JPH07246366A - 光干渉材及びそれを含有する塗料 - Google Patents
光干渉材及びそれを含有する塗料Info
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- JPH07246366A JPH07246366A JP7004850A JP485095A JPH07246366A JP H07246366 A JPH07246366 A JP H07246366A JP 7004850 A JP7004850 A JP 7004850A JP 485095 A JP485095 A JP 485095A JP H07246366 A JPH07246366 A JP H07246366A
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Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 顔料を使わずに単体だけで発色材と称するに
値する強さで鮮やかに発色ができ又は熱線が反射できる
光干渉材及びそれを含有する塗料を提供する。 【構成】 基材1に高屈折率材層2と低屈折率材層3と
を交互に、各々、設定干渉光の略1/(4n)波長
(n:屈折率材層の屈折率)の奇数倍の厚さで積層し
て、トータルの反射率が90%以上の光干渉材10を構
成し、これをベース塗料樹脂中に混入して塗料とする。
値する強さで鮮やかに発色ができ又は熱線が反射できる
光干渉材及びそれを含有する塗料を提供する。 【構成】 基材1に高屈折率材層2と低屈折率材層3と
を交互に、各々、設定干渉光の略1/(4n)波長
(n:屈折率材層の屈折率)の奇数倍の厚さで積層し
て、トータルの反射率が90%以上の光干渉材10を構
成し、これをベース塗料樹脂中に混入して塗料とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、干渉発色材や熱線反射
材として作用する光干渉材及びそれを含有する塗料に関
するものである。
材として作用する光干渉材及びそれを含有する塗料に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、塗装外観の意匠性の多様化の要求
に応じて、ベース塗料中に、微薄片状のアルミニウム片
(アルミフレーク)と比較的透明性の高い顔料とを含め
るメタリック塗装や、ベース塗料中に、微薄片状の雲母
(マイカフレーク)に二酸化チタン(TiO2 )をコー
ティングした干渉マイカフレークと比較的透明性の高い
顔料とを含めるパールマイカ塗装が多用されて来てい
る。
に応じて、ベース塗料中に、微薄片状のアルミニウム片
(アルミフレーク)と比較的透明性の高い顔料とを含め
るメタリック塗装や、ベース塗料中に、微薄片状の雲母
(マイカフレーク)に二酸化チタン(TiO2 )をコー
ティングした干渉マイカフレークと比較的透明性の高い
顔料とを含めるパールマイカ塗装が多用されて来てい
る。
【0003】後者のパールマイカ塗装においてベース塗
料中に含められる干渉マイカフレークは、図13に示す
ように、微薄片状の雲母から成るマイカフレーク20
(屈折率n=1.5〜2.0)の表面に、屈折率が少し
高い二酸化チタン膜21(屈折率n=2.7)を、狙い
の色の波長の1/4の膜厚(4分の1波長膜)でコーテ
ィングしたものである。図14に示すように、酸化チタ
ン層とマイカとの界面からの反射光22と、コーティン
グされた酸化チタン層表面からの反射光23との干渉に
より、ある波長だけを強調させて干渉発色させるもので
あり、光の干渉を利用する発色材として注目される。
料中に含められる干渉マイカフレークは、図13に示す
ように、微薄片状の雲母から成るマイカフレーク20
(屈折率n=1.5〜2.0)の表面に、屈折率が少し
高い二酸化チタン膜21(屈折率n=2.7)を、狙い
の色の波長の1/4の膜厚(4分の1波長膜)でコーテ
ィングしたものである。図14に示すように、酸化チタ
ン層とマイカとの界面からの反射光22と、コーティン
グされた酸化チタン層表面からの反射光23との干渉に
より、ある波長だけを強調させて干渉発色させるもので
あり、光の干渉を利用する発色材として注目される。
【0004】現在自動車用に使用されている顔料を配合
したマイカベース塗料については、例えば特開昭63−
319087号公報に指摘がある。
したマイカベース塗料については、例えば特開昭63−
319087号公報に指摘がある。
【0005】また、特開昭5−8342号公報には、マ
イカフレークの表面に二酸化チタンを均一に被覆させ、
これを一度還元して二酸化チタンの一部を黒色の低次酸
化チタンとした後、再度その表面に二酸化チタンを再被
覆して得た干渉マイカフレーク、及びこれを透明樹脂中
に分散させて意匠性を高めたプラスチックシートについ
ての開示がある。
イカフレークの表面に二酸化チタンを均一に被覆させ、
これを一度還元して二酸化チタンの一部を黒色の低次酸
化チタンとした後、再度その表面に二酸化チタンを再被
覆して得た干渉マイカフレーク、及びこれを透明樹脂中
に分散させて意匠性を高めたプラスチックシートについ
ての開示がある。
【0006】これらの干渉マイカフレークは、例えば黒
色の低次酸化チタンと二酸化チタンの膜厚を調整するこ
とによって、理論上無限の色いわゆるインフィニットカ
ラーを作り出すことができることから、光の干渉を利用
する発色材として注目される。
