JP2007086121A - 反射フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上し低コストと高反射率を両立させた反射フィルムを提供する。
【解決手段】本発明の反射フィルムは、プラスチックフィルムからなる基材１の片面に、アルミニウムを主体とする層２、銀を主体とする層３、保護樹脂層４が基材１側からこの順に設けられ、光の入射面が保護樹脂層４の面である反射フィルムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、銀等の金属層をプラスチックフィルム基材上に積層して構成する光反射シートである。さらに詳しくは、プラスチックフィルム基材上に少なくともアルミニウムを主体とする層、銀を主体とする層、保護樹脂層を設けた構成からなる、低コストで高反射率を実現した光反射フィルムである。各種照明器具の反射材や、液晶パネルのバックライト反射材や、光学的ミラーなどに用いることができる。

従来の反射材は、アルミニウム板やステンレス板を磨いたものや、プラスチックフィルムに、直接アルミニウム、銀などの金属薄膜を蒸着したものが使用されている。しかしながら、従来の反射材であるアルミニウム板やステンレス板を磨いたものや、プラスチックフィルムに直接アルミニウムを蒸着したものでは、反射率が低く不十分であった。

一方、銀を蒸着したものは、上記のものより反射率は高いが、経時でプラスチックフィルムと銀蒸着層間の密着力の低下、銀蒸着層の腐食、光による色相変化などの耐久性に問題があった。また、銀はアルミニウムと比較して高価であるため、反射フィルム全体の価格が高くなってしまう欠点もあった。従って、特性・耐久性・コストのバランスのとれた反射フィルムが望まれている。

そこで、特許文献１には、プラスチックフィルムの少なくとも一面に銀を主成分とした銀薄膜層を形成してなる反射体において、該銀薄膜層がAu、Cu、Ptからなる群から選ばれた少なくとも一種を含み、かつ、耐紫外線劣化に優れていることを特徴とする反射体が開示されている。

また、特許文献２には、プラスチックフイルムからなる基材（Ａ）の片面に、アンカー層（Ｂ）、銀蒸着層（Ｇ）、樹脂からなる腐食防止層（Ｃ）を形成し、さらにプラスチックフイルムからなる基材（Ａ）の反対面に、少なくとも紫外線安定性基を重合体分子鎖内に結合して含有する樹脂層（Ｄ）を設けた耐久性反射フイルムが記載されている。そして、該耐久性反射フイルムは樹脂層（Ｄ）側が光の反射面となっており、樹脂層（Ｄ）と、光を反射する銀蒸着層（Ｇ）の間にあるプラスチックフイルムからなる基材（Ａ）の厚さは、６〜３００μｍ、好ましくは１２〜４０μｍである（実施例の基材の厚さは２５μｍである）。また、紫外線安定性基として、具体的には立体障害ピペリジン骨格を有する基である旨や、耐久性向上のためには、紫外線安定性基保有樹脂中にさらに紫外線吸収性基（実施例にはベンゾフェノン骨格が例示されている）が重合体に結合した樹脂層（Ｄ）が好ましい旨が記載されている。

また、特許文献３には、プラスチックフィルムに銀薄膜層を設けた第１の基材と、プラスチックフィルムの一方の面にアルミニウム薄膜層を、他方の面に白色層を設けた第２の基材とを、前記銀薄膜層と前記アルミニウム薄膜層とが対面するように積層して成るランプリフレクタが開示されている。
特許第２８９５０８０号公報 特開２００２−１２２７１７号公報 実開平５−８３７２９号公報

