JP2014160129A - フィルムミラーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】銀めっきを用いて反射率の高いフィルムミラーを製造する方法を提供する。
【解決手段】金属層付き樹脂基材20a、20bの金属層12a、12bと、硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物を含む溶液とを接触させて、金属層を表面処理する表面処理工程と、表面処理後の金属層に対して銀めっきを行い、表面処理後の金属層上に銀反射層30を形成する銀めっき工程とを備える、フィルムミラー100、200の製造方法。
【選択図】図1
【解決手段】金属層付き樹脂基材20a、20bの金属層12a、12bと、硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物を含む溶液とを接触させて、金属層を表面処理する表面処理工程と、表面処理後の金属層に対して銀めっきを行い、表面処理後の金属層上に銀反射層30を形成する銀めっき工程とを備える、フィルムミラー100、200の製造方法。
【選択図】図1
Description
本発明は、太陽光集光用に好適に用いることができるフィルムミラーの製造方法に関する。
太陽光の反射装置には、太陽光による紫外線や熱、風雨、砂塵等に晒されるため、従来、ガラス製ミラーが用いられてきた。
しかしながら、ガラス製ミラーを用いる場合、輸送時に破損する問題や、ミラーを設置する架台に高い強度が要求されるため建設費がかさむといった問題があった。
このような問題を解決するために、近年では、ガラス製ミラーを樹脂製反射シート(フィルムミラー)に置き換えることが提案されている。
しかしながら、ガラス製ミラーを用いる場合、輸送時に破損する問題や、ミラーを設置する架台に高い強度が要求されるため建設費がかさむといった問題があった。
このような問題を解決するために、近年では、ガラス製ミラーを樹脂製反射シート(フィルムミラー)に置き換えることが提案されている。
例えば、特許文献1には、プラスチックフィルム層とAg(銀)で構成した金属反射層とを有するフィルムミラーが開示され(請求項1、10)、金属反射層を形成する方法としてめっき法が記載されている(段落[0051]、実施例1)。
また、フィルムミラー(特に太陽光集光用のフィルムミラー)には、集光効率等の観点から、高い反射率が求められる。
一方、従来から、平滑なめっき処理表面を得る方法として、めっき液にチオ尿素等のレベリング剤を添加する方法が知られている(例えば、特許文献2)。
一方、従来から、平滑なめっき処理表面を得る方法として、めっき液にチオ尿素等のレベリング剤を添加する方法が知られている(例えば、特許文献2)。
このようななか、本発明者らが特許文献1を参照して、プラスチックフィルム基材に銀めっき液で銀反射層を形成してフィルムミラーを製造したところ、得られたフィルムミラーの反射率は低く、特に太陽光集光用に要求されるレベルを満たすものではないことが明らかとなった。
また、特許文献2を参照して、レベリング剤を添加した銀めっき液を用いたところ、それでもなお、得られたフィルムミラーの反射率は昨今要求されるレベルを満たすものではないことが明らかとなった。
そこで、本発明は、上記実情を鑑みて、銀めっきを用いて反射率の高い(特に、太陽光集光用に要求される反射率のレベルを満たす)フィルムミラーを製造する方法を提供することを目的とする。
また、特許文献2を参照して、レベリング剤を添加した銀めっき液を用いたところ、それでもなお、得られたフィルムミラーの反射率は昨今要求されるレベルを満たすものではないことが明らかとなった。
そこで、本発明は、上記実情を鑑みて、銀めっきを用いて反射率の高い(特に、太陽光集光用に要求される反射率のレベルを満たす)フィルムミラーを製造する方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を達成すべく鋭意研究した結果、金属層付き樹脂基材の金属層に特定の表面処理を施してから銀めっきを行うことで、反射率の高い銀反射層を形成できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
(1) 金属層付き樹脂基材の上記金属層と、硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物を含む溶液とを接触させて、上記金属層を表面処理する表面処理工程と、
上記表面処理後の金属層に対して銀めっきを行い、上記表面処理後の金属層上に銀反射層を形成する銀めっき工程とを備える、フィルムミラーの製造方法。
(2) 上記硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物が、硫黄原子含有化合物である、上記(1)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(3) 上記硫黄原子含有化合物が、チオ尿素誘導体、チオ硫酸塩、チオシアン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩からなる群より選択される化合物である、上記(2)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(4) 上記硫黄原子含有化合物が、チオ尿素誘導体である、上記(3)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(5) 上記チオ尿素誘導体が、チオ尿素である、上記(4)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(6) 上記硫黄原子含有化合物が、チオ硫酸塩、チオシアン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩からなる群より選択される塩である、上記(3)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(7) 上記塩が、チオ硫酸ナトリウムである、上記(6)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(8) 上記金属層を構成する金属が、銀である、上記(1)〜(7)のいずれかに記載のフィルムミラーの製造方法。
(9) 上記(1)〜(8)のいずれかに記載の製造方法により製造されたフィルムミラーであって、上記銀反射層中に上記硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物が含まれる、フィルムミラー。
(10) 上記(1)〜(8)のいずれかに記載の製造方法により製造されたフィルムミラーであって、上記銀反射層の表面粗さRaが6.0nm以下である、フィルムミラー。
上記表面処理後の金属層に対して銀めっきを行い、上記表面処理後の金属層上に銀反射層を形成する銀めっき工程とを備える、フィルムミラーの製造方法。
(2) 上記硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物が、硫黄原子含有化合物である、上記(1)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(3) 上記硫黄原子含有化合物が、チオ尿素誘導体、チオ硫酸塩、チオシアン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩からなる群より選択される化合物である、上記(2)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(4) 上記硫黄原子含有化合物が、チオ尿素誘導体である、上記(3)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(5) 上記チオ尿素誘導体が、チオ尿素である、上記(4)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(6) 上記硫黄原子含有化合物が、チオ硫酸塩、チオシアン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩からなる群より選択される塩である、上記(3)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(7) 上記塩が、チオ硫酸ナトリウムである、上記(6)に記載のフィルムミラーの製造方法。
(8) 上記金属層を構成する金属が、銀である、上記(1)〜(7)のいずれかに記載のフィルムミラーの製造方法。
(9) 上記(1)〜(8)のいずれかに記載の製造方法により製造されたフィルムミラーであって、上記銀反射層中に上記硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物が含まれる、フィルムミラー。
(10) 上記(1)〜(8)のいずれかに記載の製造方法により製造されたフィルムミラーであって、上記銀反射層の表面粗さRaが6.0nm以下である、フィルムミラー。
本発明によれば、銀めっきを用いた反射率の高いフィルムミラーを製造する方法を提供することができる。
以下に、本発明のフィルムミラーの製造方法について説明する。
本発明のフィルムミラーの製造方法(以下、単に本発明の製造方法ともいう)は、以下の2つの工程を備える。
(1)金属層付き樹脂基材の金属層と、「硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物」を含有する溶液とを接触させて、上記金属層を表面処理する表面処理工程
(2)上記処理後の金属層に対して銀めっきを行い、上記処理後の金属層上に銀反射層を形成する銀めっき工程
本発明の製造方法はこのような構成をとることにより、得られるフィルムミラーは高い反射率を示す。その理由は明らかではないが、およそ以下のとおりと推測される。
本発明のフィルムミラーの製造方法(以下、単に本発明の製造方法ともいう)は、以下の2つの工程を備える。
(1)金属層付き樹脂基材の金属層と、「硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物」を含有する溶液とを接触させて、上記金属層を表面処理する表面処理工程
(2)上記処理後の金属層に対して銀めっきを行い、上記処理後の金属層上に銀反射層を形成する銀めっき工程
本発明の製造方法はこのような構成をとることにより、得られるフィルムミラーは高い反射率を示す。その理由は明らかではないが、およそ以下のとおりと推測される。
本発明の製造方法では、まず、金属層付き樹脂基材の金属層を「硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物」(以下、特定化合物ともいう)を含む溶液で表面処理する。
このような表面処理を行った場合、金属層表面の凸部に選択的に上記特定化合物が吸着する。このように特定化合物が吸着した金属層表面の凸部では特定化合物の分極効果により過電圧が上がり、金属イオンが還元されにくくなる。そのため、上記表面処理を行った金属層に対して銀めっきを行った場合、特定化合物が吸着していない凹部から優先的に還元銀が析出する。結果、凹凸が相殺されて平滑な表面の銀反射層が形成され、高い反射率に繋がるものと考えられる。
一方、樹脂基材に単に無電解銀めっきなどの銀めっきを行うことにより銀反射層を形成した場合、銀反射層の平滑性が不十分となり、反射率が低下するものと考えられる。
このことは後述する比較例1および2が示すように、特定化合物で表面処理を行わなかった場合には、反射率が不十分となることからも推測される。
特に本発明では、特定化合物を銀めっき液に添加するのではなく、特定化合物を含む溶液を用いて被めっき層である金属層を表面処理する点に特徴がある。
銀めっき液に特定化合物を添加した場合、特定化合物は銀めっき液中の銀イオンと相互作用してしまうため、金属表面への吸着能が低下する。結果、特定化合物の金属層表面の凸部への吸着は起こりにくくなり、上記表面処理の場合のような効果が得られなくなるものと考えられる。
このことは、後述する比較例2が示すように、特定化合物を銀めっき液に添加しても所望の効果が得られないことからも推測される。
このような表面処理を行った場合、金属層表面の凸部に選択的に上記特定化合物が吸着する。このように特定化合物が吸着した金属層表面の凸部では特定化合物の分極効果により過電圧が上がり、金属イオンが還元されにくくなる。そのため、上記表面処理を行った金属層に対して銀めっきを行った場合、特定化合物が吸着していない凹部から優先的に還元銀が析出する。結果、凹凸が相殺されて平滑な表面の銀反射層が形成され、高い反射率に繋がるものと考えられる。
