JP3390008B2 - 金属化フィルムおよびそれから製造された装飾品 - Google Patents

金属化フィルムおよびそれから製造された装飾品

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は一般に金属化フィルムに関し、そしてより詳
細には金属化ポリウレタンフィルムに関する。本発明は
このような金属化フィルムで製造された装飾品にも関す
る。
関連技術の説明 金属化フィルム、即ち、金属層を上に堆積したポリマ
ー基材を含むフィルムは、しばしば、製品に美観または
装飾を向上させるために、例えば、自動車、家具、文房
具、内装建築材料および広告業において用いられる。こ
のようなフィルムは、装飾および美観の向上のように商
業的に有用であるために、幾つかの特性を有すべきであ
る。
例えば、基材層は金属層の反射性および製品の全体の
外観を低下しないように高度に透明であるべきである。
フィルムは、また、良好な熱安定性を示すべきであり、
特に信号の構造体、自動車および高温に遭遇する他の製
品において用いられるときに良好な熱安定性を示すべき
である。例えば、自動車の内装品は特定の気候における
温かい晴れた日には90℃以上の温度を経験するであろ
う。
柔軟フィルムは粗いまたは不均一な表面および複雑な
形状の多面製品により容易に適用されるから、柔軟性は
もう一つの望ましい特性である。更に別の用途におい
て、金属化フィルムは印刷されたメッセージ、装飾パタ
ーン、または、補足の装飾性の透明な着色層で装飾され
ることができる。金属化フィルムは、商業的に有用であ
るために、容易に印刷されるべきであり、そしてそれに
付ける追加の装飾層を付着できるべきである。このよう
なフィルムは金属および基材層の間の優れた接着性をも
有するべきである。フィルムは経済的に適用されうるべ
きであり、そしてバブル、シワ、膨潤等が起きることな
く外観品質を保持すべきである。一度適用されると、フ
ィルムは、様々な風化および環境条件で耐久性を保持
し、良好な耐性を示すべきである。
明るく高度に艶出された高度に反射性の鏡状の外観を
示す金属化フィルムは、強化層に結合されるならば、特
に望ましいであろう。自動車に見られるような従来のク
ロムメッキ部品を模擬するように用いることができるか
らである。
様々な金属化フィルムは現在知られている。例えば、
金属化ポリエステルフィルムは長年にわたって市販され
ている。
米国特許第5,164,245号(Suzuki)は第一基材層、前
記第一基材層上の第二基材層および前記第二基材層上の
金属層を含む金属多層フィルムを開示している。第一基
材層は0〜約40重量部のポリ(ビニリデンフロリド)お
よび対応して100〜約60重量部のポリ(メチルメタクリ
レート)を含む。この特許明細書は金属化アクリルフィ
ルムも知られていることを報告している。
米国特許第4,101,698号(Dunningら)は柔軟な透明の
または半透明のエラストマー層(例えば、ポリウレタ
ン)、および、前記エラストマー層に結合した高反射性
である別個の微視的には不連続な平面上の量で金属層を
有する転写ラミネートを開示している。金属層は見かけ
上連続の反射表面を形成する。
発明の要旨 本発明は不透明な連続の金属層を脂肪族ポリウレタン
基材に直接的に接触して含む金属化フィルムに関する。
ポリウレタン基材は約25℃〜110℃のガラス転移温度お
よび200℃以上の融解温度を有する。金属層は錫、クロ
ム、ニッケル、ステンレススチール、銅、アルミニウ
ム、インジウム、金、銀またはそれらの合金であってよ
い。
ポリウレタン基材は水性ウレタン分散体から誘導され
ることができ、そして、ガラス転移温度を所望のように
シフトさせまたは提供し、および/または、融解温度を
シフトさせるために少量の架橋剤を有利には含むことが
できる。
金属化フィルムの一部を形成することができる、他の
任意の層ではあるが高く望まれる層は金属層と次の表面
の間の付着性を向上させるための下塗層を含む。金属化
フィルムは、また、ポリウレタン基材上の着色層および
前記着色層の上の保護透明被覆層を含むことができる。
複雑な形状を有する多面製品を含めた様々な装飾品は
本発明の金属化フィルムを用いて製造されることができ
る。金属化フィルムは従来の真空成形金型に配置され、
そしてポリマー強化層がそれに加えられてよい。得られ
た装飾品の次の表面への結合は強化層上に接着剤を用い
ることにより容易になるであろう。
本発明の金属化フィルムで作られた装飾品は従来のク
