JP2019188805A - 電磁波透過性金属光沢物品 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属層の酸化が抑制された電磁波透過性金属光沢物品を提供することを目的とする。【解決手段】基体10と、前記基体10上に形成された金属層12と、前記金属層12の前記基体10側とは反対側の面上に形成されたバリア層13とを備え、前記金属層12は、少なくとも一部において互いに不連続の状態にある複数の部分12aを含む電磁波透過性金属光沢物品1。さらに、前記基体10と前記金属層12の間に、酸化インジウム層含有層11を備える電磁波透過性金属光沢物品1.【選択図】図2

Description

本発明は、電磁波透過性金属光沢物品に関する。
従来、電磁波透過性及び金属光沢を有する部材が、その金属光沢に由来する外観の高級感と、電磁波透過性とを兼ね備えることから、電磁波を送受信する装置に好適に用いられている。
例えば、フロントグリル、エンブレムといった自動車のフロント部分に搭載されるミリ波レーダーのカバー部材に装飾を施した、光輝性と電磁波透過性の双方を兼ね備えた金属光沢物品が求められている。
ミリ波レーダーは、ミリ波帯の電磁波(周波数約77GHz、波長約4mm)を自動車の前方に送信し、ターゲットからの反射波を受信して、反射波を測定、分析することで、ターゲットとの距離や、ターゲットの方向、サイズを計測することができるものである。
計測結果は、車間計測、速度自動調整、ブレーキ自動調整などに利用することができる。
このようなミリ波レーダーが配置される自動車のフロント部分は、いわば自動車の顔であり、ユーザに大きなインパクトを与える部分であるから、金属光沢調のフロント装飾で高級感を演出することが好ましい。しかしながら、自動車のフロント部分に金属を使用した場合には、ミリ波レーダーによる電磁波の送受信が実質的に不可能、或いは、妨害されてしまう。したがって、ミリ波レーダーの働きを妨げることなく、自動車の意匠性を損なわせないために、光輝性と電磁波透過性の双方を兼ね備えた金属光沢物品が必要とされている。
この種の金属光沢物品は、ミリ波レーダーのみならず、通信を必要とする様々な機器、例えば、スマートキーを設けた自動車のドアハンドル、車載通信機器、携帯電話、パソコン等の電子機器等への応用が期待されている。更に、近年では、IoT技術の発達に伴い、従来は通信等行われることがなかった、冷蔵庫等の家電製品、生活機器等、幅広い分野での応用も期待されている。
金属光沢部材に関して、特開2007−144988号公報(特許文献1)には、クロム(Cr)又はインジウム(In)より成る金属被膜を含む樹脂製品が開示されている。この樹脂製品は、樹脂基材と、当該樹脂基材の上に成膜された無機化合物を含む無機質下地膜と、当該無機質下地膜の上に物理蒸着法により成膜された光輝性及び不連続構造のクロム(Cr)又はインジウム(In)よりなる金属皮膜を含む。無機質下地膜として、特許文献1では、(a)金属化合物の薄膜、例えば、酸化チタン(TiO、TiO、Ti等)等のチタン化合物;酸化ケイ素(SiO、SiO等)、窒化ケイ素(Si等)等のケイ素化合物;酸化アルミニウム(Al)等のアルミニウム化合物;酸化鉄(Fe)等の鉄化合物;酸化セレン(CeO)等のセレン化合物;酸化ジルコン(ZrO)等のジルコン化合物;硫化亜鉛(ZnS)等の亜鉛化合物等、(b)無機塗料の塗膜、例えば、シリコン、アモルファスTiO等(その他、上記例示の金属化合物)を主成分とする無機塗料による塗膜が使用されている。
一方、特開2009−298006号公報(特許文献2)には、クロム(Cr)又はインジウム(In)のみならず、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)をも金属膜として形成することができる電磁波透過性光輝樹脂製品が開示されている。
特開2010−5999号公報(特許文献3)には金属膜層を母材シートに形成し、母材シートに、張力を負荷しつつ、加熱処理を行うことによりクラックを有する電磁波透過性の金属膜加飾シートを製造する方法が記載されている。
特開2007−144988号公報 特開2009−298006号公報 特開2010−5999号公報
このような金属光沢物品における金属層は、電磁波透過性を確保するために島状構造等の少なくとも一部において互いに不連続の状態にある複数の部分を含む金属層として構成されているため、表面積が広く、したがって酸化されやすい傾向がある。
しかしながら金属層が酸化されると金属光沢が失われる。したがって、金属層の酸化が抑制された金属光沢物品が望まれていた。
本願発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題は、金属層の酸化が抑制された電磁波透過性金属光沢物品を提供することにある。
