塗布膜形成方法、ガラス代替物
【要 約】
【課題】高分子材料からなる基材と電気伝導体薄膜と塗布膜から成る塗工品と塗布膜形成方法を提供する。
【解決手段】高分子材料から成る基材２１の表面に電気伝導体薄膜２２を成膜し、さらにその電気伝導体薄膜２２の表面に塗布液膜２３を成膜して得られた塗工対象物２０2の塗布液膜２３に向けて電磁波を照射する。電磁波が照射されると、誘導加熱効果により電気伝導体薄膜２２の塗布液膜２３内に渦電流が発生し、発生した渦電流によりジュール熱が生じ、電気伝導体薄膜２２は、加熱され、塗布液膜２３は電気伝導体薄膜２２からの熱伝導により加熱され、昇温する。塗布液膜２３の溶媒が蒸発温度以上に加熱されると溶媒は蒸発し、塗布液膜２３は乾燥し、塗布膜２４が形成され、本発明の塗工品２０3が得られる。
【課題】高分子材料からなる基材と電気伝導体薄膜と塗布膜から成る塗工品と塗布膜形成方法を提供する。
【解決手段】高分子材料から成る基材２１の表面に電気伝導体薄膜２２を成膜し、さらにその電気伝導体薄膜２２の表面に塗布液膜２３を成膜して得られた塗工対象物２０2の塗布液膜２３に向けて電磁波を照射する。電磁波が照射されると、誘導加熱効果により電気伝導体薄膜２２の塗布液膜２３内に渦電流が発生し、発生した渦電流によりジュール熱が生じ、電気伝導体薄膜２２は、加熱され、塗布液膜２３は電気伝導体薄膜２２からの熱伝導により加熱され、昇温する。塗布液膜２３の溶媒が蒸発温度以上に加熱されると溶媒は蒸発し、塗布液膜２３は乾燥し、塗布膜２４が形成され、本発明の塗工品２０3が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性樹脂の技術分野にかかり、紙、又はプラスチックなどから成る高分子材料と電気伝導体薄膜と塗布膜から成る塗工品と塗布膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系樹脂は、熱硬化型塗料との密着力は得られ難く、オレフィン系樹脂から成る基材の表面をプラズマ処理し、基材の表面改質をしたうえで、熱硬化型塗料が塗布されている。
熱硬化型塗料が塗布された基材を乾燥するには、その基材を乾燥室に配置し、乾燥室内で、熱硬化型塗料の硬化温度程度の温風を基材に供給することにより、溶媒を蒸発させ、塗料を硬化させている。
【０００３】
金属板に電磁波を照射すると金属板の内部に渦電流が生じ、金属板の内部が加熱されることは、公知であり、金属に対する電磁波の照射は、金属粒の窒化及び酸化処理や金属粒同士の焼結等の目的に用いられている。
出力２０Ｗ〜２０ＫＷの電磁波を水性塗料に照射して、水性塗料を乾燥させる方法が下記文献に記載されているが、１２０度以上の高温硬化型塗料では、乾燥、硬化しにくい。
【特許文献１】特開２００４-３４４８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、基材を熱変形、溶解せずに、塗布液膜を乾燥、硬化し、塗布膜と電気伝導体薄膜及び、電気伝導体薄膜と基材との密着力を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、高分子材料から成る基材の表面に電気伝導体薄膜を成膜する電気伝導体薄膜成膜工程と、前記電気伝導体薄膜の表面に塗布液膜を成膜する塗布液膜成膜工程と、前記塗布液膜に向けて電磁波を照射して前記塗布液膜側の前記電気伝導体薄膜の表面を発熱させ、前記塗布液膜側の前記電気伝導体薄膜の表面から熱伝導により前記塗布液膜を加熱し、前記塗布液膜を乾燥、硬化させる電磁波加熱工程とを有する塗布膜形成方法である。
本発明は、前記基材は、フィルムであり、前記基材が巻き回されている原反ロールから引き出された前記基材が、巻き取りロールに巻き取られ、前記基材が静止又は、移動しながら前記電気伝導体薄膜成膜工程と、塗布液膜成膜工程と、電磁波加熱工程とを行う塗布膜形成方法である。
本発明は、前記電気伝導体薄膜成膜工程は、前記電気伝導体薄膜をスパッタリングにより成膜する塗布膜形成方法である。
本発明は、前記基材は、板状のポリカーボネイトであり、前記電気伝導体薄膜は、透明なＮｉ-Ｃｒであり、前記塗布膜はハードコート塗料であり、塗布膜成膜方法によって得られるガラス代替物である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、従来の塗布膜と基材との密着力と比べ塗布膜と電気伝導体薄膜及び、電気伝導体薄膜と基材との密着力が高くなり、従来の焼き付け塗装と比べて短い時間で塗布液膜を乾燥、硬化することができる。また、本発明のガラス代替物は、ポリカーボネイトと比べて、塗布膜との密着力が高いので寿命が長い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
＜本発明の第一例＞
本発明の塗布膜形成方法の第一例を説明する。
図１（ａ）の符号２１は、高分子材料から成る基材であり、プロセス対象物である。
図２の符号１０は電気伝導体薄膜成膜装置である。電気伝導体薄膜成膜装置１０は、真空槽１１を有しており、真空槽１１の内部の天井部分に導電性材料から成るターゲット１２が配置されている。ターゲット１２にはターゲット電源２５が接続され、真空槽１１にはガス導入系２６と真空排気系２７が接続されている。真空排気系２７により真空槽１１の内部を真空排気して真空雰囲気にし、真空槽１１の内部に基材２１を配置する。ガス導入系２６から真空槽１１の内部にスパッタガスを導入し、ターゲット１２に電圧を印加し、スパッタガスのプラズマを形成し、ターゲット１２をスパッタリングすると、基材２１の表面に電気伝導体薄膜２２が形成される。
【０００８】
図１（ｂ）の符号２０1は、基材２１と、基材２１上に成膜された電気伝導体薄膜２２から成る塗工対象物である。
所定膜厚の電気伝導体薄膜２２が形成された後、真空槽１１内に大気を導入し、塗工対象物２０1を真空槽１１の外部に取り出す。
【０００９】
上記例では、電気伝導体薄膜２２の製造方法には、スパッタリングを用いたが、これに限定されるものではなく、真空蒸着、電解及び無電解めっき等の方法を用いて電気伝導体薄膜２２を形成してもよい。透明度が得られる薄さの電気伝導体薄膜２２の成膜には、スパッタリングが適している。
【００１０】
真空槽１１の外部に取り出した塗工対象物２０1を、図３の塗布液膜成膜装置３１の下に配置し、塗布液膜成膜装置３１の噴出部（不図示）と電気伝導体薄膜２２の表面を対面させる。
塗布液膜成膜装置３１は、噴出部から塗布液の液滴を噴霧して、電気伝導体薄膜２２の表面に着弾させて、塗布液膜２３を成膜できるように構成されている。符号３６は噴霧された液滴である。
【００１１】
塗布液膜２３の成膜方法は、これに限定されず、噴出部から染み出した液滴を電気伝導体薄膜２２の上に配置してもよく、スクリーン印刷等で塗布液を塗布してもよいし、フィルム状の塗布液膜２３を電気伝導体薄膜２２の表面に貼付けてもよい。また、電気伝導体薄膜２２上に塗布液を塗布した後で、膜厚を調整するために余分な塗布液を除去する装置も本発明の塗布液膜成膜装置３１に含まれる。
塗布液と塗布液膜２３は溶媒と、溶媒に溶解又は分散された塗布物質で構成されており、溶媒や塗布物質は、基材２１と化学反応しない物質であり、電気伝導体薄膜２２が薄くて孔が形成され、基材２１と塗布液が接触する場合も基材２１は溶解されない。
