JP2019177311A - ミリ波透過性加飾品、銀鏡膜及びその形成方法 - Google Patents

ミリ波透過性加飾品、銀鏡膜及びその形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】光輝性とミリ波透過性とを両立して有する銀鏡膜及びそれを備えた加飾品を提供する。【解決手段】基材に塩化スズ溶液を塗布してから水洗する工程Bと、前記基材に銀鏡膜形成液を塗布し銀鏡膜の一部を形成してから水洗する工程D1と、前記基材に酸溶液を塗布してから水洗する工程βと、前記基材に銀鏡膜形成液を塗布し銀鏡膜のさらに一部を形成してから水洗する工程D2とを含み、工程βから工程D2までを1回以上繰り返し行って銀鏡膜を完成させる。【選択図】図1

Description

本発明は、ミリ波透過性銀鏡膜とそれを備えた加飾品に関するものである。
自動車のラジエータグリル、バックパネル、サイドモール等の外装樹脂部品には、意匠性のために光輝(金属光沢)膜が形成されることがあり、光輝膜としては金属めっき膜、真空蒸着膜又は金属スパッタリング膜が一般的である。
また、近年の外装樹脂部品には、その内側にミリ波レーダーが配置されるものがあり、ミリ波を透過させる性質(ミリ波透過性)が求められる。ミリ波透過性が高いとは、ミリ波透過減衰量が小さいということである。これまでの金属スパッタリング膜における知見により、表面抵抗値が高いほどミリ波透過減衰量が小さいという相関があることが分かっており、光輝性であり且つ不連続構造によって表面抵抗値が高い金属スパッタリング膜が得られている(特許文献1)。
しかし、近年増えてきた深い凹部がある三次元形状のラジエータグリル等に、均一に金属めっき膜、真空蒸着膜又は金属スパッタリング膜を形成することは難しい。
一方、深い三次元形状品にも均一に形成できる光輝膜として、銀鏡膜が知られている。銀鏡膜は無数の微細な銀粒子が密に存在してなるものであり、その形成方法は銀鏡液と還元液とからなる銀鏡膜形成液を両液の混合直後に塗布し、銀鏡反応(還元)により銀粒子を析出させるというものである(特許文献2)。また、特許文献3には、銀鏡反応処理剤(硝酸銀を含む金属塩溶液と還元剤溶液)と活性化処理剤(塩化スズと塩化パラジウムとの混合溶液)とをほぼ同時に吹き付けることを複数回繰り返すことにより、別々に吹き付ける手間を省き、製造時間を短縮する方法が開示されている。
特許第4732147号公報 特許第4140368号公報 特許第4405143号公報
しかし、これまでの銀鏡膜で、ミリ波透過性について検討されたものはない。本発明者の検討によれば、通常の方法で形成される銀鏡膜も、特許文献1,2の方法で形成される銀鏡膜も、ミリ波透過性を有していない。
よって、深い三次元形状の自動車用外装樹脂部品に均一な銀鏡膜を形成しても、光輝性は得られるが、ミリ波透過性は得られなかった。
そこで、本発明の課題は、光輝性とミリ波透過性とを両立して有する銀鏡膜及びそれを備えた加飾品を提供することにある。
本発明者は、当初、通常の銀鏡反応を短時間だけ行ったり、銀鏡膜形成液を銀鏡反応の弱いものにしたりして、いわゆるハーフグロス(半光沢)の銀鏡膜を形成する方法を検討した。しかし、それらの方法では、光輝性が十分あるものはミリ波透過性が全く得られず、ミリ波透過性が十分あるものは光輝性が全く不足する、という結果に終わり、課題の解決は困難であった。そこで、それらの方法とは全く異なる新規な方法を模索し、本発明に至った。
(1)ミリ波透過性銀鏡膜の形成方法
基材に塩化スズ溶液を塗布してから水洗する工程Bと、
前記基材に銀鏡膜形成液を塗布し銀鏡膜の一部を形成してから水洗する工程D1と、
前記基材に酸溶液を塗布してから水洗する工程βと、
前記基材に銀鏡膜形成液を塗布し銀鏡膜のさらに一部を形成してから水洗する工程D2とを含み、
