JP2008162122A - 金属蒸着加工物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンダーコート層を設けずに基材上に金属を強固に蒸着するとともに、製造工程においてチリやゴミが混入する機会を軽減する金属蒸着加工物およびその製造方法を提供する。
【解決手段】透明又は半透明の基材と、前記基材の上層にアンダーコート層を形成することなく直接金属が蒸着された金属蒸着膜とで構成された金属蒸着加工物。好ましくは、金属蒸着加工物は、アクリル等の透明又は半透明のプラスチック材で構成される基材１と、この基材１上にホットスタンプ加工等で模様等を描画して形成される描画層２と、その基材１上に金属を蒸着することにより形成される金属蒸着膜３と、その金属蒸着膜３の保護のためにこの膜３上に形成される内側保護膜４と、金属蒸着加工物全体を外気や水等から保護するためにその内側保護膜４上に形成される外側保護膜５とを有して構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属蒸着加工物およびその製造方法に関し、特に、基材上に金属を蒸着した装飾目的等に用いられる金属蒸着加工物およびその製造方法に関する。

一般に、硬質プラスチック成形品等の基材上に金属を蒸着した加工品が、装飾目的など多方面で利用されている。
この加工品（以下、金属蒸着加工物という）は、軽量かつ金属特有の重厚な質感を併せ持っているので、特に車両や船舶のエンブレム等の屋外に設置され高級感を要求される装飾品として使用されることが多い。
この金属蒸着加工物を製造する際には、まず、プラスチック成形品等の基材上に金属が蒸着しやすくなるように塗料を塗布してアンダーコート層を形成してから、このアンダーコート層上にアルミニウムや錫の真空蒸着を行って金属蒸着膜を形成する。

このような金属蒸着加工物の１つとして、従来、特許文献１が開示するところの化粧シートが提案されている。
この化粧シートは、前述の金属蒸着加工物の一方の面に接着剤層を設けて、シート状に形成したものであり、建材として用いる外装、内装の合板、鋼板及び家具、弱電製品等の各種基材の表面化粧材として貼着することができる。
また、この化粧シートは、基材であるポリエステル等のフィルム素材と、金属蒸着膜との間に、ポリエステル系等の接着剤を塗布してアンダーコート層を形成することにより、金属蒸着膜の剥離を防止することが可能となっている。
特開平８−４８０００

しかしながら、特許文献１の化粧シートは、前述したように、蒸着した金属の剥離を防ぐために基材上にアンダーコート層を形成するため、このアンダーコート層を形成する工程において、チリやゴミが基材上又はアンダーコート層上に付着し、金属蒸着加工物の美観が損なわれてしまうという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アンダーコート層を設けずに基材上に金属を強固に蒸着するとともに、製造工程においてチリやゴミが混入する機会を軽減する金属蒸着加工物およびその製造方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明における金属蒸着加工物は、透明又は半透明の基材と、基材の上層にアンダーコート層を形成することなく直接金属が蒸着されて形成される金属蒸着膜と、を有して構成されることを特徴とする。

また、本発明によれば、その基材に蒸着する金属は、例えば、錫及びタングステンであることを特徴とする。

また、本発明によれば、その基材と金属蒸着膜との層間の全面又は一部に、ホットスタンプ、転写又は印刷の各加工処理により形成される描画層をさらに有することを特徴とする。

また、本発明によれば、その金属蒸着膜の上層に、金属蒸着加工物を保護するための保護膜をさらに有することを特徴とする。

また、本発明によれば、その保護膜は、内側保護膜と外側保護膜との二層構造を構成しており、内側保護膜は、金属蒸着膜の上層にアクリル樹脂系塗料が塗布されることにより形成され、外側保護膜は、内側保護膜の上層にウレタン樹脂系塗料が塗布されることにより形成されたことを特徴とする。

また、本発明における金属蒸着加工物の製造方法は、透明又は半透明の基材の上層の全面又は一部にホットスタンプ、転写又は印刷の各加工処理により描画層を形成する描画層形成工程と、基材の描画層形成側に金属を蒸着させて金属蒸着膜を形成する金属蒸着工程と、金属蒸着膜の形成側に金属蒸着加工物を保護するための保護膜を形成する保護膜形成工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、アンダーコート層を設けずに基材上に金属を強固に蒸着することにより、製造コストを削減するとともに、チリやゴミが混入する機会を軽減することができ、さらには、金属蒸着膜がアンダーコート層を介することなく透明又は半透明の基材のすぐ下層に成膜されているため、金属の質感がより直接的かつ明瞭に基材側から視認できるようになり、優れた外観を実現することが可能となる。

