JP2009113266A - Method for modifying surface of plastic molded body, method for forming metal film including the same, and plastic component thereof - Google Patents

Method for modifying surface of plastic molded body, method for forming metal film including the same, and plastic component thereof Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface modifying method for roughening the surface of a plastic molded body to obtain an excellent anchoring effect even if the plastic molded body has a complicated three-dimensional shape, a method for forming a metal film including the same, and a plastic component thereof. <P>SOLUTION: The surface modifying method for the plastic molded body 2 formed by melting and injecting the plastic into a mold comprises a step for bringing the molten plastic 120 into contact with high-pressure carbon dioxide dissolved with a fluorine compound, a step for injecting the molten plastic 120 contected with the high-pressure carbon dioxide into the mold 101 and molding it, and a step for dissolving the fluorine compound impregnated in the surface part of the plastic molded body 2 obtained in the molding step with the high-pressure carbon dioxide and for removing the fluorine compound from the surface part of the plastic molded body 2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラスチック成形体の表面改質方法、それを含む金属膜の形成方法およびプラスチック部品に関する。   The present invention relates to a method for modifying a surface of a plastic molded body, a method for forming a metal film including the method, and a plastic part.

プラスチック成形体は、たとえば電子機器などの部品として利用される。プラスチック成形体の表面に金属膜を形成する手段としては、現在、無電解メッキ法が広く利用されている。プラスチック成形体の成形から無電解メッキまでの製造プロセスは、成形体の材料などにより多少異なるが、一般には樹脂成形、成形体の脱脂、エッチング、中和及び湿潤化、触媒付与、触媒活性化、並びに、無電解メッキの工程からなり、この順で行なわれる。   The plastic molded body is used as a part of an electronic device, for example. As a means for forming a metal film on the surface of a plastic molded body, an electroless plating method is currently widely used. The manufacturing process from molding of plastic molded body to electroless plating is somewhat different depending on the material of molded body, etc., but generally resin molding, degreasing of molded body, etching, neutralization and wetting, catalyst application, catalyst activation, The electroless plating process is performed in this order.

この無電解メッキプロセスにおけるエッチング工程では、クロム酸溶液やアルカリ金属水酸化物溶液などを用いて、プラスチック成形体の表面を物理的に粗化する。プラスチック成形体の表面が粗化されることで、成形体とメッキ膜との間にアンカリング効果が生じ、成形体に対するメッキ膜の密着性が確保される。   In the etching step in the electroless plating process, the surface of the plastic molded body is physically roughened using a chromic acid solution or an alkali metal hydroxide solution. By roughening the surface of the plastic molded body, an anchoring effect is generated between the molded body and the plated film, and the adhesion of the plated film to the molded body is ensured.

しかしながら、エッチング液は、廃棄時に中和処理などの後処理が必要であるため、コスト高の一因となる。また、クロム酸溶液やアルカリ金属水酸化物溶液などは、毒性が高く、その取り扱いが煩雑である。   However, since the etching solution requires post-treatment such as neutralization at the time of disposal, it contributes to high cost. Further, chromic acid solution and alkali metal hydroxide solution are highly toxic and handling thereof is complicated.

エッチング液を用いた無電解メッキ法に替わる新たな金属膜の形成方法として、超臨界状態の二酸化炭素(以下、超臨界二酸化炭素ともいう)を用いた無電解メッキ法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。非特許文献1に記載された方法によれば、まず、有機金属錯体を超臨界二酸化炭素に溶解させ、その超臨界二酸化炭素を各種ポリマーの成形体に接触させることで、ポリマー成形体の表面に有機金属錯体を注入する(浸透させる)。次いで、有機金属錯体が浸透したポリマー成形体に対して加熱処理あるいは化学還元処理をして、有機金属錯体を還元する。これにより、ポリマー成形体の表面には、金属微粒子が析出する。   An electroless plating method using carbon dioxide in a supercritical state (hereinafter also referred to as supercritical carbon dioxide) has been proposed as a new metal film forming method that replaces the electroless plating method using an etching solution (for example, Non-Patent Document 1). According to the method described in Non-Patent Document 1, first, an organometallic complex is dissolved in supercritical carbon dioxide, and the supercritical carbon dioxide is brought into contact with a molded body of various polymers. Inject (infiltrate) the organometallic complex. Next, the organic metal complex is reduced by heat treatment or chemical reduction treatment on the polymer molded body into which the organometallic complex has penetrated. Thereby, metal fine particles are deposited on the surface of the polymer molded body.

この有機金属錯体と超臨界二酸化炭素とを用いた無電解メッキ法では、エッチング液を使用しないので、当然にその廃液処理が不要となる。また、金属微粒子が析出することにより、ポリマー成形体の無電解メッキが可能になる。   In the electroless plating method using this organometallic complex and supercritical carbon dioxide, an etching solution is not used, so that the waste solution treatment is naturally not necessary. Further, the deposition of the metal fine particles enables the electroless plating of the polymer molded body.

この他にも、プラスチックの表面を適度に粗化して良好なアンカリング効果を得るプロセスとして、光触媒を用いたメッキ前処理プロセスが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、光触媒としての酸化チタンをプラスチック成形体の表面に塗布した後、紫外線を照射する。これにより、プラスチック成形体の表面には、微細な凹凸が形成される。この微細な凹凸によるアンカリング効果により、プラスチック成形体に対するメッキ膜の形成が可能となる。   In addition, a plating pretreatment process using a photocatalyst has been proposed as a process for obtaining a good anchoring effect by appropriately roughening the plastic surface (see, for example, Patent Document 1). In patent document 1, after apply | coating the titanium oxide as a photocatalyst to the surface of a plastic molding, it irradiates with an ultraviolet-ray. Thereby, fine unevenness | corrugation is formed in the surface of a plastic molding. Due to the anchoring effect due to the fine irregularities, it is possible to form a plating film on the plastic molded body.

プラスチック成形体などの樹脂組成物を多孔化する方法としては、この他にも、ポリイミド樹脂に限定されてしまうものであるが、超臨界二酸化炭素を用いた方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2では、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸樹脂及びそれに分散可能な分散性化合物が含有した感光性樹脂組成物から、超臨界二酸化炭素を用いて分散性化合物を除去することにより、多孔化されたポリアミック酸樹脂を形成している。また、特許文献2では更に、多孔化されたポリアミック酸樹脂上に導電層を形成している。なお、特許文献2には、超臨界二酸化炭素を用いて分散性化合物を除去した後の樹脂の最表面における物理的形状は記載されていない。また、特許文献2には、樹脂と導電層との密着性に関する記載はない。   In addition to this, the method of making a resin composition such as a plastic molded body porous is limited to a polyimide resin, but a method using supercritical carbon dioxide has been proposed (for example, patents). Reference 2). In Patent Document 2, a polyamic acid resin which is a precursor of polyimide and a photosensitive resin composition containing a dispersible compound dispersible therein are removed by using a supercritical carbon dioxide to remove the dispersible compound. The formed polyamic acid resin is formed. Further, in Patent Document 2, a conductive layer is further formed on a porous polyamic acid resin. Patent Document 2 does not describe the physical shape on the outermost surface of the resin after the dispersible compound is removed using supercritical carbon dioxide. Further, Patent Document 2 does not describe the adhesion between the resin and the conductive layer.

なお、水系溶媒と超臨界二酸化炭素とを相溶させる研究において、超臨界二酸化炭素や二酸化炭素には、フッ素化合物が溶解することが知られている(例えば非特許文献2、特許文献3)。   In addition, it is known that a fluorine compound dissolves in supercritical carbon dioxide or carbon dioxide in a study of compatibilizing an aqueous solvent and supercritical carbon dioxide (for example, Non-Patent Document 2 and Patent Document 3).

特開2005−85900号公報JP-A-2005-85900 特開2001−215701号公報JP 2001-215701 A 特願2002−171609号公報Japanese Patent Application No. 2002-171609 堀照夫著「超臨界流体の最新応用技術」株式会社エヌ・ティー・エス出版、p.250−255(2004)Teruo Hori, “Latest Application Technology of Supercritical Fluids”, NTS Publishing, p. 250-255 (2004) 永井隆文「機能材料2007年1月号Vol.27 No.1」株式会社シーエムシー出版 p27-p36Takafumi Nagai "Functional Materials January 2007 Issue Vol.27 No.1" CMC Publishing Co., Ltd. p27-p36

非特許文献1に記載の超臨界二酸化炭素を用いた表面改質プロセスについて、本発明者らが鋭意検討した結果、次のような課題があることが判明した。すなわち、非特許文献1の超臨界二酸化炭素を用いた表面改質プロセスでは、プラスチック表面を物理的に粗面化するプロセスが無い。そのため、非特許文献1による表面改質後の表面の平滑性は良好であるが、メッキ膜とプラスチック成形体との界面においてアンカリング効果が得られない。プラスチック成形体に対するメッキ膜の密着性は、基本的に高くない。   As a result of intensive studies by the present inventors on the surface modification process using supercritical carbon dioxide described in Non-Patent Document 1, it has been found that there are the following problems. That is, in the surface modification process using supercritical carbon dioxide of Non-Patent Document 1, there is no process for physically roughening the plastic surface. Therefore, the smoothness of the surface after the surface modification according to Non-Patent Document 1 is good, but the anchoring effect cannot be obtained at the interface between the plating film and the plastic molded body. The adhesion of the plating film to the plastic molded body is basically not high.

アンカリング効果が得られない非特許文献1の方法によりプラスチック表面にメッキ膜を形成した場合には、メッキ膜は、プラスチック表面の有機金属錯体により密着が確保される。それゆえ、メッキ膜の密着性は、有機金属錯体の還元性、及び、それに起因するプラスチック表面における金属微粒子の密度や凝集状態等に強く影響されてしまうことになる。そして、非特許文献1の方法による量産工程について考えるに、これらの条件をすべて好適に合わせ込み、且つ、その条件を維持し続けるように制御することは、極めて困難であると予想される。   When a plating film is formed on the plastic surface by the method of Non-Patent Document 1 where the anchoring effect cannot be obtained, the plating film is ensured to be adhered by the organometallic complex on the plastic surface. Therefore, the adhesion of the plating film is strongly influenced by the reducing property of the organometallic complex and the density and aggregation state of the metal fine particles on the plastic surface resulting therefrom. Then, when considering the mass production process by the method of Non-Patent Document 1, it is expected that it is extremely difficult to appropriately control all these conditions and to maintain the conditions.

その結果、非特許文献1の方法によりメッキ膜を形成した場合、その密着性は、基本的に高いものとならず、しかも、製品間で大きくばらついてしまうと予想される。   As a result, when the plating film is formed by the method of Non-Patent Document 1, the adhesion is not basically high and is expected to vary greatly between products.

また、特許文献1に記載されている酸化チタンを用いた光触媒プロセスでは、プラスチックの表面を粗化するために、紫外線をプラスチック表面に照射し、光触媒反応を発生させる必要がある。そのため、特許文献1の方法は、紫外線の均一な照射が可能な2次元形状の成形体(例えば、フィルム状の成形体)に対しては好適であると考えられるが、複雑な3次元形状の成形体に対しては、その表面に均一に紫外線を照射することが困難であり、不向きであると考えられる。たとえば成形体が穴を有する場合、その穴と成形体の外表面とに対して均一な紫外線を照射することは極めて困難である。また、光触媒の反応時間は数十分と長いため、このことが量産化工程の阻害要因の1つになる。   In addition, in the photocatalytic process using titanium oxide described in Patent Document 1, it is necessary to irradiate the plastic surface with ultraviolet rays to generate a photocatalytic reaction in order to roughen the plastic surface. For this reason, the method of Patent Document 1 is considered suitable for a two-dimensionally shaped molded body (for example, a film-shaped molded body) capable of uniform irradiation with ultraviolet rays, but has a complicated three-dimensional shape. It is difficult to uniformly irradiate the surface of the molded body with ultraviolet rays, which is considered unsuitable. For example, when a molded object has a hole, it is very difficult to irradiate a uniform ultraviolet-ray with respect to the hole and the outer surface of a molded object. Moreover, since the reaction time of the photocatalyst is as long as several tens of minutes, this becomes one of the obstruction factors of the mass production process.

本発明は、プラスチック成形体が複雑な3次元形状のものであったとしても、良好なアンカリング効果の得られる表面粗化が可能な表面改質方法を提供することを目的とする。また、本発明は、この表面改質方法を含み、プラスチック成形体が複雑な3次元形状のものであったとしても、良好なアンカリング効果を持つ密着性の良い金属膜を形成することができる金属膜の形成方法およびその方法で形成したプラスチック部品を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a surface modification method capable of roughening the surface with a good anchoring effect even if the plastic molded body has a complicated three-dimensional shape. In addition, the present invention includes this surface modification method, and even if the plastic molded body has a complicated three-dimensional shape, it is possible to form a highly adhesive metal film having a good anchoring effect. It is an object of the present invention to provide a method for forming a metal film and a plastic part formed by the method.

本発明の第1の態様に従えば、プラスチックを溶融して成形金型へ射出することにより形成されるプラスチック成形体の表面改質方法であって、溶融プラスチックに、フッ素化合物が溶解した高圧二酸化炭素を接触させるステップと、高圧二酸化炭素が接触した溶融プラスチックを成形金型へ射出して成形するステップと、成形ステップで得られたプラスチック成形体の表面部に含浸しているフッ素化合物を高圧二酸化炭素で溶解して、プラスチック成形体の表面部からフッ素化合物を除去するステップと、を含むことを特徴とする表面改質方法が提供される。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for modifying the surface of a plastic molded article formed by melting a plastic and injecting it into a molding die, wherein the high pressure dioxide in which a fluorine compound is dissolved in the molten plastic. A step of contacting carbon, a step of injecting a molten plastic contacted with high-pressure carbon dioxide into a molding die, molding, and a fluorine compound impregnated on the surface portion of the plastic molding obtained in the molding step with high-pressure dioxide. And a step of removing the fluorine compound from the surface portion of the plastic molded body by dissolving with carbon.

フッ素化合物は高分子であっても高圧二酸化炭素に良好に溶解する特性を有する。そのため、まず、溶融プラスチックに接触させる高圧二酸化炭素にフッ素化合物を良好に溶解させることができる。次いで、そのような高圧二酸化炭素をプラスチックに接触させることで、フッ素化合物が高圧二酸化炭素により表面に含浸したプラスチック成形体が作られる。さらに、この成形体に高圧二酸化炭素を接触させることで、含浸しているフッ素化合物が溶解する。その結果、プラスチック成形体にナノオーダの多数の微細穴を形成することができる。プラスチック成形体は、複雑な3次元形状のものであったとしても、良好なアンカリング効果が得られる表面粗さとすることができる。また、この方法は、様々な種類のプラスチックに対して、その表面改質に利用することができる。しかも、フッ素化合物は、成形金型からの離型剤としても有効に機能する。   Even if the fluorine compound is a polymer, it has a property of being well dissolved in high-pressure carbon dioxide. Therefore, first, the fluorine compound can be satisfactorily dissolved in the high-pressure carbon dioxide brought into contact with the molten plastic. Next, by bringing such high-pressure carbon dioxide into contact with the plastic, a plastic molded body in which the fluorine compound is impregnated on the surface with the high-pressure carbon dioxide is produced. Further, the impregnated fluorine compound is dissolved by contacting the compact with high-pressure carbon dioxide. As a result, a large number of nano-order fine holes can be formed in the plastic molded body. Even if the plastic molded body has a complicated three-dimensional shape, it can have a surface roughness that can provide a good anchoring effect. In addition, this method can be used for surface modification of various types of plastics. Moreover, the fluorine compound also functions effectively as a release agent from the molding die.

また、本発明では、フッ素化合物を溶解した高圧二酸化炭素を溶融状態にあるプラスチックに接触させることにより、プラスチック成形体にフッ素化合物を分散させている。したがって、この発明では、良好なアンカリング効果が得られる大きさの微細穴を、プラスチック表面に高密度に且つ均一に分散させて形成することができる。なお、これに対して、フッ素化合物を溶解した高圧二酸化炭素を、成形後のプラスチック表面に接触させることで表面粗化が可能であるが、特にフッ素化合物の分子量が大きいときには、プラスチックの表面部(表面近傍の内部)においてフッ素化合物が浸透するための自由体積を確保し難い。そのため、このように成形後にフッ素化合物を溶解した高圧二酸化炭素を接触させた場合にくらべて、溶融しているプラスチックに対してフッ素化合物を溶解した高圧二酸化炭素を接触させた方が、きわめて短時間で、良好なアンカリング効果が得られる大きさの微細穴を、プラスチック表面に高密度に且つ均一分散させて形成することができる。   In the present invention, the high-pressure carbon dioxide in which the fluorine compound is dissolved is brought into contact with the plastic in a molten state, whereby the fluorine compound is dispersed in the plastic molded body. Therefore, according to the present invention, fine holes having a size that can provide a good anchoring effect can be formed on the plastic surface with high density and even dispersion. On the other hand, surface roughening is possible by bringing high-pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved into contact with the molded plastic surface, but when the molecular weight of the fluorine compound is particularly large, the surface portion of the plastic ( It is difficult to secure a free volume for the fluorine compound to permeate in the vicinity of the surface). Therefore, compared with the case where high-pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved is brought into contact after molding as described above, it is much shorter in the case where high-pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved is brought into contact with a molten plastic. Thus, fine holes of a size that can provide a good anchoring effect can be formed on the plastic surface with high density and uniform dispersion.

なお、本発明でいう「高圧二酸化炭素」には、超臨界二酸化炭素のみならず、高圧の液状二酸化炭素(液体)及び高圧二酸化炭素が含まれる。フッ素化合物をある程度溶解する媒体としては高圧二酸化炭素の他にも、空気、水、ブタン、ペンタン、メタノール等などがあるが、高圧二酸化炭素は、有機材料に対する溶解度がnヘキサン並みであり、無公害であり、しかも、プラスチックに対する親和性が高いので最適である。また、本発明において、高圧二酸化炭素に対するフッ素化合物の溶解度を向上させるために、高圧二酸化炭素に対して、少量のエタノール等の有機溶剤をエントレーナとして混合してもよい。   The “high pressure carbon dioxide” referred to in the present invention includes not only supercritical carbon dioxide but also high pressure liquid carbon dioxide (liquid) and high pressure carbon dioxide. In addition to high-pressure carbon dioxide, mediums that dissolve fluorine compounds to some extent include air, water, butane, pentane, methanol, etc., but high-pressure carbon dioxide has a solubility in organic materials comparable to n-hexane and is non-polluting. Moreover, it is optimal because of its high affinity for plastic. Moreover, in this invention, in order to improve the solubility of the fluorine compound with respect to a high pressure carbon dioxide, you may mix small amounts of organic solvents, such as ethanol, as an entrainer with respect to a high pressure carbon dioxide.

本発明の第1の態様では、さらに、フッ素化合物が溶解した高圧二酸化炭素は、溶融プラスチックについての成形金型へ最初に射出される部分と接触してもよい。あるいは、フッ素化合物が溶解した高圧二酸化炭素は、成形金型へ射出される溶融プラスチックを収容する加熱シリンダの、フローフロント部に導入されてもよい。   In the first aspect of the present invention, the high-pressure carbon dioxide in which the fluorine compound is dissolved may come into contact with a portion first injected into a molding die for molten plastic. Alternatively, the high-pressure carbon dioxide in which the fluorine compound is dissolved may be introduced into the flow front portion of the heating cylinder that accommodates the molten plastic that is injected into the molding die.

このようにして高圧二酸化炭素を溶融プラスチックに接触させると、まず、フッ素化合物が浸透したフローフロント部の溶融プラスチックが射出され、その後、フッ素化合物がほぼ浸透していない溶融プラスチックが金型に射出充填されることになる。フッ素化合物が浸透したフローフロント部の溶融プラスチックが射出された際には、金型内における流動樹脂のファウンテンフロー現象(噴水効果)により、フローフロント部の溶融プラスチックは金型表面に引っ張られながら金型に接して表面層(スキン層)を形成する。それゆえ、これらの態様では、フッ素化合物が分散したスキン層と、フッ素化合物がほとんど分散していないコア層とからなるプラスチック成形体が提供される。フッ素化合物は、プラスチック成形体の材料に関係なく、プラスチック成形体の表面部に偏析し、且つ、その表面部において高密度で且つ均一に分散することになる。   When high-pressure carbon dioxide is brought into contact with the molten plastic in this way, first, the molten plastic in the flow front part infiltrated with the fluorine compound is injected, and then the molten plastic almost not infiltrated with the fluorine compound is injected and filled into the mold. Will be. When molten plastic in the flow front part infiltrated with a fluorine compound is injected, the molten plastic in the flow front part is pulled to the mold surface by the fountain flow phenomenon (fountain effect) of the flowing resin in the mold. A surface layer (skin layer) is formed in contact with the mold. Therefore, in these embodiments, a plastic molded body comprising a skin layer in which a fluorine compound is dispersed and a core layer in which the fluorine compound is hardly dispersed is provided. Regardless of the material of the plastic molded body, the fluorine compound is segregated on the surface portion of the plastic molded body and is uniformly dispersed at a high density on the surface portion.

しかも、フッ素化合物は、スキン層のさらに金型に近い表面側へ浮き出る性質を有する。そのため、多くのフッ素化合物を、プラスチック成形体の最表面に偏在化させることができる。   In addition, the fluorine compound has a property of rising to the surface side closer to the mold of the skin layer. Therefore, many fluorine compounds can be unevenly distributed on the outermost surface of the plastic molded body.

したがって、成形後に高圧二酸化炭素で溶解することで、より多くのフッ素化合物をプラスチック成形体から溶解することができ、プラスチック成形体により多くの微細穴を形成することができる。必要最小限の添加量により、プラスチック成形体に対して効率よく多数の微細穴を形成することができる。高圧二酸化炭素で溶解した後にプラスチック成形体の内部に残留してしまうフッ素化合物を減らし、フッ素化合物を凹凸の形成に有効に利用することができる。   Therefore, by dissolving with high-pressure carbon dioxide after molding, more fluorine compound can be dissolved from the plastic molded body, and more fine holes can be formed in the plastic molded body. With the minimum necessary addition amount, a large number of fine holes can be efficiently formed in the plastic molded body. It is possible to reduce the fluorine compound remaining in the plastic molded body after being dissolved with high-pressure carbon dioxide, and to effectively use the fluorine compound for the formation of unevenness.

本発明の第2の態様に従えば、プラスチックを溶融して成形金型へ射出することにより形成されるプラスチック成形体の表面改質方法であって、フッ素化合物が分散しているプラスチックのペレットを溶融するステップと、溶解したペレットを成形金型へ射出して成形するステップと、射出成形で得られたプラスチック成形体の表面部に含浸しているフッ素化合物を高圧二酸化炭素で溶解して、プラスチック成形体の表面部からフッ素化合物を除去するステップと、を含むことを特徴とする表面改質方法が提供される。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for modifying the surface of a plastic molded article formed by melting plastic and injecting it into a molding die, wherein plastic pellets in which a fluorine compound is dispersed are obtained. A step of melting, a step of injecting the melted pellets into a molding die, a step of molding, and a fluorine compound impregnated on the surface of the plastic molded body obtained by injection molding is dissolved in high-pressure carbon dioxide to produce a plastic Removing the fluorine compound from the surface portion of the molded body.

本発明の表面改質方法では、ペレットを用いた射出成形により形成するプラスチック成形体に対して、ナノオーダの多数の微細穴を形成することができる。プラスチック成形体は、複雑な3次元形状のものであったとしても、アンカリング効果が得られる表面粗さとすることができる。この発明は、様々な種類のプラスチックの表面改質に利用することができる。また、射出成形に用いる装置では、高圧二酸化炭素を用いる必要が無いので、汎用的な射出成形装置をそのまま使用することができる。しかも、フッ素化合物は、成形金型からの離型剤としても有効に機能する。   In the surface modification method of the present invention, a number of nano-order fine holes can be formed in a plastic molded body formed by injection molding using pellets. Even if the plastic molded body has a complicated three-dimensional shape, it can have a surface roughness that can provide an anchoring effect. The present invention can be used for surface modification of various types of plastics. Moreover, since the apparatus used for injection molding does not need to use high-pressure carbon dioxide, a general-purpose injection molding apparatus can be used as it is. Moreover, the fluorine compound also functions effectively as a release agent from the molding die.

