JP4979770B2 - ３次元コーティングを備えた車両構造体及び方法 - Google Patents

Description

本開示の主題は、３次元的触感のあるコーティングを有する車両構造体／表面、及びそれに関連する製造方法に関する。より具体的には、本開示の主題は、内装又は外装表面に３次元的触感のあるパターンと固有の３次元的外観とを有するコーティングを設けた車両基材表面に関する。
［関連技術の簡単な説明］
関連技術として、特定の視覚的外観を得るために、塗料及び／又は金属フィルム層を基材にコーティングする様々な方法が記載されている。これらのコーティング方法は、基材の種類、形成するコーティング、及び所望する基材の視覚的外観などによって選択される。例えば、自動車業界では、車体トリム片のようなある特定の要素に、自動車の車体部と一致するように或いは該車体部の外観を更に向上させるように金属外観を与えることは有利である。

自動車業界においては、表面外観上の欠陥を極小化する又は覆い隠すような保護的、機能的、さらには装飾的コーティングが強く望まれている。しかしながら、この要望は未だ満たされていない。

例えば、米国特許第５，０１７，６３８号には、前方から見たときに強調された金属的風合いを付与しさらに良好なフリップフロップ特性を有する新規の金属塗料フィルムが記載されている。また、米国特許第３，５８０，７６８号には、塗料を塗った表面上に液滴を付与し、液滴の周りの塗料を乾燥し、その後全表面に塗料を再び吹き付け塗装することで３次元効果を呈する塗料が記載されている。日本国特許第２００００５２７００号には、発光部分に斑入りパターンを付与するために粗粒化した塗料粒子を含有する自動車用コーティングフィルムが記載されている。更に、日本国特許第１０００５６８８号には、表面に光硬化性材料を付与し、パターンフィルムを塗付し、露出している光硬化性材料を光硬化し、その後未硬化部分を除去して突状のパターンを形成することにより得られた自動車表面用３次元デザインパターンが記載されている。米国特許公報第２００２／０１１９２５９号には、装飾用金属外観を呈し、紫外線（ＵＶ）硬化性塗料によりコーティングされ得る、自動車車体上の物理蒸着（ＰＶＤ）フィルムが記載されている。更に、米国特許第５，０１７，６３８号には、「３次元効果」を発揮する金属塗料フィルムが開示されている。上記の関連技術の各文献はその全体を引用によりここに援用する。

しかしながら、上記の関連技術は、装飾用効果を発揮するよう基材をコーティングするという当面の必要性を解決するものではない。
［概要］
請求項１記載の発明は、物理蒸着，化学蒸着又は塗布から選択される金属化技術を使用してフィルム基材上に形成された薄層と、前記薄層上に配置され、人間の感覚で識別可能な３次元パターンを形成する程度にまで前記薄層から延設されたＵＶ硬化性インク層と、を有するフィルムと；ポリカーボネート／アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材およびアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材の少なくとも１つからなり、前記フィルムの下に配設された車両表面基材と；を備える、３次元コーティングを備えた車両構造体であって、前記フィルム基材はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材からなり、前記フィルムと前記車両表面基材との間の付着を補助する結合層として前記薄層と前記車両表面基材とに直接接触するように配置されることを特徴とする。

また請求項１０記載の発明は、請求項１記載の発明の構成を備えた車両構造体を提供する方法であって、物理蒸着，化学蒸着又は塗布から選択される金属化技術を使用してアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材上に薄層を形成し、前記薄層上にＵＶ硬化性インクを付与し、前記ＵＶ硬化性インクを放射線源により露光して前記薄層上に３次元的触感のあるパターンを作成して、フィルムを形成すること；及び前記フィルムの下に、ポリカーボネート／アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材およびアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材の少なくとも１つからなる車両表面基材を射出成形すること；からなることを特徴とする。

本発明の一実施例では、薄層がクロム、サテンニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、ブロンズ、銀、金などの金属であってもよい、金属外観を有する薄層を設けることを備える。前記コーティングは、オーディオパネル、ハンドルのガーニッシュ、シフトレバーのエスカッション、カップホルダー、ドアガーニッシュなどを含む、様々な車両表面に形成することが可能である。前記３次元パターンは、ライン、装飾用形態、多色パターン、マーク、点字、ロゴ、擬似木材、擬似金属、擬似プラスチックなどを含む、デザイナーが車両表面に選択する大抵の想定され得るパターンであることが可能である。