工程βから工程D2までを1回以上繰り返し行って銀鏡膜を完成させることを特徴とするミリ波透過性銀鏡膜の形成方法。
<作用>
後述する実施例1〜4のイメージ図である図1に示すように、
工程Bにより、基材の表面にスズ微粒子が付着する。
工程D1により、主に、スズ微粒子を起点として基材の表面に銀粒子が付着し、銀鏡膜の一部が形成される。銀鏡膜の一部であるから、銀粒子は小さく、互いに離間しているものが多い。また、スズ微粒子が無いところにも銀粒子が付着することがある。
工程βにより、工程D1(又はD2)で付着した銀粒子のうち付着力が弱い銀粒子(特にスズの微粒子が無いところに付着した銀粒子)が除去され、銀粒子の密度が低くなる。
工程D2により、工程D1で付着した銀粒子に被さるように銀が付着して、銀粒子が大きくなる。銀粒子どうしは、互いにくっつくものもあるが、依然として離間しているものが多い。また、スズ微粒子が無いところにも銀粒子が付着することがある。
工程βから工程D2までを1回以上繰り返し行うことで、光輝性とミリ波透過性とを有する銀鏡膜を完成させることができる。
(2)ミリ波透過性銀鏡膜
L*a*b*表色系のL*値が65以上であり、表面抵抗値が1×1011Ω/□以上(好ましくは3×1011Ω/□以上)であり、ミリ波透過減衰量が2dB以下である銀鏡膜。
(3)ミリ波透過性加飾品
基材と、基材の表面に形成された、L*a*b*表色系のL*値が65以上であり、表面抵抗値が1×1011Ω/□以上(好ましくは3×1011Ω/□以上)であり、ミリ波透過減衰量が2dB以下である銀鏡膜とを含むミリ波透過性加飾品。
本発明によれば、光輝性とミリ波透過性とを両立して有する銀鏡膜及びそれを備えた加飾品を提供することができる。
図1は実施例1〜4のイメージ図である。 図2は比較例1のイメージ図である。 図3は実施例2の(a)は表面のSEM写真、(b)は断面のSEM写真である。 図4は実施例3の(a)は表面のSEM写真、(b)は断面のSEM写真である。 図5は比較例1の(a)は表面のSEM写真、(b)は断面のSEM写真である。 図6は比較例2の表面のSEM写真である。 図7は比較例5の(a)は表面のSEM写真、(b)は断面のSEM写真である。 図8は比較例6の表面のSEM写真である。 図9は比較例9の表面のSEM写真である。
1.工程Bよりも前の工程
工程Bよりも前に、クッション性、平滑性、基材との密着性等を向上させるためのアンダーコート層を形成する工程(Aa)を行ってもよい。
また、工程Bよりも前に、濡れ性、基材との密着性等を向上させるためのプラズマ処理工程(Ab)を行ってもよい。
2.工程Bと工程D1との間の工程C
工程Bと工程D1との間で、表面調整剤として変性シロキサンを塗布し浸透させる工程Cを行ってもよい。
3.工程β
工程Bの塩化スズ溶液が酸溶液である場合には、工程βに工程Bの塩化スズ溶液を用いてもよいし、工程βとして工程Bをそのまま行ってもよい。また、工程βは、塩化スズ酸溶液以外の酸溶液で行ってもよい。
4.工程D1と工程D2
工程D1と工程D2は、銀鏡膜の一部を形成する点において共通するが、各工程の内容は、同一でもよいし、銀鏡膜形成液や塗布量等において相違してもよい。
5.最後に行う工程D2の後の工程
最後に行う工程D2の後に、銀鏡膜の未反応物除去及び銀の安定化(変色防止)を目的として、銀鏡膜の腐食防止処理(工程E)を行ってもよい。
さらに、工程Eの後に、銀鏡膜の保護等を目的として、トップコート層を形成する工程Fを行ってもよい。
6.基材
基材の材料としては、特に限定されないが、樹脂、ガラス、セラミックス、木材等を例示できる。
7.加飾品
加飾品(用途)としては、特に限定されないが、内側にミリ波レーダー装置が配置される自動車用外装樹脂部品が好適であり、ラジエータグリル、グリルカバー、サイドモール、バックパネル、バンパー、エンブレム等を例示できる。