本発明の第3の態様に従えば、プラスチック材料を押出型から押し出すことにより形成されるプラスチック成形体の表面改質方法であって、プラスチック材料に、フッ素化合物が溶解した高圧二酸化炭素を接触させるステップと、高圧二酸化炭素と接触したプラスチック材料を押出型から押し出すことにより成形するステップと、成形により得られたプラスチック成形体の表面部に含浸しているフッ素化合物を高圧二酸化炭素で溶解して、プラスチック成形体の表面部からフッ素化合物を除去するステップと、を含むことを特徴とする表面改質方法が提供される。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for modifying the surface of a plastic molded body formed by extruding a plastic material from an extrusion mold, wherein the high pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved is brought into contact with the plastic material. A step of molding a plastic material in contact with high-pressure carbon dioxide by extruding it from an extrusion mold, and dissolving a fluorine compound impregnated on a surface of a plastic molded body obtained by molding with high-pressure carbon dioxide, Removing the fluorine compound from the surface portion of the plastic molded body.

本発明の表面改質方法では、押出成形により形成するプラスチック成形体に対して、ナノオーダの多数の微細穴を形成することができる。プラスチック成形体は、複雑な3次元形状のものであったとしても、アンカリング効果が得られる表面粗さとすることができる。この発明は、様々な種類のプラスチックの表面改質に利用することができる。しかも、フッ素化合物は、成形金型からの離型剤としても有効に機能する。なお、フッ素化合物が溶解した高圧二酸化炭素は、加熱シリンダーから押し出しダイまでの間において、溶融プラスチックと接触すればよい。   In the surface modification method of the present invention, a large number of nano-order fine holes can be formed in a plastic molded body formed by extrusion molding. Even if the plastic molded body has a complicated three-dimensional shape, it can have a surface roughness that provides an anchoring effect. The present invention can be used for surface modification of various types of plastics. Moreover, the fluorine compound also functions effectively as a release agent from the molding die. The high-pressure carbon dioxide in which the fluorine compound is dissolved may be in contact with the molten plastic between the heating cylinder and the extrusion die.

また、フッ素化合物を溶解した高圧二酸化炭素を溶融状態にあるプラスチックに接触させているので、アンカリング効果が得られる大きさの微細穴を、プラスチック表面に高密度に且つ均一分散させて形成することができる。なお、これに対して、フッ素化合物を溶解した高圧二酸化炭素を、成形後のプラスチック表面に接触させた場合には、特にフッ素化合物の分子量が大きいときには、プラスチックの表面部(表面近傍の内部)においてフッ素化合物が浸透するための自由体積が確保し難い。そのため、このように成形後にフッ素化合物を溶解した高圧二酸化炭素を接触させた場合にくらべて、溶融プラスチックに対してフッ素化合物を溶解した高圧二酸化炭素を接触させた方が、きわめて短時間で、良好なアンカリング効果が得られる大きさの微細穴を、プラスチック表面に高密度に且つ均一分散させて形成することができる。   In addition, since high-pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved is brought into contact with the plastic in a molten state, fine holes having a size capable of obtaining an anchoring effect are formed with high density and uniform dispersion on the plastic surface. Can do. In contrast, when high-pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved is brought into contact with the plastic surface after molding, especially when the molecular weight of the fluorine compound is large, the surface portion of the plastic (in the vicinity of the surface) It is difficult to secure a free volume for the penetration of the fluorine compound. Therefore, compared to the case where high-pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved after contact is formed in this way, it is better to contact high-pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved in a molten plastic in a very short time. Fine holes having such a size as to obtain an anchoring effect can be formed on the plastic surface with high density and uniform dispersion.

本発明の第4の態様に従えば、プラスチック材料を押出型から押し出すことにより形成されるプラスチック成形体の表面改質方法であって、フッ素化合物が分散しているプラスチックのペレットを加熱するステップと、加熱したプラスチックを押出型から押し出して成形するステップと、成形により得られたプラスチック成形体の表面部に含浸しているフッ素化合物を高圧二酸化炭素で溶解して、プラスチック成形体の表面部からフッ素化合物を除去するステップと、を含むことを特徴とする表面改質方法が提供される。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for modifying a surface of a plastic molded body formed by extruding a plastic material from an extrusion die, the step of heating plastic pellets in which a fluorine compound is dispersed; , A step of extruding the heated plastic from the extrusion mold and molding the fluorine compound impregnated in the surface portion of the plastic molded body obtained by molding with high-pressure carbon dioxide, and fluorine from the surface portion of the plastic molded body Removing the compound, and a method for modifying the surface is provided.

本発明の表面改質方法では、ペレットを用いた押出成形により形成するプラスチック成形体にナノオーダの多数の微細穴を形成することができる。プラスチック成形体は、複雑な3次元形状のものであったとしても、アンカリング効果が得られる表面粗さとすることができる。この発明は、様々な種類のプラスチックの表面改質に利用することができる。押出成形に用いる装置では、高圧二酸化炭素を用いる必要が無いので、汎用的な押出成形装置をそのまま使用することができる。   In the surface modification method of the present invention, a number of nano-order fine holes can be formed in a plastic molded body formed by extrusion molding using pellets. Even if the plastic molded body has a complicated three-dimensional shape, it can have a surface roughness that can provide an anchoring effect. The present invention can be used for surface modification of various types of plastics. Since the apparatus used for extrusion does not need to use high-pressure carbon dioxide, a general-purpose extrusion apparatus can be used as it is.

本発明の第1の態様から第4の態様においては、さらに、プラスチックは、熱可塑性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂には、たとえばポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルイミド、ポリメチルペンテン、非晶質ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、液晶ポリマー、スチレン系樹脂、ポリメチルペンテン、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエチルエーテルケトン、シクロオレフィンポリマーなどがある。また、熱可塑性樹脂として、複数種類の材料を混合したもの、これらを主成分とするポリマーアロイ、あるいは、これらに各種の充填剤を配合したものであってもよい。そして、高圧二酸化炭素とフッ素化合物とを組合わせることにより、これら各種の熱可塑性樹脂によるプラスチック成形体の表面を所望の表面粗さにすることができる。   In the first to fourth aspects of the present invention, the plastic may be a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyetherimide, polymethylpentene, amorphous polyolefin, polytetrafluoroethylene, liquid crystal polymer, styrene resin, polymethylpentene, polyacetal, polyphenylene sulfide (PPS), Examples include polyethyl ether ketone and cycloolefin polymer. Moreover, what mixed several types of materials as a thermoplastic resin, the polymer alloy which has these as a main component, or the thing which mix | blended various fillers with these may be sufficient. And the surface of the plastic molding by these various thermoplastic resins can be made into desired surface roughness by combining a high pressure carbon dioxide and a fluorine compound.

本発明の第1の態様から第4の態様においては、さらに、プラスチック成形体の表面部に含浸しているフッ素化合物を高圧二酸化炭素で溶解する際の高圧二酸化炭素の圧力は、5MPa〜25MPaであってもよい。高圧二酸化炭素に対するフッ素化合物の溶解度は圧力の上昇とともに高くなる。圧力が5MPa以下であるとフッ素化合物の溶解度が極めて低くなり、プラスチックの表面へのフッ素化合物の浸透効果が現れない。また、25MPa以上の高圧になると、プラスチックに対する高圧二酸化炭素の浸透性が高くなりすぎ、プラスチック成形体において発泡が発生してしまうことを防止することが難しくなる。   In the first to fourth aspects of the present invention, the pressure of the high-pressure carbon dioxide when the fluorine compound impregnated on the surface portion of the plastic molded body is dissolved with high-pressure carbon dioxide is 5 MPa to 25 MPa. There may be. The solubility of fluorine compounds in high-pressure carbon dioxide increases with increasing pressure. When the pressure is 5 MPa or less, the solubility of the fluorine compound becomes extremely low, and the penetration effect of the fluorine compound on the surface of the plastic does not appear. Further, when the pressure becomes 25 MPa or more, the permeability of high-pressure carbon dioxide to the plastic becomes too high, and it becomes difficult to prevent foaming from occurring in the plastic molded body.

本発明の第1の態様から第4の態様においては、さらに、フッ素化合物の沸点は、150℃以上であってもよい。この場合、フッ素化合物の沸点が高いため、成形のために加熱により溶融しているプラスチックにおいて、フッ素化合物が熱分解し難くなる。したがって、成形前に分散させたフッ素化合物が成形後のプラスチック成形体に有効に残留し、そのフッ素化合物を高圧二酸化炭素により溶融することにより、プラスチック成形体に所望の量の微細穴を形成することができる。フッ素化合物の量を調整することにより所望の表面粗さを得ることができ、しかも、その表面粗さのばらつきを抑えることができる。   In the first to fourth aspects of the present invention, the boiling point of the fluorine compound may be 150 ° C. or higher. In this case, since the boiling point of the fluorine compound is high, the fluorine compound is hardly thermally decomposed in the plastic melted by heating for molding. Therefore, the fluorine compound dispersed before molding remains effectively in the molded plastic molded body, and the fluorine compound is melted with high-pressure carbon dioxide to form a desired amount of fine holes in the plastic molded body. Can do. A desired surface roughness can be obtained by adjusting the amount of the fluorine compound, and variations in the surface roughness can be suppressed.

また、沸点が200℃以上のフッ素化合物を用いることで、プラスチックとしてポリフェニレンサルファイド(PPS)等の高融点材料を用いたとしても、成形機内でフッ素化合物が分解され難くなり、プラスチック成形体にフッ素化合物を高密度且つ均一に分散させて残留させることができる。沸点が200℃以上のフッ素化合物を用いることで、プラスチックの材料を選ぶことなく、そのプラスチック成形体にフッ素化合物を高密度且つ均一に分散させることができる。   In addition, by using a fluorine compound having a boiling point of 200 ° C. or higher, even if a high melting point material such as polyphenylene sulfide (PPS) is used as the plastic, the fluorine compound is hardly decomposed in the molding machine, and the fluorine compound is added to the plastic molding. Can be dispersed in high density and uniformly. By using a fluorine compound having a boiling point of 200 ° C. or higher, the fluorine compound can be uniformly and uniformly dispersed in the plastic molding without selecting a plastic material.

本発明の第1の態様から第4の態様においては、さらに、フッ素化合物の分子量は、500〜15000であってもよい。フッ素化合物は、ポリエチレングリコールなどと異なり、高分子のものであっても高圧二酸化炭素に溶解することができる。しかも、フッ素化合物の分子量が500以上であると、射出成形あるいは押出成形時に、フッ素化合物がプラスチック成形体の表面に偏析する(ブリードアウトする)。フッ素化合物は、数十〜数百nmのクラスター状でプラスチック表面近傍に浸透する。そのため、成形後のフッ素化合物の溶融処理において表面に偏析しているフッ素化合物を溶融し、これにより所望の大き目のサイズの微細穴を形成し、高いアンカリング効果が得られる所望の表面粗さを得ることができる。フッ素化合物の除去処理後のプラスチック成形体の表面には、サブミクロンからナノオーダの微細穴が形成される。高分子のフッ素化合物を有効に利用して、高いアンカリング効果が得られる所望の表面粗さを得ることができる。   In the first to fourth aspects of the present invention, the molecular weight of the fluorine compound may be 500 to 15000. Unlike polyethylene glycol or the like, the fluorine compound can be dissolved in high-pressure carbon dioxide even if it is a polymer. Moreover, when the molecular weight of the fluorine compound is 500 or more, the fluorine compound segregates (bleeds out) on the surface of the plastic molded body during injection molding or extrusion molding. The fluorine compound penetrates into the vicinity of the plastic surface in a cluster form of several tens to several hundreds of nanometers. Therefore, the fluorine compound segregated on the surface in the melting treatment of the fluorine compound after molding is melted, thereby forming a fine hole of a desired large size, and a desired surface roughness that provides a high anchoring effect is obtained. Obtainable. Submicron to nano-order fine holes are formed on the surface of the plastic molding after the fluorine compound removal treatment. By effectively utilizing a high molecular fluorine compound, it is possible to obtain a desired surface roughness that provides a high anchoring effect.

また、フッ素化合物の分子量が15000を越えると、高圧二酸化炭素に対する溶解度が低下し、しかも、溶融プラスチックとの相溶性が低下する。また、分子量の重さにより、フッ素化合物が成形時にプラスチック表面へ浮き出にくくなる。   On the other hand, when the molecular weight of the fluorine compound exceeds 15000, the solubility in high-pressure carbon dioxide is lowered, and the compatibility with molten plastic is lowered. In addition, the weight of the molecular weight makes it difficult for the fluorine compound to float on the plastic surface during molding.

したがって、フッ素化合物の分子量を500〜15000とすると、良好な溶解度によりフッ素化合物がプラスチック成形体の表面部に偏析しつつも、その表面部の全体に均一に分散する。しかも、成形後に、その比較的大きな分子量のフッ素化合物が溶解することにより、プラスチック成形体の表面は、全体的に、高いアンカリング効果が得られる大きめの微細穴が形成され、金属膜のメッキに適した表面粗さとなる。   Therefore, when the molecular weight of the fluorine compound is 500 to 15000, the fluorine compound is segregated on the surface portion of the plastic molded body with good solubility, but is uniformly dispersed throughout the surface portion. In addition, after the molding, the fluorine compound having a relatively large molecular weight is dissolved, so that the surface of the plastic molded body is formed with large fine holes that can provide a high anchoring effect as a whole, and can be used for metal film plating. Suitable surface roughness.

なお、高圧二酸化炭素に対して良好な溶解性を有し、上述した分子量および沸点の条件を満たすフッ素化合物としては、例えば、下記化1に示すPerfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride(分子式:C18F36O6(シンクエスト・ラボラトリー製、分子量:996.2、沸点:235℃)、下記化2に示すPerfluorotripentylamine(分子式:C15F33N(シンクエスト・ラボラトリー製、分子量:821.1、沸点:220℃)があげられる。 In addition, examples of the fluorine compound having good solubility in high-pressure carbon dioxide and satisfying the above-described molecular weight and boiling point include, for example, Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl represented by the following chemical formula 1. -3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride (molecular formula: C 18 F 36 O 6 (manufactured by Synquest Laboratory, molecular weight: 996.2, boiling point: 235 ° C.), perfluorotripentylamine (molecular formula: C 15 F 33 N (manufactured by Synquest Laboratory, molecular weight: 821.1, boiling point: 220 ° C.).

また、その他のフッ素化合物として、Perfluoro-2,5,8-trimethyl-3,6,9-trioxadodecanoic acid, methyl ester(分子量:676、沸点:196℃)、Perfluorooctadecanoic acid(分子量:915、沸点:235℃)、Perfluoro(tetradecahydrophenanthrene)(分子量:624、沸点:215℃)、SpectraSynQ1621(シンクエスト・ラボラトリー製、分子量:2120、沸点:220℃)、1H,1H-Perfluoro-1-octadecanol(分子量:900、沸点:211℃)、Hecakis(1H,1H,5H-octafluoropentoxy)phosphazene(分子量:1521、沸点:207℃)、1,2-Bis(dipentafluorophenylphosphino)ethane(分子量:758、沸点:190℃)、Perfluorododecanoic acid(分子量:614、沸点:245℃)、Perfluoro-2,5,8,11-tetramethyl-3,6,9,12-tetraoxapentadecanoyl fluoride(分子量:830、沸点:203℃)、Perfluorohexadecanoic acid (分子量:814、沸点:211℃)、Perfluoro-1,10-decanedicarboxylic acid (分子量:610、沸点:240℃)、等もあげられる。   As other fluorine compounds, Perfluoro-2,5,8-trimethyl-3,6,9-trioxadodecanoic acid, methyl ester (molecular weight: 676, boiling point: 196 ° C.), perfluorooctadecanoic acid (molecular weight: 915, boiling point: 235). ° C), Perfluoro (tetradecahydrophenanthrene) (molecular weight: 624, boiling point: 215 ° C), SpectraSynQ1621 (manufactured by Synquest Laboratory, molecular weight: 2120, boiling point: 220 ° C), 1H, 1H-Perfluoro-1-octadecanol (molecular weight: 900, Boiling point: 211 ° C), Hecakis (1H, 1H, 5H-octafluoropentoxy) phosphazene (molecular weight: 1521, boiling point: 207 ° C), 1,2-Bis (dipentafluorophenylphosphino) ethane (molecular weight: 758, boiling point: 190 ° C), Perfluorododecanoic acid (Molecular weight: 614, Boiling point: 245 ° C), Perfluoro-2,5,8,11-tetramethyl-3,6,9,12-tetraoxapentadecanoyl fluoride (Molecular weight: 830, Boiling point: 203 ° C), Perfluorohexadecanoic acid (Molecular weight: 814) , Boiling point: 211 ° C), Perfluoro-1,10 -decanedicarboxylic acid (molecular weight: 610, boiling point: 240 ° C.) and the like.

また、沸点が200℃未満であり且つ分子量が500未満であるフッ素化合物としては、たとえば1H,1H-Perfluoro(2,5-dimethyl-3,6-dioxanonan-1-ol)(分子量:482.1、沸点:155℃)がある。   Examples of the fluorine compound having a boiling point of less than 200 ° C. and a molecular weight of less than 500 include, for example, 1H, 1H-Perfluoro (2,5-dimethyl-3,6-dioxanonan-1-ol) (molecular weight: 482.1 , Boiling point: 155 ° C).

本発明の第5の態様に従えば、上述した第1の態様から第4の態様のいずれか一つに記載の表面改質方法により形成されたプラスチック成形体への金属膜の形成方法であって、フッ素化合物を除去した後のプラスチック成形体の表面に金属膜を形成するステップを有することを特徴とする金属膜の形成方法が提供される。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for forming a metal film on a plastic molded body formed by the surface modification method according to any one of the first to fourth aspects described above. Thus, there is provided a method for forming a metal film, comprising the step of forming a metal film on the surface of the plastic molded body after removing the fluorine compound.

本発明の金属膜の形成方法では、プラスチック成形体の表面が、アンカリング効果が得られる金属膜のメッキに適した表面粗さとなっているので、プラスチック成形体に対して、アンカリング効果を持つ密着性の良い金属膜を形成することができる。   In the method for forming a metal film of the present invention, the surface of the plastic molded body has a surface roughness suitable for plating of a metal film that can provide an anchoring effect, so that the plastic molded body has an anchoring effect. A metal film with good adhesion can be formed.

また、プラスチック成形体の表面に形成される微細穴はサブミクロンからナノオーダのものであるので、金属膜の表面は、平滑性に優れた(表面粗化が抑制され)且つ電気特性の優れたものとなる。そして、プラスチックの表面に形成される微細穴の密度を調整することにより、プラスチックの誘電率、誘電正接等の電気特性や低屈折率化等の光学特性を所望の特性に作り込むことができる。また、プラスチックの表面に形成される微細穴の密度を部分毎に調整することができれば、その全体として光学特性がばらついたものとすることができ、乱反射による反射板などとして用いることも可能となる。   In addition, since the fine holes formed on the surface of the plastic molded body are sub-micron to nano-order, the surface of the metal film has excellent smoothness (surface roughness is suppressed) and excellent electrical characteristics. It becomes. Then, by adjusting the density of the fine holes formed on the surface of the plastic, the electrical characteristics such as the dielectric constant and dielectric loss tangent of the plastic, and the optical characteristics such as the reduction of the refractive index can be made into desired characteristics. Further, if the density of the fine holes formed on the surface of the plastic can be adjusted for each part, the optical characteristics can be varied as a whole, and it can be used as a reflection plate by irregular reflection. .

本発明の第6の態様に従えば、上述した第1の態様から第4の態様のいずれか1つに記載の表面改質方法であって、プラスチック成形体の表面部に含浸しているフッ素化合物を溶解する際の高圧二酸化炭素にメッキ液を相溶させることで、プラスチック成形体の表面に金属膜を形成することを特徴とする金属膜の形成方法が提供される。   According to a sixth aspect of the present invention, in the surface modification method according to any one of the first to fourth aspects described above, the fluorine impregnated in the surface portion of the plastic molded body There is provided a method for forming a metal film characterized in that a metal film is formed on the surface of a plastic molded body by dissolving a plating solution in high-pressure carbon dioxide for dissolving a compound.

本発明では、金属膜のメッキ工程を、プラスチック成形体からフッ素化合物を除去する工程と統合することができる。表面改質方法の工程に金属膜のメッキ工程を追加することなく、表面が改質されたプラスチック成形体に金属膜を形成することができる。フッ素化合物を除去した後の表面に汚れなどが付着する前に、メッキをすることができる。それゆえ、プラスチックの表面に形成されたサブミクロンからナノオーダのサイズの微細な凹凸によるアンカリング効果や表面積の拡大によるスケールメリット等により、平滑性及び密着性の優れた金属膜を形成することができる。また、上述したように、本発明の表面改質方法では様々な種類のプラスチックの表面に微細な凹凸を形成できるので、本発明の金属膜の形成方法では、様々な種類のプラスチックの表面に平滑性及び密着性の優れた金属膜を形成することができる。   In the present invention, the metal film plating step can be integrated with the step of removing the fluorine compound from the plastic molded body. A metal film can be formed on a plastic molded body whose surface has been modified without adding a metal film plating step to the surface modification method. Plating can be performed before dirt or the like adheres to the surface after removing the fluorine compound. Therefore, it is possible to form a metal film with excellent smoothness and adhesion due to the anchoring effect due to the fine unevenness of submicron to nano-order size formed on the surface of the plastic and the merit of scale due to the expansion of the surface area. . Further, as described above, since the surface modification method of the present invention can form fine irregularities on the surface of various types of plastics, the metal film formation method of the present invention can smooth the surfaces of various types of plastics. A metal film having excellent properties and adhesion can be formed.

本発明の第5の態様または第6の態様では、さらに、金属膜を形成する前に、プラスチック成形体にメッキ触媒核を分散させるステップを有し、金属膜をメッキ触媒核から成長させてもよい。これにより、金属膜は、プラスチック成形体の表面に形成された多数の微細穴に入り込むだけでなく、プラスチック成形体中のメッキ触媒核から成長するように形成される。したがって、金属膜のアンカリング効果として、単に金属膜が微細穴に入り込んで形成されることにより得られる以上のものを得ることができる。金属膜は、優れた対候性を有する。なお、メッキ触媒核としては、たとえばNi,Pd,Pt,Cu等の金属微粒子を使用すればよい。   In the fifth aspect or the sixth aspect of the present invention, the method further includes the step of dispersing the plating catalyst nucleus in the plastic molded body before forming the metal film, and the metal film may be grown from the plating catalyst nucleus. Good. As a result, the metal film is formed not only to enter a large number of fine holes formed on the surface of the plastic molded body, but also to grow from the plating catalyst nucleus in the plastic molded body. Therefore, as the anchoring effect of the metal film, it is possible to obtain more than that obtained by simply forming the metal film into the fine holes. The metal film has excellent weather resistance. As the plating catalyst nucleus, for example, metal fine particles such as Ni, Pd, Pt, and Cu may be used.

本発明の第5の態様または第6の態様では、さらに、フッ素化合物を除去した後のプラスチック成形体に、メッキ触媒核を溶融した高圧二酸化炭素を接触させることにより、金属膜を形成する前にプラスチック成形体にメッキ触媒核を分散させてもよい。こにより、プラスチック成形体にメッキ触媒核を分散することができる。しかも、メッキ触媒核を高圧二酸化炭素に溶融して接触させることにより、メッキ触媒核は、プラスチック成形体の表面に略均一に分散することになる。   In the fifth aspect or the sixth aspect of the present invention, further, before the metal film is formed by bringing the high-pressure carbon dioxide in which the plating catalyst core is melted into contact with the plastic molded body from which the fluorine compound has been removed. The plating catalyst core may be dispersed in the plastic molded body. Thereby, the plating catalyst core can be dispersed in the plastic molded body. Moreover, the plating catalyst nuclei are substantially uniformly dispersed on the surface of the plastic molding by bringing the plating catalyst nuclei into contact with the high-pressure carbon dioxide.

