JP2001277249A

JP2001277249A - 成形金型用薄膜及び金型

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Publication number: JP2001277249A
Application number: JP2000090560A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Oba; 丈司大場; Yukihiro Kusano; 行弘草野; Kunio Machida; 邦郎町田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-09

Abstract

(57)【要約】【解決手段】ＣＮ_x（但し、０．００００００１＜ｘ
＜５である。）で表される組成を有し、金型表面に成膜
されてなることを特徴とする樹脂成形金型用又はゴム成
形金型用薄膜及びこの薄膜を表面に形成してなる成形用
金型。【効果】高硬度、高耐磨耗性、低摩擦係数の特性をも
つ極めて有効な成形金型用薄膜であり、この薄膜を金型
表面に成膜することにより、高い耐久性と良好な離型性
を兼ね備えた高品質な樹脂成形用金型又はゴム成形用金
型が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形金型用薄膜及
び金型に関し、更に詳述すると、高硬度、高耐磨耗性、
低摩擦係数の優れた特性をもつ樹脂成形金型用又はゴム
成形金型用薄膜、及びこの薄膜を表面に形成してなる高
い耐久性と良好な離型性を兼ね備えた樹脂成形用又はゴ
ム成形用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】樹脂成
形用又はゴム成形用金型には、一般に耐磨耗性、高精
度、離型性及び耐蝕性等の性能が必要とされる。特に樹
脂成形用金型では、成形品の品質及びコストを高い次元
で維持するため、耐磨耗性が最も重要な性能であるとさ
れている。

【０００３】このため、金型表面を種々の薄膜で被覆し
て保護することにより、金型の耐磨耗性を向上させるこ
とが行われている。例えば、一般にＢ，Ｃ，Ｎ等の軽い
元素又はそれらの化合物は低イオン性であり、原子間距
離が短く、超硬質薄膜材料として適していることが知ら
れている（ＴＬｕｎｄｓｔｅｕｍ，ＹＧＡｎｄｒｅ
ｅｖ，Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ａ２０９（１９９
６）ｐ１６−２２．）。また、ダイアモンドは現存する
最も硬い材料であり、ｃｕｂｉｃ−ＢＮはダイアモンド
に次ぐ硬い材料として知られている。更に近年、ダイア
モンド様カーボン（ＤＬＣ：ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅ
Ｃａｒｂｏｎ）を金型保護膜とすることが提案されて
いる（特開平５−１１７８５６号公報、特開平５−１２
４８２５号公報）。

【０００４】しかしながら、上記ダイアモンド及びＤＬ
Ｃ保護膜は、その内部ストレスが大きいことに起因して
金型基体表面への結合力が比較的弱いと共に、熱膨張率
が金型金属と大きく異なることが多いため、外力及び加
熱と冷却との繰返しにより、金型表面から膜が剥離し易
くなる。また、ダイアモンド及びＤＬＣ保護膜はほぼ１
００％炭素で構成されているため高温環境で酸化され易
く、金型保護膜として十分な効果を発揮し得ないという
問題がある。更に、上記ｃｕｂｉｃ−ＢＮは合成するこ
とが難しい上に、金型基体表面に形成した場合、膜が基
体から剥がれ易いという問題がある。

【０００５】一方、ゴム成形用金型においては、耐久性
と同時に離型性にも優れていることが要求されている。
この場合、耐久性を高める目的で金型表面にカーボンコ
ーティングを施すことが可能であるが、離型性は不十分
であり、耐久性と離型性とを同時に満たす金型保護膜は
得られていない。

【０００６】このように従来の金型用保護薄膜は、いず
れも耐久性及び離型性の点で十分満足できる性能を有す
るものではなく、更なる高性能な成形用金型薄膜の改
良、開発が望まれている。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、高硬度、高耐磨耗性、低摩擦係数の優れた特性をも
つ樹脂成形金型用又はゴム成形金型用薄膜、及びこの薄
膜を表面に形成してなる高い耐久性と良好な離型性を兼
ね備えた樹脂成形用又はゴム成形用金型を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、炭素と窒素とからなる組成を有するＣＮ_x薄膜が、
高硬度、高耐磨耗性、低摩擦係数の優れた特性を備えて
おり、この薄膜を表面に形成してなる樹脂成形用金型又
はゴム成形用金型は優れた高い耐久性と良好な離型性を
兼ね備えており、高品質の成形品を効率よく成形できる
ことを知見した。

