JP5449608B1

JP5449608B1 - 装飾用蒸着フィルムおよびその製造方法

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Publication number: JP5449608B1
Application number: JP2013207843A
Authority: JP
Inventors: 和男岩岡
Original assignee: Oike and Co Ltd
Current assignee: Oike and Co Ltd
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-10-03
Also published as: JP2015071806A; TW201520353A; WO2015050011A1

Abstract

【課題】極めて薄い厚さで光沢の有る黒色膜が得られ、各種製品の外観に高級感のある黒色の意匠を施すことができる装飾用蒸着フィルムおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】高分子フィルム上に錫蒸着膜を備えた装飾用蒸着フィルムであって、前記錫蒸着膜は、その表面部または前記高分子フィルムとの界面部のどちらか一方または両方を黒色層としたものであり、前記黒色層は、前記錫蒸着膜の形成時において、前記高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜を黒色にしたものであることを特徴とする装飾用蒸着フィルム、およびその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、装飾用蒸着フィルムおよびその製造方法に関し、特に、携帯電話等のポータブル情報機器や映像機器等の各種家電製品、自動車内装用部品などの外観に、黒色の意匠を施すために用いられる装飾用蒸着フィルムおよびその製造方法に関する。

従来、携帯電話等のポータブル情報機器や映像機器等の各種家電製品、自動車内装用部品などにおいては、その製品に高級感を付与する等の目的で、いわゆる漆黒調と呼ばれる光沢のある黒色の意匠を施すことが行われている。

成形品の表面に光沢のある黒色の意匠を施す手段としては、黒色顔料を含んだ黒色塗料を用いて塗装を行ない、黒色塗膜の乾燥後、光沢を付与するために、黒色塗膜上にさらにクリアー塗装を行なう方法がある。また、塗装法の代替として、透明フィルム表面に黒色の塗膜が形成された黒色装飾用フィルムを用い、透明フィルム側を表にして成形品に一体化する方法も行われている。

例えば、特許文献１には、透明フィルムに、特定の特性を有するカーボンブラックを分散した黒色インクを用いて形成した黒色の塗膜層を有する加飾用フィルム、および透明フィルムと黒色の裏打ちフィルムを熱圧着させた加飾用フィルムが開示され、さらに、これらを用いた漆黒感を有する加飾成形品の製造方法が、開示されている。

特開２００２−２９２７９８号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示のような、黒色塗料の塗膜層あるいは黒色の裏打ちフィルムを透明フィルムに設けた加飾用フィルムは、黒色塗膜層の膜厚が非常に厚いため、塗膜層の有無による段差が大きく、この段差が問題となる。つまり、部分的に黒色塗膜層を設ける意匠の用途においては、段差による手触り感の低下の問題のほかに、例えば、ポータブル情報機器の液晶画面の透明窓部の周囲に、黒色塗膜層の窓枠部として部分的に設けて使用した場合、黒色塗膜層の有無による段差のために、液晶画面と加飾用フィルムとを貼り合わせる粘着剤に気泡が混入し、画面の表示性能が低下するという課題があり、また、粘着剤の厚みを十分に厚くしなければ、段差による気泡の解消が困難であるという課題がある。

本発明は、上記課題を解決するもので、極めて薄い厚さで光沢の有る黒色膜が得られ、膜の有無による段差の問題が解決できるとともに、各種製品の外観に高級感のある黒色の意匠を施すことができる装飾用蒸着フィルムおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の装飾用蒸着フィルムは、高分子フィルム上に錫蒸着膜を備えた装飾用蒸着フィルムであって、前記錫蒸着膜は、その表面部または前記高分子フィルムとの界面部のどちらか一方または両方を黒色層としたものであり、前記黒色層は、前記錫蒸着膜の形成時において、真空度が０．８×１０^−２Ｐａ〜５.０×１０^−２Ｐａの範囲になるように前記高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜を黒色にしたものであることを特徴とする。

そして、本発明の装飾用蒸着フィルムの製造方法は、高分子フィルムを連続走行させるとともに、錫を蒸発材料として蒸発源からの錫原子を付着堆積させることにより、前記高分子フィルムの表面に錫蒸着膜を形成するものであり、前記錫蒸着膜の形成時において、真空度が０．８×１０^−２Ｐａ〜５.０×１０^−２Ｐａの範囲になるように前記高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜を黒色にすることにより、前記錫蒸着膜の表面部または前記高分子フィルムとの界面部のどちらか一方または両方を黒色層とすることを特徴とする。