本発明の特徴によれば、３次元コーティングを有する車両構造体が、物理蒸着，化学蒸着又は塗布から選択される金属化技術を使用してフィルム基材上に形成された薄層からなるフィルムと、前記薄層の上に配設したＵＶ硬化性インクとを備えることが可能である。前記ＵＶ硬化性インクは、それぞれ別々の異なる複数の領域に配設され、前記ＵＶ硬化性インクの別々の異なる領域が人間の触覚で識別可能な３次元パターンを形成する程度にまで薄層から延設されることが可能である。車両表面基材はポリカーボネート／アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材およびアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材の少なくとも１つからなり、フィルムの下に配置することが可能である。

本発明の他の特徴によれば、３次元コーティングを備えた車両構造体を提供する方法は、物理蒸着，化学蒸着又は塗布から選択される金属化技術を使用してアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材上に薄層を形成し、前記薄層の上にＵＶ硬化性インクを付与し、前記ＵＶ硬化性インクを放射線源により露光して薄層の上に３次元的触感のあるパターンを作成することにより、フィルムを形成することを備えることが可能である。また、該方法は、前記フィルムの下に、ポリカーボネート／アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材およびアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材の少なくとも１つからなる車両表面基材を射出成形することを備えることも可能である。

他の実施例では、前記物理蒸着（ＰＶＤ）コーティング及び方法は、イオンプレーティング、イオン注入、及びスパッタリングを備える。

更に他の実施例では、前記コーティング及び方法は、複数のドットを含む３次元的触感のあるパターンを与える。他の実施例では、前記複数のドットは、薄層の全表面積の０％から１００％までの任意の量の表面積を占有することが可能である。また、前記ドットは、審美的要件や適用要件により決定され得る任意のドット密度を有することが可能である。

更に他の実施例では、前記コーティング及び方法は、可撓性、半可撓性、又は剛性のフィルム基材を備える。

他の実施例では、本発明の方法は、異なる直径を有する複数のドットを備える。また、前記ドットは、カーボンファイバー、木目を模擬する細長い形状、幾何学的形状、金属網掛け形状、又はデザイナーが特定の用途で有用であると決めた他の任意の形状など、様々な形状を有していても良い。使用可能な他の形状としては、ライン、縦長ドット、装飾用形態、多色ドット、マーク、点字、ロゴ等が挙げられる。

他の実施例では、本発明は、ＰＶＤ技術を使用してフィルム基材上に薄膜金属層を形成すること、該薄膜金属層の上にＵＶインクを付与すること、該ＵＶインクを放射線源により露光すること、該薄膜金属層上に複数のドットを作成することを備えた装飾用コーティングを車両表面基材に形成する方法を含む。

更に他の実施例では、前記方法は、３次元的触感のあるパターンを作成する複数のドットを含む。

本発明の更に他の特徴及び特性は、それに従って構成された実施例の以下の詳細な説明と、添付の図面を併せて参照することで当業者には明らかになるであろう。

次に、本発明を、方法及びコーティングされた車両構造体の単なる一例としての実施例及び添付の図面を参照してより詳細に説明する。

図１は、本発明による方法によって作成された要素の実施例の断面図（層１、２、及び３）である。

図２は、本発明による方法によって作成された３次元的触感のあるパターンの実施例を示す図である。

図３は、本発明による方法によって作成された要素の他の実施例の断面図である。

図４は、本発明の実施例による方法工程を示す模式図である。

本発明は、装飾用外観を有し車両表面基材に形成される、物理蒸着（ＰＶＤ）フィルムなどのフィルム、及びその形成方法に関する。

「基材」とは、該基材の上に容易に薄層が形成されるように該基材の表面が従来公知の手段で処理された、単層又は多層構成部分を意味する。例えば、基材に金属フィルムを設ける処理のために、例えば接着性ベースコート、ベース材料、接着促進剤、結合層等の様々な材料を基材の上に形成することが可能である。更に、本発明は、基材上に３次元的効果を呈するデザインを作成する方法に関する。

この出願において、「要素」は、本開示の主題の方法により作成された多層構成部分を記述するために使用される。図１に示すように、要素は、複数の層を含むことが可能である。これら複数の層は、第１層１（フィルム基材）、第２層２（前記薄層）、及び第３層３（３次元的触感のあるパターン）を含むことが可能である。該要素は、装飾用外観などの視覚的外観を高めるために、様々な種類の装置や構造体と共に使用することが可能である。これら構造体及び装置は、例えば、装飾用トリム片、バンパー、内装トリム構成部分、外部ミラーハウジング等の、自動二輪車、壁部、トラック、自動車車体部などの多種類の基材材料を含むことができる。より具体的には、前記要素は、車両オーディオパネル、ハンドルのガーニッシュ、車両シフトレバーのエスカッション、車両カップホルダー、車両ドアガーニッシュ等と一緒に使用することが可能である。

