(57)【要約】【課題】表面にナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型を用いて表面にナノ構造の凹凸形状を形成する二重成形加飾品の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の表面に微小凹凸が形成された二重成形加飾品２０の製造方法は、表面にナノ構造の凹凸形状を形成した入子の部分９を有する成形金型３を用い、その成形金型３と対向する成形金型５に加飾品１０をセットして（図１の（１）参照）、成形金型３と成形金型５とで形成されるキャビティ６に成形樹脂２を射出圧縮成形により充填するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型を用い、そのナノ構造の凹凸形状を有する成形金型に対向する成形金型側に加飾品をセットして、両金型を型締め後、キャビティに成形樹脂を充填し、型開きして、加飾品表面に微小凹凸を形成する二重成形加飾品の製造方法であって、
加飾品を前記ナノ構造の凹凸形状を有する成形金型に対向する成形金型側にセットして型締め後、成形樹脂を射出圧縮成形により充填する、二重成形加飾品の製造方法。
【請求項２】
前記ナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型のうち、ナノ構造の凹凸形状部分が入子になっており、その入子に圧縮機構が付与され、成形樹脂を充填後、入子部分が圧縮される、請求項１記載の二重成形加飾品の製造方法。
【請求項３】
前記ナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型のうち、ナノ構造の凹凸形状部分が入子になっており、その入子の部分の金型温度が周囲の部分の金型温度に比べて高く設定されている、請求項１又は請求項２記載の二重成形加飾品の製造方法。
【請求項４】
表面に微小凹凸が形成された二重成形加飾品であって、その微小凹凸がモスアイ形状である二重成形加飾品。
【請求項５】
表面に微小凹凸が形成された二重成形加飾品であって、その微小凹凸がマイクロレンズアレイ形状である二重成形加飾品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面にナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型を用いて加飾品表面に微小凹凸が形成された二重成形加飾品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、表面にナノ構造の凹凸形状を形成する方法として、例えば特許文献１のような熱ナノインプリント法が注目されている。
【０００３】
熱ナノインプリント法は、電子線などで描いた母型の金型からニッケル電鋳からなるスタンパーを作製し、それを基体シート等の上に載置し、高温高圧下で押し付け、冷却後、スタンパーを基体シート１等から外して基体シート等上に微小な凹部を形成する方法である。押し付ける際の温度は基体シート等の軟化点以上でかつ熱分解温度未満に設定し、圧力は一般的に数ＭＰａ〜数十ＭＰａに設定する。数秒から数分間押圧した後、急速冷却または自然冷却して基体シート等の表面が軟化点以下になるまで放置する。
【特許文献１】特開２００８−４９５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、熱ナノインプリントは、表面にナノ構造の凹凸形状を形成した非常に高精度の金型を用いて高い精度で均一かつ適度な熱および圧力を加える必要がある。したがって、小さいサイズの平滑な樹脂シートに対してしか適用できず、立体形状の射出成形品などのように圧力や熱を均一に加えるのが困難なものに対しては適用できない。また、熱ナノインプリントに使用するような表面にナノ構造の凹凸形状を形成した射出成形金型を用いて、通常のインサート成形絵付法により立体形状の射出成形品を得ようとしても絵付けインサートシートが追随せず、熱ナノインプリントのような所望のナノ構造表面を得ることができない問題があった。
【０００５】