本発明の装飾用蒸着フィルムによれば、錫蒸着膜を黒色にして装飾用の黒色の皮膜を形成しているので、極めて薄い厚さで光沢の有る黒色膜が得られ、膜の有無による段差の問題が解決できるとともに、各種製品の外観に高級感のある黒色の意匠を施すことができる装飾用蒸着フィルムとなる。

そして、本発明の装飾用蒸着フィルムの製造方法によれば、高分子フィルムを走行させるロールトゥロール方式の蒸着方法であるので、比較的簡易な方法で、各種製品の外観に高級感のある黒色の意匠を施す用途に適した装飾用フィルムを、生産性良く、安価に製造することができる。

実施例における装飾用蒸着フィルムを製造するための蒸着装置の概略構成図である。

以下、本発明の装飾用蒸着フィルムおよびその製造方法について詳細に説明する。

本発明の装飾用蒸着フィルムは、高分子フィルム上に錫蒸着膜を備えた装飾用蒸着フィルムであって、前記錫蒸着膜は、その表面部または前記高分子フィルムとの界面部のどちらか一方または両方を黒色層としたものであり、前記黒色層は、前記錫蒸着膜の形成時において、前記高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜を黒色にしたものである構成としたものである。本発明の装飾用蒸着フィルムについて、以下に、これらの構成毎に順に説明する。

本発明の装飾用蒸着フィルムの基材となる高分子フィルムとしては、可視光に対して透明な高分子フィルムを用いる。具体的な高分子樹脂の種類としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）等が挙げられる。これらうち、耐熱性、機械的強度に優れ、安価でかつ透明性と柔軟性も兼ね備えている等の観点から、特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが好ましい。高分子フィルムの厚さは１２〜２００μｍの範囲が好ましい。

また、高分子フィルムの表面には、蒸着膜の接着性を向上させるために、予め、コロナ放電処理、プラズマ処理などの表面処理を施してもよく、共重合ポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂等の易接着層を設けてもよい。

次に、本発明の装飾用蒸着フィルムにおける錫蒸着膜について、詳細に説明する。本発明の装飾用蒸着フィルムにおいては、高分子フィルム上に形成された錫蒸着膜が、特に重要であり、この錫蒸着膜は、蒸着膜の形成時において、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して蒸着膜を黒色にした黒色層を備えている。そして、この黒色層は、極めて微細な針状結晶の蒸着膜として形成されているため、外観として光沢の有る黒色を呈する。本発明の装飾用蒸着フィルムにおける錫蒸着膜の黒色層の黒色度は、ＪＩＳＺ８７２９準拠のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系で、Ｌ^＊値が５０以下、ａ^＊値が−３．０〜＋３．０、ｂ^＊値が−３．０〜＋３．０の黒色である。

黒色層を形成するためには、錫蒸着膜の形成時において、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して蒸着膜を黒色にする。酸素ガスの流入量は、成膜中の酸素雰囲気の圧力として、真空度が０．８×１０^−２Ｐａ〜５.０×１０^−２Ｐａの範囲になるように流入することが望ましい。この範囲外では、外観として望ましい黒色を呈する黒色層は得られず、好ましくない。圧力が０．８×１０^−２Ｐａ未満では、酸化反応が抑制され、蒸着膜中に金属錫の相が混ざった色の層となる。また、圧力が５.０×１０^−２Ｐａより大きいと、蒸着膜に透明な層が形成され好ましくない。

そして、上記の黒色層は、錫蒸着膜の表面部または錫蒸着膜と高分子フィルムとの界面部のどちらか一方または両方に形成する。錫蒸着膜の膜厚は、目的、用途に応じて適宜設定されるが、１００ｎｍ以上であれば十分な黒色度が得られ、５００ｎｍ以下であれば錫蒸着膜の有無による段差の問題も少ないので、錫蒸着膜の膜厚は、特に１００〜５００ｎｍの範囲が好ましい。

黒色層を錫蒸着膜と高分子フィルムとの界面部に形成するには、錫蒸着膜を形成する蒸着の開始に際して、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入することにより、錫蒸着膜と高分子フィルムとの界面部を黒色層とすることができる。この錫蒸着膜と高分子フィルムとの界面部を黒色層とした装飾用蒸着フィルムは、高分子フィルム側からの観察では黒色に見え、錫蒸着膜側からの観察では金属光沢を持った金属錫色に見える。したがって、外観に黒色の意匠を施す用途としては、高分子フィルム側から観察される製品に適し、また、表面が高分子フィルムであるため、耐久性に優れる。

