JP6728786B2 - 賦型シート - Google Patents

Description

本発明は、回折現象を用いた光沢を有するシートである回折光沢シートを賦型するための賦型シートに関する。

合成皮革等のシート表面における意匠性を向上させる目的で回折現象を利用した光沢（例えば虹状の光沢）を付与することがある。そのためにシート表面に対して微細な凹凸を形成する。これは微細な凹凸による光の回折現象が独特の光沢となって表れるものである。

例えば特許文献１には、回折光沢が付与された合成皮革を作製する際に用いられる離型紙が開示されている。

特許３０９８７９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような離型紙によって作製された合成皮革では、必ずしも十分な光沢を得られないことや、光沢を見ることができる視野角が狭い問題があった。

そこで本発明は上記問題を鑑み、回折現象による光沢をより明るく、及び広い範囲で見ることができる回折光沢シートを賦型することができる賦型シートを提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。わかりやすさのため、ここでは括弧書きで図面の参照符号を付記するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の１つの形態は、賦型層基部（３３）と、賦型層基部の一方に設けらた賦型層線状凹凸部（３４）と、を有し、賦型層線状凹凸部は、底辺を賦型層基部側に、頂点を賦型層基部とは反対側に有する二等辺三角形断面を具備し、該二等辺三角形断面を維持して一方向に延びる賦型層線状凸部（３５）を有し、複数の賦型層線状凸部が延びる方向とは異なる方向に間隔を有して配列されており、複数の賦型層線状凸部は、配列のピッチＰが１μｍ以上２μｍ以下では、頂角θが８０°以上１６０°以下、配列のピッチＰが２μｍを超え、３μｍ以下では、頂角θが１２０°以上１６０°以下である、賦型シートである。

ここで、当該賦型シートは、賦型層基部（３３）のうち賦型層線状凹凸部（３４）が設けられた側とは反対側の面に賦型シート基材層（３１）が設けられてもよい。

本発明によれば、従来よりも明るく広い視野で回折現象による光沢を得ることができる回折光沢シートを作製する賦型シートとなる。

回折光沢シート１の外観斜視図である。 回折光沢シート１の断面図である。 回折光沢シート２１の外観斜視図である。 賦型シート３０の外観斜視図である。 賦型シート３０の断面図である。 賦型シート３０の形状を説明する図である。 図７（ａ）は賦型シート３０の平面図、図７（ｂ）は他の例の賦型シート３０の平面図である。 賦型シートの作製方法を説明する図である。 図９（ａ）、図９（ｂ）は回折光沢シート１の作製方法を説明する図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は回折光沢シート２１の作製方法を説明する図である。

以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。なお、以下に示す図面では分かりやすさのため部材の大きさや比率を変更または誇張して記載することがある。また、見やすさのため説明上不要な部分の図示や繰り返しとなる符号は省略することがある。

図１には、後で説明する１つの形態にかかる賦型シート３０により作製される回折光沢シート１を表す斜視図、図２には図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った回折光沢シート１の厚さ方向断面図を示した。図１、図２からわかるように、回折光沢シート１は、回折構造層１０を具備してなり、該回折構造層１０は基部１１及び線状凹凸部１２を有してこれらが一体となって構成されている。以下に回折光沢シート１について詳しく説明する。

基部１１は、線状凹凸部１２における複数の線状凸部１３の支持部となる板状の部位である。基部１１の厚さは特に限定されることはないが、２５μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。厚さが２５μｍより薄いと回折光沢シートが破れやすくなり、２００μｍより厚いと柔軟性に欠け、使い勝手が悪くなる虞がある。

線状凹凸部１２は、基部１１の一方の面上に形成された凹凸を有する層である。本形態では線状凹凸部１２は、図１、図２からわかるように、一方向（図１に於いてはｙ軸方向）に延びる線状凸部１３を有している。そして、複数の線状凸部１３が、上記延びる方向（以下、「延在方向」或いは「長手方向」とも呼稱する）とは異なる方向（図１に於いては延在方向と直交するｘ軸方向）に配列されている。従って、隣合う線状凸部１３の間には間隙が形成され、これが線状凹部１４となる。

本形態の線状凸部１３及び線状凹部１４は、その延在方向（長手方向）と直交する面で切断した断面（以下、主切断面とも言う。）の形状が二等辺三角形を有している。図３からわかるように、本形態では二等辺三角形断面を有する山状の線状凸部１３の間に谷溝状の線状凹部１４が形成される。この断面形状は、後で説明する賦型シート３０の形状により決まるので、賦型シート３０において説明する。

