本发明涉及一种能得到金属色那样的外观的树脂成形品。
背景技术：
树脂能成形为所希望的形状，可用于日常所有的物品。并且，通过赋予该树脂成形品金属色那样的(如金属色的)外观，能赋予树脂成形品高级感，提高商品价值。
作为关于赋予该树脂成形品金属色那样的外观(增添装饰)的技术的文献,有例如下述专利文献1及2。
又,另一方面，在下述专利文献3中，公开了在凹状反射面的整个面上以一定的间距形成使得装饰图案发色的衍射光栅的装饰用面板。
【专利文献1】日本专利第4748470号公报
【专利文献2】日本专利第5798233号公报
【专利文献3】日本专利第5351412号公报
但是，在上述专利文献1中记载的技术是在表面形成以两种或两种以上的金属作为主要成分的蒸镀薄膜的增添装饰树脂成形品，需要另外使用金属材料，又，需要蒸镀工序，因此,无法避免工序的复杂化及成本上升。
上述专利文献2中记载的技术解决了上述专利文献1的课题，通过利用光的全反射实现金属色那样的外观。但是，若能除了金属色那样的外观，再加上呈现各种各样的色相，不用说，能提高附加价值。
另一方面，上述专利文献3中记载的技术虽然设有使得装饰图案发色的衍射光栅，成为因衍射光栅衍射的光直接返回观察者侧的结构，光的入射方向和射出方向差异很大，因观察角度不同，色存在很大差异，再加上在整个面上形成衍射光栅，因此，只能利用一部分的衍射光，不能呈现金属色那样的外观。
技术实现要素：
于是，本发明是鉴于上述课题而提出来的，其目的在于，提供一种抑制工序的复杂化及成本上升的同时、能得到金属色那样的外观、且具有至少一色的色彩的增添装饰树脂成形品。
解决上述课题的本发明的一观点涉及的增添装饰树脂成形品由单一材料构成，系包括具有光透过性的板状部分的树脂成形品；
树脂成形品包括具有平坦面的第一面，以及形成有多个凸部的第二面；
当从外部向着第一面看树脂成形品时，能得到金属色那样的外观；
将各个凸部设为包括具有微小凹凸部的第一倾斜面以及具有平坦面的第二倾斜面的结构；
使得从第一面侧进入的光的至少一部分因第一倾斜面的微小凹凸部向着第二倾斜面的平坦面侧全反射，同时衍射及干涉，通过第二倾斜面的平坦面，使得所设定波长的可视光向着第一面选择地反射，得到金属色以及至少一色的色彩。
又，在本观点中，微小凹凸部为锯齿状的衍射光栅。
又，在多个凸部中，存在微小凹凸部的衍射面角度、全反射面角度、以及槽角度的至少某一个不同的凸部。
又，在本观点中，第一面或第二面的至少一方的面为曲面。
又，在本观点中，在微小凹凸部中，配置平坦状的透明部分，该透明部分的形状成为文字、图形、符号，通过透明部分显示文字、图形、符号，或者，微小凹凸部的形状成为文字、图形、符号，通过微小凹凸部的全反射，显示文字、图形、符号。
下面说明本发明的效果：
如上所述，通过本发明，能提供一种抑制工序的复杂化及成本上升的同时、能得到至少一色的色彩、且呈金属色那样的增添装饰树脂成形品。
附图说明
图1是表示实施形态涉及的增添装饰树脂成形品的概略的图。
图2是表示实施形态涉及的增添装饰树脂成形品的概略截面图。
图3是表示实施形态涉及的增添装饰树脂成形品的一适用领域的例的图。
图4是表示实施形态涉及的凸部和槽部的槽的例的图。
图5是表示实施形态涉及的凸部和槽部的槽的例的图。
图6是实施形态涉及的增添装饰树脂成形品的更详细的截面图。
图7是实施形态涉及的增添装饰树脂成形品的彩色显示的示意图。
图8是表示在实施形态涉及的第一面形成保护膜场合的概略的图。
图9是表示在实施形态涉及的凸部和槽部形成保护膜场合的概略的图。
图10是表示实施形态涉及的凸部的另一例的图。
图11是表示实施形态涉及的微小凹凸部的另一例的图。
图12是表示实施例涉及的增添装饰树脂成形品的实际例的图。
图中符号意义如下:
1—树脂成形品
2—第一面
3—第二面
4—第一倾斜面
5—第二倾斜面
具体实施方式
下面，关于本发明的实施形态使用附图进行详细说明。但是，本发明能通过多种不同形态实施，不应仅局限于以下所示实施形态、实施例的例示。
在以下说明中，关于成形品的表面的凸部、凹部、槽，是指从成形品的第二面3侧看时的表面的凸部、凹部、槽。