色の低次酸化チタンと二酸化チタンの膜厚を調整するこ
とによって、理論上無限の色いわゆるインフィニットカ
ラーを作り出すことができることから、光の干渉を利用
する発色材として注目される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
干渉マイカフレークは、いろんな色相の発色が可能なも
のの、発色それ自体は非常に色が薄いものである。即
ち、二酸化チタンが一層のため、光線反射率が43%以
下となり、見た目の色が薄く、発色材であるとは称し難
いものとなる。
干渉マイカフレークは、いろんな色相の発色が可能なも
のの、発色それ自体は非常に色が薄いものである。即
ち、二酸化チタンが一層のため、光線反射率が43%以
下となり、見た目の色が薄く、発色材であるとは称し難
いものとなる。
【0008】そこで、干渉マイカフレーク単一だけでは
色が出ないという欠点を補うため、実際には、他に顔料
を混ぜて使用しているのが現状である。このため、狙っ
た色以外の光が混ざり鮮やかに見えないことにもなって
いた。
色が出ないという欠点を補うため、実際には、他に顔料
を混ぜて使用しているのが現状である。このため、狙っ
た色以外の光が混ざり鮮やかに見えないことにもなって
いた。
【0009】本発明の目的は、上記課題を解決し、顔料
を使わずに単体だけで発色材と称するに値する強さで鮮
やかに発色ができ又は熱線が反射できる光干渉材及びそ
れを含有する塗料を提供することにある。
を使わずに単体だけで発色材と称するに値する強さで鮮
やかに発色ができ又は熱線が反射できる光干渉材及びそ
れを含有する塗料を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光干渉材は、基材に高屈折率材層と低屈折
率材層とを交互に、各々、設定干渉光の略1/4波長の
奇数倍の光学的厚さ(幾何学的厚さ×屈折率)で積層し
た構成のものである(請求項1)。
め、本発明の光干渉材は、基材に高屈折率材層と低屈折
率材層とを交互に、各々、設定干渉光の略1/4波長の
奇数倍の光学的厚さ(幾何学的厚さ×屈折率)で積層し
た構成のものである(請求項1)。
【0011】上記基材は、その屈折率が、この直上に積
層される屈折率材層の屈折率とは高低が反対のものとす
る(請求項2)。
層される屈折率材層の屈折率とは高低が反対のものとす
る(請求項2)。
【0012】また、これらの光干渉材において、好まし
くはトータルの反射率が90%以上の干渉発色材とする
(請求項3)。
くはトータルの反射率が90%以上の干渉発色材とする
(請求項3)。
【0013】一方、本発明の塗料は、請求項1に記載の
光干渉材を、つまり基材に高屈折率材層と低屈折率材層
とを交互に、各々、設定干渉光の略1/4波長の奇数倍
の光学的厚さで積層したものを、ベース塗料樹脂中に混
ぜた構成のものである(請求項4)。
光干渉材を、つまり基材に高屈折率材層と低屈折率材層
とを交互に、各々、設定干渉光の略1/4波長の奇数倍
の光学的厚さで積層したものを、ベース塗料樹脂中に混
ぜた構成のものである(請求項4)。
【0014】請求項2に記載の光干渉材又は請求項3に
記載の光干渉材をベース塗料樹脂中に混ぜて塗料とする
こともできる(請求項5,6)。
記載の光干渉材をベース塗料樹脂中に混ぜて塗料とする
こともできる(請求項5,6)。
【0015】
【作用】図12に示すように、高屈折率材層(屈折率n
1 )と低屈折率材層(屈折率n2 )とが交互に、密、
疎、密、疎で積層されている場合、光が密から疎に行く
ときに反射する光a,cについては光の位相は変化しな
いが、疎から密に行くときに反射する光bについては光
の位相が半波長変化する。そこで、これらの位相を揃え
てやれば、例えばaとbの光は干渉する。ここで、aと
bの光の位相のずれを考えるに、屈折率n2 の低屈折率
材層の厚さをxとすると、bの光学的距離については2
x・n2 となるが、光bは反射した際に位相が半波長変
化しているので、実際には(2x+(1/2 )λ)・n2
になる。一方、aの光部分は位相が変化していないの
で、bの光は、 (2x+(1/2 )λ)・n2 =mλ (m=1,2,3
…) のとき、aの光と強め合う。これをxについて解くと、 x=(2m−1)λ/( 4n2) (m=1,2,3…) となり、bの光は、低屈折率材層(屈折率n2 )がλ/
(4n2)の奇数倍の厚さのときに光aと強め合う。
1 )と低屈折率材層(屈折率n2 )とが交互に、密、
疎、密、疎で積層されている場合、光が密から疎に行く
ときに反射する光a,cについては光の位相は変化しな
いが、疎から密に行くときに反射する光bについては光
の位相が半波長変化する。そこで、これらの位相を揃え
てやれば、例えばaとbの光は干渉する。ここで、aと
bの光の位相のずれを考えるに、屈折率n2 の低屈折率
材層の厚さをxとすると、bの光学的距離については2
x・n2 となるが、光bは反射した際に位相が半波長変
化しているので、実際には(2x+(1/2 )λ)・n2
になる。一方、aの光部分は位相が変化していないの
で、bの光は、 (2x+(1/2 )λ)・n2 =mλ (m=1,2,3
…) のとき、aの光と強め合う。これをxについて解くと、 x=(2m−1)λ/( 4n2) (m=1,2,3…) となり、bの光は、低屈折率材層(屈折率n2 )がλ/
(4n2)の奇数倍の厚さのときに光aと強め合う。
【0016】本発明は、このような原理を応用したもの
である。
である。
【0017】請求項1は、設定干渉光が可視光であっ