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、バリア層を備える電磁波透過性金属光沢物品により上記課題を解決できることを見出した。
本発明の一態様は、基体と、前記基体上に形成された金属層と、前記金属層の前記基体側とは反対側の面上に形成されたバリア層とを備え、前記金属層は、少なくとも一部において互いに不連続の状態にある複数の部分を含む電磁波透過性金属光沢物品に関する。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記基体と前記金属層の間に、酸化インジウム含有層をさらに備えることが好ましい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記酸化インジウム含有層は連続状態で設けられていることが好ましい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記酸化インジウム含有層は、酸化インジウム(In)、インジウム錫酸化物(ITO)、又はインジウム亜鉛酸化物(IZO)のいずれかを含むことが好ましい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記酸化インジウム含有層の厚さは、1nm〜1000nmであることが好ましい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様は、前記金属層と前記基体との間に形成されたバリア層をさらに備えることが好ましい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記バリア層は、金属および半金属の少なくとも1種の酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物および酸化窒化炭化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記バリア層は、AZO、ITO、AlO、SiOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記金属層の厚さは、10nm〜100nmであることが好ましい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記金属層の厚さと前記酸化インジウム含有層の厚さとの比(前記金属層の厚さ/前記酸化インジウム含有層の厚さ)は、0.02〜100であってもよい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様は、シート抵抗が、100Ω/□以上であることが好ましい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記複数の部分は島状に形成されていてもよい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記金属層は、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)、銅(Cu)、銀(Ag)、又はこれらの合金のいずれかであることが好ましい。
本発明の電磁波透過性金属光沢物品の一態様において、前記基体は、基材フィルム、樹脂成型物基材、ガラス基材、又は金属光沢を付与すべき物品のいずれかであることが好ましい。
本発明によれば、金属層の酸化が抑制された電磁波透過性金属光沢部材を提供することができる。
図1は、本発明の一実施形態による電磁波透過性金属光沢物品の概略断面図である。 図2は、本発明の一実施形態による電磁波透過性金属光沢物品の概略断面図である。 図3は、本発明の一実施形態による電磁波透過性金属光沢物品の金属層の電子顕微鏡写真である。 図4は、本発明の一実施形態による電磁波透過性金属光沢物品の概略断面図である。 図5は、本発明の一実施形態による電磁波透過性金属光沢物品の概略断面図である。 図6は、本発明の一実施形態による電磁波透過性金属光沢物品の概略断面図である。 図7は、本発明の一実施形態による電磁波透過性金属光沢物品の概略断面図である。 図8は、本発明の一実施形態による電磁波透過性金属光沢物品の金属層の膜厚の測定方法を説明するための図である。 図9は、本発明の一実施形態における金属層の断面の透過型電子顕微鏡写真(TEM画像)を示す図である。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一つの好適な実施形態について説明する。以下においては、説明の便宜のために本発明の好適な実施形態のみを示すが、勿論、これによって本発明を限定しようとするものではない。
