JPWO2016139705A1 - 転写フィルム及び転写フィルムの製造方法 - Google Patents

転写フィルム及び転写フィルムの製造方法 Download PDF

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Abstract

ベースフィルムと接する光触媒層内に光触媒微粒子が設けられ、光触媒微粒子に紫外線が照射されて、保護層と光触媒層との界面領域に空隙が形成される。

Description

本発明は、インモールド成形で使用する転写フィルム及び転写フィルムの製造方法に関するものである。
近年、ＡＶ機器、モバイル、家電の外装及び車載の内装分野における加飾において、顧客嗜好の多様化から幅広いデザインニーズがあり、商品表面の外観及び触感を追求したデザインが求められることがある。その中でもデザインとして商品表面に顧客嗜好に合わせ凹凸形状を有するヘアラインやシボを付与するために、商品表面に凹凸形状を転写して触感を付与することがある。商品のインモールド成形の際に転写フィルムを用いて凹凸形状を商品の表面に貼り付けることにより、商品表面に凹凸形状を形成する場合もあった。
まず、図６を用いて、インモールド成形で使用される一般的な凹凸形状を有する転写フィルムの構成について説明する。図６は一般的な凹凸形状付きの転写フィルムの層構成を示す断面図である。
凹凸形状を有する転写フィルム２０１は連続フィルムである。凹凸形状を有する転写フィルム２０１は大きく分けて、成形品に転写されないキャリア層２０２と成形品の表面に転写される転写層２０３で構成される。凹凸形状を有する転写フィルム２０１を更に詳細に説明する。２０４は凹凸形状を有する転写フィルム２０１を連続的に金型内へ供給する役割を果たすＰＥＴやアクリルフィルム等からなるベースフィルムである。２０５はベースフィルム２０４と成形品へ転写される転写層２０３を剥離させる剥離層であり、転写層２０３の最表面に凹凸形状を転写させるため剥離層２０５は予め凹凸形状が付与される。２０６は、成形品の最表面に触感を付与するための凹凸形状を有し、且つ転写層２０３に強度や硬度を付与させ、傷、汚れなどを防ぐための保護層または、ハードコート層である。２０７はインキを印刷しやすく且つインキと保護層２０６またはハードコート層の密着を良くするためのアンカー層またはプライマー層である。２０８は転写層２０３上にインキによる色、模様、柄等を付与するための着色層である。２０９は転写層２０３に溶融した樹脂を接着させる役割を果たす接着層である。以上のように凹凸形状を有する転写フィルム２０１は複数層で構成される。
上記、凹凸形状を有する転写フィルム２０１を成形品表面にインモールド成形工法で転写させる製造プロセスを図７Ａ〜図７Ｈにて説明する。図７Ａ〜図７Ｈはインモールド成形の工程を工程毎に説明する図である。
図７Ａにおいて、まず凹凸形状を有する転写フィルム２０１は箔送り装置３を用いて固定型１と可動型２の間の所定の位置に送られる。この時、凹凸形状を有する転写フィルム２０１は転写フィルム２０１の転写層側が可動型２と対向するように配置される。また、転写フィルム２０１が金型に賦型し易いように、図示されていないヒーターで予熱されてから、凹凸形状を有する転写型フィルム２０１は金型内へ送り込まれても良い。次に、凹凸形状を有する転写型フィルム２０１が所定の位置へ送られた後、図７Ｂに示すように、可動型２のキャビティ面に空けられた吸引穴４が凹凸形状を有する転写型フィルム２０１を吸引し可動型２のキャビティ面へ凹凸形状を有する転写型フィルム２０１を賦形する。その際に、図示されていないフィルム押さえ機構で凹凸形状を有する転写型フィルム２０１の外周が固定され、転写型フィルム２０１は位置決めされる。その後、図７Ｃに示すように、可動型２が動かされて型締される。次に、図７Ｄに示すように、固定型１のゲート５より凹凸形状を有する転写型フィルム２０１表面の接着層に向け溶融した樹脂６が注入され、金型内のキャビティ内に溶融した樹脂６が充填される。次に、図７Ｅに示すように、溶融した樹脂６の充填が完了したら、所定の温度まで溶融した樹脂６が冷却される。次に、図７Ｆに示すように、可動型２が可動されて型開きされ、インモールド成形品７を取り出す際にインモールド成形品７から凹凸形状を有する転写型フィルム２０１のキャリア層２０２が剥がれ、転写層２０３のみ転写されインモールド成形品７の最表面は凹凸形状を有する転写層２０３が転写された状態となる。その後、図７Ｇに示すように、固定型１側の突き出しピン８が押し出されて成形品７を金型内より取り出す。最後に、図７Ｈに示すように、次の成形に備えて可動型２の吸引穴４での凹凸形状を有する転写型フィルム２０１のキャリア層の可動型２のキャビティ内への吸着が止められ、箔送り装置３により次の成形に使用する凹凸形状を有する転写型フィルム２０１が所定位置まで送られ、この動作を繰り返して連続成形する（特許文献１参照）。
特開２０１２−０９６４１２号公報
前述の一般的な凹凸形状を有する転写フィルム２０１において、剥離層上に凹凸形状を形成した後に、凹凸形状を有した剥離層上に保護層またはハードコート層を形成する方法がある。しかしながら、この方法では、凹凸形状を有した剥離層上に保護層またはハードコート層用の塗剤を塗工するため、剥離層上の凹凸部に保護層またはハードコート層の塗剤が流れ込み、剥離層上の凹凸形状が保護層またはハードコート層の最表面に形成される。これによりインモールド成形時に、転写層が成形品表面に転写された後に最表面の保護層またはハードコート層に凹凸形状が付与されることとなる。