【０００９】即ち、本発明は、下記の成形金型用薄膜及
び金型を提供する。請求項１：ＣＮ_x（但し、０．００００００１＜ｘ＜５
である。）で表される組成を有し、金型表面に成膜され
てなることを特徴とする樹脂成形金型用又はゴム成形金
型用薄膜。請求項２：押し込み硬さ試験による硬度が０．１〜１２
０ＧＰａ、弾性率が１〜５００ＧＰａである請求項１記
載の成形金型用薄膜。請求項３：厚みが１ｎｍ〜０．１ｍｍである請求項１又
は２記載の成形金型用薄膜。請求項４：金型表面にＣＶＤ法（化学的気相成長法）に
より成膜して得られる請求項１乃至３のいずれか１項記
載の成形金型用薄膜。請求項５：金型表面にＰＶＤ法（物理的気相成長法）に
より成膜して得られる請求項１乃至３のいずれか１項記
載の成形金型用薄膜。請求項６：金型表面にスパッタ法により成膜して得られ
る請求項５記載の成形金型用薄膜。請求項７：請求項１乃至６のいずれか１項記載の薄膜を
表面に形成してなることを特徴とする樹脂成形用又はゴ
ム成形用金型。

【００１０】本発明のＣＮ_x（但し、０．００００００
１＜ｘ＜５である。）で表される組成を有する薄膜は、
従来のＤＬＣ膜に比べると内部ストレスが小さく、金型
基材表面との接着性が良好で剥離し難いものであると共
に、熱膨張率がカーボンほぼ１００％のＤＬＣ膜に比べ
て金型基材の金属に近いため、加熱と冷却とを繰り返す
熱サイクルによる膜剥離の発生が起こりにくいものであ
る。しかも、本発明薄膜は、摩擦係数が比較的小さく、
従来のカーボン膜、ＤＬＣ膜に比べて離型性に優れたも
のである。従って、本発明のＣＮ_x膜を表面に形成した
金型は、高い耐久性と良好な離型性を兼ね備えており、
樹脂成形用又はゴム成形用として好適なものである。

【００１１】以下、本発明について更に詳しく説明す
る。本発明の樹脂成形金型用又はゴム成形金型用薄膜
は、ＣＮ_x（但し、０．００００００１＜ｘ＜５であ
る。）で表される組成を有し、金型表面（特にキャビテ
ィ表面）に成膜されてなるものである。この場合、金型
基材としては、特に制限されず、通常の樹脂成形用金型
又はゴム成形用金型に用いられる炭素鋼Ｓ５０Ｃ，Ｓ５
５Ｃ等、クロムモリブデン鉄鋼ＳＣＭ４等、炭素工具鋼
ＳＫ７等、一般構造用圧延鋼ＳＳ３４，ＳＳ４１などを
目的に合せて用いることができる。

【００１２】ここで、ＣＮ_xのｘは窒素原子の存在割合
を示し、０．００００００１＜ｘ＜５、好ましくは０．
００１＜ｘ＜４、より好ましくは０．０１＜ｘ＜１．４
であり、本発明のＣＮ_x膜は理想的にはＣ₃Ｎ₄（ｘ＝
１．３３）に限りなく近い組成を有することが好まし
い。ｘが上記範囲を下回るとダイヤモンド膜、ＤＬＣ
膜、カーボン膜としての物性を示し、従来の薄膜との差
異が明らかにならない。一方、ｘが上記範囲を上回ると
化学的に不安定な組成の膜となる。

【００１３】本発明のＣＮ_x膜は、上記組成からなる
が、成膜方法及び成膜条件によっては１０重量％以下の
割合で不純物が混入する場合がある。特に後述するＣＶ
Ｄ法において原料ガスに水素を含むガスを用いた場合に
は、膜中に水素が混入し易い。また水素以外の不純物元
素としては、酸素、鉄、フッ素、クロム、銅、硫黄など
が挙げられるがこれらに限られるものではない。

