JP2012200985A - 加飾成形品、加飾成形品の製造方法、および加飾フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロクラックの発生を抑制し、高品質な金属光沢調を有する加飾成形品等を提供することが求められていた。
【解決手段】基材フィルムの一方の面に、順に一層以上からなる金属膜または無機酸化物膜からなる光学反射層、少なくとも一層以上のインキ層からなる加飾フィルムの前記インキ層上に熱収縮層を形成してプレフォームし、さらに熱収縮層を剥離した加飾フィルムをインサートして成形樹脂を射出成形する加飾成形品の製造方法、成形樹脂の表面に、順に熱収縮層、インキ層、金属膜または無機酸化物膜からなる光学反射層、基材フィルムからなることを特徴とする加飾成形品、加飾フィルム等を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は携帯電話やパソコンなどの電気機器、化粧品の容器などのプラスチックの表面加飾に関するものであり、特にフィルムインサート成形に利用される金属光沢調を有する加飾成形品、加飾成形品の製造方法、および加飾フィルムに関するものである。

家電機器や化粧品容器において金属表面調の光沢を有する製品を得るための方法は様々有り、例えば樹脂成形品表面に塗料をスプレー塗装などで塗布し、乾燥・加熱硬化させ、成形品の表面保護や着色等の意匠性を付与する方法がある。特に、金属光沢調の意匠を要求される場合は、顔料の練り込みの困難さ、顔料流れ跡が目立ちやすいなどの理由で、着色法より塗装法が採用されることが多い。塗装法の場合、塗膜を焼付け、架橋させれば、表面保護の効果も期待できる。

しかしながら、塗装法は、揮発性有機溶剤を多量に排出する作業環境の問題や、成形品ごとの塗布、乾燥、加熱硬化等の作業が必要となり生産性が低いという課題がある。また、現在の塗料は揮発性有機溶剤を用いるものが主流であるが、揮発性有機溶剤の排出の観点から、水系塗料あるいは粉体塗料を使用する等の無溶剤化が図られている。しかし、水系塗料あるいは粉体塗料を使用した場合、金属調の意匠の表現は困難であるというのが現状である。

そこで、塗装法以外の方法となると樹脂成形品の表面をプラズマ活性化処理により活性化し、金属を蒸着させる方法（ダイレクト蒸着法）がある。しかしこの方法により樹脂成形品に金属膜を形成した場合、例えば樹脂成形品が長時間高温環境下さらされた場合、金属膜が剥離して、金属膜が曇ってしまうという問題がある。

また、これ以外にも樹脂成形品の表面に直接金属メッキする方法が挙げられる（例えば特許文献１）。しかし、メッキ膜を保護するためにメッキ後にオーバーコート材をクリア塗装しなければならない点、カラー着色する場合はメッキ後に別の着色塗装が必要になる点などから、工程が増加しコストアップが大きく、生産性が悪いという問題があった。

これに対して、上記のような問題を解決するために基材フィルムに金属、無機酸化物などをスパッタリング法や蒸着法により形成し金属調の加飾フィルムを得た後、加飾フィルムを所望の立体形状に加工し、不要部分をカットして除去した後、射出成形用金型内に供給し、立体形状の成形品を成形すると同時に加飾フィルムを成形品に一体的に接着して装飾を行い加飾成形品を得る方法（フィルムインサート成形）が考えられる（例えば特許文献２）。

しかし、上記の方法によると、プレフォーム工程において基材フィルムを過熱する際、熱により基材フィルムが収縮し、スパッタ膜または蒸着膜の残留応力が圧縮方向に振れることで、最終的にマイクロクラックを生じ、その結果、スパッタ膜または蒸着膜が白く曇ったように観察されたり、さらには割れやヒビが観察される場合もあり、加飾成形品の装飾性が著しく損なわれるといった問題があった。

特開２０１０−０６９７６１ 特開２００５−２８０１２２

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、金属、無機酸化物などをスパッタリング法や蒸着法により作製した金属調の加飾フィルムを用いてインサート成形を行う際、プレフォーム工程において基材フィルムが加熱された場合においても、マイクロクラックの発生を抑制し、高品質な金属光沢調を有する加飾成形品等を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、成形樹脂の表面に、順に熱収縮層、インキ層、金属膜または無機酸化物膜からなる光学反射層、基材フィルムからなることを特徴とする加飾成形品である。

また請求項２に記載の発明は、成形樹脂と熱収縮層の間に接着層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の加飾成形品である。