て、光干渉材が干渉発色材として得られる場合と、設定
干渉光が熱線(赤外線)であって熱線反射材として得ら
れる場合の2つの形態を含んでいる。
て、光干渉材が干渉発色材として得られる場合と、設定
干渉光が熱線(赤外線)であって熱線反射材として得ら
れる場合の2つの形態を含んでいる。
【0018】干渉発色材としての形態から説明するに、
請求項1,2,3においては、例えば図2に示す5層の
場合、入射光のうち基材1及びその直上の高屈折率層
2間の界面で反射する光aと、低屈折率材層3及び高屈
折率材層2との界面で反射する光bとの干渉作用や、
高屈折率材層2及び低屈折率材層3間の界面で反射する
光cと、低屈折率材層3及び高屈折率材層2間の界面で
反射する光dとの干渉作用や、高屈折率材層2及び低
屈折率材層3間の界面で反射する光eと、空気及び高屈
折率材層2間の界面で反射する光fとの干渉作用が生ず
る。
請求項1,2,3においては、例えば図2に示す5層の
場合、入射光のうち基材1及びその直上の高屈折率層
2間の界面で反射する光aと、低屈折率材層3及び高屈
折率材層2との界面で反射する光bとの干渉作用や、
高屈折率材層2及び低屈折率材層3間の界面で反射する
光cと、低屈折率材層3及び高屈折率材層2間の界面で
反射する光dとの干渉作用や、高屈折率材層2及び低
屈折率材層3間の界面で反射する光eと、空気及び高屈
折率材層2間の界面で反射する光fとの干渉作用が生ず
る。
【0019】即ち、従来の二酸化チタン一層の場合には
光線反射率が43%以下となっていたため、見た目の色
が非常に薄くなっていたが、上記積層構造により、トー
タルの光線反射率を簡単な構成により有効に高めること
ができ、結果、濃い干渉光を発色できる。また、二酸化
チタンの膜厚が1/4波長の奇数倍になっているため、
狙った色以外の光が混ざらない鮮やかな発色が得られ
る。
光線反射率が43%以下となっていたため、見た目の色
が非常に薄くなっていたが、上記積層構造により、トー
タルの光線反射率を簡単な構成により有効に高めること
ができ、結果、濃い干渉光を発色できる。また、二酸化
チタンの膜厚が1/4波長の奇数倍になっているため、
狙った色以外の光が混ざらない鮮やかな発色が得られ
る。
【0020】特に請求項3では反射率が90%以上であ
るので、顕著な効果が得られる。
るので、顕著な効果が得られる。
【0021】請求項4,5,6の塗料は、上記のような
発色材を混入させたものである。光干渉材それ自体は透
明であるが、屈折率材の積層によってある波長の色だけ
を十分に色濃く干渉発色させ得るものであるため、顔料
なしで所望の塗料を得ることができる。
発色材を混入させたものである。光干渉材それ自体は透
明であるが、屈折率材の積層によってある波長の色だけ
を十分に色濃く干渉発色させ得るものであるため、顔料
なしで所望の塗料を得ることができる。
【0022】熱線反射材としての形態は、上記原理によ
り赤外線を反射させる熱線反射材とするものであり、従
って、例えば自動車の基体自体が吸収する熱量を減少さ
せて自動車の温度上昇を抑えるといった用途に適してお
り、上記請求項1〜3の光干渉材に対応する熱線反射材
及びそれを含有する上記請求項4〜6に対応する塗料と
して構成される。
り赤外線を反射させる熱線反射材とするものであり、従
って、例えば自動車の基体自体が吸収する熱量を減少さ
せて自動車の温度上昇を抑えるといった用途に適してお
り、上記請求項1〜3の光干渉材に対応する熱線反射材
及びそれを含有する上記請求項4〜6に対応する塗料と
して構成される。
【0023】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。図1は本発明の干渉発色材たる干渉フレー
ク10の断面を示したものであり、そのA部を拡大して
示した図2から解るように、微薄片状の基材1に高屈折
率材層2と低屈折率材層3とを交互に、各々、設定干渉
発色光の略1/4波長の光学的厚さ(幾何学的厚さ×屈
折率)で積層し、反射率を90%以上としたものであ
る。
て詳述する。図1は本発明の干渉発色材たる干渉フレー
ク10の断面を示したものであり、そのA部を拡大して
示した図2から解るように、微薄片状の基材1に高屈折
率材層2と低屈折率材層3とを交互に、各々、設定干渉
発色光の略1/4波長の光学的厚さ(幾何学的厚さ×屈
折率)で積層し、反射率を90%以上としたものであ
る。
【0024】ここでは、微薄片状の基材1としてガラス
フレーク(屈折率n=1.5)を用いている。この基材
1は、ベースとなる材料であれば何でも良いが、実際こ
こを平滑にして湾曲を揃えることが好ましいため、ここ
ではガラスフレークを使っている。また、この基材1上
に積層する高屈折率材層2として二酸化チタンTiO2
(屈折率n=2.7)を、そして、その上に積層する低
屈折率材層3としてシリカSiO2 (屈折率n=1.
5)を使っている。これらの材料は比較的安価であり、
高屈折率材2と低屈折率材3との屈折率差が比較的大き
いことから選定したものであり、他の公知の材料を使用
することもできる。
フレーク(屈折率n=1.5)を用いている。この基材
1は、ベースとなる材料であれば何でも良いが、実際こ
こを平滑にして湾曲を揃えることが好ましいため、ここ
ではガラスフレークを使っている。また、この基材1上
に積層する高屈折率材層2として二酸化チタンTiO2
(屈折率n=2.7)を、そして、その上に積層する低
屈折率材層3としてシリカSiO2 (屈折率n=1.
