特表 2022-508087 加飾的及び機能的効果を生成するための３次元表面の選択的めっき

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-19

(54)【発明の名称】加飾的及び機能的効果を生成するための３次元表面の選択的めっき

(51)【国際特許分類】

   C25D 5/56 20060101AFI20220112BHJP

   B41M 1/30 20060101ALI20220112BHJP

   B29C 51/10 20060101ALI20220112BHJP

   C25D 7/00 20060101ALI20220112BHJP

   C25D 5/02 20060101ALI20220112BHJP

   C23C 18/20 20060101ALI20220112BHJP

【ＦＩ】

C25D5/56 A

B41M1/30 B

B29C51/10

C25D7/00 Z

C25D5/02 Z

C23C18/20 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021525275

(86)(22)【出願日】2019-09-25

(85)【翻訳文提出日】2021-05-10

(86)【国際出願番号】 US2019052869

(87)【国際公開番号】W WO2020112224

(87)【国際公開日】2020-06-04

(31)【優先権主張番号】16/201,092

(32)【優先日】2018-11-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】501407311

【氏名又は名称】マクダーミッド エンソン インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107515

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100107733

【弁理士】

【氏名又は名称】流 良広

(74)【代理人】

【識別番号】100115347

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 奈緒子

(72)【発明者】

【氏名】ブレイ、ポール、エー．

(72)【発明者】

【氏名】ハーバート、マーティン、ヴィ．

(72)【発明者】

【氏名】パーソンズ、キース、ピー．

(72)【発明者】

【氏名】ワーウィック、ピーター、エー．

【テーマコード（参考）】

2H113

4F208

4K022

4K024

【Ｆターム（参考）】

2H113AA01

2H113AA06

2H113BA01

2H113BA03

2H113BA05

2H113BA09

2H113BA28

2H113BB07

2H113BB08

2H113BB22

2H113BB32

2H113DA04

2H113DA58

2H113EA07

2H113FA05

2H113FA10

2H113FA43

4F208AA28

4F208AC03

4F208AG03

4F208MA01

4F208MB01

4F208MG04

4F208MW02

4F208MW34

4F208MW37

4K022AA20

4K022AA47

4K022BA08

4K022BA14

4K022BA35

4K022CA04

4K022CA06

4K022CA13

4K022DA01

4K022EA04

4K024AA02

4K024AA03

4K024AA09

4K024AA14

4K024AB01

4K024AB03

4K024AB17

4K024BA14

4K024BB20

4K024BB28

4K024BC01

4K024DA04

4K024DA06

4K024DB01

4K024DB10

4K024FA01

(57)【要約】

選択的にめっきされた３次元熱可塑性部品を作製する方法である。本方法は、ａ）フィルムの第１の表面上にハードコート層を有する未硬化のポリカーボネートフィルムのフィルムを提供する工程と、ｂ）ポリカーボネートフィルムの第１の表面上に所望のパターンで触媒を堆積させることによって、ポリカーボネートフィルムを選択的に触媒する工程と、ｃ）３次元ポリカーボネートフィルムを形成するためにポリカーボネートフィルムを熱成形する工程と、ｄ）フィルムを紫外線で照射することによって、ハードコートポリカーボネートフィルムをＵＶ硬化させる工程と、ｅ）ハードコートポリカーボネートフィルムを成形して、ハードコートポリカーボネートフィルムを含む３次元成形部品を製造する工程と、ｆ）選択的に触媒されたハードコートポリカーボネートフィルムを活性化する工程と、ｇ）ハードコートポリカーボネートフィルムの触媒された部分上に金属層をめっきする工程であって、めっきされた金属は、ハードコートポリカーボネートフィルムの触媒された部分上にのみ堆積する、めっきする工程と、を含む。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

選択的にめっきされた３次元熱可塑性部品を作製する方法であって、
ａ）未硬化ポリカーボネートフィルムのフィルムを提供する工程であって、前記未硬化ポリカーボネートフィルムが、フィルムの第１の表面上にハードコート層を含む、提供する工程と、
ｂ）ポリカーボネートフィルムの第１の表面上に所望のパターンで触媒を堆積させることによって、前記ポリカーボネートフィルムを選択的に触媒する工程と、
ｃ）３次元ポリカーボネートフィルムを形成するために前記ポリカーボネートフィルムを熱成形する工程と、
ｄ）前記フィルムを紫外線で照射することによって、ハードコートポリカーボネートフィルムをＵＶ硬化させる工程と、
ｅ）選択的に触媒されたハードコートポリカーボネートフィルムを活性化する工程と、
ｆ）前記ハードコートポリカーボネートフィルムの触媒された部分上に金属層をめっきする工程であって、めっきされた金属が、前記ハードコートポリカーボネートフィルムの前記触媒された部分上にのみ堆積する、めっきする工程と、を含む、方法。

【請求項2】

工程ｂ）の前に、ポリカーボネートフィルムの第２の表面にインクを適用する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記インクが、印刷によって適用される着色インクであり、前記インクが、前記ポリカーボネートフィルムの前記第２の表面上に所望の色、又はパターン、又は仕上げを呈する、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

工程ｄ）の後に、前記ハードコートポリカーボネートフィルムを含む、３次元成形部品を製造するために、前記ハードコートポリカーボネートフィルムを成形する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記ポリカーボネートフィルムが、約５０ミクロン～約５００ミクロンの厚さを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記ポリカーボネートフィルムが、約１００ミクロン～約３００ミクロンの厚さを有する、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記ハードコートポリカーボネートフィルムの前記触媒された部分上に前記金属層をめっきする工程が、
ａ）前記触媒を還元することと、
ｂ）前記ハードコートポリカーボネートフィルムの前記触媒された部分上に無電解金属のシード層を無電解めっきすることと、
ｃ）無電解金属堆積物の上部にわたって金属層を電解めっきすることと、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