本発明の第5の態様または第6の態様では、さらに、フッ素化合物をプラスチック成形体に分散するために溶融プラスチックと接触される高圧二酸化炭素にメッキ触媒核を溶解することにより、金属膜を形成する前にプラスチック成形体にメッキ触媒核を分散させてもよい。これにより、溶融プラスチックに対して、フッ素化合物とともにメッキ触媒核を分散することができる。メッキ触媒核を分散するための独立した工程を表面改質工程に追加することなく、メッキ触媒核をプラスチック成形体に分散することができる。   In the fifth or sixth aspect of the present invention, a metal film is formed by further dissolving the plating catalyst nucleus in high-pressure carbon dioxide that is brought into contact with the molten plastic in order to disperse the fluorine compound in the plastic molded body. The plating catalyst nuclei may be dispersed in the plastic molded body before performing. Thereby, a plating catalyst nucleus can be disperse | distributed with a fluorine compound with respect to a molten plastic. The plating catalyst core can be dispersed in the plastic molded body without adding an independent step for dispersing the plating catalyst core to the surface modification step.

特に、第6の態様との組合わせにおいては、メッキ触媒核はフッ素化合物とともに溶融プラスチックに分散し、且つ、成形後のプラスチック成形体からフッ素化合物を除去する工程においてメッキを成長させることになるので、プラスチック成形体の表面改質処理工程と同じ工程数により、メッキ処理までを済ませることができる。   In particular, in the combination with the sixth aspect, the plating catalyst nucleus is dispersed in the molten plastic together with the fluorine compound, and the plating is grown in the step of removing the fluorine compound from the molded plastic molded body. The plating process can be completed by the same number of steps as the surface modification process of the plastic molded body.

本発明の第5の態様または第6の態様では、さらに、メッキ触媒核は、フッ素を含有した金属錯体でもよい。これにより、金属錯体が成形後のプラスチック表面に偏析しやすくなる。   In the fifth aspect or the sixth aspect of the present invention, the plating catalyst nucleus may be a metal complex containing fluorine. Thereby, a metal complex becomes easy to segregate on the plastic surface after a shaping | molding.

本発明の第7の態様に従えば、内部にフッ素化合物が分散するとともに、表面部に複数の微細穴が多数形成されることにより多孔性であるプラスチック成形体を有することを特徴とするプラスチック部品が提供される。また、本発明の第7の態様では、さらに、プラスチック成形体の内部にメッキ触媒核が分散していてもよい。また、本発明の第7の態様では、さらに、微細孔は、サブミクロンからナノオーダのサイズであってもよい。また、本発明の第7の態様では、さらに、プラスチック成形体の表面に、微細穴へ入り込んで形成される金属膜を有してもよい。また、本発明の第7の態様では、さらに、金属膜の表面粗さは、ナノオーダであってもよい。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a plastic part having a porous plastic molded body in which a fluorine compound is dispersed inside and a plurality of fine holes are formed in the surface portion. Is provided. In the seventh aspect of the present invention, plating catalyst nuclei may be dispersed inside the plastic molded body. Further, in the seventh aspect of the present invention, the micropores may have a size from submicron to nano-order. Moreover, in the 7th aspect of this invention, you may have further the metal film formed in a fine hole on the surface of a plastic molding. In the seventh aspect of the present invention, the surface roughness of the metal film may be nano-order.

本発明のプラスチック部品では、サブミクロンからナノオーダのサイズで表面部に多数形成された複数の微細穴に入り込むことによるアンカリング効果により、プラスチック成形体に対して高い密着性を有する金属膜を形成することができる。特に、内部にメッキ触媒核が分散している場合には、さらに、メッキ触媒核から成長することによるアンカリング効果が得られ、さらに高い密着性を有する金属膜を形成することができる。なお、この金属膜は、上述した第5の態様の金属膜の形成方法あるいは第6の態様の金属膜の形成方法により形成することができる。   In the plastic part of the present invention, a metal film having high adhesion to a plastic molded body is formed by an anchoring effect by entering a plurality of fine holes formed in the surface portion with a size of sub-micron to nano-order. be able to. In particular, when plating catalyst nuclei are dispersed inside, an anchoring effect by growing from the plating catalyst nuclei can be obtained, and a metal film having higher adhesion can be formed. This metal film can be formed by the metal film formation method of the fifth aspect or the metal film formation method of the sixth aspect described above.

以上のように、本発明の表面改質方法では、プラスチック成形体が複雑な3次元形状のものであったとしても、良好なアンカリング効果が得られる表面粗さに改質することができる。また、この表面改質方法を含む金属膜の形成方法では、プラスチック成形体が複雑な3次元形状のものであったとしても、アンカリング効果を持つ密着性の良い金属膜を形成することができる。そして、このような密着性の良い金属膜を有するプラスチック部品を得ることができる。   As described above, in the surface modification method of the present invention, even if the plastic molded body has a complicated three-dimensional shape, it can be modified to a surface roughness that provides a good anchoring effect. Further, in the metal film forming method including this surface modification method, even if the plastic molded body has a complicated three-dimensional shape, a metal film having an anchoring effect and good adhesion can be formed. . And the plastic component which has such a metal film with good adhesiveness can be obtained.

しかも、これらの方法では、フッ素化合物と高圧二酸化炭素との組合わせにより、プラスチックの材料を選ぶことなく、その成形体にサブミクロンからナノオーダの微細な凹凸を形成することができる。   In addition, in these methods, by combining a fluorine compound and high-pressure carbon dioxide, fine irregularities of sub-micron to nano-order can be formed on the molded body without selecting a plastic material.

それゆえ、例えば、本発明の表面改質方法を無電解メッキ前処理プロセスとして用いた場合には、低コストでクリーンな無電解メッキ前処理プロセスを提供することができる。また、プラスチックの表面に形成された微細孔の密度を調整することにより、プラスチックの誘電率、誘電正接等の電気特性や、低屈折率化、高反射率等の光学特性を所望の特性に作り込むことが可能である。   Therefore, for example, when the surface modification method of the present invention is used as an electroless plating pretreatment process, a low-cost and clean electroless plating pretreatment process can be provided. In addition, by adjusting the density of the micropores formed on the surface of the plastic, the electrical characteristics such as the dielectric constant and dielectric loss tangent of the plastic, and the optical characteristics such as low refractive index and high reflectance are made to the desired characteristics. Can be included.

また、本発明の金属膜の形成方法では、本発明の表面改質方法により得られたプラスチック成形体の表面に、高圧二酸化炭素などを用いて金属膜を形成するので、プラスチックの表面に形成されたサブミクロンからナノオーダのサイズの微細な凹凸によるアンカリング効果や表面積の拡大によるスケールメリット等により、密着性に優れた金属膜を形成することができる。また、プラスチックの表面に形成された凹凸はサブミクロンからナノオーダのサイズであるので、金属膜の表面は、非常に平滑性に優れ、滑らかなものとなる。また、本発明の金属膜の形成方法では、従来のメッキ法のように有害なエッチャント(エッチング液)を用いることなくプラスチックの表面を粗化できるので、低コスト且つクリーンに金属膜を形成することができる。   In the metal film formation method of the present invention, the metal film is formed on the surface of the plastic molded body obtained by the surface modification method of the present invention using high-pressure carbon dioxide or the like. In addition, a metal film having excellent adhesion can be formed by an anchoring effect due to fine unevenness of submicron to nano-order size and a merit of scale due to an increase in surface area. Further, since the unevenness formed on the surface of the plastic has a size of sub-micron to nano-order, the surface of the metal film is very smooth and smooth. Further, in the metal film forming method of the present invention, the surface of the plastic can be roughened without using a harmful etchant (etching solution) as in the conventional plating method, so that the metal film can be formed at low cost and cleanly. Can do.

以下、本発明のプラスチック成形体の表面改質方法、それを含む金属膜の形成方法およびプラスチック部品の実施例を、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施例は本発明の好適な具体例であり、本発明はこれに限定されない。   Embodiments of a method for modifying a surface of a plastic molded body according to the present invention, a method for forming a metal film including the method, and examples of plastic parts will be described below with reference to the drawings. In addition, the Example described below is a suitable example of this invention, and this invention is not limited to this.

図1は、実施例1で成形したプラスチック部品1を模式的に示す断面図である。このプラスチック部品1は、略円板形状のプラスチック成形体2と、その表面に形成される金属膜(メッキ膜)3とを有する。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a plastic part 1 molded in the first embodiment. This plastic part 1 has a substantially disc-shaped plastic molded body 2 and a metal film (plating film) 3 formed on the surface thereof.

このプラスチック成形体2は、後述する射出成形プロセスにより成形されたものである。そして、プラスチック成形体2は、射出成形の際に、高圧二酸化炭素を用いてフッ素化合物を浸透させた後、高圧二酸化炭素を用いてフッ素化合物を除去することで、その表面が凹凸(多孔性)となるように改質されている。また、後述するように、この表面が改質されたプラスチック成形体2に対して、一般的な無電解メッキにより金属膜(メッキ膜)3を形成することにより、プラスチック部品1を形成した。   This plastic molded body 2 is molded by an injection molding process described later. The plastic molded body 2 has an uneven surface (porous) by allowing the fluorine compound to permeate using high-pressure carbon dioxide and then removing the fluorine compound using high-pressure carbon dioxide during injection molding. It has been modified to become. Further, as will be described later, a plastic part 1 was formed by forming a metal film (plating film) 3 on the plastic molded body 2 whose surface was modified by general electroless plating.

なお、この例では、プラスチック成形体2の形成材料として、熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド(PPS)を用い、フッ素化合物にはPerfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride(分子式:C18F36O6(分子量:996.2、沸点:235℃)を用いた。また、高圧二酸化炭素としては超臨界二酸化炭素(超臨界状態の二酸化炭素)を用いた。 In this example, polyphenylene sulfide (PPS), which is a thermoplastic resin, is used as a material for forming the plastic molded body 2, and perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6, 9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride (molecular formula: C 18 F 36 O 6 (molecular weight: 996.2, boiling point: 235 ° C.) was used. As high-pressure carbon dioxide, supercritical carbon dioxide (supercritical carbon dioxide) Carbon).

[成形装置]
図2は、図1に示したプラスチック成形体2を形成する射出成形装置100の概略構造を示す。この射出成形装置100は、主に、射出成形機部100Aと、超臨界流体発生部100Bとを有する。
[Molding equipment]
FIG. 2 shows a schematic structure of an injection molding apparatus 100 that forms the plastic molded body 2 shown in FIG. The injection molding apparatus 100 mainly has an injection molding machine unit 100A and a supercritical fluid generation unit 100B.

射出成形機部100Aは、図2に示すように、主に、成形金型101を構成する可動金型102および固定金型103と、PPSからなるペレット(プラスチック成形体2の一種)を収容するホッパ104と、ホッパ104から供給されるペレットを溶融して成形金型101へ射出する可塑化シリンダ105と、を有する。図2のように可動金型102が固定金型103に突き当てられることにより、成形金型101に、中心にスプールを有する円盤形状のキャビティ106が形成される。なお、この例では、図2に示すように、可動金型102及び固定金型103のキャビティ106側の表面のうち、キャビティ106の中央に対応する部分(スプール等)以外の領域の形状は、平面(ミラー面)とした。また、加熱シリンダ(可塑化シリンダ105)内のフローフロント部105Aには、ガス導入機構107が接続されている。射出成形機部100Aのその他の構造は、従来の射出成形機と同様の構造である。   As shown in FIG. 2, the injection molding machine unit 100 </ b> A mainly accommodates a movable mold 102 and a fixed mold 103 that constitute the molding die 101, and pellets made of PPS (a kind of plastic molding 2). It has a hopper 104 and a plasticizing cylinder 105 that melts the pellets supplied from the hopper 104 and injects them into the molding die 101. As shown in FIG. 2, when the movable mold 102 is abutted against the fixed mold 103, a disk-shaped cavity 106 having a spool at the center is formed in the molding mold 101. In this example, as shown in FIG. 2, the shape of the region other than the portion (spool or the like) corresponding to the center of the cavity 106 on the surface of the movable die 102 and the fixed die 103 on the cavity 106 side is: A flat surface (mirror surface) was used. A gas introduction mechanism 107 is connected to the flow front portion 105A in the heating cylinder (plasticizing cylinder 105). The other structure of the injection molding machine unit 100A is the same as that of a conventional injection molding machine.

超臨界流体発生部100Bは、図2に示すように、主に、液体二酸化炭素ボンベ111と、公知のシリンジポンプ2台からなる連続フローシステム(ISCO社製E−260)112と、フッ素化合物を超臨界二酸化炭素に溶解する溶解槽113とから構成され、各構成要素は配管114によりその順番で繋がれている。また、溶解槽113は、エアーオペレートバルブ115,116を介して、上述したガス導入機構107に繋がれている。   As shown in FIG. 2, the supercritical fluid generating unit 100B mainly includes a liquid carbon dioxide cylinder 111, a continuous flow system (E-260 manufactured by ISCO) 112 including two known syringe pumps, and a fluorine compound. It is comprised from the dissolution tank 113 which melt | dissolves in supercritical carbon dioxide, and each component is connected in the order by the piping 114. FIG. Moreover, the dissolution tank 113 is connected to the gas introduction mechanism 107 described above via air operated valves 115 and 116.

[射出成形方法及び表面改質方法]
次に、図2から図4を用いて、この例の成形方法及び表面改質方法について説明する。図3は、図2の射出成形装置100の成形金型101部分の部分拡大図である。図3(a)は、射出開始直後の状態を模式的に示し、図3(b)は、射出終了時の状態を模式的に示す。図4は、図1のプラスチック部品1の製造工程を示す。
[Injection molding method and surface modification method]
Next, the molding method and the surface modification method of this example will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a partially enlarged view of a molding die 101 portion of the injection molding apparatus 100 of FIG. 3A schematically shows a state immediately after the start of injection, and FIG. 3B schematically shows a state at the end of injection. FIG. 4 shows a manufacturing process of the plastic part 1 of FIG.

まず、図2に示すように、液体二酸化炭素ボンベ111に蓄えられている5〜7MPaの液体二酸化炭素は、連続フローシステム112に導入され、昇圧される。これにより、超臨界二酸化炭素が生成される。なお、連続フローシステム112では、二酸化炭素は、シリンジポンプの少なくとも1台により所定圧力である10MPaに常時昇圧および圧力保持される。   First, as shown in FIG. 2, the liquid carbon dioxide of 5 to 7 MPa stored in the liquid carbon dioxide cylinder 111 is introduced into the continuous flow system 112 and pressurized. Thereby, supercritical carbon dioxide is generated. In the continuous flow system 112, carbon dioxide is constantly pressurized and held at a predetermined pressure of 10 MPa by at least one syringe pump.

次いで、連続フローシステム112から溶解槽113へ超臨界二酸化炭素を導入する。これにより、溶解槽113中のフッ素化合物が超臨界二酸化炭素に溶解する(図4中のステップS1)。溶解槽113は40℃に昇温されており、溶解槽113にはフッ素化合物であるPerfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluorideが過飽和になるように仕込まれている。それゆえ、溶解槽113内では、連続フローシステム112より導入された超臨界二酸化炭素に対してフッ素化合物が常時、飽和溶解している。このとき、溶解槽113の圧力計117は10MPaを表示した。   Next, supercritical carbon dioxide is introduced from the continuous flow system 112 into the dissolution tank 113. Thereby, the fluorine compound in the dissolution tank 113 is dissolved in supercritical carbon dioxide (step S1 in FIG. 4). The dissolution tank 113 is heated to 40 ° C., and the dissolution tank 113 is supersaturated with the fluorine compound Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride. It is prepared to become. Therefore, the fluorine compound is always saturated and dissolved in the supercritical carbon dioxide introduced from the continuous flow system 112 in the dissolution tank 113. At this time, the pressure gauge 117 of the dissolution tank 113 displayed 10 MPa.

次に、一般的な射出成形装置100と同様に、加熱シリンダ105内のスクリュ105Aを回転させ、ホッパ104から供給されるプラスチックのペレットを可塑化溶融する(図4中のステップS2)。また、スクリュ105Aの前に溶融プラスチックが押し出されるように、計量しながらスクリュ105Aを後退させて、所定の計量位置で停止させた。   Next, similarly to the general injection molding apparatus 100, the screw 105A in the heating cylinder 105 is rotated to plasticize and melt the plastic pellets supplied from the hopper 104 (step S2 in FIG. 4). Further, the screw 105A was moved backward while being measured so that the molten plastic was pushed out before the screw 105A, and stopped at a predetermined measuring position.

次いで、さらに、スクリュ105Aを後退させ、計量した溶融プラスチックを減圧した。この例では、加熱シリンダ105のフローフロント部105A付近に設けられた溶融プラスチックの内圧モニタ108は、内圧が4MPa以下に低下することを確認した。   Next, the screw 105A was further retracted, and the measured molten plastic was depressurized. In this example, the internal pressure monitor 108 of the molten plastic provided in the vicinity of the flow front portion 105A of the heating cylinder 105 confirmed that the internal pressure decreased to 4 MPa or less.

次に、ガス導入機構107からフッ素化合物が溶解した超臨界二酸化炭素を導入し、加熱シリンダ105のフローフロント部105Aの溶融プラスチックに接触させた(図4中のステップS3)。フッ素化合物が溶解した超臨界二酸化炭素は、加熱シリンダ105内の減圧状態にある溶融プラスチック120に導入して浸透する。具体的には、次のようにしてフッ素化合物が溶解した超臨界二酸化炭素を導入した。まず、第一のエアーオペレートバルブ115を開き、第二のエアーオペレートバルブ116と第一のエアーオペレートバルブ115との間の配管114内にフッ素化合物の溶解した超臨界二酸化炭素を導入して圧力計118を昇圧させた。次いで、加熱シリンダ105への導入時は、第一のエアーオペレートバルブ115を閉じた状態で第二のエアーオペレートバルブ116を開いた。本実施例では、第一のエアーオペレートバルブ115と第二のエアーオペレートバルブ116との間の配管114の内容積により、超臨界二酸化炭素の導入量を制御した。なお、溶融プラスチックに浸透させる超臨界流体は、この例のように単独でもよいし、あるいは複数でもよい。   Next, supercritical carbon dioxide in which a fluorine compound was dissolved was introduced from the gas introduction mechanism 107 and brought into contact with the molten plastic in the flow front portion 105A of the heating cylinder 105 (step S3 in FIG. 4). The supercritical carbon dioxide in which the fluorine compound is dissolved is introduced into the molten plastic 120 in a reduced pressure state in the heating cylinder 105 and penetrates. Specifically, supercritical carbon dioxide in which a fluorine compound was dissolved was introduced as follows. First, the first air operated valve 115 is opened, and supercritical carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved is introduced into the pipe 114 between the second air operated valve 116 and the first air operated valve 115 to introduce a pressure gauge. 118 was boosted. Next, at the time of introduction into the heating cylinder 105, the second air operated valve 116 was opened with the first air operated valve 115 closed. In this embodiment, the amount of supercritical carbon dioxide introduced was controlled by the internal volume of the pipe 114 between the first air operated valve 115 and the second air operated valve 116. In addition, the supercritical fluid that permeates the molten plastic may be single as in this example, or may be plural.

次に、スクリュ105Aを背圧力によって前進させ、充填開始位置までスクリュ105Aを戻した。この動作により、スクリュ105Aの前側のフローフロント部105Aにおいては、二酸化炭素及びフッ素化合物が溶融プラスチック120内に拡散する。   Next, the screw 105A was advanced by back pressure, and the screw 105A was returned to the filling start position. By this operation, carbon dioxide and a fluorine compound are diffused into the molten plastic 120 in the flow front portion 105A on the front side of the screw 105A.

次いで、エアーピストン109を駆動してシャットオフバルブ110を開き、可動金型102および固定金型103にて画成されたキャビティ106へ溶融プラスチック120を射出充填した(図4中のステップS4)。   Next, the air piston 109 was driven to open the shut-off valve 110, and the molten plastic 120 was injected and filled into the cavity 106 defined by the movable mold 102 and the fixed mold 103 (step S4 in FIG. 4).

図3(a)に示すように、初期充填時には、フローフロント部105Aの溶融プラスチックがまずキャビティ106へ充填される。フローフロント部105Aの溶融プラスチック120Aに浸透しているフッ素化合物及び二酸化炭素は減圧されながらキャビティ106内で拡散する。この際、フローフロント部105Aの溶融プラスチック120Aは充填時の噴水効果により、金型102の表面に接しながら流動し、図4(b)に示すように、スキン層121を形成する。その後、キャビティ106が溶融プラスチック120により埋まると、射出充填が完了する。このようにフローフロント部105Aの溶融プラスチック120Aにフッ素化合物及び二酸化炭素を接触させることにより、キャビティ106内には、溶融プラスチック120により、フッ素化合物が含浸したスキン層121と、その内部の、フッ素化合物(浸透物質)がほとんど浸透していないコア層122とが形成される。   As shown in FIG. 3A, the molten plastic in the flow front portion 105A is first filled into the cavity 106 at the time of initial filling. The fluorine compound and carbon dioxide permeating the molten plastic 120A of the flow front part 105A diffuse in the cavity 106 while being decompressed. At this time, the molten plastic 120A of the flow front part 105A flows while in contact with the surface of the mold 102 due to the fountain effect at the time of filling, and forms a skin layer 121 as shown in FIG. 4B. Thereafter, when the cavity 106 is filled with the molten plastic 120, the injection filling is completed. Thus, by bringing the fluorine compound and carbon dioxide into contact with the molten plastic 120A of the flow front portion 105A, the skin layer 121 impregnated with the fluorine compound by the molten plastic 120 in the cavity 106, and the fluorine compound inside the skin layer 121 are obtained. A core layer 122 into which (the penetrating substance) hardly penetrates is formed.

なお、後述するように、成形体2の内部に浸透して残留するフッ素化合物は表面機能(表面粗化)に寄与しない。そのため、この例のようにフローフロント部105Aのみにフッ素化合物が溶解した超臨界二酸化炭素を接触させることにより、プラスチック成形体2の表面部(スキン層121)におけるフッ素化合物の量を減らすことなく、フッ素化合物の使用量を削減できる。   As will be described later, the fluorine compound that permeates and remains inside the molded body 2 does not contribute to the surface function (surface roughening). Therefore, by contacting supercritical carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved only in the flow front portion 105A as in this example, without reducing the amount of the fluorine compound in the surface portion (skin layer 121) of the plastic molded body 2, The amount of fluorine compound used can be reduced.

また、超臨界二酸化炭素のガス化を防止し、ひいてはキャビティ106内での発泡を抑制して成形体2の表面性を得るためには、上述の1次充填後に溶融プラスチックの圧力を高いまま保持する必要がある。そのため、一般的には、射出中および射出後にカウンタープレッシャーをキャビティ106に付加する必要がある。ただし、本実施例の成形方法では、可塑化シリンダ105内のフローフロント部105Aにのみに超臨界二酸化炭素を浸透させているので、充填した樹脂の全体量に対する二酸化炭素の絶対量が少ない。それゆえ、溶融プラスチックの圧力を保持するためにカウンタープレッシャーを付加しないでも、プラスチック成形体2の表面性が悪化し難い。   Further, in order to prevent gasification of supercritical carbon dioxide and thus suppress foaming in the cavity 106 to obtain the surface property of the molded body 2, the pressure of the molten plastic is kept high after the above-described primary filling. There is a need to. Therefore, in general, it is necessary to add counter pressure to the cavity 106 during and after injection. However, in the molding method of the present embodiment, since supercritical carbon dioxide is infiltrated only into the flow front portion 105A in the plasticizing cylinder 105, the absolute amount of carbon dioxide relative to the total amount of the filled resin is small. Therefore, the surface properties of the plastic molded body 2 are unlikely to deteriorate even without applying counter pressure to maintain the pressure of the molten plastic.

