JP2009286082A - 電磁波透過性光輝樹脂製品及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】不連続構造のクロム膜を含むことで光輝性を有しながら電磁波透過性も有する電磁波透過性光輝樹脂製品及びこの電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法を提供する。
【解決手段】ポリカーボネート(PC)からなる樹脂基材11と、樹脂基材11上にスパッタリングにより成膜したアルミニウム(Al)膜13と、アルミニウム膜13上にスパッタリングにより成膜した後に、樹脂基材12と共に120℃で2時間加熱したことによりアルミニウム膜13とクロム膜12とが不連続構造膜となっている。
【選択図】図1
【解決手段】ポリカーボネート(PC)からなる樹脂基材11と、樹脂基材11上にスパッタリングにより成膜したアルミニウム(Al)膜13と、アルミニウム膜13上にスパッタリングにより成膜した後に、樹脂基材12と共に120℃で2時間加熱したことによりアルミニウム膜13とクロム膜12とが不連続構造膜となっている。
【選択図】図1
Description
本発明は、樹脂基材上に金属膜を含む電磁波透過性光輝樹脂製品及びこの電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法に関するものである。
今日、樹脂からなるラジエータグリル等は、意匠性の観点から、表面にメッキを施して光輝性(金属光沢)を持たせることがある。応力による亀裂発生を抑制し、外観品質の低下を防止でき、しかも、耐食性、耐候性に優れたものとして、特許文献1記載のように、膜厚を約400Åにすることで結晶粒界を有するクロム膜を含むものが提案されている。これは、クロム膜が結晶粒界を有することで、外部から応力を受けても、隣接しあう結晶粒間が広がったりするだけで、金属自身(クロム)が応力を受けることがほとんどなく、金属膜(クロム膜)に亀裂が発生してしまうおそれがないことによる。
一方、自動車はその安全性を向上させるため、自動車が周囲の物に接近したことを運転者に警告する距離測定用のレーダー装置を自動車の各部、例えばラジエータグリル、バックパネル等の背後に設けることがある。このようなレーダー装置は、電磁波を対象物に照射して距離を測定していることから、レーダー装置と対象物との間に電磁波を遮断するもの(例えば金属等)があると、その機能を果たせなくなる。従って、レーダー装置の前面に位置するラジエータグリル等(レーダー装置のカバー部)の自動車の外装用樹脂製品についても電磁波透過性が必要となっている。
そのため、電磁波透過性を有する光輝性メッキとして、不連続構造(海島構造)膜を形成できるインジウム(In)膜が提案されている。
しかし、インジウムは、今日、価格が高騰していることから、他の金属(特に安価な金属)での代替が必要になっている。
特開平9−70920号公報
今回、樹脂基材上にクロム膜を成膜させ、その後、樹脂と共に加熱を行うと、外観には影響を与えないようなクラックがクロム膜に生じて不連続構造膜となり、表面抵抗が大きくなり電磁波の減衰性が小さくなる(電磁波の透過性が良くなる)ことを見出した。
そこで、本発明は、不連続構造のクロム膜を含むことで光輝性を有しながら電磁波透過性も有する電磁波透過性光輝樹脂製品及びこの電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法を提供する。
(A)電磁波透過性光輝樹脂製品
本発明の電磁波透過性光輝樹脂製品は、樹脂基材と、前記樹脂基材上に膜厚が20nm以上の不連続構造のクロム膜とを含んでいる。
本発明の電磁波透過性光輝樹脂製品は、樹脂基材と、前記樹脂基材上に膜厚が20nm以上の不連続構造のクロム膜とを含んでいる。
本発明の別の電磁波透過性光輝樹脂製品は、樹脂基材と、前記樹脂基材上にクロムより光反射率が高い金属からなる不連続構造の金属膜と、前記金属膜上に膜厚が20nm以上の不連続構造のクロム膜とを含んでいる。
(B)電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法