還元剤が、次亜リン酸塩又は水素化ホウ素塩を含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

無電解めっき金属が、銅、ニッケル、又はニッケル合金を含む、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

電解めっき金属が、銅、銅合金、亜鉛、亜鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉛合金、クロム、及びこれらのうちの１つ以上の組み合わせからなる群から選択される、請求項７に記載の方法。

【請求項11】

めっきされた金属堆積物が、約１０ミクロン～約３００ミクロンの厚さを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記めっきされた金属堆積物が、約３０ミクロン～約１５０ミクロンの厚さを有する、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

熱可塑性物品が、透明又は透光性である、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記選択的にめっきされた３次元熱可塑性部品を、約１５０～約２２０℃の温度で熱硬化させる工程を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

１つ以上の追加の金属めっき層を適用する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記金属めっき層が、銅の層、続いてニッケル又はニッケル合金の層、続いてクロムの層を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

熱成形前に、前記ポリカーボネートフィルムが、予備乾燥される、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

請求項１に記載のプロセスによって作製された、選択的にめっきされた３次元熱可塑性部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、加飾的及び機能的効果を生成するための３次元表面を選択的にめっきする改善された方法に関する。

【背景技術】

【0002】

多種多様な必要性が熱可塑性構成要素上に在り、限定されるものではないが、耐磨耗性及び耐擦傷性であり、色及び高い色密度の多様性を可能にし、また２次元加飾及び／又は記号を可能にする表面コーティングを含む。

【0003】

加えて、いくつかの領域が金属外面を有し、他が透明な表面を有するように、３次元部品を選択的に加飾することが、多くの場合望ましい。１つのかかる例は、「ｓｅｃｒｅｔ－ｕｎｔｉｌ－ｌｉｔ」自動車内装部品を含み、記号（複数可）及び／又はテキストを含み得る物品は、部品の背後の照明のスイッチが入るまで、金属仕上げとして現れる。透明な非めっき領域は、光及び画像の透過が現れることを可能にする。典型的には、実質的に平面のプラスチック成形製品が、めっきされ、これは、プラスチック成形製品の裏側から照明することによって、めっき無しで残された部分が灯る利点を有する。

【0004】

「ｓｅｃｒｅｔ－ｕｎｔｉｌ－ｌｉｔ」部品を製造する１つの方法は、ポリカーボネート上のアクリロニトリルブタジエンスチレン（acrylonitrile-butadiene-styrene、ＡＢＳ）の多層表面の使用を含む。ＡＢＳ層は、露出したポリカーボネートのパターン化された領域を生成するために、レーザアブレーションされた像様である。次いで、これを、既存のめっきオンプラスチック法に従って、めっきすることができる。しかしながら、このプロセスは、高価であり、時間がかかり、かつ労働集約型の両方の状態である多数のプロセス工程を必要とする。

【0005】

Ｓｏｎｙの日本国特許公開第６１２８８０９４号は、所望のパターンを除いて、光透過性プラスチックプレートをめっきするための方法を記載する。透光性（透明又は半透明）プラスチックは、様々なデバイスの部分を表示するために使用され、裏側から照明することによって、めっきされていない文字及びパターンを照明するという利点を有する。本方法は、基材に適用され、次いで、アルカリ可溶性インクで画像化される無電解銅層を含む。次いで、表面は、ニッケル、クロム、又は同様の金属で電気めっきされ、アルカリに浸漬されて、画像化領域（すなわち、インク及び電気めっき金属）を除去する。次いで、露出した銅層は、化学エッチングによって除去される。しかしながら、この構造は、加工中に３次元形状に形成することはできない。

【0006】

Ｋｕｉｒｉｈａｒａ Ｍｅｋｋｉ Ｋｏｊｏの日本国特許公開第６２２３５４９５号は、フォトレジストでコーティングされ、次いで、ＵＶ光で硬化された像様である基材を記載する。未硬化領域は、現像溶液中で溶解され、露出した基材は、電気めっきされる。次いで、第２の現像段階は、ＵＶ硬化レジストを除去し、非めっき基材を露出させる。しかしながら、このプロセスは、非めっき領域においてハードコートを生じさせず、完成した部品は、それゆえ、より容易に損傷を受ける可能性がある。

【0007】

Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉの日本国特許公開第６３１８２１１０号は、パターン化されたセラミック層でマスキングされる金型キャビティを記載する。金属は、オーバめっきされて、マスク内の間隙を埋める。次いで、成形樹脂が、キャビティに注入され、金属パターンは、成形樹脂に固着する。このプロセスもまた、非めっき領域においてハードコートを生じさせない。

【0008】

Ｈａｏらの米国特許出願公開第２００２／０１９７４９２号は、その主題は参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、金属コーティングをプラスチック構成要素の表面上に無電解で堆積させ、画像化及び現像されて、フォトレジストパターンを形成する、フォトレジストコーティングが続く工程を含む、２次元又は３次元プラスチック構成要素の表面上に金属パターンを選択的にめっきするプロセスを記載する。現像中にフォトレジストが除去された領域は、次いで、残りのフォトレジスト及び無電解金属が気散する前に、電気めっきされる。しかしながら、このプロセスは、プラスチック構成要素の後続の成形又は熱成形を可能にしない。