图1是表示本实施形态涉及的增添装饰树脂成形品(以下称为“本成形品”)1的概略的图,图2是表示本成形品1的板状部分的概略截面图。
若更具体地说明，本成形品1是由单一材料构成的具有光透过性的板状部分的能得到金属色那样的外观的树脂成形品，具备形成平坦面21的第一面2以及形成多个凸部31的第二面3。
又，在本成形品1中，凸部31进一步设有微小凹凸部41的第一倾斜面4以及形成平坦面51的第二倾斜面5。
并且，本成形品1使得从第一面2侧进入的光的至少一部分因第一倾斜面4的微小凹凸部41朝第二倾斜面5的平坦面51侧全反射，同时衍射以及干涉，通过第二倾斜面5的平坦面51选择地使得所设定范围的波长反射，从第一面2放出光，成为能得到金属色那样的外观、且至少一色的色彩。在此，所谓“金属色那样”是指本成形品1的观测者(以下,称为“观测者”)能看见如同由金属镀膜形成的状态。
在本成形品1中，作为主要部件的树脂是具有透过性、能加工、成型为所希望的形状的高分子材料。作为在本成形品1中能使用的树脂，如后文所述，并不限定于只能得到所希望的折射率，例如，能以聚碳酸酯(pc)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯、聚酯(pet)、丙烯(pmma)、环烯聚合物(cop)、环烯共聚物(coc)等热可塑性树脂、酚醛树脂、聚氨酯、热硬化性聚酰亚胺等热硬化性树脂、或光硬化性树脂为例示。又，树脂可以是无色透明、无色半透明、有色透明、有色半透明的任意一种。
又，本成形品1由单一材料构成。通过由单一材料构成，不需要设置复杂的工序，能得到具有所希望的金属色以及至少一色的色彩的外观。
在本成形品1的板状部分，如上所述,在第二面3形成多个凸部31。本成形品1的板状部分无需一定是平行平板状，也可以上述第一面或上述第二面的至少一面为曲面。该场合，例如，如图3所示，能附加于化妆品、饮料的容器等的瓶盖、能用于附加于汽车等机械装置的标牌等静态部件、时钟的指针等动态部件等各种用途。
又,在本成形品1中，树脂具备光透过性。在此,所谓“光透过性”是指使得入射的光的至少一部分透过的性质。不限定于此，具体地说，树脂的板状部分，在凸部附近，未形成凸部的部分中的光(633nm)的透过率优选高于0％、60％以下，更优选5％以上、50％以下。通过使得高于0％，使得在树脂内部光的传播、反射、衍射、以及干涉成为可能，能得到使得观测者认识金属色那样的外观以及至少一色的色彩的效果，通过使得成为5％以上，使得该效果显著。另一方面，通过使得光的透过率成为60％以下，能提高金属色那样的程度，维持美观，通过使其为50％以下，该效果显著。
又，在本成形品1中，如上所述，设有形成平坦面21的第一面2。在本成形品1中，光从第一面2入射，在树脂内传播，至少一部分的光衍射、干涉、以及全反射，光再从该第一面2射出，进入观测者的眼睛，能认识呈所希望的金属色，以及至少一色的色彩。在此，“平坦面”是指与第二面的凸部等不同，不具有使得光散射那样的凹凸，具有镜面程度的光滑度的面。
又，在本成形品1中，如上所述，设有形成多个凸部31的第二面3。本成形品1通过设有多个凸部31，凹凸有规律地反复，其各自光通过衍射、干涉、以及反射，能确保光量，得到很强的金属色以及至少一色的色彩。
在本成形品1中，在微小凹凸部中，配置平坦状的透明部分，也能将该透明部分的形状设为文字、图形、符号，通过该透明部分显示文字、图形、符号。又，也能将微小凹凸部的形状设为文字、图形、符号，通过微小凹凸部中的全反射显示文字、图形、符号。
多个凸部只要设有规律的结构，并不限定其形状，既可以例如图4所示那样，直线凸部大致平行配置的结构，也可以例如图5所示那样，圆状凸部配置为同心圆的结构。
又，在本成形品1中，凸部31如上述图所示，进一步设有第一倾斜面4和第二倾斜面5，在第一倾斜面4形成微小凹凸部41，在第二倾斜面5形成平坦面51。
在本成形品1中，在凸部31的第二面5，形成平坦面51。在此，所谓“平坦面”是与上述第一面2中的平坦面21相同。
又，在本成形品1中，在凸部31的第一面4，形成微小凹凸部41。在本成形品1中，通过设有微小凹凸部41，在特定的波长范围产生衍射及干涉，同时全反射，能得到金属色以及至少一色的色彩。
