JP4608123B2

JP4608123B2 - 積層シート

Info

Publication number: JP4608123B2
Application number: JP2001097124A
Authority: JP
Inventors: 深田泰秀
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP2002292783A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンソールパネル、センタークラスター、スイッチベースなどの自動車内装部品、塗装模様のサイドマットガード、バンパー、ホイルキヤップやモールなどの自動車外装部品、その他家電・携帯電話、建材などを加飾するために用いられる積層シートに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、立体感のある視覚効果を発揮する意匠、例えば幾何学的模様などを積層シートを用いて表現する手段としては、透明な基体シートの一面に金属層を有し、他面にカーボンクロス柄を呈するインキパターン層を有する積層シート（特開平10-44186）を用いるものがある。この積層シートは、金属層で反射する光線がカーボンクロス柄を呈するインキパターン層の隙間を通して縞状に見えるため、本物のカーボン繊維の如き立体感を表現できるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来は、次のような課題があった。
（１）透明な基体シートの「裏面」の金属層の反射光線のみで光沢を出していたので、光沢度の強度や質感を調節しにくく、インキパターン層の立体感の強弱を出しにくかった。
【０００４】
（２）透明な基体シートの「厚み」により光沢の見え方を異ならせて、カーボンクロス柄の立体感を増大させていたが、基体シートの厚みをあまりに大きくすると光沢度が落ちてしまうので、基体シートの厚みを大きくするには限界があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明の積層シートは、次のように構成した。請求項１に記載の発明は、偏光フレークを含むインキパターン層、基体シート、および金属層がこの順に配置された積層シートであって、基体シートが、２５×１０^−３ｍｍ〜３００×１０^−３ｍｍの厚みを有し、かつ、ＪＩＳ−Ｋ６７３４における１００℃での熱収縮率（％）（ＭＤ方向をａｍ、ＴＤ方向をａｔとする。）が関係式０.０１＜ａｍ＜３.００、−２.００＜ａｔ＜１.００を満たすものであるとともに、金属層が、積層シートを加熱して立体形状に変形させることによりマイクロクラックが発生可能なものであることを特徴とする積層シートである。請求項２に記載の発明は、積層シートを加熱して立体形状に変形させることにより、金属層にマイクロクラックを発生させた前記の積層シートである。請求項３に記載の発明は、金属層が、融点Ｔ（℃）、ヤング率ｂ（Ｎ／平方ｍ）をパラメーターとして関係式１＜ｂ／１０^８Ｔ＜１．５を満たすような金属を用いて蒸着により形成された層である前記の積層シートである。請求項４に記載の発明は、インキパターン層の画線部が、積層シートの全面積のうち１０％〜１００％を占めるように形成されている前記の積層シートである。請求項５に記載の発明は、金属層上に、射出成形樹脂と相溶性のある無延伸シートが積層された前記の積層シートである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の積層シートは、偏光フレークを含むインキパターン層１、基体シート２、および金属層３がこの順に配置された積層シートであって、基体シート２が、２５×１０^−３ｍｍ〜３００×１０^−３ｍｍの厚みを有し、かつ、ＪＩＳ−Ｋ６７３４における１００℃での熱収縮率（％）（ＭＤ方向をａｍ、ＴＤ方向をａｔとする。）が関係式０.０１＜ａｍ＜３.００、−２.００＜ａｔ＜１.００を満たすものであるとともに、金属層３が、積層シートを加熱して立体形状に変形させることによりマイクロクラックが発生可能なものである。
【０００７】
偏光フレーク４を含むインキパターン層１、基体シート２、および金属層３がこの順に配置された積層シートとあるのは、インキパターン層１、基体シート２、および金属層３の各層が直接密着していてもよいし、各層間に別のインキ層などが介在してもよいことを意味する。
