JP3643904B1 - 金属蒸着フィルムの製造方法及び金属蒸着フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】
金属蒸着層に対してさらに光学的な効果を付与したり、金属蒸着層を酸化から守るための層をその表面にさらに設けた金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法及び該方法による金属蒸着フィルムを提供する。
【解決手段】
高分子樹脂よりなる基材フィルムの表面に、水溶性塗料による水溶性塗料層を所望の箇所にのみ部分的に積層する、水溶性塗料層積層工程と、前記水溶性塗料層積層工程を終えた前記基材フィルムの前記水溶性塗料層を積層した部分及び積層していない部分の両方の表面に対して一律に、金属または金属酸化物による金属蒸着層を積層してなる金属蒸着層積層工程と、前記金属蒸着層積層工程を終えた前記金属蒸着層の表面に、透明無機蒸着層を積層してなる透明無機蒸着層積層工程と、前記透明無機蒸着層積層工程により得られた積層体を水洗してなる水洗工程と、前記水洗工程後これを乾燥してなる乾燥工程と、よりなる製造方法とした。
【選択図】
なし

Description

本発明は金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法及び該製造方法により得られる金属蒸着フィルムに関するものであって、具体的には、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等の基材表面に、アルミニウムやインジウム、スズなどの金属を部分的に積層してなるフィルムを製造する方法並びに該方法により得られるフィルム、に関する。

従来より、高級感を呈するために、模様や図柄などを有する金属蒸着フィルムが広く利用されており、特に模様や図柄が細密な金属光沢を有する細線で描かれたものはよく利用されている。そしてこのような金属蒸着フィルムは、いわゆる金属蒸着層の抜き加工と呼ばれる処理を施されたものである。

このような金属蒸着フィルムは、例えば包装材料として用いられることが多い。即ち、高級品の包装材料として金属光沢を有する細線で細密な図柄や模様が施された材料を用いるのである。またその際に金属蒸着フィルムの基材フィルムを透明なフィルムとすれば、内容物も透視することが出来るので、内容物によってはこの透明フィルムを基材フィルムとし、高級な意匠をその表面に施された金属蒸着フィルムを包装材料として採用することがよくある。

また基材フィルムを透明とすることで内容物透視が可能となる、という点より、例えば食品、電子材料、医薬品などの包装材料として上述したような金属蒸着フィルムが用いられることもある。この場合、むしろ金属蒸着層により高級感を呈するのではなく、金属蒸着層を導電層としたり、またこれを絶縁層として用いることにより、食品や電子材料、医薬品等の内容物を保護するための包装材料として用いるのである。この場合、金属蒸着フィルム全面にわたり金属蒸着層を積層してしまうと、実際の使用に際して柔軟性に欠ける、不必要に金属を多量に使用するため製造コストがかかる、等の問題が生じることが考えられ、また金属蒸着層を表面の一部にのみ積層していれば充分に目的を達するので、通常はやはり最初に述べたのと同様に、基材フィルム表面の一部にのみ金属蒸着層を積層した金属蒸着フィルムを包装材料として用いているのである。

さらにこのような包装材料として用いる金属蒸着フィルムは、上述したとおりいわゆる窓抜き加工と呼ばれる処理を施されるのであるが、この窓抜き加工を施すという点に着目して、包装材料以外にも、例えば機能性を有する転写箔や、昨今急激に流通している携帯電話やモバイル機器などの装飾、絶縁処理などの電気的対策、等への利用も行われている。

以上説明した金属蒸着フィルムは、昨今ではその殆どが透明プラスチックフィルムを基材フィルムとし、その表面の一部にアルミニウムやスズ等の金属による金属蒸着層を積層する構成とすることを特徴としている。例えば上述した包装材料であれば、透明プラスチックフィルムの表面の一部に、例えばアルミニウムやスズによる金属蒸着層を線状意匠の形状に設けることにより独自の意匠を施した金属光沢を備えた包装材料とすることが出来るし、これを例えば携帯電話の液晶表示部の縁取りとしても意匠的に効果のあるものとすることが出来る。