黒色層を錫蒸着膜の表面部に形成するには、錫蒸着膜を形成する蒸着の終了に際して、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入することにより、錫蒸着膜の表面部を黒色層とすることができる。この錫蒸着膜の表面部を黒色層とした装飾用蒸着フィルムは、高分子フィルム側からの観察では金属錫色に見え、錫蒸着膜側からの観察では黒色に見える。したがって、外観に黒色の意匠を施す用途としては、錫蒸着膜側から観察される製品に適する。また、錫蒸着膜の上にハードコート層などを設けることにより、耐久性を高めることができる。

黒色層を、錫蒸着膜と高分子フィルムとの界面部および錫蒸着膜の表面部の両方に形成するには、錫蒸着膜を形成する蒸着の開始および終了に際して、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入することにより、錫蒸着膜と高分子フィルムとの界面部および錫蒸着膜の表面部の両方を黒色層とすることができる。この装飾用蒸着フィルムは、高分子フィルム側からの観察または錫蒸着膜側からの観察のどちらでも、黒色に見える。したがって、外観に黒色の意匠を施す用途としては、限定されず、高分子フィルム側または錫蒸着膜側のどちらから観察される製品でもよい。

また、本発明の装飾用蒸着フィルムにおいては、黒色層を備えた錫蒸着膜を、部分的に設けることができる。つまり、製品の外観として部分的に黒色を設ける意匠の用途、例えば、ポータブル情報機器の液晶画面の透明窓部の周囲に、黒色の窓枠部として部分的に設けて使用される用途の場合には、高分子フィルム上に黒色層を備えた錫蒸着膜を部分的に形成する。

黒色層を備えた錫蒸着膜を部分的に形成する方法としては、公知の方法を適宜選択して用いることができる。例えば、黒色層を備えた錫蒸着膜を全面に形成した後にエッチングして部分的に形成する方法、水または溶剤溶解性の材料をパターン印刷して遮蔽マスクとして用い、黒色層を備えた錫蒸着膜を形成した後に遮蔽マスクを溶解除去して行なうリフトオフ法による方法等が挙げられる。

なお、本発明の装飾用蒸着フィルムを用いて黒色の意匠が施される被加飾の製品は、特に限定されない。また、被加飾の素材も限定されず、木材、金属、樹脂成形品など何れでもよい。そして、本発明の装飾用蒸着フィルム用いて黒色の意匠を施す加飾の方法としては、接着材を用いて被加飾の素材に貼り付ける方法や、被加飾の素材が樹脂の場合には、射出成形と同時に加飾する成形同時加飾法を用いて加飾樹脂成形品を得る方法がある。

本発明の装飾用蒸着フィルムを用いて、樹脂成形品に黒色の意匠を形成する成形同時加飾法は、例えば、次のようにして行う。まず、可動型と固定型とからなる成形用金型内に、本発明の装飾用蒸着フィルムを高分子フィルム側が金型キャビティに面するように金型内に配置する。そして、成形用金型を閉じた後、ゲートから成形樹脂を金型内に射出充填させ、樹脂を固化して樹脂成形品を成形するとともに、その表面に装飾用蒸着フィルムを接着させる。樹脂成形品を冷却した後、成形用金型を開いて樹脂成形品を取り出す。以上により、成形同時加飾工程が完了し、樹脂成形品の表面に黒色の意匠を形成した加飾樹脂成形品が得られる。

以下に、本発明の装飾用蒸着フィルムおよびその製造方法について、実施例に基づき具体的に説明する。ただし、本発明は実施例に限定されるものではない。

〈実施例１〉
図１は、本発明の実施例における装飾用蒸着フィルムを製造するための蒸着装置の概略構成図である。以下に、図１の蒸着装置の構成の概要とともに、本実施例１における装飾用蒸着フィルムの製造方法について、説明する。

図１の蒸着装置において、真空槽２０は、フィルム走行室２１と蒸着室２２とが仕切り板２３により分離されている。フィルム走行室２１は真空弁２４、排気管２５を経て図示していない真空排気ポンプにより５．０×１０^−３Ｐａ以下に排気される。蒸着室２２も真空弁２６、排気管２７を経て図示していない真空排気ポンプによりフィルム走行室２１と同様に５．０×１０^−３Ｐａ以下排気される。

本実施例１では、装飾用蒸着フィルムの基材となる高分子フィルムとして、厚さ１２μｍ、幅５００ｍｍ、長さ１０００ｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを使用した。このＰＥＴフィルム２９を、巻き出し軸２８と巻き取り軸３６間にセットし、巻き出し軸２８から巻き取り軸３６に連続して走行させる。

