JP2009197340A

JP2009197340A - 金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルムおよび金銀糸

Info

Publication number: JP2009197340A
Application number: JP2008037047A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nakura; 伸之名倉; Yasuo Nishigaki; 泰男西垣; Makoto Sato; 佐藤　　誠
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】金属蒸着フィルムの多様な発色を可能とし、また市場要望に応えられる価格で製造することが可能である金銀糸用の金属蒸着フィルムを提供すること。
【解決手段】二軸配向ポリエステルフィルム層（Ｆ層）の片面に金属および金属酸化物を含む層（Ｍ層）が設けられてなり、一方の面のＬａｂ表色系におけるＬ値が２０〜４０、ｂ値が５〜３０であり、かつ他方の面とのｂ値の差（絶対値）が３〜２２である金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルムとする。
【選択図】図１

Description

本発明は金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルムおよび金銀糸に関し、具体的には、二軸配合ポリエステルフィルム層の片面に金属および金属酸化物を含む層が設けられてなる金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルムおよびこのフィルムを原材料として用いた金銀糸に関する。

従来、金銀糸用としてポリエステルフィルムなどに金属蒸着を施して金属光沢を付与し、得られた金属蒸着フィルムをマイクロスリットして金銀糸とする方法が広く用いられている（特許文献１）。

また、加飾布物にする際の金銀糸にかかる伸縮に対し、金属蒸着膜のひび割れを防ぐ方法として、金属蒸着層の上に樹脂層を形成させる方法が知られている（特許文献２）。
特開昭５８−１３２１２９号公報特開２００１−１２３３４９号公報

しかしながら、最近の加飾布物では、色相の異なる布物を得るために２種類以上の金銀糸を使用し、所望の色相と金属光沢を得る方法が用いられている。特に、金糸と銀糸の組み合わせでは、それぞれ別個に蒸着フィルムを用意する必要があり、例えば二軸配向ポリエステルフィルムをロール状に巻き取り、そのロール状物を巻き取り式真空蒸着機内に入れ、アルミニウム、金、銀などを蒸発源として所望の色相の金属薄膜層をフィルム上に形成させる方法が知られているが、この場合、ポリエステルフィルム毎に蒸着を施すか、同一のポリエステルフィルムの片面づつ両面に金属薄膜層を形成させることで金光沢と銀光沢を有する平箔糸を得る必要があった。

しかし、このような方法では、真空蒸着を施す回数が用意する金銀糸の数だけ必要となり、必ずしも市場要求に応えられる価格では製造できていなかった。

また、金銀糸とした布物とする工程でかかる伸縮による蒸着層のひび割れを防止するために、金属薄膜層の上に保護層として樹脂層を設ける必要があった。

本発明は、金属蒸着フィルムの多様な発色を可能とするため、また市場要望に応えられる価格で製造することが可能である金銀糸用の金属蒸着フィルムの提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明は以下の特徴を有する。

（１）二軸配向ポリエステルフィルム層（Ｆ層）の片面に金属および金属酸化物を含む層（Ｍ層）が設けられてなり、一方の面のＬａｂ表色系におけるＬ値が２０〜４０、ｂ値が５〜３０であり、かつ他方の面とのｂ値の差（絶対値）が３〜２２である金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルム。

（２）Ｍ層の厚みが１０〜２００ｎｍである、上記（１）に記載の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルム。

（３）Ｆ層の厚みが３〜２０μｍである、上記（１）または（２）に記載の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルム。

（４）Ｍ層に含まれる金属がアルミニウムである、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルム。

（５）Ｍ層に含まれる金属酸化物が酸化アルミニウムである、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルム。

（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルムからなる金銀糸。

以上のように、本発明の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルムによれば、表裏で異なる色相を発現するため、多用な市場ニーズに適用でき、また１回の蒸着により所望の金銀糸用蒸着フィルムが得られるので、市場要望に応えられる価格で製造することが可能となる、という効果が得られる。

以下、本願発明の実施の形態について説明する。なお、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずしもこの実施の形態に限定されるものではない。