ロムメッキ部品の外観に似ている。
図面の簡単な説明 本発明は次の図面を参照してより完全に評価されるで
あろう。同様の数値は同様のまたは類似の部品を示す。
図1は本発明に係る金属化フィルムの拡大断面図であ
る。
図2は本発明に係る金属化フィルムを含む製品の拡大
断面図である。
好ましい態様の詳細な説明 図面を参照すると、図1は本発明に係る金属化フィル
ム10の拡大断面図である。フィルム10は連続の不透明な
金属層14が付着したポリウレタン材料を含む(そしてよ
り好ましくは本質的にポリウレタン材料からなる)基材
12を含む。「フィルム」とはその厚さよりも実質的に長
く、広く、または、長く且つ広い構造であって、更に柔
軟である構造体を意味する。ポリウレタン基材は、特に
金属層が装飾的な特徴を提供するときに、金属層14が透
けて見えるように充分に透明であるかまたは半透明であ
るべきである。
有用なポリウレタン基材は脂肪族ウレタン樹脂の水性
分散体から誘導され、約25℃〜約110℃のガラス転移温
度を示し、そして200℃以上の融解温度を示す。ガラス
転移温度および融解温度は、ビカー軟化点が測定される
のではないが、ASTM D1525−87、“Standard Test Meth
od for Vicat Softening Temperature of Plastics"に
記載された試験装置を用いて熱機械的分析により測定さ
れる。より詳細には、約2〜3mm厚さの基材試料は−100
℃から250℃に15℃/分の速度で加熱される。1mm2の円
断面積を有し、5gの荷重の平らな先端の侵入プローブ
(針)を用いる。ガラス転移温度は熱機械分析で第一の
転移が起こる領域である。侵入プローブが抵抗をなくす
時が融解温度である。
適切な市販の脂肪族ウレタン分散体の例は、ICI Chem
icals,Inc.のZENECA NEOREZファミリーの材料、例え
ば、XR9699、XR9679およびXR9603を含む。Miles Inc.の
MILES BAYHDROL 121も有用である。
特定の状況において、少量の(例えば、ウレタン分散
体の固体含分基準で約2.5%以下の)架橋剤は得られる
ポリウレタンのガラス転移温度を所望の範囲にシフトさ
せるまたは提供するために、および/または融解温度を
所望の範囲にシフトさせるために有利である。有用な架
橋剤はICI Chemicals,Inc.から入手可能なNEOCRYL CX−
100のようなジアジリジンを含む。別の有用な添加剤は
ブチルカルビノールのような凝集溶剤である。ポリウレ
タン基材は基材に着色されまたは色味付けされた外観を
提供するために、顔料、染料およびインクのような着色
剤をも含んでよい。金属化フィルムの最終用途によって
は紫外線安定剤をも含んでよい。
ポリウレタン基材は、通常、約20〜約28ミクロン(μ
m)の厚さを有する。基材が薄すぎると、それは容易に
は複雑な形状の製品に伸長されまたは順応することがで
きない。逆に、基材が厚すぎると、それは成形するのが
困難である。
連続の不透明な金属層14は高度に反射性の高度に艶出
された鏡状の外観を有する。「連続」とは、金属層14
が、密の間隔のドットまたは他の分離されたセグメント
の地ではなくポリウレタン基材上で実質的に中断されて
いない層を形成することを意味する。「不透明」とは金
属層14が通常の使用条件では容易に透けてみえないこと
を意味する。典型的な金属の密度は約0.03mg/cm2であろ
う。実質的にどのような延性金属も層14を提供すること
ができるが、錫、クロム、ニッケル、ステンレススチー
ル、銅、アルミニウム、インジウム、金、銀およびそれ
らの合金は特に好ましい。
金属化フィルム10は所望により、金属層とその次に提
供される強化層または支持体層、例えば、図2に示す層
22の間に付着性を促進するために下塗層16を含むことが
できる。下塗層はヒドロキシル官能性ビニル樹脂のいず
れか(例えば、Union Carbide Corp.のVAGH)、カルボ
キシル官能性樹脂のいずれか(例えば、Union Carbide
Corp.のVMCH)またはアミン官能性樹脂のいずれかによ
り提供されることができる。ポリアミド下塗層、例え
ば、HenkelのMACROMELT 6240も有用である。下塗層は通
常、約6〜約13μm厚さである。金属層14はポリウレタ
ン基材に直接接触している。「直接接触」とは中間の結
合層または安定化層が全くないことを意味する。
他の任意の層は着色層18を含み、それは上塗りの保護
