JP7319079B2 - 電磁波透過性金属光沢物品、及び、加飾部材 - Google Patents
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Description
例えば、フロントグリル、エンブレムといった自動車のフロント部分に搭載されるミリ波レーダーのカバー部材に装飾を施した、光輝性と電磁波透過性の双方を兼ね備えた金属光沢物品が求められている。
計測結果は、車間計測、速度自動調整、ブレーキ自動調整などに利用することができる。
このようなミリ波レーダーが配置される自動車のフロント部分は、いわば自動車の顔であり、ユーザに大きなインパクトを与える部分であるから、金属光沢調のフロント装飾で高級感を演出することが好ましい。しかしながら、自動車のフロント部分に金属を使用した場合には、ミリ波レーダーによる電磁波の送受信が実質的に不可能、或いは、妨害されてしまう。したがって、ミリ波レーダーの働きを妨げることなく、自動車の意匠性を損なわせないために、光輝性と電磁波透過性の双方を兼ね備えた金属光沢物品が必要とされている。
特開2010-5999号公報(特許文献3)には金属膜層を母材シートに形成し、母材シートに、張力を負荷しつつ、加熱処理を行うことによりクラックを有する電磁波透過性の金属膜加飾シートを製造する方法が記載されている。
特許第4601262号公報(特許文献4)には透明樹脂成形品の上に、不連続な膜構造である金属薄膜層による金属発色部分を有する加飾層が積層されたカバーパネルが記載されている。
本願発明は、上記に鑑みてなされたものであり、電磁波透過性と高い光輝性を両立し、着色された電磁波透過性金属光沢物品を提供することにある。
図1に、本発明の一実施形態による電磁波透過性金属光沢物品(以下、「金属光沢物品」という。)1の概略断面図を示し、図3に、本発明の一実施形態による金属光沢物品1の表面の電子顕微鏡写真(SEM画像)を示す。また、図9に、本発明の一実施形態における島状構造の金属層11の断面図の透過型電子顕微鏡写真(TEM画像)を示す。
クラック構造の金属層12は、例えば基材フィルム上に金属薄膜層を設け、屈曲延伸して金属薄膜層にクラックを生じさせることにより形成することができる。この際、基材フィルムと金属薄膜層の間に伸縮性に乏しい、即ち延伸によりクラックを生成しやすい素材からなる脆性層を設けることにより、容易にクラック構造の金属層12を形成することができる。
なお、マイクロ波帯域(5GHz)における電波透過減衰量とミリ波レーダーの周波数帯域(76~80GHz)における電波透過減衰量との間には相関性があり、比較的近い値を示すことから、マイクロ波帯域における電磁波透過性に優れる金属光沢物品は、ミリ波レーダーの周波数帯域における電磁波透過性にも優れる。
マイクロ波帯域(5GHz)における電波透過減衰量は、10[-dB]以下であることが好ましく、5[-dB]以下であるのがより好ましく、2[-dB]以下であることが更に好ましい。10[-dB]より大きいと、90%以上の電波が遮断されるという問題がある。
金属光沢物品1のシート抵抗は100Ω/□以上であることが好ましく、この場合マイクロ波帯域(5GHz)における電波透過減衰量は、10~0.01[-dB]程度となる。
金属光沢物品1のシート抵抗は200Ω/□以上であることが更に好ましく、600Ω/□以上であることがより更に好ましい。
また、特に好ましくは、1000Ω/□以上である。
金属光沢物品1のシート抵抗は、JIS-Z2316-1:2014に従って渦電流測定法により測定することができる。
また、金属光沢物品1が酸化インジウム含有層11を備える場合には酸化インジウム含有層11の材質や厚さ等によっても影響を受ける。
本実施形態にかかる電磁波透過性金属光沢物品において、基体10としては、電磁波透過性の観点から、樹脂、ガラス、セラミックス等が挙げられる。
基体10は、基材フィルム、樹脂成型物基材、ガラス基材、又は金属光沢を付与すべき物品のいずれかであってもよい。
より具体的には、基材フィルムとしては、例えば、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)、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリスチレン、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン、ポリシクロオレフィン、ポリウレタン、アクリル(PMMA)、ABSなどの単独重合体や共重合体からなる透明フィルムを用いることができる。
基体10が基材フィルムの場合、金属層12は基材フィルム上の少なくとも一部に設ければよく、基材フィルムの片面のみに設けてもよく、両面に設けてもよい。
また、一実施形態に係る金属光沢物品1は、図2に示されるように、基体10と金属層12の間に、酸化インジウム含有層11をさらに備えてもよい。酸化インジウム含有層11は、基体10の面に直接設けられていてもよいし、基体10の面に設けられた保護膜等を介して間接的に設けられてもよい。酸化インジウム含有層11は、金属光沢を付与すべき基体10の面に連続状態で、言い換えれば、隙間なく、設けられるのが好ましい。連続状態で設けられることにより、酸化インジウム含有層11、ひいては、金属層12や金属光沢物品1の平滑性や耐食性を向上させることができ、また、酸化インジウム含有層11を面内ばらつきなく成膜することも容易となる。
