JP2010526210A - プラズマコーティングのエッジヒーリング及び現場修復 - Google Patents

Abstract

プラスチックガラスを修復する方法並びにプラスチックから過剰の又は不要のプラスチックを取り除いたことによって生じたエッジにプラズマ付着装置を用いてプラズマコーティングを局所的に適用するための方法が記載されている。

Description

プラスチックガラスの使用は周知であり、例えば自動車産業ではプラスチックガラスはウインドウ、ヘッドライト、及びテイルランプに用いることができる。そのようなプラスチックガラスの製造方法では、プラスチック基体は一般には耐候性層でコートされ、これが任意選択的に耐摩耗層の付着によりオーバーコートされる。この耐摩耗層はプラズマコーティングとすることができ、これは一般には減圧下の付着チャンバー中で付着される。

プラスチックガラスの製造では、タブ付きプラスチック基体を成型して製造工程の間のガラスのハンドリングを容易にすることが望ましいことがある。プラスチックガラスは、成型されたプラスチックのエッジに沿って、成型方法と提携して、ゲートを有することもある。これらのタブ又はゲートは、典型的には、その最終使用の前にガラスから取り除かれる。ガラスが成型されるのではなく熱成形される場合は外辺部に過剰のプラスチックが存在することがあり、これは、一般には、プラズマコーティングが適用された後に取り除かれる。タブ、ゲート又は過剰プラスチックを取り除いた後には、耐候性層又はプラズマコーティングでコートされていないエッジが残る。現時点での一般的な慣行は、エッジをコートされないままにしておくか、エッジをウェットコーティングにより処理するかである。エッジ上にコーティングがないこと又はウェットコーティングがあることは、コートされていないプラスチック又はウェットコートはガラスの残りの部分とは異種であるので続いて適用される接着剤つまりカプセル化が適用されると問題を引き起こし得る。このような問題に対処するためには、実用的で、実現可能な局所的プラズマコーティング方法が必要とされる。

プラスチックガラスで遭遇し得る別の問題は、例えば自動車のウインドウとしてのその使用の間に、プラズマコーティング層が剥がれ得ることである。結果として生じる表面損傷は、それが、ガラスのその部分を環境に曝すことになるので望ましいものではない。ウインドウ全体を交換することに伴う時間と費用のため、ウインドウをその位置のままで修復するのが望ましいであろう。しかしながら、現時点では、そのようなことを行うための実用的な方法はない。つまり、ウインドウをその位置のままで修復する実用的な方法が必要とされている。

本発明は、大気圧で運転されるプラズマ付着装置を用いて、エッジを局所プラズマコートするための方法を提供するものである。本発明は、また、プラスチックガラス上のプラズマコーティングを現場修復する方法も提供する。

本発明の１つの実施形態は、耐摩耗層を有する実質的に透明なプラスチックガラスであって、当該プラスチックガラスが欠陥又は損傷部分を更に有するものを修復し、その欠陥又は損傷部分にプラズマ付着装置を用いてプラズマコーティングを付着させることによって、その欠陥又は損傷部分を実質的に修復するための方法である。

本発明の別の実施形態では、プラスチックガラスは耐候性層も有する。

本発明の別の実施形態では、プラスチックガラスは熱可塑性高分子樹脂を含む。

本発明の別の実施形態では、プラスチックガラスは、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリスルホン樹脂、又はそれらのコポリマー若しくは混合物を含む。

本発明の別の実施形態では、プラズマ付着装置はほぼ大気圧で運転される。

本発明の別の実施形態では、耐候性層は、アクリル又はウレタンプライマーとウレタン又はシロキサントップコートとを有する。

本発明の別の実施形態では、プラズマコーティングは、シロキサンを含む試薬を用いて形成される。

本発明の別の実施形態では、新たな耐候性層が欠陥又は損傷部分にプラズマコートが適用される前に適用される。

本発明の別の実施形態は、プラスチックガラスから過剰の又は不要のプラスチックを取り除いたことによって生じたコートされていないエッジに、プラズマコーティング装置を用いてプラズマコーティングを局所的に適用するための方法である。