【０００８】
以下、説明の便宜上、金属層３、基体シート２、インキパターン層１の順に説明する。
【０００９】
金属層３は、積層シートを加熱して立体形状に変形させることによりマイクロクラックを発生可能なものである。金属層３の材質としては、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）などがある。金属層３の形成方法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング（ＩＰ）法などがある。金属層３の膜厚としては、１００〜７００×１０^−３ｍｍ（１００〜７００Å）がある。この膜厚であると、積層シートを立体形状に変形させることにより金属層３に均一なマイクロクラックを発生させやすくなる。金属層３に形成されるマイクロクラックの程度は、最大外径が１０〜２００×１０^−３ｍｍ（１０〜２００μm）の破片が形成されるようにすることができる。破片が１０×１０^−３ｍｍより小さいと光の散乱性が低くなりやすい。２００×１０^−３ｍｍを超えると意匠性が低くなりやすい。特に、偏光フレーク４による光線と有効に干渉させるためには、破片の最大外径は３０〜１００×１０^−３ｍｍ（３０〜１００μm）がよい。
【００１０】
金属層３は、融点Ｔ（℃）、ヤング率ｂ（Ｎ／平方ｍ）をパラメーターとして関係式１＜ｂ／１０^８Ｔ＜１．５を満たすような金属を用いて蒸着により形成された層であってもよい。
【００１１】
「ｂ／１０^８Ｔ」の導出理由は、金属の融点とヤング率のバランスがある一定の比例定数のもとで直線を描くものについては、より均一なマイクロクラックを発生させることができるからである。
【００１２】
下限を「１」とした理由は、ヤング率は金属の弾性に起因する数値であるため、ｂ／１０^８Ｔが１より小さいと、積層シートを加熱して立体形状に変形させることにより金属層３にマイクロクラックを発生させにくくなるからである。
【００１３】
【００１４】
上限を「１．５」とした理由は、金属の分子運動が、積層シートの加熱時に全域に活発になるようにしてムラなくマイクロクラックを発生させるためである。
【００１５】
「融点Ｔ（℃）」とは、一定気圧（１ａｔｍ）のもとで固相状態の物質が液相と平衡を保つ時の温度のことである。例えば、「金」の融点は１０６４.４℃であり、「チタン」の融点は１６６０℃である。
【００１６】
「ヤング率ｂ」とは、一様な太さの棒の一端を固定し、他端を軸方向に押す（または引く）場合、棒の断面に働く応力をＴ、単位長さあたりの伸び（または縮み）をεとすれば、比例限界内でＴ＝Ｅεという関係式が成り立ち、このときの比例定数Ｅ＝Ｔ／εをヤング率という。弾性率の一種で伸び弾性率ともいう。例えば、「金」のヤング率は８０×１０^９Ｎ／平方ｍであり、「チタン」のヤング率は１１６×１０^９Ｎ／平方ｍである。
【００１７】
各種金属のｂ／１０^８Ｔの値を表１に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
金属層３上には、射出成形樹脂と相溶性のある無延伸シートを積層してもよい。真空蒸着法等により形成される層は一般に射出成形樹脂と接着しにくいので、積層シートと射出成形樹脂とを確実に一体化接着させるためである。このような無延伸シートとしては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂などがある。積層方法としては既知の熱ラミネート、押出しラミネート、ドライラミネート、ホットメルト等を使用することができる。
【００２０】
基体シート２は、２５×１０^−３ｍｍ〜３００×１０^−３ｍｍの厚みを有し、かつ、ＪＩＳ−Ｋ６７３４における１００℃での熱収縮率（％）（ＭＤ方向をａｍ、ＴＤ方向をａｔとする。）が関係式０.０１＜ａｍ＜３.００、−２.００＜ａｔ＜１.００を満たすものである。基体シート２の材質としては、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などがある。基体シート２の透明度としては、ＪＩＳ−Ｋ７１０５の測定方法において０.３〜１２の数値を示す透明度とすることができる。より好ましくは、金属層３による散乱光線と偏光フレーク４を有するパターン層による散乱光線とをより有効に干渉させるためには、透明度は０.３〜４.５の数値がよい。