5)を使っている。これらの材料は比較的安価であり、
高屈折率材2と低屈折率材3との屈折率差が比較的大き
いことから選定したものであり、他の公知の材料を使用
することもできる。
【0025】このように、表面が平滑なガラスフレーク
の上に高屈折率の材料、低屈折率の材料を積層すると、
一層ずつで干渉が起き、透過光もまた干渉するため、反
射率を容易に90%以上にもって行くことができる。そ
して反射率が90%以上になると「非常に鮮やかな色」
と視認されるようになる。図8はこの関係を示したもの
で、横軸は反射率(%)を、縦軸は目視により判断され
る色濃度を示す。「色濃度1」は色が付いたと感じない
で透けが完全に分る場合、「色濃度2」は色が若干付い
たと感じて透けが良く分る場合、「色濃度3」は色が少
し付いたと感じて透けが分る場合、「色濃度4」は色が
かなり付いたと感じ、透けは若干分るが期にならない場
合、そして「色濃度5」は色が完全に付いたと感じて透
けは感じない場合である。反射率が90%以上になると
「色濃度4」以上になり、「非常に鮮やかな色」と視認
されるようになる。
の上に高屈折率の材料、低屈折率の材料を積層すると、
一層ずつで干渉が起き、透過光もまた干渉するため、反
射率を容易に90%以上にもって行くことができる。そ
して反射率が90%以上になると「非常に鮮やかな色」
と視認されるようになる。図8はこの関係を示したもの
で、横軸は反射率(%)を、縦軸は目視により判断され
る色濃度を示す。「色濃度1」は色が付いたと感じない
で透けが完全に分る場合、「色濃度2」は色が若干付い
たと感じて透けが良く分る場合、「色濃度3」は色が少
し付いたと感じて透けが分る場合、「色濃度4」は色が
かなり付いたと感じ、透けは若干分るが期にならない場
合、そして「色濃度5」は色が完全に付いたと感じて透
けは感じない場合である。反射率が90%以上になると
「色濃度4」以上になり、「非常に鮮やかな色」と視認
されるようになる。
【0026】このような発色が生ずる理由は次のように
説明できる。例えば図2に示すように5層に積層した場
合、入射光のうち基材1及びその直上の高屈折率層2
間の界面で反射する光aと、低屈折率材層3及び高屈折
率材層2との界面で反射する光bとの干渉作用、高屈
折率材層2及び低屈折率材層3間の界面で反射する光c
と、低屈折率材層3及び高屈折率材層2間の界面で反射
する光dとの干渉作用、高屈折率材層2及び低屈折率
材層3間の界面で反射する光eと、空気及び高屈折率材
層2間の界面で反射する光fとの干渉作用が生じ、反射
率が約92%となって、上記の90%以上という条件を
満たす状態となる。
説明できる。例えば図2に示すように5層に積層した場
合、入射光のうち基材1及びその直上の高屈折率層2
間の界面で反射する光aと、低屈折率材層3及び高屈折
率材層2との界面で反射する光bとの干渉作用、高屈
折率材層2及び低屈折率材層3間の界面で反射する光c
と、低屈折率材層3及び高屈折率材層2間の界面で反射
する光dとの干渉作用、高屈折率材層2及び低屈折率
材層3間の界面で反射する光eと、空気及び高屈折率材
層2間の界面で反射する光fとの干渉作用が生じ、反射
率が約92%となって、上記の90%以上という条件を
満たす状態となる。
【0027】ここで反射率Rは基板1上に積層する膜層
の数2P+1(但しP=1,2,…)により異なり、次
式で表される。
の数2P+1(但しP=1,2,…)により異なり、次
式で表される。
【0028】
【数1】 従って、反射率Rは、基板1上に5層に積層した場合、
R=約92%、9層を積層した場合、R=約99%とな
る。
R=約92%、9層を積層した場合、R=約99%とな
る。
【0029】ちなみに、従来の二酸化チタンTiO2 一
層だけの場合は、下に透過する光があるので当該層だけ
で強められ取り出せる光の量は僅かであり、高くても反
射率43%ぐらいである。この値は、人間が見るとまだ
十分色が付いているとは感じない強さである。しかし、
上記のように反射率Rが90%以上になると「非常に鮮
やかな色」と感じられるようになるので、そのものは色
が付いていないものであるが、この干渉フレーク10だ
けで有効な発色材となり得る。
層だけの場合は、下に透過する光があるので当該層だけ
で強められ取り出せる光の量は僅かであり、高くても反
射率43%ぐらいである。この値は、人間が見るとまだ
十分色が付いているとは感じない強さである。しかし、
上記のように反射率Rが90%以上になると「非常に鮮
やかな色」と感じられるようになるので、そのものは色
が付いていないものであるが、この干渉フレーク10だ
けで有効な発色材となり得る。
【0030】次に、上記干渉フレーク10及びそれを含
有する塗料の製造方法について、乾式法と湿式法とに分
けて説明する。
有する塗料の製造方法について、乾式法と湿式法とに分
けて説明する。
【0031】[乾式法]図3は乾式法による場合を示し
ている。
ている。
【0032】 まず、薄ガラス板に二酸化チタンTi
O2 とシリカSiO2 とを1/4波長膜厚で交互にスパ
ッタリング又は蒸着する。ガラス板に対して、Ti
O2 ,SiO2 ,TiO2 ,SiO2 ,TiO2 の順に
行う。薄ガラスは、その材質にSiO2 を用い、膜厚1
0μmとする。スパッタリング又は蒸着するTiO2 と
SiO2 の膜厚は、波長480nmの青色が目的の色相
である場合、次のようになる。 TiO2 の膜厚…1/4×480nm÷2.7(屈折
率)=44.4nm SiO2 の膜厚…1/4×480nm÷1.5(屈折
率)=80.0nm
O2 とシリカSiO2 とを1/4波長膜厚で交互にスパ
ッタリング又は蒸着する。ガラス板に対して、Ti
O2 ,SiO2 ,TiO2 ,SiO2 ,TiO2 の順に
行う。薄ガラスは、その材質にSiO2 を用い、膜厚1
0μmとする。スパッタリング又は蒸着するTiO2 と
SiO2 の膜厚は、波長480nmの青色が目的の色相
である場合、次のようになる。 TiO2 の膜厚…1/4×480nm÷2.7(屈折
率)=44.4nm SiO2 の膜厚…1/4×480nm÷1.5(屈折