このような金属蒸着層を部分的に有する基材を得るためには、最初は金属蒸着されるべき表面以外の部分をマスキングして真空蒸着していたが、マスキングが大変面倒であったため、まず最初にプラスチックフィルムの表面に印刷等の手法により水溶性塗料を部分的に塗布し、次いで金属蒸着層を水溶性塗料が存在する場所にも存在しない場所にも一律に積層し、そして最後に全体を水洗しこれを乾燥する、という手法を用いていた。

しかし金属蒸着層として用いられる金属がスズなどのような比較的柔らかいとされる、また付着力の低い金属である場合、上述した方法では、最後に行う水洗工程と、その後の乾燥工程において通常採用されるバフかけ工程や拭き取り工程を実行する際に、金属蒸着層そのものが基材フィルムから剥離、脱落してしまい、美麗なものを得ることが困難であった。これは連続した金属蒸着層である場合に較べて線状意匠形状となっている金属蒸着層と基材となるプラスチックフィルムとの密着力が大変小さいものとなってしまうからである。

さらに金属蒸着層と一概に表現されるものであっても、微細な視点から言えば、金属蒸着層が連続膜となっている場合もあれば、島状構造となっている場合もある。例えば、金属の光沢感を得たいが、同時にその金属蒸着層に導電性を有していると問題が生じる場合、これを島状構造とすることで対処することがある。そして島状構造となっている場合、連続膜となっている場合に比べて、はるかに容易に剥離、脱落といった現象が生じやすい。その上さらに上述したようなバフかけ工程や拭き取り工程を実行すると、より一層容易に剥離、脱落現象が生じてしまい、問題である。

そこで、最終工程におけるバフかけ工程や拭き取り工程を実行しても、金属蒸着層の表面に傷が入らないような、また金属蒸着層が容易に脱落してしまわない為の工夫として、例えば特許文献１に記載のような方法により金属蒸着層を部分的に設けたプラスチックフィルムとすることが行われている。

特公平７−３７１１１号公報

ここで上記に示した特許文献１に記載の発明であれば、最表面に水に溶けない水不溶性の塗料による層を設けることで、これが水洗加工時において金属蒸着層部分が脱落しないためのカバーとして作用し、その結果金属蒸着層部分の脱落を防止することは可能である。

しかし、この特許文献１に示された手法であると、本来であれば不要である水不溶性の塗料による層が最外層としていつまでも残存していることになる。この水不溶性の塗料による層は金属蒸着層の表面カバーとして作用させることが可能であるが、この層が存在するために、金属蒸着層により得られる光沢感を損なうことになってしまう。また実際の製造工程を考慮すると、水不溶性の塗料による層を積層する工程が余分なものとなってしまい、その結果製造工程が複雑になる、製造コストの点で不利になる、という様々な問題点が生じてしまう。さらに、単なる水不溶性塗料であれば、その塗料と金属蒸着層との相性によっては、例えば酸化などにより金属蒸着層の性質が損なわれる、という現象が生じてしまい、やはり問題であった。

本発明はこのような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、金属蒸着層に対してさらに光学的な効果を付与したり、金属蒸着層を酸化から守るための層をその表面にさらに設けた金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法及び該方法による金属蒸着フィルムを提供することである。

上記課題を解決するため、本願発明の請求項１に記載の発明は、高分子樹脂よりなる基材フィルムの表面に、水溶性塗料による水溶性塗料層を所望の箇所にのみ部分的に積層する、水溶性塗料層積層工程と、前記水溶性塗料層積層工程を終えた前記基材フィルムの前記水溶性塗料層を積層した部分及び積層していない部分の両方の表面に対して一律に、金属または金属酸化物による金属蒸着層を積層してなる金属蒸着層積層工程と、前記金属蒸着層積層工程を終えた前記金属蒸着層の表面に、透明無機蒸着層を積層してなる透明無機蒸着層積層工程と、前記透明無機蒸着層積層工程により得られた積層体を水洗してなる水洗工程と、前記水洗工程後これを乾燥してなる乾燥工程と、よりなること、を特徴とする。

本願発明の請求項２に記載の発明は、請求項１における金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法において、前記透明無機蒸着層が、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、又は酸化インジウム、の何れか若しくは複数により形成されてなること、を特徴とする。

本願発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法において、前記金属蒸着層を形成する金属又は金属化合物が、アルミニウム、スズ、インジウム、金、銀、銅、ニッケル、チタン、クロム、の何れか若しくは複数であること、を特徴とする。

