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技術 プラスチック基板のための装飾コーティング

出願人 ユニヴァーシティ・オブ・サウス・オーストラリアエスエムエル・パテンツ・エス・ア・エル・エル
発明者 コリン・ジェームズ・ホールドリュー・レイモンド・エヴァンズサイモン・デイヴィッド・フィールドディーン・カルソ
出願日 2015年2月20日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-572861
公開日 2017年3月30日 (2年5ヶ月経過) 公開番号 2017-508648
状態 特許登録済
技術分野 積層体(2) 物理蒸着
主要キーワード アンモニアベース サテン仕上げ 保護層無し 物理蒸着膜 粒子状添加剤 チューナビリティ カスタム色 垂直値
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課題・解決手段

本発明は、プラスチック基板のための装飾コーティングに関するものであり、装飾コーティングは、理想的にはスペクトル的に調整可能であり様々な外観の選択を可能にする安定で且つ耐久性のあるコーティングであり、理想的には装飾金属仕上げを提供する。より具体的には、本発明は、スペクトル制御システム及び応力制御システムを含む装飾コーティングを有するプラスチック基板を提供する。スペクトル制御システムは、交互である吸収層及び透明層を含み、応力制御システムは所望の範囲内へ装飾コーティングの全体の残留応力を制御する。スペクトル制御システム及び応力制御システムを有する装飾コーティングをプラスチック基板へ適用するための方法がさらに提供される。

概要

背景

装飾コーティング、特に、装飾的な金属仕上げは、プレミアム自動車用内装及び外装トリム部品消費財及び家庭用品、並びにファッショナブルな家庭用電子製品を含む様々な消費財上のデザイナー面として、並びに、それらの用品のための部分的な又は完全な表面の何れかとして、益々望まれるようになっている。さらに、カスタム色及び色合い(しばしば“艶消し金属の”外観を備える)を有するクローム仕上げが益々望まれるようになっている。このようなコーティングは、薄い色の、及び深く濃いクローム、並びに、サテン仕上げを含む。

バルク金属がこのような用途のために用いられ得る一方で、作業するのに重くて運びにくいだけでなく、これらのタイプの部品にわたって共通な複雑な形状に加工及び研磨するたのが困難であり費用がかかる。加えて、バルク金属は、“驚きと喜びの”隠された照明、又は一般的にはバックライトサポートせず、また、表面の一部が表面の他の部分と異なる外観を有する表面の形成にそれ自身を貸すことがない。そのため、このような場合においてプラスチック基板活用することがさらに望ましい傾向がある。

金属外観ペイントフィルムラミネート及び金属インクは、プラスチック基板上にクローム外観表面を生成するためのオプションを提供する一方で、それらは、これらのタイプの仕上げに必要とされる真正の金属外観に欠け、且つしばしば耐久性に乏しい。

プラスチック電気めっきは、高品質な仕上げを生成するためにプラスチック表面上へ銅、ニッケル及びクロム等の金属を堆積させることにおける一般的なプロセスである。これらのコーティングが高い耐久性を与える一方で、それらは、腐食(Na,Mg又はCa塩)による問題に敏感である傾向があり、電気めっき自身は、環境的に持続可能でない(Cr6+等の)有害物質を利用する。さらに、それらは、色の同調性幅広カスタマイズ、及びクローム上の黒の深さを与えるための色のスペクトルの全ての領域を覆うための柔軟性に欠ける。例えば、電気めっき作業者は、制限された耐久性及び色の定着を与えるだけでなく、典型的には、外観において黄色である(CIELABシステムにおける)正のa*及びb*色空間において、色のスペクトルの特定の領域に制限される、薄い色のクロームを提供する。

また、電気めっきは完全に不透明であり、“驚きと喜びの”隠された照明、又は一般的にはバックライトをサポートしない。金属仕上げに加えて、バックライトは、デザイナーが表面に新たな機能性を生成するためのユニークなブランディング方法になっており、彼らの製品の価値を増加させ、さらに、彼らの競合相手から彼らを差別化する。ブランド化されたバックライトの例は、薄い色のプラスチック又はフィルム後ろの隠されたアイコン又はディスプレイ、並びに、生地及びグラフィックのバックライトを含み、消費者のための“驚きと喜び”を生成する。

プラスチック表面上への金属の物理的気相成長法PVD)はまた、金属性外観仕上げを生成するためにプラスチック表面へ金属コーティングを適用する一般的な方法であり、光透過を可能にするのに十分薄く生成され得る。しかしながら、このようなコーティングは、最も基本的な消費者試験要件でさえ生きながらえるための、十分な物理的に環境的に耐久性がない。

実際、上記金属製コーティングのいずれも、光透過を可能にする、耐久性のある装飾の仕上げを提供するための調節可能な特性を有さない。このようなコーティングは、機能的な、耐久性に優れた、任意でバックライト機能を備える(例えば)明るいものから深い黒い色までカスタマイズ可能なクローム表面を生成するための金属製仕上げを有するスペクトルの及び光学チューナビリティに関する必要性を収束させるための能力を提供しない。

概要

本発明は、プラスチック基板のための装飾コーティングに関するものであり、装飾コーティングは、理想的にはスペクトル的に調整可能であり様々な外観の選択を可能にする安定で且つ耐久性のあるコーティングであり、理想的には装飾金属仕上げを提供する。より具体的には、本発明は、スペクトル制御システム及び応力制御システムを含む装飾コーティングを有するプラスチック基板を提供する。スペクトル制御システムは、交互である吸収層及び透明層を含み、応力制御システムは所望の範囲内へ装飾コーティングの全体の残留応力を制御する。スペクトル制御システム及び応力制御システムを有する装飾コーティングをプラスチック基板へ適用するための方法がさらに提供される。

目的

本発明は、プラスチック基板のための装飾コーティングに関するものであり、装飾コーティングは理想的には、クロームの色合い、暗灰色からピアノブラックまで、又は艶消し金属の外観を含む、様々な外観の選択を可能にし、理想的には装飾的な金属仕上げを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

装飾コーティング被覆されたプラスチック基板であって、装飾コーティングがスペクトル制御システム及び応力制御システムを含み、スペクトル制御システムが複数層であり、任意で保護層を含み、応力制御システムがスペクトル制御システムと基板との間の少なくとも単一層であり、スペクトル制御システムの複数層が、透明層と交互の吸収層であり、スペクトル制御システムの光学的厚さは、装飾コーティングが所望の光学効果を達成するように選択され、応力制御システムの少なくとも一つの層は、任意の保護層無しで測定されるときに、装飾コーティングの全体の残留応力圧縮性である量の圧縮応力を有する、プラスチック基板。

請求項2

吸収層が、400nmから1000nmのスペクトル領域において1より大きい測定された光学的吸光係数を有する材料、又は材料のブレンド、を含む層である、請求項1に記載の被覆プラスチック基板。

請求項3

吸収層材料は、屈折率及び吸光係数の合計が2より大きく、吸光係数自身が1より大きい、屈折率を有する、金属、半金属金属合金、又はそれらの混合物である、請求項2に記載の被覆プラスチック基板。

請求項4

吸収層のための、金属、半金属又は金属合金が、クロムアルミニウムチタンニッケルモリブデンジルコニウムタングステンシリコンニオブタンタルバナジウムコバルトマンガン、銀、亜鉛インジウムゲルマニウム、スズ及びそれらの混合物、並びに、それらの酸化物、窒化物ホウ化物フッ化物又は炭化物、並びにそれらの混合物を含む群から選択される、請求項3に記載の被覆プラスチック基板。