したがって、本発明は、上記のような問題点を解消し、表面にナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型を用いて表面にナノ構造の凹凸形状を形成する二重成形加飾品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の二重成形加飾品の製造方法は上記の目的を達成するために、次のように構成した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の二重成形加飾品の製造方法は、表面にナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型を用い、そのナノ構造の凹凸形状を有する成形金型に対向する成形金型側に加飾品をセットして、両金型を型締め後、キャビティに成形樹脂を充填し、型開きして、加飾品表面に微小凹凸を形成する二重成形加飾品の製造方法であって、加飾品を前記ナノ構造の凹凸形状を有する成形金型に対向する成形金型側にセットして型締め後、成形樹脂を射出圧縮成形により充填するように構成した。
【０００８】
また、本発明の第２態様の二重成形加飾品の製造方法は、前記ナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型のうち、ナノ構造の凹凸形状部分が入子になっており、その入子に圧縮機構が付与され、成形樹脂を充填後、入子部分が圧縮されるように構成した。
【０００９】
また、本発明の第３態様の二重成形加飾品の製造方法は、前記ナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型のうち、ナノ構造の凹凸形状部分が入子になっており、その入子の部分の金型温度が周囲の部分の金型温度に比べて高く設定されているように構成した。
【００１０】
また、本発明の第４態様の二重成形加飾品は、表面に形成されるナノ構造の微小凹凸が、モスアイ形状であるように構成した。
【００１１】
また本発明の第５態様の二重成形加飾品は、表面に形成されるナノ構造の微小凹凸が、マイクロレンズアレイ形状であるように構成した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の二重成形加飾品の製造方法は、表面にナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型を用い、そのナノ構造の凹凸形状を有する成形金型に対向する成形金型側に加飾品をセットして、両金型を型締め後、キャビティに成形樹脂を充填し、型開きして、加飾品表面に微小凹凸を形成する二重成形加飾品の製造方法であって、加飾品を前記ナノ構造の凹凸形状を有する成形金型に対向する成形金型側にセットして型締め後、成形樹脂を射出圧縮成形により充填するので、成形樹脂表面にナノ構造の凹凸形状に容易に形成できる。
【００１３】
したがって、成形品表面に熱ナノインプリントのような所望のナノ構造表面を得ることができ、例えば反射防止、レンズ効果、触感、超撥水性、セキュリティホログラムなどの従来にない優れた性能の表面特性を有する成形品を得ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、本発明の表面にナノ構造の微小凹凸が形成される二重成形加飾品の製造方法の一例を示す端面図であり、図２は、本発明の表面にナノ構造の微小凹凸が形成される二重成形加飾品の製造方法の他の一例を示す端面図である。図３は、その（１）が図１で示した製造方法により製造された二重成形加飾品の概略断面図であり、その（２）がその（１）で示した微小凹凸の拡大模式図であり、その（３）がその（１）で示した微小凹凸の変形例を示した拡大模式図である。
【００１５】
本発明の表面に微小凹凸が形成された二重成形加飾品２０（図３の（１）参照）の製造方法は、表面にナノ構造の凹凸形状を形成した入子の部分９を有する成形金型３を用い、その成形金型３と対向する成形金型５に加飾品１０をセットして（図１の（１）及び図２の（１）参照）、成形金型３と成形金型５とで形成されるキャビティ６に成形樹脂２を射出圧縮成形により充填するものである。射出圧縮成形の方法としては、成形金型３と成形金型５とを若干開いた状態で保持しておき、成形樹脂２を射出後、成形樹脂２が冷え固まる前に、成形金型３と成形金型５とを閉じて成形樹脂２を圧縮する方法（図１参照）のほか、成形金型３の一部を入子にしておき、成形金型３と成形金型５とを閉じて成形樹脂２を射出後、成形樹脂２が冷え固まる前に、油圧などにより入子が前進して成形樹脂２を圧縮する方法が挙げられる（図２参照）。
【００１６】
次に、表面にナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型３について説明する。原則的に加飾品１０がセットされた成形金型３は、成形金型５と合わさることによりキャビティ６を形成する。成形金型３の材質は、通常の射出成形金型に使用される銅合金、アルミ合金などの鋼材を使用する。成形金型は湯の加圧力で変形しない程度の剛性が必要である。なお、成形金型３と成形金型５の金型の材質は同じであってもよいし、異なっていてもよい。成形金型３にナノ構造の凹凸形状を形成する方法としては、電子線描画・機械加工などがある。