透明被覆層20で補足されてもよい。着色層18は透視でき
る透明な被覆層20であり、次の少なくとも1種以上の着
色剤を層16に包含させることによりフィルム10に色を提
供する。前記着色剤は顔料(有機または無機)、染料、
インク、マイカ、ガラス粒子、ガラスビーズ等である。
着色層のための通常の組成物は顔料を含むアクリル/ビ
ニル樹脂バインダーである。透明な被覆層20は着色層18
に耐摩耗性および耐候性を提供し、そして通常には溶剤
ベースのポリウレタンにより提供される。
ここで、図2を参照すると、ポリウレタン基材12およ
び金属層14を含むフィルム10はポリマー強化層または支
持体層22に固定され、それは、装飾品24等が次に様々な
表面へ取り付けることができるようにするのに有用であ
る。強化層または支持体層22はウレタン、アクリロニト
リル−ブタジエン−スチレン、熱可塑性ポリオレフィン
等のような様々な材料で提供されうる。一般には、実質
的にどのような熱可塑性プラスティック成形配合物も用
いられてよい。
装飾品24の次の表面への取り付けを容易にするため
に、製品は結合系を有してもよい。結合系は、例えば、
シリコーン加工紙またはポリエステルフィルムのような
取り外し可能な剥離ライナー30により一時的に保護され
たアクリル感圧接着剤フォームテープ28により提供され
うる。
金属化フィルム10は容易に形成されうる。例えば、ポ
リウレタン基材12を提供するための水性ウレタン分散体
を剥離コート化ポリエステルフィルムのような適切な剥
離ライナー上にキャスティングしてよい。キャスティン
グされたウレタン分散体を、その後、乾燥し、水を除去
する。その後、ポリウレタンで被覆された剥離ライナー
を従来の蒸着技術を用いて所望の金属で蒸着する。その
後、任意の下塗層16を、下塗層の性質に応じて塗布、ホ
ットラミネーション等により所望により追加してよい。
金属化ポリウレタンフィルム10を次に装飾品に成形し
ようとするならば、ポリエステル剥離ライナーを除去
し、金属化フィルムを、金属化表面が金型表面の反対面
に面するように従来の真空成形金型に入れる。通常に
は、金型は約25℃に加熱され、そしてフィルムが金型の
輪郭のキャビティーに順応することができるために充分
な真空が適用される。本発明で用いるポリウレタン基材
は、柔軟で、伸長性であり、そして容易に複雑な形状に
真空成形される。
任意の強化層または支持体層22は、フィルムの金属化
表面に接して金型キャビティー中に堆積されることによ
り裏込めするために用いられてよい。結合系26は、例え
ば、フォームテープの場合には熱ニップローラーを用い
て適用されてよい。強化層は、通常には、炉硬化され、
そして任意の装飾、例えば、着色層18および保護透明被
覆層20のキャスティングおよび硬化が行われる。得られ
た装飾品は高度に反射性であり、高度に艶があり、鏡状
の仕上を示す。
本発明は次の制限しない実施例を参照してより完全に
評価されるであろう。
例1〜11 例1〜11はポリウレタン基材12を提供するための様々
な脂肪族ウレタン分散体の使用および架橋剤の有無の影
響を例示する。下記表1はポリウレタン基材を形成する
のに用いた様々な市販の脂肪族ウレタン分散体および架
橋剤の有無を示す。「%架橋剤」はウレタン分散体の総
固体含有分を基準に加えられたNEOCRYL CX−100の%を
示す。各例において、ウレタン分散体は10%ブチルカル
ビトール(ウレタン分散体の固体含有分基準)をも含ん
だ。
約25μm厚さのポリウレタン基材を提供するように、
表1の組成物(ブチルカルビトールを含む)を剥離剤被
覆されたポリエステルフィルム上にキャスティングし、
約93℃で2分間乾燥し、そして約145℃で3分間乾燥し
た。その後、ポリエステルフィルムを含むポリウレタン
基材を、DENTON Vacuum DV−515ベルジャー蒸着機に入
れ、錫金属で不透明になるまで蒸着した(約0.2mg/cm2
金属密度)。
蒸着後、ポリエステルフィルムを取り出し、金属化し
たポリウレタン基材を約52℃の通常の真空成形金型に入
れ、そして五角形の複雑な形状の約2.54cm直径の約0.25
cm厚さの小さな装飾品に真空延伸した。
LEXOREZ 5901−300ポリエステルポリオール(Inolex
Chemical Co.から市販)(これにはジブチル錫ジラウレ
ート触媒が微量加えられている)およびDESMODUR N−10
0ポリイソシアネート(Miles.Inc.から市販)を等当量
含んだ2成分ポリウレタンキャスティング樹脂により提