請求項5

透明層は、400nmから1000nmのスペクトル領域において1未満の測定された光学的吸光係数を有する、材料、又は材料のブレンド、を含む層である、請求項1から4の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項6

透明層材料は、屈折率及び吸光係数の合計が3未満であり、吸光係数自身が1未満である、屈折率を有する、金属、半金属又はそれらの混合物である、請求項5に記載の被覆プラスチック基板。

請求項7

透明層のための、金属、半金属又は金属合金が、ホウ素、シリコン、ゲルマニウム、アンチモンテルルポロニウム、ニオブ、ジルコニウム、マグネシウム、スズ、タンタル、アルミニウム、クロム、チタン及びそれらの混合物、並びに、それらの酸化物、窒化物、ホウ化物、フッ化物、炭化物、並びにそれらの混合物を含む、金属、半金属及び金属合金の群から選択される、請求項6に記載の被覆プラスチック基板。

請求項8

スペクトル制御システムが、異なる屈折率の材料の交互層で構成された干渉システムである、請求項1から7の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項9

スペクトル制御システムが、スペクトル制御システムの最外層である保護層を含む、請求項1から8の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項10

保護層が、プラズマ重合ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、蒸着若しくは液体移動技術を介して堆積されたフルオロポリマー系コーティング、又は液体ハードコーティングである、請求項9に記載の被覆プラスチック基板。

請求項11

応力制御システムの少なくとも一つの層は、装飾コーティングの全体の残留応力が、任意の保護層無しで測定されるときに、−6MPa未満である、圧縮応力の量を有する、請求項1から10の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項12

応力制御システムの少なくとも一つの層は、装飾コーティングの全体の残留応力が、任意の保護層無しで測定されるときに、−63MPa未満である、圧縮応力の量を有する、請求項1から10の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項13

応力制御システムの少なくとも一つの層は、装飾コーティングの全体の残留応力が、任意の保護層無しで測定されるときに、−76MPa未満である、圧縮応力の量を有する、請求項1から10の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項14

応力制御システムの少なくとも一つの層は、装飾コーティングの全体の残留応力が、任意の保護層無しで測定されるときに、−112MPa未満である、圧縮応力の量を有する、請求項1から10の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項15

応力制御システムの少なくとも一つの層は、装飾コーティングの全体の残留応力が、任意の保護層無しで測定されるときに、−360MPaより大きい、圧縮応力の量を有する、請求項1から14の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項16

応力制御システムの少なくとも一つの層は、装飾コーティングの全体の残留応力が、任意の保護層無しで測定されるときに、−300MPaより大きい、圧縮応力の量を有する、請求項1から14の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項17

応力制御システムの少なくとも一つの層は、装飾コーティングの全体の残留応力が、任意の保護層無しで測定されるときに、−250MPaより大きい、圧縮応力の量を有する、請求項1から14の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項18

応力制御システムが、堆積されたときに、高レベルの圧縮応力を生成する材料の単一層である、請求項1から17の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項19

応力制御システムが、基板上に堆積された圧縮性の又はわずかに伸張性の層、及び、堆積されたときに高レベルの圧縮応力を生成する、その上に堆積された高度に圧縮性の層を含む多層システムである、請求項1から17の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項20

応力制御システムのための材料が、SiOx,SiOxNy,CrNx,NbOx,TaOx,ZrOxを含む材料の群から選択され、x及びyの両方が0.1と2.0との間である、請求項18又は19に記載の被覆プラスチック基板。

請求項21

ハードコーティングが、装飾コーティングと基板との間に含まれる、請求項1から20の何れか一項に記載の被覆プラスチック基板。

請求項22

装飾コーティングが、被覆基板に所望の光学効果を提供し、装飾コーティングがスペクトル制御システム及び応力制御システムを含み、スペクトル制御システムが複数層であり、任意で保護層を含み、応力制御システムが少なくとも単一層であり、スペクトル制御システムの複数層が、透明層と交互の吸収層である、プラスチック基板へ装飾コーティングを適用するための方法であって、a.所望の光学効果を決定する段階と;b.スペクトル制御システムに関する必要な光学的厚さを参照して、所望の光学効果を提供するである適切なスペクトル制御システムを決定する段階と;c.装飾コーティングの全体の残留応力が、任意の保護層無しで測定されるときに、圧縮性である、圧縮応力の量を有する適切な応力制御システムを決定する段階と;d.プラスチック基板上に適切な応力制御システムをコーティングする段階と;e.応力制御システム上に適切なスペクトル制御システムをコーティングする段階と;それによって、所望の色を備える被覆プラスチック基板を形成する段階と、を含む、方法。

技術分野

0001

優先権主張
本出願は、2014年3月7日に出願されたオーストラリア仮出願番号第2014900781からの優先権を主張し、その全ての内容が当該参照によって本明細書に組み込まれて取得される。

0002

本発明は、プラスチック基板のための装飾コーティングに関するものであり、装飾コーティングは理想的には、クローム色合い、暗灰色からピアノブラックまで、又は艶消し金属の外観を含む、様々な外観の選択を可能にし、理想的には装飾的な金属仕上げを提供するようにスペクトル的に調整可能な、安定で且つ耐久性のあるコーティングである。本発明のコーティングに関する主な用途は一般的には、自動車用トリム内装及び外装)、消費財(例えば白物家電)、並びに、様々な電気製品(例えば、スイッチハウジング)の分野における装飾的な金属仕上げとしてである一方で、本発明がそれらの用途のみに限定されないべきであることが理解されるであろう。

背景技術

0003

装飾コーティング、特に、装飾的な金属仕上げは、プレミアム自動車用内装及び外装トリム部品、消費財及び家庭用品、並びにファッショナブルな家庭用電子製品を含む様々な消費財上のデザイナー面として、並びに、それらの用品のための部分的な又は完全な表面の何れかとして、益々望まれるようになっている。さらに、カスタム色及び色合い(しばしば“艶消し金属の”外観を備える)を有するクローム仕上げが益々望まれるようになっている。このようなコーティングは、薄い色の、及び深く濃いクローム、並びに、サテン仕上げを含む。

0004

バルク金属がこのような用途のために用いられ得る一方で、作業するのに重くて運びにくいだけでなく、これらのタイプの部品にわたって共通な複雑な形状に加工及び研磨するたのが困難であり費用がかかる。加えて、バルク金属は、“驚きと喜びの”隠された照明、又は一般的にはバックライトサポートせず、また、表面の一部が表面の他の部分と異なる外観を有する表面の形成にそれ自身を貸すことがない。そのため、このような場合においてプラスチック基板を活用することがさらに望ましい傾向がある。

0005

金属外観ペイントフィルムラミネート及び金属インクは、プラスチック基板上にクローム外観表面を生成するためのオプションを提供する一方で、それらは、これらのタイプの仕上げに必要とされる真正の金属外観に欠け、且つしばしば耐久性に乏しい。