【００１７】
なお、成形金型３におけるナノ構造の微小凹凸形状部位４は入子の部分９とし、周囲の部分の金型温度調節機構とは別の金型温度調節機構に接続して、入子の部分９の金型温度が周囲の部分の金型温度に比べて高くなるよう設定するのが好ましい。微小凹凸の形状によっては、射出圧縮成形にしても成形樹脂２表面に正確に成形金型３の微小凹凸形状４を形成するのが不充分な場合があり、入子の部分９だけ局所的に金型温度を高くすることで、より正確に成形樹脂２表面にナノ構造の微小凹凸８が形成されるからである。
【００１８】
成形金型３の表面に形成されるナノ構造の凹凸形状の例としては、（１）抜き勾配θが２０度〜５０度の角錐または円錐状のピラミッド状のピラーが１００〜５００ｎｍのピッチＬで整然と配列した構造（以下、モスアイ構造という。）で反射防止効果を呈する形状（図３の（２）参照）やその反転パターン、（２）曲率半径１０μｍ〜５０００μｍの半球状の凸部が０．５μｍ〜１００μｍのピッチＬで整然と配列した構造（以下、マイクロレンズアレイ構造という。）でレンズ効果を呈する形状（図３の（３）参照）やその反転パターンがあげられる。なお、これ以外に虹色のホログラム意匠を呈する形状や、艶消し効果を呈するマット形状などであってもよい。またこれらは、部分的に形成してもよいし、全体に形成してもよい。また、これらの形状の一つのみを形成してもよいし、複数の形状の組み合わせであってもよい。
【００１９】
なお、これらのナノ構造の凹凸形状の形成位置は、加飾品１０の意匠パターンと同調できる位置に設けるのが好ましい。例えば、無色透明のディスプレイ窓部にはモスアイ構造の凹凸形状が形成され、着色意匠部分にはマイクロレンズアレイ構造の凹凸形状を設けることにより、ディスプレイ画面が反射防止効果により鮮明になり、かつ着色意匠部分はレンズ効果により深みのある意匠が形成される。
【００２０】
次に、加飾品１０について説明する。本発明の加飾品１０は、成形品表面に少なくとも図柄層が形成されたものであり、その上に必要に応じて成形樹脂２との貼付を向上させるための接着層や、これらの層どうしの密着を向上させるためのアンカー層などが設置される。図柄層は所望のパターンで所望の着色インキを単層または複数層形成する場合のほか、金属蒸着層等を形成して金属光沢のある意匠表現をする場合もある。図柄層の材質は印刷性と各種耐性をするようなものであれば特に限定されないが、たとえばアクリル、ウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレンなどの樹脂が挙げられる。
【００２１】
本発明の二重成形加飾品２０の射出成形方法では、とくに、前記ナノ構造の凹凸形状を形成した成形金型のうち、ナノ構造の凹凸形状部分を入子にし、入子部分が圧縮されるように構成すると、ナノ構造の凹凸形状部分の界面に集中的に圧力がかかり、より正確に加飾品１０表面にナノ構造の微小凹凸８が形成されるため好ましい。
【００２２】
成形樹脂２は、通常の熱可塑性の射出成形樹脂やエンジニアリングプラスチックのほか、熱硬化性の成形樹脂材料など特に限定はされないが、成形しやすく熱硬化性塗料８との密着が良いものが好ましい。具体的には、アクリロニトリルブタジエンスチレン系樹脂（ＡＢＳ系樹脂）、ポリアミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などがあげられる。
【実施例１】
【００２３】
金型温度を７０℃に設定した微小凹凸形状（勾配３０度の四角錐のピラミッド状のピラーが３００ｎｍのピッチで整然と配列したモスアイ構造）を有する入子型Ｃが、金型温度が５０℃に設定された成形金型Ａの中に嵌め込まれ、成形金型Ａと同じく金型温度が５０℃に設定された成形金型Ｂに、基体シートが２００μｍの厚みで無色透明のアクリルフィルムからなる加飾シートが表面に被覆されたアクリル成形樹脂からなる加飾品をセットした。その後、成形金型Ａと成形金型Ｂとを型締めし、形成されたキャビティ内に溶融した無色透明のＡＢＳ樹脂を射出して、その０．３秒後に油圧機構によって入子型Ｃを溶融したＡＢＳ樹脂に対して１０気圧の圧力を加えた後、その状態で４０秒間保持したまま冷却して成形金型Ｂを開くことにより、表面に微小凹凸形状が形成された無色透明の二重成形加飾品が得られた。得られた二重成形加飾品の表面を電子顕微鏡で観察すると、成形金型Ｃの表面に形成されていたモスアイ構造の反転されたパターンとほぼ同様のパターンが二重成形加飾品の表面の一部に形成されていた。そして、このパターンが形成された表面の反射率を測定すると反射率が０．８３％で、パターンが形成されていない部分の反射率４％に比べて格段の反射防止効果を有していた。
