(57)【要約】【課題】  生産性を飛躍的に向上させ、三次元成形加工が可能であり、樹脂のリサイクルを可能とした鏡面ミラーシートを提供する。【解決手段】  ＰＥＴ−Ｇからなる厚さが０．０２〜１．０ｍｍである金属化用樹脂シート２の片面に蒸着金属膜３が形成され、その蒸着金属膜３が形成された金属化シート１を、ＰＥＴ−Ｇからなる積層樹脂シート４の片面または両面に一体化され、全体の厚みが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする。前記蒸着金属膜が３真空蒸着、イオンプレーティング、ＥＢ蒸着あるいはスパッタリングで形成されていること、厚さが１０ｍμｍ以上、２００ｍμｍ以下であることが好ましい。  ロール状に巻かれたＰＥＴ−Ｇからなる金属化用樹脂シート２の片面に金属が蒸着された後、同材質の積層樹脂シート４に熱圧着することを特徴とする。前記熱圧着が、鏡面状の表面を有する金属板間に挟まれ、加熱温度１００〜２００℃、加圧力１〜５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲の条件で製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＥＴ−Ｇからなる厚さが０．０２〜１．０ｍｍである金属化用樹脂シートの片面に金属の膜が形成され、その金属の膜が形成された金属化シートを、ＰＥＴ−Ｇからなる積層樹脂シートの片面または両面に一体化され、全体の厚みが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする三次元成形機で成形可能な鏡面ミラーシート。
【請求項２】
前記金属の膜が真空蒸着、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着あるいはスパッタリングで形成され、厚さが１０ｍμｍ以上、２００ｍμｍ以下である請求項１に記載の三次元鏡面ミラーシート。
【請求項３】
ロール状に巻かれたＰＥＴ−Ｇからなる金属化用樹脂シートの片面に金属が蒸着された後、同材質の積層樹脂シートに熱圧着する請求項１または請求項２に記載の三次元成形機で成形可能な鏡面ミラーシートの製造方法。
【請求項４】
前記熱圧着が、鏡面状の表面を有する金属板間に挟まれ、加熱温度１００〜２００℃、加圧力１〜５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲の条件で行われる請求項３に記載の三次元成形機で成形可能な鏡面ミラーシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック成形品の意匠表材に関し、具体的にはオーディオ機器・パソコン・冷蔵庫・エアコン・洗濯機・レンジ・掃除機・テレビ等の家電製品、化粧品の容器・バッグ等の、プラスチックに鏡面化の加工を施した表面材に関する。特には、表面が鏡面仕上げされており、三次元加工も可能な表面材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鏡面ミラーとしては、ガラス板に金属蒸着したもの、金属板またはプラスチックにメッキ加工したもの、または蒸着・スパッタ等の方法で金属またはプラスチックの表面に金属を積層したもの、薄手のプラスチックフィルムに蒸着・スパッタ等で金属を積層し接着剤を介して金属板またはプラスチック板に貼り付けたものが知られている。
従来のいわゆる「鏡」と称するものの多くは、ガラスに銀またはアルミニウムを蒸着したものであって、フラットな板状のものが殆どであり、一部に三次元に加工されたガラスに蒸着する場合もある。基材素材が金属またはプラスチックのものにおいても、基本的に板状のものであり、三次元に成形された後に蒸着、またはメッキするものが一部に用いられている。
【０００３】
ガラス・金属・プラスチックの板の表面に蒸着する方法は、バッチ蒸着といわれる方法で、一定の大きさの釜に材料を入れ、真空中で金属を蒸着する方法である。釜の容積と板の大きさで１バッチあたりの加工面積が決まるが、バッチ蒸着では生産性が悪くコスト高で、三次元の面となるとさらに生産性は悪くなるし、三次元の形状によっては必ずしも適正な金属の膜厚が得られない。