第１層１において、フィルム基材は可撓性、半可撓性、又は剛性であることができ、その形状は複数の従来の成形法や押出法のいずれかを使用して形成可能である。例えば、第１層１は、米国特許第５，８３７，３５４号及び同４，５５１，３８７号に開示されているような従来のコーティング方法により作成可能である。前記第２層２は、コーティングされた車体部又は他の構造体のものと合致する薄膜金属フィルム又は塗料であってもよい。この層２は、真空金属化又は真空蒸着などの金属化方法により付着可能である。米国特許公報第２００３／００３７４４３（Ａ１）号に開示されているように、真空蒸着とは、本発明の使用を意図されている、物理蒸着（ＰＶＤ）又は低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）などの、原子又は分子を個々に付着させる方法に用いられる言葉である。様々な種類のＰＶＤが従来公知であり、例としては、真空蒸着、スパッター蒸着、スパッタリングなどが挙げられる。物理蒸着法は、局部的な領域ではなく対象物全体に同時にコーティングを付着させるクリーンな乾式の真空蒸着法である。反応性ＰＶＤ硬質コーティング法では、高密度の硬質コーティングを得るために、窒素、酸素、又はメタンなどの活性ガスと併用して金属を付着する方法と、基材のプラズマ衝撃とを組み合わせて用いる。主なＰＶＤ法は、イオンプレーティング、イオン注入、及びスパッタリングである。

前記第３層３は、第２層２の上に付与されるＵＶ硬化性インクであってもよい。この層３は、構造体に触感のある３次元パターンを与える硬化物であってもよい。

本発明の一実施例では、前記金属化技術はＰＶＤにより行う。第１層１上に金属外観を与える薄膜金属層又はシート２で第１層１を覆うために、スパッタリング法が使用可能である。更に、この薄膜金属コーティングは、要素に反射性の金属的外観を付与する、又は木目外観や他の様々な外観を与えるのに十分な厚さであればよい。また、前記薄膜金属コーティングのサイズは任意の範囲でよく、厚さは望ましくは０〜５０μｍであり、車両用途では４０μｍが好適である。薄膜金属層は、クロム、サテンニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、ブロンズ、銀、金等の金属を含有することが可能である。

本発明の実施例では、前記層３用放射線硬化性配合物は、紫外光硬化インク（ＵＶインク）である。ＵＶインクは、ＵＶ光源による露光時に溶媒を放出せず粘度が変化しないため、本実施例で好適に使用される。また、ＵＶインクは、特に、ＵＶ光源による露光時に硬化し乾燥するように調製される。また、ＵＶインクを紫外光により露光したとき、インク分子が重合して硬質のインクフィルムとなる。ＵＶインクを使用する他の利点としては、乾燥時間が非常に短いということが挙げられる。

前記ＵＶインクは、吹き付け塗装、シルクスクリーニングなどの公知の任意の方法により層３上に塗付される。ＵＶ光源による露光後、インクは重合して、多様な形状及びパターンの形態をとることが可能な複数のドットを形成する。ＵＶインクの吹き付け塗装／シルクスクリーニング及びその後の硬化により得た前記複数のドットは、要素に３次元的触感のある手触りを付与する。前記複数のドットは光の反射の仕方に影響を与え、それにより最終的な装飾用３次元的外観に影響を及ぼす。よって、構成されたパターンを操作して、基材上に所望の外観を実現することが可能である。前記複数のドットは、デザイン要件により決定されるように、表面部分の任意の面積を占めることが可能である。ドットの形状は多様であり、例としては、縦長の木材擬似パターン、円形、矩形、他の幾何学的形状、点字、マーク、ロゴ等が挙げられる。

したがって、自動車用トリム片のような要素を装飾用コーティング法によりコーティングした場合、装飾用３次元的触感のある外観を得ることが可能となる。これにより、視覚的外観の向上だけでなく、異なる要素上で表面欠陥などの欠陥を覆い隠す効果も生じる。

図３に、本発明の原理による、車両表面基材上の３次元フィルムの他の実施例の断面図を示す。本実施例では、ＵＶ硬化インク２３がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）層２５上に配置される。薄層２２がＰＭＭＡ層２５の下でありまたアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）結合層２４の上に配置される。上記層２２〜２５はすべて、ポリカーボネート／アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＰＣ／ＡＢＳ）基材などの車両表面基材の上に配設可能な前記「フィルム」２０とみなすことができる。特に、前記ＰＣ／ＡＢＳ基材２１は、車両ドアガーニッシュ、車両ハンドルのガーニッシュ、車両シフトレバーのエスカッション、車両カップホルダー、車両オーディオパネル等の車両表面基材とすることが可能である。以下により詳細に説明するように、前記フィルム２０は、射出成形と真空又は圧空成形の併用などの様々な方法により、別途車両表面基材に付与することが可能である。