【００１２】
図１（ｃ）の符号２０2は、基材２１と、基材２１上に成膜された電気伝導体薄膜２２と、電気伝導体薄膜２２上に成膜された塗布液膜２３から成る塗工対象物である。
電気伝導体薄膜２２と基材２１が加熱され、昇温する場合、電気伝導体薄膜２２より基材２１の熱膨張率が大きいから、同じ温度に昇温しても、電気伝導体薄膜２２より基材２１の方が伸びる。基材２１に成膜された電気伝導体薄膜２２に電磁波を照射した場合に、電気伝導体薄膜２２の膜厚が薄いときより厚いときの方が伸びる力が大きいので、電気伝導体薄膜２２と基材２１が接着する界面にかかる応力が大きくなる。後述する表１より、電気伝導体薄膜２２の膜厚が６０．０ｎｍを超えた６６．７ｎｍでは、基材２１と電気伝導体薄膜２２が密着する界面に密着力より大きな応力がかかり剥離し、剥離した部分に電荷が溜まりチャージアップして放電する。
電気伝導体薄膜２２の膜厚が３．３ｎｍ未満の１．７ｎｍでは、電磁波の照射では電気伝導体薄膜２２を十分に加熱できない。
【００１３】
塗工対象物２０2の上に、図４の電磁波照射装置３５を配置する。塗布液膜２３に向けて電磁波を照射すると電気伝導体薄膜２２内部に渦電流が発生し、ジュール熱が発生する。電磁波の周波数が３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの範囲では、誘導加熱効果により、電気伝導体薄膜２２を加熱することが可能と考えられる。
【００１４】
塗工対象物２０2の上に、図４の電磁波照射装置３５を配置する。塗布液膜２３に向けて電磁波を照射すると電気伝導体薄膜２２内部に渦電流が発生し、ジュール熱が発生する。
電磁波の周波数が２．４５ＧＨｚでは、渦電流が集中する表皮深さは、ニッケルでは約３μｍであり、電気伝導体薄膜２２の厚さはこれより充分に小さいことから、電気伝導体薄膜２２の内部では、ほぼ均一に渦電流が発生するものと考えられる。
【００１５】
電気伝導体薄膜２２内部の電磁波が照射された表面に近い部分を塗布液側領域２２1とし、基材２１に近い部分を基材側領域２２2とすると、塗布液側領域２２1および基材側領域２２2において渦電流のジュール熱が発生する。
【００１６】
塗布液側領域２２1は塗布液膜２３と接触しており、塗布液側領域２２1で発生した熱は塗布液膜２３を加熱し、塗布液膜中の溶媒を蒸発させる。
この溶媒の蒸発によって塗布液膜２３は冷却されるので、塗布液側領域２２1から塗布液膜２３へ熱が伝導され易くなっている。
塗布液膜２３の中の溶媒が蒸発温度以上に加熱されると溶媒は蒸発し、塗布液膜２３は乾燥、硬化し、電気伝導体薄膜２２上に塗布膜２４が形成される。
【００１７】
基材側領域２２2は基材２１と接触しており、基材側領域２２2で発生した熱は熱伝導により基材２１の表面を加熱する。しかし、加熱される基材２１の領城は、基材側領域２２2との接触面から数μｍの深さの範囲であり、基材２１全体の厚さからすると充分に小さく、基材２１全体が過熱されることではないため、熱変形しない。
【００１８】
塗布液膜２３の中の溶媒が蒸発温度以上に加熱されると溶媒は蒸発し、塗布液膜２３は乾燥、硬化し、電気伝導体薄膜２２上に塗布膜２４が形成される。
符号３７は、照射された電磁波を示している。
図１（ｄ）の符号２０3は、基材２１と、基材２１上に成膜された電気伝導体薄膜２２と、電気伝導体薄膜２２上に成膜された塗布膜２４から成る塗工品である。
この塗工品２０3の電気伝導体薄膜２２と基材２１との密着力は、電磁波照射前より強くなっており、その理由は、基材２１の表面が改質されたからと考えられる。
本発明において、電磁波の照射回数は一回に限定されず、複数回に分けて照射してもよい。
【００１９】
本発明の第一例では、温風による乾燥の替わりに電磁波を照射して塗布液膜を乾燥、硬化したが、温風による本乾燥の前に仮乾燥として塗工対象物２０2に電磁波を照射してもよい。
【００２０】
＜実施例１＞
本発明の第一例で、基材２１に厚さ１ｍｍ、縦５ｃｍ、横５ｃｍの板状のポリエチレンを用い、電気伝導体薄膜２２として３．３ｎｍ、１３．３ｎｍ、２０．０ｎｍ又は２６．７ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜を成膜し、塗布液にオキツモ株式会社製のＣＬ−２００を用い、塗布液膜２３の膜厚を５μｍとし、電磁波の照射電力を１００Ｗ、１５０Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗ、照射時間を３０秒として、塗工品２０3を得た。
予め、電磁波照射前に塗布液膜２３の重量を測定しておき、照射後に塗布膜２４の重量を測定し、電磁波照射前と後の塗布液膜２３の重量変化率を求めた。
【００２１】
図５に、Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚が、３．３ｎｍ、１３．３ｎｍ、２０．０ｎｍ、２６．７ｎｍの場合の測定結果をグラフ上に符号◆、■、●、▲で示す。
比較例として、膜厚が、３．３ｎｍ、１３．３ｎｍ、２０．０ｎｍ、２６．７ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜上の塗布液膜２３に対し、電磁波照射による塗布液膜２３の加熱に替え、温度７０℃の温風に１０分間曝して加熱し、他の条件は実施例１と同じにして得た結果をそれぞれ同じ符号(◆、■、●、▲)で示す。
【００２２】
また、ガラス上に膜厚５μｍのＣＬ−２００から成る塗布液膜を形成し、乾燥室内で１８０℃の温風に２０分間曝して乾燥させた場合の乾燥前と乾燥後の塗布液膜の重量変化率（約−３０％）を得た。図５中に、この重量変化率の値を通り、横軸と平行な基準線Ｋを点線で記載した。
ＣＬ−２００は、キシレン、Ｎ−ブタノール、シクロヘキサン、シリコーン等から構成されており、約１８０℃の温風に２０分間曝すと乾燥し、硬化する熱硬化型塗料であるから、１８０℃で加熱するのが望ましいが、基材２１がプラスチックから成る高分子材料では変形や剥離が起こり、望ましくない。
図５から、本発明の実施例１の重量変化率が、比較例の重量変化率より基準線Ｋに近い場合は、塗布液膜は１８０℃近くの温度で加熱されたと考えられるが、変形は生じておらず、望ましい。
それに対し、膜厚が１３．３ｎｍで３００Ｗの電磁波を照射した場合と、膜厚が１３．３ｎｍと２６．７ｎｍで５００Ｗの電磁波を照射した場合では、重量変化率の絶対値が３０％より大きく、Ｎｉ-Ｃｒ膜が加熱され過ぎて塗布膜２４が昇温し、塗布膜２４が分解したと考えられ、望ましくない。
【００２３】
＜実施例２＞
本発明の第一例で、基材２１に厚さ１ｍｍ、縦５ｃｍ、横５ｃｍの板状のポリエチレンを用い、電気伝導体薄膜２２として２０．０ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜を成膜し、塗布液にＣＬ−２００を用い、電磁波の照射電力を１５０Ｗとして、塗工品２０3を得た。
電磁波を照射後に塗布膜２４の表面温度を測定した。図６に、その測定結果をグラフ上に符号Ｍで示す。
これに対して電気伝導体薄膜２２の表面温度を測定するために、ポリエチレンの基材２１上に０ｎｍ、又は２０．０ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜を成膜した後、Ｎｉ-Ｃｒ膜に向けて照射電力を１００Ｗ〜３００Ｗの電磁波を照射し、電磁波の照射後にＮｉ-Ｃｒ膜の表面温度を測定した。