基板素材がガラス・金属・プラスチックのいずれのものにしろ、板状で表面を金属化して鏡面加工した後に、三次元的に成形加工することができる「鏡」はこれまではなかった。
【０００４】
ガラス・金属・プラスチックのいずれも蒸着金属膜が積層されていなければ三次元の成形は可能である。しかし、特にガラス・金属の加工条件は温度・圧力ともに高く、鏡にするために表面に蒸着された金属膜を破壊する条件であり、「鏡」としての外観を維持することはできない。
プラスチックの成形加工は比較的容易であって、鏡にした後の加工の可能性がありそうであるが、鏡面化のための金属化がメッキの場合は、金属膜の厚みが厚く、三次元的に成形加工するとクラックが発生するので、この場合も「鏡」の外観を失ってしまう可能性が強い。
【０００５】
結局、三次元的に成形加工して「鏡」の外観を維持できる構成は、プラスチック板に直接蒸着した場合、または蒸着したフィルムをプラスチックに貼り付けた場合にのみ可能となると考えられる。これは、プラスチックの三次元成形加工条件が比較的低温かつ低圧で可能なためであり、金属膜も蒸着膜で薄く若干の伸びではクラックが発生しない可能性があるからである。
しかし、プラスチック板に直接蒸着する方法は、ガラス板に蒸着する方法と同様に、バッチ蒸着であって、生産性が悪く、軽い・割れないということと、三次元的に成形加工の可能性があること等のメリットを活かすには、不十分である。
【０００６】
蒸着したプラスチックフィルムを接着剤を介して板に貼り付ける方法は、プラスチックの蒸着板の上記メリットと生産性向上を兼ね備える可能性があるものの、フィルムと板とを接着する接着剤層の厚みのバラツキが多少でもあると、「鏡」としての機能・外観を損なうことが多い。
蒸着したフィルムの蒸着面に接着剤を塗布して、プラスチック板に貼り付けて得られた板を三次元的に成形加工すると、フィルムと蒸着金属の層間で剥離現象が発生することが多い。
また、環境問題から、樹脂のリユース、リサイクルも重視されてきている。接着剤も含めて、異種の樹脂を用いる場合には、リサイクルが困難になるという問題も生ずる。
したがって、三次元成形加工が可能な鏡面ミラーシートを現実に得るためには、素材の材料の選択、鏡面化の条件、フィルムとプラスチックとの接合条件、三次元成形加工条件等を確立する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、生産性を飛躍的に向上させ、三次元成形加工が可能であり、樹脂のリサイクルを可能とした鏡面ミラーシートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の三次元成形機で成形可能な鏡面ミラーシートは、上記の課題を解決するために、ＰＥＴ−Ｇからなる厚さが０．０２〜１．０ｍｍである金属化用樹脂シートの片面に蒸着金属膜が形成され、その蒸着金属膜が形成された金属化シートを、ＰＥＴ−Ｇからなる積層樹脂シートの片面または両面に一体化され、全体の厚みが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする。前記金属の膜が真空蒸着、イオンプレーティング、ＥＢ蒸着あるいはスパッタリングで形成されていること、厚さが１０ｍμｍ以上、２００ｍμｍ以下であることが好ましい。
また、本発明の三次元成形機で成形可能な鏡面ミラーシートの製造方法は、ロール状に巻かれたＰＥＴ−Ｇからなる金属化用樹脂シートの片面に金属が蒸着された後、同材質の積層樹脂シートに熱圧着することを特徴とする。前記熱圧着が、鏡面状の表面を有する金属板間に挟まれ、加熱温度１００〜２００℃、加圧力１〜５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲の条件で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によって、熱可塑性樹脂を成形する加工機で三次元の加工が出来る鏡面ミラーシートが開発された。すなわち、
イ．片面または両面の金属化用樹脂シートと積層樹脂シートとの密着が優れ、容易に剥離しない鏡面ミラーシートである、