【0009】

Ｗｏｌｌａｃｈらの米国特許出願公開第２００７／０２２６９９４号は、その主題は参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、真空蒸着によってベース導電層を適用し、次いで、電気絶縁性フォトレジストを像様に適用するためのプロセスを記載する。電気めっきは、フォトレジストが全くない領域上で実行され、残りのフォトレジストが、除去され、真空蒸着されたベース層が、エッチングされる。しかしながら、このプロセスは、３次元形状で使用することができず、非めっき領域においてハードコートを生じさせず、完成した製品は、より容易に損傷を受ける可能性がある。

【0010】

Ｓｉｍｍｏｎｓらの米国特許出願公開第２００９／０３１７６０９号は、その主題は参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、パラジウム活性剤溶液を適用すること（すなわち、インクジェットによって）、次いで、画像化された領域を無電解めっきすることによって画像化される基材を記載する。次いで、構造体が、硬化される。しかしながら、構造体は、強化繊維樹脂に限定され、構造体は、３次元形状を生じさせるために形成又は成形することができない。ハードコート層も存在しない。

【0011】

それゆえ、「ｓｅｃｒｅｔ－ｕｎｔｉｌ－ｌｉｔ」部品として使用することに好適な３次元形状を含む、３次元形状を製造するために、プラスチック基材を選択的にめっきする改善された方法に関して、当該技術分野において依然として必要性が存在することが分かり得る。

【0012】

また、非めっき領域内にハードコートされた外面を備える、選択的にめっきされた部品を提供して、改善された耐久性を提供することも有益であろう。

【0013】

フィルムインサート成形（Film Insert Molding、ＦＩＭ）は、成形プロセス中に、ラベリング及び図形がプラスチック部品に適用されることを可能にする、成形同時加飾（In-Mold Decorating、ＩＭＤ）の形態である。ＦＩＭは、構成要素を単一ユニットに一体化して、非常に耐久性がある、耐擦傷性ハードコーティングを有する製品を作製することを可能にする。それは、複数の用途で使用され得るが、一般的に、自動車内装品及び携帯型電子デバイスと関連付けられる。

【0014】

典型的なＦＩＭプロセスでは、完成した加飾構成要素は、射出成形プロセス中に、加飾され、再成形され、及びトリミングされた半仕上げフィルム製品を金型に挿入することによって、製造することができる。このように、複雑な屈曲を有する構成要素は、記号、透過光デザイン、及び多色２次元加飾、同時に、ショットからショットで変化する単純な加飾を用いて製造することができる。

【0015】

ＦＩＭは、対象とする方式で熱可塑性構成要素の外観をデザインすることを可能にする。加飾（例えば、単色、多色、統合記号、透過光デザインなど）が可能であるだけでなく、表面印象（例えば、光沢、構造化、艶消しなど）、及び高光沢も選択的に設定することができる。

【0016】

それゆえ、ＦＩＭの強みは、複雑な形状の加飾面を生成する能力、及び加飾を変更する際の極端な順応性を含む。

【発明の概要】

【0017】

本発明の目的は、３次元表面を選択的にめっきする方法を提供することである。

【0018】

本発明の別の目的は、３次元非導電性基材を選択的にめっきする方法を提供することである。

【0019】

本発明の更に別の目的は、３次元ポリカーボネート基材を選択的にめっきする方法を提供することである。

【0020】

本発明の更に別の目的は、ハードコート層を有する３次元ポリカーボネート基材を選択的にめっきして、耐久性を増加させる方法を提供することである。

【0021】

本発明の更に別の目的は、「ｓｅｃｒｅｔ－ｕｎｔｉｌ－ｌｉｔ」部品を製造する改善された方法を提供することである。

【0022】

そのために、一実施形態において、本発明は、概して、選択的にめっきされた３次元熱可塑性部品を作製する方法に関し、本方法は、

【0023】

ａ）未硬化ポリカーボネートフィルムのフィルムを提供する工程であって、未硬化ポリカーボネートフィルムが、フィルムの第１の表面上にハードコート層を含む、提供する工程と、

【0024】

ｂ）ポリカーボネートフィルムの第１の表面上に所望のパターンで触媒を堆積させることによって、ポリカーボネートフィルムを選択的に触媒する工程と、

【0025】

ｃ）３次元ポリカーボネートフィルムを形成するためにポリカーボネートフィルムを熱成形する工程と、

【0026】

ｄ）フィルムを紫外線で照射することによって、ハードコートポリカーボネートフィルムをＵＶ硬化させる工程と、

【0027】

ｅ）選択的に触媒されたハードコートポリカーボネートフィルムを活性化する工程と、

【0028】

ｇ）ハードコートポリカーボネートフィルムの触媒された部分上に金属層をめっきする工程であって、めっきされた金属は、ハードコートポリカーボネートフィルムの触媒された部分上にのみ堆積する、めっきする工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】めっきされた金属のメッシュタイプパターンが可視である、完全めっきプロセス後の実施例１のプロセスに従って製造された試料部品の図を図示する。

【0030】

【図2】背面から白色光で照明されたときの、図１と同じ試料部品の図を図示する。

【0031】

【図3】めっきされた金属のメッシュタイプパターンが可視である、完全めっきプロセス後の、実施例２のプロセスに従って製造された試料部品の図を図示する。

【0032】

【図4】背面から白色光で照明されたときの、図３と同じ部品の図を図示する。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本明細書で使用するとき、「１つ（a）」、「１つ（an）」、及び「その（the）」は、文脈がそうでない旨を明確に指示しない限り、単数及び複数の両方の指示対象を指す。