【００２１】
基体シート２の「厚み」が２５×１０^−３ｍｍより小さいと、金属層３による散乱光線と偏光フレーク４を有するパターン層による散乱光線とが干渉しないので、インキパターン層１の立体感の強弱を確保しにくくなる。厚みが、３００×１０^−３ｍｍより大きいと、基体シート２を加熱したときに基体シート２内を熱が伝導しにくくなり、一枚の基体シート２に収縮率の異なるエリアが併存しやすくなる。このため、金属層３のマイクロクラックの破片の細かさがエリア毎に異なったり、クラックの発生する密度が異なることにより、光沢度にムラが発生する。
【００２２】
基体シート２の「熱収縮率」は、ＪＩＳ−Ｋ６７３４における測定方法において、１００℃での関係式が、０.０１＜ａｍ＜３.００、−２.００＜ａｔ＜１.００を満たすものである。なお、ＭＤ方向をａｍ、ＴＤ方向をａｔとする。ここでＭＤ方向とは、基体シート２を巻取る際の巻き取り方向のことをいい、ＴＤ方向とは、基体シート２を巻取る際の幅方向のことをいう。
【００２３】
ａｍ≦０.０１、ａｔ≦−２.００の場合は、専らТＤ方向の大きな伸びのみによって金属層３にクラックを発生させることになるので、金属層３の破片が大きくなりすぎることになる。
【００２４】
ａｍ≦０.０１、ａｔ≧１.００の場合は、専らТＤ方向の大きな縮みのみによって金属層３にクラックを発生させることになるので、金属層３が皺状になりやすくなり、光の散乱が細かくなりすぎる。
【００２５】
ａｍ≧３.００、ａｔ≦−２.００の場合は、ТＤ方向、ＭＤ方向ともに変形が大き過ぎて、歪んだ破片が全面に形成されやすくなり、光の散乱が安定しにくい。
【００２６】
ａｍ≧３.００、ａｔ≧１.００の場合は、前記ａｍ≦０.０１、ａｔ≧１.００の場合よりもさらに金属層３が皺状になりやすく、光の散乱が細かくなりすぎる。
【００２７】
金属層３の材質と基体シート２の材質の組合せで、最も良いのは、基体シート２がアクリル系樹脂よりなり、金属層３の材質がクロムの場合である。アクリル系樹脂よりなる基体シート２は、透明性・立体加工性・耐光性・表面硬度に優れ、クロムは、耐腐蝕性に優れており、意図的にマイクロクラックを発生させても耐性劣化は発生しないなどの理由による。
【００２８】
インキパターン層１は、偏光フレーク４を樹脂バインダーに含有させたインキでパターン状に形成した層である。インキパターン層１の膜厚としては、１〜１０×１０^−３ｍｍ（１〜１０μm）がある。インキパターン層１の形成方法は、オフセット、グラビア、スクリーン、フレキソなどの通常の印刷法がある。偏光フレーク４の材質としては、リーフィングタイプのアルミペーストやノンリーフィングタイプのアルミペーストやパール顔料などがある。ノンリーフィングタイプの偏光フレーク４は樹脂バインダー中への分散が容易である。偏光フレーク４の形状としては、球状、粒状、角状、鱗片状や小判状の形状などがある。偏光フレーク４の大きさとしては、最大径３６×１０^−３ｍｍ（３６μm）で最大厚み１０×１０^−３ｍｍ（１０μm）の粒状のものや、最大径２５×１０^−３ｍｍ（２５μm）で最大厚み５×１０^−３ｍｍ（５μm）の鱗片状のものがある。
偏光フレーク４の含有率としては、重量比で樹脂バインダー１００に対し、５〜４０部となる含有率がある。５部より小さいと偏光が低くなり金属層３からの光線との干渉性が低くなるため、インキパターン層１の立体感の強弱を確実に出しにくくなる。４０部より大きいとインキパターン層１が凝集破壊を起こしやすくなるため物性が不安定となり、インキパターン層１が割れたり、隣接する層との密着性が落ちたりする。
【００２９】
特に、マイクロクラックを有する金属層３からの光線と有効に干渉させるための上記各要素（材質、形状、大きさ、含有率）の組合せとして、材質がノンリーフィングタイプのアルミペーストで、形状が鱗片状、大きさが２０〜４０×１０^−３ｍｍ（２０〜４０μm）、含有率が重量比で樹脂バインダー１００に対し１０〜２０部の組合せの条件とするとよい。
【００３０】
樹脂バインダーとしては、ポリビニル系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂などがある。溶剤としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メタノール、イソプロパノール、アセトンなどがある。