ロ．片面または両面から見た外観が鏡面ミラーで鏡として機能する鏡面ミラーシートである、
ハ．ガラスベースの鏡のように重くなく軽量で、衝撃等で割れにくい鏡面ミラーシートである、
ニ．金属膜を積層する加工を安価な連続加工方法をとりいれたことで、格段に安価な鏡面ミラーシートが開発できた（従来のバッチ式である板状の樹脂に金属蒸着する方法に替わるものである）、
ホ．メッキ加工に替わる加工方法であり、環境問題を解決した鏡面ミラーの加工方法である、
ヘ．金属膜が全体量の０．０１％〜０．００１％であり、樹脂のリサイクルを可能にした、
ト．接着剤等の異質材料を使用しないで単一な樹脂からなることで、リサイクルの応用範囲が格段に拡大した、
チ．異なる樹脂を積層した場合には加工後、または使用時の環境温度で熱膨張率の違いからシート（板）が変形し、鏡に映る像が歪むが、本発明は単ー樹脂なのでそのような現象は回避された、
リ．熱可塑性の単一の樹脂同士の積層を高圧・高温度で行うことで、積層加工・三次元成形加工後の金属化シートの鏡面状態を環境により損なわれることなく維持できるものとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の鏡面ミラーシートの構造を示す断面説明図であって、１は金属化シートであって、金属化用樹脂シート２と蒸着金属層３とから成る。４は積層樹脂シートである。
本発明では、用いる樹脂として、ＰＥＴ−Ｇを選択した。鏡面化するために金属蒸着等（真空蒸着、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着あるいはスパッタリングを、以下、金属蒸着で代表させる。そして、それによって得られた膜を蒸着金属膜という）をする場合は真空中で行うため、真空中でガスが発生するような材料の場合は加工条件が損なわれることとなり、不都合である。また、蒸着金属膜と樹脂との密着力が強いことも必要となる。後述するように、本発明では金属蒸着したフィルムと積層樹脂シートとを熱圧着するが、熱圧着後でも蒸着金属膜と樹脂との密着の良いことも望ましい。それらの条件を全て満足するものとして、ＰＥＴ−Ｇを選択した。
【００１１】
鏡面化のための蒸着処理の生産性を上げるには、蒸着釜の中にできるだけ長尺の金属化用樹脂シートを入れることが必要となる。そのために、使用する樹脂（ＰＥＴ−Ｇ）は樹脂シートとし、樹脂シートはロール状に巻かれていることが望ましく、ロール状であるためには、樹脂シートの厚みは１．０ｍｍ以下が望ましい。より望ましくは、厚みは０．０２〜０．１０ｍｍである。
本発明で金属化用樹脂シート表面を金属化する金属には、格別制限はないが、アルミニウムが有利に選択できる。理由は本発明の目的の一つに安価な鏡面ミラーの開発があり、金属化の方法として真空蒸着、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、スパッタリング等があるが、コストの面から真空蒸着を選択することが望ましい。真空蒸着の場合の蒸着金属は、アルミニウム、銅、亜鉛、クロム、銀、金等が考えられるが、目的が「鏡」なので、アルミニウムか銀が考えられ、コストの点からアルミニウムを選択すると有利である。
【００１２】
アルミニウムを真空蒸着する場合の真空度は、蒸発する金属粒子（原子）の有する蒸発エネルギーが装置内の残留気体に衝突して失われるので、より高いことが望ましいが、実用的には、０．１〜１．０×１０-4ｔｏｒｒが適当である。バッチ式の蒸着機内には１０，０００ｍの金属化用樹脂シートが装着出来ることが望ましい。
蒸着金属膜の膜厚としては、１０〜２００ｍμｍ（１００〜２０００Å）であることが好ましく、より好ましくは３０〜７０ｍμｍである。１０ｍμｍ未満では、蒸着膜が島状構造となり、均一な膜に成長しない傾向が増大する。３０ｍμｍ未満では、可視光線透過率が５％以上となり、下地の色（外観）の影響を受け、且つ金属光沢が完全でないことがあり、必ずしも好ましい状態ではないことがある。
【００１３】
逆に２００ｍμｍを越えた蒸着金属膜を形成する場合、元々バルクに対して７０〜８０％の充填率の蒸着金属膜の凝集力の変動のために、表層に積層された蒸着金属膜が均一に製膜されない傾向が強まり、金属光沢を失うことが多くなる。７０ｍμｍを越える蒸着金属膜の場合は、蒸着金属膜の凝集力が増大し、７０ｍμｍ以下の膜と比較してベースとの密着力が劣ることがあり得る。