そのため、剥離層の凹凸形状部で剥離層と保護層またはハードコート層との接触面積が大きくなり、凹凸形状部では剥離層と保護層またはハードコート層の間で接点が増える結果、密着性が良くなり、剥離層と保護層またはハードコート層との間が剥がれにくくなる。このように、剥離層と保護層またはハードコート層の密着性が良く、剥離層と保護層またはハードコート層との間で剥がれにくくなる方向を剥離強度が重いと定義する。逆に剥離層と保護層またはハードコート層との間の密着性が落ち、剥離層と保護層またはハードコート層の間が剥がれ易くなる方向を剥離強度が軽いと定義する。そのため、剥離層と保護層またはハードコート層との間の剥離強度が重すぎると、成形時に成形樹脂表面に転写されるはずの保護層またはハードコート層の一部が剥離層との間でスムーズに剥離されず、保護層またはハードコート層が完全に剥離層から離型されずに剥離層上に保護層またはハードコートの一部が残り、転写不良が発生する。
また、凹凸形状を有する転写フィルムでは成形時に剥離層と保護層またはハードコート層との間の剥離強度が重過ぎて、成形品表面へ保護層またはハードコート層が綺麗に転写されず転写不良が発生している場合、本来、凹凸部の剥離層と保護層またはハードコート層との間の剥離強度を軽くする方向へ調整が必要となる。しかし、従来の凹凸形状を有する転写フィルムでは、凹凸部の剥離層と保護層またはハードコート層との間の剥離強度の調整で剥離強度を軽くする場合、フィルム側で剥離層と保護層またはハードコート層との間の剥離強度を調整する手段として、剥離層の材料組成変更や剥離層の膜厚を薄くすることや、凹凸形状の深さを浅く変更することで剥離層の剥離強度を調整する方法が主流であり、剥離層上に積層する材料毎で都度最適化していた。そのため、剥離層上に積層する材料等を考慮して試行錯誤で剥離層の材料組成及び凹凸形状の深さ変更を繰り返し、最適化までの時間を要するためコストが高くなる方法であった。つまり、様々な条件に応じて、即時且つ自由度を持って剥離強度を調整することができず、一度組成等を決定すると剥離強度を調整できず、容易に剥離強度を最適化することができなかった。また、剥離強度の調整のため凹凸形状を小さくすることで本来の目的である凹凸形状の触感も少なくなる課題もあった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、凹凸形状を有する剥離層と転写層の間の剥離強度を容易に最適化することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の転写フィルムは、インモールド成形用の転写フィルムであって、ベースフィルムと、ベースフィルムに接して形成される光触媒層と、光触媒層のベースフィルムに接する面に対する裏面に形成される凹凸形状と、光触媒層のベースフィルムに接する面に対する裏面と接して形成される転写層とを有する。そして、光触媒層に含有される光触媒微粒子と、光触媒層および転写層のいずれかまたは両方の少なくとも光触媒層と転写層との界面に形成される複数の空隙とを有することを特徴とする。
また、複数の空隙は、光触媒微粒子に紫外線を照射することにより形成され、空隙の量が紫外線の照射量で調整可能であることを特徴とする。
さらに、本発明の転写フィルムの製造方法は、ベースフィルムと、光触媒微粒子を含有する光触媒層と、有機樹脂から成る転写層とをこの順で積層する工程と、光触媒層に紫外線を照射して光触媒層および転写層のいずれかまたは両方の少なくとも光触媒層と転写層の界面に複数の空隙を形成する工程とを有する。そして、紫外線の照射により、光触媒層に電子を生成させ、電子の少なくとも一部が転写層に進入して有機樹脂の一部を分解して空隙を形成させ、紫外線の照射量により形成される空隙の量を調整することを特徴とする。
以上のように、本発明の凹凸形状付きの転写フィルム及び転写フィルムの製造方法によれば、凹凸形状を有する転写フィルムにおいてインモールド成形時の成形品表面への凹凸形状の転写不良が起こり難く、光触媒層と転写層との間の剥離強度を最適にできる。
本発明の実施の形態１における凹凸形状付き転写フィルムの構成を示す断面図 本発明の凹凸形状付き転写フィルムにおける光触媒層の塗工プロセスを説明する図 本発明の凹凸形状付き転写フィルムにおける保護層の塗工プロセスを説明する図 実施の形態１における空隙を形成する工程を順に説明する概念図 本発明の凹凸形状付き転写フィルムの構成を示す断面図 本発明の実施の形態２における凹凸形状付き転写フィルムにおける保護層の塗工プロセスを説明する図 実施の形態２における紫外線照射部の構成を例示する概略図 実施の形態２における紫外線照射部の構成を例示する概略図 一般的な凹凸形状付きの転写フィルムの層構成を示す断面図 インモールド成形の工程を工程毎に説明する図 インモールド成形の工程を工程毎に説明する図 インモールド成形の工程を工程毎に説明する図 インモールド成形の工程を工程毎に説明する図 インモールド成形の工程を工程毎に説明する図 インモールド成形の工程を工程毎に説明する図 インモールド成形の工程を工程毎に説明する図 インモールド成形の工程を工程毎に説明する図
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における凹凸形状付き転写フィルムの構成を示す断面図である。図１において図６〜図７Ｈまでと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
図１の本発明の凹凸形状付き転写フィルム１００の層構成は、キャリア層１０１と転写層１０２から構成される。キャリア層１０１は、基本的にベースフィルム２０４、従来のインモールド成形用フィルムの剥離層の役割をする光触媒層１０３、保護膜またはハードコート膜等である保護層２０６、アンカー層２０７、着色層２０８、接着層２０９から構成される。またベースフィルム２０４の光触媒層１０３と反対側に必要に応じて帯電防止層設けても良い。また、保護層２０６は、成形品の最表面に触感を付与するための凹凸形状を有し、且つ転写層１０２に強度や硬度を付与させ、傷、汚れなどを防ぐための膜である。また、アンカー層２０７は、インキを印刷しやすく且つインキと保護層２０６の密着を良くするための層で、プライマー層やその他の層を含む概念である。