【0034】

本明細書で使用するとき、「約」という用語は、パラメータ、量、持続時間などの測定可能な値を指し、具体的に列挙された値の、及びその値からの、＋／－１５％以下の変動、好ましくは＋／－１０％以下の変動、より好ましくは＋／－５％以下の変動、更により好ましくは＋／－１％以下の変動、及びまた更により好ましくは＋／－０．１％以下の変動を、そのような変動が本明細書に説明される本発明で実施するために適切である限り、含むことを意味する。更に、修飾語「約」が指す値は、それ自体が本明細書に具体的に開示されていることも理解されたい。

【0035】

本明細書で使用するとき、「下（beneath）」、「下方（below）」、「下側（lower）」、「上方（above）」、「上側（upper）」等のような空間的に相対的な用語は、図で示されるように、別の要素（複数可）又は特徴（複数可）に対する１つの要素又は特徴の関係を説明するための説明を容易にするために使用される。空間的に相対的な用語は、図内に図示される配向に加えて、使用中又は動作中のデバイスの異なる配向を包含することが意図され得る。例えば、図中のデバイスが裏返される場合、他の要素又は特徴部の「下方」又は「下」として記載される要素は、次いで、他の要素又は特徴部の「上方」に配向されることになる。それゆえ、「下方」という例示的な用語は、上方及び下方の配向の両方を包含する可能性がある。デバイスは、（９０度で又は他の配向で回転させて）別様に配向されてもよく、及び空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈されて本明細書で使用されてもよい。用語「前部（front）」及び「後部（back）」は、限定することを意図するものではなく、適切な場合に交換可能であることが意図されていることが更に理解される。

【0036】

本明細書で使用するとき、用語「含む（comprises）」及び／又は「含む（comprising）」という用語は、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を除外しない。

【0037】

本発明の発明者らは、フィルムインサート成形プロセスが、修正及び改善されて、耐擦傷性、耐衝撃性ハードコートを含み、効率的な方式で、ｓｅｃｒｅｔ－ｕｎｔｉｌ－ｌｉｔ、又は他の同様の部品を製造するのに好適である、選択的にめっきされた３次元部品を作製することができることを発見した。本明細書に記載される方法は、一部の領域が金属外面を有する一方で、他の領域がハードコートされた透明表面を有するように、３次元部品の選択的加飾を提供する。一実施形態では、部品の外面は、部品の背後の照明のスイッチが入るまで、金属仕上げとして現れる。次いで、透明な非めっき領域は、光及び画像の透過が現れることを可能にし得る。

【0038】

一実施形態では、本発明は、概して、選択的にめっきされた３次元熱可塑性部品を作製する方法に関し、本方法は、

【0039】

ａ）未硬化ポリカーボネートフィルムのフィルムを提供する工程であって、未硬化ポリカーボネートフィルムが、フィルムの第１の表面上にハードコート層を含む、提供する工程と、

【0040】

ｂ）ポリカーボネートフィルムの第１の表面上に所望のパターンで触媒を堆積させることによって、ポリカーボネートフィルムを選択的に触媒する工程と、

【0041】

ｃ）ポリカーボネートフィルムを熱成形して、３次元ポリカーボネートフィルムを形成する工程と、

【0042】

ｄ）フィルムを紫外線で照射することによって、ハードコートポリカーボネートフィルムをＵＶ硬化させる工程と、

【0043】

ｅ）選択的に触媒されたハードコートポリカーボネートフィルムを活性化する工程と、

【0044】

ｆ）ハードコートポリカーボネートフィルムの触媒された部分上に金属層をめっきする工程であって、めっきされた金属が、ハードコートポリカーボネートフィルムの触媒された部分上にのみ堆積する、めっきする工程と、を含む。

【0045】

一実施形態では、３次元熱可塑性部品は、熱成形され、３次元ポリカーボネート部品を製造するように形成されたポリカーボネートフィルム又は層を含む。一実施形態では、ポリカーボネートフィルム又は層は、透明、半透明、又は透光性のうちの少なくとも１つである。本明細書に記載されるように、一実施形態では、ポリカーボネート部品は、照明されたときに非めっきのまま残された部分が灯るように、部品の裏側から照明することができる、３次元ポリカーボネート部品内の「ｓｅｃｒｅｔ－ｕｎｔｉｌ－ｌｉｔ」パターン、記号、アイコン、又は図形を調製するように加工される。

【0046】

更に、本発明はハードコートポリカーボネートフィルムに関するものとして記載されながら、プラスチック上のめっきプロセスにおいて使用されることが可能であり、熱成形され得る他の熱可塑性材料もまた、本明細書に記載の工程に従って加工されるハードコート層を有する３次元熱可塑性部品を製造するために、本発明の実践において使用され得ることに留意されたい。

【0047】

ハードコートポリカーボネートフィルムは、使用される成形プロセス及び所望の仕上げ製品の構成並びに属性に部分的に応じて、約５０μ～５００μ、より好ましくは約１００μ～約３００μの厚さを好ましくは有する。「ハードコート」とは、コーティングが、耐磨耗性、耐擦傷性、耐溶剤性、及び耐久性のうちの少なくとも１つであることを意味する。

【0048】

ハードコートポリカーボネートフィルムはまた、熱成形に好適でなければならない。本明細書に記載されるように、ハードコートポリカーボネートフィルムは、様々なプロセス工程に供され、したがって、熱成形プロセス中に亀裂又は破断することなく熱成形に耐えることが可能でなくてはならない。

