JP2000103882A - 表面処理されたポリシルメチレン成形体及びその表面処理方法 - Google Patents
表面処理されたポリシルメチレン成形体及びその表面処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリシルメチレン樹脂の表面を超撥水性にす
る。 【解決手段】 置換基の少なくとも１つが芳香族基であ
るケイ素を主鎖構成単位に含むポリシルメチレンの成形
体の表面に波長が１０６４nm又は５３２nmであるＮｄ：
ＹＡＧレーザー光を照射する。
る。 【解決手段】 置換基の少なくとも１つが芳香族基であ
るケイ素を主鎖構成単位に含むポリシルメチレンの成形
体の表面に波長が１０６４nm又は５３２nmであるＮｄ：
ＹＡＧレーザー光を照射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐熱性高強度材料で
あるポリシルメチレンからなる成形体の表面処理方法、
特に、撥水処理方法および表面処理されたポリシルメチ
レン成形体に関する。
あるポリシルメチレンからなる成形体の表面処理方法、
特に、撥水処理方法および表面処理されたポリシルメチ
レン成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機高分子材料を実用化する時によく問
題となるのは、その表面特性である。樹脂全体の特性を
維持したまま表面を種々の方法で修飾して樹脂表面に何
らかの官能基を導入し、これによって樹脂の機械的特性
を変化させることなく材料の表面構造の関与する物性、
例えば、接着、ぬれ、染色性、生体適合性等を改善する
試みが多くの樹脂に試みられている。その手法として、
官能基を有する高分子材料ではシランカップリング剤あ
るいはチタンカップリング剤等のいわゆるカップリング
剤と称する化合物を表面官能基と反応させたり、プラズ
マ重合で有機超薄膜を形成させたり、火炎処理、コロ
ナ、低温プラズマ等の物理的手法によって酸化構造を材
料表面に導入して親水性を付与したり、あるいはこの後
カップリング剤を作用させることが行われている。
題となるのは、その表面特性である。樹脂全体の特性を
維持したまま表面を種々の方法で修飾して樹脂表面に何
らかの官能基を導入し、これによって樹脂の機械的特性
を変化させることなく材料の表面構造の関与する物性、
例えば、接着、ぬれ、染色性、生体適合性等を改善する
試みが多くの樹脂に試みられている。その手法として、
官能基を有する高分子材料ではシランカップリング剤あ
るいはチタンカップリング剤等のいわゆるカップリング
剤と称する化合物を表面官能基と反応させたり、プラズ
マ重合で有機超薄膜を形成させたり、火炎処理、コロ
ナ、低温プラズマ等の物理的手法によって酸化構造を材
料表面に導入して親水性を付与したり、あるいはこの後
カップリング剤を作用させることが行われている。
【０００３】近年、レーザー光を照射して、レーザー光
に誘起された反応を利用した表面を改質する手法が開発
されている。たとえばケイ素系高分子の例では、炭酸ガ
スレーザー照射によりポリジメチルシロキサンの表面を
より疎水性にする方法が開示されている（M. T. Khoras
ani, H. Mirzadeh, P. G. Sammes, Radiat. Phys. Che
m. 47(6), 881 (1996))。レーザー照射による改質に
は、選択性があること、処理雰囲気を選ばないこと、材
質全体に及ぼす影響が少ないこと等の利点が挙げられて
いる。
に誘起された反応を利用した表面を改質する手法が開発
されている。たとえばケイ素系高分子の例では、炭酸ガ
スレーザー照射によりポリジメチルシロキサンの表面を
より疎水性にする方法が開示されている（M. T. Khoras
ani, H. Mirzadeh, P. G. Sammes, Radiat. Phys. Che
m. 47(6), 881 (1996))。レーザー照射による改質に
は、選択性があること、処理雰囲気を選ばないこと、材
質全体に及ぼす影響が少ないこと等の利点が挙げられて
いる。
【０００４】材料加工分野においては以前から炭酸ガス
レーザーが使用されてきた。しかしこの方法は、大出力
を発揮できるがガスレーザーのため装置が大きくなって
しまう。一方、近年、高出力のＹＡＧレーザーがより短
波長であること、装置が小型化することなどのことから
普及している。さらに、ＹＡＧレーザーは波長が炭酸ガ
スレーザーよりも短く精密性が向上すること、その波長
が通常の光学ガラスを収束系として利用できること、さ
らにシリカ系光ファイバーで伝送が可能なため、構成自
由度の高い加工装置として利用されている。
レーザーが使用されてきた。しかしこの方法は、大出力
を発揮できるがガスレーザーのため装置が大きくなって
しまう。一方、近年、高出力のＹＡＧレーザーがより短
波長であること、装置が小型化することなどのことから
普及している。さらに、ＹＡＧレーザーは波長が炭酸ガ
スレーザーよりも短く精密性が向上すること、その波長
が通常の光学ガラスを収束系として利用できること、さ