次に、このようにキャビティ106内でプラスチック成形体2を成形した後、超臨界二酸化炭素を溶媒として用いて、プラスチック成形体2からフッ素化合物を除去(洗浄)した(図4中のステップS5)。本実施例では、キャビティ106内が温度40℃且つ圧力15MPaとなるように制御し、その状態を30分続けた。温度40℃且つ圧力15MPaになると、二酸化炭素は、超臨界状態となる。この洗浄処理により、プラスチック成形体2の表面には、微細な凹凸(微細穴)が高密度に形成された。すなわち、洗浄処理により、プラスチック成形体2の表面形状を物理的に変化させた。このようにして、この例では、プラスチック成形体2の表面改質を行った。   Next, after molding the plastic molded body 2 in the cavity 106 as described above, the fluorine compound was removed (washed) from the plastic molded body 2 using supercritical carbon dioxide as a solvent (step S5 in FIG. 4). . In this example, the inside of the cavity 106 was controlled to be a temperature of 40 ° C. and a pressure of 15 MPa, and this state was continued for 30 minutes. When the temperature is 40 ° C. and the pressure is 15 MPa, carbon dioxide is in a supercritical state. By this cleaning treatment, fine irregularities (fine holes) were formed at a high density on the surface of the plastic molded body 2. That is, the surface shape of the plastic molded body 2 was physically changed by the cleaning process. Thus, in this example, the surface modification of the plastic molded body 2 was performed.

なお、本実施例において、フッ素化合物と超臨界二酸化炭素(高圧二酸化炭素)を接触させる場合においては、非晶性樹脂材料が十分に膨潤するように樹脂材料のガラス転移温度近傍の温度において、処理を行うことが望ましい。また、樹脂材料内部に導入したフッ素化合物のみを溶解および抽出する場合においては、ガラス転移温度よりも十分低い温度にて処理することが望ましい。抽出時には樹脂が膨潤することで孔のサイズが拡大してしまうためである。   In this example, when the fluorine compound and supercritical carbon dioxide (high pressure carbon dioxide) are contacted, the treatment is performed at a temperature near the glass transition temperature of the resin material so that the amorphous resin material swells sufficiently. It is desirable to do. Further, when only the fluorine compound introduced into the resin material is dissolved and extracted, it is desirable to perform the treatment at a temperature sufficiently lower than the glass transition temperature. This is because the size of the pores expands due to swelling of the resin during extraction.

このプロセスにより、ポリフェニレンサルファイド製のプラスチック成形体2の表面に浸透していたフッ素化合物、すなわちPerfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluorideが脱離し、その離脱した部分には、微細穴が形成される。すなわち、洗浄処理により、プラスチック成形体2の表面に微細穴(微細な凹凸)を形成した(表面を祖化または多孔質化させた)。   By this process, the fluorine compound that permeated the surface of the plastic molded body 2 made of polyphenylene sulfide, that is, Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride A fine hole is formed in the detached part. In other words, fine holes (fine irregularities) were formed on the surface of the plastic molded body 2 by the cleaning treatment (the surface was submerged or made porous).

図5(a)は、洗浄処理前のプラスチック成形体2の表面に相当する、超臨界二酸化炭素により洗浄していないプラスチック成形体2の表面のAFM(原子間力顕微鏡:Atomic Force Microscope)観察像である。図5(b)は、超臨界二酸化炭素により洗浄した後のプラスチック成形体2の表面のAFM観察像である。図5(b)から明らかなように、洗浄処理後のプラスチック成形体2の表面には、100〜300nm程度(サブミクロンからナノオーダ)のサイズの微細穴が多数形成されている。プラスチック成形体2の表面には、この多数の微細穴により凹凸面に改質された。   FIG. 5A is an AFM (Atomic Force Microscope) observation image of the surface of the plastic molded body 2 that has not been cleaned with supercritical carbon dioxide, corresponding to the surface of the plastic molded body 2 before the cleaning treatment. It is. FIG. 5B is an AFM observation image of the surface of the plastic molded body 2 after being cleaned with supercritical carbon dioxide. As is clear from FIG. 5B, a large number of fine holes having a size of about 100 to 300 nm (submicron to nano-order) are formed on the surface of the plastic molded body 2 after the cleaning treatment. The surface of the plastic molded body 2 was modified into an uneven surface by the numerous fine holes.

[メッキ膜の形成方法]
次に、上述のようにして作製されて、その表面部に多数の微細穴による凹凸が形成されているプラスチック成形体2に対して、無電解メッキにより金属膜(メッキ膜)3を形成した。具体的には、次のようにして、無電解メッキ膜を形成した。
[Method of forming plating film]
Next, a metal film (plating film) 3 was formed by electroless plating on the plastic molded body 2 produced as described above and having irregularities due to a large number of fine holes formed on the surface thereof. Specifically, an electroless plating film was formed as follows.

まず、ポリフェニレンサルファイド製のプラスチック成形体2を公知のコンディショナー(奥野製薬工業(株)製 OPC−370)を用いて脱脂した。次いで、触媒(奥野製薬工業(株)製 OPC−80キャタリスト)をプラスチック成形体2に付与し(図4中のステップS6)、その後、活性剤(奥野製薬工業(株)製 OPC−500アクセレーターMX)を用いて触媒を活性化した。次いで、無電解Niメッキを施した(図4中のステップS7)。なお、メッキ液には奥野製薬工業(株)製 ニコロンDKを用いた。   First, the plastic molded body 2 made of polyphenylene sulfide was degreased using a known conditioner (OPC-370 manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.). Next, a catalyst (OPC-80 catalyst manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was applied to the plastic molded body 2 (step S6 in FIG. 4), and then an activator (OPC-500 accessor manufactured by Okuno Pharmaceutical Industry Co., Ltd.). The catalyst was activated using a calibrator MX). Next, electroless Ni plating was performed (step S7 in FIG. 4). Note that Nicolon DK manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. was used as the plating solution.

その結果、プラスチック成形体2に形成したメッキ膜には剥離等が確認されなかった。   As a result, no peeling or the like was confirmed on the plating film formed on the plastic molded body 2.

また、この例で形成したメッキ膜の表面粗さを、触針式表面粗さ測定装置(KLA−Tencor社製)にて測定したところ、算術平均粗さ(Ra)が15.2nm、十点平均粗さ(Rz)が105.8nmであった。従来のメッキ法(エッチング処理する方法)で形成したメッキ膜での算術平均粗さ(Ra)は、約数μm〜数十μm(ミクロンオーダ)である。すなわち、この例で形成したメッキ膜の表面粗さは、従来のメッキ法(エッチング処理する方法)で形成したものとくらべて、桁違いに小さな値となり、メッキ膜の表面として良好な平滑性を得ることができた。すなわち、この例では、密着性及び平滑性に優れた無電解メッキ膜が表面に形成されたプラスチック成形体2を得ることができた。   Moreover, when the surface roughness of the plating film formed in this example was measured with a stylus type surface roughness measuring device (manufactured by KLA-Tencor), the arithmetic average roughness (Ra) was 15.2 nm, ten points. The average roughness (Rz) was 105.8 nm. The arithmetic average roughness (Ra) of a plating film formed by a conventional plating method (etching method) is about several μm to several tens of μm (micron order). That is, the surface roughness of the plating film formed in this example is an order of magnitude smaller than that formed by the conventional plating method (etching method), and the surface of the plating film has good smoothness. I was able to get it. That is, in this example, it was possible to obtain a plastic molded body 2 on which an electroless plating film excellent in adhesion and smoothness was formed.

その後、大気中でさらに、従来の電気ニッケルメッキを約20μm施し、高温多湿環境試験(温度80℃、湿度90%Rh、500時間)をした。その結果、上述したすべての試験において、金属膜3の剥離やふくれなどが認められなかった。また、テープによるピール試験を行ったところ、剥離などは生じなかった。   Thereafter, a conventional electric nickel plating was further applied in the atmosphere for about 20 μm, and a high temperature and high humidity environment test (temperature 80 ° C., humidity 90% Rh, 500 hours) was performed. As a result, in all the tests described above, peeling or blistering of the metal film 3 was not recognized. Further, when a peel test with a tape was performed, no peeling or the like occurred.

また、温度150℃、放置時間500時間の条件で高温環境試験や、温度を−40℃と85℃との間で温度を切り替えるヒートサイクル試験を10サイクルを行った際にも、同様の結果が得られた。   The same results were obtained when 10 cycles of a high temperature environmental test and a heat cycle test in which the temperature was switched between −40 ° C. and 85 ° C. under conditions of a temperature of 150 ° C. and a standing time of 500 hours were performed. Obtained.

すなわち、この例のメッキ膜の形成方法によれば、従来の方法を略そのまま用いた簡便な方法により、密着性が高く且つ平滑な金属膜3をプラスチック成形体(ポリマー部材)2に形成でき、しかも、樹脂成形において表面改質をすることにより、成形体の脱脂工程、エッチング工程、中和及び湿潤化工程、触媒付与工程、触媒活性化工程などを省略して、プロセス全体を簡略化することができることが分かった。   That is, according to the plating film forming method of this example, the metal film 3 having high adhesion and smoothness can be formed on the plastic molded body (polymer member) 2 by a simple method using the conventional method as it is, In addition, the entire process can be simplified by modifying the surface of the resin molding to eliminate the degreasing process, etching process, neutralization and wetting process, catalyst application process, catalyst activation process, etc. I found out that

実施例2では、実施例1と同様に、プラスチック成形体(プラスチック)2を射出成形により成形する際に、超臨界二酸化炭素を用いてフッ素化合物をプラスチック成形体2に浸透させた後、超臨界二酸化炭素を用いてプラスチック成形体2からフッ素化合物を除去することで、その表面が凹凸となるように改質した。また、この表面が改質されたプラスチック成形体2に対して、超臨界二酸化炭素を用いて金属触媒核(金属微粒子)を付与した後、超臨界二酸化炭素を用いて金属膜(メッキ膜)3を形成することにより、プラスチック部品1を形成した。   In Example 2, as in Example 1, when a plastic molded body (plastic) 2 was molded by injection molding, supercritical carbon dioxide was used to infiltrate the fluorine compound into the plastic molded body 2 and then supercritical. By removing the fluorine compound from the plastic molded body 2 using carbon dioxide, the surface was modified to be uneven. In addition, a metal catalyst nucleus (metal fine particles) is imparted to the plastic molded body 2 whose surface is modified using supercritical carbon dioxide, and then a metal film (plating film) 3 using supercritical carbon dioxide. The plastic part 1 was formed.

なお、この例では、フッ素化合物を除去したプラスチック成形体2(ポリマー部材)に、バッチ方式にて金属触媒核を付与した。また、金属膜3は、超臨界二酸化炭素と無電解Niメッキ液の混合溶液によりエマルションを形成し、該混合溶液のエマルション中で無電解メッキを行った。なお、超臨界二酸化炭素を用いた無電解メッキ膜を形成した後に、さらにその上にたとえば銅や銀の膜を形成してもよい。   In this example, metal catalyst nuclei were imparted to the plastic molded body 2 (polymer member) from which the fluorine compound had been removed by a batch method. Moreover, the metal film 3 formed an emulsion with a mixed solution of supercritical carbon dioxide and an electroless Ni plating solution, and performed electroless plating in the emulsion of the mixed solution. In addition, after forming an electroless plating film using supercritical carbon dioxide, a copper or silver film may be further formed thereon.

なお、本実施例のプラスチック部品1の基本構造と、フッ素化合物を抽出したプラスチック成形体2を得るまでの工程とは、実施の形態1と同様であり説明を省略する。ここでは、主に、フッ素化合物を抽出することで凹凸な表面に改質されたプラスチック成形体2に対するメッキ膜の形成処理について説明する。   The basic structure of the plastic part 1 of this example and the process until obtaining the plastic molded body 2 from which the fluorine compound is extracted are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. Here, a description will be mainly given of a plating film forming process for the plastic molded body 2 that has been modified to have an uneven surface by extracting a fluorine compound.

[メッキ膜の形成方法]
まず、実施例1の方法により形成されたプラスチック成形体2は、金属錯体とともに、図示しない表面改質装置の高圧容器内に装着される。なお、この際、プラスチック成形体2の全表面が、後に高圧容器へ導入される超臨界二酸化炭素と接触できるように、プラスチック成形体2を高圧容器の中央部分に浮かせて保持した。また、この例では、金属錯体としてヘキサフルオロアセチルアセトナトパラジウム(II)を用いた。
[Method of forming plating film]
First, the plastic molded body 2 formed by the method of Example 1 is mounted together with a metal complex in a high-pressure container of a surface modification device (not shown). At this time, the plastic molded body 2 was floated and held in the central portion of the high-pressure vessel so that the entire surface of the plastic molded body 2 could come into contact with supercritical carbon dioxide introduced into the high-pressure vessel later. In this example, hexafluoroacetylacetonato palladium (II) was used as the metal complex.

プラスチック成形体2および金属錯体を、高圧容器に収容した後、高圧容器内に15MPaの超臨界二酸化炭素を導入した。高圧容器内に仕込まれた金属錯体は、超臨界二酸化炭素に溶解し、超臨界二酸化炭素とともにプラスチック成形体2の表面からその内部へ浸透する。この圧力を150℃で30分間を保持することにより、プラスチック成形体2の表面部に全体的に浸透した金属錯体の一部が還元する。   After the plastic molded body 2 and the metal complex were accommodated in a high-pressure vessel, 15 MPa supercritical carbon dioxide was introduced into the high-pressure vessel. The metal complex charged in the high-pressure vessel is dissolved in supercritical carbon dioxide and penetrates into the inside of the plastic molded body 2 together with the supercritical carbon dioxide. By holding this pressure at 150 ° C. for 30 minutes, a part of the metal complex that has penetrated into the entire surface of the plastic molded body 2 is reduced.

次に、金属錯体が浸透したプラスチック成形体2に無電解メッキを施し、プラスチック成形体2の表面にメッキ膜を形成した。実際には、超臨界二酸化炭素と無電解メッキ液の混合溶液により該混合溶液中で無電解メッキを行った。まず、金属錯体(金属触媒核、金属微粒子)を付与したプラスチック成形体2を表面改質装置の高圧容器から取り出し、無電解メッキ装置200の高圧容器内に装着した。   Next, electroless plating was applied to the plastic molded body 2 infiltrated with the metal complex, and a plating film was formed on the surface of the plastic molded body 2. Actually, electroless plating was performed in a mixed solution of a supercritical carbon dioxide and an electroless plating solution. First, the plastic molded body 2 provided with the metal complex (metal catalyst nucleus, metal fine particles) was taken out from the high-pressure vessel of the surface reformer and mounted in the high-pressure vessel of the electroless plating apparatus 200.

図6は、無電解メッキ装置200を示す。無電解メッキ装置200は、主に、液体二酸化炭素ボンベ201と、シリンジポンプ202と、高圧容器203とを有する。高圧容器203は、温調流路211を流れる図示しない温調機により温度制御された温調水により30℃から145℃の任意の温度により温調することができる。容器本体203Aと蓋203Bとが、公知のバネが内蔵されたポリイミド製シール203Cによりシールされることで、高圧容器203は、高圧ガスなどを内部に密閉することができる。   FIG. 6 shows an electroless plating apparatus 200. The electroless plating apparatus 200 mainly includes a liquid carbon dioxide cylinder 201, a syringe pump 202, and a high-pressure container 203. The high-pressure vessel 203 can be temperature-controlled at an arbitrary temperature from 30 ° C. to 145 ° C. with temperature-controlled water whose temperature is controlled by a temperature controller (not shown) that flows through the temperature adjustment channel 211. The high-pressure container 203 can seal high-pressure gas or the like inside by sealing the container main body 203A and the lid 203B with a polyimide seal 203C containing a known spring.

プラスチック成形体2は、その全表面が後に高圧容器203へ導入される超臨界二酸化炭素と接触できるように、プラスチック成形体2を高圧容器203の蓋203Bから吊るして保持される。また、高圧容器203には、その内容積の70%まで無電解ニッケルメッキ液204が満たされ、マグネチックスタラー205が配設されている。   The plastic molded body 2 is held by suspending the plastic molded body 2 from the lid 203B of the high-pressure vessel 203 so that the entire surface thereof can come into contact with supercritical carbon dioxide introduced into the high-pressure vessel 203 later. The high-pressure vessel 203 is filled with an electroless nickel plating solution 204 to 70% of its internal volume, and a magnetic stirrer 205 is provided.

なお、高圧容器203には、腐食されにくい材質を用いることが望ましく、SUS316、SUS316L、インコネル、ハステロイ、チタン等を用いることができるが、本実施例においてはSUS316Lを用いた。本発明においては、高圧容器203の内壁面が無電解メッキ液204に接触する場合、容器内部にメッキ膜が成長しないように、内壁面表面には、非メッキ成長膜がコーティングされていることが望ましい。非メッキ成長膜の材質としては、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)、PTFE(ポリテトラフロオロエチレン)、PEEK(ポリエチルエーテルケトン)等を用いることができるが、本実施例の高圧容器203は、DLCをCVD(Chemical Vapor Deposition化学気相法)にてコーティングされている。   Note that it is desirable to use a material that is not easily corroded for the high-pressure vessel 203, and SUS316, SUS316L, Inconel, Hastelloy, titanium, or the like can be used. In this embodiment, SUS316L was used. In the present invention, when the inner wall surface of the high-pressure vessel 203 is in contact with the electroless plating solution 204, the inner wall surface may be coated with a non-plated growth film so that the plating film does not grow inside the vessel. desirable. As the material of the non-plated growth film, DLC (diamond-like carbon), PTFE (polytetrafluoroethylene), PEEK (polyethyl ether ketone), or the like can be used. It is coated by CVD (Chemical Vapor Deposition Chemical Vapor Deposition).

また、本発明において用いることのできる無電解メッキ液204の種類はニッケル−リン、ニッケル−ホウ素、パラジウム、銅、銀、コバルト等任意であるが、本実施例においてはニッケル−リンを用いた。高圧二酸化炭素がメッキ液204に浸透することでメッキ液204のpHが低下するので、本発明では中性あるいは弱アルカリ性から酸性の浴でメッキできる液が好適であり、ニッケル−リンはpH4〜6の範囲で用いることができるので望ましい。また、pHが低下すると、リン濃度が上昇し、析出速度が低下してしまうなどの弊害が生じるので、予めメッキ液204のpHを上昇させておくようにしてもよい。   Further, the kind of electroless plating solution 204 that can be used in the present invention is arbitrary, such as nickel-phosphorus, nickel-boron, palladium, copper, silver, cobalt, etc. In this embodiment, nickel-phosphorous was used. Since high-pressure carbon dioxide penetrates into the plating solution 204, the pH of the plating solution 204 is lowered. Therefore, in the present invention, a solution that can be plated in a neutral or weakly alkaline to acidic bath is suitable, and nickel-phosphorus has a pH of 4-6. It is desirable because it can be used within the range of In addition, when the pH is lowered, the phosphorous concentration is increased and the precipitation rate is lowered. Therefore, the pH of the plating solution 204 may be raised in advance.

特に、本発明の高圧二酸化炭素を用いた無電解メッキに関しては、アルコールが含まれる無電解メッキ液204中でメッキ反応を行っても良い。アルコールは、攪拌せずとも、超臨界状態の二酸化炭素と高圧状態にて相溶しやすい。本発明者らの検討によれば、メッキ液204は水が主成分であるが、アルコールを添加することにより、高圧状態の二酸化炭素とメッキ液204が安定に混ざりやすくなる。安定した混合状態を得るために、フッ素化合物を使用したり、攪拌したりする必要がなくなる。また、メッキ液204にアルコールを添加すると、メッキ液204の表面張力が低下するため、プラスチック成形体2内に高圧二酸化炭素とともにメッキ液204を浸透させてその内部でメッキ反応を成長させるために好都合である。   In particular, regarding the electroless plating using high-pressure carbon dioxide of the present invention, the plating reaction may be performed in an electroless plating solution 204 containing alcohol. Alcohol is easily compatible with supercritical carbon dioxide at high pressure without stirring. According to the study by the present inventors, the plating liquid 204 is mainly composed of water, but by adding alcohol, the high-pressure carbon dioxide and the plating liquid 204 are easily mixed stably. In order to obtain a stable mixed state, it is not necessary to use a fluorine compound or to stir. Further, when alcohol is added to the plating solution 204, the surface tension of the plating solution 204 is lowered. Therefore, it is convenient for the plating solution 204 to penetrate into the plastic molded body 2 together with the high-pressure carbon dioxide to grow the plating reaction therein. It is.

通常、無電解メッキ液204は、金属イオンや還元剤等の入った原液に、例えばメーカー推奨の成分比により水で薄めてメッキ液204を健浴するが、本発明においては、アルコールを任意の割合で水に添加すればよい。水とアルコールの体積比は、任意であるが、メッキ液204の10〜80%の範囲であることが望ましい。アルコール成分比が10%より小さいと、安定な混合液が得られにくくなる。また、アルコール成分比が80%より大きいと、たとえばニッケル−リンメッキに用いられる硫酸ニッケルは、エタノール等の有機溶媒に不溶であるため、浴が安定しないことがある。   In general, the electroless plating solution 204 is diluted with a stock solution containing metal ions, a reducing agent, or the like with water according to a component ratio recommended by the manufacturer, for example. What is necessary is just to add to water in a ratio. The volume ratio of water and alcohol is arbitrary, but it is preferably in the range of 10 to 80% of the plating solution 204. If the alcohol component ratio is less than 10%, it is difficult to obtain a stable mixed solution. If the alcohol component ratio is greater than 80%, for example, nickel sulfate used for nickel-phosphorous plating is insoluble in an organic solvent such as ethanol, so that the bath may not be stable.

そして、本実施例においては、メッキ液204中に、硫酸ニッケルの金属塩と還元剤や錯化剤の含まれる原液として奥野製薬社製ニコロンDKを150ml添加し、水を350ml、アルコールとしてエタノールを500mlそれぞれ加え調合した。つまり、アルコール成分比は、メッキ液204中50%とした。硫酸ニッケルはアルコールに不溶なので、アルコールの添加量が80%を超えると硫酸ニッケルが多く沈殿するので適用できないことがわかった。   In the present embodiment, 150 ml of Nikon DK manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. as a stock solution containing a nickel sulfate metal salt, a reducing agent and a complexing agent is added to the plating solution 204, 350 ml of water, and ethanol as alcohol. 500 ml each was added and mixed. That is, the alcohol component ratio was 50% in the plating solution 204. Since nickel sulfate is insoluble in alcohol, it was found that when the amount of alcohol added exceeds 80%, a large amount of nickel sulfate precipitates, which makes it impossible to apply.

なお、本発明に用いることのできるアルコールの種類は任意であり、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘプタノール、エチレングリコール等を用いることができるが、本実施例ではエタノールを用いた。   In addition, although the kind of alcohol which can be used for this invention is arbitrary, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, butanol, heptanol, ethylene glycol etc. can be used, In this Example, ethanol was used.

図6の金属無電解メッキ装置200に、錯体が付与されたプラスチック成形体2を装着した後、無電解メッキ装置200に超臨界二酸化炭素を導入した。超臨界二酸化炭素は、液体二酸化炭素ボンベ111からフィルター206を通ってシリンジポンプ202で15MPaに昇圧され、手動バルブ207から高圧容器203へ導入される。シリンジポンプ202は、手動バルブ207を開いた状態で圧力を一定にする制御を実行し、高圧容器203の内部温度あるいは超臨界二酸化炭素の密度が変化したとしてもそれによる圧力変動を吸収し、高圧容器203の内部圧力を安定に保持することができる。   After the plastic molded body 2 provided with the complex was attached to the metal electroless plating apparatus 200 in FIG. 6, supercritical carbon dioxide was introduced into the electroless plating apparatus 200. Supercritical carbon dioxide is pressurized from the liquid carbon dioxide cylinder 111 through the filter 206 to 15 MPa by the syringe pump 202 and introduced into the high-pressure vessel 203 from the manual valve 207. The syringe pump 202 executes control to keep the pressure constant with the manual valve 207 open, and absorbs pressure fluctuations caused by changes in the internal temperature of the high-pressure vessel 203 or the density of supercritical carbon dioxide. The internal pressure of the container 203 can be stably maintained.

