JPH08511485A - 金属化フィルムおよびそれから製造された装飾品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属化フィルムは脂肪族ポリウレタン基材上に不透明の連続の金属層を含む。ポリウレタン基材は約２５℃〜１１０℃のガラス転移温度および２００℃以下の融解温度を示す。装飾品は金属化フィルムを用いて製造されることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 金属化フィルムおよびそれから製造された装飾品 発明の背景 発明の分野 本発明は一般に金属化フィルムに関し、そしてより詳細には金属化ポリウレタ ンフィルムに関する。本発明はこのような金属化フィルムで製造された装飾品に も関する。関連技術の説明 金属化フィルム、即ち、金属層を上に堆積したポリマー基材を含むフィルムは 、しばしば、製品に美観または装飾性を向上させるために、例えば、自動車、家 具、文房具、内装建築材料および広告業において用いられる。このようなフィル ムは、装飾および美観の向上のように商業的に有用であるために、幾つかの特性 を有すべきである。 例えば、基材層は金属層の反射性および製品の全体の外観を低下しないように 高度に透明であるべきである。フィルムは、また、良好な熱安定性を示すべきで あり、特に信号の構造体、自動車および高温に遭遇する他の製品において用いら れるときに良好な熱安定性を示すべきである。例えば、自動車の内装品は特定の 気候における温かい晴れた日には９０℃以上の温度を経験するであろう。 柔軟フィルムは粗いまたは不均一な表面および複雑な形状の多面製品により容 易に適用されるから、柔軟性はもう一つの望ましい特性である。更に別の用途に おいて、金属化フィルムは印刷されたメッセージ、装飾パターン、または、補足 の装飾性の透明な着色層で装飾されることができる。金属化フィルムは、商業的 に有用であるために、容易に印刷されるべきであり、そしてそれに付ける追加の 装飾層を付着できるべきである。このようなフィルムは金属および 基材層の間の優れた接着性をも有するべきである。フィルムは経済的に適用され うるべきであり、そしてバブル、シワ、膨潤等が起きることなく外観品質を保持 すべきである。一度適用されると、フィルムは、様々な風化および環境条件で耐 久性を保持し、良好な耐性を示すべきである。 明るく高度に艷出された高度に反射性の鏡状の外観を示す金属化フィルムは、 強化層に結合されるならば、特に望ましいであろう。自動車に見られるような従 来のクロムメッキ部品を模擬するように用いることができるからである。 様々な金属化フィルムは現在知られている。例えば、金属化ポリエステルフィ ルムは長年にわたって市販されている。 米国特許第5,164,245号（Suzuki）は第一基材層、前記第一基材層上の第二基 材層および前記第二基材層上の金属層を含む金属多層フィルムを開示している。 第一基材層は０〜約40重量部のポリ（ビニリデンフロリド）および対応して100 〜約60重量部のポリ（メチルメタクリレート）を含む。この特許明細書は金属化 アクリルフィルムも知られていることを報告している。 米国特許第4,101,698号（Dunningら）は柔軟な透明のまたは半透明のエラスト マー層（例えば、ポリウレタン）、および、前記エラストマー層に結合した高反 射性である別個の微視的には不連続な平面上の量で金属層を有する転写ラミネー トを開示している。金属層は見かけ上連続の反射表面を形成する。発明の要旨 本発明は不透明な連続の金属層を脂肪族ポリウレタン基材に直接的に接触して 含む金属化フィルムに関する。ポリウレタン基材は約25℃〜110℃のガラス転移 温度および200℃以上の融解温度を有する。金属層は錫、クロム、ニッケル、ス テンレススチール、銅、ア ルミニウム、インジウム、金、銀またはそれらの合金であってよい。 ポリウレタン基材は水性ウレタン分散体から誘導されることができ、そして、 ガラス転移温度を所望のようにシフトさせまたは提供し、および／または、融解 温度をシフトさせるために少量の架橋剤を有利には含むことができる。 金属化フィルムの一部を形成することができる、他の任意の層ではあるが高く 望まれる層は金属層と次の表面の間の付着性を向上させるための下塗層を含む。 