前記薄層２２は、ＰＶＤ又は他の公知のコーティング／付着方法により形成可能であり、その厚さは２００−６００オングストロームの範囲の任意の厚さであってよい。前記ＵＶ硬化インク２３は厚さ４０μｍであってもよく、一方前記ＰＣ／ＡＢＳ基材２１は厚さ２ｍｍ、前記フィルム２０は全厚さが約１ｍｍであってもよい。前記ＡＢＳ結合層２４は、ＰＣ／ＡＢＳ基材２１へのフィルム２０の付着を補助するために薄層２２の下に設けることが可能である。前記ＰＭＭＡ層２５は、ＵＶ添加剤を含有し、一般にフィルム及び他の構成部分材料のスクラッチ傷や劣化を防ぐ保護層として機能する透明な層であってもよい。

前記様々なフィルム及び車両表面基材層には他の材料が使用可能であることはもちろんである。例えば、前記ＰＣ／ＡＢＳ基材２１の代わりに、ＡＢＳ基材を使用することが可能である。また、前記薄層２２を顔料層に換えて、フィルム２０に、上述のような木目デザインを作り出したり、あるいは他の装飾用外観を付与したりすることも可能である。所望ならば、木目顔料層の上にＵＶ硬化インクを配置して、節のある木目等の本物のような質感を付与することも可能であろう。

図４ａ−４ｆに、本発明の原則に沿った、車両表面基材にコーティングを塗付する製造方法の一例を示す。図４ａでは、金型１０２の上方に配置されたヒータ１０１によりフィルム３０を加熱する。その後、図４ｂに示すようにヒータ１０１を取り除き、図４ｃに示すように金型１０２上に前記フィルム３０を真空成形（又は、圧空成形等）する。フィルム３０の真空成形後、図４ｄに示すようにフィルム３０を従来の任意のトリミング法により適当な形状にトリミングすることが可能である。前記フィルム３０を所望の形状にトリミングした後、図４ｅに示すようにフィルム３０を射出成形金型１０３に設置し、その後フィルム３０を内包したまま金型を閉じる。射出成形金型１０３を閉じた後、車両表面基材材料を、前記フィルム３０上に成形するように、金型キャビティ内に注入する。このようにして、前記フィルム３０は車両表面基材３１に付着し、金型１０３から取り出し可能となる。図４ｆは、射出成形金型１０３から取り出した最終製品を示す。

一般に、フィルムを金型１０２の形状の上に「引きおろす」ように金型１０２の上にフィルム３０を成形する方法では、真空成形方法が使用される。しかしながら、最終的なフィルム形態の幾何学形状がより複雑又は難解な場合には、通常圧空成形が使用される。例えば、真空成形は、車両カップホルダー、車両シフトレバーのエスカッション、及び他の複雑でない構造体に使用される基材の上にフィルムを成形するときに、よく使用される。一方、圧空成形は、車両オーディオパネル及び車両の他の同様に複雑な構造体用のフィルムの成形に通常使用される。

図４ｅに示すように、一般に射出成形は、ＵＶインク層２３により付与される３次元的触感のある表面の高さを減少させることに留意されたい。これは、射出成形中にＵＶ硬化インクがＰＭＭＡ層２５に潜り込むことに起因する。しかしながら、この特性は利用者により感知されることはなく、またＵＶインク層２３の厚さを増加することによって補償することが可能である。

本発明と関連して使用することが可能であるＵＶ硬化性インクは、２つの主たるカテゴリーに分けられる。第１のカテゴリーは、車両基材表面用途に通常使用される硬質ＵＶインクである。もうひとつのカテゴリーは、伸縮性のあるＵＶインクである。伸縮性のあるＵＶインクは、視覚的効果の選択の幅を広げ、より優れた品質的効果を与えるが、硬質ＵＶインクにより達成される程度の３次元的手触りを付与はしない。

本発明の原理による車両表面基材を製造する際に、硬質ＵＶインク及び伸縮性のあるＵＶインクの両方が使用可能であることが想定される。例えば、伸縮性のあるＵＶインクでＰＭＭＡ層上を被覆して複雑なグラフィックデザインを提供することが可能である。そのとき、第２ＰＭＭＡ層（又は、他の保護層）を前記伸縮性のあるＵＶインクの上に塗付し、そして、その第２保護ＰＭＭＡ層の上に硬質ＵＶインクを塗付してもよい。硬質ＵＶインクは車両基材表面に触感のある特徴を付与し、伸縮性のあるＵＶインクはより複雑なデザイン／色合いを付与する。