【実施例２】
【００２４】
金型温度を６０℃に設定した微小凹凸形状（曲率半径１５０μｍの半球状の凸部が５０μｍのピッチで整然と配列したマイクロレンズアレイ構造）を有する入子型Ｃが、金型温度が４０℃に設定された成形金型Ａの中に嵌め込まれ、成形金型Ａと同じく金型温度が４０℃に設定された成形金型Ｂとの間に、基体シートが１００μｍの厚みで無色透明の塩化ビニルフィルムからなる木目模様加飾シートが表面に被覆されたＡＢＳ成形樹脂からなる加飾品をセットした。その後、成形金型Ａと成形金型Ｂとを型締めし、形成されたキャビティ内に溶融した茶色耐熱性ＡＢＳ樹脂を射出して、その状態で４０秒間保持したまま冷却して成形金型Ｂを開くことにより、表面に微小凹凸形状が形成された二重成形加飾品が得られた。得られた二重成形加飾品は、表面を電子顕微鏡で観察すると、成形金型Ｃの表面に形成されていたマイクロレンズアレイ構造の反転されたパターンとほぼ同様のパターンが二重成形加飾品の表面の一部に形成されていた。そして、このパターンが形成された表面は上記レンズ効果を呈する表面のナノ構造により、木目模様が立体的に見える優れた意匠を呈する木目調成形品であった。
【実施例３】
【００２５】
入子型Ｃの微小凹凸形状を勾配４５度で２μｍのピッチで整然と配列した連続直線Ｖ字溝にし、加飾シートをシルバーメタリック模様にし、成形樹脂を黒色のＡＢＳ樹脂にした以外は、実施例２と同様にして二重成形加飾品が得られた。得られた二重成形加飾品は、表面を電子顕微鏡で観察すると、成形金型Ｃの表面に形成されていた連続直線Ｖ字溝構造の反転されたパターンとほぼ同様のパターンが二重成形加飾品の表面の一部に形成されていた。そして、このパターンが形成された表面は上記光干渉効果を呈する表面のナノ構造により、虹色に輝いて見える優れた意匠を呈する光輝性の成形品であった。
【実施例４】
【００２６】
入子型Ｃを使わず、成形金型Ａと成形金型Ｂとを若干開いた状態で、黒色のＡＢＳ樹脂を射出して、その０．１秒後に２２０トンの型締め圧でもって溶融したＡＢＳ樹脂に対して圧力を加えた後、その状態で４０秒間保持したまま冷却して成形金型Ｂを開いた以外は、実施例３と同様にして二重成形加飾品が得られた。得られた二重成形加飾品は、表面を電子顕微鏡で観察すると、成形金型Ｃの表面に形成されていた連続直線Ｖ字溝構造の反転されたパターンとほぼ同様のパターンが二重成形加飾品の表面の一部に形成されていた。そして、このパターンが形成された表面は上記光干渉効果を呈する表面のナノ構造により、虹色に輝いて見える優れた意匠を呈する光輝性の成形品であった。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、携帯電話などの通信機器、電子情報機器、液晶ディスプレイ、自動車内外装部品など各種成形品において好適に用いることができ、産業上有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の表面にナノ構造の微小凹凸が形成される二重成形加飾品の製造方法の一例を示す端面図である。
【図２】本発明の表面にナノ構造の微小凹凸が形成される二重成形加飾品の製造方法の他の一例を示す端面図である。
【図３】その（１）が図１で示した製造方法により製造された二重成形加飾品の概略断面図であり、その（２）がその（１）で示した微小凹凸の拡大模式図であり、その（３）がその（１）で示した微小凹凸の変形例を示した拡大模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
２    成形樹脂
３    表面にナノ構造の微小凹凸形状を形成した成形金型
４    成形金型３におけるナノ構造の微小凹凸形状部位
５    成形金型３に対向する成形金型
６    成形金型３と成形金型５とで形成されるキャビティ
８    二重成形加飾品表面のナノ構造の微小凹凸
９    成形金型３の入子の部分
１０  加飾品
２０  ナノ構造の微小凹凸が形成された二重成形加飾品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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