＜構成＞
図１は、本発明の実施の形態における金属蒸着加工物の構成を示す図である。以下、図を用いて、金属蒸着加工物の構成について説明を進める。
この本実施形態における金属蒸着加工物は、アクリル等の透明又は半透明のプラスチック材で構成される基材１と、この基材１上にホットスタンプ加工等で模様等を描画して形成される描画層２と、その基材１上に金属を蒸着することにより形成される金属蒸着膜３と、その金属蒸着膜３の保護のためにこの金属蒸着膜３上に形成される内側保護膜４と、金属蒸着加工物全体を外気や水等から保護するためにその内側保護膜４上に形成される外側保護膜５とを有して構成される。

前述のように層構成された完成品の金属蒸着加工物は、基材１側が表側（視認側）、外側保護膜５側が裏側となる。表側から見ると、透明又は半透明の基材１の下層に描画層２による模様、絵柄、文字、さらには金属蒸着膜３による金属特有の質感が視認可能であり、多彩で複雑なデザインが可能な装飾品等の用途に利用することができる。

以下、前述の金属蒸着加工物の層構造における各層について詳細に説明する。
基材１は、プラスチックを原料とする透明又は半透明の成形品である。この基材１に使用されるプラスチック原料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリルスチレン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリアミド、ポリカーボネート、アセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等である。
基材１は、例えば、自動車や船舶のエンブレムといった装飾品といった各目的に応じて、板状、半球状又は所定のモチーフを凹凸により表現したもの等の様々な形状に成形される。

描画層２は、ホットスタンプ加工、転写加工又は印刷等により、基材１上の全部又は一部に模様、絵柄又は文字等を描画して形成される層である。

金属蒸着膜３は、基材１、描画層２上に錫及びタングステンを同時に蒸着することにより形成される膜である。前述したように、表側から見ると、この金属蒸着膜３が透明又は半透明の基材１の下層に表れ、金属特有の重厚な質感を表現することができる。

内側保護膜４は、外側保護膜５の成分が金属蒸着膜３を侵食するのを防止するために形成するものである。
この内側保護膜４は、例えばアクリル樹脂系塗料（いわゆる１液）を、金属蒸着及び絵柄等の描画が施された基材１上に塗布し、硬化させることにより形成される。

外側保護膜５は、描画層２、金属蒸着膜３及び内側保護膜４を、外気や水分等による浸食から保護するためのものである。
この外側保護膜５は、例えばウレタン樹脂系塗料（いわゆる２液）を、前述の内側保護膜４上に塗布し、硬化させることにより形成される。
なお、この外側保護膜５を成膜するために塗布される塗料の種類は、その金属蒸着加工物の用途や使用条件により適宜変更されることは言うまでもない。例えば、使用条件下の気温（高温・低温）や湿度に最適な塗料が適宜選択されて使用される。

なお、この金属蒸着加工物を室内で使用し、外気や水分による侵食の影響がほとんどない場合には、外側保護膜５、あるいは内側保護膜４及び外側保護膜５両方を形成せずに省略することもできる。

＜製造方法＞
以下、金属蒸着加工物の製造方法について説明する。
まず、各プラスチックの種類に応じた最適な成形方法により基材１を用途に応じた形状にプラスチック成形する。
この基材１の成形方法としては、例えば、射出、押出し、中空、圧縮、インフレーション、カレンダー等がある。
成形後、その基材１を加温してアニーリングし、樹脂の収縮によるたわみ等を除去する。

次に、その成形された基材１の裏側の全面又は任意の箇所に、ホットスタンプ等の処理により模様、絵柄、文字等の描画層２を形成する。

次に、この描画層２が形成された側に金属蒸着を行う。
本実施形態では、スパッタリング法を用いて、錫及びタングステンの蒸着を同時に行う。
図２は、本実施形態の金属蒸着加工物の製造方法における金属蒸着工程の一例を示す図である。
図に示すように、金属蒸着を行うときには、描画層２が内向きとなるように、描画層２が形成された基材１を治具２０に固定して、錫及びタングステンの金属片３０に対向させて真空容器１０内に設置する。
また、同様に、この金属片３０も治具４０に固定される。
そして、電極の一方（負極５１）を治具４０に接続し、他方（正極５２）を真空容器１０又は治具２０に接続する。