本発明における二軸配向ポリエステルフィルム層（Ｆ層）は、特に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステルを構成成分とする二軸配向フィルムが好ましい。また、これらのフィルムは単独ポリマーのフィルムであっても、ブレンドポリマーのフィルムであってもよく、また、異種ポリマーの共重合体のフィルムであってもよい。さらに、これらのフイルムには本発明の効果を損なわない限り滑剤、色素、紫外線吸収剤、熱酸化安定剤などを添加してもよく、フイルムの表面をコロナ処理、プラズマ処理、サンドマット加工などの処理を施すことや、密着性向上等のための塗布層をあらかじめ設けたものでもよい。これらのフイルム（Ｆ層）の厚みは３〜２０μｍであることが好ましく、５〜１０μｍであることがより好ましい。フィルムの厚みが２０μｍを超えるとマイクロスリット後の平箔糸の剛性が大きくなり金銀糸として扱いにくくなる。また、３μｍより薄いフィルムでは、蒸着時のシワや蒸着熱による平面性不良などが発生する傾向がある。

本発明は、上記したＦ層の片面に金属および金属酸化物を含む層（Ｍ層）を設けた金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルムであるが、この金属および金属酸化物を含む層（Ｍ層）は、例えばアルミニウム、金、銀、クロム、錫、インジウム、コバルト等単独またはこれらの混合物（または合金）を蒸発源として用い、金属酸化物層を形成させるために真空蒸着機室内で蒸気流に対し酸素吹き込む反応性蒸着により得ることができる。これにより、Ｍ層中に金属と金属酸化物とをともに含有せしめることが可能となる。蒸発源としては、アルミニウムを主体とするものが、経済性、光輝性などの点からより好ましい。これにより、Ｍ層中に金属としてアルミニウムを、金属酸化物として酸化アルミニウムを含有せしめることが可能となる。この金属および金属酸化物を含む層（Ｍ層）の膜厚は１０〜２００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜１２０ｎｍである。２００ｎｍを超える膜厚の場合には、蒸着時にフィルムにかかる熱量が大きくなり、フィルム自体の熱劣化を引き起こしてしまうことがある。また、１０ｎｍより薄い膜厚では、金属光沢を十分に発現させることが困難となる。

二軸配向ポリエステルフィルム層（Ｆ層）表面に金属および金属酸化物を含む層（Ｍ層）を形成するには、たとえば図１に示すような真空蒸着装置を用いる。この真空蒸着装置１においては、真空チャンバ２の内部をポリエステルフィルムが巻出しロール部３からガイドロール５を経て冷却ドラム６で蒸着され巻取りロール部８へと走行する。そのときに、るつぼ２３内の金属材料１９を電子銃２０から照射した電子ビーム２１で加熱蒸発させる。酸化物を作製する場合、ガス供給ノズル２４から酸素ガスを導入し、蒸発した金属を酸化反応させながら冷却ドラム１６上のポリエステルフィルムに蒸着する。このとき冷却効率を高めるためにガイドロール１５も冷却することが好ましい。ガイドロール１５の表面温度は−４０〜３０℃の範囲内にすることが好ましい。より好ましくは−３５〜２０℃、さらに好ましくは−３０〜１０℃である。

ここで、二軸配向ポリエステルフィルム（Ｆ層）に金属および金属酸化物を含む層（Ｍ層）を欠陥なく形成させるためには、真空チャンバ２の内部は１．０×１０^−８〜１．０×１０^２Ｐａに減圧することが好ましい。さらにフィルムに蒸着膜を効率よく蒸着するために、好ましくは、１．０×１０^−６〜１．０×１０^−１Ｐａに減圧することが好ましい。

冷却ドラム６は、その表面温度を−４０〜６０℃の範囲内にすることが好ましい。より好ましくは−３５〜３０℃、さらに好ましくは−３０〜０℃である。また、冷却効率を向上させるために、冷却ドラム６を印加させ搬送するフィルムを静電密着させることが好ましい。

電子ビーム２１は、その出力を２．０〜８．０ｋＷの範囲内とすることが好ましい。より好ましくは３．０〜７．０ｋＷ、さらに好ましくは４．０〜６．０ｋＷの範囲内である。なお、直接ルツボを加熱することで金属材料１９を加熱蒸発させてもよい。

真空チャンバ２の内部における二軸配向ポリエステルフィルムの搬送速度は５〜２００ｍ／ｍｉｎが好ましい。より好ましくは１０〜１８０ｍ／ｍｉｎ、さらに好ましくは２０〜１６０ｍ／ｍｉｎである。搬送速度が５ｍ／ｍｉｎより遅い場合、上記のようなＭ層厚みに制御するために金属を蒸発させる熱が蒸着フィルムに過剰にかかるため、熱によるシワが発生しやすい。また、搬送速度が２００ｍ／ｍｉｎより速くなると、冷却ドラムとの接触時間が短くなるため蒸着されるフィルムの冷却効率が悪くなり、熱による破れやシワが発生し、生産性が損なわれる。