一方、樹脂基材に単に無電解銀めっきなどの銀めっきを行うことにより銀反射層を形成した場合、銀反射層の平滑性が不十分となり、反射率が低下するものと考えられる。
このことは後述する比較例1および2が示すように、特定化合物で表面処理を行わなかった場合には、反射率が不十分となることからも推測される。
特に本発明では、特定化合物を銀めっき液に添加するのではなく、特定化合物を含む溶液を用いて被めっき層である金属層を表面処理する点に特徴がある。
銀めっき液に特定化合物を添加した場合、特定化合物は銀めっき液中の銀イオンと相互作用してしまうため、金属表面への吸着能が低下する。結果、特定化合物の金属層表面の凸部への吸着は起こりにくくなり、上記表面処理の場合のような効果が得られなくなるものと考えられる。
このことは、後述する比較例2が示すように、特定化合物を銀めっき液に添加しても所望の効果が得られないことからも推測される。
図1は、本発明の製造方法の一実施態様を工程順に示した模式的断面図である。
図1(A)は、本発明の製造方法で使用される金属層付き樹脂基材の一態様である金属層付き樹脂基材20aを示す。金属層付き樹脂基材20aは、樹脂基材10と金属層12aとを有する。なお、後述するように、金属層付き樹脂基材は、樹脂基材と金属層との密着性の観点から、樹脂基材と金属層の間にプライマー層を有するのが好ましい。
まず、工程(1)において、図1(A)に示される金属層付き樹脂基材20aの金属層12aと、後述する特定化合物を含む溶液とを接触させて、金属層12aを表面処理する。工程(1)により、図1(B)に示されるように、樹脂基材10と表面処理された金属層12bとを有する金属層付き樹脂基材20bが得られる。
その後、工程(2)において、図1(B)に示される表面処理された金属層12bに対して銀めっきを行う。工程(2)により、図1(C)に示されるように、金属層12b上に銀反射層30が形成され、金属層付き樹脂基材20bと銀反射層30とを有するフィルムミラー100が製造される。
図1(A)は、本発明の製造方法で使用される金属層付き樹脂基材の一態様である金属層付き樹脂基材20aを示す。金属層付き樹脂基材20aは、樹脂基材10と金属層12aとを有する。なお、後述するように、金属層付き樹脂基材は、樹脂基材と金属層との密着性の観点から、樹脂基材と金属層の間にプライマー層を有するのが好ましい。
まず、工程(1)において、図1(A)に示される金属層付き樹脂基材20aの金属層12aと、後述する特定化合物を含む溶液とを接触させて、金属層12aを表面処理する。工程(1)により、図1(B)に示されるように、樹脂基材10と表面処理された金属層12bとを有する金属層付き樹脂基材20bが得られる。
その後、工程(2)において、図1(B)に示される表面処理された金属層12bに対して銀めっきを行う。工程(2)により、図1(C)に示されるように、金属層12b上に銀反射層30が形成され、金属層付き樹脂基材20bと銀反射層30とを有するフィルムミラー100が製造される。
後述するように、本発明の製造方法は、得られるフィルムミラーの耐傷性、防汚性の観点から、形成された銀反射層の上に表面保護層を形成する工程(3)をさらに備えるのが好ましい。なお、工程(3)は、銀反射層と表面保護層との密着性の観点から、形成された銀反射層の上に接着層を介して表面保護層を形成する工程であることが好ましい。
工程(3)により、図1(D)に示されるように、銀反射層30の上に接着層40を介して表面保護層50が形成され、金属層付き樹脂基材20bと銀反射層30と接着層40と表面保護層50とを有するフィルムミラー200が製造される。
以下、工程(1)および(2)、並びに、任意の工程である工程(3)について詳述する。
工程(3)により、図1(D)に示されるように、銀反射層30の上に接着層40を介して表面保護層50が形成され、金属層付き樹脂基材20bと銀反射層30と接着層40と表面保護層50とを有するフィルムミラー200が製造される。
以下、工程(1)および(2)、並びに、任意の工程である工程(3)について詳述する。
[工程(1):表面処理工程]
上述のとおり、工程(1)は、金属層付き樹脂基材の金属層と、「硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物」(特定化合物)を含む溶液とを接触させて、上記金属層を表面処理する工程である。
本工程において、例えば、図1(A)に示される金属層付き樹脂基材20aの金属層12aと、後述する特定化合物を含有する溶液とを接触させて、図1(B)に示されるように、樹脂基材10と表面処理された金属層12bとを有する金属層付き樹脂基材20bが得られる。
まず、本工程で使用される材料について詳述し、その後、本工程の手順について詳述する。
上述のとおり、工程(1)は、金属層付き樹脂基材の金属層と、「硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物」(特定化合物)を含む溶液とを接触させて、上記金属層を表面処理する工程である。
本工程において、例えば、図1(A)に示される金属層付き樹脂基材20aの金属層12aと、後述する特定化合物を含有する溶液とを接触させて、図1(B)に示されるように、樹脂基材10と表面処理された金属層12bとを有する金属層付き樹脂基材20bが得られる。
まず、本工程で使用される材料について詳述し、その後、本工程の手順について詳述する。
〔金属層付き樹脂基材〕
本発明で使用される金属層付き樹脂基材は、樹脂基材の少なくとも一方の主面上に金属層が積層されたものであれば特に制限されない。
本発明で使用される金属層付き樹脂基材は、樹脂基材の少なくとも一方の主面上に金属層が積層されたものであれば特に制限されない。
<樹脂基材>
樹脂基材は、金属層を積層できる樹脂基材であれば特に制限されない。
樹脂基材を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂;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などのポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリ塩化ビニル系樹脂;ポリフェニレンサルファイド系樹脂;ポリエーテルサルフォン系樹脂;ポリエチレンサルファイド系樹脂;ポリフェニレンエーテル系樹脂;スチレン系樹脂;セルロースアセテートなどのセルロース系樹脂;等が挙げられる。
これらのうち、得られるフィルムミラーの耐候性の観点から、ポリエステル系樹脂またはアクリル系樹脂が好ましい。
樹脂基材は、金属層を積層できる樹脂基材であれば特に制限されない。
樹脂基材を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂;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などのポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリ塩化ビニル系樹脂;ポリフェニレンサルファイド系樹脂;ポリエーテルサルフォン系樹脂;ポリエチレンサルファイド系樹脂;ポリフェニレンエーテル系樹脂;スチレン系樹脂;セルロースアセテートなどのセルロース系樹脂;等が挙げられる。
これらのうち、得られるフィルムミラーの耐候性の観点から、ポリエステル系樹脂またはアクリル系樹脂が好ましい。
樹脂基材の形状は平面状に制限されず、例えば、凹面状、凸面状などのいずれであってもよい。
樹脂基材の表面形状は特に制限されないが、図1に示されるように、樹脂基材の表面には微小な凹凸が存在する場合が多い。より具体的には、樹脂基材の表面粗さRaは1nm以上である場合が多い。反射性能をより向上させる理由から、Raは20nm以下であることが好ましい。なお、図1では、便宜上、樹脂基材10の2つの主面のうち、金属層12aまたは12bが積層されている側のみ、上記凹凸を示している。
樹脂基材の厚みはその形状によっても左右されるため特に限定されないが、樹脂基材が平面状である場合は、通常、25〜300μmであるのが好ましい。
樹脂基材の表面形状は特に制限されないが、図1に示されるように、樹脂基材の表面には微小な凹凸が存在する場合が多い。より具体的には、樹脂基材の表面粗さRaは1nm以上である場合が多い。反射性能をより向上させる理由から、Raは20nm以下であることが好ましい。なお、図1では、便宜上、樹脂基材10の2つの主面のうち、金属層12aまたは12bが積層されている側のみ、上記凹凸を示している。
樹脂基材の厚みはその形状によっても左右されるため特に限定されないが、樹脂基材が平面状である場合は、通常、25〜300μmであるのが好ましい。
<金属層>
金属層を構成する金属は特に制限されず、その具体例としては、Au、Ag、Cu、Pt、Pd、In、Ga、Sn、Ge、Sb、Pb、Zn、Bi、Fe、Ni、Co、Mn、Tl、Cr、V、Ru、Rh、Ir、Al等が挙げられる。なかでも、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、Ag、NiまたはCuであることが好ましく、Agであることがより好ましい。
金属層を構成する金属がAg(銀)である場合、金属層中の銀の含有量は、金属層を構成する全金属に対して、30mol%以上であることが好ましく、50mol%以上であることがより好ましく、80mol%以上であることがさらに好ましく、95mol%以上であることが特に好ましく、100mol%であることが最も好ましい。
金属層の形状は特に制限されず、樹脂基材の主面の全てを覆う層であっても、一部を覆う層であってもよい。
金属層の表面形状は特に制限されないが、樹脂基材の表面に存在する微小な凹凸が反映されて、図1に示されるように、金属層の表面には微小な凹凸が存在する場合が多い。より具体的には、金属層の表面粗さRaは1nm以上である場合が多い。反射性能を向上させる目的から、Raは20nm以下であることが好ましい。
金属層の厚みは特に制限されないが、1〜200nmであることが好ましく、5〜100nmであることがより好ましい。
金属層を構成する金属は特に制限されず、その具体例としては、Au、Ag、Cu、Pt、Pd、In、Ga、Sn、Ge、Sb、Pb、Zn、Bi、Fe、Ni、Co、Mn、Tl、Cr、V、Ru、Rh、Ir、Al等が挙げられる。なかでも、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、Ag、NiまたはCuであることが好ましく、Agであることがより好ましい。
金属層を構成する金属がAg(銀)である場合、金属層中の銀の含有量は、金属層を構成する全金属に対して、30mol%以上であることが好ましく、50mol%以上であることがより好ましく、80mol%以上であることがさらに好ましく、95mol%以上であることが特に好ましく、100mol%であることが最も好ましい。
金属層の形状は特に制限されず、樹脂基材の主面の全てを覆う層であっても、一部を覆う層であってもよい。
金属層の表面形状は特に制限されないが、樹脂基材の表面に存在する微小な凹凸が反映されて、図1に示されるように、金属層の表面には微小な凹凸が存在する場合が多い。より具体的には、金属層の表面粗さRaは1nm以上である場合が多い。反射性能を向上させる目的から、Raは20nm以下であることが好ましい。
金属層の厚みは特に制限されないが、1〜200nmであることが好ましく、5〜100nmであることがより好ましい。
<金属層付き樹脂基材の製造方法>
金属層付き樹脂基材の製造方法は特に制限されないが、例えば、樹脂基材に対して公知の方法により金属層を形成する方法が挙げられる。
金属層を形成する方法としては、例えば、めっき法(無電解めっき、電気めっき)、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などが挙げられる。なかでも、樹脂基材と金属層との密着性の観点から、めっき法が好ましい。
金属層付き樹脂基材の製造方法は特に制限されないが、例えば、樹脂基材に対して公知の方法により金属層を形成する方法が挙げられる。
金属層を形成する方法としては、例えば、めっき法(無電解めっき、電気めっき)、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などが挙げられる。なかでも、樹脂基材と金属層との密着性の観点から、めっき法が好ましい。
金属層付き樹脂基材の製造方法の好適な態様としては、例えば、(i)樹脂基材にプライマー層を形成し、(ii)形成したプライマー層にめっき触媒またはその前駆体を付与し、(iii)めっき触媒またはその前駆体が付与されたプライマー層に対してめっきする方法、などが挙げられる。