らにシリカ系光ファイバーで伝送が可能なため、構成自
由度の高い加工装置として利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ケイ素系高分子は、一
般的に言って優れた絶縁性、アーク耐電性等の電気特性
を有する高分子材料である。特に、ケイ素原子に芳香族
基が置換したポリジフェニルカルボシランやポリジフェ
ニルシロキサンは、上述の性質に加えて耐熱性にも優れ
ているが、極性基を有しない高分子であるため表面構造
に関与した物性に問題があった。一般に分子内に極性基
を有しない高分子は表面構造に関与する物性、例えば、
接着、ぬれ、染色性、生体適合性等に難があることは周
知である。耐熱性高強度ケイ素系高分子は、これをエレ
クトロニクス分野に用いるとき、無機基材との密着性を
向上させるための表面処理が必須である。
般的に言って優れた絶縁性、アーク耐電性等の電気特性
を有する高分子材料である。特に、ケイ素原子に芳香族
基が置換したポリジフェニルカルボシランやポリジフェ
ニルシロキサンは、上述の性質に加えて耐熱性にも優れ
ているが、極性基を有しない高分子であるため表面構造
に関与した物性に問題があった。一般に分子内に極性基
を有しない高分子は表面構造に関与する物性、例えば、
接着、ぬれ、染色性、生体適合性等に難があることは周
知である。耐熱性高強度ケイ素系高分子は、これをエレ
クトロニクス分野に用いるとき、無機基材との密着性を
向上させるための表面処理が必須である。
【０００６】一方、近年多くの材料において表面への吸
着等による汚染が問題になることが知られている。例え
ばスーパークリーンルームの様に１００粒子／ｍ2 以下
のクリーン度が要求されることがある。その技術に応え
る技術として、撥水性表面を持つテフロン製のフィルタ
ーなどの表面特性を利用した粒子除去技術が知られてい
る。
着等による汚染が問題になることが知られている。例え
ばスーパークリーンルームの様に１００粒子／ｍ2 以下
のクリーン度が要求されることがある。その技術に応え
る技術として、撥水性表面を持つテフロン製のフィルタ
ーなどの表面特性を利用した粒子除去技術が知られてい
る。
【０００７】レーザーを用いたレーザー誘起表面反応を
駆使して、ポリマー表面の物理的・化学的な性質を簡便
にかつ効果的に変化させることができることが知られて
いる。しかし、多くの高分子材料は１０６４nm近傍に強
い吸収帯が無いため、加工が困難であるといわれてい
る。しかし、レーザー誘起熱プロセスにとって、熱伝導
性が悪い高分子系材料はそのプロセスを適用するのに最
も好ましい特性を有する材料であるはずである。
駆使して、ポリマー表面の物理的・化学的な性質を簡便
にかつ効果的に変化させることができることが知られて
いる。しかし、多くの高分子材料は１０６４nm近傍に強
い吸収帯が無いため、加工が困難であるといわれてい
る。しかし、レーザー誘起熱プロセスにとって、熱伝導
性が悪い高分子系材料はそのプロセスを適用するのに最
も好ましい特性を有する材料であるはずである。
【０００８】本発明の目的は、ポリシルメチレンからな
る成形体表面をレーザー照射により表面処理することに
より、該表面の表面張力に変化を与えて、例えば、撥水
性に代表される表面特性を付与する方法を提供すること
である。また、この様な表面処理の施されたポリシルメ
チレン成形体を提供することである。
る成形体表面をレーザー照射により表面処理することに
より、該表面の表面張力に変化を与えて、例えば、撥水
性に代表される表面特性を付与する方法を提供すること
である。また、この様な表面処理の施されたポリシルメ
チレン成形体を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、置換基
の少なくとも１つが芳香族基であるケイ素原子を主鎖構
成単位に含むポリシルメチレンからなる成形体であっ
て、水の接触角が１００°以上である表面層を有するポ
リシルメチレン成形体によって達成される。このような
成形体は、置換基の少なくとも１つが芳香族基であるケ
イ素原子を主鎖構成単位に含むポリシルメチレンからな
る成形体の表面に波長が１０６４nm或いは５３２nmのＮ
ｄ：ＹＡＧレーザー光を照射することによって得ること
ができる。
の少なくとも１つが芳香族基であるケイ素原子を主鎖構
成単位に含むポリシルメチレンからなる成形体であっ
て、水の接触角が１００°以上である表面層を有するポ
リシルメチレン成形体によって達成される。このような
成形体は、置換基の少なくとも１つが芳香族基であるケ
イ素原子を主鎖構成単位に含むポリシルメチレンからな
る成形体の表面に波長が１０６４nm或いは５３２nmのＮ
ｄ：ＹＡＧレーザー光を照射することによって得ること
ができる。
【００１０】本発明方法に用いるポリシルメチレンは、
置換基の少なくとも１つが芳香族基であるケイ素原子を
主鎖構成単位に含むポリシルメチレンであり、このポリ
マーは結晶化して、融点を有する結晶性高分子となる。
結晶性を発現しうるケイ素原子上の芳香族置換基として
