JP2011131597A - 立体感形成外装材 - Google Patents

Abstract

【課題】成形されたパターンの形状や数値の変化と同時に金属ペースト（またはインキ）の印刷特性を調節し、屈折、透過、反射率の差を用いて実際の金属感及びパターンの立体感を具現する立体感形成外装材及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】基板上に形成され、凹凸パターンを有する樹脂層（１４０）と、前記凹凸パターンの突出部または凹入部に順に形成される金属膜（１５０）及び不透明膜（１６０）と、を含み、前記突出部または凹入部には光が透過する光透過部が形成されることを特徴とする立体感形成外装材及びその製造方法を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、立体感の形成された外装材に係り、より詳細には、金属蒸着ではできない様々なカラーの具現が可能な立体感形成外装材に関するものである。

外装材は、生活空間を美しく飾るのに使用するもので、美的効果を生み出さなければならない。そこで、家具、家電製品、電子製品などの外装あるいは内装を美麗に飾るために、加工しやすい合成樹脂外装材及びガラスが広く使用されてきている。

通常、合成樹脂外装材は、合成樹脂シート、フィルム、パネルなどにパターンを平面印刷し、色効果を与えた後、透明な表面層をコーティングして作製する。このような合成樹脂外装材は、平面パターンの単純反復及びパターン色の単純性等から、消費者の審美的欲求を十分に満たすことはできなかった。

なお、従来、このような審美性を改善するために、凹凸パターンの形成されている基板上に単一金属層を蒸着し、金属性の美感を具現した。しかし、単一金属を全面に蒸着すると、様々な質感及び色を具現できず、また、見る角度を変えても同じ質感と色しか感じ取ることができない。

さらに、金属による金属美の具現では、金属の種類及び厚さによってその特性が変化する。すなわち、金属層が薄すぎると金属性が低下し、厚すぎると剥がれたりパターンにおける色が過度に濃くなったりするため、金属感を表現し難いという問題があった。

図１は、従来技術による凹凸パターンの形成された外装材を示す断面図である。

図１を参照すると、既存の凹凸パターンに形成された金属膜１５０は、樹脂層１４０の全面に単一金属層として形成されている。そのため、見る角度に従う明暗の差が小さいから、全体的に暗い感じの強い金属カラーを表すことになる。

しかも、一定の模様が形成されている部分とそうでない部分においてカラーのバラツキが大きいという問題もあった。

本発明は上記問題を解決するためのもので、その目的は、成形されたパターンの形状や数値の変化と同時に金属ペースト（またはインキ）の印刷特性を調節し、屈折、透過、反射率の差を用いて実際の金属感及びパターンの立体感を具現する立体感形成外装材及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一実施形態による立体感形成外装材は、基板上に形成され、凹凸パターンを有する樹脂層と、前記凹凸パターンの突出部または凹入部に順に形成された金属膜及び不透明膜と、を含み、前記突出部または凹入部には、光を透過する光透過部が形成されたことを含むことを特徴とする。

ここで、前記金属膜及び不透明膜は、前記突出部または凹入部の中央へ行くほど厚さが増加することができる。また、前記光透過部は、前記突出部または凹入部の縁部に形成され、前記金属膜、または前記金属膜及び不透明膜で形成された半透過部と、前記金属膜及び不透明膜が形成されていない完全透過部と、を含むことができる。

特に、前記金属膜の厚さは、１μｍ〜１０μｍとすることができ、前記不透明膜の厚さは、１μｍ〜１５μｍとすることができる。

前記金属膜は、アルミニウム（Ａｌ）ペースト及びニトロセルロース（Nitrocellulose）、カーボンブラック（carbon black）、ポリエステル樹脂（resin）、イソシアネート及び添加剤を含むことができ、前記不透明膜は、カーボンブラック（Carbon black）及び変性アクリル（Acryl）、ポリエステル樹脂（resin）及び添加剤を含むことができる。

特に、前記凹入部は、深さが１μｍ〜１００μｍであり、ピッチ（pitch）が１μｍ〜３００μｍであると好ましく、前記基板は、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレートなど、フィルムまたはシート状に製作可能なプラスチック材料とすることが好ましい。