上記方法により、例えば、樹脂基材と、金属層と、樹脂基材と金属層との間に配置されるプライマー層とを有する、金属層付き樹脂基材が得られる。
以下、上記(i)〜(iii)の各工程について詳述する。
上記方法により、例えば、樹脂基材と、金属層と、樹脂基材と金属層との間に配置されるプライマー層とを有する、金属層付き樹脂基材が得られる。
以下、上記(i)〜(iii)の各工程について詳述する。
(工程(i):プライマー層形成工程)
工程(i)は、樹脂基材にプライマー層を形成する工程である。
ここでプライマー層は、金属層付き樹脂基材における樹脂基材と金属層との間に配置される層であり、両者の密着性を高める層である。
プライマー層は、めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基および重合性基を有するポリマーを含む層に、加熱処理と光照射処理の少なくとも一方を施して得られる。
以下では、まず、使用されるポリマーについて詳述し、その後工程(i)の手順について詳述する。
工程(i)は、樹脂基材にプライマー層を形成する工程である。
ここでプライマー層は、金属層付き樹脂基材における樹脂基材と金属層との間に配置される層であり、両者の密着性を高める層である。
プライマー層は、めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基および重合性基を有するポリマーを含む層に、加熱処理と光照射処理の少なくとも一方を施して得られる。
以下では、まず、使用されるポリマーについて詳述し、その後工程(i)の手順について詳述する。
プライマー層に使用されるポリマーには、めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基(以後、相互作用性基とも称する)および重合性基が含まれる。相互作用性基は、めっき触媒またはその前駆体と相互作用する基であり、金属層とプライマー層との密着性を高める役割を果たす。重合性基は、後述する加熱処理と光照射処理の少なくとも一方を施すことにより、架橋反応が進行し、プライマー層の強度を高めると共に、その一部が樹脂基材と反応して樹脂基材とプライマー層との密着性を高める役割を果たす。
重合性基は、エネルギー付与により、ポリマー同士、または、ポリマーと樹脂基材との間で化学結合を形成しうる官能基であればよい。重合性基としては、例えば、ラジカル重合性基、カチオン重合性基などが挙げられる。なかでも、反応性の観点から、ラジカル重合性基が好ましい。
ラジカル重合性基としては、例えば、メタクリロイル基、アクリロイル基、イタコン酸エステル基、クロトン酸エステル基、イソクロトン酸エステル基、マレイン酸エステル基、スチリル基、ビニル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基などが挙げられる。なかでも、メタクリロイル基、アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基が好ましく、なかでも、ラジカル重合反応性、合成汎用性の観点から、メタクリロイル基、アクリロイル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基がより好ましく、耐アルカリ性の観点から、アクリルアミド基、メタクリルアミド基が更に好ましい。
ラジカル重合性基としては、例えば、メタクリロイル基、アクリロイル基、イタコン酸エステル基、クロトン酸エステル基、イソクロトン酸エステル基、マレイン酸エステル基、スチリル基、ビニル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基などが挙げられる。なかでも、メタクリロイル基、アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基が好ましく、なかでも、ラジカル重合反応性、合成汎用性の観点から、メタクリロイル基、アクリロイル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基がより好ましく、耐アルカリ性の観点から、アクリルアミド基、メタクリルアミド基が更に好ましい。
相互作用性基は、めっき触媒またはその前駆体と相互作用を形成する基であればその種類は特に制限されず、例えば、アミノ基、アミド基、イミド基、ウレア基、3級のアミノ基、アンモニウム基、アミジノ基、トリアジン環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾール基、イミダゾール基、ベンズイミダゾール基、キノリン基、ピリジン基、ピリミジン基、ピラジン基、キナゾリン基、キノキサリン基、プリン基、トリアジン基、ピペリジン基、ピペラジン基、ピロリジン基、ピラゾール基、アニリン基、アルキルアミン構造を含む基、イソシアヌル構造を含む基、ニトロ基、ニトロソ基、アゾ基、ジアゾ基、アジド基、シアノ基、シアネート基(R−O−CN)などの含窒素官能基;エーテル基、水酸基、フェノール性水酸基、カルボキシル基、カーボネート基、カルボニル基、エステル基、N−オキシド構造を含む基、S−オキシド構造を含む基、N−ヒドロキシ構造を含む基などの含酸素官能基;チオフェン基、チオール基、チオウレア基、チオシアヌール酸基、ベンズチアゾール基、メルカプトトリアジン基、チオエーテル基、チオキシ基、スルホキシド基、スルホン基、サルファイト基、スルホキシイミン構造を含む基、スルホン酸塩構造を含む基、スルホン酸基、スルホン酸エステル構造を含む基などの含硫黄官能基;ホスフェート基、ホスフォロアミド基、ホスフィン基、リン酸エステル構造を含む基などの含リン官能基;塩素、臭素などのハロゲン原子を含む基などが挙げられ、塩構造をとりうる官能基においてはそれらの塩も使用することができる。
なかでも、極性が高く、金属への吸着能が高いことから、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、およびボロン酸基などのイオン性極性基や、エーテル基またはシアノ基などの非解離性官能基がより好ましい。
なかでも、極性が高く、金属への吸着能が高いことから、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、およびボロン酸基などのイオン性極性基や、エーテル基またはシアノ基などの非解離性官能基がより好ましい。
ポリマー合成の容易性、および、樹脂基材と金属層との密着性の観点から、ポリマー中には下記式(1)で表されるユニット(繰り返し単位)、および、下記式(2)で表されるユニットが含まれることが好ましい。
式(1)中、R10は、水素原子またはアルキル基(例えば、メチル基、エチル基など)を表す。
式(1)中、L2は、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、置換若しくは無置換の2価の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1〜8。例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基などのアルキレン基)、置換若しくは無置換の2価の芳香族炭化水素基(好ましくは炭素数6〜12。例えば、フェニレン基)、−O−、−S−、−SO2−、−N(R)−(R:アルキル基)、−CO−、−NH−、−COO−、−CONH−、またはこれらを組み合わせた基(例えば、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基など)などが挙げられる。
式(1)中、R11は、相互作用性基を表す。相互作用性基の定義、具体例および好適な態様は、上述のとおりである。
なお、ポリマー中においては、R11で表される相互作用性基の種類が異なる2種以上の式(1)で表されるユニットが含まれていてもよい。例えば、R11がイオン性極性基である式(1)で表されるユニットと、R11が非解離性官能基である式(1)で表されるユニットとが、ポリマー中に含まれていてもよい。
式(1)中、L2は、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、置換若しくは無置換の2価の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1〜8。例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基などのアルキレン基)、置換若しくは無置換の2価の芳香族炭化水素基(好ましくは炭素数6〜12。例えば、フェニレン基)、−O−、−S−、−SO2−、−N(R)−(R:アルキル基)、−CO−、−NH−、−COO−、−CONH−、またはこれらを組み合わせた基(例えば、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基など)などが挙げられる。
式(1)中、R11は、相互作用性基を表す。相互作用性基の定義、具体例および好適な態様は、上述のとおりである。
なお、ポリマー中においては、R11で表される相互作用性基の種類が異なる2種以上の式(1)で表されるユニットが含まれていてもよい。例えば、R11がイオン性極性基である式(1)で表されるユニットと、R11が非解離性官能基である式(1)で表されるユニットとが、ポリマー中に含まれていてもよい。
式(2)中、R12〜R15は、それぞれ独立して、水素原子、または置換若しくは無置換のアルキル基を表す。
R12〜R15が、置換または無置換のアルキル基である場合、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がより好ましい。より具体的には、無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、また、置換アルキル基としては、メトキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、フッ素原子)などで置換された、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
R12〜R15が、置換または無置換のアルキル基である場合、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がより好ましい。より具体的には、無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、また、置換アルキル基としては、メトキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、フッ素原子)などで置換された、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
なお、R12としては、水素原子、メチル基、または、ヒドロキシ基若しくは臭素原子で置換されたメチル基が好ましい。R13としては、水素原子、メチル基、または、ヒドロキシ基若しくは臭素原子で置換されたメチル基が好ましい。R14としては、水素原子が好ましい。R15としては、水素原子が好ましい。
式(2)中、L3は、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基の具体例および好適な態様は、上記式(1)中のL2と同じである。
ポリマーの最好適範囲としては、下記式(A)で表されるユニットと、下記式(B)で表されるユニットと、下記式(C)で表されるユニットとを含む共重合体、下記式(A)で表されるユニットと下記式(B)で表されるユニットとを含む共重合体、下記式(A)で表されるユニットと下記式(C)で表されるユニットとを含む共重合体、などが挙げられる。
上記式(A)〜(C)中、R21〜R26は、それぞれ独立して、水素原子、または、炭素数1〜4の置換若しくは無置換のアルキル基を表す。X、Y、Z、およびUは、それぞれ独立して、単結合または2価の連結基を表す。L4、L5、およびL6は、それぞれ独立して、単結合または2価の連結基を表す。Wは、非解離性官能基からなる相互作用性基を表す。Vは、イオン性極性基からなる相互作用性基を表す。2価の連結基の具体例および好適な態様は、上記式(1)中のL2と同じである。
式(A)で表されるユニットにおいて、YおよびZは、それぞれ独立に、エステル基、アミド基、フェニレン基(−C6H4−)が好ましい。L4は、炭素数1〜10の置換または無置換の2価の有機基(特に、炭化水素基)であることが好ましい。
式(B)で表されるユニットにおいて、Wは、シアノ基またはエーテル基であることが好ましい。また、XおよびL5は、いずれも単結合であることが好ましい。