は、フェニル、トリル、キシリル等のアリール基が挙げ
られる。また通常は、ケイ素原子上の２つの置換基は、
いずれもアリール基であるものが選択される。具体的に
は、ポリジフェニルシルメチレン、ポリジトリルシルメ
チレン、ポリジキシリルシルメチレン等を挙げることが
できる。尚、結晶性を損なわない範囲であれば、該置換
基の一部が芳香族基以外の置換基であっても構わない。
このような置換基の構造は特に限定されるものではない
が、例えば、水素原子または炭素数１以上４以下の直鎖
状アルキル基等が好ましい。
置換基の少なくとも１つが芳香族基であるケイ素原子を
主鎖構成単位に含むポリシルメチレンであり、このポリ
マーは結晶化して、融点を有する結晶性高分子となる。
結晶性を発現しうるケイ素原子上の芳香族置換基として
は、フェニル、トリル、キシリル等のアリール基が挙げ
られる。また通常は、ケイ素原子上の２つの置換基は、
いずれもアリール基であるものが選択される。具体的に
は、ポリジフェニルシルメチレン、ポリジトリルシルメ
チレン、ポリジキシリルシルメチレン等を挙げることが
できる。尚、結晶性を損なわない範囲であれば、該置換
基の一部が芳香族基以外の置換基であっても構わない。
このような置換基の構造は特に限定されるものではない
が、例えば、水素原子または炭素数１以上４以下の直鎖
状アルキル基等が好ましい。
【００１１】本発明で成形体として用いるポリシルメチ
レンは、従来公知の方法にしたがって得ることができ
る。例えばポリジフェニルシルメチレン（Ｔｇ＝１４０
℃、Ｔｍ＝３５０℃）の合成方法は、 (N. S. Nametki
n, V. M. Vdovin, V. Zavyalov, Akad. Nauk SSSR.,162
(4) 824 (1965); V. A. Poletaev, V. W. Vdovin, N.
S. Nametkin, Akad.Nauk SSSR., 208(5) 1112 (1973);
T. Ogawa, M. Tachikawa, N. Kushibiki, M.Murakami,
J. Poly. Sci., Part A Polym. Chem., 33, 2821 (199
5)) に詳述されている。また、ポリジフェニルシルメチ
レン薄膜の製造方法は (F. Rossignol, Y. Nakata, H.
Nagai, S. Kanno, T. Okutani, M. Suzuki, N. Kushibi
ki, M. Murakami, T. Ogawa, Chem, Mater., 10, 2047
(1998)) に詳述されている。
レンは、従来公知の方法にしたがって得ることができ
る。例えばポリジフェニルシルメチレン（Ｔｇ＝１４０
℃、Ｔｍ＝３５０℃）の合成方法は、 (N. S. Nametki
n, V. M. Vdovin, V. Zavyalov, Akad. Nauk SSSR.,162
(4) 824 (1965); V. A. Poletaev, V. W. Vdovin, N.
S. Nametkin, Akad.Nauk SSSR., 208(5) 1112 (1973);
T. Ogawa, M. Tachikawa, N. Kushibiki, M.Murakami,
J. Poly. Sci., Part A Polym. Chem., 33, 2821 (199
5)) に詳述されている。また、ポリジフェニルシルメチ
レン薄膜の製造方法は (F. Rossignol, Y. Nakata, H.
Nagai, S. Kanno, T. Okutani, M. Suzuki, N. Kushibi
ki, M. Murakami, T. Ogawa, Chem, Mater., 10, 2047
(1998)) に詳述されている。
【００１２】これらのポリシルメチレンの分子量は、固
体状の高分子化合物に与えるような分子量であればよく
特に制約されるものではない。その融点は、通常、１０
０℃以上、好ましくは２００℃以上である。
体状の高分子化合物に与えるような分子量であればよく
特に制約されるものではない。その融点は、通常、１０
０℃以上、好ましくは２００℃以上である。
【００１３】上記ポリシルメチレンの製造原料となる芳
香族置換ジシラシクロブタンは、例えばアウナー等の報
告する方法により合成することができる（J. Auner, J.
Grobe, J. Organomet. Chem., 188, 151 (1980)) 。即
ちクロロメチルジフェニルシリルクロリドを金属マグネ
シウム存在下で２量化することにより合成できる。因み
に１，１，３，３−テトラフェニル−１，３−ジシラシ
クロブタンの融点は１３３〜１３７℃である。ジシラシ
クロブタンのケイ素上の置換基は必ずしも同一種の芳香
族基である必要はない。その芳香族基の種類を変えるこ
とによってポリマーの結晶性あるいは物性が変化するた
め、目的用途に応じてケイ素原子上の置換基を適宜選択
するとよい。
香族置換ジシラシクロブタンは、例えばアウナー等の報
告する方法により合成することができる（J. Auner, J.