金属化フィルムは、また、ポリウレタン基材上の着色層および前記着色層の上の 保護透明被覆層を含むことができる。 複雑な形状を有する多面製品を含めた様々な装飾品は本発明の金属化フィルム を用いて製造されることができる。金属化フィルムは従来の真空成形金型に配置 され、そしてポリマー強化層がそれに加えられてよい。得られた装飾品の次の表 面への結合は強化層上に接着剤を用いることにより容易になるであろう。 本発明の金属化フィルムで作られた装飾品は従来のクロムメッキ部品の外観に 似ている。図面の簡単な説明 本発明は次の図面を参照してより完全に評価されるであろう。同様の数値は同 様のまたは類似の部品を示す。 図１は本発明に係る金属化フィルムの拡大断面図である。 図２は本発明に係る金属化フィルムを含む製品の拡大断面図である。好ましい態様の詳細な説明 図面を参照すると、図１は本発明に係る金属化フィルム10の拡大断面図である 。フィルム10は連続の不透明な金属層14が付着したポリウレタン材料を含む（そ してより好ましくは本質的にポリウレタ ン材料からなる）基材12を含む。「フィルム」とはその厚さよりも実質的に長く 、広く、または、長く且つ広い構造であって、更に柔軟である構造体を意味する 。ポリウレタン基材は、特に金属層が装飾的な特徴を提供するときに、金属層14 が透けて見えるように充分に透明であるかまたは半透明であるべきである。 有用なポリウレタン基材は脂肪族ウレタン樹脂の水性分散体から誘導され、約 25℃〜約110℃のガラス転移温度を示し、そして200℃以上の融解温度を示す。ガ ラス転移温度および融解温度は、ビカー軟化点が測定されるのではないが、ASTM D1525-87、“Standard Test Method for Vicat Softening Temperature of Plas tics”に記載された試験装置を用いて熱機械的分析により測定される。より詳細 には、約２〜３mm厚さの基材試料は-100℃から250℃に15℃／分の速度で加熱さ れる。１mm²の円断面積を有し、５gの荷重の平らな先端の侵入プローブ（針）を 用いる。ガラス転移温度は熱機械分析で第一の転移が起こる領域である。侵入プ ローブが抵抗をなくす時が融解温度である。 適切な市販の脂肪族ウレタン分散体の例は、ICI Chemicals，Inc.のZENECA NE OREZファミリーの材料、例えば、XR9699、XR9679およびXR9603を含む。Miles In c.のMILES BAYHDR0L 121も有用である。 特定の状況において、少量の（例えば、ウレタン分散体の固体含分基準で約２ .５％以下の）架橋剤は得られるポリウレタンのガラス転移温度を所望の範囲に シフトさせるまたは提供するために、および／または融解温度を所望の範囲にシ フトさせるために有利である。有用な架橋剤はICI Chemicals，Inc．から入手可 能なNE0CRYL CX-100のようなジアジリジンを含む。別の有用な添加剤はブチルカ ルビノールのような凝集溶剤である。ポリウレタン基材は基材に着色されまたは 色味付けされた外観を提供するために、顔料、染料および インクのような着色剤をも含んでよい。金属化フィルムの最終用途によっては紫 外線安定剤をも含んでよい。 ポリウレタン基材は、通常、約20〜約28ミクロン（μm）の厚さを有する。基 材が薄すぎると、それは容易には複雑な形状の製品に伸長されまたは順応するこ とができない。逆に、基材が厚すぎると、それは成形するのが困難である。 連続の不透明な金属層14は高度に反射性の高度に艷出された鏡状の外観を有す る。「連続」とは、金属層14が、密の間隔のドットまたは他の分離されたセグメ ントの地ではなくポリウレタン基材上で実質的に中断されていない層を形成する ことを意味する。「不透明」とは金属層14が通常の使用条件では容易に透けてみ えないことを意味する。典型的な金属の密度は約0.03mg/cm²であろう。実質的に どのような延性金属も層14を提供することができるが、錫、クロム、ニッケル、 ステンレススチール、銅、アルミニウム、インジウム、金、銀およびそれらの合 金は特に好ましい。 