JP2012045819A - 加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
表面に意匠面を構成することとなる加飾膜層と、アンテナや回路パターンを構成することとなる金属膜層の両方を設けた樹脂シートを、簡単な製造プロセスで製造する。
【解決手段】
樹脂シートに加飾印刷を施行する工程、当該樹脂シートに導電性高分子微粒子含有塗料を塗布する工程、当該樹脂シートを脱ドープ用前処理液に浸す工程、 当該樹脂シートをめっき触媒金属を含有する触媒液に浸す工程、当該樹脂シートを無電解めっき液に浸す工程により、樹脂シートを製造する
【選択図】図1
Description
意匠面を備えた合成樹脂部品にアンテナや回路パターンを一体的に設ける方法としては、アンテナパターンや回路パターンを金属膜層で構成するようにするために、無電解めっきによって合成樹脂部品に金属膜層を設ける方法がある。
従来、合成樹脂部品の表面に無電解めっきを施行する場合、樹脂基材とめっき膜の密着性を向上させるために、めっき処理前に樹脂基材の表面に微細孔を形成するためのエッチング処理を施すことが不可欠であった。
意匠面として加飾膜層を設けた合成樹脂部品に対してこのようなエッチング処理を行うと、加飾膜層が破壊されてしまい、意匠面を構成し得なくなってしまう。 また、合成樹脂部品にエッチング処理を行った後に、加飾膜層を設けようとしても、合成樹脂部品の表面には、微細孔が存在しているためにきれいな加飾膜層を設けることが困難になってしまう。
また、エッチング処理を行った後に無電解めっきを施行する場合には、合成樹脂部品の樹脂材料としてエッチング処理可能な樹脂材料に限定されるという問題もあった。
(1) 樹脂シートの片面または両面に加飾膜層を構成する加飾印刷を施行するステップと、
(2) 当該樹脂シートの片面または両面であって、加飾膜層のない領域あるいは加飾膜層の上の所定領域に、導電性高分子微粒子含有塗料を塗布するステップと、
(3) 当該樹脂シートに塗布された導電性高分子微粒子を脱ドープするために、当該樹脂シートを脱ドープ用前処理液に浸すステップと、
(4) 脱ドープ処理された導電性高分子微粒子含有塗料の塗布領域にめっき触媒金属を付着させるために、当該樹脂シートを触媒液に浸すステップと、
(5) めっき触媒金属を付着処理した導電性高分子微粒子含有塗料の塗布領域に無電解めっきによる金属膜層を形成するために、当該樹脂シートをめっき液に浸すステップと、
からなる加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法を採用した。
(1) 樹脂シートの片面または両面に加飾膜層を構成する加飾印刷を施行するステップと、
(2) 当該樹脂シートの片面または両面であって、加飾膜層のない領域あるいは加飾膜層の上の所定領域に、還元性高分子微粒子含有塗料を塗布するステップと、
(3) 還元性高分子微粒子含有塗料の塗布領域にめっき触媒金属を付着させるために、当該樹脂シートを触媒液に浸すステップと、
(4) めっき触媒金属を付着処理した還元性高分子微粒子含有塗料の塗布領域に無電解めっきによる金属膜層を形成するために、当該樹脂シートをめっき液に浸すステップと、
からなる加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法を採用した。
樹脂シートに3次元的な立体形状を賦形するために、樹脂シートに絞り加工を施すステップを更に備えた加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法を採用した。
樹脂シートに3次元的な立体形状を賦形するために、樹脂シートに絞り加工を施すステップを更に備えた加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法を採用した。
なお、係る樹脂シートは、インモールド成形法、真空成形法、圧空成形法、ホットプレス成形法等に適用することができ(すなわち、合成樹脂部品の前駆体として利用すること)、表面に意匠面を構成することとなる加飾膜層と、アンテナや回路パターンを構成することとなる金属膜層の両方を備えた、多種多様な形状を有する合成樹脂部品を形成することが可能となった。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る樹脂シートの製造工程を示したものである。 第1の実施形態に係る樹脂シート101の製造工程は、大きく分けて以下の5つの工程から成り立っている。
(2) 当該樹脂シートに導電性高分子微粒子含有塗料を塗布する工程12
(3) 当該樹脂シートを脱ドープ用前処理液に浸す工程13
(4) 当該樹脂シートをめっき触媒金属を含有する触媒液に浸す工程14
(5) 当該樹脂シートを無電解めっき液に浸す工程15
なお、加飾印刷は樹脂シート101の片面だけ、あるいは両面に施行することができる。
本実施形態において使用される導電性高分子微粒子は、有機溶媒と水とアニオン系界面活性剤とを混合撹拌してなるO/W型の乳化液中に、π−共役二重結合を有するモノマーを添加し、該モノマーを酸化重合することにより製造される。
疎水性末端を複数有するアニオン系界面活性剤の中でも、スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルナトリウム(疎水性末端4つ)、スルホコハク酸ジ−2−エチルオクチルナトリウム(疎水性末端4つ)および分岐鎖型アルキルベンゼンスルホン酸塩(疎水性末端2つ)が好適に使用できる。