0006

プラスチック電気めっきは、高品質な仕上げを生成するためにプラスチック表面上へ銅、ニッケル及びクロム等の金属を堆積させることにおける一般的なプロセスである。これらのコーティングが高い耐久性を与える一方で、それらは、腐食(Na,Mg又はCa塩)による問題に敏感である傾向があり、電気めっき自身は、環境的に持続可能でない(Cr6+等の)有害物質を利用する。さらに、それらは、色の同調性幅広カスタマイズ、及びクローム上の黒の深さを与えるための色のスペクトルの全ての領域を覆うための柔軟性に欠ける。例えば、電気めっき作業者は、制限された耐久性及び色の定着を与えるだけでなく、典型的には、外観において黄色である(CIELABシステムにおける)正のa*及びb*色空間において、色のスペクトルの特定の領域に制限される、薄い色のクロームを提供する。

0007

また、電気めっきは完全に不透明であり、“驚きと喜びの”隠された照明、又は一般的にはバックライトをサポートしない。金属仕上げに加えて、バックライトは、デザイナーが表面に新たな機能性を生成するためのユニークなブランディング方法になっており、彼らの製品の価値を増加させ、さらに、彼らの競合相手から彼らを差別化する。ブランド化されたバックライトの例は、薄い色のプラスチック又はフィルム後ろの隠されたアイコン又はディスプレイ、並びに、生地及びグラフィックのバックライトを含み、消費者のための“驚きと喜び”を生成する。

0008

プラスチック表面上への金属の物理的気相成長法PVD)はまた、金属性外観仕上げを生成するためにプラスチック表面へ金属コーティングを適用する一般的な方法であり、光透過を可能にするのに十分薄く生成され得る。しかしながら、このようなコーティングは、最も基本的な消費者試験要件でさえ生きながらえるための、十分な物理的に環境的に耐久性がない。

0009

実際、上記金属製コーティングのいずれも、光透過を可能にする、耐久性のある装飾の仕上げを提供するための調節可能な特性を有さない。このようなコーティングは、機能的な、耐久性に優れた、任意でバックライト機能を備える(例えば)明るいものから深い黒い色までカスタマイズ可能なクローム表面を生成するための金属製仕上げを有するスペクトルの及び光学チューナビリティに関する必要性を収束させるための能力を提供しない。

発明が解決しようとする課題

0010

そのため、高い強度の黒等の幅広い範囲の外観の選択を可能にし、任意で隠された照明機能許可するために実質的に透明であり得るプラスチック基板に関する、耐久性のある、スペクトル的に調整可能な表面に関する必要性が存在する。

0011

背景の上記議論は、本発明の文脈を説明するために含まれる。参照される任意の材料が、任意の一つの請求項の優先日で、公開された、既知である、又は共通の一般的知識の一部であるととらえられるべきではない。

課題を解決するための手段

0012

本発明は、装飾コーティングによって被覆されたプラスチック基板を提供し、装飾コーティングは、スペクトル制御システム及び応力制御システムを含み、スペクトル制御システムは複数層であり、任意で保護層を含み、応力制御システムはスペクトル制御システムと基板との間の少なくとも単一層であり、
スペクトル制御システムの複数層は、透明層と交互の吸収層であり、スペクトル制御システムの光学的厚さは、装飾コーティングが所望の光学効果を達成するように選択され、
応力制御システムの少なくとも一つの層は、装飾コーティングの全体の残留応力が、任意の保護層なしで測定されたときに圧縮性であるように、ある量の圧縮応力を有する。

0013

本発明を理解するために、“所望の光学効果”との用語によって本明細書で意味されるもの、及び、所望の光学効果の決定の後にどのように装飾コーティングがスペクトル的に調整されて、その所望の光学効果を備える被覆基板を提供するのかという影響を理解することが重要である。

0014

所望の光学効果は、本発明に従う被覆基板を含む製品の表面、又は表面の一部に関する(前から見たときの)所望の外観であろう。所望の光学効果は、装飾コーティング、プラスチック基板、及びバックライト有り又はバックライト無しの組み合わされた影響を考慮して、所望の透過色、所望の鏡面反射色及び所望の拡散反射色の組み合わせから構成されるであろう。この態様では、基板自身が薄い色又は透明であり得る、又は、かすんだ外観を未被覆基板に提供するために埋め込み粒子を含み得る、又は、例えば“艶消し金属の”外観を提供するために採用され得るテクスチャを担う一つ又は両方のその(未被覆の)表面を有し得るとき、プラスチック基板は考慮される必要がある。これらすべての特性が最終製品の全体的な外観に寄与することになる一方、所望の光学効果の達成を許可するために本発明において調整可能であるのは、装飾コーティング、及び特にスペクトル制御システムであることが理解されるべきである。

0015

所望の透過色、所望の鏡面反射色及び所望の拡散反射色の決定に関連して、本明細書を通しての“色”への参照は、立方体状に編成されたおよそ均一な色スケールである、1976CIEL*a*b*空間(又はCIELAB)色モデルに従う、測定されたL*、a*及びb*値によって定義される色への参照である。直行するa*及びb*色軸において、正のa*値は赤、負のa*値は緑、正のb*値は黄、負のb*は青であり、一方で、明度(又はグレースケール)L*に関する垂直値は0(黒)から100(白)まで走り、3点において全色Eの位置づけを可能にする。色の彩度(C*)は、√(a*2+b*2)のように定義され、その明度とは独立した色の大きさを定量化するために用いられる。

0016

“透過した”色及び“反射した”色への参照は、物体を通して透過した後(“透過色”)の、又は物体の表面によって反射した後(“反射色”)の光の色への参照であることもまた理解されるであろう。さらに、反射色に関して、“鏡面反射”は、物体の表面からの光の鏡面様反射への参照であり、単一の入射方向からの光が単一の出射方向に反射するのに対して、“拡散反射”はもちろん、幅広い範囲の方向において反射される入射光への参照である。

0017

そのため、スペクトル制御システムは理想的には、スペクトル反射及び透過を修正するために用いられ、所望の光学効果が被覆基板に関して達成されるようになる。特に、スペクトル制御システムの光学的厚さは、装飾コーティングが所望の光学効果を達成するように選択される。一形態では、スペクトル透過の大きさは、スペクトル制御システム内で吸収層の総光学的厚さによって主に制御される。しかしながら、反射色及び透過色の両方は、スペクトル制御システム内の吸収層と透明層との間の干渉効果によって制御される。任意で吸収層及び透明層の両方を含む、スペクトル制御システムの全ての層の光学的厚さを制御することによって、この干渉効果は、所望の反射色及び透過色が達成され得るように“調整され”得る。

0018

好ましい形態では、光学的厚さは、吸収層の組み合わされた光学的厚さによって制御される、所望の透過を達成するように最初に選択される。このターゲット確立させて、透明層の光学的厚さ、及び、個別の吸収層の厚さの比率が、薄膜モデリングソフトウェア(例えばTfcalcTM)の使用を介してさらに洗練されて、干渉効果を介した所望の反射色を達成する。

0019

例えば、必要とされる製品は、照明ディスプレイの前に位置づけられる光沢のある黒い外観を必要とし得る。これは、無視できる拡散反射色を備える、低い、中間色の反射色を備える装飾コーティングを介して達成され得る。これは、L*=44,a*=0,b*=0の所望の透過色、及びL*=25,a*=0,b*=0の所望の鏡面反射色として存在するであろう。