Grobe, J. Organomet. Chem., 188, 151 (1980)) 。即
ちクロロメチルジフェニルシリルクロリドを金属マグネ
シウム存在下で２量化することにより合成できる。因み
に１，１，３，３−テトラフェニル−１，３−ジシラシ
クロブタンの融点は１３３〜１３７℃である。ジシラシ
クロブタンのケイ素上の置換基は必ずしも同一種の芳香
族基である必要はない。その芳香族基の種類を変えるこ
とによってポリマーの結晶性あるいは物性が変化するた
め、目的用途に応じてケイ素原子上の置換基を適宜選択
するとよい。
【００１４】本発明において、ポリシルメチレン成形体
はポリシルメチレンの融点もしくは軟化点より高い温度
でのプレス成形あるいは射出成形等、熱可塑性樹脂で通
常行われる成形法によって得ることができる。
はポリシルメチレンの融点もしくは軟化点より高い温度
でのプレス成形あるいは射出成形等、熱可塑性樹脂で通
常行われる成形法によって得ることができる。
【００１５】本発明において、ポリシルメチレン成形体
は必ずしも、フィルムの様な独立したものである必要は
なく、目的用途に応じて、種々の基板上に積層すること
ができる。積層方法としては、ポリシルメチレンの溶液
を調製して、基板に塗布する方法、熱融着する方法、ポ
リシルメチレン成形体のフィルムを基板に張り付ける方
法等を例示できる。具体的には、例えば、ポリジフェニ
ルシルメチレンは３００℃以上で、ジフェニルエーテ
ル、ジフェニルスルホン等に溶けるので、ポリジフェニ
ルシルメチレン溶液を調製して、公知の塗布方法で製膜
ないしは積層することができる。
は必ずしも、フィルムの様な独立したものである必要は
なく、目的用途に応じて、種々の基板上に積層すること
ができる。積層方法としては、ポリシルメチレンの溶液
を調製して、基板に塗布する方法、熱融着する方法、ポ
リシルメチレン成形体のフィルムを基板に張り付ける方
法等を例示できる。具体的には、例えば、ポリジフェニ
ルシルメチレンは３００℃以上で、ジフェニルエーテ
ル、ジフェニルスルホン等に溶けるので、ポリジフェニ
ルシルメチレン溶液を調製して、公知の塗布方法で製膜
ないしは積層することができる。
【００１６】特に薄膜が求められるときには、基板上に
該ポリシルメチレンを与える含ケイ素環状化合物などの
膜、例えば上記ジシラシクロブタンの膜を形成したのち
に、上記の公知の方法により重合することによって本発
明のポリシルメチレンの膜を得ることもできる。前記ジ
シラシクロブタン膜は、好適には、蒸着法により形成さ
れる。この場合には、ジシラシクロブタンを減圧化に置
いて加熱気化させ、基板上に堆積させる。この方法にお
いては、基板表面を蒸着速度を速めるため、ジシラシク
ロブタンが開環反応を起こさない温度に加熱しておいて
も構わない。前記蒸着法には、スパッタ法や、ＣＶＤ
法、真空蒸着法等が包含される。
該ポリシルメチレンを与える含ケイ素環状化合物などの
膜、例えば上記ジシラシクロブタンの膜を形成したのち
に、上記の公知の方法により重合することによって本発
明のポリシルメチレンの膜を得ることもできる。前記ジ
シラシクロブタン膜は、好適には、蒸着法により形成さ
れる。この場合には、ジシラシクロブタンを減圧化に置
いて加熱気化させ、基板上に堆積させる。この方法にお
いては、基板表面を蒸着速度を速めるため、ジシラシク
ロブタンが開環反応を起こさない温度に加熱しておいて
も構わない。前記蒸着法には、スパッタ法や、ＣＶＤ
法、真空蒸着法等が包含される。
【００１７】基板上にジシラシクロブタン膜を形成する
他の方法としては、ジシラシクロブタンの有機溶媒溶液
を公知の方法により製膜する方法が挙げられる。ジシラ
シクロブタンを溶解させるための溶媒としては、芳香族
炭化水素；ハロゲン化炭化水素；及びエーテル類等の有
機溶媒が挙げられる。ジシラシクロブタン膜の厚さは重
要ではなく目的用途に応じて設定される。
他の方法としては、ジシラシクロブタンの有機溶媒溶液
を公知の方法により製膜する方法が挙げられる。ジシラ
シクロブタンを溶解させるための溶媒としては、芳香族
炭化水素；ハロゲン化炭化水素；及びエーテル類等の有
機溶媒が挙げられる。ジシラシクロブタン膜の厚さは重
要ではなく目的用途に応じて設定される。
【００１８】前記基板としては、一般には有機、無機に
関わらず、基板の熱変形温度が重合時の温度以上であ
り、且つ又、上記方法によるジシラシクロブタンの皮膜
が形成可能ならば何らの問題も無く使用できる。例え
ば、有機基板としてはエポキシ樹脂やフェノール樹脂等
が代表的に例示できる、無機基板としてはガラス、金
属、セラミック等が挙げられる。基板の表面形状は平面
状や曲面状、球面状等の各種の形状であることができ
る。
関わらず、基板の熱変形温度が重合時の温度以上であ
り、且つ又、上記方法によるジシラシクロブタンの皮膜
が形成可能ならば何らの問題も無く使用できる。例え
ば、有機基板としてはエポキシ樹脂やフェノール樹脂等