【0049】

１つの好適なハードコートポリカーボネートフィルムは、ＭａｃＤｅｒｍｉｄ Ｅｎｔｈｏｎｅ Ｉｎｃ．社から商品名ＸｔｒａＦｏｒｍ（商標）Ｍ ＨＣＬで入手可能である。ＸｔｒａＦｏｒｍ（商標）Ｍ ＨＣＬは、ハードコートされた側面上の光沢仕上げ及び艶消しの第２の表面を有する、１８０μ～２５０μの厚さで入手可能な成形可能なハードコートポリカーボネートフィルムである。保護積層体は、ハードコート表面上に供給されて、輸送中のフィルムを保護する。

【0050】

任意選択的に、しかし好ましくは、ポリカーボネートフィルムの第２の表面（すなわち、ハードコート層の反対側）は、最終製品が所望の色、パターン、又は仕上げを呈するために、着色インクで加飾、印刷、又は別様にコーティングすることができる。

【0051】

それゆえ、一実施形態では、透明又は着色された、透明若しくは透光性インク又は樹脂は、ポリカーボネート基材の第２の表面に印刷されるか、又は別様に適用されて、選択的な着色及び／又は不透明なデザインを作製し得る。例えば、黄色の透明又は透光性インクは、選択的な方式（すなわち、ストライプ）で、基材の第２の表面上に印刷されてもよく、それによって、ポリカーボネート基材が裏から点灯されるとき、基材の前面を通して見たときに、加飾された、印刷された、及び／又はパターン化された外観を作製する。代替的には、黒色又は暗色のインクなどの不透明インクが、基材の第２の表面上に選択的に印刷され得、その結果、部品が裏から点灯されるとき、所望の図形デザイン又はアイコンが、ポリカーボネート部品の前面から可視となる。これらの技術はまた、互いに組み合わせて使用されてもよい。例えば、黒色又は他の暗色のインクは、スクリーン印刷、又は別様にパターン化されて、ポリカーボネート基材の第２の表面上に１つ又は画像を作成してもよく、その後、１つ以上の透明又は透光性着色インクが、１つ以上にわたって適用され得る。別の実施形態では、透明又は透光性着色インクの均一層は、第２の表面の全て、第２の表面の実質的に全てにわたって、又は第２の表面の選択された部分上に均一に適用され、次いで、黒色又は暗色のインクが、透明又は透光性着色インクの上部にあるパターンで刷り込まれるか、又は別様に適用される。

【0052】

本明細書に記載されるように、熱可塑性フィルムの第１の側面（すなわち、ハードコート層を有する熱可塑性フィルムの側面）は、ハードコートポリカーボネートフィルムであってもよく、触媒活性剤で活性化される。一実施形態では、触媒活性剤は、ハードコートポリカーボネートフィルムに所望のパターンで印刷され、又は別様に適用され、及び乾燥される、めっき触媒である。

【0053】

めっき触媒は、ハードコートポリカーボネートフィルム上にスクリーン印刷されて、所望のパターンを作製し得る。限定されるものではないが、グラビア、リソグラフィ、及びフレキソ印刷を含む、他の印刷手段がまた使用されて、基板上の所望のパターン内にめっき触媒を印刷することもできる。典型的な触媒成分としては、例えば、パラジウム、金、銀、スズ、ニッケル、ルテニウム、白金、及びロジウムが挙げられる。１つの好適な印刷可能なめっき触媒は、熱又はＵＶ硬化性結合剤中のパラジウム塩の分散体を含む。

【0054】

めっき触媒は、ＵＶ硬化性及び成形可能な配合物であることが非常に望ましい。かかるめっき触媒の１つは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｃｒｏｕｓｅの米国特許第７，２５５，７８２号に記載されているような触媒インクを含む。

【0055】

熱成形の前に、ポリカーボネートフィルムは、高速で水分を吸収する傾向を有するため、予備乾燥される。閉じ込められた水分は、約１２０℃を上回る蒸気を形成し、蒸気膨張はシート内に気泡を生成する。予備乾燥の持続時間は、シートによって吸収される湿度の量、及びその厚さによって部分的に依存し、当業者によって容易に判定することができる。一実施形態では、ポリカーボネートフィルムは、約９０℃～約１３５℃の温度、より好ましくは約１１５℃～約１２５℃の温度で予備乾燥のために、除湿空気循環オーブン内に配置される。加えて、ポリカーボネートシートは、予備乾燥オーブンから取り出した直後に水分を吸収し始め、吸収速度は、周囲露点に依存する。この理由から、ポリカーボネートフィルムは、直ちに形成機械に転送される。

【0056】

熱成形は、使用される成形プロセスのタイプに応じて、中程度～高温で実行することができる。ポリカーボネートは、より高い温度でより柔軟になり、温度は、典型的にはガラス転移温度に近づくか又はそれを超える温度である。一実施形態では、温度は、ガラス転移温度（すなわち、約１５０℃）を上回り、融解温度（すなわち、約２６７℃）を下回るものである。別の実施形態では、温度は、約１１０～約１３０℃の中程度の温度である。

【0057】

例えば、高圧熱成形及び真空熱成形を含む、様々な熱成形プロセスが、使用される可能性がある。真空成形では、フィルムは、そのガラス転移温度を上回るように加熱され、真空ポンプを使用して、フィルムの下に低圧領域を作製し、外部空気圧がフィルムを形成物にわたって押圧することを可能にする。