巻き出し軸２８から巻き出されたＰＥＴフィルム２９は、フリーロール３０、３１を経て−２０℃に冷却された蒸着ドラム３２の外周に沿って、蒸着ドラム３２と同期して回転方向Ｃに走行する。この走行時の蒸着室２２を通過する際にＰＥＴフィルム２９の表面に蒸着膜が形成され、蒸着フィルム３３となりフリーロール３４、３５を経て巻き取り軸３６に巻き取られる。

錫蒸着膜の形成は、蒸着ドラム３２の下方にセットされた蒸発源容器３７内に錫材料３８を入れて、加熱源３９からの電子ビーム４０を錫材料３８に照射し、錫材料３８を加熱、溶解、蒸発させて錫蒸発原子４１を蒸着ドラム３２の外周に沿って蒸着ドラム３２と同期して走行するＰＥＴフィルム２９の表面に差し向け、ＰＥＴフィルム２９の表面に錫蒸着膜を形成する。

錫蒸着膜の形成条件として、錫蒸発原子４１のＰＥＴフィルム２９に対する入射角が、蒸着膜の初期入射部分４４で＋９０°に、蒸着膜の後期入射部分４５で−９０°になるように装置を構成した。また、錫蒸着時に蒸着ドラム３２の近傍に酸素ガスを流入するために、錫蒸発原子４１の入射角が＋９０°である初期入射部分４４近傍にガスノズル４２を、錫蒸発原子４１の入射角が−９０°である後期入射部分４５近傍にガスノズル４３を配置した。

上記のように構成した図１の蒸着装置を用い、以下のようにして、本実施例１における装飾用蒸着フィルムを作製した。実施例１においては、蒸着ドラム３２と同期して走行するＰＥＴフィルム２９の表面に錫蒸着膜を形成するに際して、錫蒸発原子４１の蒸着中に、ガスノズル４３から純度が９９％以上の酸素ガス４７を後期入射部分４５に向けて真空度が０．８×１０^−２Ｐａ〜５.０×１０^−２Ｐａの範囲になるように流入した。つまり、錫蒸着膜の形成の終了に際して酸素ガスを流入した。形成した錫蒸着膜の膜厚は、２９２ｎｍであった。なお、膜厚は、蛍光Ｘ線法により確認した。以上により、ＰＥＴフィルム２９上に錫蒸着膜を備え、この錫蒸着膜の表面部を黒色層とした、実施例１における装飾用蒸着フィルムを得た。

そして、この実施例１の装飾用蒸着フィルムの錫蒸着膜の黒色層について、錫蒸着膜の表面部側からの黒色度を測定した。測定は、ＪＩＳＺ８７２２準拠し、色彩計（コニカミノルタ株式会社製、ＣＭ−３６００Ａ）を用いて、光源の視野角１０度、測定径２５．４ｍｍで分光反射率を測定し、Ｄ６５光源に対する反射色をＪＩＳＺ８７２９準拠のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系で評価した。測定結果は、Ｌ^＊値が１７．２、ａ^＊値が＋０．９、ｂ^＊値が＋１．８の黒色であった。

〈実施例２〉
実施例２における装飾用蒸着フィルムは、実施例１と同様に、上記のように構成した図１の蒸着装置を用い、以下のようにして作製した。実施例２においては、蒸着ドラム３２と同期して走行するＰＥＴフィルム２９の表面に錫蒸着膜を形成するに際して、錫蒸発原子４１の蒸着中に、ガスノズル４２から純度が９９％以上の酸素ガス４６を初期入射部分４４に向けて真空度が０．８×１０^−２Ｐａ〜５.０×１０^−２Ｐａの範囲になるように流入した。つまり、錫蒸着膜の形成の開始に際して酸素ガスを流入した。形成した錫蒸着膜の膜厚は、２５４ｎｍであった。以上により、ＰＥＴフィルム２９上に錫蒸着膜を備え、この錫蒸着膜のＰＥＴフィルム２９との界面部を黒色層とした、実施例２における装飾用蒸着フィルムを得た。

そして、この実施例２の装飾用蒸着フィルムの錫蒸着膜の黒色層について、ＰＥＴフィルム２９側からの黒色度を測定した。測定は、実施例１と同様にして行った。測定結果は、Ｌ^＊値が３８．７、ａ^＊値が−０．２、ｂ^＊値が＋０．４の黒色であった。