本発明の凹凸形状付きの転写フィルム１００の詳細について説明する。一般的にベースフィルム２０４の厚みは平均膜厚２０〜１００μｍの間のＰＥＴフィルムやアクリルフィルム等が使用可能である。今回は、平均膜厚５０μｍのＰＥＴフィルムを使用した。次に本発明の光触媒層１０３について説明する。光触媒層中１０３には光触媒作用を発現する光触媒微粒子１０４が樹脂中に含有される。光触媒微粒子１０４として例えば、比較的に容易に入手可能な酸化チタン、酸化亜鉛を用いることが好ましい。しかし、光触媒微粒子１０４として酸化錫、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化ゲルマニウム、酸化鉛、酸化カドミウム、酸化銅、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ロジウム、酸化ニッケル、酸化レニウム等の金属酸化物の他、チタン酸ストロンチウム等で代用することも出来る。光触媒微粒子１０４は、これら以外にも同様の効果を得られるものがあればこれらに限定される必要はない。また、上記の光触媒微粒子１０４を単独もしくは、二種類以上併用して用いても良い。光触媒層１０３を構成する樹脂は無機系樹脂でも有機系樹脂でもよく、シリコーン系樹脂、アミノアルキッド系樹脂、オレフィン系樹脂、メラミン系樹脂等の熱硬化型樹脂を用いることができる。また、これら以外に同様の効果を得ることができればこれらの樹脂に限定される必要はない。本発明の光触媒層１０３を構成する樹脂にはメラミン系樹脂を用いて形成した。光触媒層１０３の平均膜厚は０．２μｍ以上３μｍ以下、より好ましくは光触媒層１０３の剥離機能とインモールド成形時の可とう性が安定し易い０．５μｍ以上２μｍ以下の範囲で形成されることが望ましい。平均膜厚が０．２μｍより薄い場合、光触媒層１０３が剥離層として十分な剥離機能が出難くなる。また、平均膜厚が３μｍより大きくなるとインモールド成形時に十分な可とう性を得ることが難しくなり、インモールド成形時に割れ、微小クラックが発生し易い。また、光触媒層１０３の組成においては光触媒層１０３の光触媒作用において、光触媒作用を決定する光触媒微粒子１０４と樹脂の重量比は固形分１００質量％比率で換算し、光触媒微粒子１０４として平均粒子径が０．０５μｍの酸化チタンを使用した場合、光触媒微粒子１０４を２０質量％以上９０質量％以下の割合で分散させることが望ましい。より好ましくは、光触媒微粒子１０４の重量比は光触媒層１０３での光触媒作用と剥離性能が安定する範囲の５０質量％以上８０質量％以下である。２０質量％より少ないと光触媒層１０３の光触媒作用が十分に発現されない。また９０質量％よりも多くなると、光触媒層の樹脂成分が少なくなり過ぎ、光触媒層１０３上に形成した保護層２０６との間の剥離強度が最初から軽く成り過ぎ、インモールド成形時に求められる剥離強度を担保することが困難となる。
また、光触媒層１０３内に分散される光触媒微粒子１０４はゾルタイプ、球状タイプ、多孔質タイプ等を用いることができる。光触媒微粒子の平均粒子径が０．０１μｍ以上０．２μｍ以下の範囲のものを使用することが望ましい。平均粒子径が０．０１μｍよりも小さい場合、光触媒層１１２の光触媒効果を十分に得ることが難しく、０．２μｍよりも大きい場合、光触媒層１１２をグラビアコーター等で塗工する際に光触媒微粒子１０４の凝集物が出来やすく、フィルム上で光触媒微粒子１０４に起因する外観不良発生の要因となる。また、光触媒層１０３に凹凸形状を形成する方法としては、光触媒層１０３の塗工前にベースフィルム２０４に凹凸パターンを加工する方法が一般的である。ベースフィルム２０４への凹凸パターンの形成は、一般的にエンボス加工、サンドブラスト加工、ブラッシング加工、レーザー加工等を用いることが可能で、凹凸に求められる意匠により適宜選択すれば良い。
また、特定の凹凸形状のパターン形成は、印刷により所望の凹凸形状を予め製版もしくはインクジェット印刷等を行うことにより、光触媒層１０３を１回もしくは複数回に分けて印刷して行っても良い。
また、特定の凹凸パターンの形成は、通常のグラビアコーターで光触媒層１０３の均一な塗膜を形成した後に、光触媒層１０３上に所望の凹凸形状をエンボス加工、サンドブラスト加工、ブラッシング加工、レーザー加工を行うことにより実現しても良い。上記以外の方法でも同様に光触媒層１０３上に特定の凹凸形状を付与できればこれらに限定される必要はない。
次に本発明の保護膜またはハードコート膜等である保護層２０６について説明する。本発明の保護層は、乾燥後の平均膜厚が２μｍ以上１０μｍ以下の間で形成することが望ましい。保護層２０６の平均膜厚が２μｍより小さい場合、保護層２０６は成形後、成形品表面を保護するための十分な膜強度が得られ難い。また１０μｍより大きい場合、インモールド成形時に箔切れが悪くなり、箔バリ発生の原因となる。また、本発明で使用する保護膜はプレキュアタイプの２液硬化型のアクリル系樹脂等であり、また、ハードコート膜は紫外線硬化型のアフターキュアタイプのハードコート膜等である。ハードコート膜の場合、アフターキュアタイプハードコート材料とは、インモールド成形後に紫外線を当てて硬化させるタイプのハードコート膜を意味する。よって、インモールド成形前の転写フィルム１００の段階ではハードコート膜を構成する紫外線硬化型の樹脂は完全に光硬化（重合）されていない未硬化や半硬化の状態で存在する。紫外線硬化型のハードコート膜はインモールド成形後に高圧水銀ランプやメタルハライドランプで光硬化（重合）させるものが一般的である。
次にアンカー層２０７、接着層２０９は、いずれも乾燥後の平均膜厚が２μｍ以上１０μｍ以下の範囲で形成されることが好ましい。
また、着色層２０８は意匠性、隠蔽性などの違いにより、単層もしくは複数層で形成されても良い。着色層２０８は単層または複数層で形成しても良いが平均膜厚が０．５μｍ以上１５μｍ以下の範囲で形成されることが好ましい。