<1.基本構成>
図1に、本発明の一実施形態による電磁波透過性金属光沢物品(以下、「金属光沢物品」という。)1の概略断面図を示し、図3に、本発明の一実施形態による金属光沢物品1の金属層の電子顕微鏡写真(SEM画像)を示す。また、図9に、本発明の一実施形態における島状構造の金属層12の断面の透過型電子顕微鏡写真(TEM画像)を示す。
金属光沢物品1は、基体10と、基体10の上に形成された、金属層12と、を含む。また、金属層の基体側とは反対側の面上に形成されたバリア層13をさらに含む。
金属層12は基体10の上に形成される。金属層12は複数の部分12aを含む。金属層12におけるこれらの部分12aは、少なくとも一部において互いに不連続の状態、言い換えれば、少なくとも一部において隙間12bによって隔てられる。隙間12bによって隔てられるため、金属光沢物品のシート抵抗は大きくなり、電波との相互作用が低下するため、電波を透過させることができる。これらの各部分12aは金属を蒸着、スパッタ等することによって形成されたスパッタ粒子の集合体であってもよい。
尚、本明細書でいう「不連続の状態」とは、隙間12bによって互いに隔てられており、この結果、互いに電気的に絶縁されている状態を意味する。電気的に絶縁されることにより、金属光沢物品のシート抵抗が大きくなり、所望とする電磁波透過性が得られることになる。すなわち、不連続の状態で形成された金属層12によれば、十分な光輝性が得られやすく、電磁波透過性を確保することもできる。不連続の形態は、特に限定されるものではなく、例えば、島状構造、クラック構造等が含まれる。ここで「島状構造」とは、図3に示されているように、金属粒子同士が各々独立しており、それらの粒子が、互いに僅かに離間し又は一部接触した状態で敷き詰められてなる構造である。
クラック構造とは、金属薄膜がクラックにより分断された構造である。
クラック構造の金属層12は、例えば基材フィルム上に金属薄膜層を設け、屈曲延伸して金属薄膜層にクラックを生じさせることにより形成することができる。この際、基材フィルムと金属薄膜層の間に伸縮性に乏しい、即ち延伸によりクラックを生成しやすい素材からなる脆性層を設けることにより、容易にクラック構造の金属層12を形成することができる。
上述のとおり金属層12が不連続となる態様は特に限定されないが、生産性の観点からは島状構造とすることが好ましい。
金属光沢物品1の電磁波透過性は、例えば電波透過減衰量により評価することができる。金属光沢物品1において、実施例の欄に記載の方法で測定したセンチ波帯域(5GHz)における電波透過減衰量は、10[−dB]以下であることが好ましく、5[−dB]以下であるのがより好ましく、2[−dB]以下であることが更に好ましい。10[−dB]より大きいと、90%以上の電波が遮断されるという問題がある。なお、センチ波帯域(5GHz)における電波透過減衰量とミリ波レーダーの周波数帯域(76〜80GHz)における電波透過減衰量との間には相関性があり、比較的近い値を示すことから、センチ波帯域における電磁波透過性に優れる金属光沢物品は、ミリ波レーダーの周波数帯域における電磁波透過性にも優れる。
金属光沢物品1のシート抵抗も電磁波透過性と相関を有する。金属光沢物品1のシート抵抗は100Ω/□以上であるのが好ましく、この場合センチ波帯域(5GHz)における電波透過減衰量は、10〜0.01[−dB]程度となる。金属光沢物品のシート抵抗は200Ω/□以上であることがより好ましく、600Ω/□以上であることが更に好ましい。また、特に好ましくは、1000Ω/□以上である。
金属光沢物品1のシート抵抗は、JIS−Z2316−1:2014に従って渦電流測定法により測定することができる。
金属光沢物品1の電波透過減衰量及びシート抵抗は、金属層12の材質や厚さ等により影響を受ける。また、金属光沢物品1が酸化インジウム含有層11を備える場合には酸化インジウム含有層11の材質や厚さ等によっても影響を受ける。
<2.基体>
基体10としては、電磁波透過性の観点から、樹脂、ガラス、セラミックス等が挙げられる。
基体10は、基材フィルム、樹脂成型物基材、ガラス基材、又は金属光沢を付与すべき物品のいずれかであってもよい。
より具体的には、基材フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリスチレン、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン、ポリシクロオレフィン、ポリウレタン、アクリル(PMMA)、ABSなどの単独重合体や共重合体からなる透明フィルムを用いることができる。