しかし、特許文献１〜３に開示されている反射フィルムには次のような欠点がある。

特許文献１においては、銀に金・銅・白金からなる群から選ばれた一種以上の元素を含む膜を形成する必要があるため、実質的に真空蒸着、イオンプレーティング等の加熱蒸発を利用した薄膜形成法での作製は困難である。銀と、添加元素である金・銅・白金は融点が異なるため、同一の蒸着源からの蒸着では添加元素の添加率を制御することは困難である。従って、スパッタリング法を用いることとなるし、文献１においても実施例ではスパッタリング法を用いている。しかしながら、スパッタリング法は真空蒸着法に比べて薄膜形成速度が遅いため、ロール・ツー・ロールでの加工におけるフィルム搬送速度を速くすることができず、コストを低減することができない。

特許文献２においては、光の反射面が、可撓性の基材あるいは樹脂層（Ｄ）側であるので、反射面を反対面側、すなわち高反射層側あるいは腐食防止層（Ｃ）側にした場合と比較して、反射率が低いという欠点があった。

特許文献３においては、上記文献２の欠点に加えて、銀を蒸着したフィルムとアルミニウムを蒸着したフィルムとを積層するため、１枚の反射フィルムを作製するために２回の蒸着工程を経なければならないという欠点があった。

本発明は上記課題を解決するために、生産性を向上し低コストと高反射率を両立させた反射フィルムを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の反射フィルムは以下の構成とするものである。すなわち本発明の反射フィルムは、プラスチックフィルムからなる基材１の片面に、アルミニウムを主体とする層２、銀を主体とする層３、保護樹脂層４を基材１側からこの順に設けられ、光の入射面が保護樹脂層４の面である反射フィルムである。

また、本発明の反射フィルムの製造方法は、プラスチックフィルムからなる基材１の片面に、アルミニウムを主体とする層２を設け、その上に銀を主体とする層３を設け、さらにその上に保護樹脂層４をこの順に設ける反射フィルムの製造方法であって、アルミニウムを主体とする層２と銀を主体とする層３を真空薄膜形成法で作製する際に、同一の真空装置内で作製し、アルミニウムを主体とする層２を成膜した後、銀を主体とする層３を成膜するまでの間に真空度を下げる工程を含まない反射フィルムの製造方法である。

本発明によれば、生産性を向上し低コストと高反射率を両立させた反射フィルムを提供することが可能のとなる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の反射フィルムは、プラスチックフィルムからなる基材１の片面に、アルミニウムを主体とする層２、銀を主体とする層３、保護樹脂層４が基材１側からこの順に設けられ、光の入射面が保護樹脂層４の面である反射フィルムである。

本発明の反射フィルムは、プラスチックからなる基材１の片面に、アルミニウムを主体とする層２と銀を主体とする層３が、基材１側からこの順に設けられていることが必要である。

本発明の反射フィルムの反射層は、銀を主体とする層３であるが、この層が薄ければ薄いほどコストが安くなる。なぜならば材料費が節約できるだけでなく、ロール・ツー・ロール法にて長尺フィルムを加工する際の巻き取り速度を速くすることができるからである。しかしながら、薄くしすぎると、銀を主体とする層３を透過する光の割合が高くなり、本来必要な反射率を確保することができなくなる。従って、従来の反射フィルムにおいては銀を主体とする層の厚みは透過率がゼロに近くなるように設定されていた。

一方、本発明においては、反射率を低下することなく、銀よりもコストの低いアルミニウムを主体とする層２を、基材１と銀を主体とする層３の間に積層することで、反射率を確保しつつコスト低減を図ったものである。

本発明におけるプラスチックフィルムからなる基材１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）などのポリエステル類の他、ポリカーボネート類、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、セルロース誘導体類、ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド類、ポリアミド類、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、などの各種プラスチックからなるフィルムがあげられるが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、ある程度の常用耐熱温度が高いものであれば使用可能である。また、光の経路が基材１を通らないので、透明性にも制限はない。なお、正反射成分が高い方が好ましいことから、基材１の銀蒸着を行う側の表面は平滑であることが好ましい。