本発明の電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法は、樹脂基材上にクロム膜を乾式メッキにより成膜し、その後、前記樹脂基材と共に加熱することにより前記クロム膜を不連続構造膜にする。
本発明の電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法は、樹脂基材上にクロム膜を乾式メッキにより成膜し、その後、前記樹脂基材と共に加熱することにより前記クロム膜を不連続構造膜にする。
本発明の別の電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法は、樹脂基材上にクロムより光反射率が高い金属からなる金属膜を乾式メッキにより成膜し、前記金属膜上にクロム膜を乾式メッキにより成膜し、その後、前記樹脂基材と共に加熱することにより前記金属膜と前記クロム膜とを不連続構造膜にする。
ここで、クロム膜(クロム膜と他の金属膜との複層膜を含む)にクラック(ひび割れ)が生じる機構について説明する。クロム膜のクラックには、次の二要因が影響していると考える。
一として、クロムは、金属酸化物のモル体積とその金属酸化物中の金属の物質量倍のモル体積との比であるPilling−Bedworth比率が大きい(1.99)金属であることから、酸化による体積変化(増大)が大きい。従って、成膜後のクロム膜は大気中での酸化により、膜に多くの歪(内部応力)が蓄積される。
二として、樹脂(ポリカーボネートの線膨張係数:6.6×10−5/K)はクロム(線膨張係数:0.62×10−5K)より線膨張係数が大きい(10倍以上大きい)。従って、加熱すると、樹脂の方がクロム膜よりも大きく膨張するため、クロム膜は外部応力を受ける。
よって、この内部応力と外部応力とにより、クロム膜にクラックが生じる。
また、クロム膜と他の金属膜との複層膜は、クロム膜と他の金属膜とが密着していることから、このようにしてクロム膜にクラックが生じることで、クロム膜に密着している他の金属膜にもクラックが生じる。
一として、クロムは、金属酸化物のモル体積とその金属酸化物中の金属の物質量倍のモル体積との比であるPilling−Bedworth比率が大きい(1.99)金属であることから、酸化による体積変化(増大)が大きい。従って、成膜後のクロム膜は大気中での酸化により、膜に多くの歪(内部応力)が蓄積される。
二として、樹脂(ポリカーボネートの線膨張係数:6.6×10−5/K)はクロム(線膨張係数:0.62×10−5K)より線膨張係数が大きい(10倍以上大きい)。従って、加熱すると、樹脂の方がクロム膜よりも大きく膨張するため、クロム膜は外部応力を受ける。
よって、この内部応力と外部応力とにより、クロム膜にクラックが生じる。
また、クロム膜と他の金属膜との複層膜は、クロム膜と他の金属膜とが密着していることから、このようにしてクロム膜にクラックが生じることで、クロム膜に密着している他の金属膜にもクラックが生じる。
本発明における各要素の態様を以下に例示する。
1.樹脂基材
樹脂基材の形態としては、特に限定はされないが、板材、シート材、フィルム材等が例示できる。
樹脂基材の樹脂としては、上に成膜される金属膜(クロム膜を含む)の光輝性を活かすため、透明であること以外は、特に限定はされないが、熱可塑性樹脂が好ましく、ポリカーボネート(PC)、アクリル樹脂、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、ポリウレタン等が例示できる。なお、透明は、無色透明だけでなく、有色透明であってもよい。
また、特に限定はされないが、線膨張係数が、4.0×10−5〜15.0×10−5/Kの樹脂が好ましく、より好ましくは、5.0×10−5〜10.0×10−5/Kの樹脂である。
樹脂基材の形態としては、特に限定はされないが、板材、シート材、フィルム材等が例示できる。
樹脂基材の樹脂としては、上に成膜される金属膜(クロム膜を含む)の光輝性を活かすため、透明であること以外は、特に限定はされないが、熱可塑性樹脂が好ましく、ポリカーボネート(PC)、アクリル樹脂、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、ポリウレタン等が例示できる。なお、透明は、無色透明だけでなく、有色透明であってもよい。