高圧容器203へ超臨界二酸化炭素を導入する際の、高圧容器203およびメッキ液204の温度は、温調流路211を流れる温調水により、50℃に維持されている。これに対して、メッキ液204の反応温度は、70℃〜85℃である。したがって、この超臨界二酸化炭素の導入時には、マグレチックスタラー205を高速で回転させたとしても、無電界メッキ液204は超臨界二酸化炭素とともにプラスチック成形体2の内部に入り込むだけであり、プラスチック成形体2においてメッキが成長することはない。   The temperature of the high-pressure vessel 203 and the plating solution 204 when supercritical carbon dioxide is introduced into the high-pressure vessel 203 is maintained at 50 ° C. by the temperature adjustment water flowing through the temperature adjustment flow path 211. On the other hand, the reaction temperature of the plating solution 204 is 70 ° C to 85 ° C. Therefore, at the time of introducing the supercritical carbon dioxide, the electroless plating solution 204 only enters the inside of the plastic molded body 2 together with the supercritical carbon dioxide, even if the magnetic stirrer 205 is rotated at a high speed. No plating grows at 2.

その後、プラスチック成形体2および超臨界二酸化炭素と相溶したメッキ液204の温度を、メッキ液204の反応温度(85℃)に上昇させた。これにより、収容容器203内では、メッキ反応が起きた。   Thereafter, the temperature of the plating solution 204 compatible with the plastic molding 2 and supercritical carbon dioxide was raised to the reaction temperature (85 ° C.) of the plating solution 204. As a result, a plating reaction occurred in the storage container 203.

このようにメッキ反応温度よりも低い温度において超臨界二酸化炭素を導入し、その後にメッキ反応温度へ上昇させることにより、無電解メッキ液204は、高圧二酸化炭素とともにプラスチック成形体2の内部に予め浸透し、その事前の浸透がなされた状態においてメッキ膜の成長が始まることになる。その結果、メッキ膜は、プラスチック成形体2の内部において反応し、プラスチック成形体2の内部から成長するように形成される。   Thus, by introducing supercritical carbon dioxide at a temperature lower than the plating reaction temperature and then raising the temperature to the plating reaction temperature, the electroless plating solution 204 penetrates into the plastic molded body 2 together with the high-pressure carbon dioxide in advance. However, the growth of the plating film starts in the state where the previous penetration has been made. As a result, the plating film is formed so as to react inside the plastic molded body 2 and grow from the inside of the plastic molded body 2.

メッキ処理後、マグネチックスタラー205を停止させた。これにより、二酸化炭素とメッキ液204とは、収容容器内で2相に分離する。その後、導入側の手動バルブ207を閉じ、排出側の手動バルブ208を開き、二酸化炭素を排気した。本実施例のプラスチック成形体2を高圧容器203から取り出したところ、その表面全体に金属光沢がみられた。   After the plating process, the magnetic stirrer 205 was stopped. Thereby, the carbon dioxide and the plating solution 204 are separated into two phases in the container. Thereafter, the manual valve 207 on the introduction side was closed, the manual valve 208 on the discharge side was opened, and carbon dioxide was exhausted. When the plastic molded body 2 of this example was taken out from the high-pressure vessel 203, a metallic luster was observed on the entire surface.

次に、このメッキ膜3が形成されたプラスチック成形体2に対して、実施例1と同様のテープを用いたピール試験を行った。その結果、メッキ膜3の剥離等は確認されなかった。   Next, a peel test using the same tape as in Example 1 was performed on the plastic molded body 2 on which the plating film 3 was formed. As a result, peeling of the plating film 3 and the like were not confirmed.

また、この例で形成したメッキ膜3の表面粗さを、触針式表面粗さ測定装置(KLA−Tencor社製)にて測定したところ、算術平均粗さ(Ra)が22.3nm、十点平均粗さ(Rz)が107.2nmとなり、従来のメッキ法(エッチング処理する方法)で形成したメッキ膜(Ra≒数μm〜数十μm)に比べて桁違いに小さな値が得られた。すなわち、この例では、密着性及び平滑性の優れた無電解メッキ膜3が表面に形成されたプラスチック成形体2を得ることができた。   Further, when the surface roughness of the plating film 3 formed in this example was measured with a stylus type surface roughness measuring device (manufactured by KLA-Tencor), the arithmetic average roughness (Ra) was 22.3 nm, 10%. The point average roughness (Rz) was 107.2 nm, which was an order of magnitude smaller than the plating film (Ra≈several to several tens of μm) formed by the conventional plating method (etching method). . That is, in this example, it was possible to obtain a plastic molded body 2 on which the electroless plating film 3 having excellent adhesion and smoothness was formed.

さらに、この無電解メッキ膜3が表面に形成されたプラスチック成形体2に対して、大気中で従来の電気ニッケルメッキを約20μm施し、高温多湿環境試験(温度80℃、湿度90%Rh、500時間)を実施した。その結果、すべての試験において金属膜3の剥離、ふくれ等は認められなかった。また、テープによるピール試験を行ったところ、剥離等は生じなかった。また、温度150℃、放置時間500時間の条件での高温試験と、温度を−40℃と85℃との間で切り替えるヒートサイクルを10回繰り返す試験とを実施したが、同様に良好な結果を得ることができた。   Furthermore, the plastic molded body 2 having the electroless plating film 3 formed on the surface thereof is subjected to conventional electro nickel plating in the atmosphere for about 20 μm, and a high temperature and high humidity environment test (temperature 80 ° C., humidity 90% Rh, 500 Time). As a result, no peeling or blistering of the metal film 3 was observed in all tests. Further, when a peel test with a tape was performed, peeling or the like did not occur. In addition, a high temperature test under the conditions of a temperature of 150 ° C. and a standing time of 500 hours and a test in which a heat cycle for switching the temperature between −40 ° C. and 85 ° C. was repeated 10 times were performed. I was able to get it.

すなわち、この例のメッキ膜の形成方法では、従来の方法を略そのまま用いた簡便な方法により、密着性が高く且つ平滑な金属膜3をプラスチック成形体(ポリマー部材)2に形成でき、しかも、樹脂成形において表面改質をすることにより、成形体の脱脂工程、エッチング工程、中和及び湿潤化工程、触媒付与工程、触媒活性化工程などを省略して、プロセス全体を簡略化することができることが分かった。   That is, in the plating film forming method of this example, the metal film 3 having high adhesion and smoothness can be formed on the plastic molded body (polymer member) 2 by a simple method using the conventional method almost as it is, By surface modification in resin molding, the whole process can be simplified by omitting the degreasing process, etching process, neutralization and wetting process, catalyst application process, catalyst activation process, etc. I understood.

実施例3では、実施例1と同様に、プラスチック成形体2(プラスチック)を射出成形により成形する際に、超臨界二酸化炭素を用いてフッ素化合物および金属触媒核(金属微粒子)をプラスチック成形体2に浸透させた後、プラスチック成形体2からフッ素化合物を除去することで、その表面が凹凸となるように改質した。また、この表面が改質されたプラスチック成形体2に対して、超臨界二酸化炭素を用いて金属膜(メッキ膜)3を形成することにより、プラスチック部品1を形成した。   In Example 3, as in Example 1, when the plastic molded body 2 (plastic) is molded by injection molding, superplastic carbon dioxide is used to remove the fluorine compound and the metal catalyst core (metal fine particles). Then, the fluorine compound was removed from the plastic molded body 2 to modify the surface so as to be uneven. Further, a plastic part 1 was formed by forming a metal film (plating film) 3 using supercritical carbon dioxide on the plastic molded body 2 whose surface was modified.

なお、プラスチック成形体2に浸透させた2種類の物質は、実施例1で成形前に浸透させたフッ素化合物(Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride(分子式:C1836、分子量:996.2、沸点:235℃)と、実施例2で成形後に浸透させた金属錯体(ヘキサフルオロアセチルアセトナトパラジウム(II))とである。本発明においては、フッ素を含有し、超臨界二酸化炭素(高圧二酸化炭素)に溶解する金属錯体とフッ素化合物とを混合することで、金属錯体が成形後のプラスチック表面に偏析しやすくなる。フッ素含有錯体の周囲をフッ素化合物が取り囲むことによって錯体の耐熱性が一時的に向上し、フッ素化合物とともに表面にブリードアウトしやすくなると考えられる。また、プラスチック成形体2の形成材料として、熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド(PPS)を用いた。また、金属膜3の形成においては、超臨界二酸化炭素と無電解Niメッキ液の混合溶液によりエマルションを形成し、該混合溶液のエマルション中で無電解メッキを行った。 In addition, the two types of substances that have permeated the plastic molded body 2 are fluorine compounds (Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12) permeated before molding in Example 1. , 15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride (molecular formula: C 18 F 36 O 6 , molecular weight: 996.2, boiling point: 235 ° C.) and a metal complex (hexafluoroacetylacetonato palladium (II)) permeated after molding in Example 2 In the present invention, a metal complex containing fluorine and dissolved in supercritical carbon dioxide (high-pressure carbon dioxide) and a fluorine compound are mixed, so that the metal complex is easily segregated on the plastic surface after molding. It is considered that the heat resistance of the complex is temporarily improved by surrounding the fluorine-containing complex with the fluorine compound, and it becomes easy to bleed out to the surface together with the fluorine compound. Polyphenylene sulfide (PPS), which is a thermoplastic resin, was used as a forming material for 2. In forming the metal film 3, an emulsion was formed with a mixed solution of supercritical carbon dioxide and electroless Ni plating solution, Electroless plating was performed in an emulsion of the mixed solution.

[成形装置]
この例では、図2に示す射出成形装置100を使用した。そして、この溶解槽113には、上述した2種類の浸透物質(フッ素化合物及び金属錯体)が過飽和になるように仕込まれている。それ以外は、実施例1と同様にして射出成形を行い、メッキ処理を行った。
[Molding equipment]
In this example, the injection molding apparatus 100 shown in FIG. 2 was used. In the dissolution tank 113, the above-described two kinds of penetrating substances (fluorine compound and metal complex) are charged so as to be supersaturated. Otherwise, injection molding was performed in the same manner as in Example 1, and plating was performed.

[射出成形方法及び表面改質方法]
図7は、実施例3のプラスチック部品1の製造工程を示す。まず、実施例1と同様に、2種類の浸透物質(フッ素化合物及びフッ素含有の金属錯体)が溶解した超臨界二酸化炭素を加熱シリンダ105内の溶融プラスチック120に導入し、2種類の浸透物質が表面部121に含浸したプラスチック成形体2を作製した(図7中のステップS21〜S24)。なお、この成形過程では溶融プラスチック120の熱により、浸透した金属錯体の多くが金属微粒子に還元される。
[Injection molding method and surface modification method]
FIG. 7 shows a manufacturing process of the plastic part 1 according to the third embodiment. First, as in Example 1, supercritical carbon dioxide in which two kinds of permeation substances (fluorine compound and fluorine-containing metal complex) are dissolved is introduced into the molten plastic 120 in the heating cylinder 105, and the two kinds of permeation substances are obtained. A plastic molded body 2 impregnated in the surface portion 121 was produced (steps S21 to S24 in FIG. 7). In this molding process, most of the penetrated metal complex is reduced to metal fine particles by the heat of the molten plastic 120.

次いで、高圧二酸化炭素を溶媒として用い、プラスチック成形体2からフッ素化合物を除去した(図7中のステップS25)。成形金型101内のキャビティ106の温度を40℃に制御するとともにキャビティ106の内圧を15MPaとし、その状態に30分間維持した。これにより、超臨界状態の二酸化炭素により、プラスチック成形体2の洗浄処理がなされる。プラスチック成形体2に浸透している浸透物質のうち、フッ素化合物がプラスチック成形体2の表面から脱離し、その表面に微細な凹凸(微細穴)が形成される。なお、もう一方の浸透物質である金属微粒子は、この洗浄処理によりほとんど除去されることはなく、洗浄後もプラスチック成形体2の表面内部に浸透していた。この例では、このようにしてプラスチック成形体2の表面を改質した。   Next, the high-pressure carbon dioxide was used as a solvent to remove the fluorine compound from the plastic molded body 2 (step S25 in FIG. 7). The temperature of the cavity 106 in the molding die 101 was controlled to 40 ° C. and the internal pressure of the cavity 106 was set to 15 MPa, and this state was maintained for 30 minutes. Accordingly, the plastic molded body 2 is cleaned with the supercritical carbon dioxide. Of the penetrating substance penetrating into the plastic molded body 2, the fluorine compound is detached from the surface of the plastic molded body 2, and fine irregularities (fine holes) are formed on the surface. The metal fine particles as the other penetrating substance were hardly removed by this washing treatment, and penetrated into the surface of the plastic molded body 2 even after washing. In this example, the surface of the plastic molded body 2 was modified in this way.

[メッキ膜の形成方法]
次に、実施例2と同様に、超臨界二酸化炭素と無電解メッキ液の混合溶液を形成し、表面改質済みのプラスチック成形体2をこれに浸した。この無電解メッキにより、プラスチック成形体2の表面に金属膜3が形成された。これにより、実施例3のプラスチック部品1が形成された(図7中のステップS26)。
[Method of forming plating film]
Next, as in Example 2, a mixed solution of supercritical carbon dioxide and electroless plating solution was formed, and the surface-modified plastic molded body 2 was immersed therein. A metal film 3 was formed on the surface of the plastic molded body 2 by this electroless plating. Thereby, the plastic part 1 of Example 3 was formed (step S26 in FIG. 7).

次に、このプラスチック部品1について、実施例1と同様のテープを用いたピール試験を行った。その結果、メッキ膜3の剥離等は確認されなかった。   Next, a peel test using the same tape as in Example 1 was performed on the plastic part 1. As a result, peeling of the plating film 3 and the like were not confirmed.

また、この例で形成したメッキ膜3の表面粗さを、触針式表面粗さ測定装置(KLA−Tencor社製)にて測定したところ、算術平均粗さ(Ra)が27.6nm、十点平均粗さ(Rz)が105.3nmとなり、従来のメッキ法(エッチング処理する方法)で形成したメッキ膜(Ra≒数μm〜数十μm)とは桁違いに小さい値の良好な表面粗さ(良好な平滑性)が得られた。すなわち、この例では、密着性及び平滑性の優れた無電解メッキ膜3が表面に形成されたプラスチック成形体2を得ることができた。   Further, when the surface roughness of the plating film 3 formed in this example was measured with a stylus type surface roughness measuring device (manufactured by KLA-Tencor), the arithmetic average roughness (Ra) was 27.6 nm, 10%. The point average roughness (Rz) is 105.3 nm, which is an excellent surface roughness that is orders of magnitude smaller than the plating film (Ra≈several μm to several tens μm) formed by the conventional plating method (etching method). (Good smoothness) was obtained. That is, in this example, it was possible to obtain a plastic molded body 2 on which the electroless plating film 3 having excellent adhesion and smoothness was formed.

その後、大気中でさらに従来の電気ニッケルメッキを約20μm施し、高温多湿環境試験(温度80℃、湿度90%Rh、500時間)をした。その結果、すべての試験において、金属膜3の剥離やふくれなどが認められなかった。また、テープによるピール試験を行ったところ、剥離などは生じなかった。   Then, about 20 μm of conventional electric nickel plating was applied in the atmosphere, and a high temperature and high humidity environment test (temperature 80 ° C., humidity 90% Rh, 500 hours) was performed. As a result, peeling and blistering of the metal film 3 were not observed in all tests. Further, when a peel test with a tape was performed, no peeling or the like occurred.

また、温度150℃、放置時間500時間の条件での高温環境試験と、温度を−40℃と85℃との間で切り替えるヒートサイクルを10回繰り返す試験とを行った際にも、同様な結果が得られた。   Similar results were obtained when a high-temperature environment test under conditions of a temperature of 150 ° C. and a standing time of 500 hours and a test in which a heat cycle for switching the temperature between −40 ° C. and 85 ° C. was repeated 10 times. was gotten.

すなわち、この例のメッキ膜の形成方法によれば、従来の方法を略そのまま用いた簡便な方法により、密着性が高く且つ平滑な金属膜3をプラスチック成形体(ポリマー部材)2に形成でき、しかも、樹脂成形において表面改質をすることにより、成形体の脱脂工程、エッチング工程、中和及び湿潤化工程、触媒付与工程、触媒活性化工程などを省略して、プロセス全体を簡略化することができることが分かった。   That is, according to the plating film forming method of this example, the metal film 3 having high adhesion and smoothness can be formed on the plastic molded body (polymer member) 2 by a simple method using the conventional method as it is, In addition, the entire process can be simplified by modifying the surface of the resin molding to eliminate the degreasing process, etching process, neutralization and wetting process, catalyst application process, catalyst activation process, etc. I found out that

実施例4では、プラスチック成形体2(プラスチック)を射出成形により成形する際に、高圧二酸化炭素を用いてフッ素化合物および金属錯体をプラスチック成形体2の表面に浸透させた後、超臨界二酸化炭素を用いてプラスチック成形体2からフッ素化合物を除去することで、その表面が凹凸となるように改質した。また、この表面が改質されたプラスチック成形体2に対して、超臨界二酸化炭素を用いて金属膜(メッキ膜)3を形成することにより、プラスチック部品1を形成した。   In Example 4, when the plastic molded body 2 (plastic) is molded by injection molding, a fluorine compound and a metal complex are infiltrated into the surface of the plastic molded body 2 using high-pressure carbon dioxide, and then supercritical carbon dioxide is added. By using it and removing the fluorine compound from the plastic molded body 2, the surface was modified to be uneven. Further, a plastic part 1 was formed by forming a metal film (plating film) 3 using supercritical carbon dioxide on the plastic molded body 2 whose surface was modified.

ただし、この例では、プラスチック成形体2の射出成形において、2つのシリンダを有するサンドイッチ射出成形装置300を用いた。2つのシリンダの内の、外皮を形成する第一の可塑化シリンダ301には、フッ素化合物および金属錯体が超臨界二酸化炭素に溶解して導入される。   In this example, however, the sandwich injection molding apparatus 300 having two cylinders is used in the injection molding of the plastic molded body 2. Of the two cylinders, a fluorine compound and a metal complex are introduced into the first plasticizing cylinder 301 that forms the outer skin after being dissolved in supercritical carbon dioxide.

また、この例では、超臨界二酸化炭素と無電解Niメッキ液の混合溶液によりフッ素化合物を除去するとともに、さらに該混合溶液中で無電解メッキを行うことで金属膜3を形成した。   In this example, the fluorine compound was removed with a mixed solution of supercritical carbon dioxide and electroless Ni plating solution, and the metal film 3 was formed by performing electroless plating in the mixed solution.

[射出成形]
図8は、サンドイッチ射出成形装置300の概略構成を示す。図9から図14は、後述する各工程での要部拡大図である。このサンドイッチ射出成形装置300は、外皮を形成する第一の可塑化シリンダ301と、内皮を形成する第二の可塑化シリンダ302とを有する。外皮を形成する第一の可塑化シリンダ301には、フッ素化合物および金属錯体が超臨界二酸化炭素に溶解して導入される。なお、第二の可塑化シリンダ302に対しても、フッ素化合物および金属錯体を超臨界二酸化炭素に溶解させて導入するようにしてもよい。
[injection molding]
FIG. 8 shows a schematic configuration of the sandwich injection molding apparatus 300. 9 to 14 are enlarged views of main parts in each process described later. The sandwich injection molding apparatus 300 includes a first plasticizing cylinder 301 that forms an outer skin and a second plasticizing cylinder 302 that forms an inner skin. In the first plasticizing cylinder 301 forming the outer skin, a fluorine compound and a metal complex are introduced by being dissolved in supercritical carbon dioxide. Note that the fluorine compound and the metal complex may be dissolved in the supercritical carbon dioxide and introduced into the second plasticizing cylinder 302.

なお、超臨界二酸化炭素に溶解させる機能性材料の種類は任意であるが、本実施例においては、フッ素化合物および金属錯体を用いた。フッ素化合物には、実施例1で使用したフッ素化合物(Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl
fluoride(分子式:C1836、分子量:996.2、沸点:235℃))を使用し、金属錯体には、実施例2のヘキサフルオロアセチルアセトナトパラジウム(II)を使用した。また、これらの機能性材料は、温度40℃、圧力10MPaの超臨界二酸化炭素に溶融して導入される。
In addition, although the kind of functional material dissolved in supercritical carbon dioxide is arbitrary, in this example, a fluorine compound and a metal complex were used. As the fluorine compound, the fluorine compound used in Example 1 (Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl
fluoride (molecular formula: C 18 F 36 O 6 , molecular weight: 996.2, boiling point: 235 ° C.) was used, and hexafluoroacetylacetonato palladium (II) of Example 2 was used as the metal complex. Also, these functional materials are introduced by melting in supercritical carbon dioxide having a temperature of 40 ° C. and a pressure of 10 MPa.

また、外皮を形成し、高圧二酸化炭素により機能性材料が分散される樹脂材料の種類は、熱可塑性樹脂材料であれば任意であり、非晶性、結晶性いずれでも適用できるが、本実施例においてはポリフェニレンサルファイド(PPS)を用いた。   Further, the type of the resin material that forms the outer skin and in which the functional material is dispersed by the high-pressure carbon dioxide is arbitrary as long as it is a thermoplastic resin material, and can be applied to either amorphous or crystalline. Used polyphenylene sulfide (PPS).

また、内皮を形成する樹脂材料の種類は任意であり、外皮と同様な種類を選択することもできる。また、内皮にのみガラス繊維や無機フィラー等を混合した材料を使用することで表面性が良好で、機械的強度や寸法安定性、吸湿性に優れた成形体を得ることができる。本実施例においてはガラス繊維が30%混合したポリフェニレンサルファイド(PPS)を用いた。   Moreover, the kind of the resin material forming the inner skin is arbitrary, and the same kind as the outer skin can be selected. Further, by using a material in which glass fibers, inorganic fillers and the like are mixed only in the endothelium, it is possible to obtain a molded article having good surface properties and excellent mechanical strength, dimensional stability and hygroscopicity. In this example, polyphenylene sulfide (PPS) mixed with 30% glass fiber was used.

成形金型303およびキャビティ306の形態は平面的なものに限られるものではなく、任意の三次元形状であるものであってもよい。そして、本実施例では、固定金型304および可動金型305より形成されるキャビティ106は、スプールを中心にして、自動車用のヘッドランプリフレクター(プラスチック成形体2の一種)が2個取り可能な形状とした。固定金型103は、成形機の固定プラテン307に固定され、可動金型102は可動プラテン308に固定され、型締め機構により駆動されることにより、可動プラテン308が固定プラテン307と接離する方向へ移動し、成形金型101が開閉する。   The forms of the molding die 303 and the cavity 306 are not limited to planar shapes, and may be any three-dimensional shape. In this embodiment, the cavity 106 formed by the fixed mold 304 and the movable mold 305 can take two headlamp reflectors (a kind of plastic molded body 2) for automobiles around the spool. Shaped. The fixed mold 103 is fixed to a fixed platen 307 of the molding machine, the movable mold 102 is fixed to the movable platen 308, and is driven by a mold clamping mechanism, so that the movable platen 308 contacts and separates from the fixed platen 307. And the molding die 101 opens and closes.

[射出成形方法及び表面改質方法]
図15は、実施例4のプラスチック部品1の製造工程を示す。本実施例においては、超臨界二酸化炭素への浸透物質の溶解および可塑化シリンダ105への導入は、下記の方法で行った。
[Injection molding method and surface modification method]
FIG. 15 shows a manufacturing process of the plastic part 1 according to the fourth embodiment. In this example, the permeation substance in supercritical carbon dioxide was dissolved and introduced into the plasticizing cylinder 105 by the following method.

まず、液体二酸化炭素ボンベ331より供給された二酸化炭素をシリンジポンプ332にて所定圧まで昇圧し、過飽和になるように溶解槽333内に仕込まれたフッ素化合物および金属錯体を溶解させた(図15中のステップS31)。この際、導入シリンダ313までの区間を加圧した。本実施例においては、後述する可塑化計量時における高圧二酸化炭素および機能性材料を可塑化シリンダ301内に導入するタイミング以外においては、シリンジポンプ332を溶解槽333から導入シリンダ313まで一定圧力に保持する制御とした。   First, the carbon dioxide supplied from the liquid carbon dioxide cylinder 331 is increased to a predetermined pressure by the syringe pump 332, and the fluorine compound and the metal complex charged in the dissolution tank 333 are dissolved so as to be supersaturated (FIG. 15). Middle step S31). At this time, the section up to the introduction cylinder 313 was pressurized. In the present embodiment, the syringe pump 332 is held at a constant pressure from the dissolution tank 333 to the introduction cylinder 313 except for the timing of introducing high-pressure carbon dioxide and functional material into the plasticizing cylinder 301 at the time of plasticization measurement described later. It was set to control.