次に、その真空容器１０内を所定の真空度に調整した後に、不活性ガス導入バルブ６０から不活性ガス（アルゴン等）を真空容器１０内に注入する。
そして、真空容器１０内の不活性ガス濃度が一定の値に達した後、前述の両電極間に所定の電圧を印加する。
すると、放電が発生し、不活性ガス粒子が正に帯電し、負極５１に接続された金属片３０側へ衝突を繰り返す。この衝突により、その金属片３０から錫やタングステン等の金属原子が放出され、対面の基材１の描画層２側に蒸着して金属蒸着膜３を成膜する。

次に、この金属蒸着加工物の金属蒸着膜３の形成側の全面にアクリル樹脂系塗料等を塗布し硬化させて、内側保護膜４を形成する。

そして、金属蒸着加工物の内側保護膜４の形成側の全面にウレタン樹脂系塗料等を塗布し硬化させて、外側保護膜５を形成する。

以上のようにして、金属蒸着加工物は完成する。
なお、この金属蒸着加工物を室内で使用し、外気や水分による侵食の影響がほとんどない場合には、外側保護膜５の形成工程、あるいは内側保護膜４及び外側保護膜５両方の形成工程を省略することもできる。

また、金属蒸着膜３を形膜後に、この金属蒸着加工物を表側から見ると、描画層２が形成された箇所はそのホットスタンプ等による色彩が現れ、描画層２が形成されていない箇所はこの描画層２の裏側の金属蒸着膜３による金属特有の質感が現れる。
従って、この金属の質感を表したい箇所には、描画層２を形成しないようにするとよい。

なお、蒸着の際、蒸着される側、すなわち治具２０を、自ら固定する基材１及び描画層２ごと所定の回転速度で回転させることにより、基材１又は描画層２上に均等に金属蒸着膜３を成膜することができる。
このとき、治具２０と治具４０（金属片３０）との各対向面が互いに略平行となるように設置し、治具２０の略中央の１点から治具４０の対向面に下ろした垂線を前述の治具１０の回転軸とする。

なお、本実施形態における金属の蒸着工程において、部分蒸着を行うことで、より装飾性に富んだ金属蒸着加工物を製造することができる。この部分蒸着の技術について、以下に示すと、まず、形成した金属蒸着膜３のうち剥離したい箇所には、その金属蒸着膜３と、基材１又は描画層２との間に予め水溶性樹脂層を形成しておく。そして、金属蒸着膜３を形成後に金属蒸着加工物を水洗いすると、この水溶性樹脂層が溶解し、この水溶性樹脂層とともに、この水溶性樹脂層上に形成された金属蒸着膜３が除去される。この結果、基材１又は描画層２上に直接形成された金属蒸着膜３のみが除去されずに残って部分蒸着され、模様、絵柄又は文字等を表す。
なお、この水溶性樹脂層は、例えば、酸化ケイ素を添加したポリビニルアルコール樹脂を用いて形成するようにしてもよい。

＜実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本実施の形態によれば、加工条件によりアンダーコート層を形成することなく基材１又は描画層２に直接金属を蒸着するので、アンダーコート層の形成工程を省くことができ、この結果、金属蒸着加工物の製造の途中でゴミや異物が付着する機会を減少させ、優れた美観の装飾物を提供することが可能となる。
また、このようにアンダーコート層の形成工程を省くことにより、製造がより簡易になり、製造コストの削減も可能となる。
また、透明又は半透明の基材１と、描画層２又は金属蒸着膜３との間にアンダーコート層が形成されていないため、描画層２の模様の輪郭・角部分や金属蒸着膜３の金属の質感が、より直接的かつ明瞭に基材１側から視認できるようになり、優れた外観を実現することができる。

また、本実施の形態における金属蒸着加工物は、金属蒸着膜３成膜側に、外側保護膜５を成膜させているので、外気や水等による劣化から金属蒸着加工物を保護し、長期間品質を保持することを可能にしている。
このため、自動車や船舶など、外気や水により劣化しやすい条件下で、本実施形態における金属蒸着加工物を装飾物として利用したとしても、描画層２及び金属蒸着膜３により表現される模様、絵柄又は文字等を明瞭かつ美麗な状態のまま保持することが可能となる。