これらの部材によれば、光輝性や電磁波透過性に影響を与えることもない。但し、酸化インジウム含有層11や金属層12を後に形成する観点から、蒸着やスパッタ等の高温に耐え得るものであることが好ましく、従って、上記材料の中でも、例えば、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、アクリル、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ABS、ポリプロピレン、ポリウレタンが好ましい。なかでも、耐熱性とコストとのバランスがよいことからポリエチレンテレフタレートやシクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、アクリルが好ましい。
基材フィルムは、単層フィルムでもよいし積層フィルムでもよい。加工のし易さ等から、厚さは、例えば、6μm〜250μm程度が好ましい。酸化インジウム含有層11や金属層12との付着力を強くするために、プラズマ処理や易接着処理などが施されてもよい。
基体10が基材フィルムの場合、金属層11は基材フィルム上の少なくとも一部に設ければよく、基材フィルムの片面のみに設けてもよく、両面に設けてもよい。
ここで、基材フィルムは、その表面上に金属層12を形成することができる対象(基体10)の一例にすぎない点に注意すべきである。基体10には、上記のとおり基材フィルムの他、樹脂成型物基材、ガラス基材、金属光沢を付与すべき物品それ自体も含まれる。樹脂成型物基材、及び金属光沢を付与すべき物品としては、例えば、車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体、家電機器の筐体、構造用部品、機械部品、種々の自動車用部品、電子機器用部品、家具、台所用品等の家財向け用途、医療機器、建築資材の部品、その他の構造用部品や外装用部品等が挙げられる。
金属層12は、これら全ての基体上に形成することができ、基体の表面の一部に形成してもよく、基体の表面の全てに形成してもよい。この場合、金属層12を付与すべき基体10は、上記の基材フィルムと同様の材質、条件を満たしていることが好ましい。
<3.酸化インジウム含有層>
また、一実施形態に係る電磁波透過性金属光沢物品1は、図2に示されるように、基体10と金属層12の間に、酸化インジウム含有層11をさらに備えてもよい。酸化インジウム含有層11は、基体10の面に直接設けられていてもよいし、基体10の面に設けられた保護膜等を介して間接的に設けられてもよい。酸化インジウム含有層11は、金属光沢を付与すべき基体10の面に連続状態で、言い換えれば、隙間なく、設けられるのが好ましい。連続状態で設けられることにより、酸化インジウム含有層11、ひいては、金属層12や電磁波透過性金属光沢物品1の平滑性や耐食性を向上させることができ、また、酸化インジウム含有層11を面内ばらつきなく成膜することも容易となる。
このように、基体10と金属層12の間に、酸化インジウム含有層11をさらに備えること、すなわち、基体10の上に酸化インジウム含有層11を形成し、その上に金属層12を形成することによれば、金属層12を不連続の状態で形成しやすくなるため好ましい。そのメカニズムの詳細は必ずしも明らかではないが、金属の蒸着やスパッタによるスパッタ粒子が基体上で薄膜を形成する際には、基体上での粒子の表面拡散性が薄膜の形状に影響を及ぼし、基体の温度が高く、基体に対する金属層の濡れ性が小さく、金属層の材料の融点が低い方が不連続構造を形成しやすいと考えられる。そして、基体上に酸化インジウム含有層を設けることにより、その表面上の金属粒子の表面拡散性が促進されて、金属層を不連続の状態で成長させやすくなると考えられる。
酸化インジウム含有層11として、酸化インジウム(In)そのものを使用することもできるし、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)や、インジウム亜鉛酸化物(IZO)のような金属含有物を使用することもできる。但し、第二の金属を含有したITOやIZOの方が、スパッタリング工程での放電安定性が高い点で、より好ましい。これらの酸化インジウム含有層11を用いることにより、基体の面に沿って連続状態の膜を形成することもでき、また、この場合には、酸化インジウム含有層の上に積層される金属層を、例えば、島状の不連続構造としやすくなるため、好ましい。更に、後述するように、この場合には、金属層に、クロム(Cr)又はインジウム(In)だけでなく、通常は不連続構造になり難く、本用途には適用が難しかった、アルミニウム等の様々な金属を含めやすくなる。
