TWI454361B - A method for manufacturing a decorative film for insert molding - Google Patents

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Description

插入成形用裝飾薄膜的製造方法
本發明係關於用來被覆樹脂成形品的外觀之插入成形用裝飾薄膜、插入成形品及插入成形用裝飾薄膜的製造方法。
為了裝飾手機等的樹脂成形品的外表面，進行有設置依據觀看角度色彩等會產生變化之薄膜。具體而言，具有對薄膜添加珍珠顏料之方法(參照專利文獻1及專利文獻2)。
但，在專利文獻1及專利文獻2所提案之添加珍珠顏料的方法中，由於在珍珠顏料的添加量會有限制，故在反射率等的色彩的範圍上被限制，因此，會有無法成為期望的裝飾色彩之問題產生。
為了解決此問題，在專利文獻3、專利文獻4等中揭示有藉由蒸鍍來將由介電材料所構成的薄膜予以層積，用以調整光學特性之方法。但，當將以專利文獻3、專利文獻4所提案的方法所獲得之薄膜實際上使用於插入成形時，則會有薄膜剝離之問題產生。
專利文獻1：日本特開第3862814號公報
專利文獻2：日本特開2007-16056號公報
專利文獻3：日本特開2002-350610號公報
專利文獻4：日本特開2009-108220號公報
因此，本發明之目的係在於提供外觀上不會產生龜裂、剝離等之插入成形品及其插入成形用裝飾薄膜，並且提供針對此薄膜能夠依據觀看角度，使色彩、亮度等範圍寬廣地改變之製造方法。
為了解決前述課題，本發明者等精心檢討研究之結果，找出了下述的解決手段。
即，本發明的插入成形用裝飾薄膜係如請求項1所記載，為在透明樹脂薄膜的單一面側具備有裝飾層，將前述裝飾層側成形為位在藉由插入成形所獲得的樹脂成形品的本體側之插入成形用裝飾薄膜，其特徵為，前述裝飾層係以全體的厚度成為50nm～800nm的方式，將介電質層予以層積來構成，將前述裝飾層的壓縮應力作成為250MPa～350MPa。
請求項2所記載的本發明係如請求項1所記載的插入成形用裝飾薄膜，其中，前述透明樹脂薄膜係由厚度50μm～200μm的聚乙烯系或聚烯烴系樹脂的所構成。
請求項3所記載的本發明係如請求項1或2所記載的插入成形用裝飾薄膜，其中，在前述透明樹脂薄膜的與前述裝飾層相反側的面，具備有厚度0.5μm～10μm的硬質塗佈層。
請求項4所記載的本發明係如請求項1乃至3中任一項所記載的插入成形用裝飾薄膜，其中，前述裝飾層係為將厚度5nm～200nm的二氧化矽層及五氧化鈮層交互地層積者。
又，本發明的插入成形品係如請求項5所記載，其特徵為，具備有請求項1乃至4中的任1項所記載的插入成形用裝飾薄膜。
又，本發明的插入成形用裝飾薄膜的製造方法，係如請求項6所記載，為在透明樹脂薄膜的單一面側具備有裝飾層，將前述裝飾層側成形為位在藉由插入成形所獲得的樹脂成形品的本體側之插入成形用裝飾薄膜的製造方法，其特徵為，將成膜壓力作成為0.5Pa～1.0Pa，再將金屬原子進行濺鍍，來在前述透明樹脂薄膜上成膜有厚度5nm～200nm的金屬原子層後，予以氧化作為介電質層，反復進行前述介電質層的成膜，將前述介電質層予以層積來作為前述裝飾層，並使前述裝飾層的壓縮應力成為250MPa～350MPa。
請求項7所記載的本發明係如請求項6所記載的插入成形用裝飾薄膜的製造方法，其中，前述透明樹脂薄膜係由厚度50μm～200μm的聚乙烯系或聚烯烴系樹脂所構成，在前述裝飾層相反側面，設有厚度0.5μm～10μm的硬質塗佈層，前述裝飾層的厚度為50nm～800nm。