また請求項３に記載の発明は、インキ層がアンカー層と耐熱付与層とからなることを特徴とする請求項１または２記載の加飾成形品である。

また請求項４に記載の発明は、基材フィルム上にさらにハードコート層が設けられていることを特徴とする請求項１から３何れか記載の加飾成形品である。

また請求項５に記載の発明は、熱収縮層が基材フィルムと同等以上の熱収縮率を有することを特徴とする請求項１から４何れか記載の加飾成形品である。

また請求項６に記載の発明は、基材フィルムの一方の面に、順に一層以上からなる金属膜または無機酸化物膜からなる光学反射層、少なくとも一層以上のインキ層からなる加飾フィルムの前記インキ層上に熱収縮層を形成してプレフォームし、さらに熱収縮層を剥離した加飾フィルムをインサートして成形樹脂を射出成形することを特徴とする加飾成形品の製造方法である。

また請求項７に記載の発明は、前記熱収縮層が前記フィルムと同等以上の熱収縮率を有することを特徴とする請求項６に記載の加飾成形品の製造方法である。

また請求項８に記載の発明は、インキ層がアンカー層と耐熱付与層と接着層とからなることを特徴とする請求項６または７記載の加飾成形品の製造方法である。

また請求項９に記載の発明は、基材フィルムの他方の面にハードコート層が設けられていることを特徴とする請求項６から８何れか記載の加飾成形品の製造方法である。

また請求項１０に記載の発明は、インキ層と熱収縮層が強固に接着されており、プレフォーム時に剥離しないことを特徴とする請求項６から９何れか記載の加飾成形品の製造方法である。

また請求項１１に記載の発明は、熱収縮層がインキ層から再剥離可能であることを特徴とする請求項６から１０何れかに記載の加飾成形品の製造方法である。

また請求項１２に記載の発明は、プレフォームにより加飾フィルムを所望の立体形状に加工し、不要部分をカットして除去した後、熱収縮層を剥離することを特徴とする請求項
６から１１何れかに記載の加飾成形品の製造方法である。

また請求項１３に記載の発明は、プレフォームにより加飾フィルムを所望の立体形状に加工し、不要部分をカットして除去した後、射出成形用金型内にインサートし、射出成形樹脂を射出することを特徴とする請求項６から１１何れかに記載の加飾成形品の製造方法である。

また請求項１４に記載の発明は、請求項６から１１何れかに記載の加飾成形品の製造方法で製造されたことを特徴とする加飾成形品である。

また請求項１５に記載の発明は、基材フィルムの一方の面に、順に一層以上からなる金属膜または無機酸化物膜からなる光学反射層、少なくとも一層以上のインキ層、熱収縮層が積層されていることを特徴とする加飾フィルムである。

また請求項１６に記載の発明は、前記熱収縮層が前記フィルムと同等以上の熱収縮率を有することを特徴とする請求項１５に記載の加飾フィルムである。

また請求項１７に記載の発明は、インキ層がアンカー層と耐熱付与層と接着層とからなることを特徴とする請求項１５または１６記載の加飾フィルムである。

また請求項１８に記載の発明は、基材フィルムの他方の面にハードコート層が設けられていることを特徴とする請求項１５から１７何れか記載の加飾フィルムである。

本発明によれば、プレフォーム時に加飾フィルムに熱収縮層を設けることにより、上記課題であったマイクロクラックの発生を抑制し、高品質な金属光沢調を有する加飾成形品を提供することが可能となる。

本発明におけるプレフォーム直前の加飾フィルムのハードコート層を含んでいる場合の一形態を例示した断面図である。 本発明におけるプレフォーム直前の加飾フィルムのハードコート層を含んでいる場合の一実施例を例示した断面図である。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様または類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明におけるプレフォーム時の加飾フィルムのハードコート層５を含んでいる場合の一形態を例示したものである。

図１に示す加飾フィルムは、基材基材フィルム１、光学反射層２、インキ層３、熱収縮層４、ハードコート層５を含んでいる。

基材フィルム１はプレフォーム工程において加熱され真空吸引されることによって、凹凸差の大きい三次元形状への加工が可能なものである。そのためフィルムとしては、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート）や、オレフィン系、アクリル、ポリイミド系が使用できる。尚、片面にあらかじめハードコート層が塗工されたフィルムを使用することで、後工程にて別途ハードコート層を塗工する必要がなく
なるため、工程数の増加及びコストアップを回避することが可能である。この場合ハードコート層にも相応の延伸性が必要となる。

光学反射層２は基材フィルム１上に形成されてもよく、または基材フィルム１と光学反射層２の間に易接着層が形成されていても良い。光学反射層２の膜厚としては薄い方が好ましいが、厚みが薄すぎると透けが生じるため、厚さ２００〜４００ｎｍとすることが望ましい。