式(C)で表されるユニットにおいて、Vはカルボン酸基であることが好ましく、また、Vがカルボン酸基であり、且つ、L6がVと連結する部分において4員〜8員の環構造を含む態様が好ましく、更に、Vがカルボン酸基であり、且つ、L6の鎖長が6原子〜18原子である態様も好ましい。さらに、式(C)で表されるユニットにおいて、Vがカルボン酸基であり、且つ、UおよびL6が単結合であることも好ましい態様の1つである。なかでも、Vがカルボン酸基であり、且つ、UおよびL6のいずれも単結合である態様が最も好ましい。
式(A)で表されるユニットにおいて、YおよびZは、それぞれ独立に、エステル基、アミド基、フェニレン基(−C6H4−)が好ましい。L4は、炭素数1〜10の置換または無置換の2価の有機基(特に、炭化水素基)であることが好ましい。
式(B)で表されるユニットにおいて、Wは、シアノ基またはエーテル基であることが好ましい。また、XおよびL5は、いずれも単結合であることが好ましい。
式(C)で表されるユニットにおいて、Vはカルボン酸基であることが好ましく、また、Vがカルボン酸基であり、且つ、L6がVと連結する部分において4員〜8員の環構造を含む態様が好ましく、更に、Vがカルボン酸基であり、且つ、L6の鎖長が6原子〜18原子である態様も好ましい。さらに、式(C)で表されるユニットにおいて、Vがカルボン酸基であり、且つ、UおよびL6が単結合であることも好ましい態様の1つである。なかでも、Vがカルボン酸基であり、且つ、UおよびL6のいずれも単結合である態様が最も好ましい。
式(A)〜式(C)で表されるユニットの含有量は、以下の範囲が好ましい。
すなわち、式(A)で表されるユニットと式(B)で表されるユニットと式(C)で表されるユニットとを含む共重合体の場合には、式(A)で表されるユニット:式(B)で表されるユニット:式(C)で表されるユニット=5〜50mol%:5〜40mol%:20〜70mol%であることが好ましく、10〜40mol%:10〜35mol%:20〜60mol%であることがより好ましい。
また、式(A)で表されるユニットと式(B)で表されるユニットとを含む共重合体の場合には、式(A)で表されるユニット:式(B)で表されるユニット=5〜50mol%:50〜95mol%であることが好ましく、10〜40mol%:60〜90mol%であるこがより好ましい。
さらに、式(A)で表されるユニットと式(C)で表されるユニットとを含む共重合体の場合は、式(A)で表されるユニット:式(C)で表されるユニット=5〜50mol%:50〜95mol%であることが好ましく、10〜40mol%:60〜90mol%であることがより好ましい。
この範囲にて、加熱処理または光照射処理によるポリマーの重合性の向上、プライマー層の抵抗値の低下、また耐湿密着力の向上などが達成される。
すなわち、式(A)で表されるユニットと式(B)で表されるユニットと式(C)で表されるユニットとを含む共重合体の場合には、式(A)で表されるユニット:式(B)で表されるユニット:式(C)で表されるユニット=5〜50mol%:5〜40mol%:20〜70mol%であることが好ましく、10〜40mol%:10〜35mol%:20〜60mol%であることがより好ましい。
また、式(A)で表されるユニットと式(B)で表されるユニットとを含む共重合体の場合には、式(A)で表されるユニット:式(B)で表されるユニット=5〜50mol%:50〜95mol%であることが好ましく、10〜40mol%:60〜90mol%であるこがより好ましい。
さらに、式(A)で表されるユニットと式(C)で表されるユニットとを含む共重合体の場合は、式(A)で表されるユニット:式(C)で表されるユニット=5〜50mol%:50〜95mol%であることが好ましく、10〜40mol%:60〜90mol%であることがより好ましい。
この範囲にて、加熱処理または光照射処理によるポリマーの重合性の向上、プライマー層の抵抗値の低下、また耐湿密着力の向上などが達成される。
上記ポリマーを含む層の形成方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。例えば、上記ポリマーを含む層形成用組成物を樹脂基材上に塗布して、必要に応じて乾燥処理を施して層を形成する方法が挙げられる。
上記ポリマーを含む層には、加熱処理と光照射処理の少なくとも一方が施される。上記ポリマーを含む層に実施される処理は、加熱処理および光照射処理の一方のみが実施されても、両者が実施されてもよい。また、両者の処理を実施する場合、別々の工程で実施してもよいし、同時に実施してもよい。
これらの処理を実施することにより、重合性基が活性化され、重合性基間および重合性基と樹脂基材との間で反応が進行し、樹脂基材上に密着したプライマー層が形成される。
これらの処理を実施することにより、重合性基が活性化され、重合性基間および重合性基と樹脂基材との間で反応が進行し、樹脂基材上に密着したプライマー層が形成される。
加熱処理の条件は使用されるポリマーの種類に応じて最適な条件が選択されるが、なかでもプライマー層の架橋密度が高まり、フィルムミラーの耐侯性およびフレキシブル性が高まる点で、60〜150℃(好ましくは、80〜120℃)で0.1〜3時間(好ましくは、0.5〜2時間)処理することが好ましい。
光照射処理の条件は使用されるポリマーの種類に応じて最適な条件が選択されるが、なかでもプライマー層の架橋密度が高まり、フィルムミラーの耐侯性およびフレキシブル性がより高まる点で、露光量は10〜8000mJ/cm2が好ましく、100〜3000mJ/cm2がより好ましい。露光波長は200〜300nmが好ましい。
なお、露光に使用される光源は特に制限されず、例えば、水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、カーボンアーク灯等がある。放射線としては、電子線、X線、イオンビーム、遠赤外線などがある。
光照射処理の条件は使用されるポリマーの種類に応じて最適な条件が選択されるが、なかでもプライマー層の架橋密度が高まり、フィルムミラーの耐侯性およびフレキシブル性がより高まる点で、露光量は10〜8000mJ/cm2が好ましく、100〜3000mJ/cm2がより好ましい。露光波長は200〜300nmが好ましい。
なお、露光に使用される光源は特に制限されず、例えば、水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、カーボンアーク灯等がある。放射線としては、電子線、X線、イオンビーム、遠赤外線などがある。
なお、加熱処理または光照射処理後に、適宜、加熱処理または光照射処理後の組成物から未反応のポリマーを除去してもよい。除去方法としては、溶媒を使用する方法が挙げられ、例えば、ポリマーを溶解する溶剤や、アルカリ可溶性のポリマーの場合はアルカリ系現像液(炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、アンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液)などで除去することができる。
プライマー層の厚みは特に制限されないが、フィルムミラーの耐侯性およびフレキシブル性が優れる点で、0.05〜10μmが好ましく、0.3〜5μmがより好ましい。
(工程(ii):触媒付与工程)
触媒付与工程は、プライマー層にめっき触媒またはその前駆体を付与する工程である。本工程においては、めっき触媒またはその前駆体が、プライマー層中の相互作用性基に吸着する。例えば、めっき触媒前駆体として金属イオンを使用した場合は、金属イオンがプライマー層に吸着する。
めっき触媒またはその前駆体としては、後述する「工程(iii):めっき工程」における、めっきの触媒や電極として機能するものが挙げられる。そのため、めっき触媒またはその前駆体は、めっき工程におけるめっきの種類により決定される。
以下に、使用されるめっき触媒(例えば、無電解めっき触媒)またはその前駆体について詳述する。
触媒付与工程は、プライマー層にめっき触媒またはその前駆体を付与する工程である。本工程においては、めっき触媒またはその前駆体が、プライマー層中の相互作用性基に吸着する。例えば、めっき触媒前駆体として金属イオンを使用した場合は、金属イオンがプライマー層に吸着する。
めっき触媒またはその前駆体としては、後述する「工程(iii):めっき工程」における、めっきの触媒や電極として機能するものが挙げられる。そのため、めっき触媒またはその前駆体は、めっき工程におけるめっきの種類により決定される。
以下に、使用されるめっき触媒(例えば、無電解めっき触媒)またはその前駆体について詳述する。
無電解めっき触媒としては、無電解めっき時の活性核となり得るものが好ましい。例えば、自己触媒還元反応の触媒能を有する金属(Niよりイオン化傾向の低い無電解めっきできる金属として知られるもの)などが挙げられ、具体的には、Pd、Ag、Cu、Ni、Al、Fe、Coなどが挙げられる。なかでも、触媒能の高さから、PdまたはAgが好ましい。
無電解めっき触媒前駆体としては、化学反応により無電解めっき触媒となり得るものが好ましい。例えば、上記無電解めっき触媒として挙げた金属の金属イオンが用いられる。無電解めっき触媒前駆体である金属イオンは、還元反応により無電解めっき触媒である0価金属になる。無電解めっき触媒前駆体である金属イオンをプライマー層へ付与した後、無電解めっき浴への浸漬前に、別途還元反応により0価金属に変化させて無電解めっき触媒としてもよいし、無電解めっき触媒前駆体のまま無電解めっき浴に浸漬し、無電解めっき浴中の還元剤により金属(無電解めっき触媒)に変化させてもよい。
無電解めっき触媒前駆体である金属イオンは、金属塩を用いてプライマー層に付与されることが好ましい。使用される金属塩としては、適切な溶媒に溶解して金属イオンと塩基(陰イオン)とに解離されるものであれば特に制限はなく、M(NO3)n、MCln、M2/n(SO4)、M3/n(PO4)Pd(OAc)n(Mは、n価の金属原子を表す)などが挙げられる。金属イオンとしては、上記の金属塩が解離したものを好適に用いることができる。具体例としては、Agイオン、Cuイオン、Alイオン、Niイオン、Coイオン、Feイオン、Pdイオンが挙げられる。なかでも、多座配位可能なものが好ましく、特に、配位可能な官能基の種類数および触媒能の点で、Agイオン、Cuイオン、Pdイオンが好ましい。
無電解めっき触媒前駆体である金属イオンは、金属塩を用いてプライマー層に付与されることが好ましい。使用される金属塩としては、適切な溶媒に溶解して金属イオンと塩基(陰イオン)とに解離されるものであれば特に制限はなく、M(NO3)n、MCln、M2/n(SO4)、M3/n(PO4)Pd(OAc)n(Mは、n価の金属原子を表す)などが挙げられる。金属イオンとしては、上記の金属塩が解離したものを好適に用いることができる。具体例としては、Agイオン、Cuイオン、Alイオン、Niイオン、Coイオン、Feイオン、Pdイオンが挙げられる。なかでも、多座配位可能なものが好ましく、特に、配位可能な官能基の種類数および触媒能の点で、Agイオン、Cuイオン、Pdイオンが好ましい。
なお、無電解めっき触媒前駆体をめっき工程の前に還元させる場合、触媒活性化液(還元液)を準備し、無電解めっき前の別工程として行うことも可能である。触媒活性化液は、無電解めっき触媒前駆体(主に金属イオン)を0価金属に還元できる還元剤と還元剤を活性化するためのpH調整剤が含有される場合が多い。
液全体に対する還元剤の濃度は、0.1〜10質量%が好ましい。
還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、ジメチルアミンボランのようなホウ素系還元剤、ホルムアルデヒド、次亜リン酸などの還元剤を使用することが可能である。
特に、ホルムアルデヒドを含有するアルカリ水溶液で還元することが好ましい。
液全体に対する還元剤の濃度は、0.1〜10質量%が好ましい。
還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、ジメチルアミンボランのようなホウ素系還元剤、ホルムアルデヒド、次亜リン酸などの還元剤を使用することが可能である。
特に、ホルムアルデヒドを含有するアルカリ水溶液で還元することが好ましい。
なお、めっき触媒として、無電解めっきを行わず直接電気めっきを行うために用いられる触媒を使用してもよい。このような触媒としては、例えば、0価金属が挙げられ、より具体的には、Pd、Ag、Cu、Ni、Al、Fe、Coなどが挙げられる。なかでも、多座配位可能なものが好ましく、特に、相互作用性基に対する吸着(付着)性、触媒能の高さから、Pd、Ag、Cuが好ましい。
めっき触媒またはその前駆体をプライマー層に付与する方法としては、これらを含む溶液(例えば、金属を適当な分散媒に分散した分散液、または、金属塩を適切な溶媒で溶解し、解離した金属イオンを含む溶液)を調製し、その分散液若しくは溶液をプライマー層上に塗布するか、または、その分散液若しくは溶液中にプライマー層が形成された樹脂基材を浸漬すればよい。