また、立体感形成外装材は、前記基板の下に、ＰＳＡで接着されたガラス層をさらに含むことができ、前記樹脂層の平面部上に形成された不透明膜をさらに含むことができる。

本発明のさらに他の実施形態による立体感形成外装材の製造方法は、（ａ）基板上の樹脂層に凹凸パターンを形成する段階と、（ｂ）前記凹凸パターンの突出部または凹入部に金属ペーストまたはインキをコーティングして金属膜を形成する段階と、（ｃ）前記金属膜上に不透明膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする。

前記（ｃ）段階は、不透明インキをコーティングする、不透明フィルムまたはシートをラミネーティングする、または、不透明インキをコーティング後にその上に不透明フィルムまたはシートをラミネーティングして、不透明膜を形成する段階であることを特徴とする。

また、前記（ｂ）段階または（ｃ）段階では、バーコーターまたはグラビアコーターを用いてコーディングすることができる。

特に、前記立体感形成外装材の製造方法は、（ｄ）前記樹脂層の平面部に不透明膜を形成する段階をさらに含むことができ、この段階は、前記樹脂層の平面部にグラビアコーターを用いて不透明インキをコーティングする段階でありうる。

そして、前記凹凸パターンの突出部にコーティングする場合、凹凸パターンを下に向かせてコーティングすることが好ましい。

また、前記立体感形成外装材の製造方法は、（ｅ）前記基板の下にＰＳＡをコーティングする段階と、（ｆ）前記ＰＳＡの下にガラス層を接着する段階と、をさらに含むことができる。

本発明によれば、金属蒸着ではできない様々な質感及びカラーを具現することができ、また、成形された部分とそうでない部分とのカラー差を減らすことができる。なお、印刷の調節を通じて様々な立体感を調節することによって、金属本来の質感は維持しながら外部でも使用可能な金属フィルムとすることができる。

従来技術による凹凸パターンの形成された外装材を示す断面図である。 本発明の一実施形態による立体感形成外装材を製造する工程を示す工程ブロック図である。 図２の工程に対応する立体感形成外装材の製造工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態によって製造された立体感形成外装材の断面図である。 本発明の他の実施形態によって製造された立体感形成外装材の断面図である 本発明による樹脂層に形成された凹凸パターンの一形態を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の好適な実施例について説明する。

実施例の説明において、前面フィルムまたは後面フィルムの一面の「上（on）」と「下（under）」は、「直接（directly）」形成される場合も、「他の構成要素を介在して（indirectly）」形成される場合も含むことができる。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面に基づいて説明する。図面における各構成要素の大きさは、説明の便宜上誇張して示されることもあり、実際に適用される大きさを意味するものではない。

また、本明細書では、凹凸パターンとして凹入部を有する形態を表現したが、突出部を有する形態も可能である。すなわち、陰刻、陽刻両方とも可能であるが、説明の便宜上、陰刻パターンのみを挙げて説明する。

図２は、本発明の一実施形態による立体感形成外装材を製造する製造工程を示すブロック図であり、図３は、図２の工程に対応する立体感形成外装材の製造工程を示す断面図である。

図２及び図３を参照すると、まず、マスターモールド１０を用意し（Ｓ１）、このマスタモールド１０を用いてソフトモールド４０を製造する（Ｓ２）。より詳細には、製造しようとする模様の形成されているマスター１０に、モールド用紫外線硬化型樹脂２０をコーティングする。その後、モールド用紫外線硬化型樹脂２０に支持体３０を密着させる。そして、支持体３０をマスター１０の方向に加圧し、紫外線を照射してモールド用紫外線硬化型樹脂２０を硬化することでソフトモールド４０を形成する。以降、ソフトモールド４０をマスターから分離する。

次に、ソフトモールド４０を用いて成形品を製作する（Ｓ３）。より詳細には、基板１３０にパターン用紫外線硬化樹脂５０をコーティングし、パターン用紫外線硬化樹脂５０にソフトモールド４０を加圧し、紫外線を照射してパターン用紫外線硬化樹脂５０を硬化することで、陰刻パターンの形成された樹脂層１４０を得る。その後、樹脂層１４０をソフトモールド４０から分離して成形品を得る。