ITOに含まれる酸化錫(SnО)の質量比率である含有率(含有率=(SnO/(In+SnO))×100)は特に限定されるものではないが、例えば、2.5wt%〜30wt%、より好ましくは、3wt%〜10wt%である。また、IZOに含まれる酸化亜鉛(ZnO)の質量比率である含有率(含有率=(ZnO/(In+ZnO))×100)は、例えば、2wt%〜20wt%である。酸化インジウム含有層11の厚さは、シート抵抗や電波透過減衰量、生産性の観点から、通常1000nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましく、20nm以下が更に好ましい。一方、積層される金属層12を不連続状態としやすくするためには、1nm以上であることが好ましく、確実に不連続状態にしやすくするためには、2nm以上であることがより好ましく、5nm以上であることが更に好ましい。
<4.金属層>
金属層12は、十分な光輝性を発揮し得ることは勿論、融点が比較的低いものであることが望ましい。金属層12は、スパッタリングを用いた薄膜成長によって形成するのが好ましいためである。このような理由から、金属層12としては、融点が約1000℃以下の金属が適しており、例えば、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)、銅(Cu)、銀(Ag)から選択された少なくとも一種の金属、および該金属を主成分とする合金のいずれかを含むことが好ましい。特に、物質の光輝性や安定性、価格等の理由からAlおよびそれらの合金が好ましい。また、アルミニウム合金を用いる場合には、アルミニウム含有量を50質量%以上とすることが好ましい。
金属層12の厚さは、十分な光輝性を発揮するように、通常10nm以上が好ましく、一方、シート抵抗や電波透過減衰量の観点から、通常100nm以下が好ましい。例えば、15nm〜70nmが好ましく、15nm〜50nmがより好ましい。この厚さは、均一な膜を生産性良く形成するのにも適しており、また、最終製品である樹脂成形品の見栄えも良い。なお、金属層12の厚さは例えば以下のようにして測定できる。
(金属層の厚さの測定方法)
まず、金属光沢物品から、図8に示すように一辺5cmの正方形領域3を適当に抽出し、該正方形領域3の縦辺及び横辺それぞれの中心線A、Bをそれぞれ4等分することによって得られる計5箇所の点「a」〜「e」を測定箇所として選択する。
次いで、選択した測定箇所それぞれにおける、図9に示すような断面画像(透過型電子顕微鏡写真(TEM画像))を測定し、得られたTEM画像から、5個以上の金属部分12aが含まれる視野角領域を抽出する。
5箇所の測定箇所それぞれにおいて抽出された視野角領域における金属層の総断面積を視野角領域の横幅で割ったものを各視野角領域の金属層の厚さとし、5箇所の測定箇所それぞれにおける、各視野角領域の金属層の厚さの平均値を金属層の厚さとする。
また、同様の理由から、金属層12の厚さと酸化インジウム含有層11の厚さとの比(金属層12の厚さ/酸化インジウム含有層11の厚さ)は、0.1〜100の範囲が好ましく、0.3〜35の範囲がより好ましい。
金属層12の部分12aの円相当径は特に限定されないが、通常10〜1000nm程度である。また、各部分12a同士の距離は特に限定されないが、通常は10〜1000nm程度である。
<5.バリア層>
金属光沢物品1は、図1及び2に示すように、金属層12の基体10側とは反対側の面上にバリア層13を備える。なお、バリア層13は金属層12上に積層されていればよく、必ずしも隙間12bを完全に埋めていなくてもよい。
バリア層は、金属層12の酸化(腐食)を抑制するための層である。バリア層は、金属および半金属の少なくとも1種の酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物および酸化窒化炭化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。金属としては、例えば、アルミニウム、チタン、インジウム、マグネシウムなどを用いることができ、半金属としては、例えば、ケイ素、ビスマス、ゲルマニウムなどを用いることができる。
具体的には、例えばZnO+Al(AZO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化インジウム錫(ITO)、酸化炭化窒化ケイ素膜(SiOCN)、酸化窒化ケイ素膜(SiON)、窒化ケイ素膜(SiN)、SiO、AlO、AlON、TiO等を用いることができる。中でも、AZO、ITO、AlO及びSiOからなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。