0020

この例をさらにとり、吸収層としてCrZr合金を用いて、〜14%の%Tを達成するための吸収層の組み合わされた厚さは、〜16.4nmであり得る。所望の干渉を達成するために、吸収層の組み合わされた厚さが二つの層、9.7nm及び6.7nmに分割されるように、4層スタックが用いられ得る。より厚い層が最初に堆積される。SiO2透明層がその後、2つの吸収層を分割するために用いられ得、最終的なSiO2層がその頂部上に堆積される。この例では、CrZr/SiO2/CrZr/SiO2を含んで成るスペクトル制御システムが利用され、CrZr層と組み合わされたSiO2層の厚さがその後、薄膜モデリングプログラムを介して最適化されて、所望の反射色を達成する。

0021

この点において、“光学的厚さ”は、光線によって材料を通り抜ける距離と複屈折率との乗算由来する、そこを通る光の通過を所定の材料がどれだけ遅らせるかの無次元尺度であることが理解されるであろう。それは光路長としても知られる。複屈折率は、(屈折率として定義される)実部と、(吸光係数として定義される)虚部とから成る数である。そして、材料の任意の所定の層に関して、光学的厚さ(t)は、取扱い波長正規化された、この波長での屈折率に関する、層の物理的厚さ(d)によって乗じられた材料の屈折率(n)として定義されることが理解されるであろう。例として、光学的厚さは、550nmの波長での屈折率を用いてこのように計算され得る。例えば、50nmの物理的厚さを有するクロム:n550=3.17は、0.288の光学的厚さに対応し、一方で、100nmの物理的厚さを有するSiO2:n550=1.455は、0.265の光学的厚さに相当する。

0022

本明細書を通して“吸収層”への参照は、400から1000nmのスペクトル領域におけるにおいて1超の測定された光学的吸光係数を有する、材料又は材料のブレンドを含む層への参照であることも理解されるべきである。さらに、本明細書を通して“透明層”への参照は、400から1000nmのスペクトル領域において1未満の測定された光学的吸光係数を有する、材料又は材料のブレンドを含む層への参照であることが理解されるであろう。

0023

本発明の装飾コーティングにおいて利用される場合、保護層は、スペクトル制御システムの頂部上に適用されることになり(そのため最も外側の層になり)、強化された耐摩耗性指紋耐性、及び“イージークリーン”機能を提供する。このような保護層のための適切な材料は、ヘイズ制御のための粒子状添加剤マット添加剤)有り又は無しで、プラズマ重合ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、蒸着又は液体移動技術を介して堆積されたフルオロポリマー系コーティング、又は、スピンディップスプレー又はフローコーティング技術を介して塗布された液体ハードコートであり得る。

0024

保護層が用いられる場合、それは、スペクトル制御システムの一部(そのため、装飾コーティングの一部)を形成し、このように、所望の光学効果へのその影響は、上記で概説されたのと同様の方法で、適合されることも必要とする。実際、保護層が採用される本発明の形態ではこのように、装飾コーティングが所望の光学効果を達成するように選択されるであろう吸収層及び透明層と保護層との組み合わされた光学的厚さであろう。

0025

スペクトル制御システムの吸収層に関して、及び上述のように、これらは、400から1000nmのスペクトル領域において1超の測定された光学的吸光係数の金属を有する、材料、又は材料のブレンドを含む層である。好ましくは、これらの材料は、1超の吸光係数を維持しつつ、屈折率及び吸光係数の合計が2超であるような屈折率を有する、金属、半金属金属合金、又はそれらの組み合わせである。スペクトル制御システムの透明層に関して、及び再び上述のように、これらは、400から1000nmのスペクトル領域における1未満の測定された光学的吸光係数の金属を有する、材料、又は材料のブレンドを含む層である。好ましくは、これらの材料は、1未満の吸光係数を維持しつつ、屈折率及び吸光係数の合計が3未満であるような屈折率を有する、金属、半金属、金属合金(又はそれらの混合物)である。

0026

この形態では、スペクトル制御システムは、理想的には隣接層の間で比較的高い屈折率のコントラストを有する、異なる屈折率の材料の交互層から成る干渉システムである。この点において、このような屈折率のコントラストは、適切に低い屈折率を有する材料の透明層及び適切に高い屈折率を有する材料の吸収層の選択によって達成され得る。この点において、屈折率における差異は、所望の反射色を生成するのに必要とされる全体のフィルム厚さを減少させるために可能な限り高くあるべきである。実用的な材料の内で最も低い可能性のある、低い屈折率の材料を有することが望まれる。

0027

これを考慮して、吸収層のための適切な材料が、以下の金属、半金属及び金属合金の群から選択され得る:クロム,アルミニウムチタン,ニッケル,モリブデンジルコニウムタングステンシリコンニオブタンタルバナジウムコバルトマンガン、銀、亜鉛インジウムゲルマニウム、スズ及びそれらの混合物;並びに、それらの酸化物、窒化物ホウ化物フッ化物又は炭化物、並びにそれらの混合物。最も好ましくは、少なくとも一つの層は、クロム、又はクロム混合物、例えば、Cr−Zr,Cr−Ni若しくはCr−Mo、又はそれらの炭化物若しくは窒化物、例えばCr−Nである。

0028

透明層のための適切な材料は、以下の金属、半金属及び及び金属合金の群から選択され得る:ホウ素、シリコン、ゲルマニウム、アンチモンテルルポロニウム、ニオブ、ジルコニウム、マグネシウム、スズ、タンタル、アルミニウム、クロム、チタン及びそれらの混合物;並びに、それらの酸化物、窒化物、ホウ化物、フッ化物、炭化物、並びにそれらの混合物。最も好ましくは、少なくとも一つの層は、SiO2等の酸化物から形成される。

0029

スペクトル制御システムの複数層を応力制御システムへ適用するために採用され得る好ましい堆積法は、熱蒸着、(イオンビームアシスト有りの又は無しの)電子ビーム蒸着又はスパッタ堆積等の任意の適切な真空蒸着システムから選択されることもある。スパッタ堆積が好ましい方法である。加えて、プラスチック基板の表面は、応力制御システムとスペクトル制御システムとの間の接着を改善するための表面処理を最初に受け得る。表面処理は、プラズマ放電コロナ放電グロー放電及びUV照射の内の任意から選択され得る。

0030

スペクトル制御システムの各個別の層の好ましい光学的厚さは、もちろん、所望の光学効果に依存するであろう。従って、各異なる製品に関して、予想されるものは、異なるセットの“好ましい光学的厚さ”が存在するであろうことである。4層スタックであるスペクトル制御システムにおいて、例えば、上記で提供された例において、第1のCrZr層が、2と40nmとの間の範囲における好ましい物理的厚さを有し得ることが想定されることに留意すべきである。第2層は、20と200nmとの間の範囲における物理的な好ましい厚さを有し得る。第2の層は、48と101nmとの間の範囲における、より好ましい物理的厚さを有し得る。第3の層は、2と40nmとの間の範囲における好ましい物理的厚さを有し得る。第3の層は、6.7と25nmとの間の範囲における、より好ましい物理的厚さを有し得る。第4の層は、15と200nmとの間の範囲における好ましい物理的厚さを有し得る。第4の層は、15と40nmとの間の範囲における、より好ましい物理的厚さを有し得る。

0031

応力制御システムの説明にここで戻ると、上述のように、応力制御システムは理想的には、(任意の保護層無しでの測定のとき)装飾コーティングの全体の残留応力が圧縮性であるが、プラスチック基板に適合することになることを確実にし得る、材料の一以上の層から構成される。この点において、“互換性のある”層は、プラスチック基板への優れた接着を示すものであろう。