【００２４】
図６に、膜厚が、０ｎｍ、又は２０．０ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜の温度の測定結果を符号Ｌ1、Ｌ2で示す。
図５から、実施例２のＮｉ-Ｃｒ膜厚の膜厚条件及び加熱条件と同一条件で求められた重量変化率の絶対値は、３０％に近いので、図６で、塗布膜２４の温度が１８０℃以上になっていればＣＬ−２００は乾燥、硬化できると考えられる。
【００２５】
図６において、実施例２の塗布膜２４の温度と、塗布液膜２３を成膜していない以外は、実施例２と同一条件のＮｉ-Ｃｒ膜の温度を比較すると、その温度差は１０℃程度なので、塗布液膜２３を成膜していなくても、符号Ｌ2から塗布膜２４が形成された場合の塗布膜２４の表面温度を推定することができる。
また、図６には図示していないが、Ｎｉ-Ｃｒ膜の表面が２５０℃以上に上昇することを確認した。
【００２６】
＜実施例３＞
本発明の第一例で基材２１に、ポリエチレン又は、ポリプロピレンを用い、電気伝導体薄膜２２として３．３ｎｍ、６．７ｎｍ、１３．３ｎｍ、２０．０ｎｍ、２６．７ｎｍ、３３．３ｎｍ、４０．０ｎｍ、５０．０ｎｍ、又は６０．０ｎｍの膜厚のＮｉ-Ｃｒ膜を成膜し、塗布液にＣＬ−２００を用い、電磁波の照射電力を１００Ｗ、照射時間を３０秒として、塗工品２０3を得た。
Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚の条件に対する、塗布液膜２３の加熱の状況を示す表１を得た。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１の○は、電磁波照射によってＮｉ-Ｃｒ膜が所望の温度（塗布液の硬化温度程度）に加熱されていることを示している。表１のＢは、火花が発生したことを示している。火花が発生したのは、基材２１とＮｉ-Ｃｒ膜が剥離し、その間で放電が起こったからである。
比較例として、電気伝導体薄膜２２として０ｎｍ、１．７ｎｍ、６６．７ｎｍ、１０５ｎｍ、１３３ｎｍ、２００ｎｍの膜厚のＮｉ-Ｃｒ膜を成膜して、塗布液膜２３を成膜後に電磁波を照射して、塗布液膜２３の加熱の状況を調べた。
【００２９】
表１のＡは、Ｎｉ-Ｃｒ膜が、加熱されず、塗布液膜２３が昇温していないことを示している。
Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚が１．７ｎｍの場合に、電気伝導体薄膜２２の表面が発熱しないのは、膜厚が薄くて電磁波による誘導加熱効果が生じ難いからと考えられる。
実施例３より、Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚は、３．３ｎｍ〜６０．０ｎｍの範囲が望ましい。
表１のスパッタ時間は、Ｎｉ-Ｃｒ膜の成膜に要する時間を示し、表１のＮｉ-Ｃｒ膜の光の透過率は、Ｎｉ-Ｃｒ膜の各膜厚に対する光（ 波長が２０００ｎｍ）の透過率である。Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚が３．３ｎｍのときの光の透過率は、８０％に近いので、後述する本発明の第二例のガラス代替品の製造に用いることができる。
【００３０】
表１とは別に、３００Ｗの電磁波を用いて、他は表１の０ｎｍ〜１．７ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜と同一条件で塗布液膜２３に照射したところＮｉ-Ｃｒ膜は、昇温したが、所望の温度までは昇温しなかった。電磁波の照射電力を上げると電気伝導体薄膜表面に渦電流は生じるが、塗布液膜２３を乾燥することはできなかった。膜厚が１０５ｎｍと２００ｎｍの場合のＮｉ-Ｃｒ膜の体積抵抗率は、それぞれ２．１７×１０−４Ωｃｍ、１．６２×１０−４Ωｃｍである。
Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚が１３．３ｎｍの場合に、１００Ｗの電磁波を塗布液膜２３に照射し、予め、電磁波照射前に測定しておいた塗布液膜の重量から、電磁波を照射後の塗布膜の重量の減少量を測定したところ、減少量は３０秒で飽和した。従って、塗布液がＣＬ−２００の場合の電磁波の照射時間は３０秒間が望ましい。
【００３１】
＜実施例４＞
本発明の第一例で、基材２１に表面積が２５ｃｍ2のポリエチレンを用い、電気伝導体薄膜２２として、膜厚１３．３ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜を成膜し、塗布液に、ＣＬ−２００を用い、塗布液膜成膜装置３１に、回転速度が２００ｒ．ｐ．ｍ．及び２０００ｒ．ｐ．ｍ．のスピンコートを用いて、重さが、０．１２０３ｇ、又は０．０１７４ｇであり、膜厚が、３０．０μｍ又は、５．０μｍの塗布液膜２３を成膜した。電磁波の照射電力を１００Ｗ、１５０Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗ、照射時間を３０秒として、塗工品２０3を得た。
【００３２】
予め、電磁波照射前に測定した塗布液膜２３の重量と電磁波照射後の塗布膜２４の重量から、塗布液膜２３の重量変化率を求めた。電磁波照射前の塗布液膜２３の重量は、常温で大気に１０分間曝した後に測定した。
電磁波の照射電力の条件と、塗布液膜２３の重量の条件を替えて表２を得た。
【００３３】
【表２】
【００３４】
表２のＰＥ１、ＰＥ２は、ポリエチレンを表している。
比較例としてガラスの表面にスピンコートによって、重さが０．０１４ｇのＣＬ−２００から成る塗布液膜２３を形成し、１８０℃の温風に２０分間曝して塗布液膜２３を乾燥し、硬化させた。
【００３５】
表２のＧ１はガラスを示している。Ｇ１に、塗布液膜２３を成膜するのに回転数が２０００ｒ．ｐ．ｍ．のスピンコートを用いた。
比較例から、温風により、塗布液膜２３が乾燥し、硬化した場合の重量変化率の絶対値は３０％程度である。
【００３６】
ＰＥ１に、１００Ｗ、１５０Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗの電磁波を照射した場合の重量変化率の絶対値は、３０％より小さいので、塗布液膜２３は、乾燥するほど十分には加熱されていないことがわかる。ＰＥ１が加熱されないのは、実施例１と比較すると塗布液膜２３の膜厚が厚いので、Ｎｉ-Ｃｒ膜の表面から塗布液膜２３の表面まで熱が伝わり難いからと考えられる。電磁波の照射電力が、１００Ｗの場合のＰＥ１の重量変化率の絶対値は３０％より小さいので、塗布液膜２３は、十分に加熱されておらず、望ましくない。ＰＥ１が加熱されないのは、１００Ｗの場合のＰＥ２と比べ塗布液膜２３の膜厚が大きく重量も大きいので、Ｎｉ-Ｃｒ膜の表面から塗布液膜２３の表面まで熱が伝わり難いからと考えられる。１５０Ｗの場合のＰＥ２の重量変化率の絶対値は３０％に近く、塗布液膜２３は、乾燥し、硬化していると考えられ、望ましい。３００Ｗと５００Ｗの場合のＰＥ２の重量変化率の絶対値は、３０％より大きく、電気伝導体薄膜２２が過度に加熱され、基材２１が熱変形したり、塗布膜２４が昇温し、塗布膜２４が分解したと考えられ、望ましくない。
【００３７】
実施例４より、塗布液膜２３に照射される電磁波の照射電力は、１ｃｍ2当たり４Ｗ〜２０Ｗの範囲が、電気伝導体薄膜２２を加熱し、塗布液膜２３を乾燥、硬化できると考えられる。