金属化フィルム10は所望により、金属層とその次に提供される強化層または支 持体層、例えば、図２に示す層22の間に付着性を促進するために下塗層16を含む ことができる。下塗層はヒドロキシル官能性ビニル樹脂のいずれか（例えば、Un ion Carbide Corp．のVAGH）、カルボキシル官能性樹脂のいずれか（例えば、Un ion Carbide Corp．のVMCH）またはアミン官能性樹脂のいずれかにより提供され ることができる。ポリアミド下塗層、例えば、HenkelのMACR0MELT 6240も有用で ある。下塗層は通常、約６〜約13μｍ厚さである。金属層14はポリウレタン基材 に直接接触している。「直接接触」とは中間の結合層または安定化層が全くない ことを意味する。 他の任意の層は着色層18を含み、それは上塗りの保護透明被覆層20で補足され てもよい。着色層18は透視できる透明な被覆層20であ り、次の少なくとも１種以上の着色剤を層16に包含させることによりフィルム10 に色を提供する。前記着色剤は顔料（有機または無機）、染料、インク、マイカ 、ガラス粒子、ガラスビーズ等である。着色層のための通常の組成物は顔料を含 むアクリル／ビニル樹脂バインダーである。透明な被覆層20は着色層18に耐摩耗 性および耐候性を提供し、そして通常には溶剤ベースのポリウレタンにより提供 される。 ここで、図２を参照すると、ポリウレタン基材12および金属層14を含むフィル ム10はポリマー強化層または支持体層22に固定され、それは、装飾品24等が次に 様々な表面へ取り付けることができるようにするのに有用である。強化層または 支持体層22はウレタン、アクリロニトリルーブタジエンースチレン、熱可塑性ポ リオレフィン等のような様々な材料で提供されうる。一般には、実質的にどのよ うな熱可塑性プラスティック成形配合物も用いられてよい。 装飾品24の次の表面への取り付けを容易にするために、製品は結合系を有して もよい。結合系は、例えば、シリコーン加工紙またはポリエステルフィルムのよ うな取り外し可能な剥離ライナー30により一時的に保護されたアクリル感圧接着 剤フォームテープ28により提供されうる。 金属化フィルム10は容易に形成されうる。例えば、ポリウレタン基材12を提供 するための水性ウレタン分散体を剥離コート化ポリエステルフィルムのような適 切な剥離ライナー上にキャスティングしてよい。キャスティングされたウレタン 分散体を、その後、乾燥し、水を除去する。その後、ポリウレタンで被覆された 剥離ライナーを従来の蒸着技術を用いて所望の金属で蒸着する。その後、任意の 下塗層16を、下塗層の性質に応じて塗布、ホットラミネーション等により所望に より追加してよい。 金属化ポリウレタンフィルム10を次に装飾品に成形しようとするならば、ポリ エステル剥離ライナーを除去し、金属化フィルムを、金属化表面が金型表面の反 対面に面するように従来の真空成形金型に入れる。通常には、金型は約25℃に加 熱され、そしてフィルムが金型の輪郭のキャビティーに順応することができるた めに充分な真空が適用される。本発明で用いるポリウレタン基材は、柔軟で、伸 長性であり、そして容易に複雑な形状に真空成形される。 任意の強化層または支持体層22は、フィルムの金属化表面に接して金型キャビ ティー中に堆積されることにより裏込めするために用いられてよい。結合系26は 、例えば、フォームテープの場合には熱ニップローラーを用いて適用されてよい 。強化層は、通常には、炉硬化され、そして任意の装飾、例えば、着色層18およ び保護透明被覆層20のキャスティングおよび硬化が行われる。得られた装飾品は 高度に反射性であり、高度に艷があり、鏡状の仕上を示す。 本発明は次の制限しない実施例を参照してより完全に評価されるであろう。 例１〜11 例１〜11はポリウレタン基材12を提供するための様々な脂肪族ウレタン分散体 の使用および架橋剤の有無の影響を例示する。下記表１はポリウレタン基材を形 成するのに用いた様々な市販の脂肪族ウレタン分散体および架橋剤の有無を示す 。「％架橋剤」はウレタン分散体の総固体含有分を基準に加えられたNE0CRYL CX -100の％を示す。各例において、ウレタン分散体は10％ブチルカルビトール（ウ レタン分散体の固体含有分基準）をも含んだ。 