JP4313059B2 - 表面模様構造及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材表面に付与する表面模様構造に関し、詳しくは積層する樹脂の表面張力差を利用して模様を形成してなる表面模様構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂の表面張力差やハジキ現象等を利用して基材表面に模様を形成する方法に関しては、従来次のような方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１は、フタル酸ジエステルを配合した印刷インキを基材の特定部分にのみ印刷し、更に不飽和ポリエステルを塗布し、フタル酸ジエステルと不飽和ポリエステルとのハジキ現象を利用して印刷部分に凹部を形成する方法を開示している。
【０００４】
特許文献２は、表面基材上に塗装面を模様状に形成し、これら塗装面を含む表面基材上に電子線硬化型塗料又は光硬化型塗料を塗布して、濡れ易い部分を陥没させ、濡れ難い部分を隆起させ、電子線又は光を照射して凹凸面を形成する方法を開示している。
【０００５】
また、特許文献３は、素材上に下塗りインキ又はクリアー塗料を塗設し、該下塗りインキ又はクリアー塗料上に、電子線又は紫外線硬化型クリアー塗料からなる上塗り塗料を塗設して印刷塗工物を形成する方法において、下塗りインキ又はクリアー塗料の表面張力を上塗り塗料の表面張力より小さく設定することにより、上塗り塗料を硬化せしめて前記インキ又はクリアー塗料を塗設した部分に凹凸模様を形成する表面加工印刷塗工物の形成方法を開示している。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭４８−５８０６８号
【特許文献２】
特公昭５１−２６９３７号
【特許文献３】
特開平６−２７８３５４号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、基材表面に積層する樹脂の表面張力差を利用して樹脂表面に模様を形成する方法に新たな工夫を加え、従来存在しなかった表面模様構造、特に樹脂成形体、中でも透明樹脂成形体に優れた意匠を付与する表面模様構造及びその製造方法を提供せんとする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明樹脂からなる基材表面上に下地形成樹脂が部分的に積層され、当該基材表面上に、下地形成樹脂積層部と平面に見てこの下地形成樹脂積層部に囲まれた下地形成樹脂非積層部とを備え、
前記下地形成樹脂積層部上に模様形成樹脂が積層され、当該模様形成樹脂の表面は微細凹凸したエンボス面部とされ、
前記下地形成樹脂非積層部は、基材表面が露出した抜窓部とされた構成を備えた表面模様構造を提案する。
【０００９】
かかる表面模様構造において、エンボス面部はマット面すなわち艶消し面とすることができ、これに囲まれる抜窓部と、艶、ヘーズ（光透過度）、光反射率などを含めた見た目において大きなコントラストをつけることができ、抜窓部の大きさ、形状、配置等を各種変更することによって従来存在しなかった新たな表面模様を形成することができ、例えば化粧品等を包装する包装用成形体などデザインが重視される容器や包装用成形体などに好適に利用することができる。
【００１０】
上記の表面模様構造において、模様形成樹脂の表面をエンボス面部とする方法としては、下地形成樹脂と模様形成樹脂とのハジキ現象を利用して樹脂表面を凹凸とする方法、下地形成樹脂と模様形成樹脂との表面張力の差を利用して樹脂表面を凹凸とする方法、模様形成樹脂にちぢみインキを用いる方法、複数種類の下地形成樹脂と模様形成樹脂との濡れ易さの違いにより凹凸を形成する方法、表面に微細凹凸面を備えた賦型フィルム、メッキ板或いはエンボスロールを基材表面に加圧して樹脂表面に凹凸を付する方法など、従来公知の各種方法を採用することが可能であり特に制限するものではないが、本発明は、下地形成樹脂と模様形成樹脂との表面張力差によって基材表面上にエンボス面部を形成する方法をより好ましいと考え、次のような製造方法を提案する。