【００１４】本発明薄膜は、押し込み硬さ試験による硬
度が０．１〜１２０ＧＰａ、好ましくは４〜８０ＧＰ
ａ、より好ましくは５〜５０ＧＰａである。また押し込
み硬さ試験による弾性率が１〜５００ＧＰａ、好ましく
は２０〜４００ＧＰａ、より好ましくは５０〜３００Ｇ
Ｐａである。薄膜の硬度及び弾性率が上記範囲を下回る
と薄膜の強度、耐久性が不十分となり、本発明の目的及
び作用効果を奏し得ない場合がある。

【００１５】ここで、押し込み硬さ試験による硬度及び
弾性率は、通常ナノインデンテーションと呼ばれる方法
で測定した値である。この方法は、圧子（インデンタ）
を測定材料（薄膜）表面に押し付けて荷重を準静的に変
化させたときの荷重と圧子の位置（変位）を正確に測定
することにより硬度及び弾性率を求めるものである。

【００１６】この硬度（Ｈ）及び弾性率（Ｅ）は下記式
で定義される。Ｈ＝Ｐ_max／Ａ …（１）Ｅ＝（π／２Ａ）^1/2ｄＰ／ｄｈ …（２）（但し、Ｐ_maxは最大荷重（最大変位時の荷重）、Ａは
最大荷重時の圧子の接触面積、ｈは圧子の変位（押し込
み深さ）を示す。）

【００１７】具体的には、圧子を最大荷重まで測定材料
表面に押し付け（ｌｏａｄｉｎｇ）てから離す（ｕｎｌ
ｏａｄｉｎｇ）までの荷重（Ｌｏａｄ）−変位（ｄｉｓ
ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）曲線において、ｕｎｌｏａｄｉｎ
ｇでの最大荷重時の傾きをｄＰ／ｄｈとする。従って、
最大荷重時の圧子の接触面積（Ａ）を求めることができ
れば、荷重（Ｌｏａｄ）−変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅ
ｎｔ）曲線から求めたＰ_max値及びｄＰ／ｄｈ値と上記
（１），（２）式から硬さ及び弾性率を求めることがで
きる。この場合、接触面積（Ａ）を求める方法としては
公知のいかなる方法でもよいが、特に下記〜に示し
た方法が好ましい。ｕｎｌｏａｄｉｎｇ後の材料表面の圧子の痕跡から接
触面積を求める方法。最大荷重時の圧子（インデンタ）の変位から接触面積
を見積もる方法〔Ｄｅｐｔｈｓｅｎｓｉｎｇｍｅｔ
ｈｏｄ（Ｎ．Ａｘｅｎ，ＧＡＢｏｔｔｏｎ，ＨＱＬ
ｏｕ，ＲＥＳｏｍｅｋｈ，ＩＭＨｕｔｃｈｉｎｇ
ｓ，Ｓｕｒｆ．Ｃｏａｔ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，８１（１
９９６）２６２−２６８．）〕。ｕｎｌｏａｄｉｎｇ初期の接線とＤｉｓｐｌａｃｅｍ
ｅｎｔ軸との交わる点ｈｅから接触面積を求める〔Ｄｏ
ｅｒｎｅｒ＆Ｎｉｘの方法（ＭＦＤｏｅｒｎｅｒ，Ｗ
ＤＮｉｘ，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，１（１９８
６）６０１−６０９．〕。ｕｎｌｏａｄｉｎｇ曲線をｎ次関数で近似して接触面
積を求める方法〔Ｏｌｉｖｅｒ＆Ｐｈａｒｒの方法（Ｗ
ＣＯｌｉｖｅｒ，ＧＭＰｈａｒｒＪ．Ｍａｔｅ
ｒ．Ｒｅｓ．，７（１９９２）１５６４−１５８
３．）〕。

【００１８】この場合、圧子としてはビッカース、ヌー
プ、ベルコビッチ型、球状等の汎用のいずれのタイプの
圧子を用いてもほぼ同様の結果が得られる。また、圧子
の最大変位（圧子が測定材料表面に接触してから最大荷
重をかけた位置までの圧子の変位）を１００ｎｍとして
測定した。なお、膜厚が１０００ｎｍ未満の場合には下
地の金型金属基材の影響が無視できなくなるので、膜厚
が１０００ｎｍ未満のときは測定せず、同一条件で膜厚
が１０００ｎｍのときの値と同じであると仮定した。