が代表的に例示できる、無機基板としてはガラス、金
属、セラミック等が挙げられる。基板の表面形状は平面
状や曲面状、球面状等の各種の形状であることができ
る。
【００１９】添加剤として着色剤の使用は一向に構わな
い、レーザー光の反射を抑え、光エネルギーの有効な吸
収を可能とする着色剤の使用は処理の作業性を向上す
る。また可塑剤、酸化防止剤等の樹脂添加剤の使用もレ
ーザー処理を妨げない限り何らの問題も無く使用でき
る。これら添加剤は単独にはケイ素樹脂中に５容量％を
超えない範囲で含有されていることが樹脂の成形性、強
度を維持する上で好ましい。
い、レーザー光の反射を抑え、光エネルギーの有効な吸
収を可能とする着色剤の使用は処理の作業性を向上す
る。また可塑剤、酸化防止剤等の樹脂添加剤の使用もレ
ーザー処理を妨げない限り何らの問題も無く使用でき
る。これら添加剤は単独にはケイ素樹脂中に５容量％を
超えない範囲で含有されていることが樹脂の成形性、強
度を維持する上で好ましい。
【００２０】従来、ＹＡＧレーザーを用いた表面改質に
おいては、１０６４nmの波長の光が使用されてきたが、
本発明におけるポリシルメチレン成形体の表面処理に
は、発信波長として、１０６４nmまたは５３２nmのいず
れかの波長のＹＡＧレーザーが使用される。一般には、
穴あけ、スポット溶接等にはミリ秒、マーキングにはサ
ブミリ秒のパルスレーザーを、ＣＷレーザーは電子機器
のハンダ付け等に使用されている。マーキングに例示さ
れるように表面改質にはパルスレーザーの使用が好まし
い。
おいては、１０６４nmの波長の光が使用されてきたが、
本発明におけるポリシルメチレン成形体の表面処理に
は、発信波長として、１０６４nmまたは５３２nmのいず
れかの波長のＹＡＧレーザーが使用される。一般には、
穴あけ、スポット溶接等にはミリ秒、マーキングにはサ
ブミリ秒のパルスレーザーを、ＣＷレーザーは電子機器
のハンダ付け等に使用されている。マーキングに例示さ
れるように表面改質にはパルスレーザーの使用が好まし
い。
【００２１】本発明では、典型的な芳香族基置換ポリシ
ルメチレンであるポリジフェニルシリレンメチレンの場
合、レーザー出力を１８０mJ／cm2 ／パルスとしたとき
にもっとも効率よく表面改質ができ、３００パルスの照
射によりポリシルメチレン成形体表面の水の接触角を、
照射前の７６°から照射後１６０°程度まで大きくする
ことができる。この値は、最も疎水性の大きい樹脂とい
われるテフロンＲの水の接触角１１５°より大きいもの
であり、超撥水という分類に属するものである。ポリシ
ルメチレン成形体の場合、他の知られている例とは異な
りＹＡＧレーザーの波長が５３２nmである時も機能する
ばかりか、１０６４nmの場合よりもより低出力でも同様
の処理が可能である。当然のことながら波長が短いほど
焦点のボケが少なくなるため処理精度があがることは自
明である。
ルメチレンであるポリジフェニルシリレンメチレンの場
合、レーザー出力を１８０mJ／cm2 ／パルスとしたとき
にもっとも効率よく表面改質ができ、３００パルスの照
射によりポリシルメチレン成形体表面の水の接触角を、
照射前の７６°から照射後１６０°程度まで大きくする
ことができる。この値は、最も疎水性の大きい樹脂とい
われるテフロンＲの水の接触角１１５°より大きいもの
であり、超撥水という分類に属するものである。ポリシ
ルメチレン成形体の場合、他の知られている例とは異な
りＹＡＧレーザーの波長が５３２nmである時も機能する
ばかりか、１０６４nmの場合よりもより低出力でも同様
の処理が可能である。当然のことながら波長が短いほど
焦点のボケが少なくなるため処理精度があがることは自
明である。
【００２２】実施例１（分析例１）に示した様に、本発
明方法によるＹＡＧレーザー照射後のポリジフェニルシ
ルメチレン表面は、照射前に比べて、フェニル基に由来
する炭素原子の割合自体は減少するものの、ケイ素原子
に対する割合は増加することが、該表面に対するＸ線光
電子分光（ＸＰＳ）分析で明らかになった。具体的には
表２から、Ｃ／Ｓｉの値の増大が顕著であることがわか
り、このことが撥水効果の発現に関与していることが示
唆される。
明方法によるＹＡＧレーザー照射後のポリジフェニルシ
ルメチレン表面は、照射前に比べて、フェニル基に由来
する炭素原子の割合自体は減少するものの、ケイ素原子
に対する割合は増加することが、該表面に対するＸ線光
電子分光（ＸＰＳ）分析で明らかになった。具体的には
表２から、Ｃ／Ｓｉの値の増大が顕著であることがわか
り、このことが撥水効果の発現に関与していることが示
唆される。
【００２３】本発明方法によれば、置換基の少なくとも
１つが芳香族基であるケイ素原子を主鎖構成単位に含む
ポリシルメチレンからなる成形体の表面を、水との接触
角が１００°以上、好ましくは１１５°以上、より好ま
しくは１２０°以上、最も好ましくは１４０°以上にす
ることができる。