〈実施例３〉
実施例３における装飾用蒸着フィルムは、実施例１と同様に、上記のように構成した図１の蒸着装置を用い、以下のようにして作製した。実施例３においては、蒸着ドラム３２と同期して走行するＰＥＴフィルム２９の表面に錫蒸着膜を形成するに際して、錫蒸発原子４１の蒸着中に、ガスノズル４２から純度が９９％以上の酸素ガス４６を初期入射部分４４に向けて流入するとともに、ガスノズル４３から純度が９９％以上の酸素ガス４７を後期入射部分４５に向けて流入した。つまり、錫蒸着膜の形成の開始および終了に際して酸素ガスを流入した。蒸着室の真空度は、１.０×１０^−２Ｐａ〜５.０×１０^−２Ｐａの範囲になるように酸素ガス４６、４７の流入量を制御した。形成した錫蒸着膜の膜厚は、３９９ｎｍであった。以上により、ＰＥＴフィルム２９上に錫蒸着膜を備え、この錫蒸着膜の表面部、およびＰＥＴフィルム２９との界面部の両方を黒色層とした、実施例３における装飾用蒸着フィルムを得た。

そして、この実施例３の装飾用蒸着フィルムの錫蒸着膜の黒色層について、ＰＥＴフィルム２９側からの黒色度、および錫蒸着膜の表面部側からの黒色度を測定した。測定は、実施例１と同様にして行った。測定結果は、ＰＥＴフィルム２９側からの黒色度が、Ｌ^＊値が３８．６、ａ^＊値が＋０．１、ｂ^＊値が＋１．３であり、錫蒸着膜の表面部側からの黒色度が、Ｌ^＊値が２８．４、ａ^＊値が＋０．９、ｂ^＊値が＋２．７の黒色であった。

本発明に係る装飾用蒸着フィルムは、錫蒸着膜を黒色にして装飾用の黒色の皮膜を形成しているので、極めて薄い厚さで光沢の有る黒色膜が得られ、膜の有無による段差の問題が解決できるとともに、各種製品の外観に高級感のある黒色の意匠を施すことができる装飾用蒸着フィルムとして、産業上有用である。

２０真空槽
２１フィルム走行室
２２蒸着室
２３仕切り板
２４、２６真空弁
２５、２７排気管
２８巻き出し軸
２９ＰＥＴフィルム
３０、３１、３４、３５フリーロール
３２蒸着ドラム
３３蒸着フィルム
３６巻き取り軸
３７蒸発源容器
３８錫材料
３９加熱源
４０電子ビーム
４１錫蒸発原子
４２、４３ガスノズル
４４初期入射部分
４５後期入射部分
４６、４７酸素ガス

Claims

高分子フィルム上に錫蒸着膜を備えた装飾用蒸着フィルムであって、前記錫蒸着膜は、その表面部または前記高分子フィルムとの界面部のどちらか一方または両方を黒色層としたものであり、前記黒色層は、前記錫蒸着膜の形成時において、真空度が０．８×１０^−２Ｐａ〜５.０×１０^−２Ｐａの範囲になるように前記高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜を黒色にしたものであることを特徴とする装飾用蒸着フィルム。
錫蒸着膜の形成の開始に際して、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜の前記高分子フィルムとの界面部を黒色層としたものであることを特徴とする請求項１に記載の装飾用蒸着フィルム。
錫蒸着膜の形成の終了に際して、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜の表面部を黒色層としたものであることを特徴とする請求項１に記載の装飾用蒸着フィルム。
錫蒸着膜の形成の開始および終了に際して、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜の表面部および前記高分子フィルムとの界面部を黒色層としたものであることを特徴とする請求項１に記載の装飾用蒸着フィルム。
高分子フィルムを連続走行させるとともに、錫を蒸発材料として蒸発源からの錫原子を付着堆積させることにより、前記高分子フィルムの表面に錫蒸着膜を形成するものであり、前記錫蒸着膜の形成時において、真空度が０．８×１０^−２Ｐａ〜５.０×１０^−２Ｐａの範囲になるように前記高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜を黒色にすることにより、前記錫蒸着膜の表面部または前記高分子フィルムとの界面部のどちらか一方または両方を黒色層とすることを特徴とする装飾用蒸着フィルムの製造方法。
錫蒸着膜の形成の開始に際して、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜の前記高分子フィルムとの界面部を黒色層とすることを特徴とする請求項５に記載の装飾用蒸着フィルムの製造方法。
錫蒸着膜の形成の終了に際して、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜の表面部を黒色層とすることを特徴とする請求項５に記載の装飾用蒸着フィルムの製造方法。
錫蒸着膜の形成の開始および終了に際して、高分子フィルムの表面近傍に酸素ガスを流入して、前記錫蒸着膜の表面部および前記高分子フィルムとの界面部を黒色層とすることを特徴とする請求項５に記載の装飾用蒸着フィルムの製造方法。