基材１のフィルムの厚みは、特に限定されるものではないが、通常は４〜２５０μｍ、好ましくは、１０〜１５０μｍである。より薄い方が１ロールあたりの製品長さを長くできることから、製造コストを下げることができるため、製造中のシワなどが入らない範囲でなるべく薄い方が好ましく、１０〜５０μｍが最も好ましい。

本発明の反射フィルムにおいて、反射層は、前記基材１の片面に設けるアルミニウムを主体とする層２および銀を主体とする層３である。ここで、「アルミニウムを主体とする層」とは、該層中のアルミニウム元素の含有量が９０質量％以上である層をいい、「銀を主体とする層」とは、該層中の銀元素の含有量が９０質量％以上である層をいう。

アルミニウムを主体とする層は、アルミニウム単体であることが好ましいが、アルミニウムを主体とする合金でも差し支えない。いずれにしても、層中のアルミニウム元素の含有量が９０質量％以上であればよい。合金である場合に含有する他元素としては、金、銀、銅、ニッケル、鉄、コバルト、タングステン、モリブデン、タンタル、クロム、インジウム、マンガン、チタン、パラジウム、ネオジム、アンチモン、錫、亜鉛、ニオブ、ハフニウムなどがあげられる。含有する他元素の割合は、０．０１〜１０質量％未満が好ましい。

また、銀を主体とする層についても銀単体であることが好ましいが、銀を主体とする合金でも差し支えない。いずれにしても、層中の銀元素の含有量が９０質量％以上であればよい。合金である場合に含有する他元素としては、金、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、コバルト、タングステン、モリブデン、タンタル、クロム、インジウム、マンガン、チタン、パラジウム、ネオジム、アンチモン、錫、亜鉛、ニオブ、ハフニウムなどがあげられる。含有する他元素の割合は、０．０１％〜１０％未満が好ましい。

アルミニウムを主体とする層２の厚みは１０〜１００ｎｍが好ましい。より好ましくは５０〜１００ｎｍである。厚みが１０ｎｍ未満であると入射した光が透過しやすくなり、反射フィルムとしての重要な特性である反射率が低くなることがある。また、厚みが１００ｎｍを超えると反射率の向上はほとんど見込めないにもかかわらず、アルミニウム形成量を増やすために例えば成膜源に多くの電力を投入したり、基材１の搬送速度を低下させるなど、生産性を低下させるすなわちコストを上昇させてしまう原因となるからである。

銀を主体とする層３の厚みは、１０〜１００ｎｍが好ましい。より好ましくは３０〜８０ｎｍである。厚みが１０ｎｍ未満だと入射した光が透過しやすくなり、反射フィルムとしての重要な特性である反射率が低くなることがある。また、厚みが１００ｎｍを超えると反射率の向上はほとんど見込めないにもかかわらず、銀形成量を増やすために例えば成膜源に多くの電力を投入したり、基材１の搬送速度を低下させるなど、生産性を低下させるすなわちコストを上昇させてしまう原因となるからである。 プラスチックフィルムからなる基材１とアルミニウムを主体とする層２の間には、特に別の層を設けないことがコストの点から好ましいが、基材１とアルミニウム層２との間の密着力をより重視する場合には、アンカーコート層を設けても良い。

アンカーコート層としては、基材１とアルミニウム層２との間の密着力が向上すればあれば特に制限はないが、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などのいずれからなる塗料、例えば、アミノ系樹脂、アミノアルキッド系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル−スチレン共重合体、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルブチラール、ウレタン系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、尿素−メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、ポリカーボネート、ニトロセルロース、セルロースアセテート、アルキッド系樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ポリアミド系樹脂などの単独、又はこれらの混合物からなる樹脂が用いられる。又、上記樹脂は、有機重合体、共重合体を主成分とし可塑剤、安定剤、紫外線吸収剤などの添加剤を含むものであってもよい。