【００１１】
即ち、本発明は、透明樹脂からなる基材表面上に、凸版印刷によって下地形成樹脂を部分的に積層させて、当該基材表面上に下地形成樹脂積層部と平面に見てこの下地形成樹脂積層部に囲まれた下地形成樹脂非積層部とを形成し、
当該下地形成樹脂積層部上に、下地形成樹脂よりも表面張力の高い模様形成樹脂を凸版印刷によって積層させ、必要に応じて模様形成樹脂に対する硬化処理を行い、当該模様形成樹脂の表面を微細凹凸させてエンボス面部とし、
前記下地形成樹脂非積層部は、基材表面が露出した抜窓部とすることを特徴とする表面模様構造の製造方法を提案する。
【００１２】
このような製造方法によれば、下地形成樹脂非積層部（すなわち下地形成樹脂を積層しないで残す部分）を所望の形状に残すようにして下地形成樹脂を基材表面上に積層し、その上に模様形成樹脂をほぼ均一に塗布し、必要に応じて模様形成樹脂硬化処理を行うだけで、エンボス面部内にそれとはコントラストの大きな透明な抜窓部を形成することができ、しかも、下地形成樹脂非積層部の形状を変化させることで基材表面の模様を自在にデザインすることができ、また、下地形成樹脂と模様形成樹脂との表面張力差を種々変化させることでエンボス面部の微細凹凸の大きさ及び形状等を自在に変えることができる。
【００１３】
なお、本発明において「透明樹脂」とは無色透明及び有色透明の樹脂のいずれも包含する意である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、下地形成樹脂と模様形成樹脂との表面張力差を利用する実施形態について説明するが、本発明がそれに制限されるものではない。
【００１５】
本実施形態の一例に係る表面模様構造１０は、図１及び図２に示すように、基材１の表面上に下地形成樹脂２を部分的に（すなわち、基材１の全面ではない部分内に、部分的に非積層部２Ｂを残して）積層し、基材１表面上に、下地形成樹脂積層部２Ａと、平面に見てこの下地形成樹脂積層部２Ａに囲まれた下地形成樹脂非積層部２Ｂとを形成し、当該下地形成樹脂積層部２Ａ上には模様形成樹脂３を積層して、この模様形成樹脂３の表面、即ち模様形成樹脂積層部３Ａの表面を微細凹凸したエンボス面部４とし、下地形成樹脂非積層部２Ｂは基材１表面が露出した抜窓部５とし、基材１の表面全体で見ると、エンボス面部４内に囲まれて所望の絵柄や文字等を呈する抜窓部５が配置された構成となっている。
【００１６】
かかる構成を備えた表面模様構造１０において、エンボス面部４の平均表面粗さ（Ｒａ）は０．５〜５０μｍ（１０点の実測値１．９〜３．５μｍ）が好ましく、十点平均粗さ（Ｒｚ）は０．５〜５０μｍ（１０点の実測値１２〜２２μｍ）が好ましく、最大高さ（Ｒmax）は２〜５０μｍ（１０点の実測値１４〜２７．５μｍ）が好ましく、山数（Ｐc）は２〜５０μｍ（１０点の実測値１６〜３２μｍ）が好ましい（以上の数値は、いずれも触針２μｍ、荷重７０ｍｇにて測定した場合の値）。
また、エンボス面部４のＪＩＳ Ｋ−７１０５による鏡面光沢度（６０°×６０°）は１〜８０（１０点の実測値１４〜５９）が好ましく、ＪＩＳ Ｋ−７１０５による４５°光線反射率（全反射）は１〜５０％（１０点の実測値６．２〜２１．０％）が好ましく、ＪＩＳ Ｋ−７１０５による４５°光線反射率（拡散反射）は１〜５０％（１０点の実測値４．９〜１７．８％）が好ましく、ＪＩＳＫ−７１０５による光線透過率（全透過）は５〜９８％（１０点の実測値１６．５〜９０．４％）が好ましく、ＪＩＳ Ｋ−７１０５による光線透過率（拡散透過）は１〜８０％（１０点の実測値７．０〜３５．７％）が好ましく、ＪＩＳＫ−７１０５によるヘーズは１０〜９０％（１０点の実測値２５．６〜４３．０％）が好ましい。