また、特に限定はされないが、線膨張係数が、4.0×10−5〜15.0×10−5/Kの樹脂が好ましく、より好ましくは、5.0×10−5〜10.0×10−5/Kの樹脂である。
2.クロム膜
クロム膜に用いられるクロムとしては、特に限定はされないが、クロム(純金属)であってもよいし、クロム合金であってもよい。
クロム膜の膜厚としては、特に限定はされないが、20〜150nmが好ましく、より好ましくは、25〜75nmである。
このような膜厚のクロム膜を成膜するための乾式メッキの条件としては、特に限定はされないが、例えばスパッタリングで成膜する場合の出力については100〜800Wが好ましく、成膜時間については10〜500秒が好ましい。但し、膜厚は出力と成膜時間との積に比例することから、この範囲の出力と成膜時間との組合わせの全てが好ましいわけではない。
クロム膜に用いられるクロムとしては、特に限定はされないが、クロム(純金属)であってもよいし、クロム合金であってもよい。
クロム膜の膜厚としては、特に限定はされないが、20〜150nmが好ましく、より好ましくは、25〜75nmである。
このような膜厚のクロム膜を成膜するための乾式メッキの条件としては、特に限定はされないが、例えばスパッタリングで成膜する場合の出力については100〜800Wが好ましく、成膜時間については10〜500秒が好ましい。但し、膜厚は出力と成膜時間との積に比例することから、この範囲の出力と成膜時間との組合わせの全てが好ましいわけではない。
3.金属膜
クロムより光反射率が高い金属からなる金属膜を含むことより、光輝性(金属光沢)が向上する。
クロムより光反射率(可視光の反射率)が高い金属としては、特に限定はされないが、純金属であってもよいし、合金であってもよい。具体的な金属としては、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、金(Au)、白金(Pt)等が例示できる。
ここで、光反射率の高低は、550nmの波長での反射率の高低による。
金属膜の膜厚としては、特に限定はされないが、加熱によりクラックが生じやすい(不連続構造膜になりやすい)ことから、クロム膜より薄いことが好ましい。具体的な膜厚としては、特に限定はされないが、15〜150nmが好ましく、より好ましくは、20〜75nmである。
例えば、このような膜厚のアルミニウム膜をスパッタリングで成膜する場合の出力については100〜800Wが好ましく、成膜時間については10〜500秒が好ましい。但し、膜厚は出力と成膜時間との積に比例することから、この範囲の出力と成膜時間との組合わせの全てが好ましいわけではない。
クロムより光反射率が高い金属からなる金属膜を含むことより、光輝性(金属光沢)が向上する。
クロムより光反射率(可視光の反射率)が高い金属としては、特に限定はされないが、純金属であってもよいし、合金であってもよい。具体的な金属としては、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、金(Au)、白金(Pt)等が例示できる。
ここで、光反射率の高低は、550nmの波長での反射率の高低による。
金属膜の膜厚としては、特に限定はされないが、加熱によりクラックが生じやすい(不連続構造膜になりやすい)ことから、クロム膜より薄いことが好ましい。具体的な膜厚としては、特に限定はされないが、15〜150nmが好ましく、より好ましくは、20〜75nmである。
例えば、このような膜厚のアルミニウム膜をスパッタリングで成膜する場合の出力については100〜800Wが好ましく、成膜時間については10〜500秒が好ましい。但し、膜厚は出力と成膜時間との積に比例することから、この範囲の出力と成膜時間との組合わせの全てが好ましいわけではない。
ここで、不連続構造膜とは、膜に多くの微細な(外観に影響を与えるような大きさではない)クラックを有することで不連続となっている膜であり、金属の不連続構造膜は、表面抵抗が大きく、電磁波透過性を有する。