【0058】

高圧成形では、高圧（最大約３００バール）下で、高温の空気が、フィルムに適用される。基材が、真空成形と比較して比較的低い熱でかかる高圧に供される際、フィルムは、その軟化温度を下回って形成され得、これは印刷から形成の位置合わせを改善することができる。高圧熱成形は、例えば、Ｎｉｅｂｌｉｎｇらの米国特許第５，２１７，５６３号及び同第５，１０８，５３０号の両方において記載され、これらの各々の主題は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0059】

ポリカーボネートシートがその形成温度に達するとき、均一な「たるみ」が生じる。たるみの量は、シートのサイズ及び厚さに依存する。熱成形は、ハードコートされた前面を有する所望の３次元形状を作製する。最適な加熱時間及び温度は、限定されるものではないが、シートの厚さ、使用されている成形型のタイプ、及び必要とされる延伸の程度を含む、多数の要因に依存する。

【0060】

必要とされる形状に熱成形した後、３次元生成物を、ＵＶ硬化させて、最大の体擦傷性及び耐薬品性を提供する。

【0061】

一実施形態では、任意選択的に、しかし好ましくは、熱成形及びＵＶ硬化された３次元部品は、射出成形ツール内に配置されて、完成した熱成形及び成形された３次元部品を作製するために熱可塑性樹脂で後方に注入されてもよい。熱可塑性樹脂は、熱可塑性フィルムに使用される樹脂と同じであっても異なってもよい。好ましい一実施形態では、熱可塑性フィルム及び熱可塑性樹脂の両方が、ポリカーボネートを含む。しかしながら、本発明のプロセスでは、他の同様の熱可塑性材料が使用されてもよく、本発明はポリカーボネートに限定されない。

【0062】

３次元ポリカーボネート部品は、金属めっき層で選択的にめっきされる。めっき金属は、印刷触媒が存在する領域上のみに堆積する。めっきされる金属は、例えば、銅、亜鉛、ニッケル、前述の合金、及び前述の１つ以上の組み合わせからなる群から選択されてもよい。他の好適な金属もまた、本明細書に記載される方法でめっきされてもよい。

【0063】

更に、めっきは、無電解めっき、電解めっき、又は前述の組み合わせによって適用され得るめっき金属の１つ以上の層を含む、多層プロセスであり得ることにも留意されたい。本発明における使用に好適な１つのかかるめっき技法は、例えば、Ｃｒｏｕｓｅの米国特許第７，２５５，７８２号に記載されており、その主題は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0064】

これらのめっき浴は、概して、水溶液中に溶解した塩の形態で堆積される金属、並びに金属塩のための還元剤を含有する。金属化工程は、所望の金属仕上げを得るために、無電解及び／又は電解コーティングを含み得る。無電解めっきによって堆積され得る典型的な金属としては、銅、ニッケル、又はリン及び／若しくはホウ素を含有するニッケル合金が挙げられる。

【0065】

一実施形態では、めっきプロセスは、約１０～約７５ミクロン、より好ましくは約２０～約３５ミクロンの深さまでの銅などの無電解金属の堆積、次いで、約１～約１０ミクロン、より好ましくは約３～約８ミクロンの深さまでの銅などの電解金属の堆積を含む。その後、部品は、約１５０～約２２０℃の温度で熱硬化される。最後に、部品は、銅の層、続いてニッケル層、次いでクロム層で電解めっきされる。これらの層の各々は、好ましくは約１０～約５０ミクロン、より好ましくは約２０～約３５ミクロンの厚さを有する。

【0066】

一実施形態では、好適な一連のプロセス工程は、以下の通りである：

【0067】

１）フィルムの第１の表面上にハードコート層を有する未硬化のポリカーボネートフィルムのフィルムを提供する工程、

【0068】

２）所望の色、パターン、金属様仕上げなどを、ポリカーボネートフィルムの第２の表面（すなわち、ハードコーティングなしの表面）に印刷する工程、

【0069】

３）印刷可能な触媒を所望のパターンで（すなわち、スクリーン印刷、グラビア印刷、リソグラフィ、フレキソ印刷などによって）ポリカーボネートフィルムの第１の表面上に印刷することによって、ポリカーボネートフィルムを選択的に触媒する工程、

【0070】

４）３次元部品を形成するためにポリカーボネートフィルムを熱成形する工程であって、ハードコート層が、外部表面上にある、熱成形する工程、

【0071】

５）フィルムを紫外線で照射することによって、ハードコートポリカーボネートフィルムをＵＶ硬化させる工程、

【0072】

６）ハードコートポリカーボネートフィルムを所望の３次元形状に成形する工程、

【0073】

７）選択的に触媒されたハードコートポリカーボネートフィルムを活性化する工程、

【0074】

８）ハードコートポリカーボネートフィルムの触媒された部分上に銅又は他の無電解金属のシード層を無電解めっきする工程であって、めっき金属は、ハードコートポリカーボネートフィルムの触媒された部分上にのみ堆積する、無電解めっきする工程、

【0075】

９）無電解金属堆積物の上部にわたって金属層を電解めっきする工程であって、電解めっき金属は、限定するものではないが、例として、銅、銅合金、亜鉛、亜鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉛合金、又は他の同様の金属からなる群から選択されてもよい、電界めっきする工程、

【0076】

１０）最終製品を焼成する工程、

【0077】

１１）所望される場合、電解めっきによって追加の金属めっき層を適用する工程、である。

【0078】

本明細書に記載されるプロセスは、金属特徴部で選択的に「加飾される」が、また疎水性でハードコーティングされた耐擦傷性表面も含む、３次元ポリカーボネート部品を製造するために使用することができる。