本成形品中的微小凹凸部41只要能具有上述功能，可以采用各种各样的形状，但是，优选设有全反射部分，其周期配置的结构，更具体地说，优选锯齿状的衍射光栅。关于其截面，如图6所示，详细说明本成形品发挥功能的原理。在该图中，从使得说明简单角度考虑，将与树脂的板状部分的平坦面21平行的面定义为水平面h，将相对该水平面h垂直的方向作为观察者看本成形品1的角度(光入射的角度)。但是，不用说，只要能发挥本成形品的功能，几何学结构能合适地调整。
如图6所示，第一倾斜面4的微小凹凸部41为锯齿状，设有成为基本的全反射部分r，另一方面，形成为该全反射部分r以周期的间距d设置。在本成形品1中，将连接第一倾斜面4的微小凹凸部41的底部形成的面定义为衍射面d。又，在本成形品1中，将水平面h和衍射面d所形成的角度、即衍射面角度定义为θd，水平面h和全反射部分r的角度、即槽角度定义为θr，水平面h和第二倾斜面5的平坦面51所形成的角度、即全反射面角度定义为θt。又，将树脂的折射率定义为n1，其外侧的折射率定义为n2。设为n1＞n2。
在本成形品1中，观察者看本成形品1时的角度如上所述设为相对水平面h垂直的方向，因此，首先，入射的光(入射光)从相对水平面h垂直的方向入射。该光是可视领域的光，可以认为是包含不同波长的光的所谓白色光。
并且，入射光先在本制品内部传播，到达设于第一倾斜面4的微小凹凸部41中的凸部。接着，入射光因该凸部中的全反射部分r全反射，方向变换为第二倾斜面5的平坦面51侧。该全反射部分r的槽角度θr，满足以下式(1)：
即，
接着，因该反射，入射光向着第二倾斜面5的平坦面51传播，因平坦面51再次全反射，朝第一面2侧全反射。在该场合中，衍射面角度θd满足以下式(2)。但是，在该场合中，将相对平坦面51的法线和入射到平坦面51的光所形成的角度设为γ。
另一方面，上述角度γ是因第一倾斜面4的全反射引起的全反射后的角度，因此，可以计算。即，角度γ用下式表现，结果，上述式(2)表示如下：
γ＝180-θt-2θr〔度〕(3)
即，
并且，其结果，入射的光经二次全反射，再次从第一面2射出。在该结果中，求取的射出角度只要有，优选相对水平面h垂直的方向，通过调整参数，能实现所希望的状态，实际上使得从垂直在5～10度以内的范围射出。
另一方面，入射光在本成形品1内部传播，若到达凸部31的第一倾斜面4的微小凹凸部41，则入射光因微小凹凸部41的衍射结构，也受到与波长相对应的衍射以及干涉，以各波长不同的衍射角β在凸部31内传播。在该场合中，衍射角β使用微小凹凸部41的上述间距d，以及入射光的相对衍射面d的入射角α(衍射面d的垂线和入射光所形成的角)，满足以下关系式：
d(sinβ-sinα)＝mλ(4)
在上式中，m为自然数，λ为入射光的波长。
在本发明图6的例中，例如，红色的波长区域的光以比较大的衍射角衍射及干涉，蓝色的衍射光以比较小的衍射角衍射及干涉，绿色的衍射光以它们之间的角度衍射及干涉。
接着，在本成形品1中，衍射及干涉的光虽然入射到第二倾斜面5的平坦面51，但是，大衍射及干涉的光，在上述例中例如处于红色的波长区域的光成为不满足全反射角度的配置，因此，不是朝第一面2反射，而是一边折射到凸部31的第二倾斜面5的外侧，一边射出。
其结果，满足全反射条件的波长的光，在上述例中，仅仅处于绿色的波长范围的光以及处于蓝色的波长范围的光全反射，从第一面2射出。其结果，观察者能观察除去处于红色的波长范围的光的结果的光。
若更具体研究，入射光角度α、衍射面角度θd、全反射面角度θt的关于用下式表示：
并且，根据上式，通过调整本成形品的折射率n1、本成形品相接的介质的折射率n2、以及间距d、衍射面角度θd、全反射面角度θt，能在所希望的波长区域全反射，即使从第一面入射，也大体上全部从第一面射出，另一方面，所希望的波长区域以外的光即使从第一面入射，由于其大部分从第二面射出，因此，也不会从第一面射出，作为结果，能调整所希望的色调。尤其，在本成形品1中，全反射同时，进行衍射及干涉所引起的光的选择，全反射的光强的部分，能得到衍射光以及强的干涉光。如上所述，得到蓝装饰的金属色那样的外观场合，将绿的中心波长设为550nm，能得到以下条件式(6)：