約25μm厚さのポリウレタン基材を提供するように、表１の組成物（ブチルカ ルビトールを含む）を剥離剤被覆されたポリエステルフィルム上にキャスティン グし、約93℃で２分間乾燥し、そして約 145℃で３分間乾燥した。その後、ポリエステルフィルムを含むポリウレタン基 材を、DENTON Vacuum DV-515ベルジャー蒸着機に入れ、錫金属で不透明になるま で蒸着した（約0.2mg/cm²金属密度）。 蒸着後、ポリエステルフィルムを取り出し、金属化したポリウレタン基材を約 52℃の通常の真空成形金型に入れ、そして五角形の複雑な形状の約2.54cm直径の 約0.25cm厚さの小さな装飾品に真空延伸した。 LEXOREZ 5901-300ポリエステルポリオール（Inolex Chemical Co.から市販） （これにはジブチル錫ジラウレート触媒が微量加えられている）およびDESMODUR N-100ポリイソシアネート（Miles，Inc.から市販）を等当量含んだ２成分ポリ ウレタンキャスティング樹脂により提供される強化層を錫金属の層に接触するよ うに金型キャビティーに注いだ。アクリル感圧接着剤フォームテープを強化層に ラミネートした。 真空成形金型の内容物を約52℃で約５分間加熱し、強化層を架橋した。得られ た成形品を金型から取り出し、トリミングし、そしてアクリルフォームテープで 塗装されたスチールパネルに適用した。 ガラス転移温度（Tg）および融解温度（Tm）（上記に完全に記載したように熱 機械分析法により決定）も表１に示す。観測結果は最も近い0.1℃単位まで報告 する。 真空金型から取り出した後、各例１〜11の成形品は明るく高度に反射性の高度 に艷出された鏡状の外観を示した。それは従来のクロムメッキ成形品の外観と似 ていた。93℃の炉で数日後および2000時間のキセノン暴露加速風化後（SAE J196 0 Jun．89“Accelerated（G-26タイプBH）Exposure of Automotive Exterior Ma terials Using a Controlled Irradiance Water Cooled Xenon Arc Apparatus” に基づく）でさえ、例１〜３および例６〜11の成形品は外観が評価できるほどに は変化しなかった。例４の成形品は薄いグレーに変色し、そして例５で製造され た成形品は初期の明るい外観を若干失った。結果的に、例４および例５は許容さ れないと考えられる。 表１は約25℃〜110℃のガラス転移温度および200℃以上の融解温度を有するポ リウレタン基材を提供する利点を示す。例５および例６で得られた結果の比較は 、ポリウレタン配合物中に架橋剤を少量含むことの有利な効果を示す。例５のポ リウレタン配合物へ１％の架橋剤を添加することにより適切な基材（例６）を生 じた。例９〜11は１種以上のウレタン分散体のブレンドが有用なポリウレタン基 材を提供することを示す。 例12〜16 例12〜16は例１に関して記載した方法を用いて、金属層と強化層の間の付着性 を向上させるために金属層上に下塗層を更に含ませることにより調製された。各 例の下塗層は約13μm厚さのMACR0MELT 6240ポリアミドのプレキャスト層であり 、それは121℃に加熱されたニップローラー対で約3.05メートル／分のフィード 速度を用いて金属層にホットラミネートされたものであった。金属層も下記表２ に記載のように変化させた。 真空形成金型から取り出すときに、各成形品は明るく、高度に反射性の高度に 艷出された鏡状の外観を示し、それは従来のクロムメッキ成形品と似ていた。93 ℃の炉で７日後および2000時間の加速風化後、成形品のいずれの外観も評価でき るほどには変化していなかった。表２は、本発明に係る金属化フィルムを形成す るように、ポリウレタン基材に様々な金属が適用されうることを示す。 例17 本発明に係る金属化フィルムは、約20μm厚さのポリウレタン基材を生じるよ うに、ZENECA NEOREZ 9699と2％NE0CRYL CX-100架橋剤（ウレタン分散体の固体 含有分を基準に）および10％ブチルカルビトール（ウレタン分散体の固体含有分 を基準に）とをブレンドし、剥離コート化ポリエステルフィルム上にキャスティ ングし、そして 約93℃で２分間、そして約３分間、約149℃で乾燥することにより調製された。 