率)=80.0nm
【0033】 上記のように薄いガラスに一旦蒸着し
たものを、ローラにより屈折破断する。普通はボールミ
ル等で粉砕することになるが、それでは表面を砕いてし
まわずに粉砕することは難しい。そこで図4に示すよう
な曲げ破断機により、ローラによる屈折破断する。破断
されて得られた小片を図5に示す。
たものを、ローラにより屈折破断する。普通はボールミ
ル等で粉砕することになるが、それでは表面を砕いてし
まわずに粉砕することは難しい。そこで図4に示すよう
な曲げ破断機により、ローラによる屈折破断する。破断
されて得られた小片を図5に示す。
【0034】 次に、この破断小片11を、必要な大
きさ(約20μm以下)にふるい分けして、必要な大き
さの干渉フレーク分だけを取る。
きさ(約20μm以下)にふるい分けして、必要な大き
さの干渉フレーク分だけを取る。
【0035】 最後に、この干渉フレークをベース塗
料樹脂中に混ぜる。干渉フレークは破砕されているため
混ぜる前は白く見えるが、屈折率がベース塗料樹脂とほ
ぼ同じであるため、ベース塗料樹脂中に混ぜてしまえば
もう判別できなくなる。即ち、後から塗料として塗って
しまうと白の部分は消えてしまう。図6は、母材12の
上に上記構成の塗料13を塗り、更にクリア層14を設
けた塗装形態を示している。
料樹脂中に混ぜる。干渉フレークは破砕されているため
混ぜる前は白く見えるが、屈折率がベース塗料樹脂とほ
ぼ同じであるため、ベース塗料樹脂中に混ぜてしまえば
もう判別できなくなる。即ち、後から塗料として塗って
しまうと白の部分は消えてしまう。図6は、母材12の
上に上記構成の塗料13を塗り、更にクリア層14を設
けた塗装形態を示している。
【0036】[湿式法]図7に湿式法による製造方法を
示す。これは最初にガラスフレークを作るものである。
示す。これは最初にガラスフレークを作るものである。
【0037】 原料として、耐蝕性に優れるCガラス
を用意する。このCガラスの組成は、通常、SiO
2 (65%)、ZnO(4%)、B2 O3 (5%)、そ
の他から成る。
を用意する。このCガラスの組成は、通常、SiO
2 (65%)、ZnO(4%)、B2 O3 (5%)、そ
の他から成る。
【0038】 成形、粉砕、分級。最初に薄いガラス
を作らなければならないので、(1) 上記Cガラスを約
1,000゜Cで溶融し、(2) 空気で風船状にして冷却
することにより、一定の厚みに整形する。なお、冷却す
ると自然に粉砕(一次粉砕)される。(3) この一次粉砕
されたものをボールミル(スチール)により更に細かく
粉砕する。(4) 風で飛ばして、軽いものは遠くに、重い
ものは近くに落下することを利用して、分級する。
を作らなければならないので、(1) 上記Cガラスを約
1,000゜Cで溶融し、(2) 空気で風船状にして冷却
することにより、一定の厚みに整形する。なお、冷却す
ると自然に粉砕(一次粉砕)される。(3) この一次粉砕
されたものをボールミル(スチール)により更に細かく
粉砕する。(4) 風で飛ばして、軽いものは遠くに、重い
ものは近くに落下することを利用して、分級する。
【0039】 二酸化チタンをコーティングする。
【0040】(1) ガラスフレークを水に分散させる。
(2) チタン塩とスズ塩を加えて、加水分解し、生成する
酸化チタン水和物をガラスフレーク表面に沈着させる。
この付ける時間により膜厚をコントロールする。(3) 生
成物を水洗いし乾燥させる。(4) 800゜C〜1,00
0゜Cで焼成し、酸化チタンとする。
(2) チタン塩とスズ塩を加えて、加水分解し、生成する
酸化チタン水和物をガラスフレーク表面に沈着させる。
この付ける時間により膜厚をコントロールする。(3) 生
成物を水洗いし乾燥させる。(4) 800゜C〜1,00
0゜Cで焼成し、酸化チタンとする。
【0041】 シリカをコーティングする。 (1) ガラスフレークを水に分散させる。(2) テトラエト
キシシランSi(OC2 H5 )4 、塩酸HCl,エタノ
ールC2 H5 OHを加えて、加水分解させて、水和物を
生成させる。続いて重縮合反応が起こり、次式によりシ
リカSiO2 がフレーク表面に沈着する。 nSi(OC2 H5 )4 +4nH2 O→nSi(OH)
4 +4nC2 H5 OH nSi(OH)4 →nSiO2 +2nH2 O (3) 生成物を水洗いし乾燥させる。(4) 400゜C〜5
00゜Cで加熱する。
キシシランSi(OC2 H5 )4 、塩酸HCl,エタノ
ールC2 H5 OHを加えて、加水分解させて、水和物を
生成させる。続いて重縮合反応が起こり、次式によりシ
リカSiO2 がフレーク表面に沈着する。 nSi(OC2 H5 )4 +4nH2 O→nSi(OH)
4 +4nC2 H5 OH nSi(OH)4 →nSiO2 +2nH2 O (3) 生成物を水洗いし乾燥させる。(4) 400゜C〜5
00゜Cで加熱する。
【0042】 上記ステップと同様にして二酸化チ
タンをコーティングする。
タンをコーティングする。
【0043】 上記ステップと同様にしてシリカを
コーティングする。
コーティングする。
【0044】 上記ステップと同様にして二酸化チ
タンをコーティングする。
タンをコーティングする。
【0045】 最後に、ベース塗料樹脂に混ぜて吹き
付け可能な塗料化を図る。
付け可能な塗料化を図る。
【0046】上記乾式法及び湿式法の塗料化工程におい
て、下地のベース塗料樹脂としては顔料を混ぜたものを
用いることもできるが、下地のベース塗料樹脂としては
光を吸収する色又は同色系の色を用いることが好まし
い。狙った色とあまりに異なる色相系の色が入ると、他
の色に変わる可能性が強くなるからである。
て、下地のベース塗料樹脂としては顔料を混ぜたものを
用いることもできるが、下地のベース塗料樹脂としては
光を吸収する色又は同色系の色を用いることが好まし
い。狙った色とあまりに異なる色相系の色が入ると、他
の色に変わる可能性が強くなるからである。
【0047】上記実施例では、ガラスフレーク(屈折率