尚、光学反射層２は、単層膜及び積層膜のいずれの構成としてもよく、単一色の金属光沢を得ることを目的とする場合には、金属膜により単層膜を形成することで達成が可能となる。また、金属調の干渉色を帯びた表面光沢感が必要な場合には、無機酸化物を積層した際の光学反射層の積層界面における多重反射による干渉効果を利用することで得ることができる。この場合、上記積層界面での多重反射に起因した干渉効果により表面反射率を高めるためには、各層の屈折率の差が大きい方が有利であることから、光学反射層を積層構成にて作製する場合には、高屈折率材と低屈折率材との組合せとすることが好ましい。

例えば、高屈折率材としての酸化チタン（ＴｉＯ_２）と低屈折率材としての二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の組合せとした積層構成、もしくは高屈折率材としての酸化チタン（ＴｉＯ_２）と低屈折率材としての酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）の組合せとした積層構成、もしくは高屈折率材としての酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）と低屈折率材としての二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の組合せとした積層構成などである。

また、光学反射層２の形成方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が挙げられる。真空蒸着法は、真空中で蒸着材料を加熱蒸発させ、蒸着対象物の表面にそれを析出させる方法である。スパッタリング法は、アルゴンガス中でグロー放電を行うことでアルゴンイオンを生成し、生成したアルゴンイオンを加速してターゲットに衝突させ、ターゲットを飛散させて対象物にその飛散原料を付着させる方法である。イオンプレーティング法は、低圧のアルゴンガス中で蒸着原料を蒸発させ、その蒸着原料の原子・分子をグロー放電領域中に通過させることでイオン化、励起させ、その中性状態の粒子とともにマイナスの高電圧をかけた蒸着対象物に析出させるという方法である。

また、インキ層３の形成方法としては凸版印刷法、スクリーン印刷、平版印刷、反転印刷、グラビア印刷その他の印刷方法又はこれらの印刷法にオフセット方式を組み合わせた方法、インキジェット法、バーコート法その他既知の成膜法が適用可能である。

熱収収縮層４は基材フィルム１と同等以上の熱収縮率を有するものである。例えば基材フィルム１ＰＥＴフィルムである場合、熱収縮層４にはＰＥＴフィルムやＰＥフィルムベースの再剥離粘着フィルムなどを用いることができる。

また、熱収縮層４はプレフォーム後に剥離せず、フィルム上に残したまま成形することも可能である。この場合、インキ層３にプレフォーム時の加熱温度（９０℃〜１５０℃）において収縮するインキを用いることで、熱収縮層４とすることができる。

この様に熱収縮層４を設けてプレフォーム工程を行うことで、プレフォーム時の加熱により基材フィルム１及び熱収縮層４が互いに収縮することで光学反射層２にかかる応力が相殺され、光学反射層２のマイクロクラックの発生が抑制可能である。

以下、本発明の実施の形態について具体的な例を挙げて記載するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（光学反射層形成工程）
まず、基材となるプラスチックフィルムには、片面にハードコートが塗工された厚さ１２５μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート、以下同じ）フィルムを用いた。光学反射層は、スパッタリング法にて酸化チタン（ＴｉＯ_２）と酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）を積層構成にて成膜した。スパッタリング法には、例えば特許第３９５３４４４号などを参考にして、メタモードスパッタ成膜により成膜を行った。メタモードスパッタとはマグネトロンスパッタにて極めて薄い金属膜を形成し、次に酸素イオンアシストにて金属膜を酸化する。次に再度金属膜をスパッタして、それをまた酸素イオンアシストで酸化する。この工程を繰り返すことで金属酸化膜を形成する方法である。この方法を用いることで、（１）金属酸化物ではなく金属単体をスパッタするため成膜速度が速い、（２）スパッタプロセスと酸化プロセスが分かれていることで低温成膜が可能となる、（３）極めて薄い金属膜を酸化するためアモルファス状の平滑な膜が得られる、などの利点がある。

これにより上記プラスチックフィルム等への低温成膜が可能となり、ＴｉＯ_２とＮｂ_２Ｏ_５を積層した厚さ３００ｎｍの光学反射層が形成されたＰＥＴフィルムを得た。

（スクリーン印刷工程）
上記光学反射層上に下記インキ組成にてアンカー層６を、耐熱付与層７、接着層８の順番で３層のインキ層をスクリーン印刷にて形成し、それぞれの膜厚はアンカー層６が１０μm、耐熱付与層７が１０μm、接着層８が５μmであった。
・ アンカー層６
黒インキ（株式会社セイコーアドバンス １６９０Ｎ ７１０） ７０部
硬化剤（株式会社セイコーアドバンス １６９０硬化剤） ３０部
希釈溶剤（株式会社セイコーアドバンス Ｔ−９６５） １４部
・耐熱付与層７
黒インキ（帝国インキ製造株式会社 ＩＰＸ９７１ 墨） １００部
硬化剤（帝国インキ製造株式会社 ２４０硬化剤） １０部
希釈溶剤（帝国インキ製造株式会社 Ｆ−００３溶剤） １５部
・接着層８
接着剤（帝国インキ製造株式会社 ＩＭＢ−００３） １００部
希釈溶剤（帝国インキ製造株式会社 Ｆ−００３溶剤） １０部
（プレフォーム工程）
次に上記印刷後の光学反射層が形成されたＰＥＴフィルムのプレフォームを行った。