(工程(iii):めっき工程)
めっき工程は、めっき触媒またはその前駆体が付与されたプライマー層に対し、めっき処理を施すことで、金属層を形成する工程である。これにより、樹脂基材とプライマー層と金属層とを有する金属層付き樹脂基材が得られる。
本工程において行われるめっきの種類は、無電解めっき、電気めっきが挙げられ、上記触媒付与工程でプライマー層に付与されためっき触媒またはその前駆体の機能によって、適宜選択することができる。つまり、本工程では、めっき触媒またはその前駆体が付与されたプライマー層に対し、電気めっきを行ってもよいし、無電解めっきを行ってもよい。
以下、本工程において好適に行われるめっき処理について説明する。
めっき工程は、めっき触媒またはその前駆体が付与されたプライマー層に対し、めっき処理を施すことで、金属層を形成する工程である。これにより、樹脂基材とプライマー層と金属層とを有する金属層付き樹脂基材が得られる。
本工程において行われるめっきの種類は、無電解めっき、電気めっきが挙げられ、上記触媒付与工程でプライマー層に付与されためっき触媒またはその前駆体の機能によって、適宜選択することができる。つまり、本工程では、めっき触媒またはその前駆体が付与されたプライマー層に対し、電気めっきを行ってもよいし、無電解めっきを行ってもよい。
以下、本工程において好適に行われるめっき処理について説明する。
無電解めっきとは、めっきとして析出させたい金属イオンを溶かした溶液を用いて、化学反応によって金属を析出させる操作のことをいう。
無電解めっきは、例えば、無電解めっき触媒が付与されたプライマー層を備える樹脂基材を、水洗して余分な無電解めっき触媒(金属)を除去した後、無電解めっき浴に浸漬して行う。使用される無電解めっき浴としては、公知の無電解めっき浴を使用することができる。
また、無電解めっき触媒前駆体が付与されたプライマー層を備える樹脂基材を、無電解めっき触媒前駆体がプライマー層に吸着または含浸した状態で無電解めっき浴に浸漬する場合には、基板を洗浄して余分な前駆体(金属塩など)を除去した後、無電解めっき浴中へ浸漬することが好ましい。この場合には、無電解めっき浴中において、めっき触媒前駆体の還元とこれに引き続き無電解めっきが行われる。ここで使用される無電解めっき浴としても、上記同様、公知の無電解めっき浴を使用することができる。
無電解めっきは、例えば、無電解めっき触媒が付与されたプライマー層を備える樹脂基材を、水洗して余分な無電解めっき触媒(金属)を除去した後、無電解めっき浴に浸漬して行う。使用される無電解めっき浴としては、公知の無電解めっき浴を使用することができる。
また、無電解めっき触媒前駆体が付与されたプライマー層を備える樹脂基材を、無電解めっき触媒前駆体がプライマー層に吸着または含浸した状態で無電解めっき浴に浸漬する場合には、基板を洗浄して余分な前駆体(金属塩など)を除去した後、無電解めっき浴中へ浸漬することが好ましい。この場合には、無電解めっき浴中において、めっき触媒前駆体の還元とこれに引き続き無電解めっきが行われる。ここで使用される無電解めっき浴としても、上記同様、公知の無電解めっき浴を使用することができる。
本工程おいては、付与されためっき触媒またはその前駆体が電極としての機能を有する場合、めっき触媒またはその前駆体が付与されたプライマー層に対して、電気めっきを行うことができる。
本発明における電気めっきの方法としては、従来公知の方法を用いることができる。なお、本工程の電気めっきに用いられる金属としては、銅、クロム、鉛、ニッケル、金、銀、すず、亜鉛などが挙げられ、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、銀が好ましい。
また、上述の無電解めっきの後、形成されためっき膜を電極とし、さらに、電気めっきを行ってもよい。
なお、めっきに用いる銀化合物としては、硝酸銀、酢酸銀、硫酸銀、炭酸銀、メタンスルホン酸銀、アンモニア銀、シアン化銀、チオシアン酸銀、塩化銀、臭化銀、クロム酸銀、クロラニル酸銀、サリチル酸銀、ジエチルジチオカルバミン酸銀、ジエチルジチオカルバミド酸銀、p−トルエンスルホン酸銀が挙げられる。なかでも、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、メタンスルホン酸銀が好ましい。
本発明における電気めっきの方法としては、従来公知の方法を用いることができる。なお、本工程の電気めっきに用いられる金属としては、銅、クロム、鉛、ニッケル、金、銀、すず、亜鉛などが挙げられ、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、銀が好ましい。
また、上述の無電解めっきの後、形成されためっき膜を電極とし、さらに、電気めっきを行ってもよい。
なお、めっきに用いる銀化合物としては、硝酸銀、酢酸銀、硫酸銀、炭酸銀、メタンスルホン酸銀、アンモニア銀、シアン化銀、チオシアン酸銀、塩化銀、臭化銀、クロム酸銀、クロラニル酸銀、サリチル酸銀、ジエチルジチオカルバミン酸銀、ジエチルジチオカルバミド酸銀、p−トルエンスルホン酸銀が挙げられる。なかでも、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、メタンスルホン酸銀が好ましい。
<特定化合物>
工程(1)で使用する「硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物」(特定化合物)は、硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方(硫黄原子および窒素原子からなる群か選択される少なくとも一方)を含有し、水または有機溶媒に溶解・分散する化合物であれば特に制限されない。硫黄原子と窒素原子の両方が含まれていてもよい。なかでも、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、硫黄原子を含有する化合物(硫黄原子含有化合物)であることが好ましい。なお、硫黄原子含有化合物には、窒素原子が含まれていてもよい。
工程(1)で使用する「硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物」(特定化合物)は、硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方(硫黄原子および窒素原子からなる群か選択される少なくとも一方)を含有し、水または有機溶媒に溶解・分散する化合物であれば特に制限されない。硫黄原子と窒素原子の両方が含まれていてもよい。なかでも、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、硫黄原子を含有する化合物(硫黄原子含有化合物)であることが好ましい。なお、硫黄原子含有化合物には、窒素原子が含まれていてもよい。
特定化合物としては、例えば、メルカプト基(−SH)、スルフィド基(−S−)、スルホン基(−SO2−)またはスルホキシド(−SO−)基などの硫黄原子を含有する基を有する化合物や、脂肪族アミン、脂環式アミンまたは複素環アミンなどの窒素原子を含有する化合物などが挙げられる。より具体的には、ベンズアルデヒド、トリアジン、イミダゾール、インドール、キノリン、2−ビニルピリジン、アニリン、フェナントロリン、ネオクプロイン、ピコリン酸、チオ尿素およびその誘導体、N−メチルチオウレア、アミノエタンチオール、ベンズアルデヒド、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール、チオ硫酸塩(例えば、チオ硫酸ナトリウム)、チオシアン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩などが挙げられる。
特定化合物は、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、*=S基(ここで*は結合位置を表す)を有する化合物であることが好ましい。
*=S基は金属(特に銀)層の凸部への選択的な吸着性が特に高いため、*=S基を有する特定化合物を含む溶液で金属層を表面処理してから、銀めっきをすることで、銀反射層の平滑性がより向上し、結果として、フィルムミラーの反射率がより向上する。
*=S基は金属(特に銀)層の凸部への選択的な吸着性が特に高いため、*=S基を有する特定化合物を含む溶液で金属層を表面処理してから、銀めっきをすることで、銀反射層の平滑性がより向上し、結果として、フィルムミラーの反射率がより向上する。
*=S基を有する化合物としては、例えば、チオ尿素およびその誘導体(以下、「チオ尿素およびその誘導体」をチオ尿素誘導体ともいう)、チオ硫酸塩(特に、チオ硫酸ナトリウム)、スルホン酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩などが挙げられる。なかでも、チオ尿素誘導体であることが好ましい。
チオ尿素誘導体の好適な態様としては、例えば、下記式(3)で表される化合物が挙げられる。
上記式(3)中、R31〜R34は、それぞれ独立に、水素原子またはヘテロ原子を含有していてもよい炭化水素基を表す。
ヘテロ原子を含有していてもよい炭化水素基(以下、単に炭化水素基ともいう)に含有されるヘテロ原子の種類は特に制限されないが、ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子などが挙げられる。
炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、またはこれらを組み合わせた基などが挙げられる。なお、脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。脂肪族炭化水素基の炭素数は特に制限されないが、1〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましく、1〜5であることがさらに好ましい。芳香族炭化水素基の炭素数は特に制限されないが、6〜20であることが好ましく、6〜10であることがより好ましい。
ヘテロ原子を含有していてもよい炭化水素基(以下、単に炭化水素基ともいう)に含有されるヘテロ原子の種類は特に制限されないが、ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子などが挙げられる。
炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、またはこれらを組み合わせた基などが挙げられる。なお、脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。脂肪族炭化水素基の炭素数は特に制限されないが、1〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましく、1〜5であることがさらに好ましい。芳香族炭化水素基の炭素数は特に制限されないが、6〜20であることが好ましく、6〜10であることがより好ましい。
式(3)で表される化合物の具体例としては、チオ尿素、N−メチルチオウレア、1−アセチル−2−チオ尿素、1−アリル−2−チオ尿素、1,3−ジエチル−2−チオ尿素、1,3−ジフェニルチオ尿素、1,3−ジメチルチオ尿素、テトラメチルチオ尿素、1,3−ビス(3−ピリジルメチル)−2−チオ尿素などが挙げられる。
R31〜R34は、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、水素原子またはアルキル基(特に炭素数5以下)であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
<特定化合物を含む溶液>
特定化合物を含む溶液の溶媒としては特に制限されないが、例えば、水や有機溶媒などが挙げられる。より具体的には、水、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、ニトリル系溶媒、エステル系溶媒、カーボネート系溶媒、エーテル系溶媒、ハロゲン系溶媒、これらの混合物などが挙げられ、なかでも、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、水であることが好ましい。
特定化合物を含む溶液の溶媒としては特に制限されないが、例えば、水や有機溶媒などが挙げられる。より具体的には、水、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、ニトリル系溶媒、エステル系溶媒、カーボネート系溶媒、エーテル系溶媒、ハロゲン系溶媒、これらの混合物などが挙げられ、なかでも、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、水であることが好ましい。