本願発明の請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法において、前記水洗工程として超音波洗浄若しくは温水高圧スプレーシャワーを用いた洗浄の何れか又は双方の手法を用いてなること、を特徴とする。

本願発明の請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法において、前記乾燥工程として高圧圧搾空気流を用いてなること、を特徴とする。

本願発明の請求項６に記載の発明は、請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法において、前記水溶性塗料層積層工程を実行する前に、前記基材フィルム表面に離型層を積層する離型層積層工程、前記金属蒸着層の表面を保護するための保護層を積層する保護層積層工程、前記金属蒸着層の表面に意匠を施すための印刷層を積層する印刷層積層工程、の何れか若しくは複数を実行すること、を特徴とする。

本願発明の請求項７に記載の発明は、請求項１ないし請求項６の何れかに記載の金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法によって製造されてなること、を特徴とする。

以上のように、本願発明に係る金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法であれば、金属蒸着層の表面に透明無機蒸着層を積層してなるので、ただ単に水不溶性樹脂層を積層したのに比べて、金属蒸着層を加工時の脱落、剥離から保護するのみならず、完成後も例えば金属蒸着層を酸化から保護したり、光学的な機能を付与したりすることが可能となるので、完成後も意味のある構成を有した金属蒸着フィルムを得る事が出来るし、また該製造方法により得られた金属蒸着フィルムであれば、完成後であっても金属蒸着層にさらに余分な積層物を備えることのない、酸化による劣化が生じない、又は光沢感をさらに富んだものとすることを可能としたものとなせるのである。

以下、本願発明の実施の形態について説明する。尚、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずもこの実施の形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
本願発明に係る金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法（以下省略して単に「フィルムの製造方法」とも言う。）につき、第１の実施の形態として説明する。

本実施の形態に係るフィルムの製造方法は、高分子樹脂よりなる基材フィルムの表面に、水溶性塗料による水溶性塗料層を所望の箇所にのみ部分的に積層する、水溶性塗料層積層工程と、前記水溶性塗料層積層工程を終えた前記基材フィルムの前記水溶性塗料層を積層した部分及び積層していない部分の両方の表面に対して一律に、金属または金属酸化物による金属蒸着層を積層してなる金属蒸着層積層工程と、前記金属蒸着層積層工程を終えた前記金属蒸着層の表面に、透明無機蒸着層を積層してなる透明無機蒸着層積層工程と、前記透明無機蒸着層積層工程により得られた積層体を水洗してなる水洗工程と、前記水洗工程後これを乾燥してなる乾燥工程と、よりなる。

以下、順次各工程について説明する。
まず本フィルムの製造方法において用いる高分子樹脂よりなる基材フィルムであるが、これは目的にかなったものを随時選択して用いればよい。例えば包装材料として用いるのであれば、表示部分の視認性を確保するために透明性が必要となるので、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等のような透明プラスチックフィルムとすることが好ましい。また以下の説明ではＰＥＴフィルムを用いるものとする。またこの際の基材フィルムの厚みは６μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。これは６μｍ未満であると塗料層、蒸着層、等を積層していく時に、積層時の熱が原因でフィルム自体に歪みが生じてしまうためであり、また３００μｍ以上の厚みであるとフィルム自体に可撓性に欠け、生産性に劣る、という問題が生じるからである。尚、本実施の形態においては１２μｍの厚みを有するＰＥＴフィルムであるものとする。

そしてまず最初にこのＰＥＴフィルム表面に水溶性塗料による層を部分的に積層する水溶性塗料層積層工程を行う。

ここで用いる水溶性塗料とは、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチルビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、又はでんぷん、等を原材料とする塗料であって、前述の透明プラスチックフィルム表面に積層しやすいものであり、かつある程度の層間密着力が確保されるものであることが好ましい。ある程度の層間密着力とは、後述するように水洗工程を実施する際まで基材となる透明プラスチックフィルムと好適に密着していなければならず、かつ水洗工程により水溶性塗料を水に溶解させる際には美麗に溶解してしまわなければならない、という程度の密着力であればよい。