その後、含金属成分のペーストまたはインキを、コーター１８０（バーコーター（bar coater）またはグラビアコーター（Gravure coater））を用いて凹凸パターンの凹入部にコーティングする（Ｓ４）。より詳細には、紫外線により硬化されるＵＶ樹脂層１４０の場合、ソフトモールド４０との離型性を考慮して、離型度の高い（すなわち、印刷性の低い）樹脂とする場合が殆どである。しかも、印刷コーター１８０をバーまたはコンマ（comma）コーター（バーコーターに類似するコーターで、バーコーターの自動化を意味する。以下、バーコーターを使用する場合はコマコーターも使用可能であるとする。）コーターとする場合、同図に示すように、印刷方向に沿う平面部とパターン部間の段差により、平面部分はコーティングが足りず、透過度の高い状態になり、パターン部分はインキが充填される状態になる。

しかし、グラビアコーターを用いると、印刷ロールの圧力によってコーティング性が向上し、透過度の高い部分を大きく減らすことができる。このような方式に着目して反射と透過を調節することができ、結果として、様々な金属カラー感及び質感、パターン部分の立体感を向上させることができる。

ここで、金属ペーストまたはインキは、アルミニウムペースト及びニトロセルロースを含むことが好ましい。そして、６０℃で約５分〜１０分間熱硬化したり自然乾燥したりして、金属ペーストを硬化させる。続いて、このようにして形成された金属膜１５０上に不透明インキをコーティングする（Ｓ５）。不透明膜は、カーボンブラック（Carbon black）及び変性アクリル（Acryl）、ポリエステル樹脂（resin）及び添加剤のうち一つ以上を含むことが好ましい。

また、不透明層は、例えば、前述のようにブラックインキで形成しても良いが、これに限定されず、不透明フィルムをラミネーションで付着する方法で形成しても良い。この不透明フィルムは、粘着剤または接着剤がついているＰＶＣ、ＰＥＴフィルムなどを含む不透明フィルムで、シート形態のいずれのプラスチックフィルムも使用可能である。なお、ブラックインキをコーティングした後、その上に不透明フィルムをラミネーティングすることもできる。この方法は、ブラックインキのコーティングが不完全な場合（すなわち、未コーティング箇所がある場合）にそれを補完することができる。

続いて、６０℃で約５分〜１０分間熱硬化したり自然乾燥したりして不透明インキを硬化させ、不透明膜１６０とする。ここで、樹脂層１４０の凹凸パターンが形成されていない平面部に不透明インキ１７０をコーティングする過程をさらに行うこともできる。この平面部のコーティングにはグラビアコーターを用いることが好ましい。また、Ｓ４段階及びＳ５段階では、バーコーターまたはグラビアコーターのいずれかを選択して一定に使用することが好ましい。例えば、Ｓ４段階及びＳ５段階において、平面部がコーティングされない段階まではバーコーターのみを使用する、または、平面部がコーティングされる段階までグラビアコーターのみを使用して、コーティングすることが好ましい。ここではコーターを用いる方法を取り上げたが、シルクスクリーン印刷などを含む印刷可能ないずれのウェットコーティング方式も用いることができる。

また、Ｓ４段階及びＳ５段階で、凹凸パターンが突出部を有する場合、凹凸パターンを下に向かせて金属膜及び不透明膜のコーティングをすることが好ましい。これは、突出部のコーティング層が中央へ行くほど厚くなり、縁部に行くほど薄くなるようにするためである。

その後、基板１３０の下にＰＳＡ１２０をコーティングした後（Ｓ６）、このＰＳＡ１２０の下にガラス層１１０を接着する（Ｓ７）。この場合、ガラス層１１０を接着せずにフィルム形態にすることも可能である。このようにフィルム形態にする場合には、ハードコーティングなどを用いて表面の耐久性、信頼性を強化させる。

図４は、本発明の一実施形態によって製造された立体感形成外装材の断面図である。図４を参照すると、金属膜１５０及び不透明膜１６０は、凹部の中央に行くほど厚さが増加し、凹凸パターンの形成されていない平面部の表面は露出されている。

したがって、平面部には光がそのまま通過し、凹部の縁部における金属膜１５０と不透明膜１６０が薄く形成された部分（以下、光透過部という。）に光が透過することもできる。

ここで、縁部は、凹部の中央から両端に向けて１／２以上の部分と定義する。

また、光透過部は、光を全部透過させる完全透過部とそうでない半透過部とからなる。ここで、半透過部は、金属膜１５０のみで形成されることもでき、金属膜１５０と不透明膜１６０とで形成されることもできる。