以上、本開示の主題を実施例を参照して詳細に説明したが、本発明の範囲を逸脱せずに、様々な変更を加えることができること及び同等物が使用できることは、当業者には明らかであろう。上記に参照した各文献はその全体が引用によりここに援用される。

Claims (19)

1. 物理蒸着，化学蒸着又は塗布から選択される金属化技術を使用してフィルム基材上に形成された薄層と、前記薄層上に配置され、人間の感覚で識別可能な３次元パターンを形成する程度にまで前記薄層から延設されたＵＶ硬化性インク層と、を有するフィルムと；
   ポリカーボネート／アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材およびアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材の少なくとも１つからなり、前記フィルムの下に配設された車両表面基材と；
   を備える、３次元コーティングを備えた車両構造体であって、
   前記フィルム基材はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材から構成されて、前記フィルムと前記車両表面基材との間の付着を補助する結合層として、前記薄層と前記車両表面基材とに直接接触するように配置されることを特徴とする、３次元コーティングを備えた車両構造体。
2. 前記ＵＶ硬化性インク層が、前記薄層上のそれぞれ別々の異なる複数の部分に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の車両構造体。
3. 前記ＵＶ硬化性インクが、硬質ＵＶインク及び伸縮性のあるＵＶインクの両方であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の車両構造体。
4. 前記薄層が、クロム、サテンニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、ブロンズ、銀、及び金の少なくとも１つから選択された金属であることを特徴とする、請求項１ないし３の何れかに記載の車両構造体。
5. 前記車両表面基材が、車両オーディオパネル、車両シフトレバーのエスカッション、車両ドアガーニッシュ、車両ハンドルのガーニッシュ、及び車両カップホルダーの１つとして形成されることを特徴とする、請求項１ないし４の何れかに記載の車両構造体。
6. 前記物理蒸着が、イオンプレーティング、イオン注入、及びスパッタリングから選択されることを特徴とする、請求項１ないし５の何れかに記載の車両構造体。
7. 前記３次元的触感のあるパターンが複数のドットを備えることを特徴とする、請求項１ないし６の何れかに記載の車両構造体。
8. 前記複数のドットが、細長い形状であり、木目を模擬していることを特徴とする、請求項７に記載の車両構造体。
9. 前記複数のドットの少なくとも一部がマークとして成形されていることを特徴とする、請求項７に記載の車両構造体。
10. 物理蒸着，化学蒸着又は塗布から選択される金属化技術を使用してアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材上に薄層を形成し、前記薄層上にＵＶ硬化性インクを付与し、前記ＵＶ硬化性インクを放射線源により露光して前記薄層上に３次元的触感のあるパターンを作成して、フィルムを形成すること；及び
    前記フィルムの下に、ポリカーボネート／アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材およびアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン基材の少なくとも１つからなる車両表面基材を射出成形すること；
    からなる、請求項１記載の３次元コーティングを備えた車両構造体を提供する方法。
11. 前記ＵＶ硬化性インク層が、前記薄層上のそれぞれ別々の異なる複数の部分に配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ＵＶ硬化性インクが、硬質ＵＶインク及び伸縮性のあるＵＶインクの両方であり、伸縮性のあるＵＶインクが付与された後に硬質ＵＶインクが付与されることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記薄層が、クロム、サテンニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、ブロンズ、銀、及び金の少なくとも１つから選択された金属であることを特徴とする、請求項１０ないし１２の何れかに記載の方法。
14. 前記車両表面基材が、車両オーディオパネル、車両シフトレバーのエスカッション、車両ドアガーニッシュ、車両ハンドルのガーニッシュ、及び車両カップホルダーの１つとして形成されることを特徴とする、請求項１０ないし１３の何れかに記載の方法。
15. 前記物理蒸着が、イオンプレーティング、イオン注入、及びスパッタリングから選択されることを特徴とする、請求項１０ないし１４の何れかに記載の方法。
16. 前記３次元的触感のあるパターンが複数のドットを備えることを特徴とする、請求項１０ないし１５の何れかに記載の方法。
17. 前記複数のドットが、細長い形状であり、木目を模擬していることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 前記複数のドットの少なくとも一部がマークとして成形されていることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
19. 前記薄層の上の前記ＵＶ硬化性インク層がシルクスクリーニング法により付与されることを特徴とする、請求項１０ないし１８の何れかに記載の方法。

Images