【００１９】上記ＣＮ_xの成膜方法としては、金型基材
上に薄膜を形成できれば特に制限されず、固相（ｈｉｇ
ｈｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅ
ｒａｔｕｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｐｙｒｏｌｙｓｉ
ｓ，ｓｈｏｃｋｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）、固相／液
相（反応性クエンチング）、液相、気相での合成、及び
炭素材料表面へのイオン照射又は打ち込みなどの薄膜形
成技術を用いることができる。例えばＣＶＤ法、ＰＶＤ
法、スパッタ法、電気分解法（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉ
ｓ，ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、レーザー
アブレーション法、イオンビーム蒸着法、アクティべィ
ティドリアクティブ蒸着法、分子線エピキタシー（ＭＢ
Ｅ）、電子ビーム（ＥＢ）加熱蒸着、真空蒸着法、イオ
ンプレーティング法、アーク蒸着法、反応性蒸着法など
の公知の薄膜形成技術を目的に応じて適宜採用すること
ができる。これらの中でも、結晶性の高い膜を得るため
には化学的気相成長（ＣＶＤ）法が好ましい。また、均
一低温成膜性、基材の自由度、制御性の点からグロー放
電スパッタ（単にスパッタ又はスパッタリングともい
う）法が好ましい。

【００２０】上記ＣＶＤ法には、熱ＣＶＤ（単にＣＶＤ
とも呼ばれる）、ホットフィラメントＣＶＤ、プラズマ
エンハンストＣＶＤ（プラズマアシステッドＣＶＤ、プ
ラズマＣＶＤとも呼ばれる）、プラズマエンハンストホ
ットフィラメントＣＶＤ、レーザーエンハンストＣＶＤ
（レーザーＣＶＤとも呼ばれる）などがある。

【００２１】この場合、ホットフィラメントＣＶＤは、
フィラメント温度が１２００〜３０００℃、より好まし
くは２０００〜２５００℃であり、フィラメントの熱に
より原料ガスの分解を促進するものである。プラズマエ
ンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）は、プラズマの励起に
は通常高周波（ＲＦ）が好適に用いられるが、低周波、
マイクロ波（ＭＷ）又は直流（ＤＣ）を用いることもで
き、このプラズマにより原料ガスの分解を促進するもの
である。高周波プラズマの出力は０．１〜１０００Ｗ／
ｃｍ³程度である。その他リモートＰＥＣＶＤ、ホロー
カソードＰＥＣＶＤ、ヘリカルリソネータＰＥＣＶＤ、
ＲＦプラズマジェットＣＶＤ、インダクティブトーチ、
ＤＣアークプラズマジェットＣＶＤ、エクスパンディン
グサーマルプラズマなどもプラズマエンハンストＣＶ
Ｄ（ＰＥＣＶＤ）の一種である。レーザーエンハンスト
ＣＶＤは、炭酸ガスレーザー、エキシマ（ＫｒＦ，Ａｒ
Ｆ）レーザー、ｃｏｐｐｅｒｂｒｏｍｉｄｅｖａｐ
ｏｕｒレーザーなどを用いて原料ガスの分解を促進す
るものである。

【００２２】具体的には、ＣＶＤ法では、炭素源として
は公知の炭素含有ガスを用いることができるが、特にメ
タン、エチレン、アセチレン、ベンゼン、ブタン、イソ
プロパノール、Ｃ₁₀Ｈ₁₆、ＣＳ₂、Ｃ₆₀等の炭素材料を
用いることが好ましい。窒素源としてはＮＨ₃、Ｎ₂など
が好適に用いられる。またＮＣＮ₃、ＮＣＣＮ，シアン
化ハロゲン（ＣｌＣＮ、ＢｒＣＮ等）などを用いて炭素
と窒素とを単一の材料で同時供給することもできる。こ
れら炭素源及び窒素源ガスは、必要に応じてアルゴン、
ヘリウム等の不活性ガス、水素などで希釈して用いるこ
とが好ましい。

【００２３】上記スパッタリング法としては、イオンビ
ームスパッタ、グロー放電スパッタ、２極スパッタ、マ
グネトロンスパッタ、アイオナイズドマグネトロンスパ
ッタなどがある。