特定化合物を含む溶液中の特定化合物の濃度は特に制限されないが、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、1質量ppm〜10質量%であることが好ましく、10質量ppm〜1質量%であることがより好ましく、50〜1000質量ppmであることがさらに好ましい。
〔工程(1)の手順〕
金属層付き樹脂基材の金属層と特定化合物を含む溶液とを接触させる方法は特に限定されず、例えば、特定化合物を含む溶液に金属層付き樹脂基材を浸漬する方法や、特定化合物を含む溶液を金属層付き樹脂基材に塗布する方法などが挙げられる。なかでも、表面処理の均質性の観点から、特定化合物を含む溶液に金属層付き樹脂基材を浸漬する方法が好ましい。
接触の時間は特に制限されないが、5秒〜60分であることが好ましく、10秒〜120秒であることがより好ましい。
さらに、金属層付き樹脂基材の金属層と特定化合物を含む溶液とを接触させた後、溶媒を用いて金属層の表面を洗浄することが好ましい。溶媒による洗浄を行うことにより、金属層の凹部に残存する未吸着の特定化合物を除去することができ、結果として、その後の工程(2)において、金属層の凹部で効率的に還元銀が析出する。
使用される溶媒は、特定化合物の種類に応じて適宜選択され、例えば、上記特定化合物を含む溶液に使用される溶媒などが挙げられる。
金属層付き樹脂基材の金属層と特定化合物を含む溶液とを接触させた後(または、溶媒による洗浄の後)、必要に応じて、金属層付き樹脂基材を乾燥してもよい。乾燥条件は特に制限されないが、温度は20〜100℃であることが好ましく、時間は1分〜1時間であることが好ましい。
金属層付き樹脂基材の金属層と特定化合物を含む溶液とを接触させる方法は特に限定されず、例えば、特定化合物を含む溶液に金属層付き樹脂基材を浸漬する方法や、特定化合物を含む溶液を金属層付き樹脂基材に塗布する方法などが挙げられる。なかでも、表面処理の均質性の観点から、特定化合物を含む溶液に金属層付き樹脂基材を浸漬する方法が好ましい。
接触の時間は特に制限されないが、5秒〜60分であることが好ましく、10秒〜120秒であることがより好ましい。
さらに、金属層付き樹脂基材の金属層と特定化合物を含む溶液とを接触させた後、溶媒を用いて金属層の表面を洗浄することが好ましい。溶媒による洗浄を行うことにより、金属層の凹部に残存する未吸着の特定化合物を除去することができ、結果として、その後の工程(2)において、金属層の凹部で効率的に還元銀が析出する。
使用される溶媒は、特定化合物の種類に応じて適宜選択され、例えば、上記特定化合物を含む溶液に使用される溶媒などが挙げられる。
金属層付き樹脂基材の金属層と特定化合物を含む溶液とを接触させた後(または、溶媒による洗浄の後)、必要に応じて、金属層付き樹脂基材を乾燥してもよい。乾燥条件は特に制限されないが、温度は20〜100℃であることが好ましく、時間は1分〜1時間であることが好ましい。
[工程(2):銀めっき工程]
上述のとおり、工程(2)は、表面処理後の金属層に対して銀めっきを行い、上記表面処理後の金属層上に銀反射層を形成する工程である。
本工程により、例えば、図1(C)に示されるように、金属層12b上に銀反射層30が形成され、金属層付き樹脂基材20bと銀反射層30とを有するフィルムミラー100が製造される。
上述のとおり、工程(2)は、表面処理後の金属層に対して銀めっきを行い、上記表面処理後の金属層上に銀反射層を形成する工程である。
本工程により、例えば、図1(C)に示されるように、金属層12b上に銀反射層30が形成され、金属層付き樹脂基材20bと銀反射層30とを有するフィルムミラー100が製造される。
〔工程(2)の手順〕
銀めっきを行う方法は特に制限されず、従来公知の方法(無電解銀めっき、電気銀めっき等)を用いることができる。なかでも、銀反射層の厚みを制御しやすい理由から、上述した表面処理後の金属層を電極とする電気銀めっきが好ましい。
電気銀めっきの方法としては、従来公知の方法を用いることができる。
電気銀めっきに用いる銀化合物としては、硝酸銀、酢酸銀、硫酸銀、炭酸銀、メタンスルホン酸銀、アンモニア銀、シアン化銀、チオシアン酸銀、塩化銀、臭化銀、クロム酸銀、クロラニル酸銀、サリチル酸銀、ジエチルジチオカルバミン酸銀、ジエチルジチオカルバミド酸銀、p−トルエンスルホン酸銀が挙げられる。なかでも、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、メタンスルホン酸銀が好ましい。
なお、電気銀めっきに用いるめっき浴中には銀以外の金属の化合物が含まれてもよいが、銀以外の金属の含有量は、めっき浴中の全金属に対して、30mol%未満であることが好ましく、10mol%未満であることがより好ましく、5mol%未満であることがさらに好ましく、0であることが特に好ましい。
銀めっきの後に、酸化皮膜を除去するための後処理として、酸(メタンスルホン酸水溶液など)による処理(浸漬など)を行ってもよい。
銀めっきを行う方法は特に制限されず、従来公知の方法(無電解銀めっき、電気銀めっき等)を用いることができる。なかでも、銀反射層の厚みを制御しやすい理由から、上述した表面処理後の金属層を電極とする電気銀めっきが好ましい。
電気銀めっきの方法としては、従来公知の方法を用いることができる。
電気銀めっきに用いる銀化合物としては、硝酸銀、酢酸銀、硫酸銀、炭酸銀、メタンスルホン酸銀、アンモニア銀、シアン化銀、チオシアン酸銀、塩化銀、臭化銀、クロム酸銀、クロラニル酸銀、サリチル酸銀、ジエチルジチオカルバミン酸銀、ジエチルジチオカルバミド酸銀、p−トルエンスルホン酸銀が挙げられる。なかでも、得られるフィルムミラーの反射率がより向上する理由から、メタンスルホン酸銀が好ましい。
なお、電気銀めっきに用いるめっき浴中には銀以外の金属の化合物が含まれてもよいが、銀以外の金属の含有量は、めっき浴中の全金属に対して、30mol%未満であることが好ましく、10mol%未満であることがより好ましく、5mol%未満であることがさらに好ましく、0であることが特に好ましい。
銀めっきの後に、酸化皮膜を除去するための後処理として、酸(メタンスルホン酸水溶液など)による処理(浸漬など)を行ってもよい。
〔銀反射層〕
工程(2)により得られる銀反射層は、銀を主成分とする反射層である。
銀反射層の銀の含有量は、銀反射層を構成する全金属に対して、70mol%以上であることが好ましく、90mol%以上であることがより好ましく、95mol%以上であることがさらに好ましく、100mol%であることが特に好ましい。
銀反射層の表面粗さRaは、得られるフィルムミラーの反射率の点から、6.0nm以下であることが好ましく、3.5nm以下であることがより好ましく、0であることが特に好ましい。なお、上記表面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM)(セイコーインスツルメンツ社製、SPA−400)を用いて、JIS B0601:2001に準拠し測定したものである(測定範囲:3μm角)。
銀反射層の厚みは特に制限されないが、10〜200nmであることが好ましく、50〜100nmであることがより好ましい。
なお、銀反射層は特定化合物を含む溶液で表面処理された金属層に形成されるため、銀反射層の中には、通常、特定化合物が含まれる。
工程(2)により得られる銀反射層は、銀を主成分とする反射層である。
銀反射層の銀の含有量は、銀反射層を構成する全金属に対して、70mol%以上であることが好ましく、90mol%以上であることがより好ましく、95mol%以上であることがさらに好ましく、100mol%であることが特に好ましい。
銀反射層の表面粗さRaは、得られるフィルムミラーの反射率の点から、6.0nm以下であることが好ましく、3.5nm以下であることがより好ましく、0であることが特に好ましい。なお、上記表面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM)(セイコーインスツルメンツ社製、SPA−400)を用いて、JIS B0601:2001に準拠し測定したものである(測定範囲:3μm角)。
銀反射層の厚みは特に制限されないが、10〜200nmであることが好ましく、50〜100nmであることがより好ましい。
なお、銀反射層は特定化合物を含む溶液で表面処理された金属層に形成されるため、銀反射層の中には、通常、特定化合物が含まれる。
[工程(3):表面保護層形成工程]
上述のとおり、工程(3)は、工程(2)で形成された銀反射層の上に表面保護層を形成する任意の工程である。上述のとおり、本発明の製造方法は、得られるフィルムミラーの耐傷性、防汚性の観点から、上記工程(3)をさらに備えるのが好ましい。なお、工程(3)は、表面保護層の密着性の観点から、形成された銀反射層の上に接着層を介して表面保護層を形成する工程であることが好ましい。
工程(3)により、例えば、図1(D)に示されるように、銀反射層30の上に接着層40を介して表面保護層50が形成され、金属層付き樹脂基材20bと銀反射層30と接着層40と表面保護層50とを有するフィルムミラー200が製造される。
上述のとおり、工程(3)は、工程(2)で形成された銀反射層の上に表面保護層を形成する任意の工程である。上述のとおり、本発明の製造方法は、得られるフィルムミラーの耐傷性、防汚性の観点から、上記工程(3)をさらに備えるのが好ましい。なお、工程(3)は、表面保護層の密着性の観点から、形成された銀反射層の上に接着層を介して表面保護層を形成する工程であることが好ましい。
工程(3)により、例えば、図1(D)に示されるように、銀反射層30の上に接着層40を介して表面保護層50が形成され、金属層付き樹脂基材20bと銀反射層30と接着層40と表面保護層50とを有するフィルムミラー200が製造される。
〔表面保護層〕
表面保護層は、銀反射層の上に形成される層であり、通常、図1(D)に示すようにフィルムミラーの最表層に配置され、フィルムミラーの表面の耐傷性、防汚性を高める。
表面保護層を構成する材料は特に制限されず、光を透過する透明性を有していればよい。例えば、樹脂、ガラス、セラミックなどが挙げられ、なかでも、フレキシブル性に優れる点で樹脂が好ましい。言い換えれば、表面保護層は樹脂層(樹脂保護層)であることが好ましい。
表面保護層は、銀反射層の上に形成される層であり、通常、図1(D)に示すようにフィルムミラーの最表層に配置され、フィルムミラーの表面の耐傷性、防汚性を高める。
表面保護層を構成する材料は特に制限されず、光を透過する透明性を有していればよい。例えば、樹脂、ガラス、セラミックなどが挙げられ、なかでも、フレキシブル性に優れる点で樹脂が好ましい。言い換えれば、表面保護層は樹脂層(樹脂保護層)であることが好ましい。
樹脂としては、熱硬化性樹脂(例えば、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂、シリコーン(メタ)アクリレート樹脂、エポキシ(メタ)アクリレート樹脂などの光硬化性樹脂;フェノール樹脂、ユリア樹脂(尿素樹脂)、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂などの熱硬化性樹脂)または、熱可塑性樹脂(例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンスルフォンなど)が挙げられる。
なかでも、樹脂層を形成する樹脂フィルムとしては、例えば、セルロースエステル系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリアリレート系フィルム、ポリスルホン(ポリエーテルスルホンも含む)系フィルム、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などのポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、セロファン、セルロースジアセテートフィルム、セルローストリアセテートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレンビニルアルコールフィルム、シンジオタクティックポリスチレン系フィルム、ポリカーボネートフィルム、ノルボルネン系樹脂フィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、ポリエーテルケトンイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロンフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム、アクリルフィルムなどを挙げることができる。