n=1.5)から成る基材1上に高屈折率材層2として
二酸化チタンTiO2 (屈折率n=2.7)を、低屈折
率材層3としてシリカSiO2 (屈折率n=1.5)を
順次積層したが、他の公知の材料を使用することもでき
る。
n=1.5)から成る基材1上に高屈折率材層2として
二酸化チタンTiO2 (屈折率n=2.7)を、低屈折
率材層3としてシリカSiO2 (屈折率n=1.5)を
順次積層したが、他の公知の材料を使用することもでき
る。
【0048】干渉発色材の他の材料としては、無機物と
して、例えば低屈折率材層にフッ化マグネシウムMgF
2 (屈折率n=1.37)、高屈折率材層に硫化亜鉛Z
nS(屈折率n=2.37)があり、スパッタリングに
よる9層膜において、反射率R=98.6%を得ること
ができた。
して、例えば低屈折率材層にフッ化マグネシウムMgF
2 (屈折率n=1.37)、高屈折率材層に硫化亜鉛Z
nS(屈折率n=2.37)があり、スパッタリングに
よる9層膜において、反射率R=98.6%を得ること
ができた。
【0049】また、有機物の干渉発色材としては、例え
ば低屈折率材層にフルオロオレフィン−アルキルビニル
エーテル共重合体(屈折率n=1.49)、高屈折率材
層にアクリル共重合体(屈折率n=1.59)があり、
ディッピング法による49層膜において、反射率R=9
0.5%を得た。これから分るように有機物では屈折率
差があまり大きとれない。
ば低屈折率材層にフルオロオレフィン−アルキルビニル
エーテル共重合体(屈折率n=1.49)、高屈折率材
層にアクリル共重合体(屈折率n=1.59)があり、
ディッピング法による49層膜において、反射率R=9
0.5%を得た。これから分るように有機物では屈折率
差があまり大きとれない。
【0050】その他、使用し得る無機物としては、低屈
折率材層にAl2 O3 (屈折率n=1.765)、高屈
折率材層にSnO2 (屈折率n=1.997),ZnO
(屈折率n=2.0〜2.02)がある。
折率材層にAl2 O3 (屈折率n=1.765)、高屈
折率材層にSnO2 (屈折率n=1.997),ZnO
(屈折率n=2.0〜2.02)がある。
【0051】いずれにせよ、上記のように、表面が平滑
なガラスフレークの上に高屈折率の材料、低屈折率の材
料を積層すると、一層ずつで干渉が起き、透過光もまた
干渉するため、反射率を容易に90%以上にもって行く
ことができる。そして反射率が90%以上になると「非
常に鮮やかな色」と視認されるようになる。
なガラスフレークの上に高屈折率の材料、低屈折率の材
料を積層すると、一層ずつで干渉が起き、透過光もまた
干渉するため、反射率を容易に90%以上にもって行く
ことができる。そして反射率が90%以上になると「非
常に鮮やかな色」と視認されるようになる。
【0052】ところで、上記実施例では、交互に積層さ
れる高屈折率材層と低屈折率材層の各々を設定干渉光の
略1/4波長としたが、かかる膜厚は非常に薄いため実
際上の製造に困難を伴うことがある。例えば、湿式法の
場合、一度のコーティングで付く膜厚が1/4波長を越
えることが多く、膜厚が合わせ難い。
れる高屈折率材層と低屈折率材層の各々を設定干渉光の
略1/4波長としたが、かかる膜厚は非常に薄いため実
際上の製造に困難を伴うことがある。例えば、湿式法の
場合、一度のコーティングで付く膜厚が1/4波長を越
えることが多く、膜厚が合わせ難い。
【0053】そこで、図9に示すように、交互に積層さ
れる高屈折率材層2と低屈折率材層3の各々の膜厚d
を、次式を満足するような略1/4波長膜の奇数倍(設
定干渉発色光の略1/4波長の光学的厚さの奇数倍)と
する。
れる高屈折率材層2と低屈折率材層3の各々の膜厚d
を、次式を満足するような略1/4波長膜の奇数倍(設
定干渉発色光の略1/4波長の光学的厚さの奇数倍)と
する。
【0054】 d=〔(2m+1)λ〕/4n …(2) ただし、λ:光の波長 n:屈折率材層の屈折率 m:0,1,2,3… これによれば、各屈折率材層の膜厚dが1/(4n)波
長の奇数倍(設定干渉発色光の略1/4波長の光学的厚
さの奇数倍)であれば良い、という緩やかな条件になる
ので、その膜厚を合わせ易くなり、製造が容易となると
いう利点がある。ただしm=0とした場合は、上記の全
てを略1/4波長膜とした場合と同じ結果に帰する。な
お、図9では屈折率が上から順に小、大、小の場合につ
いて示しているが、屈折率が上から順に大、小、小の場
合であっても結果は同じである。
長の奇数倍(設定干渉発色光の略1/4波長の光学的厚
さの奇数倍)であれば良い、という緩やかな条件になる
ので、その膜厚を合わせ易くなり、製造が容易となると
いう利点がある。ただしm=0とした場合は、上記の全
てを略1/4波長膜とした場合と同じ結果に帰する。な
お、図9では屈折率が上から順に小、大、小の場合につ
いて示しているが、屈折率が上から順に大、小、小の場
合であっても結果は同じである。
【0055】このように、交互に積層される高屈折率材
層2と低屈折率材層3の厚さを、設定干渉光の略1/4
n波長(n:屈折率材層の屈折率)の奇数倍とするが、
この場合、積層膜厚dが上記式を満足すれば良いだけで
あって、必ずしも高屈折率材層2と低屈折率材層3の一
方又は全てが同じ膜厚、即ちmが同じである必要はない
(ただし、m=整数とする)。
層2と低屈折率材層3の厚さを、設定干渉光の略1/4
n波長(n:屈折率材層の屈折率)の奇数倍とするが、
この場合、積層膜厚dが上記式を満足すれば良いだけで
あって、必ずしも高屈折率材層2と低屈折率材層3の一
方又は全てが同じ膜厚、即ちmが同じである必要はない
(ただし、m=整数とする)。
【0056】例えば図10に示すように、高屈折率材層
2と低屈折率材層3とを交互に積層した場合において、
それらの積層膜厚dを、上から順にd1=λ/( 4n1)
(m=0),d2=3λ/( 4n2) (m=1),d3
=7λ/( 4n1) (m=3),d4=5λ/( 4n2)
(m=2)というように変えることができる。
2と低屈折率材層3とを交互に積層した場合において、