真空チャンバ２の内部における二軸配向ポリエステルフィルムの搬送張力は３０〜１５０Ｎ／ｍが好ましい。より好ましくは５０〜１２０Ｎ／ｍ、さらに好ましくは６０〜１１０Ｎ／ｍである。

酸化物を作製するために使用するガス供給ノズル１４からは、２００ｍｌ／分〜２，０００ｍｌ／分の酸素ガスを導入することが好ましい。より好ましくは５００〜１，８００ｍｌ／分、さらに好ましくは１，３００〜１，５００ｍｌ／分である。酸素ガスの導入量が２，０００ｍｌ／分を超えると蒸発材料のフィルムへの付着効率を阻害する傾向がある。また、２００ｍｌ／分より少ないと幅方向に均一な酸化金属の蒸着膜を形成させることが難しくなる。

また、金属および金属酸化物を含む層を形成させる方法として、真空蒸着法のほかに、スパッタリング法、イオンプレーテイング法等の物理的製膜法を選んでもよい。

また、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテイング法等の物理的製膜法に先立ち前記したように、密着性向上のため等の塗布層をあらかじめポリエステルフイルム（Ｆ層）上に設けてもよい。これらの密着性向上等のための塗布層としては、例えば、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、ケイ素アルコキシド、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド等有機金属化合物の塗布層が挙げられ、これらの層厚さとしては、１ｎｍ〜５μｍが好ましい。

本発明における金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルムは、表裏どちらか一方の面がＬａｂ表色系においてＬ値が２０〜４０であることが好ましく、さらに２２以上であることがより好ましい。Ｌ値が４０を超える場合、光沢度が際立ち、色彩が妨げられることがある。Ｌ値が２０より小さい場合は、明度が落ち、金属光沢が鈍くなる傾向がある。また、Ｌａｂ表色系においてｂ値が５〜３０であることが好ましく、さらに７以上であることがより好ましい。ｂ値が３０を超える場合、黄色みが強調されるため金属光沢が妨げられる傾向がある。ｂ値が５より小さい場合、黄色みが少なくなり金光沢が得られにくくなる。また、この面のｂ値と他方の面のｂ値の差（絶対値）が３〜２２であることが好ましく、さらに６以上であることが好ましい。ｂ値の差が３より小さいと表裏の色相差が小さくなりすぎる。より好ましい態様は、表裏どちらか一方の面のＬ値が２２以上であり、かつｂ値が７以上であり、さらに他方の面のｂ値との差が絶対値で６以上となる場合である。

本発明におけるＬａｂ表色系の範囲を満足させるための蒸着プロセスとして、Ｌ値は、蒸着される金属量に左右されるので、蒸着速度に合わせ金属材料の蒸気化量を適宜調整することで制御可能であり、電子ビームによる加熱蒸発方式では、電子ビームの出力を調整することで所望の金属量をフィルムに蒸着させることができる。また、ｂ値は蒸着される金属酸化物の酸化度合いに左右されるので、金属の蒸気濃度に対し、導入する酸素量を適宜調整することで制御可能であり、酸素ガスの流量をガス流量制御装置を用いて調整することで、所望の酸化度合いの金属酸化物膜を得ることができる。さらに、蒸着フィルムの表裏で、所望のｂ値の差を得るためには、金属および金属酸化物層（Ｍ層）の厚み方向の酸化度合いに傾斜を付けることが効果的であり、蒸気流に対し、酸素ガスを導入する方向をガス供給ノズルの位置により調整することで、Ｍ層の酸化度合いの傾斜をつくることができる。

［物性の測定方法ならびに効果の評価方法］
実施例、比較例における特性値の測定方法並びに効果の評価方法は次の通りである。

（１）Ｍ層の厚み
下記条件にて断面観察を行い、得られた合計９点の厚み［ｎｍ］の平均値を算出し、Ｍ層の厚み［ｎｍ］とした。

測定装置：透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）Ｈ−７１００ＦＡ型日立製
測定条件：加速電圧１００ｋＶ
測定倍率：２０万倍
試料調整：超薄膜切片法
観察面：ＴＤ−ＺＤ断面
測定回数：１視野につき３点、３視野を測定した。