まず、印刷面に熱収縮層としてＰＥＴフィルムベースの再剥離粘着フィルムをラミネートした。こうして準備されたフィルム周囲をクランプ部材により固定して真空成形機セットした。フィルム表面温度が１００℃になるようにして加熱、軟化させた後、真空吸引することでフィルムを金型面に密着させ、冷却後所望の立体形状に加工した。プレフォーム後、熱収縮層を剥離、フィルム不要部分をトリミングし、立体形状に加工された加飾フィルムを得た。

（インサート成形工程）
次に真空成形加工により得られた加飾フィルムを用いてインサート成形を行った。加飾フィルムを成形用金型内に配置し、アクリル樹脂を成形樹脂として成形同時加飾加工を行った。インサート成形品を金型から取り出し、マイクロクラックの発生が抑制された高品質な金属光沢調を有する加飾成形品を得た。

１・・・基材フィルム
２・・・光学反射層
３・・・インキ層
４・・・熱収縮層
５・・・ハードコート層
６・・・アンカー層
７・・・耐熱付与層
８・・・接着層

Claims (18)

1. 成形樹脂の表面に、順に熱収縮層、インキ層、金属膜または無機酸化物膜からなる光学反射層、基材フィルムからなることを特徴とする加飾成形品。
2. 成形樹脂と熱収縮層の間に接着層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の加飾成形品。
3. インキ層がアンカー層と耐熱付与層とからなることを特徴とする請求項１または２記載の加飾成形品。
4. 基材フィルム上にさらにハードコート層が設けられていることを特徴とする請求項１から３何れか記載の加飾成形品。
5. 熱収縮層が基材フィルムと同等以上の熱収縮率を有することを特徴とする請求項１から４何れか記載の加飾成形品。
6. 基材フィルムの一方の面に、順に一層以上からなる金属膜または無機酸化物膜からなる光学反射層、少なくとも一層以上のインキ層からなる加飾フィルムの前記インキ層上に熱収縮層を形成してプレフォームし、さらに熱収縮層を剥離した加飾フィルムをインサートして成形樹脂を射出成形することを特徴とする加飾成形品の製造方法。
7. 前記熱収縮層が前記フィルムと同等以上の熱収縮率を有することを特徴とする請求項６に記載の加飾成形品の製造方法。
8. インキ層がアンカー層と耐熱付与層と接着層とからなることを特徴とする請求項６または７記載の加飾成形品の製造方法。
9. 基材フィルムの他方の面にハードコート層が設けられていることを特徴とする請求項６から８何れか記載の加飾成形品の製造方法。
10. インキ層と熱収縮層が強固に接着されており、プレフォーム時に剥離しないことを特徴とする請求項６から９何れか記載の加飾成形品の製造方法。
11. 熱収縮層がインキ層から再剥離可能であることを特徴とする請求項６から１０何れかに記載の加飾成形品の製造方法。
12. プレフォームにより加飾フィルムを所望の立体形状に加工し、不要部分をカットして除去した後、熱収縮層を剥離することを特徴とする請求項６から１１何れかに記載の加飾成形品の製造方法。
13. プレフォームにより加飾フィルムを所望の立体形状に加工し、不要部分をカットして除去した後、射出成形用金型内にインサートし、射出成形樹脂を射出することを特徴とする請求項６から１１何れかに記載の加飾成形品の製造方法。
14. 請求項６から１１何れかに記載の加飾成形品の製造方法で製造されたことを特徴とする加飾成形品。
15. 基材フィルムの一方の面に、順に一層以上からなる金属膜または無機酸化物膜からなる光学反射層、少なくとも一層以上のインキ層、熱収縮層が積層されていることを特徴とす
    る加飾フィルム。
16. 前記熱収縮層が前記フィルムと同等以上の熱収縮率を有することを特徴とする請求項１５に記載の加飾フィルム。
17. インキ層がアンカー層と耐熱付与層と接着層とからなることを特徴とする請求項１５または１６記載の加飾フィルム。
18. 基材フィルムの他方の面にハードコート層が設けられていることを特徴とする請求項１５から１７何れか記載の加飾フィルム。