次の表1及び工程説明で述べる工程で行う方法により、基材とアンダーコート層と銀鏡膜とトップコート層とからなる加飾品の実施例1〜4及び比較例1〜9を作製した。基材には、ABS樹脂からなる100mm×100mm×厚さ3.0mmの板状の基材を使用した。
工程は、表1の欄に回数(多くは1)を記入した各工程を左から右へ(空欄を除いて)順に行い、但し、実施例1〜4では、銀鏡膜の一部を形成する工程D1の後に、工程βと工程Cと銀鏡膜の一部を形成する工程D2を、β→C→D2→β→C→D2→…のように複数回繰り返し行って銀鏡膜を完成させた。図1に実施例1〜4のイメージ図を示す。
これに対し、比較例1は、1回の工程Daで金属光沢(フルグロス)の銀鏡膜を形成したものである。比較例2〜5は、1回の工程Dbで半光沢(ハーフグロス)の銀鏡膜を形成したものである。比較例6〜9は、1回の工程Dcで半光沢(ハーフグロス)の銀鏡膜を形成したものである。図2に比較例のイメージ図を示す。
以下、各工程の詳細を説明する。なお、各工程における、材料、配合量、条件等は例示であり、適宜変更することができる。
(工程Aa)アンダーコート(実施例4以外の全例)
基材に、アンダーコート液を塗布して、アンダーコート層を形成した。
アンダーコート液の材料として、次の主剤、硬化剤、希釈剤及びレベリング剤を使用した。
・主剤:表面化工研究所社の製品名「MFSアンダーコート主剤」製品番号「MFS−51」(アクリル樹脂40%、トルエン21.5%、キシレン(混合)16.5%、酢酸イソブチル22%の混合物)
・硬化剤:表面化工研究所社の製品名「MFSアンダーコート硬化剤21」製品番号「MFS−52AK21」(イソシアネートプレポリマー60%、酢酸エチル40%の混合物)
・希釈剤:表面化工研究所社の製品名「MFSアンダーコート希釈剤」製品番号「MFS−53」(トルエン3.0%、キシレン23.4%、エチルベンゼン12.6%、酢酸ブチル25〜30%、酢酸エチル5〜10%、メチルイソブチルケトン1〜5%、ジアセトンアルコール10〜15%、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート14.0%の混合物)
・レベリング剤:表面化工研究所社の製品名「MFSアンダーコートレベリング剤」製品番号「MFS−58」(ポリシロキサンとワキ防止剤2%、1,3,5−トリメチルベンゼン12%、1,2,4−トリメチルベンゼン28%、1,2,3−トリメチルベンゼン5%、エチルベンゼン24%、キシレン4%、ジイソブチルケトン15%、ブチルグリコレート3%の混合物)である。
これらの主剤:硬化剤:希釈剤:レベリング剤を100:20:60〜100:3〜5の質量比で混合し、スプレーガンにより基材の表面にスプレー塗布した。
塗布後、恒温槽にて65℃×30分保持して、硬化させるとともに乾燥させて、膜厚15〜25μmのアンダーコート層を形成した。
その後、イオン交換水で水洗した。
(工程Ab)プラズマ処理(実施例4のみ)
基材に、芝浦メカトロニクス社製スパッタリング装置i−millerIIにより、RF100W・O2プロセスガス50sccm・60秒の条件で、プラズマ処理した。
(工程B)表面調整その1(全例)
銀析出促進及び付着性向上を目的として、表面調整液その1を吹き付けて、基材ないしアンダーコート層の表面調整をした。
表面調整液の材料として、次の表面調整剤a,bを使用した。
・表面調整剤a:表面化工研究所社の製品名「MFS表面調整剤A」製品番号「MFS−40A」(第一塩化錫〜10%、塩酸〜5%の水溶液)を、イオン交換水で15倍希釈した(例;表面調整剤A10mL、イオン交換水140mL)。
・表面調整剤b:表面化工研究所社の製品名「MFS表面調整剤B」製品番号「MFS−40B」(ナトリウム塩〜1%の水溶液)を、イオン交換水で15倍希釈した(例;表面調整剤B10mL、イオン交換水140mL)