4.乾式メッキ
乾式メッキとしては、特に限定はされないが、物理蒸着(PVD)が好ましい。物理蒸着としては、特に限定はされないが、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等が例示できる。
また、クロム膜及び金属膜の成膜に用いられる乾式メッキは、同じもの(同種の方法)であってもよいし、異なるもの(異種の方法)であってもよい。
乾式メッキとしては、特に限定はされないが、物理蒸着(PVD)が好ましい。物理蒸着としては、特に限定はされないが、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等が例示できる。
また、クロム膜及び金属膜の成膜に用いられる乾式メッキは、同じもの(同種の方法)であってもよいし、異なるもの(異種の方法)であってもよい。
5.加熱
樹脂基材と共に加熱する温度としては、特に限定はされないが、60℃〜樹脂基材のガラス転移点(Tg)であることが好ましい。
加熱時間としては、特に限定はされないが、30分〜8時間が好ましい。
樹脂基材と共に加熱する温度としては、特に限定はされないが、60℃〜樹脂基材のガラス転移点(Tg)であることが好ましい。
加熱時間としては、特に限定はされないが、30分〜8時間が好ましい。
6.電磁波透過性光輝樹脂製品
電磁波透過性光輝樹脂製品の用途としては、特に限定はされないが、ミリ波レーダー装着用のカバーや通信機器の筐体等のように、光輝性を有しつつ電磁波透過性も有することが好まれるものが例示できる。
電磁波透過性光輝樹脂製品の用途としては、特に限定はされないが、ミリ波レーダー装着用のカバーや通信機器の筐体等のように、光輝性を有しつつ電磁波透過性も有することが好まれるものが例示できる。
本発明によれば、不連続構造のクロム膜を含むことで光輝性を有しながら電磁波透過性も有する電磁波透過性光輝樹脂製品及びこの電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法を提供することができる。
板状のポリカーボネートと、ポリカーボネート上にアルミニウムからなる不連続構造のアルミニウム膜と、アルミニウム膜上に膜厚が20nm以上の不連続構造のクロム膜とを含む電磁波透過性光輝樹脂製品。
図1に示すように、本発明の電磁波透過性光輝樹脂製品10は、ポリカーボネート基材11と、ポリカーボネート基材11上に乾式メッキにより成膜したアルミニウム(Al)膜13と、アルミニウム膜13上に乾式メッキによりクロム膜12を成膜した後に、ポリカーボネート基材11と共に加熱したことによりアルミニウム膜13とクロム膜12とが不連続構造膜となっている。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
先ずは、樹脂基材上にクロム膜及びアルミニウム膜の少なくとも一つを乾式メッキで成膜したものを120℃で2時間加熱することにより、表面抵抗、透過率及び反射率がどのように変化するかを調べる予備的な試験を行った。
先ずは、樹脂基材上にクロム膜及びアルミニウム膜の少なくとも一つを乾式メッキで成膜したものを120℃で2時間加熱することにより、表面抵抗、透過率及び反射率がどのように変化するかを調べる予備的な試験を行った。
厚さ3mmの板状のポリカーボネート(PC)の基材上にアルミニウム(Al)膜を成膜し、その上にクロム(Cr)膜を成膜した試料を作成し、これらの加熱前後の表面抵抗、透過率及び反射率を測定した。アルミニウム膜及びクロム膜は、共にスパッタリングで成膜し、表1に示すように、成膜条件(成膜時間)を変更することでそれぞれの膜厚を変更(アルミニウムは、出力200Wで60秒(膜厚:23nm)、90秒(膜厚:35nm)、120秒(膜厚:45nm)、180秒(膜厚:70nm)又はなし(膜厚:0nm)の5水準、クロムは、出力400Wで30秒(膜厚:30nm)、120秒(膜厚:120nm)又はなし(膜厚:0nm)の3水準)し、14種類とした。また、各試料の表面抵抗、透過率及び反射率の測定値をそれぞれ表2〜4に示す。なお、表2〜4の各升目の上段は加熱前、下段は加熱後の値である。表面抵抗の値は、指数表示であり、例えば1.90E+01は、Eが10を表し、+01が10の累乗を表していることから、1.90×101、すなわち、19.0である。