１つが芳香族基であるケイ素原子を主鎖構成単位に含む
ポリシルメチレンからなる成形体の表面を、水との接触
角が１００°以上、好ましくは１１５°以上、より好ま
しくは１２０°以上、最も好ましくは１４０°以上にす
ることができる。
【００２４】本発明の表面処理方法は、空気中、不活性
雰囲気中等で広く実用可能な方法である。また、レーザ
ー照射は通常室温で行われることが多いが、必要に応じ
て被照射物を冷却もしくは加熱しながら照射することが
できる。一般的には被照射物の熱変形温度以下の温度範
囲でレーザーによる表面改質が可能である。さらにレー
ザー表面改質の大きな利点は、その処理速度が大きいこ
と、処理を低温で行なえるため熱膨張に伴って発生する
クラックや形態構造変化を低減できること、処理による
組成変化をごく表面領域にとどめることができるなどが
あげられる。したがってエラストマーなどに対しても高
精度かつ寸法変化の少ない照射処理ができるという利点
もある。とくにＮｄ：ＹＡＧレーザーは、レーザー媒質
のＮｄ：ＹＡＧの優れた結晶品質、安定性、取り扱いの
容易さから、産業用固体レーザーとして広く用いられて
いる。またその発振波長は通常の光学ガラスを収束系と
して使用できることや、シリカ系光ファイバーで伝送が
可能なため、このレーザーは加工装置としての構成の自
由度が高いという利点がある。このことからマスク図形
をレーザー光収束系によって樹脂表面に転写刻印できる
ことが知られている。これらのレーザー表面処理・加工
法が本発明に適用可能である。
雰囲気中等で広く実用可能な方法である。また、レーザ
ー照射は通常室温で行われることが多いが、必要に応じ
て被照射物を冷却もしくは加熱しながら照射することが
できる。一般的には被照射物の熱変形温度以下の温度範
囲でレーザーによる表面改質が可能である。さらにレー
ザー表面改質の大きな利点は、その処理速度が大きいこ
と、処理を低温で行なえるため熱膨張に伴って発生する
クラックや形態構造変化を低減できること、処理による
組成変化をごく表面領域にとどめることができるなどが
あげられる。したがってエラストマーなどに対しても高
精度かつ寸法変化の少ない照射処理ができるという利点
もある。とくにＮｄ：ＹＡＧレーザーは、レーザー媒質
のＮｄ：ＹＡＧの優れた結晶品質、安定性、取り扱いの
容易さから、産業用固体レーザーとして広く用いられて
いる。またその発振波長は通常の光学ガラスを収束系と
して使用できることや、シリカ系光ファイバーで伝送が
可能なため、このレーザーは加工装置としての構成の自
由度が高いという利点がある。このことからマスク図形
をレーザー光収束系によって樹脂表面に転写刻印できる
ことが知られている。これらのレーザー表面処理・加工
法が本発明に適用可能である。
【００２５】次に本発明の好ましい実施態様を示す。 （実施態様）置換基の少なくとも１つが芳香族基である
ケイ素原子を主鎖構成単位に含むポリシルメチレンから
なる成形体の表面に、波長が１０６４nmまたは５３２nm
であるＮｄ：ＹＡＧレーザーを照射し、水の接触角を１
００°以上にすることを特徴とするポリシルメチレン成
形体表面の表面処理方法。
ケイ素原子を主鎖構成単位に含むポリシルメチレンから
なる成形体の表面に、波長が１０６４nmまたは５３２nm
であるＮｄ：ＹＡＧレーザーを照射し、水の接触角を１
００°以上にすることを特徴とするポリシルメチレン成
形体表面の表面処理方法。
【００２６】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳述する。
【００２７】（実施例１）ポリジフェニルシルメチレン
を４００℃で５０kg／cm2 の圧力をかけプレス成形して
厚さ０．５mm、直径１２mmの試験片を得た。これを熱プ
レスして、厚さ１００μｍのフイルムを作成した。Ｑス
イッチ付Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（Ｍｏｄｅｌ ５０１１
ＤＮＳ１０ ＢＭインダストリー社製）を用い、１０
６４nm又はその半分の長さの５３２nm波長のレーザーパ
ルス（パルス幅６ns) を、上記の方法で得たポリジフェ
ニルシルメチレンフイルムに、表１に示したレーザー波
長、エネルギー、パルス数で、空気中で照射した。試験
片の照射部を接触角測定装置（ＦＡＣＥ Ｃｏｎｔａｃ
ｔ−Ａｎｇｌｅ Ｍｅｔｅｒ ＣＡ−Ｄ型 協和界面科
学製）により液滴法による水との接触角を測定した結果
を表１に示す。
を４００℃で５０kg／cm2 の圧力をかけプレス成形して
厚さ０．５mm、直径１２mmの試験片を得た。これを熱プ
レスして、厚さ１００μｍのフイルムを作成した。Ｑス
イッチ付Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（Ｍｏｄｅｌ ５０１１
ＤＮＳ１０ ＢＭインダストリー社製）を用い、１０
６４nm又はその半分の長さの５３２nm波長のレーザーパ