【００２４】具体的には、ターゲットとしてグラファイ
ト又はカーボンを用い、窒素源として公知の窒素含有ガ
スを用いることができるが、特に窒素ガス、窒素イオ
ン、ＮＨ₃又はこれらの混合ガスを用いることが好まし
い。必要に応じて窒素源ガスをＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ
等の不活性ガスで希釈しても構わない。中でも、窒素ガ
ス、又は窒素ガスとアルゴンガスとの混合ガス（窒素分
圧０．００１〜１００体積％、特に１〜１００体積％）
を用いることが好ましい。窒素ガスとアルゴンガスとの
混合ガス中の窒素分圧が高すぎると、生成するＣＮ_x膜
中のｓｐ及びｓｐ²混成軌道炭素が増加して膜が軟らか
くなる傾向がある。必要に応じて、基材に直流電圧又は
交流バイアス電圧を印加してもよい。直流電源の場合に
は、−１ｋＶ〜＋１ｋＶの電圧が好ましい。交流電源の
場合には、パルス電源又は高周波（ＲＦ）電源が好まし
い。

【００２５】ガス圧はスパッタできる圧力であればいか
なる値でも構わないが、通常０．０１〜５００Ｐａ、特
に０．１〜３００Ｐａであることが好ましい。電源周波
数（ターゲットへの供給）は、公知の直流、交流のいず
れを用いてもよい。一般に、直流電源、高周波（ＲＦ）
電源などが用いられるが、パルス電源を用いることもで
きる。

【００２６】上記アイオナイズドマグネトロンスパッタ
は、ターゲットと基材との間に誘導性プラズマを発生さ
せてスパッタ中の粒子や雰囲気を活性化することによ
り、成膜するものである。このスパッタ法によれば、窒
素／不活性ガス混合系では基材へのバイアス効果がより
顕著になる。

【００２７】上記電気分解法（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉ
ｓ，ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）は、例えば
メタノール／アンモニア溶液、アセトニトリル等を電解
液として用い、金型基材表面に電圧を印加することによ
りＣＮ_x膜を成膜することができる。

【００２８】上記レーザーアブレッション法は、大出力
紫外線レーザー（Ｎｄ：ＹＡＧレーザー，ＣＯ₂レーザ
ー）、エキシマレーザー（ＡｒＦ，ＫｒＦ，ＸｅＣｌ）
などにより固体を気化して成膜する方法である。例えば
窒素ガス又はアンモニアガス雰囲気下でレーザー照射す
ることによりグラファイトを気化してＣＮ_xを合成す
る。更にカーボンナイトライドのポリマーを直接気化し
てＣＮ_x膜を成膜することもできる。

【００２９】上記真空蒸着法は、真空中でＣ及びＮを含
むプリカーサを抵抗加熱又は電子線加熱により気化して
ＣＮ_x膜を成膜する方法である。

【００３０】上記アクティべィティドリアクティブ蒸着
法は、グラファイトを電子線加熱により気化し、窒素プ
ラズマと反応させてＣＮ_x膜を成膜する方法である。

【００３１】上記アーク蒸着（アークイオンプレーティ
ング）法は、カーボン製の電極にアーク放電を起こして
カーボンを気化し、窒素、アンモニア、ピロール（Ｃ₄
Ｈ₅Ｎ）等を含む雰囲気下で窒化して、ＣＮ_xを合成す
る。

【００３２】上記イオンアシステッド蒸着法は、グラフ
ァイトをレーザーアブレーション、スパッタリング、マ
グネトロンスパッタリング、電子ビーム蒸着法、陽極ア
ーク蒸着法等により気化し、金型基材表面にカーボンを
成膜すると同時に、窒素イオンを照射してＣＮ_x膜を成
膜するものである。

【００３３】上記イオンプレーティング法は、生成した
蒸着粒子（炭素原子、窒素原子）の一部をイオン化して
加速し、真空中の金型基材に蒸着粒子とそのイオンを照
射してＣＮ_x膜を成膜するものである。

【００３４】上記イオンビーム蒸着（ＩｏｎＢｅａｍ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）には、イオンビーム蒸着法と
イオン化クラスタビーム蒸着法とがあり、炭素源、窒素
源としてイオン（窒素イオン、炭素イオン、ＣＮ分子イ
オン）を金型基材表面に照射することにより、ＣＮ_x膜
を成膜するものである。