バリア層が金属層12の酸化(腐食)を抑制する性能(以下「バリア性」ともいう)の向上のためには、バリア層内におけるネットワーク構造(網目状の構造)を緻密にするような炭素、窒素を含むことが好ましい。さらに透明性を向上させるためには、酸素を含有していることが好ましい。すなわち、バリア層は、金属および半金属の少なくとも1種の酸化窒化炭化物を含むことが好ましい。
また、バリア性の向上のためには、バリア層は水蒸気を透過しにくいことが好ましい。バリア層の水蒸気の透過の度合いは種々の方法により評価できるが、例えば実施例の欄に記載の方法により測定した水蒸気透過量を用いて評価することができる。バリア性の向上のためには、当該水蒸気透過量が5g/m・day以下であることが好ましく、3g/m・day以下であることがより好ましく、2g/m・day以下であることが更に好ましい。
バリア層13の厚みは特に限定はされないが、バリア性を向上させるためには1nm以上が好ましく、5nm以上がより好ましく、10nm以上が更に好ましい。また、電磁波透過性や外観の金属光沢感を向上させるためには100nm以下が好ましく、80nm以下がより好ましく、60nm以下が更に好ましい。
また、金属層12の酸化(腐食)をより一層抑制するために、バリア層は図4〜7に示すように、金属層と基体との間にさらに設けられてもよい。
金属光沢物品1が酸化インジウム含有層を備える場合は、図5に示すように酸化インジウム含有層と金属層の間にバリア層を設けてもよく、図6に示すように酸化インジウム含有層の金属層とは反対側にバリア層を設けてもよい。また、図7に示すようにこの両方に設けてもよい。
また、金属光沢物品は、上述の金属層、酸化インジウム含有層、及びバリア層の他に、用途に応じてその他の層を備えてもよい。
その他の層としては色味等の外観を調整するための高屈折材料等の光学調整層(色味調整層)、耐擦傷性等の耐久性を向上させるための保護層(耐擦傷性層)、易接着層、ハードコート層、反射防止層、光取出し層、アンチグレア層等が挙げられる。
<6.金属光沢物品の製造>
金属光沢物品1の製造方法の一例について、説明する。特に説明しないが、基材フィルム10以外の基体を用いた場合についても同様の方法で製造することができる。
基体10上に金属層12を形成するにあたっては、例えば、真空蒸着、スパッタリング等の方法を用いることができる。
また、基体10上に酸化インジウム含有層11を形成する場合には、金属層12の形成に先立ち、酸化インジウム含有層11を、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等によって形成する。但し、大面積でも厚さを厳密に制御できる点から、スパッタリングが好ましい。
バリア層は、蒸着、スパッタリング、化学気相堆積法(CVD)のような真空を用いたドライプロセスにより形成される。これにより、非常に緻密でバリア性の高いバリア層を得ることができる。この中でも、蒸着法が好ましい。蒸着法は、成膜速度が非常に速いプロセスであり、生産性の高いプロセスであるため、生産効率が良いためである。特に好ましいのは、アーク放電プラズマを利用した蒸着法を用いて形成することである。アーク放電プラズマは、通常使用されるグロー放電プラズマとは異なり、非常に高い電子密度であることがわかっている。蒸着法にアーク放電プラズマを用いることで、反応性を高くすることができ、非常に緻密なバリア層が形成できる。
アーク放電プラズマは、例えば、圧力勾配型プラズマガン、直流放電プラズマ発生装置、高周波放電プラズマ発生装置などで形成可能であるが、中でも蒸着中でも安定して高密度なプラズマを発生することが可能な圧力勾配型プラズマガンを用いることが好ましい。
尚、基体10と金属層12の間に酸化インジウム含有層11を設ける場合、酸化インジウム含有層11と金属層12の間には、バリア層13等の他の層を介在させずに直接接触させるのが好ましい。
<7.金属光沢物品及び金属薄膜の用途>
本実施形態の金属光沢物品1及び金属薄膜は、電磁波透過性を有することから電磁波を送受信する装置や物品及びその部品等に使用することが好ましい。例えば、車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体、家電機器の筐体、構造用部品、機械部品、種々の自動車用部品、電子機器用部品、家具、台所用品等の家財向け用途、医療機器、建築資材の部品、その他の構造用部品や外装用部品等が挙げられる。
より具体的には、車両関係では、インスツルメントパネル、コンソールボックス、ドアノブ、ドアトリム、シフトレバー、ペダル類、グローブボックス、バンパー、ボンネット、フェンダー、トランク、ドア、ルーフ、ピラー、座席シート、ステアリングホイール、ECUボックス、電装部品、エンジン周辺部品、駆動系・ギア周辺部品、吸気・排気系部品、冷却系部品等が挙げられる。