【００１７】
また、表面模様構造１０において、図３に示すように、下地形成樹脂非積層部２Ｂを囲む縁に沿って模様形成樹脂３を積層しない模様形成樹脂非積層部３Ｂを下地形成樹脂積層部２Ａ上に僅かな幅をもって形成するのが好ましい。このような模様形成樹脂非積層部３Ｂを形成することで、抜窓部５を縁どることができ、エンボス面部４と抜窓部５とのコントラストをより一層綺麗に見せることができる。
この際、模様形成樹脂非積層部３Ｂの幅は、特に限定するものはないが、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度とするのが好ましい。また、この模様形成樹脂非積層部３Ｂを形成する場合には、下地形成樹脂２として透明樹脂を使用するのが好ましい。
【００１８】
また、図３に示すように、下地形成樹脂非積層部２Ｂを囲む下地形成樹脂積層部２Ａの縁２Ａａを、その内側部分よりも高く形成するのが好ましい。この際、縁２Ａａを他の部分よりもどの位高くするかについて特に限定するものはないが、０．２〜２０μｍ程度とするのが好ましい。
また、下地形成樹脂非積層部２Ｂを囲む模様形成樹脂積層部３Ａの縁３Ａａを、その内側部よりも高く形成するのが好ましい。この際、縁３Ａａを他の部分よりもどの位高くするかについて特に限定するものはないが、０．２〜２０μｍ程度とするのが好ましい。
下地形成樹脂積層部２Ａの縁２Ａａ或いは模様形成樹脂積層部３Ａの縁３Ａａを、その内側部よりも高く形成することによりエンボス面部４と抜窓部５とのコントラストをより一層綺麗に見せることができる。
【００１９】
また、下地形成樹脂非積層部２Ｂを囲む模様形成樹脂積層部３Ａの縁３Ａａを、その内側部よりも色濃くすることによって、エンボス面部４と抜窓部５とのコントラストをより一層明確にすることもできる。
【００２０】
なお、エンボス面部４、或いは抜窓部５上に保護層などを積層することは可能である。また、基材１の裏面の構造は任意である。
【００２１】
基材１は、透明な樹脂であれば特にその種類を問うものではない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリ乳酸、その他の非晶質樹脂からなる透明なシート乃至フィルムを挙げることができる。中でも、成形性や耐折性などの点を考慮すると、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレンなどが好ましく、その中でも特に透明性及び剛性等の点からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、例えばアモルファスＰＥＴ（「Ａ−ＰＥＴ」とも言う。）などが好ましい。
【００２２】
基材１の表面は、フレーム処理、コロナ放電処理、薬品処理、プライマー処理等の表面処理を行い、下地形成樹脂２や模様形成樹脂３との付着性を高めるようにしてもよい。
【００２３】
下地形成樹脂２及び模様形成樹脂３は、両者のＪＩＳ Ｋ−６７６８による表面張力の差が１０μＮ／ｃｍ以上、好ましくは２０μＮ／ｃｍ以上、中でも特に４０μＮ／ｃｍ以上とするのが好ましい。この際の上限値は、現在の技術水準においては現実的には４００μＮ／ｃｍ程度が上限であるが、理論的には上限値を定めるものではない。
表面張力差が１０μＮ／ｃｍ以上であれば、下地形成樹脂２上に模様形成樹脂３を均一に塗布するだけで自然にその表面を好適なエンボス面とすることができる。
【００２４】
下地形成樹脂２のＪＩＳ Ｋ−６７６８による表面張力は、３２０μＮ／ｃｍ以下、中でも３００μＮ／ｃｍ以下であるのが好ましい。この際の下限値は、現在の技術水準においては現実的には２００μＮ／ｃｍ程度が下限であるが、理論的には下限値を定めるものではない。