以上のような回折構造層１０は、上記形態としたときに回折光沢を生じ得る材料により形成されていればよい。これには例えばウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミド樹脂（ナイロン）、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル等を挙げることができる。

また、線状凹凸部１２は、その製造上の観点から、図２に表れたような頂部及び谷部が明確に表れた三角形の頂部とはならないこともある。

図３は、他の形態の回折光沢シート２１を表した斜視図であり、図１に相当する図である。回折光沢シート２１は、上記した回折構造層１０、及び、基材層２２を備えてこれらが積層されている。

基材層２２は、回折構造層１０の基部１１のうち線状凹凸部１２が形成された側とは反対側に積層された層であり、回折構造層１０を支持する。
基材層２２は回折構造層１０を支持するとともに、回折光沢シート２１の用途に応じて適切な材料が用いられればよい。
基材層としては、木綿、麻、絹、羊毛などの天然繊維、レーヨン、アセテートなどの再生または半合成繊維、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリオレフィンなどの合成繊維、ガラス纖維等の繊維からなる織布、不織布、網布等の布（基布とも言う）、紙、ポリエステルやポリオレフィンの樹脂からなる樹脂フィルム、金属板（、乃至金属箔）、ガラス板、ガラス織布等の、一般に、合成皮革や人工皮革の基材乃至基布に用いられるものから、樹脂皮革の種類や用途に応じて適宜選択することができる。
基材層の厚さとしては、基部１１（樹脂表皮層）を支持可能な厚さであれば特に限定されないが、例えば２５μｍ以上５００μｍ以下の範囲とすることが出來る。

以上のような回折光沢シート１、２１は、様々な製品の表面に配置され、光沢を付与する装飾用の部材として用いられる。製品としては例えば靴、鞄、ソファー、椅子、乗物の座席等の表面材、箱、包装容器、壁紙や床材等の建築物内裝材、冷蔵庫やテレヴィジョン受像器等の家電製品の表面装飾材等を挙げることができる。

次に、回折光沢シート１、２１のうち、回折構造層１０を作製するための賦型シートについて説明する。図４には賦型シート３０の一部を示す外観斜視図を表した。また、図５には図４にＶ−Ｖで示した線に沿った賦型シート３０の厚さ方向断面図を示した。図４、図５からわかるように、本形態の賦型シート３０は、賦型シート基材層３１及び賦型シート基材層３１の一方の面に積層された賦型層３２を有して構成されている。ただし、賦型シート基材層３１は必要に応じて具備されていればよく、賦型層３２を形成するに際して必要がない場合には設けられていなくてもよい。

賦型シート基材層３１は、賦型層３２を一方の面に積層させて賦型層３２を支持するシート状の部材である。賦型シート基材層３１は賦型層３２を支持することができればその材質は特に限定されることはないが、例えば紙類（クラフト紙、上質紙）、樹脂シート、金属箔、織布、不織布、およびこれらいずれかの積層体等を挙げることができる。
賦型シート基材層３１の表面は算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１ ２００１）が、０．１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。Ｒａが３０ｎｍより大きいと当該表面粗さの凹凸が賦型層３２にまで影響を与え、回折光沢の発現を阻害する虞があるからである。Ｒａは０．１ｎｍより小さくてもよいが、これＲａがこれより低い基材層を作製するには費用が高くなる一方で効果は限定的だからである。コストと性能の両立の観点からさらに好ましくは０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。

また、賦型シート基材層３１の厚さは特に限定されることはないが、２５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。賦型シート基材層３１が２００μｍより厚いとコストが増大する一方で支持の効果向上は限定的である。また賦型シート基材層３１が２５μｍより薄いと回折構造層１０を製造する際に支持性が不足する虞がある。

賦型層３２は、賦型シート基材層３１の一方の面に積層される層であり、回折光沢シートの回折構造層のうち線状凹凸部１２の形態を転写して形成する部位を具備する。従って、賦型層３２は線状凹凸部１２の凹凸の態様を反転した凹凸の形態を有する。より詳しくは次の通りである。

図４、図５からわかるように、賦型層３２は賦型層基部３３及び賦型層線状凹凸部３４を有してこれらが一体となって構成されている。
賦型層基部３３は、賦型層線状凹凸部３４における複数の賦型層線状凸部３５の支持部となる板状の部位である。