酸化インジウム含有層11の厚さは、シート抵抗や電磁波透過性、生産性の観点から、通常1000nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましく、20nm以下が更に好ましい。一方、積層される金属層12を不連続状態としやすくするためには、1nm以上であることが好ましく、確実に不連続状態にしやすくするためには、2nm以上であることがより好ましく、5nm以上であることが更に好ましい。
金属層12は基体上に形成され、少なくとも一部において互いに不連続の状態にある複数の部分を含む。
金属層12が基体上で連続状態である場合、十分な光輝性は得られるものの、電波透過減衰量が非常に大きくなり、従って、電磁波透過性を確保することはできない。
金属層12の部分12aの円相当径は特に限定されないが、通常10~1000nm程度である。また、各部分12a同士の距離は特に限定されないが、通常は10~1000nm程度である。
光学調整層は、屈折率1.75以上の高屈折率層を少なくとも1層含む。
光学調整層は、金属層12が視認される側に設けることが好ましく、金属層12上に直接設けても、他の層を介して設けてもよい。例えば、一実施形態に係る金属光沢物品1においては、図1に示されるように、金属層12の基体10側と反対の面上に設けてもよく、図2に示されるように金属層12と基体10との間に設けてもよい。なお、光学調整層13を金属層12上に直接設ける場合、光学調整層13は金属層12上に積層されていればよく、必ずしも隙間12bを完全に埋めていなくてもよい。
光学調整層は少なくとも1層の屈折率の異なる層の積層体であってもよい。
高屈折率層の材料としては、例えば、CeO2(2.30)、Nd2O3(2.15)、Nb2O5(2.20)、SiN(2.03)、Sb2O3(2.10)、TiO2(2.35)、Ta2O5(2.10)、ZrO2(2.05)、ZnO(2.10)、ZnS(2.30)などの無機物〔上記各材料の括弧内の数値は屈折率である〕や、その混合物が好ましく、酸化ニオブ(Nb2O5)又はSiN(2.03)が好ましい。
粘着剤層14は、透明粘着剤からなる層である。本実施形態の金属光沢物品1は、粘着剤層14を介して被着部材15に貼付されて用いられてもよい。例えば、基体10が基材フィルムやガラス基材の場合、粘着剤層14を介して透明な被着部材15に貼付することで被着部材15を内側から装飾することができる。
この場合、金属層12が着色された粘着剤層14を通して視認されることとなるので、着色された金属光沢を発現することができる。
金属光沢物品1の製造方法の一例について、説明する。特に説明しないが、基材フィルム以外の基体を用いた場合についても同様の方法で製造することができる。
光学調整層13の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、塗工法等が挙げられ、材料の種類及び必要とする膜厚に応じて適宜の方法を採用することができる。
粘着剤組成物の塗布は、慣用のコーター、例えば、グラビヤロールコーター、リバースロールコーター、キスロールコーター、ディップロールコーター、バーコーター、ナイフコーター、スプレーコーターなどを用いて行うことができる。乾燥温度は、適宜採用可能であるが、好ましくは40℃~200℃であり、さらに好ましくは、50℃~180℃であり、特に好ましくは70℃~120℃である。乾燥時間は、適宜、適切な時間が採用され得る。上記乾燥時間は、好ましくは5秒~20分、さらに好ましくは5秒~10分、特に好ましくは、10秒~5分である。
本実施形態に係る加飾部材は、被着部材と、上述の電磁波透過性金属光沢物品とを備え、前記電磁波透過性金属光沢物品(金属光沢物品1)が前記粘着剤層を介して前記被着部材に貼付されている。
本実施形態の加飾部材2は、金属光沢物品1を被着部材15の内側に貼付して得られるため傷つきにくく着色された金属外観が得られる。また、被着部材15の質感をそのまま活かしつつ被着部材15を装飾することができる。
金属光沢物品1としては、上述の説明をそのまま援用し得る。
反射率の最大値と最小値の差の上限値に特に制限はないが、90%以下であることが好ましく、85%以下であることがより好ましく、80%以下であることが更に好ましい。
本実施形態の金属光沢物品及び金属薄膜は、電磁波透過性を有することから電磁波を送受信する装置や物品及びその部品等に使用することが好ましい。例えば、車両用構造部品、車両搭載用品、電子機器の筐体、家電機器の筐体、構造用部品、機械部品、種々の自動車用部品、電子機器用部品、家具、台所用品等の家財向け用途、医療機器、建築資材の部品、その他の構造用部品や外装用部品等が挙げられる。
より具体的には、車両関係では、インスツルメントパネル、コンソールボックス、ドアノブ、ドアトリム、シフトレバー、ペダル類、グローブボックス、バンパー、ボンネット、フェンダー、トランク、ドア、ルーフ、ピラー、座席シート、ステアリングホイール、ECUボックス、電装部品、エンジン周辺部品、駆動系・ギア周辺部品、吸気・排気系部品、冷却系部品等が挙げられる。