【００３５】上記プラズマ処理は、初めに金型基材表面
にカーボン膜を成膜し、このカーボン膜を窒素、アンモ
ニア等の窒素源を含むガスのプラズマで表面処理するこ
とにより、ＣＮ_x膜を成膜することができる。また、何
れかの方法で成膜したＣＮ_x膜をプラズマ処理すること
により、ＣＮ_x膜の材料物性を改質することもできる。

【００３６】このようにして形成される本発明の薄膜の
厚みは１ｎｍ〜０．１ｍｍ、好ましくは５０ｎｍ〜０．
０１ｍｍである。薄すぎると膜としての強度が不十分と
なる場合がある。一方、厚すぎると金型基材から剥がれ
易くなる場合がある。

【００３７】なお、上記成膜前には、金型表面を十分に
清浄化することが望ましい。クリーニング方法として
は、溶剤洗浄の他、コロナ処理、プラズマ処理、プラズ
マ灰化などの放電処理が好適に用いられる。またいくつ
かのクリーニング方法を組み合わせて、洗浄効果を上げ
ることもできる。

【００３８】本発明のＣＮ_x薄膜が表面に形成された金
型は、高い耐久性と良好な離型性を兼ね備えており、樹
脂成形用金型又はゴム成形用金型として好適なものであ
る。例えばポリカーボネート樹脂、メタクリル樹脂、ポ
リカーボネート樹脂、ポリプロピレン、６６ナイロン、
ポリエーテルイミド、ノルボルネン系ポリマー、シクロ
オレフィン系ポリマー等の樹脂成形、ＳＢＲ、ＮＢＲ、
ＮＲ等のゴム成形に用いることができるものである。

【００３９】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。

【００４０】〔実施例１〜４７、比較例１〜１０〕表１
（スパッタ法）及び表２（レーザーエンハンストＣＶＤ
法）の条件で、通常スパッタ法、ＣＶＤ法に使用される
装置を使用して、常法により金型（一般構造用圧延鋼：
ＳＳ４１）表面にＣＮ_x膜を成膜した。膜厚モニタ用サ
ンプル上に堆積した膜を接触式表面粗さ計で測定し、膜
厚を求めた。なお、成膜前に金型表面に付着している油
分等の汚れを取り除くため、アセトンとアルコールで拭
いた後、アルゴンガスの高周波プラズマ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ、１０Ｐａ）で充分にクリーニングを行った。

【００４１】

【表１】スパッタ法注：成膜中、金型は故意には加熱しなかった。また、金
型基板及び基板ホルダの電位はフローティングとした。
実施例３７〜４０のアイオナイズドマグネトロンスパッ
タにおいて、コイルによるＲＦプラズマは周波数１３．
５６ＭＨｚ、１００Ｗである。

【００４２】

【表２】レーザーエンハンストＣＶＤ法＊レーザー光エネルギー密度は、レーザーの種類等によ
り異なり一概には規定できないが通常〜１０⁹Ｗ／ｃｍ²
であり、レーザー照射時間は膜厚１０００ｎｍになるよ
うに調整した。

【００４３】得られた薄膜の硬度、弾性率を下記方法に
より測定した。結果を表４，５に示す。また、実施例１
〜４７及び比較例１〜１０の薄膜を形成した金型を用い
て樹脂成形時の耐久性、離型性を下記基準で評価した。
結果を表３に示す。またゴム成形時の耐久性、離型性を
下記基準で評価した。結果を表４，５に示す。

【００４４】硬度、弾性率ベルコビッチ型インデンターを用いて上記ナノインデン
テーション法により硬度と弾性率を測定した。なお、最
大荷重時の接触面積の見積りは、Ｏｌｉｖｅｒ＆Ｐｈａ
ｒｒの方法（ＷＣＯｌｉｖｅｒ，ＧＭＰｈａｒｒ
Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，７（１９９２）１５６４
−１５８３．）で行った。