金属化用樹脂シートが連続加工性と加工コストの面から薄い樹脂シートを選択したので、鏡面ミラーシート化のためには、厚みを持たせ、シートの腰を強化する必要がある。本発明では積層された鏡面ミラーシートの厚みを０．２ｍｍ以上の厚みとすることとした。
【００１４】
金属化用樹脂シートの樹脂材質と熱圧着工程で新たに厚みを持たせるために使用する積層樹脂シートの樹脂材質とは同質であることが必要である。異質材料の場合は、層間の剥離現象、層間の屈折率の違いによる鏡に映る像の歪み、熱膨張率の違いによるソリ、捩れ現象が生じる虞がある。
積層樹脂シートとしては、Ａ−ＰＥＴでも使用可能であるが、三次元成形加工の加工条件で、高温（１３０℃以上）を採用すると結晶化による白濁現象が発生するので、好ましいものとはいえない。
【００１５】
金属化用樹脂シートと積層樹脂シートとの積層の場合、金属化用樹脂シートは積層樹脂シートの片面または両面に積層される。また、金属化用樹脂シートの片面には金属が蒸着により積層されているので、金属化されていない面を積層樹脂シートの面と接するように重ねて積層する。
積層には、接着剤を用いず、直接熱圧着する。
積層には、例えばＬＣＳ（ラミネートカレンダーシステム）加工機を使用することができる。この加工機は連続加工が可能な連続プレス機で、上下一対の鏡面仕上げされた金属ベルト間にプラスチックシートを挟み、油圧ヘッドを使った連続プレスにより、加圧下で安定的にフィルムを加熱・冷却することができる。
【００１６】
熱圧着条件は、圧力が１〜５０ｋｇ／ｃｍ2で、好ましくは２０〜３０ｋｇ／ｃｍ2の範囲である。圧力がこれより小さいと鏡面プレス板の鏡面が十分に転写されないので、鏡面ミラーシートとしての外観が不充分である。圧力がこれよりも大きいと積層樹脂シートが変形し、それとともに金属化用樹脂シートも変形することで、蒸着金属膜が割れる現象が起こることがある。また、温度は、１００〜２００℃の範囲で、１００℃未満ではＰＥＴ−Ｇ同士が融着しない。２００℃を越えると金属化用樹脂シートが変形して蒸着金属膜が割れる現象が起こることがある。熱圧着条件の最も好ましい中心値は、加熱温度１４０℃、加圧２５ｋｇ／ｃｍ2である。
【００１７】
鏡面プレス板はステンレスである。一般的なバッチ式プレスの場合は、表面に硬質クロムメッキが施されているものが用いられるが、本発明では連続式プレスであるので、鏡面プレス板はステンレスで、連続式プレスを通した後の鏡面ミラーシートの表面の反射率は８５％以上となることもあり、市販されているガラスの「鏡」の反射率８０〜８５％と比較して、遜色なく、かえって上回ってさえいる。本発明でプレスされた鏡面ミラーシートの反射率は８０％以上を合格基準とする。これにより、「鏡」として使用するに十分である。
【００１８】
熱可塑性樹脂の成形機には真空成形機、圧空成形機、真空圧空成形機等が利用できる。加熱下で真空によってシートを金型に空けた真空孔から金型に沿わせる方法、比較的低温下で加圧により金型に沿わせる方法とその両方を兼ね備えた方法が一般的である。成形加工条件に格別の制限はないが、例えば、加工温度は８０〜１８０℃が挙げられる。比較的厚いシートの加工に適する圧空成形の場合は、３００気圧の加圧条件で行うこともあり、その場合の温度は８０〜１１０℃程度が好ましく、それ未満では樹脂が硬くて加工できず、これを越える温度の場合は圧空によるシートの変形の均一性が損なわれる。
【００１９】
生産性の高い、比較的薄いシートの加工方法に適する真空成形の場合は、１７０〜１８０℃程度が好ましく、この温度未満ではシートの変形が均一でなく、これを越える温度の場合はシートが破壊される。
樹脂の種類にもよるが、一般的に熱可塑性樹脂は高温になるにつれてドローダウンして伸びる傾向にあるが、ある温度からは収縮する。この温度が、ＰＥＴ−Ｇの場合、１８０℃程度で、加工して変形した形状が、常温に戻してもほぼ同じ形状が保たれる。
【実施例】
【００２０】
［実施例および比較例］