賦型層線状凹凸部３４は、賦型層基部３３のうち賦型シート基材層３１に接する側とは反対側の面上に形成された凹凸を有する層である。賦型層線状凹凸部３４は、上記した回折構造層１０の線状凹凸部１２の凹凸を反転した形状とされている。すなわち、賦型層線状凹凸部３４は、図４、図５からわかるように、一方向に延びる賦型層線状凸部３５を有している。そして、複数の賦型層線状凸部３５が、上記延びる方向とは異なる方向に配列されている。従って、隣合う賦型層線状凸部３５の間には間隙が形成され、これが賦型層線状凹部３６となる。

ここで賦型層線状凸部３５はその延在方向（長手方向）と直交する面で切断した断面（以下、主切断面とも言う。）の形状が、上記した線状凹凸部１２の線状凹部１４の溝の断面形状に対応した凸形状を有している。従って、賦型層線状凸部３５の断面は二等辺三角形である。
一方、賦型層線状凹部３６はその延在方向（長手方向）と直交する面で切断した断面（以下、主切断面とも言う。）の形状が、上記した線状凹凸部１２の線状凸部１３の凸の断面形状に対応した凹（溝）形状を有している。従って賦型層線状凹部３６も二等辺三角形断面を有する溝である。
さらにこれら賦型層線状凸部３５及び賦型層線状凹部３６の具体的な断面形状は次のように構成することが好ましい。図６に、図５の一部を拡大して表した。

隣り合う賦型層線状凸部３５のピッチＰは１μｍ以上３μｍ以下とする。そして、賦型層線状凸部３５の突出した頂点における頂角θは次のように規定される。すなわち、ピッチＰが１μｍ以上２μｍ以下では、θは８０°以上１６０°以下、ピッチＰが２μｍを超え、３μｍ以下では、θは１２０°以上１６０°以下である。
これにより、賦型シート３０を用いて回折光沢シートを作製すると、回折現象による光沢（虹状の光）が明るく、かつ、広い視野で観察できる。

また、賦型層３２の厚さは特に限定されることはないが、２００μｍ以下であることが好ましい。賦型層３２が２００μｍより厚いとコストが増大する一方で支持の効果向上は限定的である。また賦型層３２の厚さの下限は賦型層線状凹凸部３４の形状を適切に形成することができる厚さである。

賦型層３２を構成する材料は、賦型層として機能することができれば特に限定されることはないが、紫外線又は電子線等の電離放射線により硬化するアクリル系樹脂、あるいは、熱可塑性樹脂である、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、又はポリメチルペンテン系樹脂等を挙げることができる。尚、硬化の為に照射する電離放射として、特に紫外線を用いる形態のものを紫外線硬化樹脂、特に電子線を用いる形態のものを電子線硬化性樹脂と呼稱する。そしてれらの中でも紫外線硬化樹脂が好ましい。これにより賦型層線状凹凸部３４の微細な凹凸の成形性が良く、より確実に精度よく形状を得ることができる。

図７（ａ）、図７（ｂ）には、賦型シート３０を賦型層３２側から見た平面図である。これにより、賦型層線状凹凸部３４の賦型層線状凸部３５及び賦型層線状凹部３６が延びる態様が表れている。図７（ａ）は、賦型層線状凸部３５及び賦型層線状凹部３６が帯状の賦型シート３０の長手方向（同図に於けるｙ軸方向）に対して平行に延びる例、図７（ｂ）は、賦型層線状凸部３５及び賦型層線状凹部３６が帯状の賦型シート３０の長手方向（同図に於けるｙ軸方向）に対して角度α傾いて延びる例である。αの範囲は０°以上、１°以下であることが好ましい。αが０°とは図８（ａ）で示した例と同じである。これにより離型性を向上させることができ、回折光沢シートの線状凹凸部に欠け等の不具合が生じ難くなる。

このような賦型シート３０は例えば次のように作製することができる。ここでは、賦型シート基材層３１として透明な樹脂、賦型層３２として紫外線硬化樹脂が適用された例である。図８に説明するための図を表した。