【００４５】樹脂成形時の耐久性、離型性得られた金型を用いて、ポリカーボネート樹脂を樹脂温
度２９０℃、金型温度１００℃の条件で１０００回繰返
して射出成形後、金型及び成形品の耐久性及び離型性を
下記基準で評価した。なお、ポリカーボネート樹脂以外
のメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピ
レン、６６ナイロン、ポリエーテルイミド、ノルボルネ
ン系ポリマー、シクロオレフィン系ポリマーについても
同様の結果が得られた。耐久性 ○：金型表面の薄膜の剥離が全く見られない △：金型表面の２％程度の領域に薄膜の剥離が見られる離型性 ○：成形品がスムーズに脱型できる △：脱型時に成形品表面に時々キズがついたり、剥離し
た薄膜が付着する ×：脱型時に成形品にキズがつきやすい

【００４６】ゴム成形時の耐久性、離型性得られた金型を用いて、下記ゴム配合１及びゴム配合２
のゴム組成物を下記加硫条件で１００回繰り返して加硫
成形後、金型及び加硫ゴム成形体の耐久性及び離型性を
下記基準で評価した。〔ゴム配合１〕ＳＢＲ（日本合成ゴム社製、１５０２）５０重量部ＮＲ５０重量部カーボンブラック６０重量部硫黄２重量部亜鉛華５重量部老化防止剤＊１１重量部加硫促進剤＊２１重量部＊１：Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（ＤＰＰＤ）＊２：Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾール（ＮＯＢＳ）加硫条件：１５０℃、３０分〔ゴム配合２〕ＮＢＲ（日本合成ゴム社製、Ｎ２３０５）１００重量部カーボンブラック６０重量部硫黄２重量部亜鉛華５重量部老化防止剤＊３１重量部加硫促進剤＊４１重量部鉱物油２重量部＊３：Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン（ＮＯＣＲＡＣ８１０−ＮＡ）＊４：テトラメチルチウラムモノサルファイド（ＴＭＴＭ）加硫条件：１５０℃、２０分耐久性 ○：膜の剥離なし △：金型表面の一部に膜の剥離が見られる離型性 ○：正常な加硫成形品ができる △：金型表面の一部に加硫ゴムが残り、加硫成形品表面
の一部（５％程度）に傷がついたり、薄膜の一部が付着
する ×：金型表面の一部に加硫ゴムが残り、加硫成形品表面
の一部（１０％程度）に傷がついたり、薄膜の一部が付
着する

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】

【００４９】

【表５】

【００５０】

【発明の効果】本発明のＣＮ_xの組成を有する薄膜は、
高硬度、高耐磨耗性、低摩擦係数の特性をもつ極めて有
効な成形金型用薄膜であり、この薄膜を金型表面に成膜
することにより、高い耐久性と良好な離型性を兼ね備え
た高品質な樹脂成形用金型又はゴム成形用金型が得られ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｋ 101:00 Ｂ２９Ｋ 101:00 Ｆターム(参考） 4F202 AA28 AA47 AJ01 AJ09 AJ14 CA11 CB01 CD22 4K029 AA02 BA54 BC00 BC02 BD04 BD05 CA05 DC34 DC35 DC39 FA04 4K030 AA03 AA09 AA13 BA41 CA02 DA03 FA07 LA01 LA21 LA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣＮ_x（但し、０．００００００１＜ｘ
＜５である。）で表される組成を有し、金型表面に成膜
されてなることを特徴とする樹脂成形金型用又はゴム成
形金型用薄膜。
【請求項２】押し込み硬さ試験による硬度が０．１〜
１２０ＧＰａ、弾性率が１〜５００ＧＰａである請求項
１記載の成形金型用薄膜。
【請求項３】厚みが１ｎｍ〜０．１ｍｍである請求項
１又は２記載の成形金型用薄膜。
【請求項４】金型表面にＣＶＤ法（化学的気相成長
法）により成膜して得られる請求項１乃至３のいずれか
１項記載の成形金型用薄膜。
【請求項５】金型表面にＰＶＤ法（物理的気相成長
法）により成膜して得られる請求項１乃至３のいずれか
１項記載の成形金型用薄膜。
【請求項６】金型表面にスパッタ法により成膜して得
られる請求項５記載の成形金型用薄膜。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１項記載の薄
膜を表面に形成してなることを特徴とする樹脂成形用又
はゴム成形用金型。