【００３８】
＜本発明の第二例＞
本発明の第一例の塗工品２０3は、自動車及び電気電子部品及び住宅等の工業用品や日用雑貨品で用いられている樹脂やガラスの代替品として利用が可能である。
例えば、自動車の窓ガラスとして使用するときは、本発明の第一例の工程で基材２１に、板状のポリカーボネイトを用い、電気伝導体薄膜２２として透明なＮｉ-Ｃｒを成膜し、塗布液膜２３の塗布物質は、ＳｉＯ2から成るハードコート塗料として、塗布液膜２３に電磁波を照射し、塗布膜２４を形成して得られる塗工品２０3は、自動車や建物の窓ガラスとして利用可能である。電気伝導体薄膜２２としては、ＩＴＯ等の透明な導電体薄膜を用いてもよい。
【００３９】
＜本発明の第三例＞
本発明の塗布膜形成方法の第二例を説明する。
図７の符号６０は、樹脂フィルム塗工装置であり、ロール５５と、電気伝導体薄膜成膜装置１６と、塗布液膜成膜装置３１と、電磁波照射装置３５と、を有している。
ロール５５には、紙、又はフィルム状の樹脂から成る基材５１が巻き回されている。
電気伝導体薄膜成膜装置１６は、前室１７と、成膜室１８と、後室１９とを有しており、各室は、基材５１を通す細長孔１５2、１５3で接続されている。
【００４０】
前室１７は、成膜室１８の前段に配置され、後室１９は、成膜室１８の後段に配置されている。ロール５５は、前室１７の前段に配置されており、ロール５５から基材５１を引き出すと、前室１７から成膜室１８を通り、後室１９から外部に引き出せるように構成されている。
後室１９の後段には、塗布液膜成膜装置３１と電磁波照射装置３５がこの順序で並んで配置されており、引き出された基材５１は、塗布液膜成膜装置３１の下と電磁波照射装置３５の下を通過し、巻き取り装置３９に巻き取られるように構成されている。
各室１７〜１９は、真空排気系２７〜２９により真空排気されており、成膜室１８の圧力は、前室１７と後室１９内部の圧力より低くなるように構成されている。
【００４１】
基材５１の先端を巻き取り装置３９に保持し、巻き取り装置３９を動作させると、基材５１はロール５５から引き出される。引き出された基材５１は移動しながら細長孔１５1を通り、前室１７の内部に入る。基材５１は前室１７と成膜室１８の間の細長孔１５2を通り、成膜室１８の内部に入る。
成膜室１８の内部の天井部分にはターゲット１２が配置されており、成膜室１８内部にスパッタガスを導入し、スパッタガスのプラズマを形成し、ターゲットをスパッタリングすると、移動しながら基材５１の表面にフィルム状の電気伝導体薄膜５２が成膜される。
電気伝導体薄膜５２が成膜された基材５１は、成膜室１８と後室１９の間の細長孔１５3を通り、後室１９の内部に入る。
【００４２】
基材５１は、後室１９の内部を移動しながら基材５１の出口となる細長孔１５4を通り、後室１９の外部に出る。
基材５１は、塗布液膜成膜装置３１の下迄到達する。基材５１の電気伝導体薄膜５２側から電気伝導体薄膜５２に向けて塗布液膜成膜装置３１の噴出部から塗布液の液滴が噴出されると、基材５１は、移動しながら電気伝導体薄膜５２の表面上に液滴が着弾し、フィルム状の塗布液膜５３が形成される。
【００４３】
最表層に塗布液膜５３が形成された基材５１は、塗布液膜成膜装置３１の下を通過し、電磁波照射装置３５の下迄到達する。基材５１の塗布液膜５３側へ電磁波を照射すると、基材５１は移動しながら誘導加熱効果により、塗布液膜５３側の電気伝導体薄膜５２の表面が加熱され、熱伝導により塗布液膜５３が昇温すると、乾燥、硬化し、塗布液膜５３は、フィルム状の塗布膜５４と成る。塗布膜５４が形成された後、基材５１は、電磁波照射装置３５の下を通過する。
【００４４】
符号５７は、この製造方法によって得られた塗工フィルムであり、塗工フィルム５７は、巻き取り装置３９に巻き取られると塗工フィルムロール５９が生成される。上述した塗布膜形成方法の第二例では、基材５１は、移動しながら工程を行ったが、静止する間に電気伝導体薄膜の成膜工程と電磁波照射による加熱の工程を行ってもよい。
【００４５】
符号５６は、接着剤が配置された剥離フィルム５８から成る接着フィルムロールであり、接着フィルムロール５６から剥離フィルム５８を引き出して、貼り合わせローラー３８上で、基材５１の裏面に接触し、剥離フィルム５８を貼り合わせて、塗工フィルム５７に接着層を作ることもできる。
【００４６】
また、剥離フィルム５８を貼り合わせるのではなく、電磁波を照射し、塗布液膜５３を乾燥後、生成された塗工フィルム５７を裏返し、塗布液膜５４が形成されていない面に接着剤から成る塗布液を塗布して接着層を形成してもよい。接着層が形成された後に、接着層に向けて電磁波を照射させて接着剤を硬化させることもできる。
【００４７】
＜本発明の第四例＞
本発明の第三例の塗工フィルム５７は、成膜対象物に貼付けて使用でき、成膜するには困難な立体的な曲面形状の成膜対象物に貼り付けて利用することも可能である。本発明の第三例の塗布液膜の成膜工程で塗布液膜５３の塗布物質にＳｉＯ2又はＳｉＮを用いて得られた塗工フィルム５７は、アルミサッシやガソリンタンク等に貼り付けて保護用フィルムとして利用可能であり、塗布液に塗料を用いて得られた塗工フィルム５７は、携帯電話の筺体等の装飾に利用が可能であり、塗布膜５４に機能性フィルムを用いて得られた塗工フィルム５７は、防汚、防カビ、脱臭等の様々な用途に利用可能である。
【００４８】
＜その他＞
上記例では、電磁波照射によって塗布液膜２３、５３を乾燥、硬化させたが、電磁波照射によって塗布液の溶媒を蒸発すると共に化学反応を生じさせて塗布液膜２３、５３を硬化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）：本発明の塗工対象物を説明するための図、（ｄ）：本発明の塗工品を説明するための図
【図２】本発明の基材に成膜する成膜装置の例
【図３】本発明の塗工対象物と電気伝導体薄膜に塗布液膜を形成する塗布液膜成膜装置の例
【図４】本発明の塗工対象物と電気伝導体薄膜を加熱する電磁波照射装置の例
【図５】塗布液膜の重量変化率を説明するためのグラフ
【図６】塗布液膜及び電気伝導体薄膜の温度特性を説明するためのグラフ
【図７】本発明の他の例
【符号の説明】
【００５０】
２０1 、２０2……塗工対象物 ２０3……塗工品 ２１、５１……基材 ２２、５２……電気伝導体薄膜 ２３、５３……塗布液膜 ２４、５４……塗布膜 １０、１６……電気伝導体薄膜成膜装置 ３１……塗布液膜成膜装置 ３５……電磁波照射装置 ５７……塗工フィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性樹脂の技術分野にかかり、紙、又はプラスチックなどから成る高分子材料と電気伝導体薄膜と塗布膜から成る塗工品と塗布膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系樹脂は、熱硬化型塗料との密着力は得られ難く、オレフィン系樹脂から成る基材の表面をプラズマ処理し、基材の表面改質をしたうえで、熱硬化型塗料が塗布されている。
熱硬化型塗料が塗布された基材を乾燥するには、その基材を乾燥室に配置し、乾燥室内で、熱硬化型塗料の硬化温度程度の温風を基材に供給することにより、溶媒を蒸発させ、塗料を硬化させている。
【０００３】