これらの表面調整剤a:表面調整剤bを1:1の質量比で混合して表面調整液その1を作製し、スプレーガンによりアンダーコート層の表面に5秒間吹き付けた。
その後、10秒間静置して浸透させ、イオン交換水で水洗し、エアー乾燥させ、再びイオン交換水で水洗した。
(工程C)表面調整その2(全例)
さらに付着性向上を目的として、表面調整液その2を吹き付けて、基材ないしアンダーコート層の表面調整をした。
表面調整液の材料として、次の表面調整剤cを使用した。
・表面調整剤c:表面化工研究所社の製品名「MFS表面調整剤C」製品番号「MFS−40C」(変性シロキサン)を、イオン交換水で50倍希釈した(例;表面調整剤C5mL、イオン交換水245mL)。
こうして作製した表面調整液その2を、スプレーガンによりアンダーコート層の表面に2秒間吹き付けた。
その後、10秒間静置して浸透させた。
(工程D1)銀鏡膜(実施例1〜4のみ)
基材(アンダーコート又はプラズマ処理後)に、銀鏡膜形成液を塗布(銀鏡塗装)して、銀鏡膜の一部を形成した。
銀鏡膜形成液の材料として、次の銀主液、銀副液、及び還元液を使用した。
・銀主液:表面化工研究所社の製品名「MFS銀主液」、製品番号「MFS−10」(硝酸銀8.4%、水酸化アンモニウム〜5%の水溶液)
・銀副液:表面化工研究所社の製品名「MFS銀副液」、製品番号「MFS−20」(苛性ソーダ〜10%、水酸化アンモニウム〜5%の水溶液)
・還元液:表面化工研究所社の製品名「MFS還元剤」、製品番号「MFS−30」(多糖類5〜15%、塩酸〜5%の水溶液)
銀主液をイオン交換水で15倍希釈し(例;銀主液5mL、水70mL)、銀副液をイオン交換水で15倍希釈し(例;銀副液5mL、水70mL)、これらの希釈液を混合して、銀鏡液を作製した。
還元液をイオン交換水で30倍希釈(例;還元液5mL、水145mL)し、もってアルデヒドを0.085〜0.258モル/L含むものとなった還元液(希釈液)を作製した。
これらの銀鏡液と還元液とを二頭スプレーガンにより同時にスプレーし、空中で混合させて、アンダーコートの表面に塗布した。スプレー塗布時間は、実施例1,4では3秒、実施例2では4秒、実施例3では5秒とした。
アンダーコート上で、次の銀鏡反応式により銀粒子が析出し、銀鏡膜が形成された。
R−CHO+2[Ag(NH32++2OH-
→ R−COOH+2Ag↓+4NH3+H2
ここで、R−CHOは、還元液(多糖類が塩酸で加水分解して単糖類となっている。)に含まれるアルデヒドである。
[Ag(NH32+は、銀鏡液に含まれるアンモニア性硝酸銀である。
その後、イオン交換水で水洗した。
(工程β)付着力が弱い銀粒子の除去(実施例1〜4のみ)
工程βは、付着力が弱い銀粒子を除去するために、前記基材に酸溶液を塗布してから水洗する工程である。
本実施例では、上記工程Bの表面調整剤aが酸溶液であることから、工程Bをそのまま工程βとして行った。
(工程D2)銀鏡膜(実施例1〜4のみ)
上記工程D1と同一内容の工程D2を行い、銀鏡膜の一部を形成した。
(工程Da)フルグロス銀鏡膜(比較例1のみ)
上記工程D1と同一の銀鏡液と還元液とを二頭スプレーガンにより同時にスプレーし、空中で混合させて、アンダーコートの表面に30秒塗布した。
アンダーコート上で、上記工程D1で記した銀鏡反応式により銀粒子が析出し、フルグロス銀鏡膜(一般的な光輝性の銀鏡膜)が形成された。
その後、イオン交換水で水洗した。
(工程Db)ハーフグロス銀鏡膜(比較例2〜5のみ)
銀鏡膜形成液の材料として、次の銀主液、銀副液、及び還元液を使用した。
・銀主液:表面化工研究所社の製品名「MFS銀主液L」、製品番号「MFS−10L」
・銀副液:表面化工研究所社の製品名「MFS銀副液L」、製品番号「MFS−20L」