0032

この点において、この応力範囲において、被覆基板が、耐久性試験、例えば塩噴霧熱ショック乾熱、浸漬及び湿度試験を通して優れた性能を示すことになることが見出された。本明細書を通して、この範囲は、“所望の応力窓”と呼ばれるであろう。それでもやはり、所望の応力窓に関する代替範囲は、−6MPa未満、又は−63MPa未満、又は−76MPa未満、又は−100MPa未満、又は−110MPa未満、又は−112MPa未満、又は160MPa未満である。さらに、応力窓の下限は、−360MPa以上、−359MPa以上、−300MPa以上、−250MPa以上、又は−200MPa以上であり得る。これらの範囲のさらなる組み合わせもまた、本発明によって意図される。例えば、応力窓は、0MPaから−300MPa;−63MPaから−300MPa、−75MPaから−300MPa、−110MPaから−300MPa、又は0MPaから−250MPaの間等であり得る。

0033

上述のように、応力制御システムは理想的には、全体の残留応力が所望の応力窓に維持されるように、装飾コーティングの全体の残留応力をバランスするために用いられる。この点において、吸収層及び透明層の(並びに、存在する場合、保護層の)組み合わせの光学的厚さが、スペクトル制御システムが所望の光学効果を提供するように選択されるとき、応力制御システムは、装飾コーティングの全体の残留応力を所望の応力窓に維持するために、適切な量の圧縮応力の層を含む必要がある。

0034

プラスチック基板への応力制御システムの一以上の層を適用するために採用され得る好ましい堆積法は、熱蒸着、(イオンビームアシスト有り又は無しの)電子ビーム蒸着、又はスパッタ堆積等の、任意の真空蒸着システムから選択され得る。スパッタ堆積が好ましい方法である。加えて、基板の表面は、応力制御システムと基板との間の接着を改善するための表面処理を最初に受け得る。表面処理は、プラズマ放電、コロナ放電、グロー放電及びUV照射の内の任意から選択され得る。

0035

一形態では、応力制御システムは、その層の内の一以上の堆積パラメータを最適化することによって、所望の応力窓を達成するために調整され得る。これらのパラメータは、スパッタ出力ガス圧力窒素ガスドーピング及びコーティング厚さを含む。応力はまた、基板加熱によって熱応力成分を導入することによって、又は、応力制御システムの堆積前に直接的に前処理プロセスを実施することによって、より圧縮性の(又は、より伸縮性でない)ように調整され得る。スペクトル制御システムを備える応力制御システムの相互作用は複雑であり、全体の残留応力の調整は、理想的には完全なコーティング“スタック”である全体の装飾コーティングを参照して実施される。

0036

この点において、全体の残留応力は、ガラス顕微鏡カバースライド上に堆積された完全なスタックとしての(このような保護層が利用されるであろうときでさえ、保護層無しの)スペクトル制御システム及び応力制御システムの測定された応力プロファイルである。応力測定は、コーティング堆積の前後で応力測定装置(例えば、Sigma Physik SIG−500SP)内にガラススライドを配することによって得られる。

0037

典型的には、層が所望の光学効果を達成するために完全に近い(且つ、一貫性のある)組成を維持する必要があるのでスペクトル制御システムにおいて応力を調整する余地はほとんどなく、スペクトル制御システムにおいて結果として得られる応力が、制御可能でない傾向にあり、伸縮性、又はときどき、わずかに圧縮性のみであろうことを意味する。そのため、それが、装飾コーティングの全体の残留応力を所望の圧力窓に持ち込むように調整された応力制御システムである。例えば、スペクトル制御システムが高度に伸縮性の場合、応力制御システムは、所望の圧力窓を達成するために、応力において圧縮性であり、より高い大きさであることが必要であろう。

0038

応力制御システムは好ましくは、堆積されたときに、高いレベルの圧縮応力を生成する単一層の材料であるだろう。それらの圧縮応力に関して既知の材料は、SiOx,SiOxNy,CrNx,NbOx,TaOx及びZrOxであり、x及びyは好ましくは両方とも0.1と2.0との間である。

0039

応力制御システムは多層システムであり得、好ましい応力制御層が基板と互換性がない(乏しい接着を示す)ときに必要とされ得る。この場合、圧縮性の又はわずかに伸張性の互換性のある層が、基板上に堆積されることになり、その後、高度に圧縮性の層が頂部上に堆積されることになる。多層システムの例は、CrN/Nb2O5であり得る。このような多層応力制御システムは、基板に適合する高度に圧縮性の応力を得るであろうことが想定される。

0040

そのため、所望の光学効果が他の一つの所望の光学効果であるように変更されることが必要とされるとき、例えば、異なる色を生じさせるためにスペクトル制御システムの吸収層及び透明層のいずれか又は両方に関して異なる光学的厚さに選択することによって、装飾コーティングの全体の残留応力が所望の残留応力窓において維持されることを確実にするために応力制御システムに関して、付随する変化が必要とされる可能性も高いであろうことが明らかであろう。

0041

そのため、本発明はまた、プラスチック基板へ装飾コーティングを適用するための方法であって、装飾コーティングが所望の光学効果を備える被覆基板を提供し、装飾コーティングがスペクトル制御システム及び応力制御システムを含み、スペクトル制御システムが複数層であり、任意で保護層を含み、応力制御システムが少なくとも単一層であり、スペクトル制御システムの複数層が透明層と交互の吸収層である、方法を提供する。本方法は:
a)所望の光学効果を決定する段階と;
b)スペクトル制御システムに関して必要な光学的厚さを参照して、所望の光学効果を提供するであろう適切なスペクトル制御システムを決定する段階と;
c)任意の保護層無しで測定されるときに装飾コーティングの全体の残留応力が圧縮性であるような量の圧縮応力を有する適切な応力制御システムを決定する段階と;
d)プラスチック基板上に適切な応力制御システムをコーティングする段階と;
e)応力制御システム上に適切なスペクトル制御システムをコーティングする段階と;
f)それによって、所望の光学効果を備える被覆プラスチック基板を形成する段階と、を含む。

0042

本発明のプラスチック基板は、任意の適切なプラスチック材料から形成され得る。例えば、プラスチック基板は、ポリアクリレートポリエステルポリスチレンポリエチレンポリプロピレンポリアミド、ポリアミド、ポリカーボネートエポキシフェノール樹脂アクリロニトリルブタジエンスチレンアクリロニトリル−スチレンアクリレートアセタール及びこれらのブレンドを含む群から選択された材料から形成され得る。好ましいプラスチック基板材料は、ポリカーボネート、ポリ(2,2’−ジヒドロキシフェニルプロパンカーボネート、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート)、ポリメチルメタクリレート及びポリスチレン、又はそれらのブレンドを含む。好ましい形態では、基板は典型的には、0.1mmから20mmの範囲における、より好ましくは1mmから5mmの範囲における、最も好ましくは2mmから3mmの範囲における物理的厚さを有するであろう。

0043

本発明の装飾コーティングを担持する製品はまた、任意で装飾コーティングのスペクトル制御システムの一部であり得る、又は、装飾コーティング上であり得る上述の保護層等の、装飾コーティング内で、装飾コーティングと基板との間の何れかで、他のコーティングを含み得る。特に、いくつかの実施形態では、装飾コーティングと基板との間にハードコーティングを含むことが有利であろうことが想定される。この形態では、ハードコーティングは、全体の所望の光学効果に寄与しない保護層であり、一方で他の実施形態では、装飾コーティング上の外部の保護層それ自身がハードコーティングであるだろう。