それらの積層膜厚dを、上から順にd1=λ/( 4n1)
(m=0),d2=3λ/( 4n2) (m=1),d3
=7λ/( 4n1) (m=3),d4=5λ/( 4n2)
(m=2)というように変えることができる。
【0057】しかし、交互に積層される高屈折率材層2
と低屈折率材層3の一方のみ、上記膜厚dの(2)式を
満足させてもよい。この場合、高屈折率材層と低屈折率
材層のどちらを1/(4n)波長の奇数倍という条件に
合致させるかについては全く自由であるが、製造上、そ
の膜厚の整合は湿式法よりも乾式法による方が容易であ
り、また乾式法は一般に高屈折率材のものを扱うので、
高屈折率材層の側で膜厚を整合させるとよい。ただし乾
式法であれば膜厚を合わせ易いことから、低屈折率材層
の方で合わせるようにしても良い。いずれにしても、湿
式又は乾式によるコーティングの膜厚コントロールのし
易さに差がある場合、そのコーティングの膜厚コントロ
ールの容易な方の屈折率材を調整対象とすることによ
り、膜厚が合わせ易くなる。
と低屈折率材層3の一方のみ、上記膜厚dの(2)式を
満足させてもよい。この場合、高屈折率材層と低屈折率
材層のどちらを1/(4n)波長の奇数倍という条件に
合致させるかについては全く自由であるが、製造上、そ
の膜厚の整合は湿式法よりも乾式法による方が容易であ
り、また乾式法は一般に高屈折率材のものを扱うので、
高屈折率材層の側で膜厚を整合させるとよい。ただし乾
式法であれば膜厚を合わせ易いことから、低屈折率材層
の方で合わせるようにしても良い。いずれにしても、湿
式又は乾式によるコーティングの膜厚コントロールのし
易さに差がある場合、そのコーティングの膜厚コントロ
ールの容易な方の屈折率材を調整対象とすることによ
り、膜厚が合わせ易くなる。
【0058】上記では、干渉発色材としての光干渉材、
つまり可視光の場合について述べてきたが、上記光干渉
材は赤外線を反射する熱線反射材及びそれを含有する塗
料として構成することもできる。
つまり可視光の場合について述べてきたが、上記光干渉
材は赤外線を反射する熱線反射材及びそれを含有する塗
料として構成することもできる。
【0059】この熱線反射材の目的は、例えば、黒色塗
料の車は太陽光によりエネルギーが熱に変換されやすく
車内の温度が上昇しやすいので、それを透明な熱線反射
フレークを混入することで防止するものである。
料の車は太陽光によりエネルギーが熱に変換されやすく
車内の温度が上昇しやすいので、それを透明な熱線反射
フレークを混入することで防止するものである。
【0060】熱線である赤外線の波長は770nm〜1
mmであり、この光に対する異なる屈折率の材料を上記
(2)式を満足する膜厚で、ガラス、マイカ等の透明材
料から成る基材に交互に積層し、反射率を上げた透明フ
レークつまり光干渉材たる熱線反射材を得る。この赤外
線の波長に対して異なる屈折率を示す材料の積層は、各
層毎に上記(2)式を満足する膜厚としてもよいし、事
情によっては高屈折率材層と低屈折率材層の一方を、設
定干渉光の略1/4n波長(n:屈折率材層の屈折率)
の奇数倍の厚さとしてもよい。いずれにしても、このよ
うな透明フレークつまり光干渉材たる熱線反射材を、塗
膜中へ混入させることにより、目視では濃色系の塗料に
見えても、淡色系と同様の温度上昇に抑えることのでき
る塗料を得ることができる。
mmであり、この光に対する異なる屈折率の材料を上記
(2)式を満足する膜厚で、ガラス、マイカ等の透明材
料から成る基材に交互に積層し、反射率を上げた透明フ
レークつまり光干渉材たる熱線反射材を得る。この赤外
線の波長に対して異なる屈折率を示す材料の積層は、各
層毎に上記(2)式を満足する膜厚としてもよいし、事
情によっては高屈折率材層と低屈折率材層の一方を、設
定干渉光の略1/4n波長(n:屈折率材層の屈折率)
の奇数倍の厚さとしてもよい。いずれにしても、このよ
うな透明フレークつまり光干渉材たる熱線反射材を、塗
膜中へ混入させることにより、目視では濃色系の塗料に
見えても、淡色系と同様の温度上昇に抑えることのでき
る塗料を得ることができる。
【0061】ここでは、赤外線波長が広範囲に亘ること
を考慮し、その熱線波長全域をカバーするため、膜厚
(波長を決定する)が様々な干渉フレークを複数種類作
り、それらを塗料中に混合して用いた。即ち、波長80
0〜850nm用、1000〜1100nm用、200
0〜2100nm用、5000〜5100nm用、10
000〜10100nm用、20000〜20100n
m用の計6種の波長用の熱線反射材たる干渉フレーク1
0を作製した。各干渉フレーク10は、図11に示すよ
うに、ガラスから成る微薄片状の基材1に、TiO2 か
ら成る高屈折率材層2とSiO2 から成る低屈折率材層
3とを交互に9層積層し、その反射率を90%以上とし
たものである。この6種の熱線反射材たるフレークを、
黒色塗料に20w%添加して混合し、鋼板に塗布し太陽
光を照射して、温度差を測定した。その結果、通常の黒
色塗料の場合は、塗料温度が70゜Cまで塗面温度が上
がるのに対し、上記熱線反射材たるフレークを20w%
添加した塗料の場合には、塗面温度が58゜Cぐらいに
抑えられた。即ち、目視では濃色系の塗料に見えても、
淡色系と同様の温度上昇に抑えることができた。
を考慮し、その熱線波長全域をカバーするため、膜厚
(波長を決定する)が様々な干渉フレークを複数種類作
り、それらを塗料中に混合して用いた。即ち、波長80
0〜850nm用、1000〜1100nm用、200
0〜2100nm用、5000〜5100nm用、10
000〜10100nm用、20000〜20100n
m用の計6種の波長用の熱線反射材たる干渉フレーク1
0を作製した。各干渉フレーク10は、図11に示すよ
うに、ガラスから成る微薄片状の基材1に、TiO2 か
ら成る高屈折率材層2とSiO2 から成る低屈折率材層
3とを交互に9層積層し、その反射率を90%以上とし
たものである。この6種の熱線反射材たるフレークを、
黒色塗料に20w%添加して混合し、鋼板に塗布し太陽