なかでも、耐候性の観点から、ポリカーボネート系樹脂フィルム、ポリエステル系樹脂フィルム、ノルボルネン系樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、フッ素系樹脂フィルム、オレフィン系樹脂フィルムなどが好ましく、より具体的には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルム、ポリメチルメタクリレート(PMMA)フィルムが好ましく、PMMAフィルムがより好ましい。
なかでも、耐候性の観点から、ポリカーボネート系樹脂フィルム、ポリエステル系樹脂フィルム、ノルボルネン系樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、フッ素系樹脂フィルム、オレフィン系樹脂フィルムなどが好ましく、より具体的には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルム、ポリメチルメタクリレート(PMMA)フィルムが好ましく、PMMAフィルムがより好ましい。
表面保護層の厚みは特に制限されないが、フィルムミラーの耐侯性およびフレキシブル性が優れる点で、1〜200μmが好ましく、5〜100μmがより好ましい。
〔接着層〕
接着層は、銀反射層と表面保護層との間に形成される層で、表面保護層の密着性を高める。
接着層に使用する接着剤の種類は、密着性や平滑性を満足するものであれば特に限定されず、その具体例としては、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、耐候性の観点から、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、または、シリコーン系樹脂が好ましい。
接着層は、銀反射層と表面保護層との間に形成される層で、表面保護層の密着性を高める。
接着層に使用する接着剤の種類は、密着性や平滑性を満足するものであれば特に限定されず、その具体例としては、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、耐候性の観点から、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、または、シリコーン系樹脂が好ましい。
接着層の厚みは、密着性、平滑性、反射率等の観点から、0.01〜50μmであるのが好ましく、0.1〜20μmであるのがより好ましい。
〔工程(3)の手順〕
銀反射層の上に表面保護層を形成する方法は特に制限されないが、例えば、上述した樹脂フィルムを銀反射層上に貼り合わせる方法や、上述した光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を含有する硬化性組成物を銀反射層上に塗布した後、紫外線照射による光硬化や加熱による加熱硬化する方法等が挙げられる。
また、銀反射層の上に接着層を介して表面保護層を形成する方法は特に制限されないが、例えば、銀反射層の上に上述した接着剤を塗布して接着層を形成し、その後、形成された接着層の上に、上述した表面保護層を形成する方法と同様の方法で表面保護層を形成する方法などが挙げられる。
銀反射層の上に表面保護層を形成する方法は特に制限されないが、例えば、上述した樹脂フィルムを銀反射層上に貼り合わせる方法や、上述した光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を含有する硬化性組成物を銀反射層上に塗布した後、紫外線照射による光硬化や加熱による加熱硬化する方法等が挙げられる。
また、銀反射層の上に接着層を介して表面保護層を形成する方法は特に制限されないが、例えば、銀反射層の上に上述した接着剤を塗布して接着層を形成し、その後、形成された接着層の上に、上述した表面保護層を形成する方法と同様の方法で表面保護層を形成する方法などが挙げられる。
なお、本発明の製造方法は、工程(2)の後に(工程(3)をさらに備える場合は工程(2)と工程(3)との間に)、紫外線反射層(紫外線を反射しかつ可視光及び赤外光を透過する層)や、変色防止層などを形成する工程をさらに有してもよい。
紫外線反射層としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化ケイ素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)のような屈折率の異なる材料を2種類組み合わせて多層化した層などが挙げられる。
変色防止層に使用される材料としては、例えば、アミン、ピロール環を有する化合物、トリアゾール環を有する化合物、ピラゾール環を有する化合物、チアゾール環を有する化合物、イミダゾール環を有する化合物、インダゾール環を有する化合物、銅キレート化合物、チオ尿素、メルカプト基を有する化合物、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤などが挙げられる。
紫外線反射層としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化ケイ素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)のような屈折率の異なる材料を2種類組み合わせて多層化した層などが挙げられる。
変色防止層に使用される材料としては、例えば、アミン、ピロール環を有する化合物、トリアゾール環を有する化合物、ピラゾール環を有する化合物、チアゾール環を有する化合物、イミダゾール環を有する化合物、インダゾール環を有する化合物、銅キレート化合物、チオ尿素、メルカプト基を有する化合物、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤などが挙げられる。
[フィルムミラー]
本発明の製造方法により得られるフィルムミラーは、種々の用途(例えば、ディスプレイの反射板や、照明用反射部材、太陽電池や太陽熱発電などの太陽光用部材)に使用することができる。なかでも、太陽光を集光する目的(太陽光集光用)において、好ましく使用できる。
本発明の製造方法により得られるフィルムミラーは、種々の用途(例えば、ディスプレイの反射板や、照明用反射部材、太陽電池や太陽熱発電などの太陽光用部材)に使用することができる。なかでも、太陽光を集光する目的(太陽光集光用)において、好ましく使用できる。
以下、実施例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<実施例1>
(金属層付き樹脂基材の作製)
PETフィルム(A4300、東洋紡社製)上に、式(4)で表されるアクリルポリマーを含む溶液を、厚み0.55μmになるようにバーコート法により塗布し、25℃にて10分間乾燥し、その後80℃にて5分間乾燥して塗膜を得た。
(金属層付き樹脂基材の作製)
PETフィルム(A4300、東洋紡社製)上に、式(4)で表されるアクリルポリマーを含む溶液を、厚み0.55μmになるようにバーコート法により塗布し、25℃にて10分間乾燥し、その後80℃にて5分間乾燥して塗膜を得た。
ここで、式(4)中の数値は各ユニットの割合(mol%)を表す。
式(4)で表されるアクリルポリマーの合成方法は以下のとおりである。
2Lの三口フラスコに酢酸エチル1L、2−アミノエタノール159gを入れ、氷浴にて冷却をした。そこへ、2−ブロモイソ酪酸ブロミド150gを内温20℃以下になるように調節して滴下した。その後、内温を室温(25℃)まで上昇させて2時間反応させた。反応終了後、蒸留水300mLを追加して反応を停止させた。その後、酢酸エチル層を蒸留水300mLで4回洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、さらに酢酸エチルを留去することで原料Aを80g得た。
次に、500mLの三口フラスコに、原料A47.4g、ピリジン22g、酢酸エチル150mLを入れて氷浴にて冷却した。そこへ、アクリル酸クロライド25gを内温20℃以下になるように調節して滴下した。その後、室温に上げて3時間反応させた。反応終了後、蒸留水300mLを追加し、反応を停止させた。その後、酢酸エチル層を蒸留水300mLで4回洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、さらに酢酸エチルを留去した。その後、カラムクロマトグラフィーにて、以下のモノマーM1を精製し20g得た。
式(4)で表されるアクリルポリマーの合成方法は以下のとおりである。
2Lの三口フラスコに酢酸エチル1L、2−アミノエタノール159gを入れ、氷浴にて冷却をした。そこへ、2−ブロモイソ酪酸ブロミド150gを内温20℃以下になるように調節して滴下した。その後、内温を室温(25℃)まで上昇させて2時間反応させた。反応終了後、蒸留水300mLを追加して反応を停止させた。その後、酢酸エチル層を蒸留水300mLで4回洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、さらに酢酸エチルを留去することで原料Aを80g得た。
次に、500mLの三口フラスコに、原料A47.4g、ピリジン22g、酢酸エチル150mLを入れて氷浴にて冷却した。そこへ、アクリル酸クロライド25gを内温20℃以下になるように調節して滴下した。その後、室温に上げて3時間反応させた。反応終了後、蒸留水300mLを追加し、反応を停止させた。その後、酢酸エチル層を蒸留水300mLで4回洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、さらに酢酸エチルを留去した。その後、カラムクロマトグラフィーにて、以下のモノマーM1を精製し20g得た。
500mLの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド8gを入れ、窒素気流下65℃まで加熱した。そこへ、上記で得たモノマーM1:14.3g、アクリロニトリル(東京化成工業(株)製)3.0g、アクリル酸(東京化成製)6.5g、V−65(和光純薬製)0.4gのN,N−ジメチルアセトアミド8g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミド41gを足し、室温まで反応溶液を冷却した。上記の反応溶液に、4−ヒドロキシTEMPO(東京化成製)0.09g、DBU54.8gを加え、室温で12時間反応を行った。その後、反応溶液に70質量%メタンスルホン酸水溶液54gを加えた。反応終了後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、式(4)で表されるアクリルポリマー(重量平均分子量5.3万)を12g得た。
また、式(4)で表されるアクリルポリマーを含む溶液の調製法は以下のとおりである。
式(4)で表されるアクリルポリマー(7質量部)、1−メトキシ−2−プロパノール(74質量部)、水(19質量部)の割合で混合し、さらにこの混合溶液に対して、光重合開始剤(エサキュアKTO−46、ランベルディー社製)(0.35質量部)を添加して、攪拌混合し、式(4)で表されるアクリルポリマーを含む溶液を得た。
式(4)で表されるアクリルポリマー(7質量部)、1−メトキシ−2−プロパノール(74質量部)、水(19質量部)の割合で混合し、さらにこの混合溶液に対して、光重合開始剤(エサキュアKTO−46、ランベルディー社製)(0.35質量部)を添加して、攪拌混合し、式(4)で表されるアクリルポリマーを含む溶液を得た。
上記塗膜に対して、三永電機製のUV露光機(型番:UVF−502S、ランプ:UXM−501MD)を用いて、254nmの波長で1000mJ/cm2の積算露光量にて照射を行い、プライマー層(厚み:0.55μm)を形成した。
なお、プライマー層から未反応のポリマーを除去するために現像を行った。具体的には、上記プライマー層付きPETフィルムを1wt%炭酸水素ナトリウム水溶液中に5分間浸漬した。その後純水で洗浄し、さらに風乾した。
なお、プライマー層から未反応のポリマーを除去するために現像を行った。具体的には、上記プライマー層付きPETフィルムを1wt%炭酸水素ナトリウム水溶液中に5分間浸漬した。その後純水で洗浄し、さらに風乾した。
次に、プライマー層付きPETフィルムを1wt%硝酸銀水溶液中に5分間浸漬し、その後純水で洗浄し、さらに風乾して、無電解めっき触媒前駆体(銀イオン)が付与されたプライマー層付きPETフィルムを得た。