アンカー層２０７、着色層２０８、接着層２０９を形成する方法は、グラビアコーター、コンマコーター、ロールコート、グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷等が用いられる。また、着色層２０８はインキ以外の金属蒸着、スパッタ、塗装等の求められる意匠によりその都度、適切な工法で形成できる。保護層２０６にアンカー層２０７の機能も付与して、アンカー層２０７を省いた層構成にしても良い。また、意匠上に着色層２０８が不要で凹凸形状のみをインモールド成形で成形品の表面に転写したい場合、保護層２０６に接着層２０９の機能が付与可能な場合は、接着層２０９を省略することもできる。
この様に、各層に複数の機能を付与することが可能な場合は、必要に応じて各層を省略して凹凸形状付き転写フィルムを形成しても良い。
次に、図１，図２を用いて本発明の凹凸形状付き転写フィルム製造時の光触媒層の塗工プロセスについて説明する。図２は、本発明の凹凸形状付き転写フィルムにおける光触媒層の塗工プロセスを説明する図である。図２において図１及び図６〜図７Ｈまでと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
本発明ではエンボス加工によりＰＥＴフィルム上に特定の凹凸形状を形成したベースフィルム２０４を用いた。またベースフィルム２０４は凹凸形状が付与された面と反対側の面に帯電防止層が形成されている。光触媒層１０３はベースフィルム２０４の凹凸形状が付与されたＰＥＴフィルムの面の塗工面側に配置される。ロールトゥロール塗工設備は、光触媒塗工液を塗工するために連続的に供給されるベースフィルム２０４の巻き出し部１２０と光触媒塗工液が塗工されたベースフィルム２０４を巻き取る巻取り部１２１とを備え、ベースフィルム２０４は連続的に図２中のＸ１，Ｘ２方向へ搬送される仕組みとなっている。ベースフィルム２０４の光触媒層１０３の塗工面と反対側の面に付与された帯電防止層は、ベースフィルム２０４の搬送時に起こる剥離帯電によるベースフィルム２０４へのシワ発生防止のために形成されている。ベースフィルム２０４の種類としてＰＥＴ以外に、一般的にポリアクリル、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース等の素材からなるプラスチックフィルムやプラスチックシートなどが用いられても良い。ベースフィルム２０４を構成するＰＥＴフィルムの平均厚さは目的に応じて適宜選択されるが、ロールトゥロールの塗工で使用する基材の平均厚さは２０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲であることが好ましい。２０μｍより薄いと搬送時の張力の制御が難しく塑性変形してしまい伸びシワが入ることや、ベースフィルム２０４に形成していく各種機能層の積層時に塗剤の乾燥時の熱硬化収縮等により反り易くなることから、後工程での扱いが難しくなる。また２５０μｍより大きいと、ロール作成時に塗工長さが長くなりロール巻き取り時のロールの巻き芯径が大きくなり過ぎることにより後工程で扱い難いことや、ＰＥＴフィルムとしてのコストも高くなることが挙げられる。しかし、上記範囲に限らずニーズや用途に応じて、上記範囲以外の平均厚みのＰＥＴフィルムや他の樹脂フィルムを使用しても問題ない。本発明の実施の形態１ではロールトゥロール塗工設備で光触媒層を塗工し、ベースフィルム２０４はＰＥＴフィルムで平均厚み５０μｍのものを使用した。
ベースフィルム２０４のＰＥＴ面へ光触媒層形成用の光触媒塗料を塗工するためにグラビアコーターが用いられる。そのため、ロールトゥロール塗工設備は、光触媒塗料をベースフィルム２０４上に塗工するためのグラビアローラー１２２と、ベースフィルム２０４に張力をかけるためのガイドローラー１２５とをさらに備える。ガイドローラー１２５は、グラビアローラー１２２でベースフィルム２０４へ光触媒塗料を転写する際にベースフィルム２０４に張力をかけ、ベースフィルム２０４を挟むグラビアローラー１２２と反対側に設けられる。グラビアローラー１２２には図示されていない細線から成る深さ数十μｍの溝が螺旋状に形成されており、その溝の中に光触媒塗料が供給される仕組みである。またグラビアローラー１２２は図２中に示すように時計回りに回転しており、光触媒塗料を供給するための光触媒塗料が入った液パン１２４を通りグラビアローラー１２２の螺旋状の溝部へ光触媒塗料が供給される。次にグラビアローラー１２２は、所定の液量までグラビアローラー１２２表面から光触媒塗料をかき取る役割をするドクターブレード１２３を通る。これにより、グラビアローラー１２２は、ベースフィルム２０４と接触する前に、光触媒塗料が溝部の中だけに残った状態となる。その後、グラビアローラー１２２とベースフィルム２０４が接触した際に、グラビアローラー１２２の溝部の光触媒塗料がベースフィルム２０４のＰＥＴ面へ転写され、ベースフィルム２０４のＰＥＴ面に光触媒塗料のウエット状態の膜が形成される。つまり、ベースフィルム２０４の上に均一に広がった液状の光触媒層が形成される。
本発明の凹凸形状付き転写フィルムの製造プロセスにおける光触媒塗料を塗工する方法は、グラビアコート以外にダイコート、カレンダーコート、ロールコート、グラビア印刷等の他のあらゆる塗工、印刷方式を用いることができる。
次の工程では、ベースフィルム２０４のＰＥＴ面上の光触媒塗料を熱硬化させるために、光触媒層が形成されたベースフィルム２０４は熱乾燥炉２１１へ搬送される。熱乾燥炉２１１は温風炉もしくは赤外線ヒーター（ＩＲ）炉、もしくは熱風とＩＲを併用した熱乾燥炉等を用いることができ、一般的な熱乾燥工程を行う。本発明で使用した熱乾燥炉は熱風循環炉を使用して液状の光触媒層を１５０℃１分で熱乾燥及び熱硬化させ、乾燥後の平均膜厚が２μｍの光触媒層１０３をベースフィルム２０４上に形成した。本発明で使用した光触媒塗料は、光触媒微粒子として酸化チタンゾルを使用し、バインダーとしてメラミン系樹脂と一緒に分散させたものを使用した。