請求項8所記載的本發明係如請求項6或7所記載的插入成形用裝飾薄膜的製造方法，其中，作為前述介電質層，將厚度5nm～200nm的二氧化矽素層與五氧化鈮層交互地層積來構成前述裝飾層，將各介電質層的濺鍍時的溫度作成為80℃以下、將二氧化矽素層的成膜速率作成為1.0～3.0/sec、及將五氧化鈮層的成膜速率作成為1.0～2.5/sec。
若依據本發明的插入成形用裝飾薄膜，能夠防止以手機為首之樹脂成形品的外表面所呈現之剝離、龜裂等。又，亦可防止插入成形時之剝離、龜裂等。且，若依據本發明的製造方法，能夠獲得可將色彩、亮度等範圍廣泛地作成為期望者之插入成形用裝飾薄膜。
本發明的插入成形用裝飾薄膜係使用於習知(例如專利文獻1等所揭示)的插入成形，當進行樹脂成形時，作為成形品加以一體化者。
此插入成形用裝飾薄膜係在透明樹脂薄膜的單一面側(與成形品的表面側相反側的本體側)，具備有將層積折射率不同的複數個介電質層予以層積所構成之裝飾層。各介電質層係藉由金屬原子的濺鍍與被濺鍍之同原子的氧化所形成，並作成為裝飾層全體的厚度呈50nm～800nm及壓縮應力呈250MPa～350MPa。藉由此裝飾層全體的厚度與壓縮應力之組合，能夠防止插入成形時、或之後的成形品使用時的裝飾層之龜裂、剝離等產生。這是由於發現當厚度未滿50nm或壓縮應力未滿250MPa時，則密接力不足而產生剝離，而當厚度超過800nm或超過350MPa時，則成形時的應力變得過大而產生龜裂之故。
前述透明樹脂薄膜的材料，若為透明至半透明、當插入成形時不易因熱而產生收縮，則未特別限制，例如，可由聚氯乙烯、非晶性或低結晶性的聚酯系或聚丙烯系、聚對苯二甲酸丁二醇速率系、未延伸或低延伸的乙烯-乙烯醇系等的樹脂所構成，但在這些材料中，從光學特性的觀點來看，乙烯系或聚烯烴系樹脂為佳。又，關於其厚度，也未特別限制，但作成20μm～500μm左右為佳。這是因為當未滿20μm時，則處置作業等之作業性變得困難，而當超過500μm時，則剛性會變得過高，造成在成形時無法追隨加工形狀，而會產生龜裂等。且，為了提高作為插入成形品之裝飾層的密接度，在前述範圍中，特別理想是作成為50μm～200μm的範圍。
再者，在透明樹脂薄膜的裝飾層相反側面，設有厚度0.5μm～10μm的硬質塗佈層為佳。這是因為能夠保護插入成形品的表面。又，因為當硬質塗佈層的膜厚未滿0.5μm時，則透明樹脂薄膜的表面的保護變得不充分，而當超過10μm時，則無法充分地獲得藉由加熱或放射線所達到之硬化，變得容易引起阻塞。又，硬質塗佈層的材料，雖例如，可使用矽烷系、放射線硬化性等的材料，但，放射線硬化性的材料為佳，其中，也以紫外線硬化性的材料為更佳。
介電質層係可由能夠獲得期望的反射角、色度等之金屬氧化物加以選擇。例如，在將低折射率層與高折射率層交互地層積之情況，作為低折射率層，能夠使用折射率1.5以下的SiO2 等的矽化合物，作為高折射率層，能夠使用折射率2.0以上的Nb2 O5 之鈮氧化物、TiO2 的鈦化合物等。在這些金屬氧化物中，選擇SiO2 與Nb2 O5 為佳。這是由於其為結晶移轉溫度高、光反應性低的材料之故。
關於各介電質層的厚度，介電質層全體的厚度若為前述做過說明之50nm～800nm的範圍者，則未特別限制，但，各介電質層的厚度作成5nm～200nm為佳。這是因為當低於5nm時，則各介電質層的光學性控制變得困難，而當高於200nm時，工業生產上成本變高。
前述插入成形用裝飾薄膜係當進行插入成形時配置於成形模具內，對模具內射出聚丙烯樹脂、苯乙烯丁腈樹脂、聚苯乙烯樹脂、乙烯氧化乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯胺樹脂等的成形樹脂予以射出後，作為成形品而成為一體。再者，插入成形用裝飾薄膜本身，亦可預先加工成三次元，亦可藉由射出壓，來在成形模具內產生變形。
其次，參照圖1說明關於本發明的插入成形用裝飾薄膜的製造方法。
