。
14.一种如权利要求13的涂层结构,其中每一亮泽构件基本上都是矩形截面,其中假设垂直于该交替叠层表面的该截面的边的长度为1,那么平行于该交替叠层的该表面的该截面的边的长度在0.8和25.0之间,并且每一亮泽构件的长度在0.8和250.0之间。
15.一种如权利要求14的涂层结构,其中每一涂层都含有0.1-30.0%重量的亮泽构件。
全文摘要
一种涂层结构,包括颜色基底,置于该颜色基底之上的第一涂覆层和包含于第一涂覆层中的透明亮泽构件,每一亮泽构件都包括至少两种其折射率不同的聚合物交替叠层,而且还控制来自由交替叠层产生的反射和干涉作用的干涉光和除该干涉光之外的透射光。该涂层结构形成有着色机制,可产生:至少一种由亮泽构件产生的入射光谱的反射和干涉而得的干涉色;第一物体色,得自该光谱与该颜色基底的直接作用;第二物体色,得自该光谱透射过亮泽构件后与该颜色基底的作用,三种颜色的混合而产生一种随着角度变化的色调。
文档编号B05C9/00GK1298768SQ0010672
公开日2001年6月13日 申请日期2000年2月22日 优先权日1999年12月3日
发明者佐田利彦, 山中雅彦, 田畑洋, 熊泽金也, 高桥秀和 申请人:日产自动车株式会社, 田中贵金属工业株式会社, 帝人株式会社
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1