金属板に電磁波を照射すると金属板の内部に渦電流が生じ、金属板の内部が加熱されることは、公知であり、金属に対する電磁波の照射は、金属粒の窒化及び酸化処理や金属粒同士の焼結等の目的に用いられている。
出力２０Ｗ〜２０ＫＷの電磁波を水性塗料に照射して、水性塗料を乾燥させる方法が下記文献に記載されているが、１２０度以上の高温硬化型塗料では、乾燥、硬化しにくい。
【特許文献１】特開２００４-３４４８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、基材を熱変形、溶解せずに、塗布液膜を乾燥、硬化し、塗布膜と電気伝導体薄膜及び、電気伝導体薄膜と基材との密着力を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、高分子材料から成る基材の表面に電気伝導体薄膜を成膜する電気伝導体薄膜成膜工程と、前記電気伝導体薄膜の表面に塗布液膜を成膜する塗布液膜成膜工程と、前記塗布液膜に向けて電磁波を照射して前記塗布液膜側の前記電気伝導体薄膜の表面を発熱させ、前記塗布液膜側の前記電気伝導体薄膜の表面から熱伝導により前記塗布液膜を加熱し、前記塗布液膜を乾燥、硬化させる電磁波加熱工程とを有する塗布膜形成方法である。
本発明は、前記基材は、フィルムであり、前記基材が巻き回されている原反ロールから引き出された前記基材が、巻き取りロールに巻き取られ、前記基材が静止又は、移動しながら前記電気伝導体薄膜成膜工程と、塗布液膜成膜工程と、電磁波加熱工程とを行う塗布膜形成方法である。
本発明は、前記電気伝導体薄膜成膜工程は、前記電気伝導体薄膜をスパッタリングにより成膜する塗布膜形成方法である。
本発明は、前記基材は、板状のポリカーボネイトであり、前記電気伝導体薄膜は、透明なＮｉ-Ｃｒであり、前記塗布膜はハードコート塗料であり、塗布膜成膜方法によって得られるガラス代替物である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、従来の塗布膜と基材との密着力と比べ塗布膜と電気伝導体薄膜及び、電気伝導体薄膜と基材との密着力が高くなり、従来の焼き付け塗装と比べて短い時間で塗布液膜を乾燥、硬化することができる。また、本発明のガラス代替物は、ポリカーボネイトと比べて、塗布膜との密着力が高いので寿命が長い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
＜本発明の第一例＞
本発明の塗布膜形成方法の第一例を説明する。
図１（ａ）の符号２１は、高分子材料から成る基材であり、プロセス対象物である。
図２の符号１０は電気伝導体薄膜成膜装置である。電気伝導体薄膜成膜装置１０は、真空槽１１を有しており、真空槽１１の内部の天井部分に導電性材料から成るターゲット１２が配置されている。ターゲット１２にはターゲット電源２５が接続され、真空槽１１にはガス導入系２６と真空排気系２７が接続されている。真空排気系２７により真空槽１１の内部を真空排気して真空雰囲気にし、真空槽１１の内部に基材２１を配置する。ガス導入系２６から真空槽１１の内部にスパッタガスを導入し、ターゲット１２に電圧を印加し、スパッタガスのプラズマを形成し、ターゲット１２をスパッタリングすると、基材２１の表面に電気伝導体薄膜２２が形成される。
【０００８】
図１（ｂ）の符号２０1は、基材２１と、基材２１上に成膜された電気伝導体薄膜２２から成る塗工対象物である。
所定膜厚の電気伝導体薄膜２２が形成された後、真空槽１１内に大気を導入し、塗工対象物２０1を真空槽１１の外部に取り出す。
【０００９】
上記例では、電気伝導体薄膜２２の製造方法には、スパッタリングを用いたが、これに限定されるものではなく、真空蒸着、電解及び無電解めっき等の方法を用いて電気伝導体薄膜２２を形成してもよい。透明度が得られる薄さの電気伝導体薄膜２２の成膜には、スパッタリングが適している。
【００１０】
真空槽１１の外部に取り出した塗工対象物２０1を、図３の塗布液膜成膜装置３１の下に配置し、塗布液膜成膜装置３１の噴出部（不図示）と電気伝導体薄膜２２の表面を対面させる。
塗布液膜成膜装置３１は、噴出部から塗布液の液滴を噴霧して、電気伝導体薄膜２２の表面に着弾させて、塗布液膜２３を成膜できるように構成されている。符号３６は噴霧された液滴である。
【００１１】
塗布液膜２３の成膜方法は、これに限定されず、噴出部から染み出した液滴を電気伝導体薄膜２２の上に配置してもよく、スクリーン印刷等で塗布液を塗布してもよいし、フィルム状の塗布液膜２３を電気伝導体薄膜２２の表面に貼付けてもよい。また、電気伝導体薄膜２２上に塗布液を塗布した後で、膜厚を調整するために余分な塗布液を除去する装置も本発明の塗布液膜成膜装置３１に含まれる。
塗布液と塗布液膜２３は溶媒と、溶媒に溶解又は分散された塗布物質で構成されており、溶媒や塗布物質は、基材２１と化学反応しない物質であり、電気伝導体薄膜２２が薄くて孔が形成され、基材２１と塗布液が接触する場合も基材２１は溶解されない。
【００１２】
図１（ｃ）の符号２０2は、基材２１と、基材２１上に成膜された電気伝導体薄膜２２と、電気伝導体薄膜２２上に成膜された塗布液膜２３から成る塗工対象物である。
電気伝導体薄膜２２と基材２１が加熱され、昇温する場合、電気伝導体薄膜２２より基材２１の熱膨張率が大きいから、同じ温度に昇温しても、電気伝導体薄膜２２より基材２１の方が伸びる。基材２１に成膜された電気伝導体薄膜２２に電磁波を照射した場合に、電気伝導体薄膜２２の膜厚が薄いときより厚いときの方が伸びる力が大きいので、電気伝導体薄膜２２と基材２１が接着する界面にかかる応力が大きくなる。後述する表１より、電気伝導体薄膜２２の膜厚が６０．０ｎｍを超えた６６．７ｎｍでは、基材２１と電気伝導体薄膜２２が密着する界面に密着力より大きな応力がかかり剥離し、剥離した部分に電荷が溜まりチャージアップして放電する。
電気伝導体薄膜２２の膜厚が３．３ｎｍ未満の１．７ｎｍでは、電磁波の照射では電気伝導体薄膜２２を十分に加熱できない。
【００１３】
塗工対象物２０2の上に、図４の電磁波照射装置３５を配置する。塗布液膜２３に向けて電磁波を照射すると電気伝導体薄膜２２内部に渦電流が発生し、ジュール熱が発生する。電磁波の周波数が３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの範囲では、誘導加熱効果により、電気伝導体薄膜２２を加熱することが可能と考えられる。
【００１４】
塗工対象物２０2の上に、図４の電磁波照射装置３５を配置する。塗布液膜２３に向けて電磁波を照射すると電気伝導体薄膜２２内部に渦電流が発生し、ジュール熱が発生する。
電磁波の周波数が２．４５ＧＨｚでは、渦電流が集中する表皮深さは、ニッケルでは約３μｍであり、電気伝導体薄膜２２の厚さはこれより充分に小さいことから、電気伝導体薄膜２２の内部では、ほぼ均一に渦電流が発生するものと考えられる。
【００１５】
電気伝導体薄膜２２内部の電磁波が照射された表面に近い部分を塗布液側領域２２1とし、基材２１に近い部分を基材側領域２２2とすると、塗布液側領域２２1および基材側領域２２2において渦電流のジュール熱が発生する。
【００１６】
塗布液側領域２２1は塗布液膜２３と接触しており、塗布液側領域２２1で発生した熱は塗布液膜２３を加熱し、塗布液膜中の溶媒を蒸発させる。