金属化用樹脂シートとして、大倉工業（株）製のＰＥＴ−Ｇ：「オースター」（厚さ５０μｍ）を用いた。アルミニウムには純度９９．９％のものを使用し、真空度は０．５×１０-4ｔｏｒｒで、表１に示す蒸着金属膜厚のものとした。真空中の加工時のガスの発生も無く、蒸着されたアルミニウムの蒸着金属膜の外観も鏡面状のものが得られた。ただし、「オースター」のシート表面の凹凸に沿って蒸着されているので、鏡面性は反射率で６５％であった。
【００２１】
積層樹脂シートとして、大阪樹脂（株）のＰＥＴ−Ｇ：「ＣＸ−５６」（厚さ１．０ｍｍ）を使用した。積層にはＬＣＳ加工機を使用した。積層条件を表１に示す。積層して得られた鏡面ミラーシートの表面反射率を表１の「品質」の「反射率」・「平面性」欄に示す。
積層して得られた後の鏡面ミラーシートを用いて、三次元成形加工を行った。加工条件は、以下のとおりである。
（１）加温条件：シートの温度が１２０℃（赤外線ヒータ設定３００℃で１２秒間）
（２）加圧条件：４気圧（圧空成形）
（３）金型：凹型
【００２２】
成形加工後の性状を表１の「品質」の「外観」欄に示す。
表１の「品質」欄の測定方法・評価基準は、以下の通りである。
（１）平面性の測定方法：目視による。鏡として使用できるか否かを判断する。
（２）平面性の測定基準：棒状の蛍光灯を一定の距離（約１ｍ）から照射し、その反射面を９０度の角度から観察し、蛍光灯の棒の直線の状況によって鏡面ミラーシートの平面性（フラット性）を比較評価する（鮮映性という場合もある）。
○：通常のガラス製の鏡を基準とし、ガラス製の鏡と大差ない場合
×：ガラス製の鏡と明らかに差が見られる場合
【００２３】
（３）反射率：ミクロ的な表面の面粗度に関する基準である。
（４）反射率の測定方法：「ＪＩＳ  Ｋ  ８７４１  鏡面光沢度測定法」の測定の種類：方法３（６０度鏡面光沢）に準拠
（５）外観：面粗度と平面性の総合評価である。
（６）外観の評価方法：目視による。
「○」：ガラス製の鏡と同等
「△」：ガラス製の鏡と比較して反射率不足のために暗く写る
「×」：鏡としての機能が無く、反射された像が満足に写っていない
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１によれば、実施例はいずれも評価は合格であるが、比較例では以下のような結果となった。すなわち、
○比較例１：積層樹脂シートが薄い場合であって、ＬＣＳ加工機のシート厚さの加工限界を下回っているので、フラットな形状のシートが加工できない。
○比較例２：蒸着金属膜の厚さが薄い場合であって、金属の連続膜が形成されず、金属反射が得られない場所ができ、外観上好ましくない。
○比較例３：蒸着金属膜の厚さが厚すぎる場合であって、蒸着金属膜の凝集力による表面の歪み現象と表面層の金属結晶膜が完全でなく、鏡面外観が劣ることと、整形によりクラックが発生した。
【００２６】
○比較例４：ＬＣＳ加工機での積層条件で加圧不足である場合であって、ＰＥＴ−Ｇの層間で剥離が発生した。
○比較例５：ＬＣＳ加工機での積層条件で加圧が過剰である場合であって、ＰＥＴ−Ｇのシート変形が著しく発生し、その変形に合わせて変形できない蒸着金属膜にクラックが発生した。
○比較例６：ＬＣＳ加工機での積層条件で加熱不足である場合であって、ＰＥＴ−Ｇの層間で剥離が発生した。
○比較例７：ＬＣＳ加工機での積層条件で加熱過剰である場合であって、ＰＥＴ−Ｇの変形が著しく発生し、その変形に合わせて変形できない蒸着金属膜にクラックが発生した。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の鏡面ミラーシートは三次元成形加工が可能であるので、オーディオ機器・パソコン・冷蔵庫・エアコン・洗濯機・レンジ・掃除機・テレビ等の家電製品、化粧品の容器・バッグ等として有利に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の鏡面ミラーシートの構造を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：金属化シート
２：金属化用樹脂シート
３：蒸着金属膜
４：積層樹脂シート
【図１】
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