電子機器および家電機器としてより具体的には、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、電子レンジ、エアコン、照明機器、電気湯沸かし器、テレビ、時計、換気扇、プロジェクター、スピーカー等の家電製品類、パソコン、携帯電話、スマートフォン、デジタルカメラ、タブレット型PC、携帯音楽プレーヤー、携帯ゲーム機、充電器、電池等電子情報機器等が挙げられる。
電波透過減衰量は、電磁波透過性に関する評価である。電波透過減衰量の値は小さい方が好ましい。
評価方法の詳細は以下のとおりである。
日立ハイテク社製の分光光度計U-4100を用いて、波長380nm~780nmの範囲の可視光線について5nm間隔で、金属光沢物品の一方の面に照射して反射した光の分光反射率を測定した。
なお、測定する際は、被着部材表面に対して上記可視光線を入射させるようにし、表1に反射率(糊有り)として記載した。また、表1には、波長380nm~780nmの範囲の分光反射率(%)の最大値(max)、最小値(min)、及び最大値(max)と最小値(min)との差を示した。
上記分光光度計U-4100で測定した波長380~780nmの分光反射率と、CIE標準イルミナントD65の相対分光分布を用いて、CIE-L*a*b*表示系におけるa*値、及びb*値を計算した。a*値、b*値、及び、a*値及びb*値の二乗和の平方根を表1に示した。
5GHzにおける電波透過減衰量を、方形導波管測定評価治具WR-187でサンプルを挟み、アンリツ社製スペクトルアナライザMS4644Bを用いて測定した。
ナプソン社製非接触式抵抗測定装置NC-80MAPを用い、JIS-Z2316に準拠し、渦電流測定法により金属層と酸化インジウム含有層の積層体としてのシート抵抗を測定した。
このシート抵抗は、100Ω/□以上であることが好ましく、200Ω/□以上であるのがより好ましく、更に600Ω/□以上であることが更に好ましい。100Ω/□より小さいと、充分な電磁波透過性が得られないという問題がある。
まず、金属光沢物品から、図8に示すように一辺5cmの正方形領域3を適当に抽出し、該正方形領域3の縦辺及び横辺それぞれの中心線A、Bをそれぞれ4等分することによって得られる計5箇所の点「a」~「e」を測定箇所として選択した。
次いで、選択した測定箇所それぞれにおける、図9に示すような断面画像(透過型電子顕微鏡写真(TEM画像))を測定し、得られたTEM画像から、5個以上の金属の部分12aが含まれる視野角領域を抽出した。
5箇所の測定箇所それぞれにおいて抽出された視野角領域における金属層の総断面積を視野角領域の横幅で割ったものを各視野角領域の金属層の膜厚とし、5箇所の測定箇所それぞれにおける、各視野角領域の金属層の膜厚の平均値を金属光沢層厚み(nm)とした。
基材フィルムとして、三菱樹脂社製PETフィルム(厚さ50μm)の一方の面に厚み2000μmの熱硬化樹脂を形成したフィルムを用いた。
先ず、DCマグネトロンスパッタリング装置にITOターゲットを取り付け、ArガスとO2ガスを導入しながらスパッタリングをする事で基材フィルムの面に沿って、5nmの厚さのITO層を直接形成した。ITO層を形成する際の基材フィルムの温度は、130℃に設定した。ITOに含まれる酸化錫(SnО2)の含有率(含有率=(SnO2/(In2O3+SnO2))×100)は10wt%である。
次いで、交流スパッタリング装置にNbターゲット(AC:40kHz)を取り付けて、ArガスとO2ガスを導入しながらスパッタリングする事で、Al層上に光学調整層として110nmのNb2O5層を成膜した。
一方、冷却管、窒素導入管、温度計および撹拌装置を備えた反応容器にアクリル酸ブチル100質量部、アクリル酸2-ヒドロキシエチル0.01質量部、およびアクリル酸5部を含有するモノマー混合物を仕込んだ。さらに、前記モノマー混合物100質量部に対して、重合開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1質量部を酢酸エチル100質量部と共に仕込み、緩やかに攪拌しながら窒素ガスを導入して窒素置換した後、反応容器内の液温を55℃付近に保って8時間重合反応を行って、重量平均分子量(Mw)180万、Mw/Mn=4.1のアクリル系ポリマーの溶液(固形分濃度30質量%)を調製した。
得られたアクリル系ポリマー溶液の固形分100質量部に対して、ベンゾイルパーオキサイド(日本油脂社製、ナイパーBMT)を0.3質量部、イソシアネート系架橋剤(東ソー社製、コロネートL)を1質量部配合して粘着剤組成物を得た。
上記で得られた積層体の金属層側の面に対して、上記で得られた粘着剤組成物をハンドローラーで塗布して粘着剤層を形成することで、着色された金属光沢を有する金属光沢物品を得た。
被着部材として、厚み1.2mmのガラスを用いた。
上記で得られた金属光沢物品の粘着剤層側を被着部材に貼付し、加飾部材を得た。
実施例1における光学調整層の厚み(nm)を表1に記載のとおりに変更し、加飾部材を得た。