次に、図１〜図３Ｂを用いて本発明の凹凸形状付き転写フィルム製造時の保護層の塗工プロセスについて説明する。図３Ａは本発明の凹凸形状付き転写フィルムにおける保護層の塗工プロセスを説明する図である。図３Ｂは実施の形態１における空隙を形成する工程を順に説明する概念図であり、工程順に要部を拡大した平面図を示す図である。図３Ａ，図３Ｂにおいて図１〜図２、図６〜図７Ｈまでと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。図３Ａにおいて図２の光触媒塗料の塗工プロセスと同様に、保護層の塗工プロセスもロールトゥロール方式のグラビアコーターにて塗工した。
巻き出し部１２０に先ほど光触媒層１０３を塗工したベースフィルム２０４を光触媒層１０３が塗工面となるように配置し、保護層２０６用の塗料をベースフィルム２０４の光触媒層１０３上に塗工した。本発明で使用した保護層２０６用の塗料は２液硬化型のアクリル系塗料を、乾燥後の平均膜厚が５μｍとなるようにグラビアコーターで塗工した後、熱乾燥炉２１１により１００℃２分で熱乾燥及び熱硬化させた。こうして、光触媒層１０３上に、均一な保護層２０６が形成した。また、別の材料の保護層２０６を形成する際、もしくは保護層２０６以外の機能層及び転写層を光触媒層１０３上に形成する際に、光触媒層１０３を構成する樹脂の違い等から光触媒層１０３上に塗工する塗料が弾かれて塗工ムラが発生する場合がはある。その場合、予め光触媒層１０３上に紫外線照射もしくはコロナ処理、プラズマ処理などを施こすことで、光触媒層１０３中の光触媒微粒子１０４の光触媒作用により光触媒層１０３の塗工面に親水基が形成されて親水化される。その結果、光触媒層１０３上に塗工する塗料と光触媒層１０３の濡れ性が良くなり、塗料の光触媒層１０３上での弾きを抑え、塗工ムラを低減する効果もある。
その後、熱乾燥炉２１１の後に配置された紫外線照射部２１２で紫外線ランプ２１３により紫外線２１４を照射する。紫外線ランプ２１３としては、低圧水銀、高圧水銀、ＬＥＤ−ＵＶランプ等を使用しても良い。次に、図３Ｂの部分拡大図で説明するメカニズムで、ベースフィルム２０４上の光触媒層１０３と保護層２０６の間の剥離強度の調整が可能となる。ＳＴＥＰ１では、紫外線照射部２１２にベースフィルム２０４が搬送されると紫外線ランプ２１３から紫外線２１４が光触媒層１０３へ照射される。その際にＳＴＥＰ２で光触媒層１０３中の光触媒微粒子１０４の酸化チタンから反応性の高い電子１１８が光触媒微粒子１０４から外へ多量に放出されることで、光触媒層１０３内で反応性の高い電子１１８が多数発生した状態となる。なお、光触媒層１０３に紫外線２１４を照射する場合を例示したが、光触媒層１０３に電子１１８を放出させることができれば紫外線２１４に限らず、Ｘ線等のその外の電磁波を照射する構成とすることもできる。放出された電子１１８は光触媒層１０３内を移動し、隣接する保護層２０６にも到達する。光触媒層１０３及び保護層２０６のそれぞれを構成する有機樹脂の結合エネルギーは電子１１８の持つエネルギー量よりも小さいため、エネルギー量の高い電子１１８と、電子１１８のエネルギー量よりも結合エネルギーが小さい光触媒層１０３及び保護層２０６を構成する有機樹脂との間では酸化還元反応が起こる。この酸化還元反応により、光触媒層１０３及び保護層２０６を構成する有機樹脂の一部から＋の電荷を奪い電子１１８は安定化する。その結果、＋の電荷を奪われた光触媒層１０３及び保護層２０６を構成する有機樹脂の一部は＋の電荷を奪われた有機樹脂同士の間で結合が外れ、光触媒層１０３及び保護層２０６を構成する有機樹脂の一部が分解される。より詳しくは、保護層２０６は光触媒層１０３と隣接した部位から順番に有機樹脂が分解されるため、保護層２０６の内部は分解されず光触媒層１０３と隣接した保護層２０６の裏面付近のみが分解される。あるいは、保護層２０６において、光触媒層１０３との境界部分の分解は、その他の領域より進行する。
この光触媒微粒子１０４から出た多量の電子１１８が光触媒層１０３及び保護層２０６を構成する有機樹脂との間で先ほどの酸化還元反応を繰り返し、光触媒層１０３及び保護層２０６を構成する有機樹脂から＋の電子を奪うことが繰り返されることにより、光触媒層１０３及び保護層２０６を構成する有機樹脂内の分子結合が次々に切れ、光触媒層１０３及び保護層２０６層を構成する有機樹脂の分解が順次進む。
これにより、最終的に特定の積算光量の紫外線２１４を照射し終わったＳＴＥＰ３では、光触媒層１０３及び保護層２０６を構成する有機樹脂が一定量分解され、分解された箇所には無数の光触媒微粒子１０４の平均粒子径よりも平均幅の小さい空隙１１９が生成される。光触媒微粒子１０４よりも微小な無数の空隙１１９が形成される領域では、光触媒層１０３と保護層２０６とは接点がなく、光触媒層１０３と保護層２０６の間での密着性が悪くなる。これにより紫外線２１４を照射した後の凹凸形状付き転写フィルム２００は、光触媒層１０３と保護層２０６との間の光触媒微粒子１０４の大きさよりも小さい無数の空隙１１９の効果で、光触媒層１０３と保護層２０６の間の剥離強度が軽くなる。この時、光触媒層１０３に照射させる紫外線２１４のエネルギー量の増減で光触媒層１０３及び保護層２０６を構成する有機樹脂の分解量を調整できる。つまり空隙１１９の密度を調整して光触媒層１０３と保護層２０６の間の剥離強度を調整できる。なお、空隙１１９は、光触媒層１０３及び保護層２０６の両方に存在していても良いし、いずれか一方の光触媒層１０３と保護層２０６との界面にのみに存在していても良い。