【0079】

上記の一連の工程を使用して、良好な耐久性を有し、耐磨耗性、耐擦傷性、及び耐溶剤性のうちの少なくとも１つである、選択的に加飾された形成されたハードコート熱可塑性部品を製造する。これらの３次元部品は、３次元部品の透明部分が、点灯されたときに画像を表すように裏から点灯されてもよい（すなわち、「ｓｅｃｒｅｔ－ｕｎｔｉｌ－ｌｉｔ」の３次元部分が作製される）。

【0080】

本発明は、これより、以下の非限定的な実施例を参照して説明される。
実施例１：
ＸｔｒａＦｏｒｍ（商標）Ｇ２５０２Ｌでコーティングされたポリカーボネートフィルムの３０５×４５８ｍｍのシートを、透明な緑色インク（Ｎｏｒｉｐｈａｎ ６６９、Ｐｒｏｅｌｌ社、Ｇｅｒｍａｎｙ）の均一層をシート全体に適用することにより、第２の（コーティングされていない）表面上にスクリーン印刷する。次いで、黒色インクの第２の層（Ｎｏｒｉｐｈａｎ ＨＴＲ ９５３、Ｐｒｏｅｌｌ社、Ｇｅｒｍａｎｙ）が、緑色インク層の上にテキストフレーズを形成するために適用された像様であるような、テキストパターンを含むステンシルを適用する。製造業者の推奨により、各インクを、１０％のＮｏｒｉｐｈａｎ Ｍ２０１遅延剤（Ｐｒｏｅｌｌ、Ｇｅｒｍａｎｙ）及び５％のＮｏｒｉｐｈａｎ Ｆ０１３希釈剤（Ｐｒｏｅｌｌ、Ｇｅｒｍａｎｙ）で希釈する。各インク層を、８０℃で２分間、ベルト速度１ｍ／分で、Ｔｒｕｍａｘ Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄコンベヤシステム（Ｎａｔｇｒａｐｈ Ｌｔｄ社、Ｎｏｔｔｉｎｇｈａｍ、ＵＫ）を通るフィルムの通路によって乾燥させる。

【0081】

次いで、印刷されたフィルムを、裏返し、ドットのパターンを含む第２のスクリーン印刷ステンシルを、第１の表面に適用する。これを使用して、ＭａｃＤｅｒｍｉｄ Ｅｎｔｈｏｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ社、Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ、ＣＴ、ＵＳＡから入手可能な、触媒インクＭｉｃｒｏｃａｔを使用して、第１の表面上にパターンをスクリーン印刷する。Ｍｉｃｒｏｃａｔインクは、パートＡ：パートＢが９８：２の比で、印刷前に予め混合される必要がある２つの部品（パートＡ及びパートＢ）を含む。Ｍｉｃｒｏｃａｔの印刷後、フィルムを、各通過、８０℃で２分間、ベルト速度１ｍ／分の状態で、Ｔｒｕｍａｘ Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄ Ｄｒｙｅｒに３回通過させる。次いで、印刷及び乾燥させたフィルムを、フィルムを変形させるための形成工具を装備したＣｌａｒｋｅ ７２５ ＦＬＢ Ｖａｃｕｕｍ Ｆｏｒｍｅｒ（ＣＲ Ｃｌａｒｋｅ社、Ａｍｍａｎｆｏｒｄ、ＵＫ）を使用して、ツール温度２００℃及び形成時間１０秒で、３Ｄ形状に形成する。フィルムを、Ｍｉｃｒｏｃａｔ印刷を有する表面が、ツールから離れるように、形成ツールの隣に着色インク層を有して形成する。形成後、フィルムを、Ｆｕｓｉｏｎ ＤＲＳＥ－１２０コンベヤ（ＵＶｉｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ社、Ｔｈａｔｃｈａｍ、ＵＫ）上で２Ｊ／ｃｍ^２の線量までＵＶ硬化させる。
調製されたフィルムを、めっきして、Ｍｉｃｒｏｃａｔがスクリーン印刷工程から存在する領域においてのみ金属を堆積させる。めっきプロセスは、以下の工程を含む。

