JP2019188805A - 電磁波透過性金属光沢物品 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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+Al2O3(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)、SiOX、AlOX、AlON、TiOX等を用いることができる。中でも、AZO、ITO、AlOX及びSiO2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。
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。
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。
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。
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。
評価方法の詳細は以下のとおりである。
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。
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。
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。
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。
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。
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(SnО2)の含有率(含有率=(SnO2/(In2O3+SnO2))×100)は10wt%である。
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。
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(SnО2)の含有率(含有率=(SnO2/(In2O3+SnO2))×100)は30wt%であった。
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AlOx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。
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SiO2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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 前記酸化インジウム含有層は、酸化インジウム(In2O3)、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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 前記バリア層は、AZO、ITO、AlOx、SiO2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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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