光触媒層１０３と保護層２０６の間の剥離強度を更に微調整したい場合は、光触媒層１０３を構成する樹脂として無機系のシリコーン系樹脂等を用いることで光触媒微粒子１０４による光触媒作用から光触媒層１０３自体の分解が低減される。その結果、保護層２０６を構成する有機樹脂のみ分解が進み、光触媒層１０３を有機樹脂で構成する場合よりも光触媒層１０３と保護層２０６の間に生成される空隙１１９を減らすことができ、より細かく光触媒層１０３と保護層２０６の間の剥離強度を調整できる。
今回、実施の形態１では保護層２０６の塗工後、紫外線照射部２１２で紫外線ランプ２１３としてメタルハライドランプを用いて、メタルハライドランプから発生する紫外線２１４の３６５ｎｍの波長で積算光量が１２００ｍＪ／ｃｍ２となる様に調整した。実施の形態１では光触媒層１０３に照射させる紫外線の積算光量の幅としては、７００ｍＪ／ｃｍ２以上５０００ｍＪ／ｃｍ２以下で照射されることが望ましい。７００ｍＪ／ｃｍ２より少ないと光触媒層１０３による光触媒作用で保護層２０６を構成する有機樹脂１１５中の有機鎖を分解させるのに十分な電子１１８が発生せず、また、５０００ｍＪ／ｃｍ２より大きい場合ベースフィルム２０４の劣化の要因となる。しかし、上記の積算光量の範囲内に限定される訳でなく、使用するベースフィルム２０４の種類、光触媒層１０３内に含有される光触媒微粒子１０４の添加量、保護層２０６の有機鎖の分解量により適宜調整すれば良く、同様の発明の効果を得られれば積算光量は上記範囲外でも問題ない。また、保護層２０６としてアフターキュアタイプのハードコート膜を形成する場合、成形前にハードコート膜が硬化すると成形時にハードコート膜が伸びずにクラック発生等の不良が起こる。そのため、上記プロセスで光触媒層１０３への紫外線２１４照射時にハードコート膜の硬化防止が必要となる。その方法として、ハードコート膜の硬化波長と光触媒層１０３へ照射する紫外線２１４の波長を分離する方式などが用いられる。具体的には、光触媒層１０３へ照射する紫外線ランプ２１３として、照射される紫外線２１４の波長領域の狭いＬＥＤ−ＵＶランプを用いることができる。例えばＬＥＤ−ＵＶランプとしてはピーク波長が３８５ｎｍで紫外線発生領域は３５０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下のものを使用し且つハードコート膜の硬化に必要な波長が３００ｎｍ以下となるような光重合開始剤をハードコート膜に添加することで、光触媒層１０３へのＬＥＤ−ＵＶランプ２１３での紫外線２１４照射時には、ハードコート膜内の光重合開始剤は反応開始を防止し、光触媒層１０３の光触媒作用を発現させ且つハードコート膜の硬化は防止することができる。
光触媒層１０３に形成される凹凸形状は、転写フィルム２００の深さ方向で１μｍ以上１０μｍ以下の範囲の段差で形成されることが好ましい。１μｍより小さくなると剥離層である光触媒層１０３の膜厚に近くなり、凹凸形状として十分な起伏を得ることが難しくなる。また、１０μｍより大きくなると光触媒層１０３の塗工時に凹凸形状内に光触媒層１０３が入り込み難く成り、凹凸形状内への光触媒層１０３の形成が難しくなる。
次にフィルムの幅方向の大きさは特に限定される必要はないが、インモールド成形時の剥離不良を防ぐ効果があるため、凹凸形状の幅の長さは５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲が好ましい。凹凸形状の幅方向の大きさが５０μｍ以下になると成形品表面の目視での凹凸形状の判別が難しい水準となり、また５００μｍより大きくなると凹凸形状が大きなり過ぎインモールド成形時、光触媒層１０３から保護層２０６の剥離不良自体が起こり難い領域となる。但し、意匠により上記の凹凸形状の深さ、大きさは変わるため同様の効果が得られれば特に上記範囲に限定する必要はない。
また、本発明の凹凸形状付きの転写フィルム２００では、凹凸形状の深さ方向及び幅方向の大きさよりも小さい光触媒微粒子１０４が用いられる。このため、凹凸形状の内の保護層２０６を構成する有機樹脂を光触媒微粒子１０４の光触媒作用により分解する際に、光触媒作用による分解での凹凸形状変化が抑えられ、且つ光触媒層１０３に隣接する保護層２０６の表面で、凹凸形状内に目視で確認できない微細な空隙１１９をムラなく多数発生させることができる。これにより、光触媒層１０３と保護層２０６の界面の空隙１１９の表面積を大きくすることができるため、光触媒層１０３と保護層２０６の界面の接点を効果的に減らすことができる。よって、光触媒層１０３と保護層２０６の剥離強度を適切に調整可能で且つ高品位な凹凸形状の転写が可能となる。
次に、本発明では保護層２０６形成後に、プライマー層、着色層２０８、接着層２０９が、各層の乾燥後の平均膜厚が３μｍとなる様にグラビア印刷機を用いて印刷される。
このプロセスで出来た本発明の凹凸形状付き転写フィルムの構成を示す断面図を図４に示す。図４において図１〜図３Ｂ及び図６〜図７Ｈまでと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
図４に示すように、凹凸形状付き転写フィルム２００は、光触媒層１０３と保護層２０６の境界に光触媒微粒子１０４の大きさよりも微小な無数の空隙１１９が存在し、無数の空隙部１１９では光触媒層１０３と保護層２０６の間で接点がないため、光触媒層１０３と保護層２０６の密着性が悪い状態となる。その結果、本発明の凹凸形状付き転写フィルム２００は、光触媒層１０３と保護層２０６の間に無数に存在する空隙部１１９により、光触媒層１０３と保護層２０６の間の剥離強度が従来の凹凸付き転写フィルムよりも軽くなる。凹凸形状付き転写フィルム２００を用いてＡＢＳ樹脂によりインモールド成形を実施した結果、従来の凹凸形状付き転写フィルムよりも凹凸形状部の光触媒層１０３と保護層２０６の間の剥離強度が軽く、成形後に凹凸形状部の光触媒層１０３からの保護層２０６の離型がスムーズとなり、保護層２０６以降の転写層の成形品への転写不良が起こり難い凹凸形状付き転写フィルム２００を得ることができた。