前記アンカーコート層は、前記アンカー樹脂を溶剤にて希釈した塗料を前記基材の片面にグラビアコーティング法、リバースロールコーティング法、ロールコーティング法、ディップコーティング法などの通常のコーティング法により塗布、乾燥（硬化性樹脂の場合には硬化）して形成される。アンカーコート層の厚さは、特に制限はないが通常０．０１〜３μｍ程度の範囲から適宜選択される。厚さが０．０１μｍ未満では前記基材の表面を均一に被覆することができず、又、耐久性及び密着力向上を付与するといった効果が充分に発揮できず、アンカーコート層を形成した価値がなく、一方３μｍを超えてもアンカーコート層の乾燥速度が遅くなり非能率的で経済的にも好ましくない。

本発明の反射フィルムにおける保護樹脂層４としては、高透明で耐久性があり反射率を少なくとも低下させない樹脂であれば特に制限されず、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などのいずれからなる塗料も用いられる。例えばポリエステル系樹脂、ポリエステルポリウレタン系樹脂、アミノ系樹脂、アミノアルキッド系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル−スチレン共重合体、尿素−メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、ポリカーボネート、ニトルセルロース、セルロースアセテート、アルキッド系樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ポリアミド系樹脂などの単独、又はこれらの混合物からなる樹脂塗料が用いられる。

前記保護樹脂層４は、前記保護樹脂層用樹脂を溶剤にて希釈した塗料を前記の銀層３を形成した基材の銀層３側の全面にグラビアコーティング法、ロールコーティング法、ディップコーティング法などの通常のコーティング法により塗布、乾燥（硬化性樹脂の場合に硬化）して形成される。保護樹脂層４の厚さは、特に制限はないが通常０．５〜５μｍ程度の範囲から適宜選択される。厚さが０．５μｍ未満では前記基材及び金属層（銀層）の表面を均一に被覆することが難しくなりやすく、保護樹脂層４を形成した効果が充分に発揮できないことがある。一方、厚さが５μｍを超えても保護樹脂層４の効果には大きな差はなく、保護樹脂層４の乾燥速度が遅くなり非能率的であるだけでなく、透明性を損なう恐れがあるので好ましくない。

また、保護樹脂層４としてプラスチックフィルムを貼り合わせることで構成することは好ましくない。この場合、保護樹脂層４と銀を主体とする層３の間に接着剤等が必要となり、光の経路上に保護樹脂層（プラスチックフィルム）と接着剤等が挿入されることにより透過率が減少することが懸念される。

本発明の反射フィルムは、プラスチックフィルム基材１，アルミニウム層２，銀層３，保護樹脂層４だけでも機能するが、前記基材１のアルミニウム層を設けていない反対面に接着層５を介してプラスチックフィルム６が貼り合わされていることが好ましい。これは、前記基材１は前述したようになるべく薄い方がアルミニウム及び銀層を形成するにあたって１回の成膜面積を大きくできることから好ましいが、薄くした結果ハンドリングに難が生じることから、全体を厚くすることで取り扱いやすくするために行う。

この場合のプラスチックフィルム６については、特に限定はなく、基材１と同様のプラスチックフィルムが使用できる。プラスチックフィルム６の厚さについては、取り扱いを簡便にするためにある程度の厚みがあることが好ましく、好ましくは１００〜３００μｍ、より好ましくは１５０〜３００μｍである。１００μｍ未満だと反射フィルム全体の厚みが不足し、取り扱いの簡便さがあまり向上しない。３００ｎｍを超える厚いものでは、製造中の巻き取り工程などで生じた巻癖が製品として使用する際にカールとなって現れ、反射フィルムの平面性を阻害することになり好ましくない。