（２）二軸配向ポリエステルフィルム（Ｆ層）の厚み
フィルムの長手幅方向に約１００ｍｍ、幅方向は全幅にわたる試験片を１０枚とり、これを重ね合わせて幅方向１０箇所を等間隔に外側マイクロメーター（ＪＩＳＢ７５０２−１９９４）を用いて測定し、その平均値をフィルム枚数１０で除した値をフィルム厚みとした。

（３）Ｌ値およびｂ値
分光式色差計ＳＥ−２０００型（日本電色工業（株）製）を用い、反射法（ＪＩＳＺ−８７２２−２０００）に準じた光学条件にて、金属蒸着フィルムのＦ層側とＭ層側より色の三刺激値であるＸ値、Ｙ値、Ｚ値を測定し、その値よりＬ、ａ、ｂ値をＪＩＳＺ８７３０−２００２に従って求めた。

なお、上記におけるＬ、ａ、ｂ値は各々ＪＩＳ−Ｚ８７２２及びＪＩＳ−Ｚ８７３０に規定された方法により求められる表面反射特性を表わす記号である。Ｌは明度を表わし数値が大きい程明度が高いことを示す。ａは赤味を表わし、数値が大きい程赤味が強いことを示し、マイナスになると赤味が不足していること、換言すれば緑色味が強いことを示す。ｂ値は、赤色味の指標で数値が大きい場合は、黄色味が強いことを示し、マイナスになると黄色味が不足し青くなることを示している。ａ及びｂのいずれも０の場合には無彩色であると表現される。

［実施例１］
厚み５．０μｍ、幅２００ｍｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｆ層）の片面に、アルミニウムを蒸発源として蒸着をおこない、厚みが１２０ｎｍの均一な金属および金属酸化物層（Ｍ層）を形成した。この際、図１に示すように、蒸気流に対し、フィルム進行方向の下流側から酸素を１，３００ｍｌ／分導入し、蒸着後半でのみ酸化反応を発現させるように蒸着速度１５ｍ／分、搬送張力６５Ｎ／ｍで金属蒸着フィルムを得た。このフィルムのＦ層側のＬ値は２１．２、ｂ値は７．８であり、Ｍ層側のｂ値は−０．７であった。得られた金銀糸用フイルムを従来公知の手法によりマイクロスリッターを用いて、０．５ｍｍ幅に細断することにより金銀糸を得た。

［実施例２］
厚み５．０μｍ、幅２００ｍｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｆ層）の片面に金属蒸着層を形成させる際、蒸着速度を２２ｍ／分、搬送張力９０Ｎ／ｍとした以外は、実施例１と同様の条件で金属蒸着フィルムを得た。得られた金属蒸着フィルムのＬ値およびｂ値を表１に示した。

［実施例３］
厚み９．４μｍ、幅２００ｍｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｆ層）の片面に、アルミニウムを蒸発源として蒸着をおこない、厚みが７５ｎｍの均一な金属および金属酸化物層（Ｍ層）を形成した。この際、図２に示すように、蒸気流に対し、フィルム進行方向の上流側から酸素を１，４８０ｍｌ／分導入し、蒸着前半でのみ酸化反応を発現させるように蒸着速度１５ｍ／分、搬送張力１００Ｎ／ｍで金属蒸着フィルムを得た。得られた金属蒸着フィルムのＬ値およびｂ値を表１に示した。

［実施例４］
厚み２０．０μｍ、幅２００ｍｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｆ層）の片面に金属蒸着層を形成させる際、蒸着速度を２２ｍ／分、搬送張力１００Ｎ／ｍとした以外は、実施例３と同様の条件で金属蒸着フィルムを得た。得られた金属蒸着フィルムのＬ値およびｂ値を表１に示した。

［実施例５］
厚み５．０μｍ、幅２００ｍｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｆ層）の片面に、アルミニウムを蒸発源として蒸着をおこない、厚みが１００ｎｍの均一な金属および金属酸化物層（Ｍ層）を形成した。この際、図３に示すように、蒸気流に対し、フィルム進行方向の下流下方側（ルツボ横）から酸素を１，４８０ｍｌ／分導入し、蒸着後半でのみ酸化反応を発現させるように蒸着速度２２ｍ／分、搬送張力９０Ｎ／ｍで金属蒸着フィルムを得た。得られた金属蒸着フィルムのＬ値およびｂ値を表１に示した。