なお、インモールド成形は、あらかじめ空隙１１９が形成された転写フィルム２００を用いて行っても良いが、空隙１１９が形成されず光触媒微粒子１０４のみを備える転写フィルム１００を用い、金型に挿入後樹脂の注入前に紫外線を照射して必要量の空隙１１９を形成しても良い。インモールド成形中に空隙１１９を形成することにより、より成形品や処理環境に応じて剥離強度を詳細に調整することができる。また、転写フィルム２００を金型に挿入する場合においても、空隙１１９の調整は、金型内で転写フィルム２００にさらに紫外線を照射することにより行うこともできる。この場合も、空隙１１９が形成された転写フィルム２００について、成形品や処理環境に応じて空隙１１９を追加し、剥離強度を詳細に調整することができる。
また、本発明は、例えばインモールド成形によるテレビやオーディオなどのＡＶ機器や冷蔵庫、掃除機、エアコンなどの家電、携帯電話等のモバイル関連、または自動車のコックピット、オーディオパネル関連の外装成形部品の表面に凹凸形状のデザインを付与する際等に幅広く利用できる。また、凹凸形状としては反射防止膜の微細な凹凸でも良く、その場合、転写層の表面が反射防止膜であっても良い。
（実施の形態２）
実施の形態１の転写フィルムにおいて、成形品に転写する箇所は光触媒層と保護層との間の剥離強度は比較的軽い状態に設定される。また、一般的に、転写フィルムの幅を揃えるために転写フィルムの端部を切断するスリット工程が行われる場合がある。このスリット工程において、保護層以降の転写層が粉状になって転写フィルムから剥がれ落ちる場合があり、剥がれ落ちた粉状の転写層は箔粉飛散の要因となる。箔粉が転写フィルムのスリット（切断）時に飛散し、スリット加工中の転写フィルムロール内に一部が混入するとそれが異物となる。混入した箔粉により転写型フィルム面に異物が付着し、そのまま転写フィルムが巻き取られると、その部位の転写層は想定外に凹凸が大きくなり印刷不良となる。また、剥離強度が軽いほど、転写層が粉状になって転写フィルムから剥がれ落ち易い。そのため、スリット加工する箇所の光触媒層と保護層との間の剥離強度は転写される箇所よりも重い状態に保つ方が良い。
この様に、転写フィルムの剥離強度を転写フィルム面内で変更したい場合、従来の光触媒層と保護層との間の剥離強度の調整法では、基本的に光触媒層が形成されたフィルム全体の剥離強度は面内で同一に調整されるため、同一フィルム上に形成された光触媒層と保護層との間の剥離強度は同じ程度の値となる。そのため、転写型フィルム面内で特定の部位のみの光触媒層と保護層の間の剥離強度を変えることは難しかった。
実施の形態１の転写フィルムにおいて、さらに、転写フィルム内で剥離強度の軽重に差異を持たせる転写フィルムを実施の形態２として説明する。
図５Ａは、本発明の実施の形態２における凹凸形状付き転写フィルムにおける保護層の塗工プロセスを説明する図である。図５Ｂ、図５Ｃは実施の形態２における紫外線照射部の構成を例示する概略図である。図５Ａ〜図５Ｃにおいて図１〜図４及び図６〜図７Ｈまでと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
実施の形態１と同様の帯電防止付きＰＥＴフィルムからなるベースフィルム２０４を用いて、光触媒層１０３を塗工するまでは、実施の形態１と同様のプロセスでロールトゥロールのグラビアコーターにて塗工した。光触媒層１０３の塗工において、光触媒層１０３の熱乾燥工程後、紫外線照射部２１２にて紫外線ランプ２１３を用いて光触媒層１０３へ紫外線２１４を照射する際に次のプロセスで照射した。部分拡大図５Ｂと図５Ｃは２通りのパターンで紫外線照射した際の紫外線照射部２１２内部の平面図である。
図５Ｂに示す紫外線照射部の場合、凹凸形状付き転写フィルムの全層の塗工後に、矢印Ｘ１、Ｘ２に示すベースフィルム２０４の送り方向とは垂直な方向の両側の幅方向の端面をスリット加工し凹凸形状付き転写フィルムロールの中心部と端部の高さを合わせる。これはグラビアコーターでの塗工の際に、矢印のベースフィルム２０４の送り方向とは垂直な幅方向の両側で、ベースフィルム２０４の中心部よりも端部への塗剤の塗工量が多くなるため、形成される転写フィルムをスリット加工して凹凸形状付き転写フィルム中心部と端部の高さを揃える必要があるためである。スリット加工時に問題となるのが、光触媒層１０３と保護層２０６の間でスリット加工時に層間剥離が起こり光触媒層１０３から一部保護層２０６以降の転写層が剥がれ、箔粉となり周囲に飛散する問題である。飛散した箔粉がスリット加工中の凹凸形状付き転写フィルムのロール内に混入することで、箔粉が混入した箇所で箔粉による凹凸が出来、凹凸形状付き転写フィルムの転写層を変形させることや、インモールド成形工程で異物となる不良が発生する。箔粉発生防止には、光触媒層１０３と保護層２０６の間の剥離強度が重い方が良い。
本発明では、凹凸形状付き転写フィルムのスリット加工時に箔粉が出難い凹凸形状付き転写フィルムとするため、図５Ｂの様に矢印のベースフィルム２０４の送り方向とは垂直な幅方向でフィルムの塗工幅よりも小さい幅の紫外線照射ランプ２１５もしくは照射強度が中心部の紫外線照射量（照度）より端部の紫外線照射量（照度）が弱い紫外線照射ランプを使用する。この紫外線２１４を照射させることで光触媒層１０３による光触媒層１０３及び保護層２０５を構成する有機樹脂の分解量を中心部よりも端部の方を少なくする。これにより矢印のベースフィルム２０４の送り方向とは垂直な幅方向の両側端部の光触媒層１０３と保護層２０６の間の剥離強度を凹凸形状付き転写フィルムの中心部よりも重い状態に保ち、スリット加工時に保護層２０６以降の転写層が光触媒層１０３から剥がれ難い状態とし、箔粉の発生を抑制させスリット加工で箔粉の発生を抑制することができる。これによりスリット加工で発生する箔粉の発生を抑え、スリット加工で凹凸付き転写フィルムのロール内への箔粉の混入を低減させることができる。