この溶媒の蒸発によって塗布液膜２３は冷却されるので、塗布液側領域２２1から塗布液膜２３へ熱が伝導され易くなっている。
塗布液膜２３の中の溶媒が蒸発温度以上に加熱されると溶媒は蒸発し、塗布液膜２３は乾燥、硬化し、電気伝導体薄膜２２上に塗布膜２４が形成される。
【００１７】
基材側領域２２2は基材２１と接触しており、基材側領域２２2で発生した熱は熱伝導により基材２１の表面を加熱する。しかし、加熱される基材２１の領城は、基材側領域２２2との接触面から数μｍの深さの範囲であり、基材２１全体の厚さからすると充分に小さく、基材２１全体が過熱されることではないため、熱変形しない。
【００１８】
塗布液膜２３の中の溶媒が蒸発温度以上に加熱されると溶媒は蒸発し、塗布液膜２３は乾燥、硬化し、電気伝導体薄膜２２上に塗布膜２４が形成される。
符号３７は、照射された電磁波を示している。
図１（ｄ）の符号２０3は、基材２１と、基材２１上に成膜された電気伝導体薄膜２２と、電気伝導体薄膜２２上に成膜された塗布膜２４から成る塗工品である。
この塗工品２０3の電気伝導体薄膜２２と基材２１との密着力は、電磁波照射前より強くなっており、その理由は、基材２１の表面が改質されたからと考えられる。
本発明において、電磁波の照射回数は一回に限定されず、複数回に分けて照射してもよい。
【００１９】
本発明の第一例では、温風による乾燥の替わりに電磁波を照射して塗布液膜を乾燥、硬化したが、温風による本乾燥の前に仮乾燥として塗工対象物２０2に電磁波を照射してもよい。
【００２０】
＜実施例１＞
本発明の第一例で、基材２１に厚さ１ｍｍ、縦５ｃｍ、横５ｃｍの板状のポリエチレンを用い、電気伝導体薄膜２２として３．３ｎｍ、１３．３ｎｍ、２０．０ｎｍ又は２６．７ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜を成膜し、塗布液にオキツモ株式会社製のＣＬ−２００を用い、塗布液膜２３の膜厚を５μｍとし、電磁波の照射電力を１００Ｗ、１５０Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗ、照射時間を３０秒として、塗工品２０3を得た。
予め、電磁波照射前に塗布液膜２３の重量を測定しておき、照射後に塗布膜２４の重量を測定し、電磁波照射前と後の塗布液膜２３の重量変化率を求めた。
【００２１】
図５に、Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚が、３．３ｎｍ、１３．３ｎｍ、２０．０ｎｍ、２６．７ｎｍの場合の測定結果をグラフ上に符号◆、■、●、▲で示す。
比較例として、膜厚が、３．３ｎｍ、１３．３ｎｍ、２０．０ｎｍ、２６．７ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜上の塗布液膜２３に対し、電磁波照射による塗布液膜２３の加熱に替え、温度７０℃の温風に１０分間曝して加熱し、他の条件は実施例１と同じにして得た結果をそれぞれ同じ符号(◆、■、●、▲)で示す。
【００２２】
また、ガラス上に膜厚５μｍのＣＬ−２００から成る塗布液膜を形成し、乾燥室内で１８０℃の温風に２０分間曝して乾燥させた場合の乾燥前と乾燥後の塗布液膜の重量変化率（約−３０％）を得た。図５中に、この重量変化率の値を通り、横軸と平行な基準線Ｋを点線で記載した。
ＣＬ−２００は、キシレン、Ｎ−ブタノール、シクロヘキサン、シリコーン等から構成されており、約１８０℃の温風に２０分間曝すと乾燥し、硬化する熱硬化型塗料であるから、１８０℃で加熱するのが望ましいが、基材２１がプラスチックから成る高分子材料では変形や剥離が起こり、望ましくない。
図５から、本発明の実施例１の重量変化率が、比較例の重量変化率より基準線Ｋに近い場合は、塗布液膜は１８０℃近くの温度で加熱されたと考えられるが、変形は生じておらず、望ましい。
それに対し、膜厚が１３．３ｎｍで３００Ｗの電磁波を照射した場合と、膜厚が１３．３ｎｍと２６．７ｎｍで５００Ｗの電磁波を照射した場合では、重量変化率の絶対値が３０％より大きく、Ｎｉ-Ｃｒ膜が加熱され過ぎて塗布膜２４が昇温し、塗布膜２４が分解したと考えられ、望ましくない。
【００２３】
＜実施例２＞
本発明の第一例で、基材２１に厚さ１ｍｍ、縦５ｃｍ、横５ｃｍの板状のポリエチレンを用い、電気伝導体薄膜２２として２０．０ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜を成膜し、塗布液にＣＬ−２００を用い、電磁波の照射電力を１５０Ｗとして、塗工品２０3を得た。
電磁波を照射後に塗布膜２４の表面温度を測定した。図６に、その測定結果をグラフ上に符号Ｍで示す。
これに対して電気伝導体薄膜２２の表面温度を測定するために、ポリエチレンの基材２１上に０ｎｍ、又は２０．０ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜を成膜した後、Ｎｉ-Ｃｒ膜に向けて照射電力を１００Ｗ〜３００Ｗの電磁波を照射し、電磁波の照射後にＮｉ-Ｃｒ膜の表面温度を測定した。
【００２４】
図６に、膜厚が、０ｎｍ、又は２０．０ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜の温度の測定結果を符号Ｌ1、Ｌ2で示す。
図５から、実施例２のＮｉ-Ｃｒ膜厚の膜厚条件及び加熱条件と同一条件で求められた重量変化率の絶対値は、３０％に近いので、図６で、塗布膜２４の温度が１８０℃以上になっていればＣＬ−２００は乾燥、硬化できると考えられる。
【００２５】
図６において、実施例２の塗布膜２４の温度と、塗布液膜２３を成膜していない以外は、実施例２と同一条件のＮｉ-Ｃｒ膜の温度を比較すると、その温度差は１０℃程度なので、塗布液膜２３を成膜していなくても、符号Ｌ2から塗布膜２４が形成された場合の塗布膜２４の表面温度を推定することができる。
また、図６には図示していないが、Ｎｉ-Ｃｒ膜の表面が２５０℃以上に上昇することを確認した。
【００２６】
＜実施例３＞
本発明の第一例で基材２１に、ポリエチレン又は、ポリプロピレンを用い、電気伝導体薄膜２２として３．３ｎｍ、６．７ｎｍ、１３．３ｎｍ、２０．０ｎｍ、２６．７ｎｍ、３３．３ｎｍ、４０．０ｎｍ、５０．０ｎｍ、又は６０．０ｎｍの膜厚のＮｉ-Ｃｒ膜を成膜し、塗布液にＣＬ−２００を用い、電磁波の照射電力を１００Ｗ、照射時間を３０秒として、塗工品２０3を得た。
Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚の条件に対する、塗布液膜２３の加熱の状況を示す表１を得た。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１の○は、電磁波照射によってＮｉ-Ｃｒ膜が所望の温度（塗布液の硬化温度程度）に加熱されていることを示している。表１のＢは、火花が発生したことを示している。火花が発生したのは、基材２１とＮｉ-Ｃｒ膜が剥離し、その間で放電が起こったからである。
比較例として、電気伝導体薄膜２２として０ｎｍ、１．７ｎｍ、６６．７ｎｍ、１０５ｎｍ、１３３ｎｍ、２００ｎｍの膜厚のＮｉ-Ｃｒ膜を成膜して、塗布液膜２３を成膜後に電磁波を照射して、塗布液膜２３の加熱の状況を調べた。
【００２９】
表１のＡは、Ｎｉ-Ｃｒ膜が、加熱されず、塗布液膜２３が昇温していないことを示している。
Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚が１．７ｎｍの場合に、電気伝導体薄膜２２の表面が発熱しないのは、膜厚が薄くて電磁波による誘導加熱効果が生じ難いからと考えられる。
実施例３より、Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚は、３．３ｎｍ〜６０．０ｎｍの範囲が望ましい。
表１のスパッタ時間は、Ｎｉ-Ｃｒ膜の成膜に要する時間を示し、表１のＮｉ-Ｃｒ膜の光の透過率は、Ｎｉ-Ｃｒ膜の各膜厚に対する光（ 波長が２０００ｎｍ）の透過率である。Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚が３．３ｎｍのときの光の透過率は、８０％に近いので、後述する本発明の第二例のガラス代替品の製造に用いることができる。
【００３０】
表１とは別に、３００Ｗの電磁波を用いて、他は表１の０ｎｍ〜１．７ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜と同一条件で塗布液膜２３に照射したところＮｉ-Ｃｒ膜は、昇温したが、所望の温度までは昇温しなかった。電磁波の照射電力を上げると電気伝導体薄膜表面に渦電流は生じるが、塗布液膜２３を乾燥することはできなかった。膜厚が１０５ｎｍと２００ｎｍの場合のＮｉ-Ｃｒ膜の体積抵抗率は、それぞれ２．１７×１０−４Ωｃｍ、１．６２×１０−４Ωｃｍである。
Ｎｉ-Ｃｒ膜の膜厚が１３．３ｎｍの場合に、１００Ｗの電磁波を塗布液膜２３に照射し、予め、電磁波照射前に測定しておいた塗布液膜の重量から、電磁波を照射後の塗布膜の重量の減少量を測定したところ、減少量は３０秒で飽和した。従って、塗布液がＣＬ−２００の場合の電磁波の照射時間は３０秒間が望ましい。
【００３１】
＜実施例４＞
本発明の第一例で、基材２１に表面積が２５ｃｍ2のポリエチレンを用い、電気伝導体薄膜２２として、膜厚１３．３ｎｍのＮｉ-Ｃｒ膜を成膜し、塗布液に、ＣＬ−２００を用い、塗布液膜成膜装置３１に、回転速度が２００ｒ．ｐ．ｍ．及び２０００ｒ．ｐ．ｍ．のスピンコートを用いて、重さが、０．１２０３ｇ、又は０．０１７４ｇであり、膜厚が、３０．０μｍ又は、５．０μｍの塗布液膜２３を成膜した。電磁波の照射電力を１００Ｗ、１５０Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗ、照射時間を３０秒として、塗工品２０3を得た。
【００３２】
予め、電磁波照射前に測定した塗布液膜２３の重量と電磁波照射後の塗布膜２４の重量から、塗布液膜２３の重量変化率を求めた。電磁波照射前の塗布液膜２３の重量は、常温で大気に１０分間曝した後に測定した。
電磁波の照射電力の条件と、塗布液膜２３の重量の条件を替えて表２を得た。
【００３３】
【表２】
【００３４】
表２のＰＥ１、ＰＥ２は、ポリエチレンを表している。
比較例としてガラスの表面にスピンコートによって、重さが０．０１４ｇのＣＬ−２００から成る塗布液膜２３を形成し、１８０℃の温風に２０分間曝して塗布液膜２３を乾燥し、硬化させた。
【００３５】
表２のＧ１はガラスを示している。Ｇ１に、塗布液膜２３を成膜するのに回転数が２０００ｒ．ｐ．ｍ．のスピンコートを用いた。
比較例から、温風により、塗布液膜２３が乾燥し、硬化した場合の重量変化率の絶対値は３０％程度である。
【００３６】
ＰＥ１に、１００Ｗ、１５０Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗの電磁波を照射した場合の重量変化率の絶対値は、３０％より小さいので、塗布液膜２３は、乾燥するほど十分には加熱されていないことがわかる。ＰＥ１が加熱されないのは、実施例１と比較すると塗布液膜２３の膜厚が厚いので、Ｎｉ-Ｃｒ膜の表面から塗布液膜２３の表面まで熱が伝わり難いからと考えられる。電磁波の照射電力が、１００Ｗの場合のＰＥ１の重量変化率の絶対値は３０％より小さいので、塗布液膜２３は、十分に加熱されておらず、望ましくない。ＰＥ１が加熱されないのは、１００Ｗの場合のＰＥ２と比べ塗布液膜２３の膜厚が大きく重量も大きいので、Ｎｉ-Ｃｒ膜の表面から塗布液膜２３の表面まで熱が伝わり難いからと考えられる。１５０Ｗの場合のＰＥ２の重量変化率の絶対値は３０％に近く、塗布液膜２３は、乾燥し、硬化していると考えられ、望ましい。３００Ｗと５００Ｗの場合のＰＥ２の重量変化率の絶対値は、３０％より大きく、電気伝導体薄膜２２が過度に加熱され、基材２１が熱変形したり、塗布膜２４が昇温し、塗布膜２４が分解したと考えられ、望ましくない。
【００３７】
実施例４より、塗布液膜２３に照射される電磁波の照射電力は、１ｃｍ2当たり４Ｗ〜２０Ｗの範囲が、電気伝導体薄膜２２を加熱し、塗布液膜２３を乾燥、硬化できると考えられる。
【００３８】
＜本発明の第二例＞
本発明の第一例の塗工品２０3は、自動車及び電気電子部品及び住宅等の工業用品や日用雑貨品で用いられている樹脂やガラスの代替品として利用が可能である。
例えば、自動車の窓ガラスとして使用するときは、本発明の第一例の工程で基材２１に、板状のポリカーボネイトを用い、電気伝導体薄膜２２として透明なＮｉ-Ｃｒを成膜し、塗布液膜２３の塗布物質は、ＳｉＯ2から成るハードコート塗料として、塗布液膜２３に電磁波を照射し、塗布膜２４を形成して得られる塗工品２０3は、自動車や建物の窓ガラスとして利用可能である。電気伝導体薄膜２２としては、ＩＴＯ等の透明な導電体薄膜を用いてもよい。
【００３９】
＜本発明の第三例＞
本発明の塗布膜形成方法の第二例を説明する。
図７の符号６０は、樹脂フィルム塗工装置であり、ロール５５と、電気伝導体薄膜成膜装置１６と、塗布液膜成膜装置３１と、電磁波照射装置３５と、を有している。
ロール５５には、紙、又はフィルム状の樹脂から成る基材５１が巻き回されている。
電気伝導体薄膜成膜装置１６は、前室１７と、成膜室１８と、後室１９とを有しており、各室は、基材５１を通す細長孔１５2、１５3で接続されている。
【００４０】
前室１７は、成膜室１８の前段に配置され、後室１９は、成膜室１８の後段に配置されている。ロール５５は、前室１７の前段に配置されており、ロール５５から基材５１を引き出すと、前室１７から成膜室１８を通り、後室１９から外部に引き出せるように構成されている。
後室１９の後段には、塗布液膜成膜装置３１と電磁波照射装置３５がこの順序で並んで配置されており、引き出された基材５１は、塗布液膜成膜装置３１の下と電磁波照射装置３５の下を通過し、巻き取り装置３９に巻き取られるように構成されている。
各室１７〜１９は、真空排気系２７〜２９により真空排気されており、成膜室１８の圧力は、前室１７と後室１９内部の圧力より低くなるように構成されている。
【００４１】
基材５１の先端を巻き取り装置３９に保持し、巻き取り装置３９を動作させると、基材５１はロール５５から引き出される。引き出された基材５１は移動しながら細長孔１５1を通り、前室１７の内部に入る。基材５１は前室１７と成膜室１８の間の細長孔１５2を通り、成膜室１８の内部に入る。
成膜室１８の内部の天井部分にはターゲット１２が配置されており、成膜室１８内部にスパッタガスを導入し、スパッタガスのプラズマを形成し、ターゲットをスパッタリングすると、移動しながら基材５１の表面にフィルム状の電気伝導体薄膜５２が成膜される。