【００３１】
インキパターン層１は、最外層となるため、高度の耐光性、耐薬品性等が要求される場合は、紫外線吸収剤を混入させたり、熱硬化型あるいは紫外線硬化型の樹脂でインキパターン層１を覆ったりすることができる。
【００３２】
インキパターン層１の画線部は、基体シート２の全面積のうち１０％〜１００％の面積を占めるように形成してもよい。
【００３３】
面積の占有率が１０％より小さくなると、インキパターン層１による散乱光線が弱くなり、金属層３のみで光が乱反射するため、干渉性が低くなるからである。
【００３４】
面積の占有率が１００％でも構わないのは、マイクロクラックを発生させた金属層３の光沢度が高く、金属層３による散乱光線と偏光フレーク４の有するパターン層による散乱光線とが干渉を生じるからである。なお、インキパターン層１中の偏光フレーク４の添加量を調節すれば、偏光フレーク４間に隙間を生じさせることによって、前記干渉に変化を生じさせることもできる。
【００３５】
【実施例１】
以下のようにして、自動車内装用のセンタークラスターを作製した。
厚さ１２５×１０^−３ｍｍ（１２５μm）の三菱レイヨン製アクリルフィルムＨＢＸＮ−４７を基体シートとして使用し、グラビア印刷にて幾何学模様のインキパターン層を印刷した。基体シートのＪＩＳ−Ｋ６７３４における１００℃での熱収縮率（％）（ＭＤ方向をａｍ、ＴＤ方向をａｔとする。）はａｍ＝１.０、ａｔ＝−０.２であった。インキパターン層のグラビア印刷で使用した樹脂バインダーはポリメタクリレート樹脂であった。偏光フレークはアルミフレークであった。偏光フレークの含有率は、重量比で、ポリメタクリレート樹脂：偏光フレーク＝１０：１であった。画線部が、基体シートの全面積のうち３５％の面積を占めていた。
【００３６】
次に、基体シートのインキパターン層と逆の面にＣｒを用いて蒸着を行ない、金属層を形成した。さらに、積層シートの金属層側が射出成形樹脂と接着しやすくするために、金属層上に接着層をグラビア印刷にて印刷し積層シートとした。金属層の（ｂ／１０^８Ｔ）は、１．３３であった。なお、Ｃｒの融点Ｔ（℃）は１８６０℃、ヤング率ｂ（Ｎ／平方ｍ）は２４８×１０^９である。接着層はアクリル系樹脂にて印刷を行った。
【００３７】
次にこの積層シートを３００℃に保たれた熱源で接着層側より１０秒間加熱し射出成形金型内で真空吸引を行ないセンタークラスターの立体形状に変形させた。この際、金属層にはマイクロクラックが形成された。真空吸引直前の積層シートの表面温度は１６３℃であった。
【００３８】
その後型締めをし、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂を樹脂温２２０℃で射出した。成形品表面は、積層シートの変形により全面に渡って均一にマイクロクラックが発生した金属層による散乱光線と、インキパターン層のアルミフレークによる散乱光線とが干渉し、立体感のある幾何学模様を有する成形品を得た。金属層による偏光とインキパターン層による偏光との２種の偏光現象により縞干渉が発生した立体感のある成形品であった。
【００３９】
【実施例２】
以下のようにして、自動車内装用のスイッチベースを作製した。
厚さ１３０×１０^−３ｍｍ（１３０μm）の帝人化成製ポリカーボネートフィルムパンライト１３０を基体シートとして使用し、スクリーン印刷にて幾何学模様のインキパターン層を印刷した。基体シートのＪＩＳ−Ｋ６７３４における１００℃での熱収縮率（％）（ＭＤ方向をａｍ、ＴＤ方向をａｔとする。）はａｍ＝０.１、ａｔ＝−０.０５であった。インキパターン層のスクリーン印刷で使用した樹脂バインダーはポリカーボネート樹脂であった。偏光フレークはパール顔料であった。偏光フレークの含有率は、重量比で、ポリカーボネート樹脂：偏光フレーク＝１０：１.５であった。画線部が、基体シートの全面積のうち１００％の面積を占めていた。
【００４０】
次にインキパターン層と逆の面にイオンプレーティング法にてニッケルの金属層を形成した。さらに、グラビア印刷にて接着層を印刷し、金属層側が射出成形樹脂と接着しやすくするために、接着層上に無延伸シートを積層した。接着層の樹脂バインダーは２液硬化型ウレタン系樹脂であり、無延伸シートはポリプロピレン樹脂シートで、厚みが０.３ｍｍであった。金属層の（ｂ／１０^８Ｔ）は、１．４３であった。なお、ニッケルの融点Ｔ（℃）は１４５０℃、ヤング率ｂ（Ｎ／平方ｍ）は２０７×１０^９である。接着層はアクリル系樹脂にて印刷を行った。