［比較例１］
厚み５．０μｍ、幅２００ｍｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｆ層）の片面に、アルミニウムを蒸発源として蒸着をおこない、厚みが１２０ｎｍの均一な金属および金属酸化物層（Ｍ層）を形成した。この際、図４に示すように、蒸気流に対し、フィルム進行方向の上流側および下流側から酸素をそれぞれ５３０ｍｌ／分ずつ導入し、蒸着全域で酸化反応を発現させるように蒸着速度１５ｍ／分、搬送張力６５Ｎ／ｍで金属蒸着フィルムを得た。このフィルムのＦ層側のＬ値は２７．７、ｂ値は６．９であり、Ｍ層側のｂ値は５．９であった。

［比較例２］
厚み５．０μｍ、幅２００ｍｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｆ層）の片面に金属蒸着層を形成させる際、蒸着速度を２２ｍ／分、搬送張力９０Ｎ／ｍとした以外は、比較例１と同様の条件で金属蒸着フィルムを得た。得られた金属蒸着フィルムのＬ値およびｂ値を表１に示した。

［比較例３］
厚み５．０μｍ、幅２００ｍｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｆ層）の片面に金属蒸着層を形成させる際、蒸着速度を３２ｍ／分、搬送張力１１０Ｎ／ｍとした以外は、実施例３と同様の条件で金属蒸着フィルムを得た。得られた金属蒸着フィルムのＬ値およびｂ値を表１に示した。

［比較例４］
厚み２．８μｍ、幅２００ｍｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｆ層）の片面に、アルミニウムを蒸発源として蒸着をおこない、厚みが５０ｎｍの均一な金属および金属酸化物層（Ｍ層）を形成させる条件で蒸着を行ったが、蒸着中の熱によるシワが発生し、蒸着フィルムが得られなかった。この際、図２に示すように、蒸気流に対し、フィルム進行方向の上流側から酸素を１，４８０ｍｌ／分導入し、蒸着前半でのみ酸化反応を発現させるように蒸着速度２２ｍ／分、搬送張力９０Ｎ／ｍで蒸着を行った。

［比較例５］
厚み５．０μｍ、幅２００ｍｍの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｆ層）の片面に、アルミニウムを蒸発源として蒸着をおこない、厚みが２３０ｎｍの均一な金属および金属酸化物層（Ｍ層）を形成させる条件で蒸着を行ったが、蒸着中の熱によるシワが発生し、蒸着フィルムが得られなかった。この際、図１に示すように、蒸気流に対し、フィルム進行方向の下流側から酸素を２４０ｍｌ／分導入し、蒸着後半で酸化反応を発現させるように蒸着速度４ｍ／分、搬送張力５０Ｎ／ｍで蒸着を行った。

本発明の実施例１、２および比較例５の方法で金属蒸着フィルムを製造する際に用いられる真空蒸着装置の概略模式図である。本発明の実施例３および４の方法で金属蒸着フィルムを製造する際に用いられる真空蒸着装置の概略模式図である。本発明の比較例１および２の方法で金属蒸着フィルムを製造する際に用いられる真空蒸着装置の概略模式図である。本発明の比較例３および４の方法で金属蒸着フィルムを製造する際に用いられる真空蒸着装置の概略模式図である。

符号の説明

１：真空蒸着装置
２：真空チャンバ
３：巻出しロール部
４：ポリエステルフィルム
５：ガイドロール
６：冷却ドラム
７：蒸着チャンバ
８：巻取りロール部
９：金属材料
１０：電子銃
１１：電子ビーム
１２：酸素ガスボンベ
１３：るつぼ
１４：ガス供給ノズル
１５：マスク
１６：ガス流量制御装置

Claims

二軸配向ポリエステルフィルム層（Ｆ層）の片面に金属および金属酸化物を含む層（Ｍ層）が設けられてなり、一方の面のＬａｂ表色系におけるＬ値が２０〜４０、ｂ値が５〜３０であり、かつ他方の面とのｂ値の差（絶対値）が３〜２２である金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルム。
Ｍ層の厚みが１０〜２００ｎｍである、請求項１に記載の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルム。
Ｆ層の厚みが３〜２０μｍである、請求項１または２に記載の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルム。
Ｍ層に含まれる金属がアルミニウムである、請求項１〜３のいずれかに記載の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルム。
Ｍ層に含まれる金属酸化物が酸化アルミニウムである、請求項１〜４のいずれかに記載の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルム。
請求項１〜５のいずれかに記載の金銀糸用金属蒸着ポリエステルフィルムからなる金銀糸。