0044

この点において、“ハードコーティング”であると言われるコーティングは、基板よりも硬くて固く、それによってその基板の耐摩耗性を増加させるコーティングである。このような耐摩耗性ハードコーティングは、衝撃及び引っかきに起因する損傷を減少させるものである。耐摩耗性は、テーバー摩耗試験機(Taber Abrader)によって、又は既知のスチールウール試験(Steelwool Test)によって、ASTMF735 “Standard Test Method for Abrasion Resistance Abrasion Resistance of Transparent Plastics and Coatings Using the Oscillating Sand Method”,ASTM D4060 “Standard Test Method for Abrasion Resistance of Organic Coatings”等の試験を介して測定され得る。

0045

さらに、いくつかのプラスチック基板は、特定の溶媒によって損傷され得る;例えば、ポリカーボネートは、アセトンによって損傷される。それらが、通常の溶媒、例えばディーゼル燃料石油バッテリー酸、ブレーキ液不凍液、アセトン、アルコール、自動透過液油圧オイル、及びアンモニアベース窓ガラス洗剤への暴露に耐えるための能力を指す、“化学的耐性がある”ことが本発明の装飾コーティングに適し得る多くの製品に関する要件である。この点において、ハードコーティングが、このような化学的耐性を備える本発明の装飾コーティングを担持する製品を理想的には提供することが理解されるであろう。

0046

ハードコーティングは好ましくは、一以上の耐摩耗層から形成され、且つ、プラスチック基板へ良く結合し、後続の耐摩耗層に関する好ましい材料を形成するプライマー層を含み得る。プライマー層は、任意の適切な材料によって提供され得、且つ、例えば、アクリルポリマーアクリルモノマーメタクリロキシシランとのコポリマー、又は、メタクリルモノマーベンゾトリアゾール基又はベンゾフェノン基を有するアクリルモノマーとのコポリマー等の有機樹脂であり得る。これらの有機樹脂は、単独で、又は二以上の組み合わせで用いられ得る。

0047

耐摩耗層は好ましくは、有機シリコンアクリルウレタンメラミン又はアモルファスSiOxCyHzから成る群から選択される一以上の材料から形成される。最も好ましくは耐摩耗層は、その優れた耐摩耗性及び物理蒸着膜との適合性に起因して、有機シリコン層である。例えば、有機シリコンポリマーを含む耐摩耗層は、ディップコーティング又は同様のもの等の方法によって以下の化合物から選択された化合物の層を形成すること、及びその後層硬化することによって形成され得る:トリアルコキシシラン又はトリアシルオキシシラン、例えばメチルトリメトキシシランメチルトリエトキシシランメチルトリメトキシエトキシシラン,メチルトリアセトキシシラン,メチルトリプロポキシシラン,メチルトリブトキシシランエチルトリメトキシシランエチルトリエトキシシランビニルトリメトキシシランビニルトリエトキシシランビニルトリアセトキシシラン,ビニルトリメトキシエトキシシラン,フェニルトリメトキシシランフェニルトリエトキシシランフェニルトリアセトキシシラン,ガンマクロロプロピルトリメトキシシラン,ガンマ−クロロプロピルトリエトキシシラン,ガンマ−クロロプロピルトリプロポキシシラン,3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシランガンマ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン,ガンマ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン,ガンマ−(ベータグリドキエトキシプロピルトリメトキシシラン,ベータ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン,ベータ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン,ガンマ−メタクリロキシプロピルトリメトキシ(methyoxy)シラン,ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン,ガンマ−アミノプロピルトリエトキシシラン,ガンマ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン,ガンマ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン,N−ベータ(アミノエチル)−ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン,ベータ−シアノエチルトリエトキシシラン及び同様のもの;並びに、ジアルコキシシラン又はジアシルオキシシラン、例えば、ジメチルジメトキシシランフェニルメチルジメトキシシラン,ジメチルジエトキシシラン,フェニルメチルジエトキシシラン,ガンマ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン,ガンマ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン,ガンマ−グリシドキシプロピルフェニルジメトキシシラン,ガンマ−グリシドキシプロピルフェニルジエトキシシラン,ガンマ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン,ガンマ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン,ジメチルジアセトキシシラン,ガンマ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン,ガンマ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン,ガンマ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン,ガンマ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン,ガンマ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン,ガンマ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン,メチルビニルジメトキシシラン,メチルビニルジエトキシシラン及び同様のもの。

0048

耐摩耗層は、溶媒蒸着、又は、適切なモノマーを介したプラズマ強化化学気相蒸着(PECVD)が後に続く、液体におけるディップコーティングによってプラスチック基板上へコーティングされ得る。フローコーティング又はスプレーコーティング等の代替堆積技術もまた適切である。ハードコーティングの耐摩耗性を改善するために、耐摩耗層の後続のコーティングが、前のコーティングのエージング及び汚染を避けるために、好ましくは48時間の期間内に、追加され得る。

0049

耐摩耗層の厚さは好ましくは、十分な耐摩耗性を提供することを補助するために好ましくは選択される。この点において、十分な耐摩耗性は、未被覆プラスチック基板(例えばポリカーボネート)に対して5のバイエル(Bayer)摩耗比である、又は、代替的にはテーバー(Taber)摩耗試験によって、500サイクルでの500g荷重及びCS10Fホイールによる試験後に15%未満のデルタヘイズを有する(%ヘイズはASTMD1003のように測定される)、と本明細書では見なされる。これらの要件を満たすことによって、有機シリコンが耐摩耗層として用いられるとき、ハードコーティングの厚さは、好ましくは約1ミクロンから約15ミクロンの範囲であり、最も好ましくは3と7ミクロンとの間である。

0050

見た目の外観に対する洗練は、基板をパターニングすることによって達成され得る。例えば、パターニングされた射出成形金型の使用を介して、パターンは、基板の前面上に形成され得る。所望の光学効果の例は、艶消しステンレススチール再現することであり、互いに密接に隣接して配されたランダム長さ(1と5cmとの間)の平行線が、本発明によって後に被覆されるときに、この外観を達成し得ることが見出されてきた。

0051

艶消しステンレススチールとの見た目の比較を改善するためのさらなる洗練は、パターン化基板へ適用されるハードコーティング保護層へのマット添加剤の組み込みである。この点において、マット効果は、マット添加剤の小さな(通常〜5μm)粒子によって生成される凹凸面に起因して達成されることが知られている。ハードコートへのマット添加剤の追加を介した保護層の変更によって、“サテン”外観もまた達成され得る。これは、かなりの拡散反射成分(10%と30%との間の、好ましくは16%の拡散反射、及び〜8%の鏡面反射)によって特徴づけられる。

0052

本発明のさらなる形態では、装飾コーティングは、耐摩耗性をさらに向上させるために、又は、被覆製品洗浄性を補助するために、保護層によってオーバーコーティングされ得る。例えば、保護層は、以下の、疎水性親水性、疎油性、親油性及び撥油性の特性、又はそれらの組み合わせを含む、特徴を示す材料から形成され得る、且つ、上述されたような(マット添加剤(粒子)を有する又は有さない)ハードコーティングを含み得る。