また、試料8(Al膜厚:45nm、Cr膜厚:30nm)の加熱後の表面(クロム膜側)の顕微鏡写真を図5に示す。
また、試料8(Al膜厚:45nm、Cr膜厚:30nm)の加熱後の表面(クロム膜側)の顕微鏡写真を図5に示す。
成膜時間以外の成膜条件を次に示す。
成膜装置として芝浦メカトロニクス社の商品名「i−millerII」を使用し、設定条件として、到達真空度を5.00×10−3Paに、アルゴンの流量を25sccmに、基材の回転数を6rpmにした。また、槽内温度及び基材温度を共に27℃にした。
アルミニウム膜成膜時の、圧力は0.103Pa、電流は0.51A、電圧は366Vであった。
クロム膜成膜時の、圧力は0.106Pa、電流は0.97A、電圧は411Vであった。
成膜装置として芝浦メカトロニクス社の商品名「i−millerII」を使用し、設定条件として、到達真空度を5.00×10−3Paに、アルゴンの流量を25sccmに、基材の回転数を6rpmにした。また、槽内温度及び基材温度を共に27℃にした。
アルミニウム膜成膜時の、圧力は0.103Pa、電流は0.51A、電圧は366Vであった。
クロム膜成膜時の、圧力は0.106Pa、電流は0.97A、電圧は411Vであった。
各試料の表面抵抗、透過率及び反射率を次のようにして測定した。また、後に述べる実施例及び比較例等についても同様にして測定を行った。
(1)表面抵抗
表面抵抗が1.0×104(1.0E+0.4)Ω/□以下の場合については、JIS−K7194に準拠し、4端子4深針法により表面抵抗を測定した。
表面抵抗が1.0×104(1.0E+0.4)Ω/□以上の場合については、JIS−K6911に準拠し、2重リングプローブ法により表面抵抗を測定した。
表面抵抗が1.0×104(1.0E+0.4)Ω/□以下の場合については、JIS−K7194に準拠し、4端子4深針法により表面抵抗を測定した。
表面抵抗が1.0×104(1.0E+0.4)Ω/□以上の場合については、JIS−K6911に準拠し、2重リングプローブ法により表面抵抗を測定した。
(2)透過率
分光光度計(島津製作所社の商品名「UV−1650PC」)を用い、550nmの測定波長における透過率を測定した。
基準として、基材単体(クロム膜等を含まない)の透過率を100%とした。
分光光度計(島津製作所社の商品名「UV−1650PC」)を用い、550nmの測定波長における透過率を測定した。
基準として、基材単体(クロム膜等を含まない)の透過率を100%とした。
(3)反射率
分光光度計(島津製作所社の商品名「UV−1650PC」)を用い、550nmの測定波長における反射率を測定した。
基準として、アルミニウ蒸着のミラーの反射率を反射率100%とした。
分光光度計(島津製作所社の商品名「UV−1650PC」)を用い、550nmの測定波長における反射率を測定した。
基準として、アルミニウ蒸着のミラーの反射率を反射率100%とした。
本試験の結果より、クロム膜を成膜した試料は、加熱することにより表面抵抗が大きくなった。但し、アルミニウム膜が厚くクロム膜が薄い試料(試料5、試料8及び試料11)は、加熱することによる表面抵抗の変化量は相対的に小さかった。これは、アルミニウムの膨張率(線膨張係数:2.39×10−5/K)がクロムの膨張率(線膨張係数:0.62×10−5/℃)より大きくPC基材の膨張率(線膨張係数:6.6×10−5/℃)に近い(クロムとPCの中間)ため、アルミニウム膜が緩衝となり、加熱によるクロム膜及びアルミニウム膜のクラックの発生を抑制することによる。従って、図5に示すように、クロム膜等にクラック(しかも線状のもの)が少ししか生じず、クロム膜等が不連続構造膜にならなかった。
アルミニウム膜のみを成膜した試料(試料1、試料4、試料7、試料10)についは、加熱することにより表面抵抗が大きくなることはなかった。
一方、透過率及び反射率については、加熱することによる測定値の変化が小さく、加熱による影響が小さかった。