図８からわかるように、ニップロール４１と型ロール４２との間に図８に矢印ＶＩＩＩで示しように賦型シート基材層３１のシートを送る。ここで型ロール４２の表面には賦型層線状凹凸部３４の形状を転写することができる凹凸が形成されている。即ち、型ロール４２の表面の凹凸形状は回折光沢シートの回折光沢層１０の線状凹凸部１２と同形状乃至略同形状となっている。そしてノズル４５から賦型シート基材層３１と型ロール４２との間に硬化前の紫外線硬化樹脂を滴下し、液だまり４６を形成しつつ賦型シート基材層３１と型ロール４２との間に硬化前の紫外線硬化樹脂を供給する。これにより賦型シート基材層３１及び型ロール４２の幅方向に均一にムラなく材料を供給することができる。

賦型シート基材層３１と型ロール４２と間に供給された硬化前の紫外線硬化樹脂は型ロール４２の表面形状に沿った形状となって賦型シート基材層３１と型ロール４２と間に充填される。そして、当該充填された状態で賦型シート基材層３１側から紫外線照射装置４４から紫外線を照射して充填された紫外線硬化樹脂を硬化させて形状を固定する。これにより賦型シート基材層３１上に賦型層３２が形成される。尚、紫外線照射裝置としては、例えば、高圧水銀燈等の水銀燈を使用することが出来る。

引き続き型ロール４２を回転させて賦型シート基材層３１及び賦型層３２を送り、離型ロール４３により型ロール４２から離型して賦型シート３０を得る。尚、図８に於いて、各ロールの回転方向は、ニップロール４１が右回り、型ロール４２が左回り、離型ロール４３が右回りとなっている。

このように賦型シート３０を得ることにより高い精度で効率よく賦型シートを作製することができる。また、このとき賦型シート３０の賦型層線状凹凸部３４の形態は回折光沢シート１０の線状凹凸部１２の上記した形態に対応した形状とされているので、離型性もよく形状的な欠陥の発生を防止することができる。

次に賦型シート３０を用いて回折光沢シート１０を作製する過程について説明する。図９（ａ）、図９（ｂ）が１つの例に係る当該過程を説明する図、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）が他の例に係る当該過程を説明する図である。以下それぞれの例について説明する。

図９（ａ）、図９（ｂ）で示した例では、図５に示した賦型シート３０のうち賦型層線状凹凸部３４が形成された側から、回折構造層１０を構成する組成物を塗布し、図９（ａ）に示したように積層させる。当該塗布の方法は特に限定されることはないが、例えばダイコート法等を適用することができる。これにより回折構造層１０がその回折光沢を得るための凹凸形状を有するものとなる。
その後、加熱乾燥等の適切な硬化方法により回折構造層１０の形状を確定させ、図９（ｂ）に示したように、回折構造層１０を賦型シート３０から離型する。これにより回折構造層１０のみからなる回折光沢シート１を得ることができる。

一方、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）で示した例では、図５に示した賦型シート３０のうち賦型層線状凹凸部３４が形成された側から、回折構造層１０を構成する組成物を塗布し、図１０（ａ）に示したように積層させる。当該塗布の方法は特に限定されることはないが、例えばダイコート法等を適用することができる。これにより回折構造層１０がその回折光沢を得るための凹凸形状を有するものとなる。その後、加熱乾燥等の適切な硬化方法により回折構造層１０の形状を確定させる。
次に回折構造層１０のうち賦型シート３０に接した側とは反対側の面に図１０（ｂ）に示したように基材層２２を接着剤により貼り合わせる。
その後、図１０（ｃ）に示したように、回折構造層１０及び基材層２２の積層体を賦型シート３０から離型する。これにより回折構造層１０及び基材層２２からなる回折光沢シート２１を得ることができる。

以上のように回折光沢シートを作製することができるが、本発明では、上記したような線状凸部、線状凹部を有する線状凹凸部を具備するので、回折構造層１０から賦型シートを離型する際に円滑に行われ、欠け等の不具合を生じ難く生産性を向上させることができる。

以下実験により賦型シートの線状凸部のピッチ及び頂角を変更した場合について、て回折光沢シートを作製して性能の評価を行った。回折光沢シートは次の順により作製した。作製方法自体は各例で共通である。

表面を銅めっきしたシリンダーを準備し、断面が二等辺三角形のバイトで１００ｍｍ幅ずつ線条パターンを切削した。バイトの頂角は７０°から１７０°とした。ピッチは３水準（１、２、３μｍ）とした。

一方、賦型シートを次のようにして作製した。賦型シート基材層として厚さ１５０μｍの紙、これに積層された賦型層としての厚さ３０μｍのポリプロピレンの帯状の積層体（幅１５００ｍｍ、長さ１５００ｍ）を準備した。
次に上記作製したシリンダーをロールエンボス装置に取り付けてこれを用いて、積層体の賦型層に対して熱エンボス転写した。これにより賦型層に電鋳板に形成されていたパターンが転写される。ここで熱エンボス転写の条件は、シリンダー温度１２０℃、圧力１４．７（ＭＰａ）、回転周速度５ｍ／分である。