さらに、得られたプライマー層付き樹脂基材を、0.14wt%のNaOHと0.25wt%のホルマリンとを含むアルカリ水溶液(pH12)(還元剤に該当)に1分間浸漬し、その後純水で洗浄し、さらに風乾して、還元金属(銀)が付与されたプライマー層付きPETフィルムを得た。
さらに、得られたプライマー層付き樹脂基材を、0.14wt%のNaOHと0.25wt%のホルマリンとを含むアルカリ水溶液(pH12)(還元剤に該当)に1分間浸漬し、その後純水で洗浄し、さらに風乾して、還元金属(銀)が付与されたプライマー層付きPETフィルムを得た。
次に、還元金属(銀)が付与されたプライマー層に対して、以下の電気めっき処理を行い、プライマー層上に厚み75nmの金属(銀)層を形成した。
電気めっき液として、ダインシルバーブライトPL50(大和化成社製)を用い、8M水酸化カリウムによりpH7.8に調整した。還元金属を表面にもつプライマー層付きPETフィルムを、電気めっき液に浸漬し、0.5A/dm2にて15秒間めっきし、その後、純水で1分間掛け流しにより洗浄し、さらに風乾した。
形成された金属層の表面粗さRaは7.0nmであった。なお、金属層の表面粗さRaは後述する銀反射層の表面粗さRaと同様の手順で測定した。
電気めっき液として、ダインシルバーブライトPL50(大和化成社製)を用い、8M水酸化カリウムによりpH7.8に調整した。還元金属を表面にもつプライマー層付きPETフィルムを、電気めっき液に浸漬し、0.5A/dm2にて15秒間めっきし、その後、純水で1分間掛け流しにより洗浄し、さらに風乾した。
形成された金属層の表面粗さRaは7.0nmであった。なお、金属層の表面粗さRaは後述する銀反射層の表面粗さRaと同様の手順で測定した。
(表面処理)
得られた金属層付きPETフィルムを、チオ尿素水溶液(チオ尿素:100質量ppm)に60秒間浸漬することにより、金属層の表面を処理した。表面処理後に、純水で洗浄し、その後、風乾した。
得られた金属層付きPETフィルムを、チオ尿素水溶液(チオ尿素:100質量ppm)に60秒間浸漬することにより、金属層の表面を処理した。表面処理後に、純水で洗浄し、その後、風乾した。
(銀めっき)
次に、表面処理後の金属層に対して、以下の電気銀めっき処理を行い、表面処理後の金属層上に厚み75nmの銀反射層を形成した。
電気銀めっき液として、ダインシルバーブライトPL50(大和化成社製)を用い、8M水酸化カリウムによりpH7.8に調整した。表面処理後の金属層付きPETフィルムを、電気銀めっき液に浸漬し、0.5A/dm2にて15秒間めっきし、その後、純水で1分間掛け流しにより洗浄し、さらに風乾した。
さらに、酸化皮膜を除去するために、電気銀めっき後処理として、ダインシルバーACC(大和化成社製)の10質量%水溶液(メタンスルホン酸:6質量%)に90秒間浸漬した。その後、純水で1分間掛け流しにより洗浄し、さらに風乾した。
このようにして、銀反射層が形成されたPETフィルムを得た。
次に、表面処理後の金属層に対して、以下の電気銀めっき処理を行い、表面処理後の金属層上に厚み75nmの銀反射層を形成した。
電気銀めっき液として、ダインシルバーブライトPL50(大和化成社製)を用い、8M水酸化カリウムによりpH7.8に調整した。表面処理後の金属層付きPETフィルムを、電気銀めっき液に浸漬し、0.5A/dm2にて15秒間めっきし、その後、純水で1分間掛け流しにより洗浄し、さらに風乾した。
さらに、酸化皮膜を除去するために、電気銀めっき後処理として、ダインシルバーACC(大和化成社製)の10質量%水溶液(メタンスルホン酸:6質量%)に90秒間浸漬した。その後、純水で1分間掛け流しにより洗浄し、さらに風乾した。
このようにして、銀反射層が形成されたPETフィルムを得た。
(銀反射層の表面粗さRa)
上記銀反射層が形成されたPETフィルムについて、銀反射層の表面粗さRaを測定した。具体的には、原子間力顕微鏡(AFM)(セイコーインスツルメンツ社製、SPA−400)を用いて、JIS B0601:2001に準拠し銀反射層の表面粗さRaを測定した(測定範囲:3μm角)。測定した表面粗さRaを以下の基準で評価した。評価結果を第1表に示す。
「A」:表面粗さRaが3.5nm以下
「B」:表面粗さRaが3.5nm超6.0nm以下
「C」:表面粗さRaが6.0nm超
上記銀反射層が形成されたPETフィルムについて、銀反射層の表面粗さRaを測定した。具体的には、原子間力顕微鏡(AFM)(セイコーインスツルメンツ社製、SPA−400)を用いて、JIS B0601:2001に準拠し銀反射層の表面粗さRaを測定した(測定範囲:3μm角)。測定した表面粗さRaを以下の基準で評価した。評価結果を第1表に示す。
「A」:表面粗さRaが3.5nm以下
「B」:表面粗さRaが3.5nm超6.0nm以下
「C」:表面粗さRaが6.0nm超
(反射率)
上記銀反射層が形成されたPETフィルムについて、銀反射層の反射率(フィルムミラーの反射率)を測定した。
具体的には、紫外可視近赤外分光光度計UV−3100(島津製作所社製)を用いて、上記銀反射層の反射率(375nm)を測定し、以下の基準で評価した。評価結果を第1表に示す。実用上、AまたはBであることが好ましく、Aであることがより好ましい。
「A」:反射率が85%以上
「B」:反射率が75%以上85%未満
「C」:反射率が75%未満
上記銀反射層が形成されたPETフィルムについて、銀反射層の反射率(フィルムミラーの反射率)を測定した。
具体的には、紫外可視近赤外分光光度計UV−3100(島津製作所社製)を用いて、上記銀反射層の反射率(375nm)を測定し、以下の基準で評価した。評価結果を第1表に示す。実用上、AまたはBであることが好ましく、Aであることがより好ましい。
「A」:反射率が85%以上
「B」:反射率が75%以上85%未満
「C」:反射率が75%未満
(接着層および樹脂保護層の形成)
次に、上記銀反射層上にウレタン接着剤(東洋インキ製造社製、商品名:LIS825、LCR901)を塗布して、5分間乾燥処理を行い、銀反射層上に接着層(厚み:10μm)を形成した。
その後、上記接着層上に、樹脂保護層として、PMMA基板(三菱レイヨン社製、HBS002、厚み:75μm)を貼り合わせた。
このようにして、フィルムミラーを製造した。
次に、上記銀反射層上にウレタン接着剤(東洋インキ製造社製、商品名:LIS825、LCR901)を塗布して、5分間乾燥処理を行い、銀反射層上に接着層(厚み:10μm)を形成した。
その後、上記接着層上に、樹脂保護層として、PMMA基板(三菱レイヨン社製、HBS002、厚み:75μm)を貼り合わせた。
このようにして、フィルムミラーを製造した。
<実施例2>
チオ尿素水溶液の代わりに、N−メチルチオウレア水溶液(N−メチルチオウレア:100質量ppm)を使用して金属層の表面を処理した以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
チオ尿素水溶液の代わりに、N−メチルチオウレア水溶液(N−メチルチオウレア:100質量ppm)を使用して金属層の表面を処理した以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
<実施例3>
チオ尿素の水溶液の代わりに、チオ硫酸ナトリウム水溶液(チオ硫酸ナトリウム:100質量ppm)を使用した以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
チオ尿素の水溶液の代わりに、チオ硫酸ナトリウム水溶液(チオ硫酸ナトリウム:100質量ppm)を使用した以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
<実施例4>
チオ尿素の水溶液の代わりに、アミノエタンチオール水溶液(アミノエタンチオール:100質量ppm)を使用した以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
チオ尿素の水溶液の代わりに、アミノエタンチオール水溶液(アミノエタンチオール:100質量ppm)を使用した以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
<実施例5>
チオ尿素の水溶液の代わりに、ベンゾトリアゾール水溶液(ベンゾトリアゾール:100質量ppm)を使用した以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
チオ尿素の水溶液の代わりに、ベンゾトリアゾール水溶液(ベンゾトリアゾール:100質量ppm)を使用した以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
<比較例1>
金属層の表面処理を行わなかった以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
金属層の表面処理を行わなかった以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
<比較例2>
金属層の表面処理を行わず、電気銀めっき液にチオ尿素を添加(電気銀めっき液中のチオ尿素:100質量ppm)した以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
金属層の表面処理を行わず、電気銀めっき液にチオ尿素を添加(電気銀めっき液中のチオ尿素:100質量ppm)した以外は、実施例1と同様の手順に従って、フィルムミラーを製造した。また、実施例1と同様の手順に従って、各種評価を行った。結果を第1表に示す。
第1表から分かるように、金属層を表面処理することなく銀めっきを行った比較例1および2と比較して、金属層を「硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を有する化合物」(特定化合物)を含有する溶液で表面処理してから銀めっきを行った本願実施例1〜5はいずれも高い反射率を示した。なかでも、特定化合物が*=S基(*は結合位置)を有する実施例1〜3はより高い反射率を示した。
比較例2から分かるように、特定化合物を添加した銀めっき液で銀反射層を形成しても反射率は不十分であった。
比較例2から分かるように、特定化合物を添加した銀めっき液で銀反射層を形成しても反射率は不十分であった。
100、200 フィルムミラー
10 樹脂基材
12a、12b 金属層
20a、20b 金属層付き樹脂基材
30 銀反射層
40 接着層
50 表面保護層
10 樹脂基材
12a、12b 金属層
20a、20b 金属層付き樹脂基材
30 銀反射層
40 接着層
50 表面保護層
Claims (10)
- 金属層付き樹脂基材の前記金属層と、硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物を含む溶液とを接触させて、前記金属層を表面処理する表面処理工程と、
前記表面処理後の金属層に対して銀めっきを行い、前記表面処理後の金属層上に銀反射層を形成する銀めっき工程とを備える、フィルムミラーの製造方法。 - 前記硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物が、硫黄原子含有化合物である、請求項1に記載のフィルムミラーの製造方法。
- 前記硫黄原子含有化合物が、チオ尿素誘導体、チオ硫酸塩、チオシアン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩からなる群より選択される化合物である、請求項2に記載のフィルムミラーの製造方法。
- 前記硫黄原子含有化合物が、チオ尿素誘導体である、請求項3に記載のフィルムミラーの製造方法。
- 前記チオ尿素誘導体が、チオ尿素である、請求項4に記載のフィルムミラーの製造方法。
- 前記硫黄原子含有化合物が、チオ硫酸塩、チオシアン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩からなる群より選択される塩である、請求項3に記載のフィルムミラーの製造方法。
- 前記塩が、チオ硫酸ナトリウムである、請求項6に記載のフィルムミラーの製造方法。
- 前記金属層を構成する金属が、銀である、請求項1〜7のいずれかに記載のフィルムミラーの製造方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法により製造されたフィルムミラーであって、前記銀反射層中に前記硫黄原子と窒素原子の少なくとも一方を含有する化合物が含まれる、フィルムミラー。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法により製造されたフィルムミラーであって、前記銀反射層の表面粗さRaが6.0nm以下である、フィルムミラー。
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