また、完全透過部は、凹部の縁部に行くほど金属膜１５０と不透明膜１６０が薄くなり結局としては形成されない部分であり、光がそのまま透過する。

また、金属膜１５０は、アルミニウムペーストとニトロセルロースを含む材料からなることが好ましく、この場合、厚さを１μｍ〜１０μｍとし、厚さの増加につれて透過率を０％〜２０％に調節すればいい。

また、不透明膜１６０は、カーボンブラック（または、ブラックピグメント（pigment）またはブラックダイ（dye））及び変性アクリル（Acryl）を含む材料からなることが好ましく、この場合、厚さを１μｍ〜１５μｍとし、厚さの増加につれて透過率を０％〜１０％に調節すればいい。

その結果、このような光透過部の存在によって明るくなると同時に、金属膜の反射の影響により全体的に金属の感じを生かすことができ、従来の技術に比べて明暗の差を大きくすることができる。また、見る角度による光の経路差により高い立体感を感じることができる。

また、見る角度によって異なる質感とカラーを感じることができ、樹脂層１４０と金属膜１５０間の反射率、透過率の差により、立体感を一層向上させることができる。特に、厚さ及び蒸着面積を調節することによって様々な効果を出すことができる。

図５は、本発明の他の実施形態によって製造された立体感形成外装材の断面図である。図５を参照すると、図５の構造は、図４の構造において平面部に不透明層１７０をさらにコーティングした以外は同一である。

したがって、図４の実施形態に比べて、透過率はより減少するが、光透過部の形成によって立体感を向上させることができる。

図６は、本発明による樹脂層に形成された凹凸パターンの一形態を示す断面図である。

図６を参照すると、凹凸パターンの凹部は、深さ１μｍ〜１００μｍ、ピッチ（pitch）１μｍ〜３００μｍとすることが好ましい。ここで、ピッチは、５〜４０μｍと記載された部分と１０５〜１４０μｍと記載された部分とを合わせたものと定義する。

このような本発明による外装材の立体感を説明するに先立ち、立体感を測定できる基準を規定し、各特性値を分析する。

［基本測定原理］：測定装備−コニカミノルタ製ＣＭ５１２Ｍ３

測定原理は、第一、色差計の三つの測定モードを通じて、立体感が高い時は２５°及び７５°間におけるＬ＊値及び反射率の差が大きく、立体感がない時は、その差が小さくなることを用いて評価する。

第二、２５°で見た時と７５°で見た時における差が大きいと、立体感をより感じることができる（見る角度によるＬ＊値の差は明暗の差と同じ意味であるから、視野を変えた場合に明暗差が感じられ、立体感を感じることができる。）

第三、ただし、素地の場合、角度によってＬ＊値の差が明確になるため、むしろパターンよりも大きいギャップを見せる。したがって、パターン間の差を分析する尺度と使用することが好ましい。

テスト結果を参照すると、パターン４ポイント測定分析結果、Ｌ＊値がそれぞれ異なることがわかる。（ただし、測定方向によって誤差が生じうる。）

また、互いにＬ＊値において差があるので、正面から見ても明暗の差による立体感が感じられることがわかる。また、視野角によってＬ＊値の差が発生し、立体感を感じることができる。この差が大きいほどホワイトからブラックへの明暗階調が大きいことがわかる。

参考として、Ｌ＊＝(７５°Ｌ＊値−２５°Ｌ＊値)／２５°Ｌ＊値
である。

下の表２は、従来の外装材構造（比較例）と本発明の実施形態（図４の実施形態は実施例１、図５の実施形態は実施例２とする。）で同様の色を具現した場合における透過率の差を示す。

ここで、Ｌ、ａ、ｂは、国際照明協会（Commission International ed l'Eclairage；ＣＩＥ）による色を表す。ヘイズは曇りの程度を表し、Ｔ.Ｔは透過する程度を表し、Ｌ＊は明暗であって、明さのの程度を表す。ａは、緑色から赤色への範囲であって、＋に行くほど緑色に近づき、−に行くほど赤色に近づく。、ｂは、青色から黄色への範囲であって、＋に行くほど青色に近づき、−に行くほど黄色に近づく。

表２を参照すると、コーティング面積の差によって透過率の差が現れることがわかる。また、凹凸パターンの隠蔽力、すなわち、光透過部の変化と反射面積の差によって、見る角度によって立体感を感じることができる。
下記の表３には、比較例、実施例１、及び実施例２で同様の色を具現した場合における立体感の差及びその基準値を表す。