・還元液:表面化工研究所社の製品名「MFS還元剤L」、製品番号「MFS−30L」
銀主液をイオン交換水で15倍希釈し(例;銀主液5mL、水70mL)、銀副液をイオン交換水で15倍希釈し(例;銀副液5mL、水70mL)、これらの希釈液を混合して、銀鏡液を作製した。
還元液をイオン交換水で30倍希釈(例;還元液5mL、水145mL)し、もってアルデヒドを0.085〜0.258モル/L含むものとなった還元液(希釈液)を作製した。
これらの銀鏡液と還元液とを二頭スプレーガンにより同時にスプレーし、空中で混合させて、アンダーコートの表面に塗布した。スプレー塗布時間は、比較例2では10秒、比較例3では8秒、比較例4では6秒、比較例5では4秒とした。
アンダーコート上で、上記工程D1で記した銀鏡反応式により銀粒子が析出し、ハーフグロスの銀鏡膜が形成された。
その後、イオン交換水で水洗した。
(工程Dc)ハーフグロス銀鏡膜(比較例6〜9のみ)
銀鏡膜形成液の材料として、次の銀主液、銀副液、及び還元液を使用した。
・銀主液:表面化工研究所社の製品名「MFS銀主液#50」、製品番号「MFS−10#50」
・銀副液:表面化工研究所社の製品名「MFS銀副液#50」、製品番号「MFS−20#50」
・還元液:表面化工研究所社の製品名「MFS還元剤#50」、製品番号「MFS−30#50」
銀主液をイオン交換水で15倍希釈し(例;銀主液5mL、水70mL)、銀副液をイオン交換水で15倍希釈し(例;銀副液5mL、水70mL)、これらの希釈液を混合して、銀鏡液を作製した。
還元液をイオン交換水で30倍希釈(例;還元液5mL、水145mL)し、もってアルデヒドを0.085〜0.258モル/L含むものとなった還元液(希釈液)を作製した。
これらの銀鏡液と還元液とを二頭スプレーガンにより同時にスプレーし、空中で混合させて、アンダーコートの表面に塗布した。スプレー塗布時間は、比較例6では30秒、比較例7では15秒、比較例8では10秒、比較例9では6秒とした。
アンダーコート上で、上記工程D1で記した銀鏡反応式により銀粒子が析出し、ハーフグロスの銀鏡膜が形成された。
その後、イオン交換水で水洗した。
(工程E)腐食防止処理(全例)
銀鏡膜の未反応物除去及び銀の安定化(変色防止)を目的として、腐食防止液を吹き付けて、銀鏡膜の腐食防止処理を行った。
腐食防止液の材料として、次の腐食防止剤を使用した。
・腐食防止剤:表面化工研究所社の製品名「Ag腐食防止剤#50」、製品番号「MFS−50」(チオ硫酸ナトリウム1〜7%、酢酸<1%、硫酸アルミニウム<1%の混合水溶液)である。
この腐食防止剤をイオン交換水で50倍希釈(例;腐食防止剤10mL、水490mL)して腐食防止液を作製し、スプレーガンにより銀鏡膜の表面に吹き付けた。
腐食防止液で濡れている状態で、イオン交換水で水洗し、腐食防止液の余剰分を洗い流した。
恒温槽にて70℃×60分保持して乾燥させた。
(工程F)トップコート層(全例)
腐食防止処理後の銀鏡膜に、銀鏡膜の保護等を目的として、トップコート液を塗布して、トップコートを施した。
トップコート液の材料として、次の主剤、硬化剤及び希釈剤を使用した。
・主剤:表面化工研究所社の製品名「MFSトップコートSpecial主剤(Clear)」製品番号「MFS−61−2」(アクリル樹脂33%、キシレン(混合)25.1%、エチルベンゼン25.1%、n−ブチルアルコール10〜15%、イソブチルアルコール5〜10%の混合物)である。
・硬化剤:表面化工研究所社の製品名「MFSトップコートSpecial硬化剤」製品番号「MFS−62−2」(キシレン10.7%、エチルベンゼン10.7%、イソプロピルアルコール25〜30%、n−ブチルアルコール1〜5%の混合物)である。