在本成形品1中，作为凸部31及微小凹凸部41的尺寸，只要能满足上述条件，并不作限定，当然能适当地调整，例如，作为凸部31的宽度，作为能使得光充分地衍射、干涉、以及反射的范围，例如，优选10μm以上、200μm以下，更优选20μm以上、100μm以下。通过将凸部的宽度设为200μm以下，成为观察者的眼睛的分辨率以下的范围，能难以作为一条槽认识，通过设为100μm以下，该效果显著。另一方面，通过将凸部的宽度设为10μm以上，能充分确保微小凹凸部的间距。
又，即使作为本成形品的凸部31的高度，只要能使得光充分地衍射、干涉、以及反射，理应不作限定，但是，根据与上述凸部31的宽度同样的理由，例如，优选10μm以上、200μm以下，更优选20μm以上、100μm以下。
又，在本成形品1中，作为微小凹凸部41的间距d，只要是满足上述衍射的条件，能合适地调整，例如，优选0.1μm以上、2μm以下。
在本发明的一实施形态中，在上述多个凸部中，存在上述微小凹凸部的衍射面角度、全反射面角度、以及槽角度的至少某一个不同的凸部。
在上述说明中，为使得说明简单，参照图6所示一个微小凹凸部进行说明。但是，同样现象在各微小凹凸部实行。不用说，在各微小凹凸部中，上述角度可以适当调整。即，多个微小凹凸部41之中，可以使得至少一个微小凹凸部的衍射面角度、全反射面角度、以及槽角度的至少某一个与其它微小凹凸部41不同。更具体地说，在某区域的微小凹凸部和其它区域的微小凹凸部，通过使得上述角度变化，能改变上述区域的色调。即，成形品1能彩色显示。表示彩色图像的成形品一例表示在图7。
又，本成形品1如上所述，根据需要，也优选在第一面及第二面的第一倾斜面的至少某一方设置保护膜或防止反射膜等。在第一面形成保护膜或防止反射膜等的例子表示在图8，在第二面的整个面上形成保护膜或防止反射膜等的例子表示在图9。
又，在本制品1中，对于凸部31的形状，只要具有第一倾斜面及第二倾斜面，并不作限定，如上述例子所示，可以是接近顶点锐利的三角形形状，但是，也可以例如图10所示那样，为接近顶点平坦的梯形的形状。又，多个凸部31之间可以无间隙地邻接，也可以隔开某种程度的间隙配置。
又，在本成形品1中，优选微小凹凸部41的全反射部分r为平坦的面，但是，例如，可以是凹曲面，也可以是凸曲面。为平坦面场合，优选设为与上述第一面的平坦面相同程度。凸曲面场合一例表示在图11。
如上所述，根据本实施形态，抑制工序的复杂化及成本上升的同时，成为能得到呈各种各样色相的金属色那样的外观的增添装饰树脂成形品。更具体地说，通过在第二面的凸部的一方设有能进一步衍射及干涉的微小凹凸部，进行全反射，另一方面，对于特定波长范围的一次衍射光，在衍射及干涉后，使其全反射，衍射及干涉的结果，使得角度改变的光的一部分不是全反射，而是朝第二面侧折射射出，能使得观察者认识成为特定的色调的金属色那样的外观。其结果，能表示所谓多色，作为商品的附加价值非常高。
如上所述明确可知，在本成形品中，在凸部能得到金属色以及色彩，因此，通过使得该部分成为文字、图形、以及符号(以下，称为“文字等”)的形状，能作为文字等表示，另一方面，不用说，在所设定的区域设置该凸部，将局部不设置该凸部的平坦部分设为文字等形状，能进行所谓空心文字等的表现。
【实施例】
关于上述实施形态涉及的增添装饰树脂成形品，实际制作确认其效果。下面进行具体说明。
首先，在具有一对平坦的面的厚度0.8mm的丙烯树脂板的一面，形成多个图12所示尺寸的凸部。在该图中所示的凸部如上述实施形态所说明，包括设有微小凹凸部的第一倾斜面以及设有平坦面的第二倾斜面，在微小凹凸部中，设有进行全反射的全反射部，且成为所设定间距的阶梯状。并且，使用可视区域的光观察时，确认能得到蓝装饰的金属色那样的外观。又，这在将丙烯树脂改变为环烯聚合物(cop)树脂场合也一样。
以上确认本发明的效果在实际的树脂成形品中能充分实现。
下面说明产业上的利用可能性：
本发明作为增添装饰树脂成形品及其制造方法，具有产业上的可利用性。