また、下地形成樹脂２の接触角は７０〜９０°、中でも特に７５〜９０°であるのが好ましい。
【００２５】
下地形成樹脂２としては、基材１に付着可能であればその種類を限定するものではないが、透明樹脂を用いるのが好ましい。例えば、アクリル酸及びそのエステル，メタアクリル酸及びそのエステル，スチレン，エチレン，酢酸ビニール，塩化ビニール等のモノマーの少なくとも一種類以上を重合した樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂，塩化ゴム，飽和ポリエステル樹脂を単独又は２〜４種類混合したものをトルエン，キシレン，酢酸エチル，酢酸メチル，酢酸ｎプロピル，酢酸イソプロピル，酢酸ブチル，酢酸イソブチル，アセトン，キシレン，酢酸メチル，イソプロピルアルコール，エタノール等の溶剤に溶解した樹脂（ワニス）、水及びアルコールを単独又は混合した溶媒に溶解又は分散した樹脂（ワニス）に炭化水素化合物，シリコーン化合物，フッ素化合物等の撥油剤を添加した樹脂などを挙げることができる。中でも、基材表面に光沢を付与したり、耐磨耗性を向上させたりする等の目的で一般的に使用されているオーバープリントニス（OPニス）が好ましい。
【００２６】
下地形成樹脂積層部２Ａにおける下地形成樹脂２の厚さは、特に制限するものではないが、一般的には０．２〜２０μｍとするのが好ましい。
【００２７】
他方、模様形成樹脂３は、上記下地形成樹脂２よりも表面張力が大きい樹脂であることが必要であり、ＪＩＳ Ｋ−６７６８による表面張力が、２４０μＮ／ｃｍ以上、中でも３００μＮ／ｃｍ以上であるのが好ましい。この際の上限値は、現在の技術水準においては現実的には２００μＮ／ｃｍ程度が下限であるが、理論的には上限値を定めるものではない。
また、模様形成樹脂３の接触角は１０〜８５°、中でも特に３０〜８０°であるのが好ましい。
なお、表面張力の調整は、シリコン系やアクリル系などの表面調整剤を使うこによっても行なうことができる。
模様形成樹脂３の厚さは、特に制限するものではないが、一般的には０．２〜２０μｍとするのが好ましい。
【００２８】
模様形成樹脂３として用いる樹脂は、上記の表面張力を備えたものであればよいが、製造効率などの点からエネルギー線硬化型樹脂、すなわち、分子を重合乃至架橋し得るエネルギー量子を有する電磁波又は荷電粒子線、例えば可視光線、紫外線（近紫外線、真空紫外線等）Ｘ線、電子線、イオン線等の照射によって硬化し得る樹脂を好ましく用いることができる。
【００２９】
下地形成樹脂２及び模様形成樹脂３ともに、本発明の目的を阻害しない限り、通常使用されるその他の各種添加剤を配合することは任意である。
【００３０】
（製造方法）
以下、表面模様構造１０の製造方法について説明する。
【００３１】
先ず、基材１の表面内に、積層しない部分（非積層部２Ｂ）を残すように部分的に下地形成樹脂２を積層し、下地形成樹脂２を積層しない部分（非積層部２Ｂ）を下地形成樹脂積層部２Ａで囲むようにする。
この際、下地形成樹脂非積層部２Ｂを囲む下地形成樹脂積層部２Ａの縁２Ａａを、その内側部分よりも高くするのが好ましい。
【００３２】
下地形成樹脂２を積層する方法としては、それぞれを押出成形する方法、下地形成樹脂２からなるフィルムを圧着ラミネートする方法、下地形成樹脂２を塗工する方法など様々な方法を採用することができるが、所定の非積層部２Ｂを残しながら下地形成樹脂２を積層する点を考慮すると、下地形成樹脂２を塗工する方法が好適である。具体的には、グラビアコート、グラビアリバースコート、グラビアオフセットコート、メイヤーバーコート、エアーナイフコート、スピンナーコート、ロールコート、リバースロールコート、キスコート、ホイラーコート、シルクスクリーンによるベタコート、フローコート、スプレーコート等の公知の塗工手段を用いることができるが、中でも、所定形状の転写部を備えたロールを用いて樹脂を塗工する方法が好適である。