本発明の別の実施形態では、プラズマ付着装置はロボット連結されている。

本発明の別の実施形態では、プラスチックガラスから過剰の又は不要のプラスチックを取り除いたことによって生じたコートされていないエッジは、プラズマコーティングを付着する前に耐候性層でコートされる。

本発明の別の実施形態では、耐候性層はアクリル若しくはウレタンプライマー及び／又はウレタン若しくはシロキサントップコートを有する。

本明細書に提供されている説明から更なる応用可能な分野が明らかになるであろう。説明及び具体的な例は説明の目的のみを意図し、本開示の範囲を限定しようとするものではないことは理解されるべきである。

本発明によるエッジヒーリングを受けているウインドウガラスの模式見取り図である。 本発明による現場修復を受けているウインドウガラスの模式見取り図である。

本明細書で使われている、「自動車」という用語は、内蔵又は遠隔の動力設備によって駆動される多数のタイプの車両のいずれかを意味し、これには、以下に限定されるものではないが、乗用車、バン及びオートバイ、軽トラック、路上外走行車両を含む重量トラック、トレーラーハウスやキャンピングカーなどのレジャー用自動車、バスなどの大量輸送車両、列車などの機関車車両及びモノレールなどの他の軽量レール用車両、並びに海洋船舶及び航空機の少なくとも１つが含まれると見なすことができる。

本明細書で使われている、「エッジヒーリング」とは、プラスチックガラスから過剰の又は不要のプラスチックを取り除いたことによって生じたエッジのコートされていない部分にプラズマコーティングを局所的に適用することを意味する。

本明細書で使われている、「現場修復」とは、自動車ウインドウを修復するのに自動車からそのウインドウを取り外すことなしにプラズマコーティングを局所的に適用することを意味する。

プラスチックガラスの製造では、一般にはプラスチック基体は耐候性層でコートされ、これが任意選択的に耐摩耗層でオーバーコートされる。プラスチック基体は熱可塑性の高分子樹脂を含み得る。本発明の熱可塑性樹脂としては、以下に限定されるものではないが、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリスルホン樹脂、並びにこれらのコポリマー及び混合物が挙げられる。透明プラスチックガラスは、成型、熱成形、又は押出などの当業者に知られている任意の方法を用いることによって調製することができる。

当業界では多数の耐候性層の例が知られている。耐候性層は、以下に限定されるものではないが、シリコーン、ポリウレタン、アクリル、ポリエステル、及びエポキシ、並びにこれらの混合物又はコポリマーから構成することができる。耐候性層は、好ましくは、紫外線（ＵＶ）吸収性分子、例えば４，６−ジベンゾイル−２−（３−トリエトキシシリプロプル）レゾルシノール（ＳＤＢＲ）、４，６−ジベンゾイルレゾルシノール（ＤＢＲ）、シラン化ヒドロキシベンゾフェノン（ＳＨＢＰ）、ベンゾトリアキソール、トラジン、及びより一般的には例えばヒドロキシフェニルトリアジン、ヒドロキシベンゾフェノン類、ヒドロキシルフェニルベンゾトリアゾール類、ヒドロキシフェニルトリアジン類、ポリアロイルレゾルシノール類、及びシアノアクリレート類を含む。耐候性層は１つの均質な層とすることができ、或いは複数の副次層（例えばプライマーとトップコート）から構成することができる。プライマーは典型的にはトップコートをプラスチックパネルに接着させるのに助けとなるものである。プライマーとしては、例えば、以下に限定されるものではないが、アクリル、ポリエステル、エポキシ、並びにそれらのコポリマー及び混合物を挙げることができる。トップコートとしては、以下に限定されるものではないが、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、シリコーン、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリフッ化ビニリデン、シリコーンハードコート、及びこれらの混合物又はコポリマーを挙げることができる。