【表1】

【0082】

図１は、めっきされた金属のメッシュタイプパターンが可視である、完全めっきプロセス後に得られた試料を示す。

【0083】

図２は、白色光で背面から照射されたときの同じ部品を示し、出現するグラフィック画像を示す。
実施例２：

【0084】

ＸｔｒａＦｏｒｍ（商標）Ｇ２５０２Ｌでコーティングされたポリカーボネートフィルムの３０５×４５８ｍｍのシートを、３つの領域にパターン化されて画像を作成するステンシルを通して、黒色インク（Ｎｏｒｉｐｈａｎ ＨＴＲ９５３）の層を適用することによって、第２の（コーティングされていない）表面上にスクリーン印刷する。着色インクのブロック、１つが透明な赤色（Ｎｏｒｉｐｈａｎ ３７２、Ｐｒｏｅｌｌ社、Ｇｅｒｍａｎｙ）、１つが透明な青色（Ｎｏｒｉｐｈａｎ ５６６、Ｐｒｏｅｌｌ社、Ｇｅｒｍａｎｙ）、及び１つが透明な緑色（Ｎｏｒｉｐｈａｎ ６６９）を、黒色インクの上に印刷し、１つの色のインクが、パターン化された黒色領域の各々に適用される。製造業者の推奨により、各インクを、１０％のＮｏｒｉｐｈａｎ Ｍ２０１遅延剤（Ｐｒｏｅｌｌ、Ｇｅｒｍａｎｙ）及び５％のＮｏｒｉｐｈａｎ Ｆ０１３希釈剤（Ｐｒｏｅｌｌ、Ｇｅｒｍａｎｙ）で希釈する。各インク層を、８０℃で２分間、ベルト速度１ｍ／分で、Ｔｒｕｍａｘ Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄコンベヤシステム（Ｎａｔｇｒａｐｈ Ｌｔｄ社、Ｎｏｔｔｉｎｇｈａｍ、ＵＫ）を通るフィルムの通路によって乾燥させる。次いで、更なる加工を、Ｍｉｃｒｏｃａｔドットパターン、真空形成、ＵＶ硬化、及び後続のめっき工程を含む、実施例１と同一の様式で実施する。図３は、めっきされた金属のメッシュタイプパターンが可視である、完全めっきプロセス後に得られた試料を示す。図４は、白色光で背面から照射されたときの同じ部品を示し、出現するグラフィック画像を示す。

【0085】

本発明は、金属特徴部で選択的に加飾されるが、また疎水性でハードコートされた耐擦傷性及び耐磨耗性表面も含む、３次元熱可塑性部品を製造するための解決策を記載する。

【0086】

本発明は、全てのタイプの印刷（スクリーン印刷、インクジェット印刷など）に適合可能である。加えて、コーティングは、第１の表面、第２の表面、又はその両方から硬化され得る。同様に、無電解めっき及び／又は電解めっきは、形成工程及び成形工程後に実行することができる。本明細書に記載されるように、完成した物品は、第１の表面上で選択的にめっきされ、第２の表面上で色加飾（すなわち、インク）され得る。本方法は、エッチングを全く含まず、したがってトポグラフィを最小限に抑える。本明細書に記載される方法はまた、任意の水性めっき化学物質と適合可能である。

【0087】

最後に、以下の「特許請求の範囲」は、本明細書に記載の本発明の一般的な特徴及び具体的な特徴の全て、並びに言語の問題としてその間にあり得る本発明の範囲の全ての記述を網羅することを意図していることも理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2021-05-10

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

選択的にめっきされた３次元熱可塑性部品を作製する方法であって、
ａ）未硬化熱可塑性フィルムのフィルムを提供する工程であって、前記未硬化熱可塑性フィルムが、フィルムの第１の表面上にハードコート層を含む、提供する工程と、
ｂ）熱可塑性フィルムの第１の表面上に所望のパターンで触媒を印刷することによって、前記熱可塑性フィルムを選択的に触媒する工程と、
ｃ）３次元熱可塑性フィルムを形成するために前記熱可塑性フィルムを熱成形する工程と、
ｄ）前記フィルムに紫外線を照射することによって、前記ハードコート熱可塑性フィルムをＵＶ硬化させる工程と、
ｅ）選択的に触媒されたハードコート熱可塑性フィルムを活性化する工程と、
ｆ）前記ハードコート熱可塑性フィルムの触媒された部分上に金属層をめっきする工程であって、めっきされた金属が、前記ハードコート熱可塑性フィルムの前記触媒された部分上にのみ堆積する、めっきする工程と、を順に含む、方法。

【請求項2】

工程ｂ）の前に、インクを前記熱可塑性フィルムの第２の表面に適用する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記インクが、印刷によって適用される着色インクであり、前記インクが、前記熱可塑性フィルムの前記第２の表面上に所望の色、又はパターン、又は仕上げを呈する、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

工程ｄ）の後に、前記ハードコート熱可塑性フィルムを含む３次元成形部品を製造するために、前記ハードコート熱可塑性フィルムを成形する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記熱可塑性フィルムが、５０ミクロン～５００ミクロンの厚さを有し、好ましくは、前記熱可塑性フィルムが、１００ミクロン～３００ミクロンの厚さを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記ハードコート熱可塑性フィルムの前記触媒された部分上に前記金属層をめっきする工程が、
ａ）前記触媒を還元することと、
ｂ）前記ハードコート熱可塑性フィルムの前記触媒された部分上に無電解金属のシード層を無電解めっきすることと、
ｃ）無電解金属堆積物の上部にわたって金属層を電解めっきすることと、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

還元剤が、次亜リン酸塩又は水素化ホウ素塩を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

無電解めっき金属が、銅、ニッケル、又はニッケル合金を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項9】

電解めっき金属が、銅、銅合金、亜鉛、亜鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉛合金、クロム、及びこれらのうちの１つ以上の組み合わせからなる群から選択される、請求項６に記載の方法。

【請求項10】

めっき金属堆積物が、１０ミクロン～３００ミクロンの厚さを有し、好ましくは、前記めっき金属堆積物が、３０ミクロン～１５０ミクロンの厚さを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

熱可塑性物品が、透明又は透光性である、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記選択的にめっきされた３次元熱可塑性部品を、約１５０～約２２０℃の温度で熱硬化させる工程を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

工程ｆ）の後に、１つ以上の追加の金属めっき層を適用する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記金属めっき層が、銅の層、続いてニッケル又はニッケル合金の層、続いてクロムの層を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

熱成形前に、前記熱可塑性フィルムが、予備乾燥される、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

請求項１に記載のプロセスによって作製された、選択的にめっきされた３次元熱可塑性部品。

【請求項17】

前記熱可塑性フィルムが、ポリカーボネートを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記熱可塑性フィルムが、多層フィルムである、請求項１に記載の方法。

【国際調査報告】