また、下地形成樹脂積層部２Ａの縁２Ａａをその内側部分よりも高くすることを考慮すると、平圧式凸版印刷或いは輪転式凸版印刷で塗工するのが好ましい。
【００３３】
次に、下地形成樹脂積層部２Ａ上に、下地形成樹脂２よりも表面張力の高い模様形成樹脂３をほぼ均一に塗布し、所定時間経過後必要に応じて模様形成樹脂硬化処理を行う。これによって模様形成樹脂積層部３Ａの表面は自然に微細凹凸したエンボス面部４となる。
この際、模様形成樹脂３は、０．２〜２０μｍの厚さに塗布するのが好ましい。
また、下地形成樹脂非積層部２Ｂを囲む縁に沿って下地形成樹脂積層部２Ａ上に適宜幅の模様形成樹脂非積層部３Ｂを形成するようにするのが好ましい。
さらにまた、下地形成樹脂非積層部２Ｂを囲む模様形成樹脂積層部３Ａの縁３Ａａを、その内側部よりも高くするのが好ましい。
【００３４】
模様形成樹脂３を塗布する方法としては、下地形成樹脂２の塗工方法として挙げられた方法を採用することができ、同じように下地形成樹脂非積層部２Ｂを囲む模様形成樹脂積層部３Ａの縁３Ａａをその内側部よりも高くすることを考慮すると、平圧式凸版印刷或いは輪転式凸版印刷で塗工するのが好ましい。
【００３５】
なお、模様形成樹脂３は、下地形成樹脂２を充分に乾燥させた後塗布するようにしてもよいし、また、乾燥しないうちに塗布するようにしてもよい。
【００３６】
必要に応じて行う模様形成樹脂硬化処理は、模様形成樹脂３としてエネルギー線硬化型樹脂を用いる場合は、紫外線、γ線などのエネルギー線を照射可能な装置を用いてそれらを照射するようにすればよい。
【００３７】
このような方法によって表面模様構造を製造すれば、基材１上に非積層部２Ｂを残しながら下地形成樹脂２を積層し、その上に模様形成樹脂３をほぼ均一に塗布し、必要に応じて模様形成樹脂硬化処理を行うだけで、下地形成樹脂積層部２Ａの模様形成樹脂表面を微細凹凸したエンボス面部４とし、下地形成樹脂非積層部２Ｂを抜窓部５とすることができる。
しかも、下地形成樹脂積層部２Ａ或いは下地形成樹脂非積層部２Ｂの形状を変化させることで自在に表面模様をデザインすることができ、また、下地形成樹脂２と模様形成樹脂３の表面張力差を種々変化させることでエンボス面部４の微細凹凸の大きさ及び形状を変化させてその風合い等を変化させることができる。
【００３８】
【実施例】
厚さ０．３ｍｍのアモルファスＰＥＴ（「Ａ−ＰＥＴ」ヘーズ０．８％）の表面に、図１及び図２に示すように、所定の絵柄若しくは文字等（図では「ＡＢＣ」の輪郭）を残すように（すなわち非積層部２Ｂを形成するように）、下地形成樹脂としてＯＰニス（アクリル酸プレポリマー及びアクリル酸オリゴマーを含有するＯＰニス；大日本インキ化学工業製 ダイキュアＲＴ−８、ＪＩＳ Ｋ−６７６８による表面張力３００μＮ／ｃｍ以下、接触角８５°）を厚さ１μｍで塗工して下地形成樹脂積層部２Ａを形成し、該下地形成樹脂積層部２Ａ上に紫外線硬化樹脂インキ（アクリル酸プレポリマー及びアクリル酸オリゴマーを含有する紫外線硬化樹脂インキ；大日本インキ化学工業製 ダイキュアクリア ＵＶ−１６０１ＥＭ、ＪＩＳ Ｋ−６７６８による表面張力３４０μＮ／ｃｍ、接触角７４°）を略均一に厚さ３μｍに塗布し、塗布後２０ｍｍＳＥＣ後に紫外線照射装置で紫外線照射して模様付シートを得た。
【００３９】
得られた模様付シートの表面は、図１の如く、エンボス面部４内に囲まれた透明な抜窓部５（図の「ＡＢＣ」の輪郭）を備えている。
そのエンボス面部４は、平均表面粗さＲａ３．５μｍ、光沢度（６０°）２４、表面の６０°グロス値２４、光線透過率１６．５％、ヘーズ４２．３％、光線反射率６．２％であった。