第一の可塑化シリンダ301に内蔵された第一のスクリュ301Aには2箇所の減圧箇所をベント部311,312としてそれぞれ設けた。図9に示すように、可塑化計量時には、第一のスクリュ301Aの回転によりスクリュ301A前方の内圧が上昇し、スクリュ301Aが後退し始めるが、その際に導入シリンダ313の下部に設けられたベント部312において溶融樹脂は減圧され、同時に導入シリンダ313内におけるエアー駆動式の導入ピストン313Aを上昇させ、減圧樹脂内部に浸透させた(図15中のステップS32〜S33)。機能性材料の溶解した高圧二酸化炭素の樹脂内部への浸透時間中は、シリンジポンプ332を流量制御に切り替え一定流量の高圧二酸化炭素を一定時間、可塑化シリンダ105内に注入した。   The first screw 301 </ b> A built in the first plasticizing cylinder 301 was provided with two decompression points as vent portions 311 and 312, respectively. As shown in FIG. 9, during plasticization measurement, the internal pressure in front of the screw 301 </ b> A rises due to the rotation of the first screw 301 </ b> A, and the screw 301 </ b> A begins to retreat, but at this time, the vent provided at the lower portion of the introduction cylinder 313 In the part 312, the molten resin was decompressed, and at the same time, the air-driven introduction piston 313 </ b> A in the introduction cylinder 313 was raised and penetrated into the decompression resin (steps S <b> 32 to S <b> 33 in FIG. 15). During the permeation time of the high-pressure carbon dioxide in which the functional material was dissolved into the resin, the syringe pump 332 was switched to flow control, and a constant flow of high-pressure carbon dioxide was injected into the plasticizing cylinder 105 for a certain time.

本実施例の成形装置においては、機能性材料を溶解させ溶融樹脂に浸透させた高圧二酸化炭素を射出充填前に排気させる機能を有する。図10に示すように、可塑化計量時に第一のスクリュ301Aおよび第二のベント部312にて樹脂を減圧し、高圧二酸化炭素を超臨界状態の圧力以下に減圧してガス化させた。同時に排出シリンダ314に内蔵された排気ピストン314Aを上昇させ、ガス化した二酸化炭素の一部を可塑化シリンダ301より排気した。二酸化炭素は、フィルター315、バッファー容器316を通過した後、減圧弁317で圧力計318が0.5MPaになるように減圧され、真空ポンプ319から排気された。   The molding apparatus of this example has a function of exhausting high-pressure carbon dioxide dissolved in the functional material and infiltrated into the molten resin before injection filling. As shown in FIG. 10, the resin was depressurized by the first screw 301A and the second vent portion 312 during the plasticization measurement, and the high-pressure carbon dioxide was depressurized below the supercritical pressure to be gasified. At the same time, the exhaust piston 314A built in the discharge cylinder 314 was raised, and part of the gasified carbon dioxide was exhausted from the plasticizing cylinder 301. After passing through the filter 315 and the buffer container 316, the carbon dioxide was depressurized by the pressure reducing valve 317 so that the pressure gauge 318 became 0.5 MPa and exhausted from the vacuum pump 319.

第一のホッパ104より供給された図示しない樹脂ペレットは、第一の可塑化シリンダ301内に浸透物質(フッ素化合物、金属錯体)および高圧二酸化炭素が均一に拡散した状態で可塑化溶融される。第一の可塑化シリンダ301と第二の可塑化シリンダ302の金型への流通はロータリーバルブの回転によって制御される。例えば、第一の可塑化シリンダ301における可塑化計量時には、加圧された樹脂がノズルの先端部より金型内へ漏れないように、図9および図10に示すように、ロータリーバルブは第二の可塑化シリンダ302とノズルとの間に樹脂流動路を形成するように設定されている。   Resin pellets (not shown) supplied from the first hopper 104 are plasticized and melted in a state where the penetrating substance (fluorine compound, metal complex) and high-pressure carbon dioxide are uniformly diffused in the first plasticizing cylinder 301. The flow of the first plasticizing cylinder 301 and the second plasticizing cylinder 302 to the mold is controlled by the rotation of the rotary valve. For example, when plasticizing and metering in the first plasticizing cylinder 301, as shown in FIGS. 9 and 10, the rotary valve is installed in the second so that the pressurized resin does not leak into the mold from the tip of the nozzle. The resin flow path is set between the plasticizing cylinder 302 and the nozzle.

第一のスクリュ301Aで第一の樹脂材料の可塑化計量が完了したタイミングで、図10に示すように、導入シリンダ313の導入ピストン313Aおよび排出シリンダ314の排出ピストン314Aを下降させ、同時にシリンジポンプ332を圧力制御に切り替え、高圧二酸化炭素の導入および排気を停止した。   As shown in FIG. 10, the introduction piston 313A of the introduction cylinder 313 and the discharge piston 314A of the discharge cylinder 314 are moved down at the same time as the plasticization measurement of the first resin material is completed by the first screw 301A. 332 was switched to pressure control, and introduction and exhaust of high-pressure carbon dioxide were stopped.

次に図11に示すように、第一の可塑化シリンダ301より可塑化計量された溶融樹脂が第一のスクリュ301Aの前進により金型303内へスプールおよびキャビティ106内に射出充填される際には、ロータリーバルブ321は回転し、第一の可塑化シリンダ301とノズル322の樹脂流動路を形成した。   Next, as shown in FIG. 11, when the molten resin plasticized and measured by the first plasticizing cylinder 301 is injected and filled into the mold 303 and the cavity 106 by the advancement of the first screw 301A. The rotary valve 321 was rotated to form a resin flow path between the first plasticizing cylinder 301 and the nozzle 322.

同時に第二の可塑化シリンダ302では、図示しない第二のホッパより供給された、内皮を形成する樹脂ペレットを第二のスクリュ302Aの回転により可塑化計量した。図12に示すように、第一の樹脂が充填完了する直前には、第二の樹脂の可塑化計量が完了する。   At the same time, in the second plasticizing cylinder 302, the resin pellets that form the endothelium supplied from a second hopper (not shown) were plasticized and measured by the rotation of the second screw 302A. As shown in FIG. 12, immediately before the first resin is completely filled, the plasticization measurement of the second resin is completed.

第一の可塑化シリンダ301より、外皮を形成する第一の樹脂材料が充填された(図15中のステップS34)直後、ロータリーバルブ321を回転させ、図13に示すように、第二の可塑化シリンダ302より第二の樹脂材料を射出充填した(図15中のステップS35)。そして図14に示すように、キャビティ106内には、サンドイッチ成形体(プラスチック成形体2の一種)343が射出成形される。このサンドイッチ成形体343の外皮部341は、2種類の浸透物質(フッ素化合物及びフッ素含有の金属錯体)が分散した第一の樹脂材料により形成され、内皮部342は、第二の樹脂材料により形成されている。なお、この成形過程では溶融樹脂の熱により、浸透した金属錯体の多くが金属微粒子に還元される。冷却固化させた後、金型を開き、サンドイッチ成形体343を取り出すことにより、2種類の浸透物質が表面に含浸したプラスチック成形体2を作製した。   Immediately after the first resin material forming the outer skin is filled from the first plasticizing cylinder 301 (step S34 in FIG. 15), the rotary valve 321 is rotated, and as shown in FIG. The second resin material was injected and filled from the control cylinder 302 (step S35 in FIG. 15). Then, as shown in FIG. 14, a sandwich molded body (a kind of plastic molded body 2) 343 is injection molded in the cavity 106. The outer skin 341 of the sandwich molded body 343 is formed of a first resin material in which two kinds of penetrating substances (fluorine compound and fluorine-containing metal complex) are dispersed, and the inner skin 342 is formed of a second resin material. Has been. In this molding process, most of the penetrated metal complex is reduced to metal fine particles by the heat of the molten resin. After cooling and solidifying, the mold was opened, and the sandwich molded body 343 was taken out to produce a plastic molded body 2 with two kinds of penetrating substances impregnated on the surface.

[フッ素化合物の抽出方法とメッキ膜の形成方法]
図16は、無電解メッキ装置200を示す。この無電解メッキ装置200は、図6のものと略同様の構成を有する。ただし、この例では、メッキ液およびプラスチック成形体2は、室温に保持したテフロン(登録商標)製内部容器251に収容され、このテフロン(登録商標)製内部容器251が、予め90℃に温調された高圧容器203に収容される。また、高圧容器203には、収容後ただちに15MPaの超臨界二酸化炭素が導入される。
[Fluorine compound extraction method and plating film formation method]
FIG. 16 shows an electroless plating apparatus 200. The electroless plating apparatus 200 has substantially the same configuration as that of FIG. However, in this example, the plating solution and the plastic molded body 2 are accommodated in a Teflon (registered trademark) inner container 251 kept at room temperature, and the Teflon (registered trademark) inner container 251 is preliminarily adjusted to 90 ° C. The high-pressure vessel 203 is accommodated. In addition, 15 MPa of supercritical carbon dioxide is introduced into the high-pressure vessel 203 immediately after being accommodated.

高圧容器203に超臨界二酸化炭素が導入された直後は、内部容器251には熱伝導性の低い樹脂を使用しているので、内部容器251内の温度は、急激に上昇してしまうことはなく、しばらくの間はメッキ反応が起こる温度以下の低温に維持される。そのため、超臨界二酸化炭素は、プラスチック成形体2に浸透している浸透物質のうち、フッ素化合物であるPerfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride(分子式:C1836、分子量:996.2、沸点:235℃)をプラスチック成形体2から除去する。これにより、プラスチック成形体2の表面には、微細な凹凸(微細穴)が形成される(図15中のステップS36)。 Immediately after supercritical carbon dioxide is introduced into the high-pressure vessel 203, the internal vessel 251 uses a resin having low thermal conductivity, so the temperature in the internal vessel 251 does not rise rapidly. For a while, it is maintained at a low temperature below the temperature at which the plating reaction occurs. For this reason, supercritical carbon dioxide is a fluoro compound, Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15- Pentaoxaoctadecanoyl fluoride (molecular formula: C 18 F 36 O 6 , molecular weight: 996.2, boiling point: 235 ° C.) is removed from the plastic molded body 2. Thereby, fine irregularities (fine holes) are formed on the surface of the plastic molded body 2 (step S36 in FIG. 15).

その後、時間の経過とともに、内部容器251内の温度が上昇する。内部容器251内の温度は、最終的にはメッキ反応温度に上昇する。これにより、内部容器251内ではメッキ反応が起こり、プラスチック成形体2の表面にメッキ膜3が成長する(図15中のステップS37)。この際、この実施例のメッキ膜3の形成方法では、上述のようにプラスチック成形体2の内部に存在する金属微粒子のところまで無電解メッキ液204が事前に浸透しているので、プラスチック成形体2の表面だけでなく、その内部に存在する金属微粒子を触媒核としてメッキ膜3が成長する。すなわち、この実施例のメッキ膜の形成方法では、メッキ膜3は、プラスチック成形体2の内部の自由体積内においても成長し、プラスチック成形体2の内部に食い込んだ状態で形成され、強い密着強度を持つ。   Thereafter, the temperature in the inner container 251 increases with time. The temperature in the inner container 251 eventually rises to the plating reaction temperature. As a result, a plating reaction occurs in the inner container 251, and the plating film 3 grows on the surface of the plastic molded body 2 (step S37 in FIG. 15). At this time, in the method of forming the plating film 3 of this embodiment, since the electroless plating solution 204 penetrates in advance to the metal fine particles existing inside the plastic molded body 2 as described above, the plastic molded body The plating film 3 grows using not only the surface of 2 but also the metal fine particles existing inside thereof as catalyst nuclei. That is, in the plating film forming method of this embodiment, the plating film 3 grows even in the free volume inside the plastic molded body 2 and is formed in a state where it is bitten into the plastic molded body 2 and has a strong adhesion strength. have.

次に、メッキ膜3が形成されたプラスチック成形体2に対して、実施例1と同様のテープを用いたピール試験を行った。その結果、メッキ膜3の剥離等は確認されなかった。   Next, the peel test using the tape similar to Example 1 was done with respect to the plastic molding 2 in which the plating film 3 was formed. As a result, peeling of the plating film 3 and the like were not confirmed.

また、この例で形成したメッキ膜3の表面粗さを、触針式表面粗さ測定装置(KLA−Tencor社製)にて測定したところ、算術平均粗さ(Ra)が31.2nm、十点平均粗さ(Rz)が111.5nmとなり、従来のメッキ法(エッチング処理する方法)で形成したメッキ膜(Ra≒数μm〜数十μm)に比べて桁違いに小さい値が得られ、良好な表面粗さ(良好な平滑性)が得られた。すなわち、この例では、密着性及び平滑性の優れた無電解メッキ膜3が表面に形成されたプラスチック成形体2を得ることができた。   Further, when the surface roughness of the plating film 3 formed in this example was measured with a stylus type surface roughness measuring apparatus (manufactured by KLA-Tencor), the arithmetic average roughness (Ra) was 31.2 nm, 10%. The point average roughness (Rz) is 111.5 nm, which is an order of magnitude smaller than the plating film (Ra≈several μm to several tens μm) formed by the conventional plating method (etching method). Good surface roughness (good smoothness) was obtained. That is, in this example, it was possible to obtain a plastic molded body 2 on which the electroless plating film 3 having excellent adhesion and smoothness was formed.

その後、さらに大気中で従来の電気ニッケルメッキを約20μm施し、高温多湿環境試験(温度80℃、湿度90%Rh、500時間)をした。その結果、すべての試験において金属膜3の剥離やふくれなどは認められなかった。また、テープによるピール試験を行ったところ、剥離などは生じなかった。   Thereafter, conventional nickel electroplating was further applied in the atmosphere for about 20 μm, and a high temperature and high humidity environment test (temperature 80 ° C., humidity 90% Rh, 500 hours) was performed. As a result, no peeling or blistering of the metal film 3 was observed in all tests. Further, when a peel test with a tape was performed, no peeling or the like occurred.

また、温度150℃、放置時間500時間の条件での高温試験と、温度を−40℃と85℃との間で10回切り替えるヒートサイクル試験とを行ったところ、同様な結果が得られた。   Moreover, when the high temperature test on the conditions of temperature 150 degreeC and leaving time 500 hours and the heat cycle test which switches temperature between -40 degreeC and 85 degreeC 10 times were performed, the same result was obtained.

すなわち、この例のメッキ膜の形成方法によれば、簡便な方法により、プロセスが簡略化することができるだけでなく、密着性が高く且つ平滑な金属膜3をプラスチック成形体2に形成できた。   That is, according to the plating film forming method of this example, not only can the process be simplified by a simple method, but also a metal film 3 having high adhesion and smoothness can be formed on the plastic molded body 2.

実施例5では、射出成形時には超臨界二酸化炭素を用いないプラスチック成形体2の表面を改質する方法と、超臨界二酸化炭素を用いてプラスチック成形体2の表面にメッキ膜3を形成する方法の例について説明する。   In Example 5, a method of modifying the surface of the plastic molded body 2 that does not use supercritical carbon dioxide during injection molding, and a method of forming the plating film 3 on the surface of the plastic molded body 2 using supercritical carbon dioxide. An example will be described.

この例では、フッ素化合物としてPerfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride(分子式:C1836、分子量:996.2、沸点:235℃)を用い、プラスチック成形体2の形成材料としてはポリカーボネートを用いた。以下に、この例のプラスチック成形体2の成形方法及び表面改質方法からメッキ膜の形成方法までの手順を図17を用いて説明する。 In this example, Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride (molecular formula: C 18 F 36 O 6 , molecular weight: 996.2, boiling point) : 235 ° C.), and polycarbonate was used as a material for forming the plastic molded body 2. The procedure from the molding method and surface modification method of the plastic molded body 2 of this example to the plating film forming method will be described below with reference to FIG.

[成形方法及び表面改質方法]
まず、この例では、射出成形をする前に、プラスチック成形体2の形成材料であるポリカーボネートと、浸透物質であるPerfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluorideとを、公知の押出成形機内で混練してペレット(第1プラスチック樹脂)を作製した。具体的には、ポリカーボネートに対するPerfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluorideの混合比を30%として押出成形機に供給し、スクリュにて溶融及び混練しながらノズル先端のダイから樹脂を押出した。得られた成形体を冷却バスにて冷却し、ペレタイザーにて造粒した。この際、ポリカーボネートとPerfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluorideとの混練を均一にするために、添加剤により末端基を改質して親和性を向上させる等の改質を施しても良い。
[Molding method and surface modification method]
First, in this example, before injection molding, polycarbonate as a forming material of the plastic molded body 2 and perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12 as a penetrating substance are used. , 15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride was kneaded in a known extruder to produce pellets (first plastic resin). Specifically, the mixing ratio of Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride to polycarbonate is set to 30% and supplied to the extrusion molding machine. The resin was extruded from the die at the tip of the nozzle while melting and kneading. The obtained molded body was cooled with a cooling bath and granulated with a pelletizer. At this time, in order to make the kneading of polycarbonate and Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluoride uniform, the end group was modified with an additive. Modifications such as improving affinity may be performed.

また、この例では、射出成形をする前に、第二のペレットとして、公知の押出成形機で、Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15-pentaoxaoctadecanoyl fluorideを含まないポリカーボネートからなるペレット(第2プラスチック樹脂)を作製した(図17中のステップS41)。なお、本発明では、プラスチック成形体2の形成材料は、押し出し成形できる熱可塑性樹脂であれば任意である。   In this example, before injection molding, as a second pellet, Perfluoro-2,5,8,11,14-pentamethyl-3,6,9,12,15- A pellet (second plastic resin) made of polycarbonate not containing pentaoxaoctadecanoyl fluoride was produced (step S41 in FIG. 17). In the present invention, the material for forming the plastic molded body 2 is arbitrary as long as it is a thermoplastic resin that can be extruded.

次に、この2種類のペレットを用いて、公知のサンドイッチ成形装置によりプラスチック成形体2を成形した。この例で用いたサンドイッチ成形装置は、射出成形装置100の一種であり、図8のものと同様に2つの加熱シリンダと、それらの先端ノズルと流通した金型とを備える。そして、このサンドイッチ成形装置は、一方の加熱シリンダ(以下、第1加熱シリンダともいう)から溶融樹脂を金型内に射出した後、他方の加熱シリンダ(以下、第2加熱シリンダともいう)から溶融樹脂を射出充填することで、プラスチック成形体2を成形する。   Next, a plastic molded body 2 was molded using a known sandwich molding apparatus using the two types of pellets. The sandwich molding apparatus used in this example is a kind of the injection molding apparatus 100, and includes two heating cylinders and molds in circulation with their tip nozzles as in the case of FIG. The sandwich molding apparatus injects molten resin from one heating cylinder (hereinafter also referred to as a first heating cylinder) into a mold and then melts from the other heating cylinder (hereinafter also referred to as a second heating cylinder). The plastic molded body 2 is molded by injection-filling resin.

具体的には、まず、第1加熱シリンダ内に、フッ素化合物を含むポリカーボネート(第1プラスチック樹脂)のペレットを供給し、可塑化溶融した(図17中のステップS42)。また、第2加熱シリンダ内に、フッ素化合物を含まないポリカーボネート(第2プラスチック樹脂)のペレットを供給し、可塑化溶融した(図17中のステップS43)。   Specifically, first, pellets of polycarbonate (first plastic resin) containing a fluorine compound were supplied into the first heating cylinder, and plasticized and melted (step S42 in FIG. 17). Moreover, pellets of polycarbonate (second plastic resin) not containing a fluorine compound were supplied into the second heating cylinder and plasticized and melted (step S43 in FIG. 17).

次いで、第1加熱シリンダからフッ素化合物を含むポリカーボネートの溶融樹脂を金型内に射出した(図17中のステップS44)。次いで、溶融樹脂の射出経路を第2加熱シリンダに切り替えて、第2加熱シリンダからフッ素化合物を含まないポリカーボネートの溶融樹脂を金型内に射出充填した(図17中のステップS45)。   Next, a molten resin of polycarbonate containing a fluorine compound was injected into the mold from the first heating cylinder (step S44 in FIG. 17). Next, the injection route of the molten resin was switched to the second heating cylinder, and the molten resin of polycarbonate containing no fluorine compound was injected and filled into the mold from the second heating cylinder (step S45 in FIG. 17).

この結果、フッ素化合物を含まないポリカーボネートからなるコア層342と、コア層342上に形成されたフッ素化合物を含むポリカーボネートからなるスキン層341とを有するプラスチック成形体2が得られた。   As a result, a plastic molded body 2 having a core layer 342 made of polycarbonate containing no fluorine compound and a skin layer 341 made of polycarbonate containing fluorine compound formed on the core layer 342 was obtained.

この例では、このようにして、射出成形時に超臨界二酸化炭素を用いないで、表面にフッ素化合物が含浸したプラスチック成形体2を作製した。なお、プラスチック成形体2の成形方法としては、サンドイッチ成形に限らず、インサート成形、二色成形等を用いても良い。   In this example, in this way, a plastic molded body 2 having a surface impregnated with a fluorine compound was produced without using supercritical carbon dioxide during injection molding. In addition, as a shaping | molding method of the plastic molding 2, not only sandwich molding but insert molding, two-color molding, etc. may be used.

サンドイッチ成形で作製されたプラスチック成形体2を、高圧二酸化炭素を溶媒として用い、プラスチック成形体2の表面からフッ素化合物を除去した(図17中のステップS46)。   Fluorine compound was removed from the surface of the plastic molded body 2 of the plastic molded body 2 produced by sandwich molding using high pressure carbon dioxide as a solvent (step S46 in FIG. 17).

[メッキ膜の形成方法]
次に、表面に微小穴が形成されたプラスチック成形体2に、メッキ触媒核を溶融させた超臨界二酸化炭素を接触させて、プラスチック成形体2の表面部に、メッキ触媒核を付与した(図17中のステップS47)。
[Method of forming plating film]
Next, supercritical carbon dioxide in which the plating catalyst nucleus was melted was brought into contact with the plastic molded body 2 having microholes formed on the surface, thereby imparting a plating catalyst nucleus to the surface portion of the plastic molded body 2 (see FIG. 17 step S47).

次に、メッキ触媒核が付与したプラスチック成形体2を、超臨界二酸化炭素と無電解メッキ液の混合液中に浸し、プラスチック成形体2の表面にメッキ膜3を形成した(図17中のステップS48)。   Next, the plastic molded body 2 provided with the plating catalyst core was dipped in a mixed solution of supercritical carbon dioxide and electroless plating solution to form a plating film 3 on the surface of the plastic molded body 2 (step in FIG. 17). S48).

次に、メッキ膜3が形成されたプラスチック成形体2に対して、実施例1同様のテープを用いたピール試験を行った。その結果、メッキ膜3の剥離などは確認されなかった。   Next, the peel test using the tape similar to Example 1 was done with respect to the plastic molding 2 in which the plating film 3 was formed. As a result, no peeling of the plating film 3 was confirmed.

また、この例で形成したメッキ膜3の表面粗さを、触針式表面粗さ測定装置(KLA−Tencor社製)にて測定したところ、算術平均粗さ(Ra)が30.9nm、十点平均粗さ(Rz)が117.2nmとなり、従来のメッキ法(エッチング処理する方法)で形成したメッキ膜(Ra≒数μm〜数十μm)に比べて桁違いに小さい、良好な表面粗さ(良好な平滑性)が得られた。すなわち、この例では、密着性及び平滑性の優れた無電解メッキ膜3が表面に形成されたプラスチック成形体2を得ることができた。   Further, when the surface roughness of the plating film 3 formed in this example was measured with a stylus type surface roughness measuring device (manufactured by KLA-Tencor), the arithmetic average roughness (Ra) was 30.9 nm, 10%. Good surface roughness with a point average roughness (Rz) of 117.2 nm, which is orders of magnitude smaller than a plating film (Ra≈several to several tens of μm) formed by a conventional plating method (etching method). (Good smoothness) was obtained. That is, in this example, it was possible to obtain a plastic molded body 2 on which the electroless plating film 3 having excellent adhesion and smoothness was formed.