光を照射して、温度差を測定した。その結果、通常の黒
色塗料の場合は、塗料温度が70゜Cまで塗面温度が上
がるのに対し、上記熱線反射材たるフレークを20w%
添加した塗料の場合には、塗面温度が58゜Cぐらいに
抑えられた。即ち、目視では濃色系の塗料に見えても、
淡色系と同様の温度上昇に抑えることができた。
【0062】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果が得られる。 1)請求項1,2,3の光干渉材によれば、トータルの
光線反射率を簡単な構成により有効に高めることがで
き、結果として、濃い干渉光を発色させ又は熱線を反射
させることができる。また、膜厚が1/4波長の奇数倍
になっているため、狙った色以外の光が混ざらない鮮や
かな発色が得られると共に、製造しやすい膜厚で積層さ
せることができる。 2)特に請求項3の光干渉材では反射率が90%以上で
あるので、実用的な強さの鮮やかな発色が得られる。 3)請求項4,5,6によれば、上記の発色材が混入さ
れ、これがある波長の色だけに十分に色濃く干渉発色し
或いは熱線反射するため、顔料なしで所望の鮮やかな色
を発現する塗料や熱線による温度上昇を抑える塗料を得
ることができる。 4)本発明によって得られた光干渉材ないし塗料は、車
輌用塗料(乗用車・オートバイ・自転車)をはじめ、各
種塗料・各種プラスチックへの練り込み、建材、壁装
材、印刷インキ、合成皮革、スポーツ用品、家具、絵
具、捺染、漆器、ボタン、文房具、アクセサリー等々の
用途に幅広く使用することができる。
な優れた効果が得られる。 1)請求項1,2,3の光干渉材によれば、トータルの
光線反射率を簡単な構成により有効に高めることがで
き、結果として、濃い干渉光を発色させ又は熱線を反射
させることができる。また、膜厚が1/4波長の奇数倍
になっているため、狙った色以外の光が混ざらない鮮や
かな発色が得られると共に、製造しやすい膜厚で積層さ
せることができる。 2)特に請求項3の光干渉材では反射率が90%以上で
あるので、実用的な強さの鮮やかな発色が得られる。 3)請求項4,5,6によれば、上記の発色材が混入さ
れ、これがある波長の色だけに十分に色濃く干渉発色し
或いは熱線反射するため、顔料なしで所望の鮮やかな色
を発現する塗料や熱線による温度上昇を抑える塗料を得
ることができる。 4)本発明によって得られた光干渉材ないし塗料は、車
輌用塗料(乗用車・オートバイ・自転車)をはじめ、各
種塗料・各種プラスチックへの練り込み、建材、壁装
材、印刷インキ、合成皮革、スポーツ用品、家具、絵
具、捺染、漆器、ボタン、文房具、アクセサリー等々の
用途に幅広く使用することができる。
【図1】本発明の光干渉材たる干渉フレークを示す断面
図である。
図である。
【図2】図1のA部の拡大断面図である。
【図3】本発明の光干渉材の製造方法を示す概要図であ
る。
る。
【図4】図3の製造方法で用いる曲げ破断機を示した図
である。
である。
【図5】図4の破断機で得られた破断小片を示す断面図
である。
である。
【図6】本発明の塗料を用いた塗装構造を例示した図で
ある。
ある。
【図7】本発明の他の光干渉材の製造方法を示す概要図
である。
である。
【図8】本発明の他の光干渉材の反射率と目視による色
濃度との関係を示す図である。
濃度との関係を示す図である。
【図9】本発明の光干渉材の作用を示す概念図である。
【図10】本発明の光干渉材の構成例を示す断面図であ
る。
る。
【図11】本発明の熱線反射材としての光干渉材を示し
たもので、(a)はその干渉フレークを、(b)はその
A部の拡大断面を示す図である。
たもので、(a)はその干渉フレークを、(b)はその
A部の拡大断面を示す図である。
【図12】本発明の原理作用の説明に供する図である。
【図13】従来の干渉マイカを示した断面図である。
【図14】図13のB部の拡大断面図である。
1 微薄片状の基材 2 高屈折率材層 3 低屈折率材層 10 光干渉材たる干渉フレーク
Claims (6)
- 【請求項1】 基材に高屈折率材層と低屈折率材層とを
交互に、各々、設定干渉光の略1/4波長の奇数倍の光
学的厚さで積層したことを特徴とする光干渉材。 - 【請求項2】 請求項1に記載の光干渉材において、上
記基材は、その屈折率が、この直上に積層される屈折率
材層の屈折率とは高低が反対のものであることを特徴と
する光干渉材。 - 【請求項3】 請求項1,2に記載の光干渉材におい
て、トータルの反射率が90%以上であることを特徴と
する光干渉材。 - 【請求項4】 請求項1に記載の光干渉材をベース塗料
樹脂中に混ぜたことを特徴とする塗料。 - 【請求項5】 請求項2に記載の光干渉材をベース塗料
樹脂中に混ぜたことを特徴とする塗料。 - 【請求項6】 請求項3に記載の光干渉材をベース塗料
樹脂中に混ぜたことを特徴とする塗料。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| JP6-3375 | 1994-01-18 | ||
| JP00485095A JP3389360B2 (ja) | 1994-01-18 | 1995-01-17 | 光干渉材及びそれを含有する塗料 |
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|---|---|
| JPH07246366A true JPH07246366A (ja) | 1995-09-26 |
| JP3389360B2 JP3389360B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=26336945
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP00485095A Ceased JP3389360B2 (ja) | 1994-01-18 | 1995-01-17 | 光干渉材及びそれを含有する塗料 |
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