このポリウレタン基材をDENT0N Vacuum DV-515ベルジャー蒸着機に入れ、そして 錫金属を不透明になるまで蒸着した。13μm厚さのMACR0MELT 6240ポリアミド下 塗層を、121℃のホットローラーおよび3.05m/分のフィード速度を用いて金属層 に対してホットラミネートした。下塗された蒸着されたポリウレタン基材をポリ エステルフィルムから剥がし、約54℃に加熱された通常の真空成形金型に入れた 。 ポリウレタン強化層は、LEX0REZ 5901-300ポリエステルポリオール（それに微 量のジブチル錫ジラウレート触媒が加えられている）およびDESM0DUR N-100ポリ イソシアネートを等当量で含む混合物を真空成形金型のキャビティーに入れ、そ して次にアクリル感圧接着剤フォームテープを入れることにより提供された。強 化層は約54℃で約５分間硬化された。得られた成形品は明るく高度に反射性の高 度に艷出された鏡状の外観を示し、それは通常のクロムメッキ成形品と似ていた 。93℃の炉で７日後、外観の評価できる変化は観測されなかった。 例18 7.2gのM0NASTRAL YT-919D金顔料（Ciba Geigy，Inc．から入手可能）を220gの ZENECA XR9699脂肪族ウレタン分散体および20gのブチルカルビトールと21時間に わたってボールミルした。透明な黄色を提供するために充分な少量のこの分散体 を、100gのZENECA XR9699、10gのブチルカルビトールおよび0.3gのRohm & Haas TRIT0N GR-7Mのブレンドに加えた。このブレンドを剥離コート化ポリエステルフ ィルム上にキャスティングし、93℃で５分間乾燥し、そしてその後、149℃で３ 分間乾燥し、約25μmの厚さのフィルムを提供した。錫金属で能力いっぱいまで 蒸着後、試料を例12のように下塗し、 成形し、そして明るく高度に反射性の高度に艷出された金の外観を有する装飾品 を提供した。93℃で７日および2000時間の加速風化後、評価できる外観の変化は 示さなかった。 例19〜22 例19〜22は別の基材の利用性を評価するために調製された。各場合に、例17に 関して記載した方法を用いたが、下記表３により選択した材料を用いた。 例20〜22は従来のクロムメッキ成形品と似ていない曇った外観の製品を生じ、 そして許容されないと考えられた。例19は従来のクロムメッキ成形品と似ていた が、真空金型で容易に成形されず、結果的に許容されないと考えられた。 様々な変更は本発明の範囲を逸脱することなく記載の明細書および図面の範囲 内で可能であり、本発明の範囲は添付の請求の範囲に規定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラシュク，ハワード シー. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133―3427, セント ポール，ポスト オフィス ボッ クス 33427 （番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．約２５℃〜１１０℃のガラス転移温度および２００℃以上の融解温度を有 する脂肪族ポリウレタン基材に直接接触している連続の不透明な金属層を含む金 属化フィルム。 ２．ポリウレタン基材が水性ウレタン分散体により誘導されたものである請求 の範囲１記載の金属化フィルム。 ３．金属層がポリウレタン基材を通して透けて見える請求の範囲１記載の金属 化フィルム。 ４．ポリウレタン基材がそのための架橋剤を含む請求の範囲１記載の金属化フ ィルム。 ５．ポリウレタン基材上に着色層を更に含む請求の範囲１記載の金属化フィル ム。 ６．着色層上に保護透明被覆層を更に含む請求の範囲５記載の金属化フィルム 。 ７．金属層が保護透明被覆層、着色層およびポリウレタン基材を通して透けて 見える請求の範囲６記載の金属化フィルム。 ８．請求の範囲１記載の金属化フィルムが強化層に固定されている装飾品。 ９．９３℃の炉で７日後に評価できる外観の変化を示さない請求の範囲８記載 の装飾品。 １０．キセノンアークで加速風化暴露２０００時間後に評価できる外観の変化 を示さない請求の範囲８記載の装飾品。