その後、さらに、大気中でメッキ膜3の上に従来の電気ニッケルメッキを約20μm施し、高温多湿環境試験(温度80℃、湿度90%Rh、500時間)をした。その結果、すべての試験において金属膜3の剥離やふくれなどは認められなかった。また、テープによるピール試験を行ったところ、剥離などは生じなかった。   Thereafter, further, conventional electro nickel plating was applied on the plating film 3 in the atmosphere in an amount of about 20 μm, and a high temperature and high humidity environment test (temperature 80 ° C., humidity 90% Rh, 500 hours) was performed. As a result, no peeling or blistering of the metal film 3 was observed in all tests. Further, when a peel test with a tape was performed, no peeling or the like occurred.

また、温度150℃、放置時間500時間の条件で高温試験と、温度を−40℃と85℃との間で10回切り替えるヒートサイクル試験とを行った際も、同様な結果が得られた。   Similar results were obtained when a high temperature test and a heat cycle test in which the temperature was switched 10 times between −40 ° C. and 85 ° C. under conditions of a temperature of 150 ° C. and a standing time of 500 hours were performed.

すなわち、この例のメッキ膜の形成方法によれば、簡便な方法により、プロセスが簡略化することができるだけでなく、密着性が高く且つ平滑な金属膜3をプラスチック成形体2に形成できた。   That is, according to the plating film forming method of this example, not only can the process be simplified by a simple method, but also a metal film 3 having high adhesion and smoothness can be formed on the plastic molded body 2.

表1に実施例1〜5のメッキ後の試験結果をまとめる。   Table 1 summarizes the test results after plating in Examples 1 to 5.

この結果から、すべての実施例において、外観、メッキ膜密着度、メッキ面平滑性とも良好な結果が得られた。これは、従来のエッチャントを使用してミクロンオーダに基板表面を粗らした場合にくらべて、プラスチック成形体2の表面平滑性を損なうことなく、微細な凹凸を高密度に均一分散することができ、その結果として、十分なアンカリング効果を得ることができたためであると考えられる。   From these results, in all Examples, good results were obtained in terms of appearance, plating film adhesion, and plated surface smoothness. This is because fine irregularities can be uniformly dispersed at a high density without impairing the surface smoothness of the plastic molded body 2 as compared with the case where the substrate surface is roughened to the micron order using a conventional etchant. As a result, it is considered that a sufficient anchoring effect was obtained.

金属膜3の表面粗さが大きい場合には、金属膜3の反射率や電気特性(抵抗等)等が劣化してしまうことになるが、本発明のメッキ膜の形成方法では、成形体2の表面粗さを非常に小さくすることができるので、例えば、高反射率を必要とするリフレクター、良好な電気特性を必要とする高周波電気回路やアンテナなどの用途で用いられるプラスチック部品1の金属膜3の形成方法として好適である。   When the surface roughness of the metal film 3 is large, the reflectance and electrical characteristics (resistance, etc.) of the metal film 3 are deteriorated. However, in the method for forming a plating film of the present invention, the molded body 2 Since the surface roughness of the plastic part 1 can be made extremely small, for example, the metal film of the plastic part 1 used in applications such as a reflector that requires high reflectivity, a high-frequency electric circuit or an antenna that requires good electrical characteristics, etc. 3 is suitable as a forming method.

実施例1〜5では、浸透物質(フッ素化合物及び/又は金属錯体)を溶解槽で高圧二酸化炭素に溶解させた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、予め浸透物質が溶解した高圧二酸化炭素を充填したボンベ等の貯蔵器を用い、その貯蔵器から浸透物質が溶解した高圧二酸化炭素を直接プラスチック(または溶融樹脂)に供給(導入)しても良い。   In Examples 1-5, although the example which dissolved the osmosis | permeation substance (fluorine compound and / or metal complex) in the high pressure carbon dioxide with the dissolution tank was demonstrated, this invention is not limited to this. For example, using a storage tank such as a cylinder filled with high-pressure carbon dioxide in which an osmotic substance is dissolved in advance, the high-pressure carbon dioxide in which the osmotic substance is dissolved is directly supplied (introduced) from the storage to the plastic (or molten resin). good.

実施例6では、フッ素化合物として1H,1H-Perfluoro(2,5-dimethyl-3,6-dioxanonan-1-ol)(分子量:482.1、沸点:155℃)を用いること以外、実施例1と同様の方法により射出成形、表面改質、メッキ膜3を形成した。   In Example 6, Example 1 was used except that 1H, 1H-Perfluoro (2,5-dimethyl-3,6-dioxanonan-1-ol) (molecular weight: 482.1, boiling point: 155 ° C.) was used as the fluorine compound. Injection molding, surface modification, and plating film 3 were formed by the same method as described above.

そして、このメッキ膜3が形成されたプラスチック成形体2に対して、実施例1と同様のテープを用いたピール試験を行った。その結果、メッキ膜3の剥離などは確認されなかった。   And the peel test using the tape similar to Example 1 was done with respect to the plastic molding 2 in which this plating film 3 was formed. As a result, no peeling of the plating film 3 was confirmed.

また、この例で形成したメッキ膜3の表面粗さを、触針式表面粗さ測定装置(KLA−Tencor社製)にて測定したところ、算術平均粗さ(Ra)が12.3nm、十点平均粗さ(Rz)が101.8nmとなり、従来のメッキ法(エッチング処理する方法)で形成したメッキ膜(Ra≒数μm〜数十μm)に比べて桁違いに小さい値となり、良好な表面粗さ(良好な平滑性)が得られた。   Further, when the surface roughness of the plating film 3 formed in this example was measured with a stylus type surface roughness measuring device (manufactured by KLA-Tencor), the arithmetic average roughness (Ra) was 12.3 nm, 10%. The point average roughness (Rz) is 101.8 nm, which is an order of magnitude smaller than that of a plating film (Ra≈several μm to several tens μm) formed by a conventional plating method (etching method). A surface roughness (good smoothness) was obtained.

すなわち、この例では、密着性及び平滑性の優れた無電解メッキ膜3が表面に形成されたプラスチック成形体2を得ることができた。   That is, in this example, it was possible to obtain a plastic molded body 2 on which the electroless plating film 3 having excellent adhesion and smoothness was formed.

その後、大気中でさらに、従来の電気ニッケルメッキを約20μm施し、高温多湿環境試験(温度80℃、湿度90%Rh、500時間)と、温度150℃、放置時間500時間の条件での高温試験とを行った。その結果、金属膜3の剥離やふくれなどは認められず、その後におこなったテープによるピール試験においても剥離などが生じなかった。   After that, the conventional nickel electroplating is applied in the atmosphere for about 20 μm, high temperature and high humidity environment test (temperature 80 ° C., humidity 90% Rh, 500 hours), and high temperature test under conditions of temperature 150 ° C. and standing time 500 hours. And went. As a result, no peeling or blistering of the metal film 3 was observed, and no peeling or the like occurred in a peel test using a tape performed thereafter.

更に、温度を−40℃と85℃との間で10回切り替えるヒートサイクル試験を行った。この場合でも、金属膜3の剥離やふくれなどは認められなかった。その後のテープによるピール試験では、一部に剥離が認められたが、実用上問題のない密着力を有するメッキ膜3であると判断できた。   Furthermore, the heat cycle test which switches temperature 10 times between -40 degreeC and 85 degreeC was done. Even in this case, peeling or blistering of the metal film 3 was not recognized. In a subsequent peel test using a tape, peeling was observed in part, but it was determined that the plating film 3 had an adhesive force with no practical problem.

表2に実施例6のメッキ後の試験結果をまとめる。   Table 2 summarizes the test results after plating of Example 6.

実施例7では、少なくとも表面にフッ素化合物、金属錯体を有する樹脂フィルム(プラスチック製シート)を押し出し成形で作製した後、フッ素化合物を除去するプラスチックの表面改質方法、及び、その表面改質方法により得られたプラスチック成形品の表面にメッキ膜(金属膜)を形成する方法の例について説明する。   In Example 7, at least a resin film (plastic sheet) having a fluorine compound and a metal complex on the surface was prepared by extrusion molding, and then the plastic surface modification method for removing the fluorine compound and the surface modification method were used. An example of a method for forming a plating film (metal film) on the surface of the obtained plastic molded product will be described.

樹脂フィルムに用い得る樹脂材料は、押し出し成形できる熱可塑性樹脂であれば任意であるが、本実施例では、ポリカーボネートを用いた。また、樹脂フィルムに浸透させる材料もまた任意であるが、本実施例ではフッ素化合物にはPerfluorotripentylamine (分子式:C15F33N(シンクエスト・ラボラトリー製、分子量:821.1、沸点:220℃)を、また金属錯体としてフッ素系の金属錯体であるヘキサフルオロアセチルアセトナトパラジウム(II)用いた。なお、この例では、高圧流体として液状の高圧二酸化炭素を用いた。   The resin material that can be used for the resin film is arbitrary as long as it is a thermoplastic resin that can be extruded, but in this example, polycarbonate was used. In addition, the material that penetrates into the resin film is also arbitrary, but in this example, the fluoro compound is Perfluorotripentylamine (molecular formula: C15F33N (manufactured by Shinquest Laboratory, molecular weight: 821.1, boiling point: 220 ° C.)), or as a metal complex. Hexafluoroacetylacetonato palladium (II), which is a fluorine-based metal complex, was used, and in this example, liquid high-pressure carbon dioxide was used as the high-pressure fluid.

[成形装置] まず、樹脂フィルムを作製するために用いたこの例の成形装置について説明する。この例で用いた成形装置の概略構成図を図18に示した。この例で用いた成形装置400は、図18に示すように、主に、押し出し成形機部401と、二酸化炭素供給部402と、二酸化炭素排出部403とから構成される。 [Molding apparatus] First, the molding apparatus of this example used for producing a resin film will be described. A schematic configuration diagram of the molding apparatus used in this example is shown in FIG. As shown in FIG. 18, the molding apparatus 400 used in this example mainly includes an extrusion molding unit 401, a carbon dioxide supply unit 402, and a carbon dioxide discharge unit 403.

押し出し成形機部401は、図18に示すように、主に、可塑化溶融シリンダー411(以下、加熱シリンダーともいう)と、加熱シリンダー411内に樹脂のペレットを供給するホッパー412と、加熱シリンダー411内のスクリュー413を回転させるモーター414と、冷却ジャケット415と、溶融樹脂の肉厚を薄くし且つ溶融樹脂を扇状に拡大させながら押し出すダイ416と、冷却ロール417とから構成される。スクリュー413としては、減圧部となるベント構造部413aを有する単軸スクリューを用いた。   As shown in FIG. 18, the extrusion machine unit 401 mainly includes a plasticizing and melting cylinder 411 (hereinafter also referred to as a heating cylinder), a hopper 412 that supplies resin pellets into the heating cylinder 411, and a heating cylinder 411. A motor 414 that rotates the screw 413, a cooling jacket 415, a die 416 that pushes out the molten resin while reducing the thickness of the molten resin in a fan shape, and a cooling roll 417. As the screw 413, a single screw having a vent structure part 413a serving as a decompression part was used.

押し出しダイ416の構造・方式は任意であり、作製する成形品の形状、用途等により適宜設定できるが、この例では押し出しダイ416として、フィルム成形用のTダイを用いた。また、この例の成形装置400では、Tダイ416より押し出された樹脂フィルム501は冷却ロール417等により巻き取られる。本実施例では、Tダイ416のダイ押し出し口におけるギャップtは0.5mmに設定した。   The structure / method of the extrusion die 416 is arbitrary and can be set as appropriate depending on the shape, use, etc. of the molded product to be produced. In this example, a T-die for film formation was used as the extrusion die 416. Further, in the molding apparatus 400 of this example, the resin film 501 pushed out from the T die 416 is wound up by the cooling roll 417 or the like. In this embodiment, the gap t at the die extrusion port of the T die 416 was set to 0.5 mm.

また、この例の成形装置400では、図18に示すように、二酸化炭素の導入口411aを溶融樹脂が減圧される単軸スクリュー413のベント機構部413a付近に設けた。また、この例の成形装置400では、図18に示すように、樹脂内圧を測定するためのモニターを加熱シリンダー411と冷却ジャケット415との間の接続部(モニター418)と、冷却ジャケット415内部(モニター419)とに設けた。   Further, in the molding apparatus 400 of this example, as shown in FIG. 18, the carbon dioxide inlet 411a is provided in the vicinity of the vent mechanism portion 413a of the single screw 413 where the molten resin is decompressed. Further, in the molding apparatus 400 of this example, as shown in FIG. 18, a monitor for measuring the internal pressure of the resin includes a connection part (monitor 418) between the heating cylinder 411 and the cooling jacket 415, and the inside of the cooling jacket 415 ( Monitor 419).

二酸化炭素供給部402は、図18に示すように、主に、二酸化炭素ボンベ441と、シリンジポンプ442と、溶解槽443と、背圧弁444と、バルブ445と、圧力計446と、これらの構成要素を繋ぐ配管447とから構成される。また、バルブ445の下流側(2次側)は、図18に示すように、配管447を介して加熱シリンダー411の二酸化炭素の導入口411aに繋がれており、加熱シリンダー411内部の溶融樹脂の流路と流通している。なお、二酸化炭素の導入箇所は、これに限定されず、スクリュー413からTダイ416までの領域であれば、任意の箇所に設け得る。   As shown in FIG. 18, the carbon dioxide supply unit 402 mainly includes a carbon dioxide cylinder 441, a syringe pump 442, a dissolution tank 443, a back pressure valve 444, a valve 445, a pressure gauge 446, and a configuration thereof. It is comprised from piping 447 which connects an element. Further, as shown in FIG. 18, the downstream side (secondary side) of the valve 445 is connected to a carbon dioxide inlet 411a of the heating cylinder 411 via a pipe 447, and the molten resin inside the heating cylinder 411 It is in circulation with the channel. In addition, the introduction | transduction location of a carbon dioxide is not limited to this, If it is the area | region from the screw 413 to the T-die 416, it can provide in arbitrary locations.

また、二酸化炭素排出部403は、図18に示すように、主に、二酸化炭素を排出するための抽出容器461と、背圧弁462と、圧力計463と、これらの構成要素を繋ぐ配管464とから構成される。また、背圧弁462の上流側(1次側)は、図18に示すように、配管464を介して冷却ジャケット415の二酸化炭素排出口415aと繋がれており、冷却ジャケット415内部の溶融樹脂の流路と流通している。   Further, as shown in FIG. 18, the carbon dioxide discharge unit 403 mainly includes an extraction container 461 for discharging carbon dioxide, a back pressure valve 462, a pressure gauge 463, and a pipe 464 that connects these components. Consists of Further, as shown in FIG. 18, the upstream side (primary side) of the back pressure valve 462 is connected to the carbon dioxide discharge port 415 a of the cooling jacket 415 through a pipe 464, and the molten resin inside the cooling jacket 415 It is in circulation with the channel.

なお、本実施例の押し出し成形機部401において、スクリュー413、加熱シリンダー411、ダイ416等の各機構は、公知の押し出し成形機の各機構と同様な形態を用いることができる。   In the extrusion molding machine unit 401 of this embodiment, the mechanisms such as the screw 413, the heating cylinder 411, the die 416, and the like can have the same forms as the mechanisms of a known extrusion molding machine.

[樹脂フィルムの成形方法] 次に、本実施例における樹脂フィルムの成形方法を図18及び図19を参照しながら説明する。図19は、実施例7のプラスチック部品の製造工程を示す。 [Resin Film Molding Method] Next, a resin film molding method in this example will be described with reference to FIGS. 18 and 19. FIG. 19 shows a manufacturing process of the plastic part of the seventh embodiment.

まず、押し出し成形機部401のホッパー412に樹脂材料(ポリカーボネート)のペレットを充分な量だけ供給し、モーター414によりスクリュー413を回転させて樹脂材料を可塑化溶融し、溶融樹脂を加熱シリンダー411の先端に送った(図19中のステップS51)。この際、バンドヒータ420により加熱シリンダー411を280℃に温度調節した。   First, a sufficient amount of pellets of resin material (polycarbonate) is supplied to the hopper 412 of the extrusion molding unit 401, and the screw 413 is rotated by the motor 414 to plasticize and melt the resin material, and the molten resin is supplied to the heating cylinder 411. It was sent to the tip (step S51 in FIG. 19). At this time, the temperature of the heating cylinder 411 was adjusted to 280 ° C. by the band heater 420.

次いで、予めフッ素化合物、金属錯体が仕込まれた溶解槽443の内部で高圧二酸化炭素(高圧流体)を流動させることによりフッ素化合物を高圧二酸化炭素に溶解させた(図19中のステップS52)。具体的には、次のようにしてフッ素化合物、金属錯体を高圧二酸化炭素に溶解させた。まず、二酸化炭素ボンベ441から供給された液体二酸化炭素をシリンジポンプ442で昇圧および圧力調整し、圧力計46が15MPaになるよう圧力調整した。そして、昇圧された高圧二酸化炭素を、40℃に温度制御され、フッ素化合物、金属錯体が過飽和になるように仕込まれた溶解槽443内部に流動させ、フッ素化合物、金属錯体を高圧二酸化炭素に溶解させた。   Next, the fluorine compound was dissolved in the high-pressure carbon dioxide by flowing high-pressure carbon dioxide (high-pressure fluid) inside the dissolution tank 443 previously charged with the fluorine compound and the metal complex (step S52 in FIG. 19). Specifically, the fluorine compound and the metal complex were dissolved in high-pressure carbon dioxide as follows. First, the pressure of the liquid carbon dioxide supplied from the carbon dioxide cylinder 441 was increased and the pressure was adjusted by the syringe pump 442, and the pressure was adjusted so that the pressure gauge 46 became 15 MPa. The pressurized high-pressure carbon dioxide is temperature-controlled at 40 ° C., and flows into the dissolution tank 443 charged so that the fluorine compound and metal complex are supersaturated, and the fluorine compound and metal complex are dissolved in high-pressure carbon dioxide. I let you.

次いで、バルブ445を開放して、配管447及び導入口411aを介して、加熱シリンダー411のベント構造部413aにフッ素化合物を溶解した高圧二酸化炭素を導入し、フッ素化合物を高圧二酸化炭素とともに溶融樹脂に接触させた浸透させた(図19中のステップS53)。この際、シリンジポンプ442により高圧二酸化炭素の流量を制御し、且つ、背圧弁444により高圧二酸化炭素の圧力を制御しながら一定流量で、フッ素化合物、金属錯体を溶解した高圧二酸化炭素を導入した。この際、ベント構造部413aの溶融樹脂に注入された高圧二酸化炭素および浸透物質(フッ素化合物、金属錯体)は、スクリュー413の回転により樹脂に混錬される。   Next, the valve 445 is opened, and high-pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved is introduced into the vent structure portion 413a of the heating cylinder 411 through the pipe 447 and the introduction port 411a. The contact was allowed to permeate (step S53 in FIG. 19). At this time, high-pressure carbon dioxide in which a fluorine compound and a metal complex were dissolved was introduced at a constant flow while controlling the flow rate of high-pressure carbon dioxide with a syringe pump 442 and controlling the pressure of high-pressure carbon dioxide with a back pressure valve 444. At this time, the high-pressure carbon dioxide and the osmotic material (fluorine compound, metal complex) injected into the molten resin of the vent structure portion 413 a are kneaded into the resin by the rotation of the screw 413.

次いで、高圧二酸化炭素およびフッ素化合物、金属錯体が混錬された溶融樹脂の圧力が樹脂内圧力のモニター418の表示で20MPaに上昇するように調整しながら、溶融樹脂を加熱シリンダー411から押し出した。   Next, the molten resin was extruded from the heating cylinder 411 while adjusting the pressure of the molten resin in which high-pressure carbon dioxide, fluorine compound, and metal complex were kneaded so as to increase to 20 MPa on the display 418 of the internal pressure of the resin.

次いで、加熱シリンダー411から押し出された溶融樹脂を、冷却ジャケット415を通過させた。なお、冷却ジャケット415は、冷却ジャケット415内部に設けられた冷却水路415bを流動する温調水により200℃まで冷却されている。また、この例の成形装置400では、図18に示すように、冷却ジャケット415内部の溶融樹脂の流路の断面積が、加熱シリンダー411と冷却ジャケット415との接続部の溶融樹脂の流路の断面積より大きくしているので、溶融樹脂が冷却ジャケット415内を通過した際には、冷却と同時に減圧される。この例では、溶融樹脂が冷却ジャケット415内を通過した際には、減圧部の樹脂内圧力モニター419は10MPaを示した。   Next, the molten resin extruded from the heating cylinder 411 was passed through the cooling jacket 415. The cooling jacket 415 is cooled to 200 ° C. by temperature-controlled water that flows through a cooling water channel 415 b provided inside the cooling jacket 415. Further, in the molding apparatus 400 of this example, as shown in FIG. 18, the cross-sectional area of the flow path of the molten resin inside the cooling jacket 415 is equal to the flow path of the molten resin at the connecting portion between the heating cylinder 411 and the cooling jacket 415. Since it is larger than the cross-sectional area, when the molten resin passes through the cooling jacket 415, the pressure is reduced simultaneously with cooling. In this example, when the molten resin passed through the cooling jacket 415, the resin internal pressure monitor 419 in the decompression section showed 10 MPa.

次いで、冷却ジャケット415から押し出された溶融樹脂は、Tダイ416を通過し、Tダイ416から押し出された樹脂501は冷却ロール417等で巻き取られフィルム状(シート状)に連続成形された(図19中のステップS104)。そして、この例では、図示しない延伸装置で樹脂501を薄肉化して厚み0.1mmの樹脂フィルムを作製した。このようにして、フッ素化合物、金属錯体が表面及び内部に分散した樹脂フィルム(プラスチック製シート)を得た。   Next, the molten resin extruded from the cooling jacket 415 passes through the T die 416, and the resin 501 extruded from the T die 416 is wound up by a cooling roll 417 or the like and continuously formed into a film (sheet) ( Step S104 in FIG. 19). In this example, the resin 501 was thinned by a stretching apparatus (not shown) to produce a resin film having a thickness of 0.1 mm. Thus, a resin film (plastic sheet) in which the fluorine compound and the metal complex were dispersed on the surface and inside was obtained.

上述したこの例のプラスチック成形品(樹脂フィルム501)の表面粗さを触針式表面粗さ測定装置(KLA−Tencor社製)で測定した。算術平均粗さ(Ra)は5nm、十点平均粗さ(Rz)は8nmであった。   The surface roughness of the plastic molded product (resin film 501) of this example described above was measured with a stylus type surface roughness measuring device (manufactured by KLA-Tencor). The arithmetic average roughness (Ra) was 5 nm, and the ten-point average roughness (Rz) was 8 nm.

次に、樹脂フィルム501を高圧二酸化炭素を溶媒として用い、樹脂フィルム501の表面近傍に分散しているフッ素化合物を除去した(図19中のステップS55)。本実施例においては超臨界状態となる温度40℃、圧力15MPaとし、30分洗浄処理を行った。この工程により、フッ素化合物が除去された箇所には微細孔が形成され、プラスチック成形品(樹脂フィルム501)の表面に微細な凹凸を形成した。この例では、上述のようにして、プラスチック成形品の表面改質を行った。   Next, the fluorine film dispersed in the vicinity of the surface of the resin film 501 was removed using the high-pressure carbon dioxide as the solvent for the resin film 501 (step S55 in FIG. 19). In this example, a supercritical state temperature of 40 ° C. and a pressure of 15 MPa were used, and a cleaning process was performed for 30 minutes. By this step, fine holes were formed at the locations where the fluorine compound was removed, and fine irregularities were formed on the surface of the plastic molded product (resin film 501). In this example, the surface modification of the plastic molded product was performed as described above.