供される強化層を錫金属の層に接触するように金型キャ
ビティーに注いだ。アクリル感圧接着剤フォームテープ
を強化層にラミネートした。
真空成形金型の内容物を約52℃で約5分間加熱し、強
化層を架橋した。得られた成形品を金型から取り出し、
トリミングし、そしてアクリルフォームテープで塗装さ
れたスチールパネルに適用した。
ガラス転移温度(Tg)および融解温度(Tm)(上記に
完全に記載したように熱機械分析法により決定)も表1
に示す。観測結果は最も近い0.1℃単位まで報告する。
表1 例 ウレタン樹脂 %架橋剤 Tg(℃) Tm(℃) 1 ZENCA NEOREZ XR 9699 1 44.1 221.6 2 ZENCA NEOREZ XR 9699 0 50.5 202.6 3 ZENCA NEOREZ XR 9679 1 106.5 214.3 4 MILES BAYHYDROL 110 0 47.9 199.1 5 MILES BAYHYDROL 121 0 観測せず 216.1 6 MILES BAYHYDROL 121 1 64.6 225.2 7 ZENCA NEOREZ XR 9603 1 25.9 219.7 8 ZENCA NEOREZ XR 9603 0 41.5 205.3 9 75% ZENCA NEOREZ XR 9699 1 34.7 233.7 25% MILES BAYHYDROL 121 10 50% ZENCA NEOREZ XR 9699 1 53.4 228.9 50% MILES BAYHYDROL 121 11 25% ZENCA NEOREZ XR 9699 1 52.6 229.6 75% MILES BAYHYDROL 121 真空金型から取り出した後、各例1〜11の成形品は明
るく高度に反射性の高度に艶出された鏡状の外観を示し
た。それは従来のクロムメッキ成形品の外観と似てい
た。93℃の炉で数日後および2000時間のキセノン暴露加
速風化後(SAE J1960 Jun.89“Accelerated(G−26タ
イプBH)Exposure of Automotive Exterior Materials
Using a Controlled Irradiance Water Cooled Xenon A
rc Apparatus"に基づく)でさえ、例1〜3および例6
〜11の成形品は外観が評価できるほどには変化しなかっ
た。例4の成形品は薄いグレーに変色し、そして例5で
製造された成形品は初期の明るい外観を若干失った。結
果的に、例4および例5は許容されないと考えられる。
表1は約25℃〜110℃のガラス転移温度および200℃以
上の融解温度を有するポリウレタン基材を提供する利点
を示す。例5および例6で得られた結果の比較は、ポリ
ウレタン配合物中に架橋剤を少量含むことの有利な効果
を示す。例5のポリウレタン配合物へ1%の架橋剤を添
加することにより適切な基材(例6)を生じた。例9〜
11は1種以上のウレタン分散体のブレンドが有用なポリ
ウレタン基材を提供することを示す。
例12〜16 例12〜16は例1に関して記載した方法を用いて、金属
層と強化層の間の付着性を向上させるために金属層上に
下塗層を更に含ませることにより調製された。各例の下
塗層は約13μm厚さのMACROMELT 6240ポリアミドのプレ
キャスト層であり、それは121℃に加熱されたニップロ
ーラー対で約3.05メートル/分のフィード速度を用いて
金属層にホットラミネートされたものであった。金属層
も下記表2に記載のように変化させた。
表2 金属層 12 錫 13 ニッケル 14 クロム 15 ステンレススチール 16 インコネル 真空形成金型から取り出すときに、各成形品は明る
く、高度に反射性の高度に艶出された鏡状の外観を示
し、それは従来のクロムメッキ成形品と似ていた。93℃
の炉で7日後および2000時間の加速風化後、成形品のい
ずれの外観も評価できるほどには変化していなかった。
表2は、本発明に係る金属化フィルムを形成するよう
に、ポリウレタン基材に様々な金属が適用されうること
を示す。
例17 本発明に係る金属化フィルムは、約20μm厚さのポリ
ウレタン基材を生じるように、ZENECA NEOREZ 9699と2
%NEOCRYL CX−100架橋剤(ウレタン分散体の固体含有
分を基準に)および10%ブチルカルビトール(ウレタン
分散体の固体含有分を基準に)とをブレンドし、剥離コ
ート化ポリエステルフィルム上にキャスティングし、そ
して約93℃で2分間、そして約3分間、約149℃で乾燥