圖1斷面所示之成膜裝置，係在圓筒狀的真空室1內的中央，配置有用來支承基材2之圓筒狀旋轉體3，沿著室1的內周，依序配置有第1濺鍍區域4、離子槍5、第2濺鍍區域6及第3濺鍍區域7。真空室1，雖未圖示，其連接有真空泵浦，能夠將同室1內進行排氣。
第1～第3濺鍍區域4，6，7係為藉由濺鍍，來在基材2上形成膜材料者，在各區域4，6，7，設有用來將濺鍍氣體導入至基材2的附近之氣體導入口(未圖示)。又，在各區域4，6，7，分別以與圓筒狀旋轉體3相對向的方式設有安裝著標靶8～10之陰極11～13。這些陰極11～13，係為了對標靶8～10導入電力，而連接於直流或交流電源(未圖示)。
又，在各區域4，6，7的基材2側，分別設有擋門14～16，當進行各區域4，6，7之成膜時，選擇性地開放擋門14～16。
離子槍5係用來將在各區域4，6，7所成膜之金屬原子予以氧化者，為了對其內部導入氧氣而設有氧氣導入口，並且設有磁性電路。為了自該磁性電路產生微波激發電漿，經由微波導入窗將真空室1的外部之導波管與真空室1內部之微波天線予以連接。
依據前述構成，藉由第1濺鍍區域4，將第1金屬以單原子層程度的膜厚成膜於基材2上，使圓筒狀旋轉體3旋轉，藉由離子槍5讓其氧化來作成為第1金屬氧化膜(第1介電質層)，且，使圓筒狀旋轉體3旋轉，藉由第2濺鍍區域6，以單原子層程度的膜厚將第2金屬進行成膜，再使圓筒狀旋轉體3旋轉，藉由離子槍5讓其氧化來作成為第2金屬氧化膜(第2介電質層)，將這些動作交互地進行，來在基材2上成膜有層積著複數個介電質層之裝飾膜。再者，在將3種之金屬原子進行濺鍍之情況，與第1成膜區域4、第2成膜區域6同樣地，進行利用第3成膜區域7所形成的濺鍍和利用離子槍5所進行之氧化即可。再者，單原子層程度係指在膜厚上，厚度為5nm～200nm的範圍者。
若依據前述方法，能夠對裝飾膜賦予期望的色彩、亮度等。
又，在前述方法，金屬材料濺鍍時及氧化時的成膜壓力為0.5Pa～1.0Pa。這是因為當成膜壓力未滿0.5Pa未満時，則裝飾層的壓縮應力會超過350MPa，使得在插入成形時會產生龜裂、剝離等，而當成膜壓力超過1.0Pa時，則裝飾層的壓縮應力會未滿250MPa，造成密接力不足而產生剝離。
在前述方法，作為金屬原子，使用矽原子及鈮原子之情況，這些濺鍍時的溫度作成80℃以下(再者，下限係作成為在之後的氧化，會產生電漿之溫度)為佳。這是因為能夠高速地形成均等的單原子程度的厚度之膜。再者，在此情況的成膜速率係可任意地進行調整，例如，若為Nb2 O5 則可作成1.0～2.5/s，而若為SiO2 之情況，則可作成1.0～3.0/s等。
[實施例]
其次，說明關於本發明的實施例的插入成形用裝飾薄膜。
再者，在以下的實施例中，在未特別說明條件的情況下，是以下述的條件進行成膜。
(1)基材
使用在厚度100μm、寬度500mm、長度1000mm的聚乙烯製透明樹脂薄膜的單一面設有厚度1μm的硬質塗佈層者。
(2)介電質層的成膜條件
在本實施例，作為介電質層，成膜有SiO2 及Nb2 O5 。
a)SiO2 的成膜條件
標靶：Si
電源：DC電源
氧化源：離子槍
成膜溫度：室溫
陰極投入電力：6w/cm2
Ar流量：500sccm
O2 流量：100sccm
b)Nb2 O5
標靶：Si
電源：DC電源
氧化源：離子槍
成膜溫度：室溫
陰極投入電力：5w/cm2
Ar流量：500sccm
O2 流量：300sccm
(實施例1)
使用前述實施形態做過說明之裝置，將同裝置的真空室1內減壓成8.0×10-4 Pa，並且對第1濺鍍區域4導入了Ar之狀態下，對陰極11投入電力，如圖2所示，反復進行下述製程，即，藉由濺鍍來在基材2的單一面成膜Nb膜之製程、和使圓筒狀旋轉體3旋轉，藉由離子槍5，將Nb膜予以氧化之製程，作成為膜厚87.0nm的Nb2 O5 膜(介電質層)17。其次，將真空室1內調整成8.0×10-4 Pa，並且將Ar導入至濺鍍區域6，對陰極12投入電力，利用濺鍍，成膜為膜厚100.0nm的Si膜。接著，使圓筒狀旋轉體3旋轉，藉由離子槍5將Si膜予以氧化，作成為Si O2 膜(介電質層)18。並且，與Nb2 O5 膜17的成膜同樣地，成膜為膜厚87.0nm的Nb2 O5 膜(介電質層)19。