ルス（パルス幅６ns) を、上記の方法で得たポリジフェ
ニルシルメチレンフイルムに、表１に示したレーザー波
長、エネルギー、パルス数で、空気中で照射した。試験
片の照射部を接触角測定装置（ＦＡＣＥ Ｃｏｎｔａｃ
ｔ−Ａｎｇｌｅ Ｍｅｔｅｒ ＣＡ−Ｄ型 協和界面科
学製）により液滴法による水との接触角を測定した結果
を表１に示す。
【００２８】 〔表１〕 番号 レーザー波長 照射エネルギー 照射パルス数 水との接触角 (nm) (mJ／cm2 ／パルス） (パルス） （度） １ −− −− −− ７６ ２ ５３２ ７０ １００ １５４ ３ １０６４ １８０ ３００ １６０
【００２９】（分析例１）上記実施例１で１０６４nmの
レーザー光を照射したサンプルの照射部と、未照射部で
の化学組成変化をＸ線光電子分光分析（分析条件：Ｘ線
アノード：Ｍｇ１５kV ３００Ｗ、エネルギー分解能：
０．９８eV (Ａｇ３ｄ5/2 ）、真空度：＜１×１０-9to
rr. ）により分析した。検出元素と定量値（単位：atom
％) 及びＣ／Ｓｉ値を表２に記す。
レーザー光を照射したサンプルの照射部と、未照射部で
の化学組成変化をＸ線光電子分光分析（分析条件：Ｘ線
アノード：Ｍｇ１５kV ３００Ｗ、エネルギー分解能：
０．９８eV (Ａｇ３ｄ5/2 ）、真空度：＜１×１０-9to
rr. ）により分析した。検出元素と定量値（単位：atom
％) 及びＣ／Ｓｉ値を表２に記す。
【００３０】
【００３１】（実施例２）再結晶により精製した１，
１，３，３−テトラフェニル−１，３−ジシラシクロブ
タンをシリコンウエハー上に真空蒸着（１０-3torr）し
て厚さ４ミクロンの膜を形成した。これをアルゴン雰囲
気下で２８０℃に加熱して重合させた。精製した膜の赤
外吸収スペクトルを測定した。ジシラシクロブタンの４
員環構造のＣ−Ｓｉ結合に基づく９３７cm-1の吸収が消
失し、ポリシルメチレンのＣ−Ｓｉ結合に基づく１０７
４cm-1、１０５１cm-1、７７９cm-1の吸収が出現したこ
とによりテトラフェニルジシラシクロブタンが開環重合
したことが確認された。また同赤外吸収スペクトルは実
施例１の既知の方法で得たポリジフェニルシルメチレン
と同じであった。
１，３，３−テトラフェニル−１，３−ジシラシクロブ
タンをシリコンウエハー上に真空蒸着（１０-3torr）し
て厚さ４ミクロンの膜を形成した。これをアルゴン雰囲
気下で２８０℃に加熱して重合させた。精製した膜の赤
外吸収スペクトルを測定した。ジシラシクロブタンの４
員環構造のＣ−Ｓｉ結合に基づく９３７cm-1の吸収が消
失し、ポリシルメチレンのＣ−Ｓｉ結合に基づく１０７
４cm-1、１０５１cm-1、７７９cm-1の吸収が出現したこ
とによりテトラフェニルジシラシクロブタンが開環重合
したことが確認された。また同赤外吸収スペクトルは実
施例１の既知の方法で得たポリジフェニルシルメチレン
と同じであった。
【００３２】上記の方法で得たシリコンウエハー上のポ
リジフェニルシリレンメチレン膜にＱスイッチ付Ｎｄ：
ＹＡＧレーザー（Ｍｏｄｅｌ ５０１１ ＤＮＳ１０
ＢＭインダストリー社製）を用い１０６４nm及びその半
分の長さの５３２nmの波長のレーザーパルス（パルス幅
６ns）を、表３に示したレーザー波長、エネルギー、パ
ルス数で、空気中で照射した。試験片の照射部を接触角
測定装置（ＦＡＣＥＣｏｎｔａｃｔ−Ａｎｇｌｅ Ｍｅ
ｔｅｒ ＣＡ−Ｄ型 協和界面科学製）により液滴法に
よる水との接触角を測定した結果を表３に示す。
リジフェニルシリレンメチレン膜にＱスイッチ付Ｎｄ：
ＹＡＧレーザー（Ｍｏｄｅｌ ５０１１ ＤＮＳ１０
ＢＭインダストリー社製）を用い１０６４nm及びその半
分の長さの５３２nmの波長のレーザーパルス（パルス幅
６ns）を、表３に示したレーザー波長、エネルギー、パ
ルス数で、空気中で照射した。試験片の照射部を接触角
測定装置（ＦＡＣＥＣｏｎｔａｃｔ−Ａｎｇｌｅ Ｍｅ
ｔｅｒ ＣＡ−Ｄ型 協和界面科学製）により液滴法に
よる水との接触角を測定した結果を表３に示す。
【００３３】 〔表３〕 番号 レーザー波長 照射エネルギー 照射パルス数 水との接触角 (nm) (mJ／cm2 ／パルス） （パルス） （度） １ −− −− −− ７５ ２ ５３２ ７０ １００ １５０ ３ １０６４ １８０ ３００ １５８
【００３４】
【発明の効果】本発明により、少なくとも置換基の１つ
が芳香族基であるケイ素を主鎖構成単位に含むポリシル
メチレンの成形体の表面を、非常に撥水性にする方法が
確立された。また、本発明により超撥水性を利用した選
択的吸着制御が可能となり、大きさ、形状を問わない防
汚処理が提供できる。超撥水パターンは印刷基板として
の応用が考えられる。使用する基板によっては大面積か
ら微小なものまで、その形状、材質は自由に選べるので
曲面への印刷も可能な印刷基板が可能となる。さらにレ
ーザー光収束系の併用により微細な超撥水パターンの作