0053

本発明に従う装飾的な被覆プラスチック基板に関する可能な使用に関して、上記で予示したように、被覆プラスチック基板は、プレミアム自動車用内装及び外装トリム部品、消費財及び家庭用品を含む様々な消費財上のデザイナー表面として、並びに、ファッショナブルな家庭用電子製品、並びに、それらのグッズのための部分的な又は全部の表面としての何れかとして用いられ得る。

0054

また、被覆プラスチック基板は、適切な状況において、“点灯するまで隠される”、及び一般的にはバックライトと時々呼ばれる、製品に関する照射パターンを提供することができる。この点において、所望の光学効果は、光が照射パターンを生成するためにコーティングを通して光らせられ得るような正確な%R及び%Tを選択することによって達成され得る。しかしながら、背面照明が存在しないとき、製品の見かけの外観は、均一に見えるようであり、目に見えるパターンが存在しないようである。

図面の簡単な説明

0055

本発明の第1の好ましい実施形態に従う被覆プラスチック基板の概略図であり、そのスペクトル制御システム及びその応力制御システムの観点から装飾コーティングを示す。
本発明の第2の好ましい実施形態に従う被覆プラスチック基板の概略図であり、(本発明の“点灯するまで隠される”機能を示す)以下の実施例2及び3の製品を代表する。
実施形態に従う被覆基板の概略図を示す。

実施例

0056

様々な実施例を参照して、本発明の様々な好ましい実施形態のより詳細な説明を提供する前に、本発明のタイプの多層コーティングにおける応力の役割及び測定のいくらかの説明を提供することが有用であろう。

0057

内部応力パラメータを制御することが可能である観点では、理想的には装飾コーティング全体の応力は、大きさ及びモードの両方において、制御されるであろう。この点において、本明細書を通して、“差応力”との用語は、応力制御システムとスペクトル制御システムとの間の応力における差異を意味するとして取られるべきであり、それらの間の界面で経験される界面ひずみを代表する。“全体の残留応力”との用語は、応力制御システムとスペクトル制御システムとの組み合わされた応力を意味するとして取られるべきであり、そのため、任意の保護層のない場合に測定されるように、結果として得られる又は絶対的な応力としてみなされ得る。

0058

多くのコーティング層は、室温で伸張性であり、プラスチック基板に適用されるとき、高温、例えば85℃(自動車業界標準)へ暴露されるときにひび割れる(craze)。このような層(典型的には7×10−6mm/mm/℃から20×10−6mm/mm/℃の範囲である)とプラスチック基板(典型的には40×10−6mm/mm/℃から70×10−6mm/mm/℃の範囲である)との間の熱膨張係数(CTE)における差異に起因するように思われ、プラスチック基板は、加熱されたときにその層よりも顕著に膨張する。より大きな大きさの応力を備える圧縮性の層を適用することによって、伸張性の応力における減少が達成され、これは、上述の温度及び熱衝撃への暴露の間に生じるひび割れを抑制することが見出された。

0059

本発明の装飾コーティングを備えるプラスチック基板をコーティングするとき、(応力制御システムとスペクトル制御システムとの組み合わせの応力である)装飾コーティングの全体の残留応力は、好ましくは、それが所望の圧力窓内に入るように制御される。しかしながら、この制御を補助するために、個々の層の応力範囲に関して知られることが有用であり、それらが装飾コーティングに組み込まれるときにそれらが所望の全体の残留応力をもたらすようになる。

0060

“測定された”応力値と“計算された”応力値との間の区別に関連して、差応力及び残留応力の両方が、任意の所与コーティングシステムに関して計算され得ることが理解されるであろう。この点において、本出願人の同時係属中の国際特許公開WO2011/075796 A1への参照が為され、“差応力”及び“残留応力”に関する値を決定するための、並びに応力を計算するための適切な方法の完全な説明に関して、その完全な内容が、当該参照によって本明細書に組み込まれる。

0061

実施例
実施例1−所望の光学効果−高い%Tを備える、ピアノブラックのスペクトル的に反射した外観
射出成形ポリカーボネート基板は、洗剤によって商用の超音波洗浄システムを介して最初に洗浄される。蒸留水における最終的なすすぎは、清潔な(ゴミの無い)環境において必要とされる。基板はその後、10mm/sの引き上げ速度でMomentive PHC−587Bにおいてディップコートされる。10分のフラッシュオフ時間(flash−off time)は、溶媒がゆっくりと蒸発して、大部分がタックフリーであることを可能にする。基板はその後、130℃で45分間、硬化炉へ移動される。後続のコーティングが、ハードコーティングのエージング/汚染を避けるために、48時間の期間内に実施される。

0062

基板は、サンプルが配され、排気され、コーティングされる、単一のコーティングチャンバーから成る、バッチタイプの真空スパッタコーター(PylonMET VXL)内にロードされる。このチャンバー内で、サンプルは8×10−5mbar以下の圧力へ排気された。基板に対して110mmの距離でターゲットが存在し、以下は堆積条件であった。

0063

0064

0065

0066

0067

0068

0069

0070

実施例2−所望の光学効果−高い%Tを備える明るいクローム
一般的に実施例1に記載されるようなプロセスが採用され、以下の変更を有する。

0071

0072

層の測定された残留応力が決定され、耐久性能が試験され、実際の光学的測定が得られた。結果は、以下の表4、5及び6に記載される。

0073

0074

0075

0076

実施例3−所望の光学効果−不透明な暗灰色(照射パターンのための)
一般的に実施例1に記載されるようなプロセスが採用され、以下の変更を有する。しかしながら、応力制御システムとスペクトル制御システムの適用の間にサンプルが“ベント”されて、金属アブレーション/除去が照射パターン(“点灯するまで隠される”とも呼ばれる)機能を可能にすることもまた留意されるべきである。この実施形態に従う被覆基板の概略図は図2に示される。

0077

0078

0079

層の測定された残留応力が決定され、実際の光学的測定が得られた。結果は、表7及び8に記載される。

0080

0081

0082

実施例4−所望の光学効果−暗灰色(高い%T)
一般的に実施例1に記載されるようなプロセスが採用され、以下の変更を有する。この製品は、実施例3と同様の、前からの外観を有するが、光はそれを、より容易に透過し得て、追加された所望の光学効果を達成し、ディスプレイスクリーン又は“隠れた”照明を覆うことになり得る。

0083

0084

層の測定された残留応力が決定され、耐久性能が試験され、実際の光学的測定が得られた。結果は、表9、10及び11に記載される。

0085

0086

0087

0088

実施例5−所望の光学効果−艶消しステンレススチール効果
この実施例は、マット添加剤を含むハードコートを備え、保護層としてのハードコートを共に備える、パターン化基板を提供する。この点において、パターン化された射出成形金型ツールは、パターン化されたポリカーボネート基板を射出成形するために用いられる。

0089

基板は、30体積%でのIPAによってさらに希釈された、9%重量/体積濃度でのExxene S−44HRD添加剤によって、Momentive PHC−587Bにおいてスプレーコートされる。厚さは、プロファイメトリーによってマットハードコートの谷及びピークそれぞれにおいて測定され、0.5と4μmとの間であった。

0090

0091

0092

0093

層の測定された残留応力が決定され、耐久性能が試験され、実際の光学的測定が得られた。結果は、表12、13及び14に記載される。

0094

0095

0096

0097

実施例6−所望の光学効果−サテンクローム効果
一般的に実施例1に記載されるようなプロセスが採用され、以下の変更を有する。加えて、マット添加剤が、保護層としてのハードコートにおいて含まれて、所望の拡散反射を達成する。