することにより調製された。このポリウレタン基材をDE
NTON Vacuum DV−515ベルジャー蒸着機に入れ、そして
錫金属を不透明になるまで蒸着した。13μm厚さのMACR
OMELT 6240ポリアミド下塗層を、121℃のホットローラ
ーおよび3.05m/分のフィード速度を用いて金属層に対し
てホットラミネートした。下塗された蒸着されたポリウ
レタン基材をポリエステルフィルムから剥がし、約54℃
に加熱された通常の真空成形金型に入れた。
ポリウレタン強化層は、LEXOREZ 5901−300ポリエス
テルポリオール(それに微量のジブチル錫ジラウレート
触媒が加えられている)およびDESMODUR N−100ポリイ
ソシアネートを等当量で含む混合物を真空成形金型のキ
ャビティーに入れ、そして次にアクリル感圧接着剤フォ
ームテープを入れることにより提供された。強化層は約
54℃で約5分間硬化された。得られた成形品は明るく高
度に反射性の高度に艶出された鏡状の外観を示し、それ
は通常のクロムメッキ成形品と似ていた。93℃炉で7日
後、外観の評価できる変化は観測されなかった。
例18 7.2gのMONASTRAL YT−919D金顔料(Ciba Geigy,Inc.
から入手可能)を220gのZENECA XR9699脂肪族ウレタン
分散体および20gのブチルカルビトールと21時間にわた
ってボールミルした。透明な黄色を提供するために充分
な少量のこの分散体を、100gのZENECA XR9699、10gのブ
チルカルビトールおよび0.3gのRohm & Haas TRITON GR
−7Mのブレンドに加えた。このブレンドを剥離コート化
ポリエステルフィルム上にキャスティングし、93℃で5
分間乾燥し、そしてその後、149℃で3分間乾燥し、約2
5μmの厚さのフィルムを提供した。錫金属で能力いっ
ぱいまで蒸着後、試料を例12のように下塗し、成形し、
そして明るく高度に反射性の高度に艶出された金の外観
を有する装飾品を提供した。93℃で7日および2000時間
の加速風化後、評価できる外観の変化は示さなかった。
例19〜22 例19〜22は別の基材の利用性を評価するために調製さ
れた。各場合に、例17に関して記載した方法を用いた
が、下記表3により選択した材料を用いた。
表3 基材 19 ポリエチレンテレフタレート 20 ポリビニリデンプロライド 21 ポリビニリデンクロリド 22 ポリブチレンテレフタレート 例20〜22は従来のクロムメッキ成形品と似ていない曇
った外観の製品を生じ、そして許容されないと考えられ
た。例19は従来のクロムメッキ成形品っと似ていたが、
真空金型で容易に成形されず、結果的に許容されないと
考えられた。
様々な変更は本発明の範囲を逸脱することなく記載の
明細書および図面の範囲内で可能であり、本発明の範囲
は添付の請求の範囲に規定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラシュク,ハワード シー. アメリカ合衆国,ミネソタ 55133― 3427,セント ポール,ポスト オフィ ス ボックス 33427 (番地なし) (56)参考文献 特開 平1−135635(JP,A) 特開 平6−212005(JP,A) 国際公開91/10562(WO,A2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 C23C 14/00 - 14/58

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】25℃〜110℃のガラス転移温度および200℃
    以上の融解温度を有する脂肪族ポリウレタン基材に直接
    接触している連続の不透明な金属層を含む金属化フィル
    ム。
  2. 【請求項2】ポリウレタン基材が水性ウレタン分散体に
    より誘導されたものである請求の範囲1記載の金属化フ
    ィルム。
  3. 【請求項3】ポリウレタン基材がそのための架橋剤を含
    む請求の範囲1記載の金属化フィルム。
  4. 【請求項4】ポリウレタン基材上に着色層を更に含む請
    求の範囲1記載の金属化フィルム。
  5. 【請求項5】着色層上に保護透明被覆層を更に含む請求
    の範囲4記載の金属化フィルム。
  6. 【請求項6】強化層に固定されている請求の範囲1記載
    の金属化フィルムを含む、装飾品。
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