アルミニウム膜のみを成膜した試料(試料1、試料4、試料7、試料10)についは、加熱することにより表面抵抗が大きくなることはなかった。
一方、透過率及び反射率については、加熱することによる測定値の変化が小さく、加熱による影響が小さかった。
次に、表5に示すように、厚さ3mmの板状のポリカーボネート(PC)の基材上に、アルミニウム(Al)膜をスパッタリングで成膜し、その上にクロム(Cr)膜をスパッタリングで成膜した後、又は、クロム膜のみをスパッタリングで成膜した後、ポリカーボネート基材と共に120℃で2時間加熱した29種類の実施例とポリカーボネートの基材上に、アルミニウム膜のみをスパッタリングで成膜した後、ポリカーボネート基材と共に同条件で加熱した5種類の比較例とを作成した。実施例のクロム膜は、成膜時の出力(400W又は600W)及び時間(30秒、60秒、90秒又はなし)を変更した30〜120nmの7水準の膜厚を用いた。また、実施例又は比較例のアルミニウム膜は、成膜時の出力(200W又は400W)及び時間(20秒、30秒、60秒、90秒又はなし)を変更した12〜35nmの6水準の膜厚を用いた。
クロム膜の膜厚は、出力400Wで30秒の条件において30nm、60秒の条件において60nm、120秒の条件において120nm、出力600Wで30秒の条件において45nm、60秒の条件において90nm、90秒の条件において135nmであった。
アルミニウム膜の膜厚は、出力200Wで30秒の条件において12nm、60秒の条件において23nm、90秒の条件において35nm、出力400Wで20秒の条件において16nm、30秒の条件において23nmであった。
各実施例及び比較例の透過率、反射率、表面抵抗及びミリ波透過減衰量を測定した値を、表6に示す。また、加熱前後の表面抵抗を表7に、透過率及び反射率を表8に、ミリ波透過減衰量及び外観を表9にそれぞれ示す。
また、表面抵抗とミリ波透過減衰量との関係のグラフを図6に、表面抵抗と反射率との関係のグラフを図7にそれぞれ示す。
また、実施例12(Al膜厚:12nm、Cr膜厚:120nm)及び21(Al膜厚:35nm、Cr膜厚:45nm)の表面(クロム膜側)の顕微鏡写真を図3(実施例21)、図4(実施例12)に示す。
クロム膜の膜厚は、出力400Wで30秒の条件において30nm、60秒の条件において60nm、120秒の条件において120nm、出力600Wで30秒の条件において45nm、60秒の条件において90nm、90秒の条件において135nmであった。
アルミニウム膜の膜厚は、出力200Wで30秒の条件において12nm、60秒の条件において23nm、90秒の条件において35nm、出力400Wで20秒の条件において16nm、30秒の条件において23nmであった。
各実施例及び比較例の透過率、反射率、表面抵抗及びミリ波透過減衰量を測定した値を、表6に示す。また、加熱前後の表面抵抗を表7に、透過率及び反射率を表8に、ミリ波透過減衰量及び外観を表9にそれぞれ示す。
また、表面抵抗とミリ波透過減衰量との関係のグラフを図6に、表面抵抗と反射率との関係のグラフを図7にそれぞれ示す。
また、実施例12(Al膜厚:12nm、Cr膜厚:120nm)及び21(Al膜厚:35nm、Cr膜厚:45nm)の表面(クロム膜側)の顕微鏡写真を図3(実施例21)、図4(実施例12)に示す。
成膜時間以外の成膜条件を次に示す。
成膜装置として芝浦メカトロニクス社の商品名「i−millerII」を使用し、設定条件としては、到達真空度を5.00×10−3Paに、アルゴンの流量を25sccmに、基材の回転数を6rpmにした。また、槽内温度及び基材温度を共に27℃にした。
出力200Wの場合のアルミニウム膜成膜時の、圧力は0.103Pa、電流は0.51A、電圧は366Vであり、出力400Wの場合の、圧力は0.106Pa、電流は1.03A、電圧は401Vであった。
出力400Wの場合のクロム膜成膜時の、圧力は0.106Pa、電流は0.97A、電圧は411Vであり、出力600Wの場合の、圧力は0.113Pa、電流は1.41A、電圧は429Vであった。