電気伝導体薄膜５２が成膜された基材５１は、成膜室１８と後室１９の間の細長孔１５3を通り、後室１９の内部に入る。
【００４２】
基材５１は、後室１９の内部を移動しながら基材５１の出口となる細長孔１５4を通り、後室１９の外部に出る。
基材５１は、塗布液膜成膜装置３１の下迄到達する。基材５１の電気伝導体薄膜５２側から電気伝導体薄膜５２に向けて塗布液膜成膜装置３１の噴出部から塗布液の液滴が噴出されると、基材５１は、移動しながら電気伝導体薄膜５２の表面上に液滴が着弾し、フィルム状の塗布液膜５３が形成される。
【００４３】
最表層に塗布液膜５３が形成された基材５１は、塗布液膜成膜装置３１の下を通過し、電磁波照射装置３５の下迄到達する。基材５１の塗布液膜５３側へ電磁波を照射すると、基材５１は移動しながら誘導加熱効果により、塗布液膜５３側の電気伝導体薄膜５２の表面が加熱され、熱伝導により塗布液膜５３が昇温すると、乾燥、硬化し、塗布液膜５３は、フィルム状の塗布膜５４と成る。塗布膜５４が形成された後、基材５１は、電磁波照射装置３５の下を通過する。
【００４４】
符号５７は、この製造方法によって得られた塗工フィルムであり、塗工フィルム５７は、巻き取り装置３９に巻き取られると塗工フィルムロール５９が生成される。上述した塗布膜形成方法の第二例では、基材５１は、移動しながら工程を行ったが、静止する間に電気伝導体薄膜の成膜工程と電磁波照射による加熱の工程を行ってもよい。
【００４５】
符号５６は、接着剤が配置された剥離フィルム５８から成る接着フィルムロールであり、接着フィルムロール５６から剥離フィルム５８を引き出して、貼り合わせローラー３８上で、基材５１の裏面に接触し、剥離フィルム５８を貼り合わせて、塗工フィルム５７に接着層を作ることもできる。
【００４６】
また、剥離フィルム５８を貼り合わせるのではなく、電磁波を照射し、塗布液膜５３を乾燥後、生成された塗工フィルム５７を裏返し、塗布液膜５４が形成されていない面に接着剤から成る塗布液を塗布して接着層を形成してもよい。接着層が形成された後に、接着層に向けて電磁波を照射させて接着剤を硬化させることもできる。
【００４７】
＜本発明の第四例＞
本発明の第三例の塗工フィルム５７は、成膜対象物に貼付けて使用でき、成膜するには困難な立体的な曲面形状の成膜対象物に貼り付けて利用することも可能である。本発明の第三例の塗布液膜の成膜工程で塗布液膜５３の塗布物質にＳｉＯ2又はＳｉＮを用いて得られた塗工フィルム５７は、アルミサッシやガソリンタンク等に貼り付けて保護用フィルムとして利用可能であり、塗布液に塗料を用いて得られた塗工フィルム５７は、携帯電話の筺体等の装飾に利用が可能であり、塗布膜５４に機能性フィルムを用いて得られた塗工フィルム５７は、防汚、防カビ、脱臭等の様々な用途に利用可能である。
【００４８】
＜その他＞
上記例では、電磁波照射によって塗布液膜２３、５３を乾燥、硬化させたが、電磁波照射によって塗布液の溶媒を蒸発すると共に化学反応を生じさせて塗布液膜２３、５３を硬化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）：本発明の塗工対象物を説明するための図、（ｄ）：本発明の塗工品を説明するための図
【図２】本発明の基材に成膜する成膜装置の例
【図３】本発明の塗工対象物と電気伝導体薄膜に塗布液膜を形成する塗布液膜成膜装置の例
【図４】本発明の塗工対象物と電気伝導体薄膜を加熱する電磁波照射装置の例
【図５】塗布液膜の重量変化率を説明するためのグラフ
【図６】塗布液膜及び電気伝導体薄膜の温度特性を説明するためのグラフ
【図７】本発明の他の例
【符号の説明】
【００５０】
２０1 、２０2……塗工対象物 ２０3……塗工品 ２１、５１……基材 ２２、５２……電気伝導体薄膜 ２３、５３……塗布液膜 ２４、５４……塗布膜 １０、１６……電気伝導体薄膜成膜装置 ３１……塗布液膜成膜装置 ３５……電磁波照射装置 ５７……塗工フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料から成る基材の表面に電気伝導体薄膜を成膜する電気伝導体薄膜成膜工程と、
前記電気伝導体薄膜の表面に塗布液膜を成膜する塗布液膜成膜工程と、
前記塗布液膜に向けて電磁波を照射して前記塗布液膜側の前記電気伝導体薄膜の表面を発熱させ、前記塗布液膜側の前記電気伝導体薄膜の表面から熱伝導により前記塗布液膜を加熱し、前記塗布液膜を乾燥、硬化させる電磁波加熱工程とを有する塗布膜形成方法。
【請求項２】
前記基材は、フィルムであり、前記基材が巻き回されている原反ロールから引き出された前記基材が、巻き取りロールに巻き取られ、前記基材が静止又は、移動しながら前記電気伝導体薄膜成膜工程と、
塗布液膜成膜工程と、
電磁波加熱工程とを行う請求項１記載の塗布膜形成方法。
【請求項３】
前記電気伝導体薄膜成膜工程は、前記電気伝導体薄膜をスパッタリングにより成膜する請求項１記載の塗布膜形成方法。
【請求項４】
前記基材は、板状のポリカーボネイトであり、前記電気伝導体薄膜は、透明なＮｉ-Ｃｒであり、前記塗布膜はハードコート塗料であり、請求項１記載の塗布膜成膜方法によって得られるガラス代替物。
【請求項１】
高分子材料から成る基材の表面に電気伝導体薄膜を成膜する電気伝導体薄膜成膜工程と、
前記電気伝導体薄膜の表面に塗布液膜を成膜する塗布液膜成膜工程と、
前記塗布液膜に向けて電磁波を照射して前記塗布液膜側の前記電気伝導体薄膜の表面を発熱させ、前記塗布液膜側の前記電気伝導体薄膜の表面から熱伝導により前記塗布液膜を加熱し、前記塗布液膜を乾燥、硬化させる電磁波加熱工程とを有する塗布膜形成方法。
【請求項２】
前記基材は、フィルムであり、前記基材が巻き回されている原反ロールから引き出された前記基材が、巻き取りロールに巻き取られ、前記基材が静止又は、移動しながら前記電気伝導体薄膜成膜工程と、
塗布液膜成膜工程と、
電磁波加熱工程とを行う請求項１記載の塗布膜形成方法。
【請求項３】
前記電気伝導体薄膜成膜工程は、前記電気伝導体薄膜をスパッタリングにより成膜する請求項１記載の塗布膜形成方法。
【請求項４】
前記基材は、板状のポリカーボネイトであり、前記電気伝導体薄膜は、透明なＮｉ-Ｃｒであり、前記塗布膜はハードコート塗料であり、請求項１記載の塗布膜成膜方法によって得られるガラス代替物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１３１５７２（Ｐ２０１０−１３１５７２Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２５７１（Ｐ２００８−３１２５７１）
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【出願人】（０００１３２９３２）株式会社タカギセイコー (29)
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【出願人】（０００１３２９３２）株式会社タカギセイコー (29)
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【Ｆターム（参考）】
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