実施例1における光学調整層の形成時に、Siターゲットを交流スパッタリング装置に取り付け、ArガスとN2ガスを導入しながらスパッタリングすることで、Al層上にSiN(光学調整層)を表1に記載の膜厚で成膜したこと以外は実施例1と同様にして加飾部材を得た。
実施例1における光学調整層を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして加飾部材を得た。
実施例1における光学調整層を酸化ニオブ(Nb2O5)から、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ケイ素(SiOx)及び酸化アルミニウム(Al2O3)の混合物(質量比で、酸化亜鉛:酸化ケイ素:酸化アルミニウム=77:20:3)の焼結体に変更し、スパッタリング装置をDCスパッタリング装置に変更したこと以外は実施例1と同様にして加飾部材を得た。
一方、比較例1及び2の金属光沢物品及び加飾部材は、反射率の差が小さかった。また、a*値及びb*値の二乗和の平方根も小さく、着色が不十分となった。
2 加飾部材
10 基体
11 酸化インジウム含有層
12 金属層
12a 部分
12b 隙間
13 光学調整層
14 粘着剤層
15 被着部材
Claims (17)
- 基体と、前記基体上に形成された金属層と、少なくとも1層の光学調整層とを備え、
前記金属層は、少なくとも一部において互いに不連続の状態にある複数の部分を含み、
前記光学調整層は、屈折率1.75以上の高屈折率層を含む電磁波透過性金属光沢物品。 - 前記光学調整層の厚みが10nm~1000nmである請求項1に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記光学調整層が設けられた側の波長380nm~780nmの範囲における反射率の最大値と最小値の差が30%以上である請求項1又は2に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記基体と前記金属層の間に、酸化インジウム含有層をさらに備える請求項1~3のいずれか一項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記酸化インジウム含有層は連続状態で設けられている請求項4に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記酸化インジウム含有層は、酸化インジウム(In2O3)、インジウム錫酸化物(ITO)、又はインジウム亜鉛酸化物(IZO)のいずれかを含む請求項4又は5に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記酸化インジウム含有層の厚さは、1nm~1000nmである請求項4~6のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記金属層の厚さは、20nm~100nmである請求項1~7のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記金属層の厚さと前記酸化インジウム含有層の厚さとの比(前記金属層の厚さ/前記酸化インジウム含有層の厚さ)は、0.02~100である請求項4~7のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- シート抵抗が、100Ω/□以上である請求項1~9のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記複数の部分は島状に形成されている請求項1~10のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記金属層は、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)、銅(Cu)、銀(Ag)、又はこれらの合金のいずれかである請求項1~11のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記基体は、基材フィルム、樹脂成型物基材、ガラス基材、又は金属光沢を付与すべき物品のいずれかである請求項1~12のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 透明粘着剤からなる粘着剤層をさらに備える、請求項1~13のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 被着部材と、請求項14に記載の電磁波透過性金属光沢物品とを備え、前記電磁波透過性金属光沢物品が前記粘着剤層を介して前記被着部材に貼付されている加飾部材。
- 前記被着部材側における反射光のCIE-Lab表色系において、a*値及びb*値の二乗和の平方根が5.0以上である請求項15に記載の加飾部材。
- 前記被着部材側の波長380nm~780nmの範囲における反射率の最大値と最小値の差が20%以上である請求項16に記載の加飾部材。
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