当業界では多数の耐摩耗層の例が知られている。耐摩耗層は１つの層から構成されてもよいし、或いは組成の異なる複数の中間層の組合せであってもよい。耐摩耗層は、以下に限定されるものではないが、プラズマ援用化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ：ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、膨張熱プラズマ式（ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｌａｓｍａ）ＰＥＣＶＤ、プラズマ重合、光化学蒸着、イオンビーム蒸着、イオンプレーティング蒸着、陰極（カソード）アーク蒸着（ｃａｔｈｏｄｉｃ ａｒｃ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング、蒸発、中空陰極活性化蒸着（ｈｏｌｌｏｗ−ｃａｔｈｏｄｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、マグネトロン活性化蒸着（ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、活性化反応蒸着（ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、熱化学蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、及びあらゆる公知のゾル−ゲルコーティング方法を含む、当業者に知られている任意の付着方法によって適用することができる。

膨張熱プラズマ反応器を用いた、特定のタイプのＰＥＣＶＤ法（以下、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ法と呼ぶ）が、２００５年１２月２９日にＵＳ２００５−９２８４３７４として公開された米国特許出願第１０／８８１，９４９号明細書（２００４年６月２８日出願）；及び２００５年９月１５日にＵＳ２００５−０２０２１８４として公開された米国特許出願第１１／０７５，３４３号明細書（２００５年３月８日出願）に詳細に記載されている（両方の文献の全体を参照により本明細書の記載の一部とする）。膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ法では、プラズマは、不活性ガス環境中で陰極に直流（ＤＣ）電圧をかけ、これが対応する陽極（アノード）プレートに放電することにより発生させられる。陰極近くの圧力は典型的には約１５０Ｔｏｒｒより高い（例えば、大気圧に近い）が、陽極近くの圧力はプラズマ処理チャンバー内で確立されている約２０ｍＴｏｒｒ〜約１００ｍＴｏｒｒのプロセス圧近くになっている。

耐摩耗層は、酸化アルミニウム、フッ化バリウム、窒化ホウ素、酸化ハフニウム、フッ化ランタン、フッ化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化スカンジウム、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、オキシ炭化ケイ素、水素化オキシ炭化ケイ素、炭化ケイ素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化イットリウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコニウム、又はこれらの混合物若しくはブレンドを含み得る。好ましくは、耐摩耗層は、付着された層中に残っている炭素及び水素原子の量に応じてＳｉＯ_ｘからＳｉＯ_ｘＣ_ｙＨ_ｚまでの範囲の組成で構成される。

耐摩耗層を形成させる際に用いるのに適している試薬としては、以下に限定されるものではないが、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン（Ｖ−Ｄ４）、ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭＳ）、ビニルトリメチルシラン（ＶＴＭＳ）、又は他の揮発性有機ケイ素化合物が挙げられる。有機ケイ素化合物は、プラズマ付着装置中で酸化、分解、そして重合される。

本発明は、大気圧で運転されるプラズマ付着装置１２を用いたプラスチックガラス１０のエッジヒーリングのための方法又はプラスチックガラス１０上のプラズマコーティングを現場修復するための方法を提供するものである。

本発明は、損傷を受けた部分１４に、そうでない部分に適用されているのと同種のプラズマコーティングを適用し、それによって、その後に適用する、適切な接着剤つまりカプセル化と適合性を持たせる共通のコーティングを提供するための手段を提案するものである。更に本発明は、プラズマコーティング中の欠陥又は損傷部分１５を、自動車に装備したままでウインドウ１０を修復するための手段を提案するものであり、これは保証経費を最小限度に抑え、ポリカーボネートウインドウの市場性を高める助けとなり得る。

プラスチックガラスから過剰の又は不要のプラスチックを取り除いたことによって生じたエッジのコートされていない部分の処理はこれまでウェットコーティングのみで行われてきた。ウェットコーティングは、その部品上の他の部分のプラズマコーティングとは異種なものである。これは、カプセル化つまり続いて適用される接着剤とのコーティング適合性に変化をもたらし得る。

本発明の方法は、大気圧で運転されるプラズマ付着装置１２を用いたエッジヒーリング及び現場修復を提供するものである。一般には、そのような大気圧装置は、公知であるが、圧縮空気及び高周波放電からもたらされるプラズマストリームによる表面クリーニングと活性化に使われている。例えば、ＰＶＡ ＴｅＰｌａ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．は、本発明で用いるのに適した大気の条件及び温度でプラズマストリームを発生する、ＰｌａｓｍａＰｅｎ（商標）という装置を販売している。またＰｌａｓｍａｔｒｅａｔ（商標）Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ Ｉｎｃ．はＯＰＦＮＡＩＲ（登録商標）プラズマジェットを販売している。本発明で用いるのにはこれらの装置が概して適している。