この際塗布する水溶性塗料が形成する水溶性塗料層の厚みは、０．５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。３．０μｍ以上であると水洗しても充分に溶解しきらず、水洗工程に大量の水を消費してしまい、また加工工程において所望箇所の金属蒸着層の剥離が美麗に生じず、また０．５μｍ未満であると水洗工程後であっても金属の残りが生じてしまう、水洗工程に入る前に剥離が生じてしまう、等の問題が生じるので好ましくない。尚、水溶性塗料層の積層方法は、例えばグラビアコーティング法、フレキソ印刷法、又はシルク印刷法、等の公知の手法であってよく、本実施の形態ではグラビアコーティング法であるものとする。

以上のようにして水溶性塗料層積層工程を終えると、次に前記水溶性塗料層積層工程を終えた前記基材フィルムの前記水溶性塗料層積層部分及び前記水溶性塗料層積層でない非積層部分の両方の表面に対して一律に、金属または金属酸化物による金属蒸着層を積層してなる金属蒸着層積層工程を実行する。

この工程で積層する金属又は金属酸化物であるが、例えばアルミニウム、スズ、インジウム、金、銀、銅、ニッケル、チタン、クロム、等を用いることが考えられる。そして本実施の形態ではスズを用いるものとするが、これに限定されるものではない。スズであれば、光輝性があり、また比較的柔軟な金属なので、本実施の形態に用いるのに好適と言えるのである。尚、この工程ではスズなどの金属や金属酸化物を積層するのであるが、その手法は公知なものであってよく、例えばスパッタリング法や真空蒸着法、イオンプレーティング法などの様々な手法を利用することが考えられる。そして本実施の形態では、真空蒸着法によることとするが、やはりこれもこの手法に限定されるものではない。またここで形成される金属蒸着層の厚みについては、選択する素材との関係も含めて所望の厚みとすればよい。

そしてこの工程では、前述の水溶性塗料層塗布工程にて積層された水溶性塗料層の上にも、また水溶性塗料層が積層されていない部分にも同様に、一律に積層するのであるが、その厚みは、基材フィルムの表面から測定して１００Å以上２０００Å以下であることが好ましい。さらに本実施の形態では金属蒸着層がいわゆる連続膜であっても島状構造を有するものであっても構わないし、またどちらの形状であっても対応可能である。

金属蒸着層積層工程を終えると、次にその表面に透明無機蒸着層を積層する透明無機蒸着層積層工程を実行する。ここで透明無機蒸着層を積層するのは、例えば前述の金属蒸着層を例えば酸化などによる劣化から保護する為とすることも考えられ、またその他に透過光線の屈折率という点に着目して金属蒸着層の光沢をより効果的なものとするためであることも考えられる。そしてそのような目的に適した物質であれば随時好適なものを選択すればよいが、例えば酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、又は酸化インジウムの何れか若しくは複数により形成されることが望ましい。そして積層の方法としては、例えばスパッタリング法や真空蒸着法、イオンプレーティング法などの様々な手法を利用することが考えられる。そして本実施の形態では、真空蒸着法によることとするが、やはりこれもこの手法に限定するものではない。尚、透明無機蒸着層を積層する目的は上記のものに限定するものではないことを断っておく。

次に、このようにして得られた積層体を水洗する水洗工程を実行する。ここでにおける具体的な水洗の手法は特に限定するものではないが、水洗工程を実行することにより基材フィルムの表面に積層された物質が剥離、脱落することがあっては問題である。そこで、例えば超音波洗浄や温水高圧スプレーシャワーを用いれば、基材フィルムの表面の積層物を剥離、脱落させることなく水洗を実行することが出来るので好適である。そしてこの水洗工程を実行することにより、水溶性樹脂が溶融し、その結果水溶性樹脂の表面に積層されていた層が全て除去されるのである。

水洗工程が完了したら、最後にこれを乾燥させる乾燥工程を実行する。ここで乾燥させる方法については特段限定するものではないが、早く乾燥させるために、そして同時に積層物の剥離、脱落を少しでも防ぐために、例えば高圧圧搾空気流を用いると、積層物の剥離、脱落を防ぐことが可能となるので好適である。

上述した水洗工程及び乾燥工程で最も重要なことは積層物の剥離、脱落を防止することであり、この目的にかなう手法であれば前述した手法以外のものであっても構わないことをここで断っておく。