・希釈剤:表面化工研究所社の製品名「MFSトップコートSpecial希釈剤」製品番号「MFS−63−2」(トルエン30%、キシレン25%、エチルベンゼン25%、メトキシブチルアセテート5〜10%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート10〜15%の混合物)である。
これらの主剤:硬化剤:希釈剤を100:20:60〜80の質量比で混合し、スプレーガンにより銀鏡膜の表面にスプレー塗布した。
塗布後、恒温槽にて65℃×30分保持して、硬化させるとともに乾燥させ、膜厚15〜25μmのトップコート層を形成した。
以上のようにして実施例1〜4及び比較例1〜9を作製したが、(工程E)の腐食防止処理後に(トップコート層形成を行う前に)、次の測定及び観察を行った。
<1>L*a*b*色度
L*a*b*色度を、コニカミノルタ社製測色計CM−700dを用いてSCI方式にて測定した。測定結果を表1に示す。
<2>表面抵抗値
銀鏡膜の表面抵抗値を、1.0×104Ω/□以下の場合はJIS−K7194に準拠し4端子4深針法により、1.0×104Ω/□以上の場合はJIS−K6911に準拠し2重リングプローブ法により、それぞれ測定した。測定結果を表1に示す。
<3>ミリ波透過減衰量
ミリ波透過減衰量は、電磁波吸収測定装置(自由空間法、財団法人ファインセラミックスセンター所有)を用いて測定した。
具体的には、室温において、Wバンド(76.575GHz)の電磁波を発信器から入射角0°にて試料に入射させ、試料をはさんで発信器と対峙する受信器で試料を透過した電磁波を受信して、往復経路でのミリ波透過減衰量を測定した。参照値となる基材によるミリ波透過減衰量を差し引いて、銀鏡膜によるミリ波透過減衰量を算出した。その算出結果を1に示す。
<4>SEM観察
SEM(走査型電子顕微鏡)により、表1に図番を記載したものについて、銀鏡膜の表面観察と断面観察をした。そのSEM写真を図3〜図9に示す。
以上の測定結果のとおり、実施例1〜4は、L*a*b*表色系のL*値が65以上であり、表面抵抗値が1×1011Ω/□以上であり、ミリ波透過減衰量が2dB以下であり、光輝性とミリ波透過性とを両立して有している。これは、上記<作用>の項で図1を示して説明した作用によるものと考えられる。なお、図1は、紙面の都合で、工程βと工程D2の繰返しを2回分だけ示している。
これに対して、比較例1(フルグロス)は、光輝性は有しているが、表面抵抗値が低く、ミリ波透過性は有していない。これは、図2に示すように、工程Daを1回で長時間行うことにより、銀粒子が互いにくっついて積み重なるためであると考えられる。また、比較例2〜9(ハーフグロス)にも、光輝性とミリ波透過性とを両立したものはない。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。

Claims (3)

  1. 基材に塩化スズ溶液を塗布してから水洗する工程Bと、
    前記基材に銀鏡膜形成液を塗布し銀鏡膜の一部を形成してから水洗する工程D1と、
    前記基材に酸溶液を塗布してから水洗する工程βと、
    前記基材に銀鏡膜形成液を塗布し銀鏡膜のさらに一部を形成してから水洗する工程D2とを含み、
    工程βから工程D2までを1回以上繰り返し行って銀鏡膜を完成させることを特徴とするミリ波透過性銀鏡膜の形成方法。
  2. L*a*b*表色系のL*値が65以上であり、表面抵抗値が1×1011Ω/□以上であり、ミリ波透過減衰量が2dB以下であるミリ波透過性銀鏡膜。
  3. 基材と、基材の表面に形成された、L*a*b*表色系のL*値が65以上であり、表面抵抗値が1×1011Ω/□以上であり、ミリ波透過減衰量が2dB以下である銀鏡膜とを含むミリ波透過性加飾品。
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