また、基材１とプラスチックフィルム６を貼り合わせる接着層５を形成する接着剤についても、ある程度の接着力があればよいので限定は無いが、例えば、ドライラミネート剤、ウエットラミネート剤、粘着剤、ヒートシール剤、ホットメルト剤などのいずれもが用いられる。例えばポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ニトリルゴムなどが用いられる。ラミネート方法は特に制限されず、例えばロール式で連続的に行うのが経済性及び生産性の点から好ましい。接着剤層の厚さは通常１〜５０μｍ程度の範囲から選ばれる。厚さが１μｍ未満では充分な接着効果が得られず、一方５０μｍを超えると接着剤層が厚すぎて乾燥速度が遅くなり、非能率的である。しかも本来の接着力が得られず、溶剤が残留するなどの弊害が生じるので好ましくない。

次に、本発明の反射フィルムの製造方法について図３をもとに述べる。

プラスチックフィルムからなる基材１を真空成膜装置１０の繰り出し部１１にセットし、排気装置２０で真空に排気する。所定の真空度まで排気した後、繰り出し部から巻き取り部１３に向けて基材を搬送させる。その際、支持ロール１２の上でアルミニウムの成膜源１５からアルミニウム層を形成する。成膜源の方式は、加熱による蒸着でも、スパッタによる成膜でもよいが、同一膜厚を形成する場合でも搬送速度が速くできる（すなわち成膜速度を速くできる）ことから、蒸着が好ましい。この場合、蒸着のための加熱方式として、誘導加熱、抵抗加熱、電子ビーム加熱などが使用できる。また、スパッタ法の場合、直流スパッタ、高周波スパッタ、マグネトロンスパッタなどの方法が使用できる。

さらに、この後に銀を主体とする層３を形成する。形成方法としてはアルミニウム層を形成したときと同様に、種々の方法を用いることができるが、アルミニウム層を形成した後、一旦巻き取った後に、再度同じ真空成膜装置の成膜源をアルミニウムから銀に変更して成膜しても良いし、アルミニウム専用の真空成膜装置と銀専用の真空成膜装置を２台用意してそれぞれの層をそれぞれの装置で成膜しても良いが、好ましくは図３に示すように１つの真空成膜装置１０内に成膜源を少なくとも２つ、すなわちアルミニウム成膜源１５と銀成膜源１６を同時に備え、１度の搬送でアルミニウムの成膜と銀の成膜を連続して行うことが好ましい。これは、真空成膜装置の使用時間を減らし、製品の製造に関わる時間を減らすことができるメリットがあるばかりでなく、アルミニウムを成膜した後に一旦大気にさらすことによるアルミニウム表面の酸化や汚れ付着といった悪影響の発生を防ぐことができる。

なお、基材１とアルミニウム層表面の密着力を高めるためや、基材１の表面クリーニングのため、前処理を前処理装置１４で行っても良い。前処理は、プラズマ処理、イオンビーム処理、コロナ処理等、既知の前処理を行うことができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。先ず各実施例・比較例の評価方法について説明する。

（１）反射率の測定
反射率の測定は、（株）島津製作所製のＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ 分光光度計 ＵＶ−３１５０を用いて行った。測定波長範囲３００〜８００ｎｍ、１ｎｍ刻みで各波長の反射率を測定した。入射角は垂直から８度である。

（実施例１）
１２μｍ厚のＰＥＴフィルムを真空蒸着装置にセットし、アルミニウムを蒸着源として厚さ８０ｎｍのアルミニウム層、次に銀を蒸着源として厚さ６０ｎｍの銀層を、連続的に形成した。次に真空蒸着装置から取り出し、グラビアコーターで蒸着層上の全面にポリエステル系樹脂塗料を塗布乾燥して厚さ１．５μｍの保護樹脂層を形成して本発明の反射フィルムを得た。
得られた反射フィルムの保護樹脂層側から分光光度計にて反射率を測定したところ、波長５５０ｎｍで９６％以上、４２５ｎｍで９３％以上の反射率が得られた。