また、図５Ｃに示すように、凹凸形状付き転写フィルムにおいて、矢印Ｘ１、Ｘ２に示すベースフィルム２０４の送り方向とは垂直な幅方向で塗工幅が広く、例えば全層の塗工後矢印のベースフィルム２０４の送り方向とは垂直な幅方向において中心部もスリット加工して、光触媒層１０３を幅方向に２つ以上の領域に分割する場合がある。この場合は予め端部と中心部の光触媒層１０３への紫外線照射量が少なくなる様にスリット幅に合わせて、紫外線ランプ２１６を２個設置するかもしくは１本で中心部のみ紫外線量の調整が可能なように紫外線ランプのスリット加工する場所に相当する所に特定の紫外線エネルギー量に調整可能な紫外線カットフィルターを付けても良い。このような紫外線ランプを用いることにより、紫外線２１４を凹凸形状付き転写フィルムへ照射させることで凹凸形状付き転写フィルムの端部及び中心部の光触媒層１０３及び保護層２０６を構成する有機樹脂の分解量を減らし、その箇所の光触媒層１０３と保護層２０６の間の剥離強度を、他の成形で転写させる箇所よりも重い状態に保つことが可能となる。これにより図５Ｂと同様にしてスリット加工時にスリット箇所箔粉が発生することを抑えることができ、スリット加工時の箔粉の飛散を防止しスリット加工における凹凸形状付き転写フィルムロール内への箔粉の飛散による異物混入が防止され、箔粉混入による不良の少ない凹凸形状付き転写フィルムの提供が可能となる。
この様に、塗工後の凹凸形状付き転写フィルムのスリットの形態に合わせて紫外線２１４の照射量をフィルム幅方向で、スリット加工部のみ紫外線２１４の照射量が少なくなるように調整することで、凹凸形状付き転写フィルムのスリット加工時に発生していた箔粉の飛散防止への対応が可能となる。
本発明は、剥離層と転写層との間の剥離強度を最適に調整でき、インモールド成形で使用する転写フィルム及び転写フィルムの製造方法等に有用である。
１ 固定型
２ 可動型
３ 箔送り装置
４ 吸引穴
５ ゲート
６ 樹脂
７ 成形品
８ 突き出しピン
１００ 転写フィルム
１０１ キャリア層
１０２ 転写層
１０３ 光触媒層
１０４ 光触媒微粒子
１１８ 電子
１１９ 空隙
１２０ 巻き出し部
１２１ 巻取り部
１２２ グラビアローラー
１２３ ドクターブレード
１２４ 液パン
１２５ ガイドローラー
２００ 転写フィルム
２０１ 転写フィルム
２０２ キャリア層
２０３ 転写層
２０４ ベースフィルム
２０５ 剥離層
２０６ 保護層
２０７ アンカー層
２０８ 着色層
２０９ 接着層
２１１ 熱乾燥炉
２１２ 紫外線照射部
２１３ 紫外線ランプ
２１４ 紫外線
２１５ 紫外線ランプ
２１６ 紫外線ランプ

Claims (10)

  1. インモールド成形用の転写フィルムであって、
    ベースフィルムと、
    前記ベースフィルムに接して形成される光触媒層と、
    前記光触媒層の前記ベースフィルムに接する面に対する裏面に形成される凹凸形状と、
    前記光触媒層の前記ベースフィルムに接する面に対する裏面と接して形成される転写層と、
    前記光触媒層に含有される光触媒微粒子と、
    前記光触媒層および前記転写層のいずれかまたは両方の少なくとも前記光触媒層と前記転写層との界面に形成される複数の空隙と
    を有することを特徴とする転写フィルム。
  2. 前記複数の空隙は、前記光触媒微粒子に紫外線を照射することにより形成され、前記複数の空隙の量が前記紫外線の照射光量で調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の転写フィルム。
  3. 前記空隙の平均幅は前記光触媒微粒子の平均粒子径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の転写フィルム。
  4. 前記転写層が有機系樹脂で構成されることを特徴とする請求項１に記載の転写フィルム。
  5. 前記転写層に形成される前記空隙が前記転写層内の他の領域よりも前記光触媒層との界面に多く存在することを特徴とする請求項１に記載の転写フィルム。
  6. 前記光触媒層に形成された凹凸の深さが前記光触媒微粒子の平均粒子径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の転写フィルム。
  7. 前記光触媒微粒子の平均粒子径が、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の転写フィルム。
  8. 前記光触媒層と前記転写層との間の剥離強度が、短手方向である幅方向における中心部よりも両端部の方が重いことを特徴とする請求項１に記載の転写フィルム。
  9. ベースフィルムと、光触媒微粒子を含有する光触媒層と、有機樹脂から成る転写層とをこの順で積層する工程と、
    前記光触媒層に紫外線を照射して前記光触媒層および前記転写層のいずれかまたは両方の少なくとも前記光触媒層と前記転写層の界面に複数の空隙を形成する工程と
    を有し、前記紫外線の照射により、前記光触媒層に電子を生成させ、前記電子の少なくとも一部が前記転写層に進入して前記有機樹脂の一部を分解して前記空隙を形成させ、前記紫外線の照射光量により形成される前記空隙の量を調整することを特徴とする転写フィルムの製造方法。
  10. 前記光触媒層の前記紫外線が照射される面において、前記紫外線の照射量に差異を設け、転写フィルムの短手方向である幅方向で、形成される前記空隙の量に差異を持たせることを特徴とする請求項９記載の転写フィルムの製造方法。
JP2017503214A 2015-03-02 2015-11-27 転写フィルム及び転写フィルムの製造方法 Pending JPWO2016139705A1 (ja)

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