ここで、Ｌ＊は、前述のように立体感の基準を定義する。蒸着と印刷における差は、同様のカラーにおいて印刷方式が同一レベルまたは優れた結果を表す。また、立体感の基準は、肉眼で良い感じがする部分に対する定量化数値であり、絶対的な基準値（範囲）とはいえない。

また、立体感の基準であるＬ＊(立体感)＞−２０％である。

以上では具体的な実施例に挙げて本発明を説明してきたが、これに限定されず、本発明の範ちゅうを逸脱しない限度内で様々な変形が可能である。したがって、本発明の技術的思想は特定の実施例によって定められてはならず、特許請求の範囲とその均等範囲によって定められるべきである。

Claims (18)

1. 基板上に形成され、凹凸パターンを有する樹脂層と、
   前記凹凸パターンの突出部または凹入部に順に形成された金属膜及び不透明膜と、
   を含み、
   前記突出部または凹入部には、光が透過する光透過部が形成されたことを特徴とする立体感形成外装材。
2. 前記金属膜及び不透明膜は、前記突出部または凹入部の中央へ行くほど厚さが増加することを特徴とする、請求項１に記載の立体感形成外装材。
3. 前記光透過部は、前記突出部または凹入部の縁部に形成され、
   前記金属膜、または前記金属膜及び不透明膜で形成された半透過部と、
   前記金属膜及び不透明膜が形成されていない完全透過部と、
   を含むことを特徴とする、請求項２に記載の立体感形成外装材。
4. 前記金属膜の厚さは、１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする、請求項３に記載の立体感形成外装材。
5. 前記不透明膜の厚さは、１μｍ〜１５μｍであることを特徴とする、請求項４に記載の立体感形成外装材。
6. 前記金属膜は、アルミニウム（Ａｌ）ペースト及びニトロセルロース、カーボンブラック、ポリエステル樹脂、イソシアネート及び添加剤を含むことを特徴とする、請求項５に記載の立体感形成外装材。
7. 前記不透明膜は、カーボンブラック及び変性アクリル、ポリエステル樹脂及び添加剤を含むことを特徴とする、請求項６に記載の立体感形成外装材。
8. 前記突出部または凹入部は、深さが１μｍ〜１００μｍであり、ピッチが１μｍ〜３００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の立体感形成外装材。
9. 前記基板は、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレートの中から選択された材料からなるフィルムまたはシートであることを特徴とする、請求項１に記載の立体感形成外装材。
10. 前記基板の下に、ＰＳＡで接着されたガラス層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の立体感形成外装材。
11. 前記樹脂層の平面部上に形成された不透明膜をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の立体感形成外装材。
12. （ａ）基板上の樹脂層に凹凸パターンを形成する段階と、
    （ｂ）前記凹凸パターンの突出部または凹入部に金属ペーストまたはインキをコーティングして金属膜を形成する段階と、
    （ｃ）前記金属膜上に不透明膜を形成する段階と、
    を含む立体感形成外装材の製造方法。
13. 前記（c）段階は、
    不透明インキをコーティングする、不透明フィルムまたはシートをラミネーティングする、または、不透明インキをコーティングした後にその上に不透明フィルムまたはシートをラミネーティングして、不透明膜を形成する段階であることを特徴とする、請求項１２に記載の立体感形成外装材の製造方法。
14. 前記（ｂ）段階または（ｃ）段階では、バーコーターまたはグラビアコーターを用いてコーディングすることを特徴とする、請求項１３に記載の立体感形成外装材の製造方法。
15. 前記（ｂ）段階または（ｃ）段階では、
    前記凹凸パターンの突出部にコーティングする場合、凹凸パターンを下に向かせてコーティングすることを特徴とする、請求項１３に記載の立体感形成外装材の製造方法。
16. （ｄ）前記樹脂層の平面部に不透明膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の立体感形成外装材の製造方法。
17. 前記（ｄ）段階は、
    前記樹脂層の平面部にグラビアコーターを用いて不透明インキをコーティングする段階であることを特徴とする、請求項１６に記載の立体感形成外装材の製造方法。
18. （ｅ）前記基板の下にＰＳＡをコーティングする段階と、
    （ｆ）前記ＰＳＡの下にガラス層を接着する段階と、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載の立体感形成外装材の製造方法。