（実施例２）
実施例１で得られた反射フィルムのＰＥＴフィルム基材の保護樹脂層とは反対側の全面にポリエステル系ドライラミネート剤を塗布乾燥し、厚さ１８８μｍのＰＥＴフィルムを貼り合わせて本発明の反射フィルムを得た。
得られた反射フィルムの保護樹脂層側から分光光度計にて反射率を測定したところ、実施例１と同様に波長５５０ｎｍで９６％以上、４２５ｎｍで９３％以上の反射率が得られた。

（実施例３）
１２μｍ厚のＰＥＴフィルムを真空蒸着装置にセットし、アルミニウムを蒸着源として厚さ８０ｎｍのアルミニウム層を形成した。この真空蒸着装置からアルミニウム層を形成したＰＥＴフィルムを取り出した後、次に蒸着源を銀に変更して再度真空蒸着装置にセットして、厚さ６０ｎｍの銀層を形成した。さらに真空蒸着装置から取り出し、グラビアコーターで蒸着層上の全面にポリエステル系樹脂塗料を塗布乾燥して厚さ１．５μｍの保護樹脂層を形成して本発明の反射フィルムを得た。
得られた反射フィルムの保護樹脂層側から分光光度計にて反射率を測定したところ、実施例１と同様に波長５５０ｎｍで９６％以上、４２５ｎｍで９３％以上の反射率が得られた。

（比較例１）
１２μｍ厚のＰＥＴフィルムを真空蒸着装置にセットし、銀を蒸着源として真空蒸着装置にセットして、厚さ６０ｎｍの銀層を形成した。さらに真空蒸着装置から取り出し、グラビアコーターで蒸着層上の全面にメラミン−エポキシ樹脂塗料を塗布乾燥して厚さ１．５μｍの保護樹脂層を形成して本発明の反射フィルムを得た。
得られた反射フィルムの保護樹脂層側から分光光度計にて反射率を測定したところ、実施例１と同様に波長５５０ｎｍで９５％以上であったが、４２５ｎｍでは９１％の反射率しか得られなかった。

本発明は優れた反射特性と低い製造コストを必要とする薄膜製品全般、特に光学製品に好適に利用され得る。

本発明の反射フィルムの一例を示す概略断面図である。 本発明の反射フィルムの一例を示す概略断面図である。 本発明の反射フィルムの製造方法に用いる製造装置の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ プラスチックフィルムからなる基材
２ アルミニウムを主体とする層
３ 銀を主体とする層
４ 保護樹脂層
５ 接着層
６ プラスチックフィルム
１０ 真空成膜装置
１１ 繰り出し部
１２ 支持ロール
１３ 巻き取り部
１４ 前処理装置
１５ アルミニウム成膜源
１６ 銀成膜源
２０ 排気装置

Claims (6)

1. プラスチックフィルムからなる基材１の片面に、アルミニウムを主体とする層２、銀を主体とする層３、保護樹脂層４が基材１側からこの順に設けられ、光の入射面が保護樹脂層４の面である反射フィルム。
2. 前記基材１のアルミニウム層を設けていない反対面に接着層５を介してプラスチックフィルム６が貼り合わせられている請求項１記載の反射フィルム。
3. 前記プラスチックフィルム６の厚みが１００〜３００ｎｍである請求項２記載の反射フィルム。
4. 前記アルミニウムを主体とする層２の厚みが１０〜１００ｎｍである請求項１〜３のいずれかに記載の反射フィルム。
5. 前記銀を主体とする層３の厚みが１０〜１００ｎｍである請求項１〜４のいずれかに記載の反射フィルム。
6. プラスチックフィルムからなる基材１の片面に、アルミニウムを主体とする層２を設け、その上に銀を主体とする層３を設け、さらにその上に保護樹脂層４をこの順に設ける反射フィルムの製造方法であって、アルミニウムを主体とする層２と銀を主体とする層３を真空薄膜形成法で作製する際に、同一の真空装置内で作製し、アルミニウムを主体とする層２を成膜した後、銀を主体とする層３を成膜するまでの間に真空装置内を大気圧にする工程を含まない反射フィルムの製造方法。

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