電子機器および家電機器としてより具体的には、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、電子レンジ、エアコン、照明機器、電気湯沸かし器、テレビ、時計、換気扇、プロジェクター、スピーカー等の家電製品類、パソコン、携帯電話、スマートフォン、デジタルカメラ、タブレット型PC、携帯音楽プレーヤー、携帯ゲーム機、充電器、電池等電子情報機器等が挙げられる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。実施例1〜10及び比較例1の金属光沢物品を準備し、バリア層の水蒸気透過量、電波透過減衰量(−dB)、シート抵抗、20°光沢度、反射率を測定した。なお、基体10としては、基材フィルムを用いた。
評価方法の詳細は以下のとおりである。
(1)バリア層の水蒸気透過量
MOCON社製水蒸気透過度測定装置PERMATRAN−W Model3/33を用いて、40℃90%RH環境下におけるバリア膜単膜の水蒸気透過度を評価した。
(2)電波透過減衰量
5GHzにおける電波透過減衰量を導波管法測定評価治具およびベクトルネットワークアナライザMS4644B(アンリツ株式会社)を用いて評価した。
(3)シート抵抗
ナプソン社製非接触式抵抗測定装置NC−80MAP(測定上限:3000Ω/□)を用い、JIS−Z2316に準拠し、渦電流測定法により金属層と酸化インジウム含有層の積層体としてのシート抵抗を測定した。
(4)20°光沢度
金属光沢物品の20°光沢度をJIS Z 8741(1997年版)に準拠して測定した。具体的には、PG−IIM(20°グロス測定、日本電色工業株式会社製)を用いて測定を行った。なお、20°光沢度の測定は金属層側の面に対して行った。
この20°光沢度は、900以上であることが好ましく、1100以上であることがより好ましく、1300以上であることが特に好ましい。900より小さいと、光輝性に劣り金属外観が得られないという問題がある。
(5)反射率
日立分光光度計U−4100を用いて、波長550nmにおける0°反射率を測定した。
次いで、金属光沢物品を60℃、95%RHの条件下に放置し、250時間後、及び500時間後に、同様にして反射率を測定した。
また、500時間後の反射率の、初期の反射率に対する割合(500時間後反射率維持率)を求めた。
[比較例1]
基材フィルムとして、三菱樹脂社製PETフィルム(厚さ125μm、340mm幅)を用いた。
先ず、DCマグネトロンスパッタリングを用いて、基材フィルムの面に沿って、5nmの厚さのITO層をその上に直接形成した。ITO層を形成する際の基材フィルムの温度は、130℃に設定した。ITOに含まれる酸化錫(SnО)の含有率(含有率=(SnO/(In+SnO))×100)は10wt%である。
次いで、交流スパッタリング(AC:40kHz)を用いて、ITO層の上に厚さ30nmのアルミニウム(Al)層を形成し、バリア層を備えない金属光沢物品を得た。なお、得られたアルミニウム層は不連続層であった。Al層を形成する際の基材フィルムの温度は、130℃に設定した。
[実施例1〜4]
比較例1と同様にして得られたバリア層を備えない金属光沢物品のアルミニウム層上に、DCマグネトロンスパッタリングを用いて、種々の厚みのAZOからなるバリア層を形成し、実施例1〜4の金属光沢物品を得た。バリア層を形成する際の基材フィルムの温度は、130℃に設定した。なお、AZOは三菱マテリアル製AZO−low nを使用した。なお、バリア層の厚みは先述の金属層の厚みの測定方法と同様の方法で測定した。
[実施例5]
ITOからなるバリア層を形成した以外は、実施例2と同様にして実施例5の金属光沢物品を得た。なお、ITOに含まれる酸化錫(SnО)の含有率(含有率=(SnO/(In+SnO))×100)は30wt%であった。
[実施例6、7]
比較例1と同様にして得られたバリア層を備えない金属光沢物品のアルミニウム層上に、RF(13.6MHz)電源スパッタリングを用いて、種々の厚みのAlOからなるバリア層を形成し、実施例6、7の金属光沢物品を得た。バリア層を形成する際の基材フィルムの温度は、室温に設定した。
[実施例8〜10]
比較例1と同様にして得られたバリア層を備えない金属光沢物品のアルミニウム層上に、RF(13.6MHz)電源スパッタリングを用いて、種々の厚みのSiOからなるバリア層を形成し、実施例8〜10の金属光沢物品を得た。バリア層を形成する際の基材フィルムの温度は、室温に設定した。
以下の表1に、結果を示す。
Figure 2019188805
実施例1〜10の金属光沢物品は、いずれもバリア層を備えない比較例1の金属光沢物品と比較すると、500時間後反射率維持率が高かった。すなわち、実施例1〜10の金属光沢物品は、いずれもバリア層を備えない比較例1の金属光沢物品と比較するとアルミニウム層の酸化(腐食)を抑制することができた。