また、本実施の形態における金属蒸着加工物は、金属蒸着膜３と外側保護膜５との層間に、内側保護膜４を成膜させることにより、外側保護膜５の主成分であるウレタン系樹脂等が金属蒸着膜３に侵食して劣化を引き起こすことを防ぐことが可能となっている。

また、前述の実施形態では、タングステンとともに蒸着する金属として、錫をあげたが、その他、次のものを用いることができる。例えば、そのタングステンとともに蒸着に用いる金属とは、アルミニウム、金、銀、銅、白金、ニッケル、チタン、クロム、インジウム、モリブデン、パラジウム、ケイ素、タンタル等の金属単体の他に、ニッケル・クロム合金、銅・亜鉛合金、アルミニウム・ケイ素合金等がある。

また、前述の実施形態では、金属の蒸着方法として、スパッタリング法を用いたが、２極スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法等そのいずれのスパッタリング法を用いても金属蒸着膜３を形成することができる。
また、この金属蒸着方法は、スパッタリング法に限定されず、真空蒸着法、イオンプレーティング法等その他の金属蒸着方法を用いてもよい。

なお、上記の実施例は本発明の好適な実施の一例であり、本発明の実施例は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能となる。

以下、金属蒸着加工物の金属蒸着における一実施例について説明する。
本実施例では、スパッタリング法により金属蒸着を行う。
本実施例における金属蒸着の条件は、以下のようになる。
（１）不活性ガスイオンの設定条件（基材１又は描画層２と金属蒸着膜３との密着を高めるため）
入射波：７００Ｗ
反射波：０〜８０Ｗ
アルゴン（Ａｒ）ガスの注入時間：１５分
（２）真空の条件
真空時間：４０分
アルゴンガス注入前の真空度：０．４×１０^−２Ｐａ
アルゴンガス注入時の真空度：３．０×１０^−２Ｐａ
（３）蒸着スライダックの設定値（両電極５１，５２間の電圧・電流）
電圧：４．０〜６．０Ｖ
電流：１４００Ａ
（４）金属蒸着膜３の条件
厚さ：１００〜１０００Å（オングストローム）（好ましくは４００Å（オングストローム））
（５）蒸着に使用する金属の体積比
錫：タングステン＝３：１
（６）基材１のアニーリング条件
４０℃、３０分で、基材１を加温させた後、徐々に冷却する。

本発明の実施の形態における金属蒸着加工物の構成を示す図である。 本発明の実施の形態の金属蒸着加工物の製造方法における金属蒸着工程の一例を示す図である。

符号の説明

１ 基材
２ 描画層
３ 金属蒸着膜
４ 内側保護膜
５ 外側保護膜
１０ 真空容器
２０，４０ 治具
３０ 金属片
５１ 負極
５２ 正極
６０ 不活性ガス導入バルブ

Claims (6)

1. 透明又は半透明の基材と、
   前記基材の上層にアンダーコート層を形成することなく直接金属が蒸着されて形成される金属蒸着膜と、
   を有して構成されることを特徴とする金属蒸着加工物。
2. 前記基材に蒸着する金属は、錫及びタングステンであることを特徴とする請求項１記載の金属蒸着加工物。
3. 前記基材と前記金属蒸着膜との層間の全面又は一部に、ホットスタンプ、転写又は印刷の各加工処理により形成される描画層をさらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の金属蒸着加工物。
4. 前記金属蒸着膜の上層に、金属蒸着加工物を保護するための保護膜をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の金属蒸着加工物。
5. 前記保護膜は、内側保護膜と外側保護膜との二層構造を構成しており、
   前記内側保護膜は、前記金属蒸着膜の上層にアクリル樹脂系塗料が塗布されることにより形成され、前記外側保護膜は、前記内側保護膜の上層にウレタン樹脂系塗料が塗布されることにより形成されたことを特徴とする請求項４記載の金属蒸着加工物。
6. 透明又は半透明の基材の上層の全面又は一部にホットスタンプ、転写又は印刷の各加工処理により描画層を形成する描画層形成工程と、
   前記基材の前記描画層形成側に金属を蒸着させて金属蒸着膜を形成する金属蒸着工程と、
   前記金属蒸着膜の形成側に金属蒸着加工物を保護するための保護膜を形成する保護膜形成工程と、
   を有することを特徴とする金属蒸着加工物の製造方法。

Images