このようにして、本実施の形態における金属薄膜積層フィルムの製造方法が完了するのであるが、このような工程を経ることにより、従来の手法に比して金属蒸着層の剥離、脱落を防止することが出来るようになる。また本実施の形態における製造方法により得られた金属薄膜積層フィルムであれば、金属蒸着層の剥離、脱落が生じていないので、例えばこの金属蒸着層がいわゆる連続膜であっても、いわゆる島状構造を有する膜であっても、所望の性能を発揮することが出来るのである。さらに金属蒸着層のさらに表面に透明無機蒸着層が残存しているので、透明無機蒸着層の性質によって、例えば使用開始後も金属蒸着層を酸化することより保護したり、光線屈折率を調整することにより金属蒸着層の光沢に工夫を凝らしたりした金属薄膜積層フィルムを得ることが出来る。

また、ここでは詳述しないが、本実施の形態にかかる金属蒸着フィルムの製造方法において、水溶性塗料層積層工程を実行する前に、基材フィルム表面に公知の材料を用いて離型層を積層する離型層積層工程を実行すると、これにより得られる金属蒸着フィルムは、その目的によってはいわゆる転写箔とすることがたやすくなり、さらに述べると、例えば金属蒸着層を工夫することにより、絶縁性機能等のような特定の機能を所望の箇所に転写して設けることが可能となる転写箔を製造し、またこれを得る事が出来るようになる。

またさらに、金属蒸着層の表面を保護するための保護層を積層する保護層積層工程を同時に実行しておくと、前記基材フィルムを剥離した後に露出する金属蒸着層の表面が例えば大気などにさらされてもこれが損傷することもなくなり、またこの金属蒸着層の表面を何かでひっかいてしまっても、その表面が傷つくことから保護されるようになるので、好適である。そして、金属蒸着層の表面に何らかの意匠を施すための印刷層を設けておくと、基材フィルムを剥離した後に、金属蒸着層表面に何らかのデザインが施されたように見えるようになるので、これを包装材料として用いると着目されやすいものとすることが出来るので、やはり好適である、ということにつき、詳述は省略するが、最後に付言しておく。

Claims (7)

1. 高分子樹脂よりなる基材フィルムの表面に、
   水溶性塗料による水溶性塗料層を所望の箇所にのみ部分的に積層する、水溶性塗料層積層工程と、
   前記水溶性塗料層積層工程を終えた前記基材フィルムの前記水溶性塗料層を積層した部分及び積層していない部分の両方の表面に対して一律に、金属または金属酸化物による金属蒸着層を積層してなる金属蒸着層積層工程と、
   前記金属蒸着層積層工程を終えた前記金属蒸着層の表面に、透明無機蒸着層を積層してなる透明無機蒸着層積層工程と、
   前記透明無機蒸着層積層工程により得られた積層体を水洗してなる水洗工程と、
   前記水洗工程後これを乾燥してなる乾燥工程と、
   よりなること、
   を特徴とする、金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法。
2. 請求項１における金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法において、
   前記透明無機蒸着層が、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、又は酸化インジウム、の何れか若しくは複数により形成されてなること、
   を特徴とする、金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法において、
   前記金属蒸着層を形成する金属又は金属化合物が、アルミニウム、スズ、インジウム、金、銀、銅、ニッケル、チタン、クロム、の何れか若しくは複数であること、
   を特徴とする、金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法において、
   前記水洗工程として超音波洗浄若しくは温水高圧スプレーシャワーを用いた洗浄の何れか又は双方の手法を用いてなること、
   を特徴とする、金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法において、
   前記乾燥工程として高圧圧搾空気流を用いてなること、
   を特徴とする、金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法。
6. 請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法において、
   前記水溶性塗料層積層工程を実行する前に、
   前記基材フィルム表面に離型層を積層する離型層積層工程、前記金属蒸着層の表面を保護するための保護層を積層する保護層積層工程、前記金属蒸着層の表面に意匠を施すための印刷層を積層する印刷層積層工程、
   の何れか若しくは複数を実行すること、
   を特徴とする、金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法。
7. 請求項１ないし請求項６の何れかに記載の金属蒸着層を積層したフィルムの製造方法によって製造されてなること、
   を特徴とする、金属蒸着フィルム。