成やその応用としてはマイクロマシンの部品、パーツ、
センサー等の表面処理等の広い分野が可能である。すな
わち、この超撥水パターンを無電解メッキ等の処理を行
うことで微細プリント配線や、微細電極の作成が可能と
なり、マイクロマシンの素材やセンサーとして応用が考
えられる。更に、超撥水による防汚効果は特に精密機器
や医療用のマイクロマシン素子や流体回路の微小部品の
表面処理としての応用が考えられる。
が芳香族基であるケイ素を主鎖構成単位に含むポリシル
メチレンの成形体の表面を、非常に撥水性にする方法が
確立された。また、本発明により超撥水性を利用した選
択的吸着制御が可能となり、大きさ、形状を問わない防
汚処理が提供できる。超撥水パターンは印刷基板として
の応用が考えられる。使用する基板によっては大面積か
ら微小なものまで、その形状、材質は自由に選べるので
曲面への印刷も可能な印刷基板が可能となる。さらにレ
ーザー光収束系の併用により微細な超撥水パターンの作
成やその応用としてはマイクロマシンの部品、パーツ、
センサー等の表面処理等の広い分野が可能である。すな
わち、この超撥水パターンを無電解メッキ等の処理を行
うことで微細プリント配線や、微細電極の作成が可能と
なり、マイクロマシンの素材やセンサーとして応用が考
えられる。更に、超撥水による防汚効果は特に精密機器
や医療用のマイクロマシン素子や流体回路の微小部品の
表面処理としての応用が考えられる。
Claims (2)
- 【請求項１】 置換基の少なくとも１つが芳香族基であ
るケイ素原子を主鎖構成単位に含むポリシルメチレンか
らなる成形体であって、水との接触角が１００°以上で
ある表面層を有するポリシルメチレン成形体。 - 【請求項２】 置換基の少なくとも１つが芳香族基であ
るケイ素原子を主鎖構成単位に含むポリシルメチレンか
らなる成形体の表面に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを照射
し、水の接触角を１００°以上にすることを特徴とする
ポリシルメチレン成形体表面の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10272856A JP2000103882A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 表面処理されたポリシルメチレン成形体及びその表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10272856A JP2000103882A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 表面処理されたポリシルメチレン成形体及びその表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000103882A true JP2000103882A (ja) | 2000-04-11 |
Family
ID=17519735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10272856A Pending JP2000103882A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 表面処理されたポリシルメチレン成形体及びその表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000103882A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100928057B1 (ko) * | 2008-03-27 | 2009-11-23 | 한국표준과학연구원 | 초고속 레이저를 이용한 초발수성 표면개질 방법 |
| US8163560B2 (en) | 2003-12-04 | 2012-04-24 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | Coated test elements |
-
1998
- 1998-09-28 JP JP10272856A patent/JP2000103882A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8163560B2 (en) | 2003-12-04 | 2012-04-24 | Roche Diagnostics Operations, Inc. | Coated test elements |
| KR100928057B1 (ko) * | 2008-03-27 | 2009-11-23 | 한국표준과학연구원 | 초고속 레이저를 이용한 초발수성 표면개질 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050609 |