【００４１】
次にこの積層シートを３００℃に保たれた熱源で接着層面側より２０秒間加熱し真空成形用金型内で真空吸引を行ない立体形状に変形させた。この際、金属層にはマイクロクラックが形成された。真空吸引直前の積層シートの表面温度は１７２℃であった。
【００４２】
その後、真空成形用金型より脱型し、所定の形状に打ち抜きを行い、射出成形金型にセットし、型締めをし、ポリプロピレン樹脂を樹脂温２００℃で射出した。成形品表面は、積層シートの変形により全面に渡って均一にマイクロクラックが発生した金属層による散乱光線と、インキパターン層のアルミフレークによる散乱光線とが干渉し、立体感のある幾何学模様を有する成形品を得た。
【００４３】
【発明の効果】
この発明の積層シートは、偏光フレークを含むインキパターン層、基体シート、および金属層がこの順に配置された積層シートであって、基体シートが、２５×１０^−３ｍｍ〜３００×１０^−３ｍｍの厚みを有し、かつ、ＪＩＳ−Ｋ６７３４における１００℃での熱収縮率（％）（ＭＤ方向をａｍ、ＴＤ方向をａｔとする。）が関係式０.０１＜ａｍ＜３.００、−２.００＜ａｔ＜１.００を満たすものであるとともに、金属層が、積層シートを加熱して立体形状に変形させることによりマイクロクラックが発生可能なものである。
【００４４】
つまり、基体シートの一方側に「偏光フレーク」を有するインキパターン層を配置しているので、次の効果を奏する。
【００４５】
（１）偏光フレークの量や大きさ、形状などを変えることにより、光沢度の強度や質感を任意に調節できる。（２）基体シートを厚くして立体感を増大させた場合でも、偏光フレークの光沢作用により、光沢度の低下を防ぐことができる。
【００４６】
また、基体シートが特定の熱収縮率を有するので、金属層にマイクロクラックを確実に発生させることができるという効果を奏する。
【００４７】
また、基体シートの一面に金属層を形成し、他面にインキパターン層を形成しているので、次の作用効果を奏する。
【００４８】
金属層による散乱光線と偏光フレークを有するパターン層による散乱光線とを干渉させることを可能とし、また、偏光フレークの量や大きさや形状などと、金属層に発生したマイクロクラックの大きさによりもたらされる前記干渉の度合いや基体シートの厚みの変化により、インキパターン層の立体感の強弱を確実に出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の積層シートの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１インキパターン層
２基体シート
３金属層
４偏光フレーク

Claims

偏光フレークを含むインキパターン層、基体シート、および金属層がこの順に配置され、加熱され立体形状に変形され、その変形により前記金属層にマイクロクラックが形成された積層シートであって、
前記変形の前の基体シートが、２５〜３００μｍの厚みを有し、かつ、ＪＩＳ−Ｋ６７３４における１００℃での熱収縮率（％）（ＭＤ方向をａｍ、ＴＤ方向をａｔとする。）が関係式０.０１＜ａｍ＜３.００、−２.００＜ａｔ＜１.００を満たすものであり、
前記変形の前の前記金属層は、厚みが１００〜７００Åに設定され、融点Ｔ（℃）、ヤング率ｂ（Ｎ／平方ｍ）をパラメーターとして関係式１＜ｂ／１０^８Ｔ＜１．５を満たし、
前記マイクロクラックの破片の最大外形は、３０〜１００μｍであり、
前記変形の前の前記偏光フレークの含有率は、重量比で樹脂バインダー１００部に対し、５〜４０部である、積層シート。
前記インキパターン層の画線部が、前記基体シートの全面積のうち１０％〜１００％を占めるように形成されている、請求項１記載の積層シート。
前記金属層側が射出成形樹脂に接着される請求項１又は２記載の積層シートであって、
前記金属層上に積層された、前記射出成形樹脂と相容性のある無延伸シートを更に備えた、請求項１又は２記載の積層シート。
前記基体シートの材質がアクリル系樹脂であり、前記金属層の材質がクロムである、請求項１から３のいずれかに記載の積層シート。