0098

0099

0100

0101

層の測定された残留応力が決定され、耐久性能が試験され、実際の光学的測定が得られた。結果は、表15、16及び17に記載される。

0102

0103

0104

0105

実施例7−所望の光学効果−正確な%Tを備える明るいクローム(IR及びrf透明性に関して非伝導性
一般的に実施例1に記載されるようなプロセスが採用され、以下の変更を有する。特に、サンプルは、ターゲットの内の二つがコスパッタリングを達成するように配された3つのスパッタターゲットから成る、特注のコーティングチャンバー内にロードされた。

0106

0107

0108

0109

層の測定された残留応力が決定され、実際の光学的測定が得られた。結果は、表18及び19に記載される。

0110

0111

0112

実施例8−所望の光学効果−薄い色の基板上で高い%Tを備えるピアノブラック
一般的に実施例1に記載されるようなプロセスが採用され、以下の変更を有する。特に、“薄い色の”ポリカーボネートは、所定量の黒いLexan 141と共に透明なLexan LS2を混合することによって達成されて、基板の射出成形前に49%の光学的透過を達成する。

0113

0114

0115

層の測定された残留応力が決定され、耐久性能が試験され、実際の光学的測定が得られた。結果は、表20、21及び22に記載される。

0116

0117

0118

実施例9−所望の光学効果−青いクローム
一般的に実施例1に記載されるようなプロセスが採用され、以下の変更を有する。

0119

0120

0121

層の測定された残留応力が決定され、耐久性能が試験され、実際の光学的測定が得られた。結果は、表23、24及び25に記載される。

0122

0123

0124

0125

実施例10−明るいクローム(複雑な形状を備える基板−惑星パイロン
この技術は、複雑な形状を備える基板上でコーティングの一貫性及び再現性を改善するために用いられる。典型的には、基板は、コーティングされることになる複数の表面をそれが含む場合、複雑な形状を有するとして分類されることになり、表面の内の少なくとも2つの面が、互いに対して45度超の角度で曲げられる。例えば、コーティングされることになる少なくとも2つの表面の面は、平角を少なくとも45度超えた角度で曲げられて、225度以上の、対面の優角を形成し得る。代わりに、コーティングされることになる少なくとも2つの表面の面は、互いに向かって少なくとも45度で曲げられて、135度未満の、鈍角又は実際の対面の角度を形成し得る。

0126

複雑な形状を備える基板をコーティングするプロセスは、実施例1において記載されたものと同様であり、以下の変更を有する。

0127

複雑な形状を有する基板上への、より均一な堆積を得るために、基板は、バッチタイプの真空スパッタコーター内にロードされる。基板はその後、コーティングの堆積の間に、スパッタコーターにおいて2つの軸の周りを回転する。2つの軸は平行であり、主軸はチャンバーの中心であり、副軸は、一般的には中心軸よりも外周により近く、主軸とコーティングドラムの外周との間に配される。基板は、それが副軸上を回転し、且つ同時に副軸が主軸の周りを回転するように、取り付けられる。このように、基板の回転は、太陽の周りの惑星の回転にそっくりであり、それゆえこの技術は、“惑星運動”とも呼ばれる。

0128

基板の回転の間中ずっとターゲットに対して異なる角度で基板の一部を配することによって、この共回転は、複雑な形状を有する基板が自己遮蔽しないことを確実にする。

0129

堆積パラメータは以下に記載される:

0130

0131

0132

0133

層の測定された残留応力が決定され、耐久性能が試験された。結果は、それぞれ、表26、27及び28に記載される。

0134

0135

0136

0137

実施例11−明るいクローム(照射パターンに関して、ゼロ光学透過
この技術は、コーティングを介したゼロ光学透過を有するコーティングを提供するために用いられる。コーティングの一部はその後、レーザーエッチング等の技術を介して、コーティングの全深さを通して切除され得、それによって、背面照明によって照らされ得るパターンを形成する。コーティングのゼロ明所透過は、背面照明源の光の裏抜けを防止する。この実施形態に従う被覆基板の概略図が図3に示される。

0138

本発明のこの実施形態がとり得る1つの特定の形態は、自動車のための装飾バッジの形態である。このような実施形態は、本発明に従うゼロ光学透過の装飾コーティングを備えるバッジの、所望の形状で形成されるプラスチック基板を含む。装飾コーティングの一部はその後、下層着色材料によって強調され得る、文字及びグラフィックスをコーティング内に導入するために、レーザーエッチングされる又は除去される。さらに、個々のハイライトが、レーザーアブレーション又は他の受け入れ可能な手段を介して基板から完全に除去されるコーティングの一部の形態でコーティング内に導入され得て、コーティングを通る制御された光透過を許可する。バッジはその後、背後から光を当てられ得て、ハイライトを強調し、所望の視覚アピールを生成する。

0139

同様のレーザーエッチングが、電気めっきプラスチック基板上で試みられた。問題としては、銅、ニッケル及びクロムの比較的厚い電気めっき層を除去するのに必要とされるレーザーの出力が、プラスチック基板を焼いて損傷させることである。有利には、本発明のコーティングシステムは、このような装飾品を可能にする。

0140

実施例1において記載されるプロセスが採用される。以下の変更を有する。

0141

0142

0143

0144

層の測定された残留応力が決定され、耐久性能が試験された。結果は、それぞれ、表1及び2に記載される。

0145

0146

0147

実施例12−明るいクローム(ゼロ光学透過−低い残留応力−圧縮性)
実施例11に記載されるようなプロセスが採用される。以下の変更を有する:

0148

0149

層の測定された残留応力が決定され、耐久性能が試験された。結果は、それぞれ表1及び2に記載される。

0150

0151

0152

0153

実施例13−明るいクローム(ゼロ光学透過−低い残留応力−伸張性)
実施例11に記載されるようなプロセスが採用される。以下の変更を有する:

0154

0155

層の測定された残留応力が決定され、耐久性能が試験された。結果は、それぞれ、表1及び2に記載される。

0156

0157

0158

0159

実施例14−高温条件下での耐久性の測定
受け入れ可能性に関して、装飾コーティングは、作動条件下で十分な耐久性を有することを必要とし、多くの場合、規制された又は業界/製造業者ガイドラインを満たさなくてはならない。自動車用目的に関して、コーティングは、115℃までの温度でひび割れを示さない必要がある。

0160

自動車用目的に関する装飾コーティングの耐久性を評価するために、同じ光学特性備えるコーティングを有する一連のサンプルは、残留応力プロファイルを変化させて生成された。サンプルは、応力関連の任意の問題をあらわにするために、一時間の期間の間、可変乾燥温度を受けた。

0161

試験の結果は、表38において以下に与えられる。分かるように、装飾コーティングの全体の残留応力が圧縮性であった装飾コーティングを有するサンプルは、115℃までの温度でひび割れを示さなかった一方で、全体の残留応力が伸張性であった装飾コーティングを備えるサンプルは、110℃という低い温度の熱さの間にひび割れを示した。

0162

0163

業者は、具体的に記載されたもの以外の変形及び修正が存在し得ることを理解するであろう。本発明がこのような変形及び修正をすべて含むことが理解されるべきである。本発明はまた、本明細書において参照された又は示されたすべての段階、特徴、組成及び化合物を個別に又は一括して含み、且つ、ステップ又は特徴の内の任意の二以上の、任意の及びすべての組み合わせを含む。

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