図１に見られるように、本発明では、プラズマ付着装置１２は、圧縮空気の代わりにアルゴンなどの不活性気体と高周波放電１３とを用いて生成されるプラズマストリーム１８中に導入されている適切なコーティング（例えばシロキサンコーティング）用試薬１６を使用する、大気圧の通常の作業環境で用いることができる。そのような大気圧装置は、プラスチックガラスのエッジヒーリングのためにロボット連結することができる。そのような装置１２のプラズマストリーム１８は、損傷を受けた部分１４及び処理されているガラス１０のエッジの幅に相当する幅の範囲内に限定することができる。エッジヒーリングに先立ち適切なウェットコーティング及び／又はプライマーが任意選択的にエッジに適用される。

図２に見られるように、本発明は、ガラス１０の欠陥又は損傷部分１５を現場修復用に対する、そのような装置１２の応用をも提供するものである。現場修復用には、装置１２を手で保持し、ウインドウを車両から取り外すことなく、元のコーティング及び／又はその下地のプラスチックと適合性があるコーティングを局所付着させて、そのウインドウ上の元のプラズマコーティングに対する損傷１５を修復するのに用いることができる。例えば、石衝撃によって生じた欠陥又は損傷表面１５はプラズマコーティング（例えばシロキサンコーティング１６）で埋められて、光学欠陥が隠され、新たに曝された表面を環境から保護することができる。欠陥又は損傷部分１５が耐候性層にも損傷を及ぼしている部分では、その欠陥又は損傷部分には、この装置を用いる前に、耐候性層を適用することができる。

ここまでの記載は単なる例示的性格のものであって、決して本発明又はその応用若しくは使用を限定しようとするものではない。当業者であれば、上記の記載から、具体的に説明された本発明の実施形態には、後記の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲を逸脱することなく改変及び変更がなされ得ることを理解するであろう。

Claims (13)

1. ａ）耐摩耗層を有する実質的に透明なプラスチックガラスであって、当該プラスチックガラスが欠陥又は損傷部分を更に有するものを準備するステップ；及び
   ｂ）大気圧プラズマ付着装置を用いて概ね前記欠陥又は損傷部分のみにプラズマコーティングを付着させ、それによって当該欠陥又は損傷部分が実質的に修復されるステップ
   を含む、プラスチックガラスを修復する方法。
2. 前記プラスチックガラスが耐候性層を更に有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記プラズマ付着装置がほぼ大気圧で運転される、請求項１に記載の方法。
4. 前記プラスチックガラスが、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、これらのコポリマー及びそれらの混合物の群から選択されるポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記耐候性層がアクリル又はウレタンプライマーとウレタン又はシロキサントップコートとを有する、請求項１に記載の方法。
6. 前記プラズマコーティングが、シロキサンを含む試薬を用いて形成される、請求項１に記載の方法。
7. 前記プラズマコーティングの付着に先立ち新たな耐候性層を前記欠陥又は損傷部分に適用するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
8. ａ）エッジの一部分がプラズマコートされていないプラスチックガラスを準備するステップ；及び
   ｂ）大気圧プラズマ付着装置を用いて前記エッジの一部分にプラズマコーティングを付着させるステップ
   を含む、プラスチックガラスのエッジヒーリングのための方法。
9. 前記プラズマコーティングが、シロキサンを含む試薬を用いて形成される、請求項８に記載の方法。
10. 前記プラズマ付着装置がロボット連結されている、請求項８に記載の方法。
11. 前記プラズマコーティングを付着させる前に前記エッジを耐候性層でコートするステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
12. 前記耐候性層がアクリル若しくはウレタンプライマー及び／又はウレタン若しくはシロキサントップコートを有する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記プラスチックガラスが、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリスルホン樹脂、並びにそれらのコポリマー及び混合物の群から選択されるポリマーを含む、請求項８に記載の方法。

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