【００４０】
なお、本発明（実施例含む）において、鏡面光沢度は、ＪＩＳ Ｋ−７１０５に従い、デジタル変角光度計（光源：標準光Ｃ）を用いて、標準光をワークの入射角６０°の方向から照射し、反射角６０°の方向で首記装置で反射した光を測定した値である。
本発明（実施例含む）において、表面粗さ（Ｒａ、Ｒｚ、Ｒmax及びＰc）は、ＪＩＳ−Ｂ０６５１に規定の触針式表面粗さ測定器を用い、触針２μｍ、荷重７０ｍｇ、測定長８ｍｍで測定した場合の値である。
本発明（実施例含む）において、接触角は、接触角計を使用し、試験液として蒸留水を用いて、滴下後３０秒後の値を測定した値である。
本発明（実施例含む）において、光線透過率（全透過、拡散透過及びヘーズ）は、ＪＩＳ Ｋ−７１０５に従い、ヘーズメータを使用して測定した値である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の一例に係る表面模様構造を備えたシート体を示した斜視図である。
【図２】 本発明の一実施形態の一例に係る表面模様構造を備えたシート体の要部の一部断面斜視図である。
【図３】 本発明の一実施形態の一例に係る表面模様構造を備えたシート体の要部の断面図である。
【符号の説明】
１ 基材
２ 下地形成樹脂
２Ａ 下地形成樹脂積層部
２Ａａ 縁
２Ｂ 下地形成樹脂非積層部
３ 模様形成樹脂
３Ａ 模様形成樹脂積層部
３Ａａ 縁
３Ｂ 模様形成樹脂非積層部
４ エンボス面部
５ 抜窓部
１０ 表面模様構造

Claims (7)

1. 透明樹脂からなる基材表面上に下地形成樹脂が部分的に積層され、当該基材表面上に、下地形成樹脂積層部と平面に見てこの下地形成樹脂積層部に囲まれた下地形成樹脂非積層部とを備え、
   前記下地形成樹脂積層部上に模様形成樹脂が積層され、当該模様形成樹脂の表面は微細凹凸したエンボス面部とされ、
   前記下地形成樹脂非積層部は、基材表面が露出した抜窓部とされた構成を備えた表面模様構造。
2. 下地形成樹脂積層部上には、下地形成樹脂非積層部を囲む縁に沿って模様形成樹脂が積層しない模様形成樹脂非積層部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の表面模様構造。
3. 下地形成樹脂非積層部を囲む下地形成樹脂積層部の縁が、下地形成樹脂積層部の内側部分よりも高く形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面模様構造。
4. 下地形成樹脂非積層部を囲む模様形成樹脂積層部の縁が、模様形成樹脂積層部の内側部よりも高く形成されることを特徴とする請求項２に記載の表面模様構造。
5. 下地形成樹脂と模様形成樹脂とのＪＩＳ Ｋ−６７６８による表面張力の差が１０μＮ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表面模様構造。
6. 透明樹脂からなる基材表面上に、凸版印刷によって下地形成樹脂を部分的に積層させて、当該基材表面上に下地形成樹脂積層部と平面に見てこの下地形成樹脂積層部に囲まれた下地形成樹脂非積層部とを形成し、
   当該下地形成樹脂積層部上に、下地形成樹脂よりも表面張力の高い模様形成樹脂を凸版印刷によって積層させ、必要に応じて模様形成樹脂に対する硬化処理を行い、当該模様形成樹脂の表面を微細凹凸させてエンボス面部とし、
   前記下地形成樹脂非積層部は、基材表面が露出した抜窓部とすることを特徴とする表面模様構造の製造方法。
7. 下地形成樹脂と模様形成樹脂とのＪＩＳ Ｋ−６７６８による表面張力の差を１０μＮ／ｃｍ以上とすることを特徴とする請求項６に記載の表面模様構造の製造方法。

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