JP7319080B2 - 電磁波透過性金属光沢物品、及び、金属薄膜 - 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。
本願発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題は、良好な金属調の外観を有する電磁波透過性金属光沢物品を提供することにある。
前記金属薄膜は、20nm~100nmの厚さを有し、全光線反射スペクトルにおける反射率の極大値が380nm~780nmの範囲にある。
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5に、本発明の一実施形態における島状構造の金属層12の断面の透過型電子顕微鏡写真(TEM画像)を示す。
なお、金属層12の構成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12aを含む構成に限定されず、電磁波透過性を確保できる限りにおいて連続的な構成であってもよい。
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。
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。
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、一実施形態に係る電磁波透過性金属光沢物品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や電磁波透過性金属光沢物品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。
金属層12は基体10上に形成され、全光線反射スペクトルにおける反射率の極大値が380nm~780nmの範囲にある。また、金属層12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12aを含み、複数の部分12aの平均粒径は100~500nmであることが好ましい。
ここで、複数の部分12aの平均粒径とは、複数の部分12aの円相当径の平均値を意味する。複数の部分12aの円相当径とは、複数の部分12aの面積に相当する真円の直径のことである。複数の部分12aの平均粒径は、実施例の欄に記載する方法で測定することができる。
(金属層の厚さの測定方法)
まず、金属光沢物品から、図4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する。
次いで、選択した測定箇所それぞれにおける、図5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個以上の金属部分12aが含まれる視野角領域を抽出する。
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厚さとし、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厚さの平均値を金属層の厚さとする。
その他の層としては色味等の外観を調整するための高屈折材料等の光学調整層(色味調整層)、耐湿性や耐擦傷性等の耐久性を向上させるための保護層(耐擦傷性層)、バリア層(腐食防止層)、易接着層、ハードコート層、反射防止層、光取出し層、アンチグレア層等が挙げられる。
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10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。
本実施形態に係る金属薄膜は、基体上に形成された金属薄膜であって、前記金属薄膜は、20nm~100nmの厚さを有し、全光線反射スペクトルにおける反射率の極大値が380nm~780nmの範囲にある。また、本実施形態に係る金属薄膜は、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島状部分を含み、前記複数の島状部分の平均粒径が100~500nmであることが好ましい。
上述の金属層12を、厚さ20nm~100nmに形成し、これのみを金属薄膜として使用することもできる。例えば、基材フィルムのような基体に積層された酸化インジウム含有層11の上に、スパッタリングで金属層12を形成して、金属薄膜付きのフィルムを得る。また、これとは別に、接着剤を基材の上に塗工して接着剤層付きの基材を作製する。金属薄膜付きのフィルムと接着剤層付きの基材を、金属層12と接着剤層が接するように貼り合せ、十分に密着させた後にフィルムと基材を剥離させることで、金属薄膜付きのフィルムの最表面に存在した金属層(金属薄膜)12を接着剤層付きの基材の最表面に転写させることができる。
基体、金属薄膜、及び複数の部分の平均粒径としては、上述の説明をそのまま援用し得る。
本実施形態の金属光沢物品1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。
20°光沢度は、光輝性に関する評価であり、大きい方が好ましい。
評価方法の詳細は以下のとおりである。
走査型電子顕微鏡(SEM)をもちいて、金属光沢物品の金属層の1.92μm×2.56μmの領域の5万倍のSEM画像を得た。得られたSEM画像から各部分の面積Vを求め、各部分の粒径RをR=2×(V/π)0.5より求め、その平均値を複数の部分の平均粒径とした。なお、平均値を求める際にはRが0.05μm以下であるものはノイズとして無視した。
図3に得られたSEM画像の一例を示す。図3は、実施例3の金属光沢物品の金属層のSEM画像である。
金属光沢物品の基体側に黒テープを貼り合せ、金属層側の面に対して光を照射し、分光光度計U4100((株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて全光線反射光のスペクトルを得た。次いで、得られたスペクトルにおいて波長200nm~2000nmの範囲で反射率が極大となる波長を検出し、反射ピーク波長とした。
金属光沢物品の基体側に黒テープを貼り合せ、20°光沢度をJIS Z 8741(1997年版)に準拠して測定した。具体的には、PG-IIM(日本電色工業(株)製)を用いて測定を行った。なお、20°光沢度の測定は金属層側の面に対して行った。得られた光沢度の値に応じて、金属光沢物品の光輝性を以下の基準で判断した。
(光輝性の評価基準)
1000超:○(良好)
500~1000:△(やや不良)
500未満:×(不良)
(4)金属層の厚み(膜厚)
透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて先述の方法により金属層の厚み(膜厚)を測定した。
(5)シート抵抗
ナプソン社製非接触式抵抗測定装置NC-80MAP(測定上限:3000Ω/□)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。
基材フィルムとして、三菱樹脂社製PETフィルム(厚さ38μm)を用いた。
先ず、DCマグネトロンスパッタリングを用いて、基材フィルムの面に沿って、5nmの厚さのITO層をその上に直接形成した。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%であった。
ITO層の上に、アルミニウム(Al)層を形成する際のスパッタ時間を変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2~7、及び比較例1~3の金属光沢物品(金属フィルム)を得た。
一方、比較例1及び2の金属光沢物品は、金属層の複数の部分の平均粒径が小さく、反射ピーク波長が短く、青っぽい外観を呈し、光沢度が小さく、光輝性に劣った。
また、比較例3の金属光沢物品は、金属層の複数の部分の平均粒径が大きく、反射ピーク波長が長く、赤っぽい外観を呈し、光沢度が小さく、光輝性に劣った。
10 基体
11 酸化インジウム含有層
12 金属層
12a 部分
12b 隙間
Claims (10)
- 基体と、前記基体上に形成された金属層とを備え、
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、
前記金属層の全光線反射スペクトルにおける反射率の極大値が380nm~780nmの範囲にあり、
前記金属層の厚さは、20nmより大きく100nm以下である電磁波透過性金属光沢物品。 - 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、
前記複数の部分の平均粒径が100~500nmである請求項1に記載の電磁波透過性金属光沢物品。 - 前記複数の部分は島状に形成されている請求項2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1~3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1~4のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
- 前記酸化インジウム含有層の厚さは、1nm~1000nmである請求項1~5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1~6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1~7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1~8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1~9のいずれか1項に記載の電磁波透過性金属光沢物品。
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