成膜装置として芝浦メカトロニクス社の商品名「i−millerII」を使用し、設定条件としては、到達真空度を5.00×10−3Paに、アルゴンの流量を25sccmに、基材の回転数を6rpmにした。また、槽内温度及び基材温度を共に27℃にした。
出力200Wの場合のアルミニウム膜成膜時の、圧力は0.103Pa、電流は0.51A、電圧は366Vであり、出力400Wの場合の、圧力は0.106Pa、電流は1.03A、電圧は401Vであった。
出力400Wの場合のクロム膜成膜時の、圧力は0.106Pa、電流は0.97A、電圧は411Vであり、出力600Wの場合の、圧力は0.113Pa、電流は1.41A、電圧は429Vであった。
(4)ミリ波透過減衰量
ミリ波透過減衰量は、電磁波吸収測定装置(自由空間法、財団法人ファインセラミックセンター所有)を用いて測定した。
具体的には、室温において、Wバンド(76.575GHz)の電磁波を発信器から入射角0°にて試料に入射させ、試料をはさんで発信器と対峙する受信機で試料を透過した電磁波を受信して、ミリ波透過減衰量を測定した。
ミリ波透過減衰量は、電磁波吸収測定装置(自由空間法、財団法人ファインセラミックセンター所有)を用いて測定した。
具体的には、室温において、Wバンド(76.575GHz)の電磁波を発信器から入射角0°にて試料に入射させ、試料をはさんで発信器と対峙する受信機で試料を透過した電磁波を受信して、ミリ波透過減衰量を測定した。
(5)外観
目視にて試料の外観を観察し、クラックが視認されない試料については「問題なし」とし、クラックが視認された試料については「微小クラック」と判定した。
目視にて試料の外観を観察し、クラックが視認されない試料については「問題なし」とし、クラックが視認された試料については「微小クラック」と判定した。
以上の結果より、実施例(29種類)は、図3、4に示すように、クロム膜等にクラックが生じ、クロム膜等が不連続構造膜となることから、表面抵抗が1.0×105Ω/□以上であり、ミリ波透過減衰量が5dB以下であった。また、反射率が40R%以上であった。
これは、大気中での部分酸化による内部応力と加熱時の樹脂基材からの外部応力とによりクロム膜にクラックが生じたことに起因する。また、このようにクロム膜にクラックが生じたことにより、クロム膜と密着しているアルミニウム膜にもクラックが生じた。
一方、比較例(5種類)は、アルミニウム膜にクラックの発生がなく、表面抵抗が6.0×101Ω/□以下であり、ミリ波透過減衰量が6dB以上であった。
これは、アルミニウムは、Pilling−Bedworth比率が1.28とクロムより小さく、且つ、線膨張係数が2.39×10−5/℃とクロムより大きいため、アルミニウム膜に生じる応力(内部応力及び外部応力)がクロム膜に生じる応力より小さいことに起因する。
これは、大気中での部分酸化による内部応力と加熱時の樹脂基材からの外部応力とによりクロム膜にクラックが生じたことに起因する。また、このようにクロム膜にクラックが生じたことにより、クロム膜と密着しているアルミニウム膜にもクラックが生じた。
一方、比較例(5種類)は、アルミニウム膜にクラックの発生がなく、表面抵抗が6.0×101Ω/□以下であり、ミリ波透過減衰量が6dB以上であった。
これは、アルミニウムは、Pilling−Bedworth比率が1.28とクロムより小さく、且つ、線膨張係数が2.39×10−5/℃とクロムより大きいため、アルミニウム膜に生じる応力(内部応力及び外部応力)がクロム膜に生じる応力より小さいことに起因する。
次に、表10に示すように、加熱時の温度(60℃、80℃又は120℃)を変更し、基材に厚さ3mmの板状のポリカーボネート(PC、ガラス転移点:124℃)、厚さ3mmの板状のアクリル樹脂(ガラス転移点:84℃)又は厚さ200μmのフィルム状のポリエチレンテレフタレート(PET、ガラス転移点:83℃)を用いた9種類の実施例と、基材に厚さ1mmのガラス(スライドガラス)を用いた3種類の比較例と、この4種類の基材を加熱しない4種類の比較例を作成した。各基材上には、膜厚が23nmのアルミニウム膜をスパッタリングで成膜し、その上に、膜厚が135nmのクロム膜をスパッタリングで成膜した。各スパッタリングの条件は、アルミニウム膜は出力400Wで成膜時間30秒、クロム膜は出力600Wで成膜時間90秒のそれぞれ前記条件と同じである。また、加熱の時間は2時間であった。