回折構造層を構成する組成物として、ポリウレタン（レザミンＮＥ−８８１１、大日精化工業株式会社）１００質量部、着色剤（セイカセブンＮＥＴ−５７９４ブラック、大日精化工業株式会社）１５質量部、トルエン２５質量部、及びイソプロピルアルコール２５質量部を混合したものを準備した。
上記作製した賦型シートを、合成皮革製造装置に取り付け、当該組成物を賦型シートのうちパターンが形成された側の面に塗布した。塗布はダイコート法により行った。
塗布後、１００℃〜１２０℃の範囲で２分加熱乾燥し、その後に接着剤を用いて基材層（基布）を貼り合わせた。そして乾燥、熟成後に賦型シートから離型した。
以上により回折光沢シートを得た。

各例の賦型シートが有する線状凸部のピッチ及び頂角は表１にまとめて示した。

そして、得られた回折光沢シートに対して、以下のような評価を行った。各評価は、回折光沢シートを立てて行い、線状凸部が延びる方向が「縦」と「横」の両方について行った。

＜虹強さの評価＞
虹強さの評価は、変角分光測定により行った。変角分光測定器（Ｓ−ＯＧＭ、デジタルファッション株式会社）を用い、回折光沢シートの回折構造層に対して、入射角度０度（回折光沢シートの法線方向）から白色（キセノン光源）を照射し、出射角度ごとのＸＹＺ表色系を求めた。明度に対応するＹの値を、白色（キセノン光源）のＹ値で規格化したゲインを求めた。正反射光を除いた規格化したゲインの最大値によって、虹の強さを決定した。評価基準は、ゲイン≧０．３を◎（最も良好）、０．３＞ゲイン≧０．２を○（良好）、０．２＞ゲイン≧０．１を△（可）、及び０．１＞ゲインを×（不可）とした。

＜視野の広さの評価＞
回折光沢シートについて、以下の手順で目視検査を行い、虹の視野の広さについて判定した。
回折光沢シートから１００ｍｍ角のサンプルを切り出し、上記サンプルを机の上に置き、５００ｍｍ上方位置から虹の視野の広さを判定した。試験環境は、照度４００ルクス（明るいオフィス相当）とした。被験者１０名(２０代から６０代まで)から視野が広いと感じる人数をカウントし、１０名全員が視野が広いと感じた場合を◎、６名以上９名以下が視野が広いと感じた場合を○、３名以上５名以下が視野が広いと感じた場合を△、２名以下が視野が広いと感じた場合を×とした。

表１に評価結果を示した。

表１からわかるように、賦型シートを規定した形状とすることにより、回折現象による光沢を明るく、広い範囲で観察することが可能となる。

１ 回折光沢シート
１０ 回折構造層
１１ 基部
１２ 線状凹凸部
１３ 線状凸部
１４ 線状凹部
２１ 回折光沢シート
２２ 基材層
３０ 賦型シート
３１ 賦型シート基材層
３２ 賦型層
３３ 賦型層基部
３４ 賦型層線状凹凸部
３５ 賦型層線状凸部
３６ 賦型層線状凹部

Claims (2)

1. 回折現象による虹状の光沢を発現させるシートを賦型により作製するための賦型シートであって、
   賦型層基部と、前記賦型層基部の一方に設けられた賦型層線状凹凸部と、を有し、
   前記賦型層線状凹凸部は、底辺を前記賦型層基部側に、頂点を前記賦型層基部とは反対側に有する二等辺三角形断面を具備し、該二等辺三角形断面を維持して一方向に延びる賦型層線状凸部を有し、
   複数の前記賦型層線状凸部が前記延びる方向とは異なる方向に間隔を有して配列されており、
   複数の前記賦型層線状凸部は、配列のピッチＰが１μｍ以上２μｍ以下では、頂角θが８０°以上１６０°以下、配列のピッチＰが２μｍを超え、３μｍ以下では、頂角θが１２０°以上１６０°以下である、賦型シート。
2. 前記賦型層基部のうち前記賦型層線状凹凸部が設けられた側とは反対側の面に賦型シート基材層が設けられている、請求項１に記載の賦型シート。