然後，在Nb2 O5 膜19上，藉由網孔(網版)印刷，以膜厚3μm塗佈胺甲酸酯系2液硬化型墨水(Seiko Advance公司製W O7(RX002))，作為裝飾膜20形成插入成形用薄膜。
(實施例2)
從基材側，依次與實施例1同樣的方式將Nb2 O5 膜與SiO2 膜交互地層積成7層，最後再藉由與實施例相同的墨水，成膜為裝飾膜。
各膜厚係從基材側，依序作成為Nb2 O5 膜(17.00nm)、SiO2 膜(164.00nm)、Nb2 O5 膜(40.00nm)、SiO2 膜(76.50nm)、Nb2 O5 膜(100.00nm)、SiO2 膜(53.50nm)、Nb2 O5 膜(49.00nm)。
關於在實施例1及2所獲得的插入成形用薄膜，對射入到薄膜之光的射入角之反射特性及色度圖分別顯示於圖3及圖4。從這些圖可得知，利用依據觀看角度，針對色彩、亮度等調整層積數及膜厚，能夠作成為任意之裝飾膜。
其次，使實施例1的各介電質膜的成膜壓力改變，如圖5之橫軸所示，製作裝飾膜的壓縮應力成為0.4Pa～2.0Pa的範圍之總共11騙得插入成形用薄膜。將所獲得之插入成形用薄膜與PMMA樹脂(三菱Rayon社製ACRYPETVRL40-001)一同，以射出成形用裝置將模具金型溫度設定成50度、乾燥條件80度，來製造射出成形品。
其結果，如圖5所示，成膜壓力為0.5Pa～1.0Pa之範圍的插入成形用薄膜，不會產生龜裂、剝離，而在此範圍以外，則確認到龜裂、剝離。
1．．．圓筒狀真空室
2．．．基材
3．．．圓筒狀旋轉體
4，6，7．．．第1～第3濺鍍區域
5．．．離子槍
8～10．．．標靶
11～13．．．陰極
14～16．．．擋門
17～19．．．介電質層
20．．．墨水層
21．．．硬質塗佈層
圖1係用來說明本發明的製造方法之裝置斷面圖。
圖2係實施例1的插入成形用薄膜的斷面圖。
圖3(a)係顯示實施例1的薄膜的角度依存性之圖表、(b)為同實施例的色度圖。
圖4(a)係顯示實施例2的薄膜的角度依存性之圖表、(b)為同實施例的色度圖。
圖5係顯示實施例1的薄膜的成膜壓力-壓縮應力及將同薄膜進行射出成形的評價之圖表。

Claims (2)

  1. 一種插入成形用裝飾薄膜的製造方法，係在透明樹脂薄膜的單一面側具備有裝飾層，將前述裝飾層側成形為位在藉由插入成形所獲得的樹脂成形品的本體側之插入成形用裝飾薄膜的製造方法，其特徵為：將成膜壓力作成為0.5Pa~1.0Pa，再將金屬原子進行濺鍍，來在前述透明樹脂薄膜上成膜有厚度5nm~200nm的金屬原子層後，予以氧化作為介電質層，反復進行前述介電質層的成膜，將前述介電質層予以層積來作為前述裝飾層，並使前述裝飾層的壓縮應力成為250MPa~350MPa；作為前述介電質層，將厚度5nm~200nm的二氧化矽層與五氧化鈮層交互地層積來構成前述裝飾層，將各介電質層的濺鍍時的溫度作成為80℃以下、二氧化矽層的成膜速率作成為1.0~3.0Å/sec、及五氧化鈮層的成膜速率作成為1.0~2.5Å/sec。
  2. 如申請專利範圍第1項之插入成形用裝飾薄膜的製造方法，其中，前述透明樹脂薄膜係由厚度50μm~200μm的聚乙烯系或聚烯烴系樹脂所構成，在前述裝飾層相反側面，設有厚度0.5μm~10μm的硬質塗佈層，前述裝飾層的厚度為50nm~800nm。
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