この実施例及び比較例の表面抵抗の測定値を表11に、反射率の測定値を表12にそれぞれ示す。なお、各実施例及び比較例はそれぞれ2試験体を作成し、それぞれ測定した。
また、比較例6(表面抵抗:3.54E+00、反射率:66.84R%)の表面(クロム膜側)の顕微鏡写真を図2に示す。
また、比較例6(表面抵抗:3.54E+00、反射率:66.84R%)の表面(クロム膜側)の顕微鏡写真を図2に示す。
以上の結果より、ガラス転移点より高い温度での加熱により変形したため測定不能であった実施例33、34を除き、実施例は表面抵抗2.00×105Ω/□以上であった。
一方、基材にガラスを用いたものは、加熱しても、図2に示すように、クロム膜等にクラックが生じず、表面抵抗が大きくならなかった。これは、ガラスは膨張率(線膨張係数)が樹脂より小さく、且つ、硬いことによる。
一方、基材にガラスを用いたものは、加熱しても、図2に示すように、クロム膜等にクラックが生じず、表面抵抗が大きくならなかった。これは、ガラスは膨張率(線膨張係数)が樹脂より小さく、且つ、硬いことによる。
次に、樹脂基材上にアルミニウム膜、クロム膜の順に成膜した後、樹脂基材と共に120℃で2時間加熱したものの、それぞれの膜の厚さの違いによる表面抵抗の違いをまとめたグラフを図8に示す。
図8より、クロム膜の膜厚がアルミニウム膜の膜厚以上である場合に、表面抵抗が1.00×104Ω/□以上となる。これは、加熱することによりクロム膜及びアルミニウム膜にクラックが生じ、それぞれ不連続構造膜となることによる。また、アルミニウム膜の膜厚を23nm以上にすることで、反射率が55R%以上となった。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
10 電磁波透過性光輝樹脂製品
11 樹脂基材
12 クロム膜
13 金属膜
11 樹脂基材
12 クロム膜
13 金属膜
Claims (10)
- 樹脂基材と、前記樹脂基材上に膜厚が20nm以上の不連続構造のクロム膜とを含む電磁波透過性光輝樹脂製品。
- 樹脂基材と、前記樹脂基材上にクロムより光反射率が高い金属からなる不連続構造の金属膜と、前記金属膜上に膜厚が20nm以上の不連続構造のクロム膜とを含む電磁波透過性光輝樹脂製品。
- 前記金属がアルミニウムである請求項2記載の電磁波透過性光輝樹脂製品。
- 前記金属膜が前記クロム膜より薄い請求項2又は3記載の電磁波透過性光輝樹脂製品。
- 前記樹脂基材がポリカーボネートである請求項1〜4のいずれか一項に記載の電磁波透過性光輝樹脂製品。
- 樹脂基材上にクロム膜を乾式メッキにより成膜し、
その後、前記樹脂基材と共に加熱することにより前記クロム膜を不連続構造膜にする電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法。 - 樹脂基材上にクロムより光反射率が高い金属からなる金属膜を乾式メッキにより成膜し、
前記金属膜上にクロム膜を乾式メッキにより成膜し、
その後、前記樹脂基材と共に加熱することにより前記金属膜と前記クロム膜とを不連続構造膜にする電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法。 - 前記金属がアルミニウムである請求項7記載の電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法。
- 前記樹脂基材と共に加熱する温度が60℃〜前記樹脂基材のガラス転移点(Tg)である請求項6〜8のいずれか一項に記載の電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法。
- 前記樹脂基材がポリカーボネートである請求項6〜9のいずれか一項に記載の電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法。
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