なお、以上の実施例で特に使用したアルミニウム(Al)以外の金属についても、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)、銅(Cu)、銀(Ag)などの比較的融点の低い金属については、同様の手法で不連続構造を形成しうると考えられる。
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
本発明に係る金属光沢物品は、電磁波を送受信する装置や物品及びその部品等に使用することができる。例えば、車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体、家電機器の筐体、構造用部品、機械部品、種々の自動車用部品、電子機器用部品、家具、台所用品等の家財向け用途、医療機器、建築資材の部品、その他の構造用部品や外装用部品等、意匠性と電磁波透過性の双方が要求される様々な用途にも利用できる。
1 金属光沢物品
10 基体
11 酸化インジウム含有層
12 金属層
12a 部分
12b 隙間
13 バリア層

Claims (14)

  1. 基体と、前記基体上に形成された金属層と、前記金属層の前記基体側とは反対側の面上に形成されたバリア層とを備え、
    前記金属層は、少なくとも一部において互いに不連続の状態にある複数の部分を含む電磁波透過性金属光沢物品。
  2. 前記基体と前記金属層の間に、酸化インジウム含有層をさらに備える請求項1に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  3. 前記酸化インジウム含有層は連続状態で設けられている請求項2に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  4. 前記酸化インジウム含有層は、酸化インジウム(In)、インジウム錫酸化物(ITO)、又はインジウム亜鉛酸化物(IZO)のいずれかを含む請求項2又は3に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  5. 前記酸化インジウム含有層の厚さは、1nm〜1000nmである請求項2〜4のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  6. 前記金属層と前記基体との間に形成されたバリア層をさらに備える請求項1〜5のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  7. 前記バリア層は、金属および半金属の少なくとも1種の酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物および酸化窒化炭化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  8. 前記バリア層は、AZO、ITO、AlO、SiOからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  9. 前記金属層の厚さは、10nm〜100nmである請求項1〜8のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  10. 前記金属層の厚さと前記酸化インジウム含有層の厚さとの比(前記金属層の厚さ/前記酸化インジウム含有層の厚さ)は、0.02〜100である請求項2〜5のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  11. シート抵抗が、100Ω/□以上である請求項1〜10のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  12. 前記複数の部分は島状に形成されている請求項1〜11のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  13. 前記金属層は、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)、銅(Cu)、銀(Ag)、又はこれらの合金のいずれかである請求項1〜12のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
  14. 前記基体は、基材フィルム、樹脂成型物基材、ガラス基材、又は金属光沢を付与すべき物品のいずれかである請求項1〜13のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
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