上述のように、本実施例のプラスチック成形品(樹脂フィルム501)の表面改質方法では、樹脂フィルムの材料とは異なるフッ素化合物が溶媒により樹脂フィルムから除去されるので、少なくとも成形品の表面に微細孔が形成された樹脂成形品が得られる。また、微細孔のサイズは、フッ素化合物の分子量や樹脂フィルムからフッ素化合物を抽出除去する際の条件により数nmオーダーからミクロンオーダーまでの範囲で制御可能である。   As described above, in the surface modification method of the plastic molded product (resin film 501) of this example, since the fluorine compound different from the material of the resin film is removed from the resin film by the solvent, at least on the surface of the molded product. A resin molded product in which fine holes are formed is obtained. The size of the micropores can be controlled in the range from several nm order to micron order depending on the molecular weight of the fluorine compound and the conditions for extracting and removing the fluorine compound from the resin film.

上述のようにして作製された表面に微細孔が形成されたプラスチック成形品の表面粗さを実施例1と同様にして測定した。その結果、算術平均粗さ(Ra)は15nm、十点平均粗さ(Rz)は130nmとなり、フッ素化合物を除去する前、すなわち、押し出し成形後のプラスチック成形品に比べて、表面粗さが大きくなった。これは、樹脂フィルム表面に分散していたフッ素化合物が除去され微細孔が形成されたことを示している。ただし、従来のメッキ工程で行うクロム酸や過マンガン酸のエッチング処理では成形品表面が数μm〜数十μm程度粗化されることを考えると、本実施例で表面改質されたプラスチック成形品では、従来のエッチング処理により粗化された成形品に比べて良好な表面粗さ(良好な平滑性)が得られることが分かった。   The surface roughness of the plastic molded product having fine holes formed on the surface produced as described above was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the arithmetic average roughness (Ra) is 15 nm, the ten-point average roughness (Rz) is 130 nm, and the surface roughness is large compared to the plastic molded product before removing the fluorine compound, that is, after extrusion molding. became. This indicates that the fluorine compound dispersed on the surface of the resin film was removed and fine pores were formed. However, considering that the surface of the molded product is roughened by about several μm to several tens of μm in the etching process of chromic acid or permanganic acid performed in the conventional plating process, the plastic molded product whose surface is modified in this example Then, it turned out that favorable surface roughness (good smoothness) is obtained compared with the molded article roughened by the conventional etching process.

[メッキ膜の形成方法] 次に、この例では、フッ素化合物が除去されたプラスチック成形品に対して、実施例2と同様にしてメッキ膜を形成した(図19中のステップS56)。 [Method for Forming Plating Film] Next, in this example, a plating film was formed on the plastic molded product from which the fluorine compound was removed in the same manner as in Example 2 (step S56 in FIG. 19).

次に、上記ポリマー上にメッキ膜が形成されたポリマー成形品に対して、実施例1同様のテープを用いたピール試験を行った。その結果、メッキ膜の剥離等は確認されなかった。   Next, the peel test using the tape similar to Example 1 was done with respect to the polymer molded article in which the plating film was formed on the said polymer. As a result, peeling of the plating film or the like was not confirmed.

また、この例で形成したメッキ膜の表面粗さを、触針式表面粗さ測定装置(KLA−Tencor社製)にて測定したところ、算術平均粗さ(Ra)が32.2nm、十点平均粗さ(Rz)が115.4nmとなり、従来のメッキ法(エッチング処理する方法)で形成したメッキ膜(Ra≒数μm〜数十μm)に比べて非常に小さな値となり良好な表面粗さ(良好な平滑性)が得られた。すなわち、この例では、密着性及び平滑性の優れた無電解メッキ膜が表面に形成されたプラスチック成形品を得ることができた。   Moreover, when the surface roughness of the plating film formed in this example was measured with a stylus type surface roughness measuring device (manufactured by KLA-Tencor), the arithmetic average roughness (Ra) was 32.2 nm, the 10-point average. The roughness (Rz) is 115.4 nm, which is very small compared to the plating film (Ra ≒ several μm to several tens of μm) formed by the conventional plating method (etching method), and good surface roughness (good) Smoothness) was obtained. That is, in this example, a plastic molded product having an electroless plating film excellent in adhesion and smoothness formed on the surface could be obtained.

その後、大気中で従来の電気ニッケルメッキを約20μm施し、高温多湿(80℃90%Rh500hr)試験をした。その結果、すべての試験において金属膜の剥離、ふくれ等は認められなかった。また、テープによるピール試験を行ったところ、剥離等は生じなかった。また、温度150℃、放置時間500時間の条件で高温試験および-40℃⇔85℃のヒートサイクル試験10サイクルを行った際も同様な結果が得られた。すなわち、この例のメッキ膜の形成方法によれば、簡便な方法により、プロセスが簡略化することができるだけでなく、密着性が高く且つ平滑な金属膜をポリマー部材に形成できることが分かった。表3に、実施例7のメッキ後の試験結果をまとめる。   Then, about 20 μm of conventional nickel electroplating was applied in the atmosphere, and a high temperature and high humidity (80 ° C., 90% Rh, 500 hr) test was performed. As a result, peeling and blistering of the metal film were not observed in all tests. Further, when a peel test with a tape was performed, peeling or the like did not occur. Similar results were obtained when 10 cycles of a high temperature test and a -40 ° C. to 85 ° C. heat cycle test were performed under conditions of a temperature of 150 ° C. and a standing time of 500 hours. That is, according to the plating film forming method of this example, it was found that not only the process can be simplified by a simple method, but also a metal film having high adhesion and smoothness can be formed on the polymer member. Table 3 summarizes the test results after plating in Example 7.

[比較例1]
比較例1では、フッ素化合物を使用しないこと以外、実施例3と同様の方法により射出成形、表面改質(超臨界二酸化炭素フロー)、メッキ膜を形成した。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, injection molding, surface modification (supercritical carbon dioxide flow), and a plating film were formed by the same method as in Example 3 except that no fluorine compound was used.

上記ポリマー上にメッキ膜が形成されたポリマー成形品に対して、実施例1と同様のテープを用いたピール試験を行った。その結果、メッキ膜の剥離等は確認されなかった。   A peel test using the same tape as in Example 1 was performed on a polymer molded article having a plating film formed on the polymer. As a result, peeling of the plating film or the like was not confirmed.

また、この例で形成したメッキ膜の表面粗さを、触針式表面粗さ測定装置(KLA−Tencor社製)にて測定したところ、算術平均粗さ(Ra)が6.0nm、十点平均粗さ(Rz)が23.7nmとなり、従来のメッキ法(エッチング処理する方法)で形成したメッキ膜(Ra≒数μm〜数十μm)に比べて非常に小さな値となり良好な表面粗さ(良好な平滑性)が得られた。すなわち、この例では、超臨界二酸化炭素において抽出がされないため、基板表面の平滑性が保たれ、その結果として表面粗さは非常に小さくなった。   Moreover, when the surface roughness of the plating film formed in this example was measured with a stylus type surface roughness measuring device (manufactured by KLA-Tencor), the arithmetic average roughness (Ra) was 6.0 nm, ten points. The average roughness (Rz) is 23.7 nm, which is very small compared to the plating film (Ra≈several μm to several tens μm) formed by the conventional plating method (etching method), and has a good surface roughness. (Good smoothness) was obtained. That is, in this example, since the extraction is not performed in supercritical carbon dioxide, the smoothness of the substrate surface is maintained, and as a result, the surface roughness becomes very small.

その後、大気中で従来の電気ニッケルメッキを約20μm施し、高温多湿(80℃90%Rh500hr)試験をした。その結果、金属膜にふくれが認められた。また、温度150℃、放置時間500時間の条件で高温試験および-40℃⇔85℃のヒートサイクル試験10サイクルを行った際も同様に膜ふくれが生じた。すなわち、この例ではフッ素化合物抽出による表面処理をしていないため、メッキ膜の密着力は不十分であることがわかった。   Then, about 20 μm of conventional nickel electroplating was applied in the atmosphere, and a high temperature and high humidity (80 ° C., 90% Rh, 500 hr) test was performed. As a result, blistering was observed in the metal film. In addition, when the high temperature test and 10 cycles of the heat cycle test of −40 ° C. to 85 ° C. were performed under the conditions of a temperature of 150 ° C. and a standing time of 500 hours, film swelling occurred similarly. That is, in this example, since the surface treatment was not performed by extracting the fluorine compound, it was found that the adhesion of the plating film was insufficient.

本発明の表面改質方法では、高圧二酸化炭素を用いて、様々な種類のプラスチックに対して、サブミクロンからナノオーダの微細な凹凸を形成することができる。それゆえ、例えば、本発明の表面改質方法を、無電解メッキ前処理プロセスとして用いた場合には、低コストでクリーンな無電解メッキ前処理プロセスとなる。   In the surface modification method of the present invention, fine unevenness of submicron to nano-order can be formed on various types of plastics using high-pressure carbon dioxide. Therefore, for example, when the surface modification method of the present invention is used as an electroless plating pretreatment process, it is a low-cost and clean electroless plating pretreatment process.

本発明の金属膜の形成方法では、従来のメッキ法のように有害なエッチャントを用いることなく、しかも、プラスチックの材料を問うことなく、平滑性及び密着性の優れた金属膜を形成することができる。それゆえ、本発明の金属膜の形成方法は、あらゆる分野に適用可能であり且つ低コストでクリーンな金属膜の形成方法として好適である。また、本発明の金属膜の形成方法は、大面積の複雑な形状を有する成形体にも容易に適用可能である。   In the method for forming a metal film of the present invention, a metal film having excellent smoothness and adhesion can be formed without using a harmful etchant as in the conventional plating method and without questioning the plastic material. it can. Therefore, the metal film formation method of the present invention can be applied to all fields and is suitable as a low-cost and clean metal film formation method. Further, the method for forming a metal film of the present invention can be easily applied to a molded body having a large area and a complicated shape.

また、本発明の表面改質方法では、プラスチック成形体の表面粗さを非常に小さくすることができ、また、高密着のメッキ膜を形成することができる。そのため、例えば、高反射率を必要とするリフレクター等の金属膜、良好な電気特性を必要とする高周波電気回路やアンテナ等の金属膜の形成方法として好適である。   Further, in the surface modification method of the present invention, the surface roughness of the plastic molded body can be made very small, and a highly adherent plating film can be formed. Therefore, for example, it is suitable as a method for forming a metal film such as a reflector that requires high reflectance, and a metal film such as a high-frequency electric circuit or antenna that requires good electrical characteristics.

図1は、実施例1で成形したプラスチック部品を模式的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a plastic part molded in Example 1. FIG. 図2は、図1中のプラスチック成形体を形成する射出成形装置を示す。FIG. 2 shows an injection molding apparatus for forming the plastic molded body in FIG. 図3は、図2の射出成形装置の部分拡大図である。図3(a)は、射出開始直後の状態を模式的に示すものであり、図3(b)は、射出終了時の状態を模式的に示すものである。FIG. 3 is a partially enlarged view of the injection molding apparatus of FIG. FIG. 3A schematically shows the state immediately after the start of injection, and FIG. 3B schematically shows the state at the end of injection. 図4は、図1のプラスチック部品の製造工程を示す。FIG. 4 shows a manufacturing process of the plastic part of FIG. 図5は、プラスチック成形体の表面のAFM観察像である。図5(a)は、超臨界二酸化炭素により洗浄していないプラスチック成形体の表面であり、図5(b)は、超臨界二酸化炭素により洗浄した後のプラスチック成形体の表面である。FIG. 5 is an AFM observation image of the surface of the plastic molded body. FIG. 5A shows the surface of the plastic molded body that has not been cleaned with supercritical carbon dioxide, and FIG. 5B shows the surface of the plastic molded body that has been cleaned with supercritical carbon dioxide. 図6は、無電解メッキ装置を示す。FIG. 6 shows an electroless plating apparatus. 図7は、実施例3のプラスチック部品の製造工程を示す。FIG. 7 shows a manufacturing process of the plastic part of the third embodiment. 図8は、実施例4のサンドイッチ射出成形装置の概略構成を示す。FIG. 8 shows a schematic configuration of the sandwich injection molding apparatus of the fourth embodiment. 図9は、図8のサンドイッチ射出成形装置において、第一の可塑化シリンダでの可塑化計量時の要部拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view of a main part at the time of plasticizing measurement in the first plasticizing cylinder in the sandwich injection molding apparatus of FIG. 図10は、図8のサンドイッチ射出成形装置において、第一の可塑化シリンダからガス化した二酸化炭素の排気時の要部拡大図である。FIG. 10 is an enlarged view of a main part at the time of exhausting carbon dioxide gasified from the first plasticizing cylinder in the sandwich injection molding apparatus of FIG. 図11は、図8のサンドイッチ射出成形装置において、第一の可塑化シリンダによる射出時の要部拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of a main part at the time of injection by the first plasticizing cylinder in the sandwich injection molding apparatus of FIG. 図12は、図8のサンドイッチ射出成形装置において、第一の可塑化シリンダによる射出が完了する時の要部拡大図である。FIG. 12 is an enlarged view of a main part when the injection by the first plasticizing cylinder is completed in the sandwich injection molding apparatus of FIG. 図13は、図8のサンドイッチ射出成形装置において、第二の可塑化シリンダによる射出時の要部拡大図である。FIG. 13 is an enlarged view of a main part at the time of injection by the second plasticizing cylinder in the sandwich injection molding apparatus of FIG. 図14は、図8のサンドイッチ射出成形装置において、第二の可塑化シリンダによる射出が完了する時の要部拡大図である。FIG. 14 is an enlarged view of a main part when the injection by the second plasticizing cylinder is completed in the sandwich injection molding apparatus of FIG. 図15は、実施例4のプラスチック部品の製造工程を示す。FIG. 15 shows a manufacturing process of the plastic part of the fourth embodiment. 図16は、実施例4の無電解メッキ装置を示す。FIG. 16 shows an electroless plating apparatus of Example 4. 図17は、実施例5のプラスチック部品の製造工程を示す。FIG. 17 shows a manufacturing process of the plastic part of the fifth embodiment. 図18は、実施例7の押出成形装置の概略構成を示す。FIG. 18 shows a schematic configuration of the extrusion molding apparatus of Example 7. 図19は、実施例7のプラスチック部品の製造工程を示す。FIG. 19 shows a manufacturing process of the plastic part of the seventh embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 プラスチック部品
2 プラスチック成形体
3 金属膜
101 成形金型
105 可塑化シリンダ(加熱シリンダ)
105A フローフロント部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plastic part 2 Plastic molded object 3 Metal film 101 Molding die 105 Plasticizing cylinder (heating cylinder)
105A Flow front part

Claims (20)

プラスチックを溶融して成形金型へ射出することにより形成されるプラスチック成形体の表面改質方法であって、
溶融プラスチックに、フッ素化合物が溶解した高圧二酸化炭素を接触させるステップと、
上記高圧二酸化炭素が接触した溶融プラスチックを上記成形金型へ射出して成形するステップと、
上記成形ステップで得られたプラスチック成形体の表面部に含浸している上記フッ素化合物を高圧二酸化炭素で溶解して、上記プラスチック成形体の上記表面部から上記フッ素化合物を除去するステップと、
を含むことを特徴とする表面改質方法。
A method for modifying the surface of a plastic molded body formed by melting plastic and injecting it into a molding die,
Contacting high pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved with molten plastic;
Injecting and molding the molten plastic in contact with the high-pressure carbon dioxide into the molding die; and
Dissolving the fluorine compound impregnated in the surface portion of the plastic molded body obtained in the molding step with high-pressure carbon dioxide, and removing the fluorine compound from the surface portion of the plastic molded body;
A surface modification method comprising:
上記フッ素化合物が溶解した高圧二酸化炭素は、上記溶融プラスチックについての上記成形金型へ最初に射出される部分と接触することを特徴とする請求項1記載の表面改質方法。   2. The surface modification method according to claim 1, wherein the high-pressure carbon dioxide in which the fluorine compound is dissolved comes into contact with a portion of the molten plastic that is first injected into the molding die. 上記フッ素化合物が溶解した高圧二酸化炭素は、上記成形金型へ射出される上記溶融プラスチックを収容する加熱シリンダの、フローフロント部に導入されることを特徴とする請求項1記載の表面改質方法。   2. The surface modification method according to claim 1, wherein the high-pressure carbon dioxide in which the fluorine compound is dissolved is introduced into a flow front portion of a heating cylinder that houses the molten plastic injected into the molding die. . プラスチックを溶融して成形金型へ射出することにより形成されるプラスチック成形体の表面改質方法であって、
フッ素化合物が分散している上記プラスチックのペレットを溶融するステップと、
溶解した上記ペレットを上記成形金型へ射出して成形するステップと、
上記射出成形で得られたプラスチック成形体の表面部に含浸している上記フッ素化合物を高圧二酸化炭素で溶解して、上記プラスチック成形体の上記表面部から上記フッ素化合物を除去するステップと、
を含むことを特徴とする表面改質方法。
A method for modifying the surface of a plastic molded body formed by melting plastic and injecting it into a molding die,
Melting the plastic pellets in which the fluorine compound is dispersed;
Injecting the molten pellets into the molding die and molding;
Dissolving the fluorine compound impregnated in the surface portion of the plastic molded body obtained by the injection molding with high-pressure carbon dioxide, and removing the fluorine compound from the surface portion of the plastic molded body;
A surface modification method comprising:
プラスチック材料を押出型から押し出すことにより形成されるプラスチック成形体の表面改質方法であって、
上記プラスチック材料に、フッ素化合物が溶解した高圧二酸化炭素を接触させるステップと、
上記高圧二酸化炭素と接触した上記プラスチック材料を上記押出型から押し出すことにより成形するステップと、
上記成形により得られたプラスチック成形体の表面部に含浸している上記フッ素化合物を高圧二酸化炭素で溶解して、上記プラスチック成形体の上記表面部から上記フッ素化合物を除去するステップと、
を含むことを特徴とする表面改質方法。
A method for modifying the surface of a plastic molded body formed by extruding a plastic material from an extrusion mold,
Contacting the plastic material with high-pressure carbon dioxide in which a fluorine compound is dissolved;
Molding the plastic material in contact with the high pressure carbon dioxide by extruding from the extrusion mold;
Dissolving the fluorine compound impregnated in the surface portion of the plastic molded body obtained by the molding with high-pressure carbon dioxide, and removing the fluorine compound from the surface portion of the plastic molded body;
A surface modification method comprising:
プラスチック材料を押出型から押し出すことにより形成されるプラスチック成形体の表面改質方法であって、
フッ素化合物が分散しているプラスチックのペレットを加熱するステップと、
加熱した上記プラスチックを上記押出型から押し出して成形するステップと、
上記成形により得られたプラスチック成形体の表面部に含浸している上記フッ素化合物を高圧二酸化炭素で溶解して、上記プラスチック成形体の上記表面部から上記フッ素化合物を除去するステップと、
を含むことを特徴とする表面改質方法。
A method for modifying the surface of a plastic molded body formed by extruding a plastic material from an extrusion mold,
Heating the plastic pellets in which the fluorine compound is dispersed;
Extruding and molding the heated plastic from the extrusion mold;
Dissolving the fluorine compound impregnated in the surface portion of the plastic molded body obtained by the molding with high-pressure carbon dioxide, and removing the fluorine compound from the surface portion of the plastic molded body;
A surface modification method comprising:
上記プラスチックは、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載の表面改質方法。 The surface modification method according to claim 1, wherein the plastic is a thermoplastic resin. 上記プラスチック成形体の表面部に含浸している上記フッ素化合物を高圧二酸化炭素で溶解する際の上記高圧二酸化炭素の圧力は、5MPa〜25MPaであることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項記載の表面改質方法。   8. The pressure of the high-pressure carbon dioxide when the fluorine compound impregnated on the surface portion of the plastic molded body is dissolved with high-pressure carbon dioxide is 5 MPa to 25 MPa. The surface modification method according to one item. 上記フッ素化合物の沸点は、150℃以上であることを特徴とする請求項7または8記載の表面改質方法。   The surface modification method according to claim 7 or 8, wherein the fluorine compound has a boiling point of 150 ° C or higher. 上記フッ素化合物の分子量は、500〜15000であることを特徴とする請求項9記載の表面改質方法。   The molecular weight of the said fluorine compound is 500-15000, The surface modification method of Claim 9 characterized by the above-mentioned. 請求項1から10のいずれか一項記載の表面改質方法により形成されたプラスチック成形体への金属膜の形成方法であって、
上記フッ素化合物を除去した後の上記プラスチック成形体の表面に金属膜を形成するステップを有することを特徴とする金属膜の形成方法。
A method for forming a metal film on a plastic molded body formed by the surface modification method according to any one of claims 1 to 10,
A method of forming a metal film, comprising the step of forming a metal film on the surface of the plastic molded body after removing the fluorine compound.
請求項1から10のいずれか一項記載の表面改質方法により形成されるプラスチック成形体への金属膜の形成方法であって、
上記プラスチック成形体の表面部に含浸している上記フッ素化合物を溶解する際の上記高圧二酸化炭素にメッキ液を相溶させることで、上記プラスチック成形体の表面に金属膜を形成することを特徴とする金属膜の形成方法。
A method for forming a metal film on a plastic molded body formed by the surface modification method according to claim 1,
A metal film is formed on the surface of the plastic molded body by dissolving a plating solution in the high-pressure carbon dioxide when the fluorine compound impregnated on the surface of the plastic molded body is dissolved. Forming a metal film.
さらに、上記金属膜を形成する前に、上記プラスチック成形体にメッキ触媒核を分散させるステップを有し、
上記金属膜を上記メッキ触媒核から成長させることを特徴とする請求項11または12記載の金属膜の形成方法。
Furthermore, before forming the metal film, the step of dispersing the plating catalyst core in the plastic molded body,
13. The method for forming a metal film according to claim 11, wherein the metal film is grown from the plating catalyst nucleus.
上記フッ素化合物を除去した後の上記プラスチック成形体に、上記メッキ触媒核を溶融した高圧二酸化炭素を接触させることにより、上記金属膜を形成する前に上記プラスチック成形体に上記メッキ触媒核を分散させることを特徴とする請求項13記載の金属膜の形成方法。   The plating molded core is dispersed in the plastic molded body before forming the metal film by contacting the plastic molded body after removing the fluorine compound with high-pressure carbon dioxide melted with the plating catalyst core. The method for forming a metal film according to claim 13. 上記フッ素化合物を上記プラスチック成形体に分散するために上記プラスチックの溶融樹脂と接触される上記高圧二酸化炭素に上記メッキ触媒核を溶解することにより、上記金属膜を形成する前に上記プラスチック成形体に上記メッキ触媒核を分散させることを特徴とする請求項13記載の金属膜の形成方法。   By dissolving the plating catalyst nucleus in the high-pressure carbon dioxide that is in contact with the plastic molten resin in order to disperse the fluorine compound in the plastic molded body, the plastic molded body is formed before the metal film is formed. 14. The method for forming a metal film according to claim 13, wherein the plating catalyst nucleus is dispersed. 上記メッキ触媒核は、フッ素を含有した金属錯体であることを特徴とする請求項15記載の金属膜の形成方法。   16. The method for forming a metal film according to claim 15, wherein the plating catalyst nucleus is a metal complex containing fluorine. 内部にフッ素化合物が分散するとともに、表面部に複数の微細穴が多数形成されることにより多孔性であるプラスチック成形体を有することを特徴とするプラスチック部品。   A plastic part comprising a plastic molded body having a porous structure in which a fluorine compound is dispersed inside and a plurality of fine holes are formed in a surface portion. さらに、上記プラスチック成形体の上記内部にメッキ触媒核が分散していることを特徴とする請求項17記載のプラスチック部品。   18. The plastic part according to claim 17, further comprising a plating catalyst core dispersed in the plastic molded body. 上記微細孔は、サブミクロンからナノオーダのサイズであることを特徴とする請求項17または18記載のプラスチック部品。   The plastic part according to claim 17 or 18, wherein the micropore has a size of submicron to nano-order. さらに、上記プラスチック成形体の表面に、上記微細穴へ入り込んで形成される金属膜を有することを特徴とする請求項17から19のいずれか一項記載のプラスチック部品。   The plastic part according to any one of claims 17 to 19, further comprising a metal film formed on the surface of the plastic molded body so as to enter the fine hole.
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