反応系中での酸化剤の量は、π−共役二重結合を有するモノマー1molに対して0.1mol以上、0.8mol以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.2〜0.6molである。0.1mol未満ではモノマーの重合度が低下し、導電性高分子微粒子を分液回収することが困難になり、一方、0.8mol以上では凝集して導電性高分子微粒子の粒径が大きくなり、分散安定性が悪化する。
(a)アニオン系界面活性剤、有機溶媒および水を混合攪拌し乳化液を調製する工程、
(b)π−共役二重結合を有するモノマーを乳化液中に分散させる工程、
(c)モノマーを酸化重合しアニオン系界面活性剤にポリマー微粒子を接触吸着させる工程、
(d)有機相を分液し導電性高分子微粒子を回収する工程。
ポリマー微粒子は球形の微粒子となるが、その平均粒径は、10〜100nmとするのが好ましい。
上記のように平均粒径の小さな微粒子にすることで、微粒子の表面積が極めて大きくなり、同一質量の微粒子でも、より多くの触媒金属を吸着できるようになり、それにより塗膜層の薄膜化が可能となる。
また、上記のようにして製造された導電性高分子微粒子でなくとも、例えば、市販で入手できる導電性高分子微粒子を塗料の成分として使用することもできる。
添加するバインダーとしては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタジエン、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ABS樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。
バインダーを使用する場合の使用量は、好ましくは導電性高分子微粒子又は導電性高分子微粒子1質量部に対して0.1質量部ないし60質量部である。バインダーが60質量部を超えると金属めっきが析出せず、バインダーが0.1質量部未満であると、樹脂フィルムへの密着性が弱くなりやすい。
通常、バインダーを使用するのが好ましい。
更に、本発明に使用する塗料は用途や塗布対象物等の必要に応じて、分散安定剤、増粘剤、インキバインダ等の樹脂を加えることも可能である。
導電性高分子微粒子を含有した塗料を塗布した領域には、後述するように無電解めっきによって金属膜層が形成される。 この金属膜層は、アンテナや回路パターンを構成することとなるため、導電性高分子微粒子を含有した塗料を塗布する領域は、アンテナや回路パターンとして必要な位置、パターン、寸法等に合わせて設定する必要がある。
これは、導電性高分子微粒子にはドーパントとして作用する物質が含まれており、その結果この微粒子は導電性を呈することになるため、これを用いて無電解めっきを行うためには脱ドープ処理が必要になるからである。
操作性及び経済性の観点からアルカリ性溶液を使用するのが好ましい。
アルカリ性溶液としては、緩和なアルカリ条件、例えば、1M 水酸化ナトリウム水溶液や、pH9ないし10程度の溶液で処理することができる。
具体的な溶液としては、1M 水酸化ナトリウム水溶液、ATSコンディクリンCIW−2(奥野製薬工業(株)社製)−10質量%水溶液(pH9〜10)等が挙げられる。
処理温度は、20ないし70℃、好ましくは30ないし60℃であり、処理時間は、2ないし10分、好ましくは、3ないし7分である。
上記の脱ドープ処理により、塗膜層の表面上の触媒金属吸着量が0.1μg/cm2以上となるようにするのが好ましい。
上記吸着量が0.1μg/cm2未満であると、均一な金属めっき膜を得ることが困難であるか又は金属が析出しにくくめっき膜が形成されにくくなる。
この触媒液は、無電解めっきに対する触媒活性を有する貴金属(触媒金属)を含む溶液であり、触媒金属としては、パラジウム、金、白金、ロジウム等が挙げられ、これら金属は単体でも化合物でもよく、触媒金属を含む溶液の安定性の点からパラジウム化合物が好ましく、その中でも塩化パラジウムが特に好ましい。
好ましい、具体的な触媒液としては、0.02%塩化パラジウム−0.01%塩酸水溶液(pH3)が挙げられる。
処理温度は、20ないし50℃、好ましくは30ないし40℃であり、処理時間は、0.1ないし10分、好ましくは、1ないし5分である。
この無電解めっき液は、通常、無電解めっきに使用されるめっき液であれば、特に限定されない。
即ち、無電解めっきに使用できる金属は、銅、金、銀、ニッケル、クロム等、全て適用することができるが、銅が好ましい。
無電解銅めっき浴の具体例としては、例えば、ATSアドカッパーIW浴(奥野製薬工業(株)社製)等が挙げられる。
処理温度は、20ないし50℃、好ましくは30ないし40℃であり、処理時間は、1ないし30分、好ましくは、5ないし15分である。
以上説明したような工程を経ることにより、無電解めっき液により処理された樹脂シート101の導電性高分子微粒子を含有した塗料を塗布した領域には金属膜層が形成され、その結果、極めて簡単な工程で、かつ低コストで、加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シート101の製造が可能となる。
このようにして得られた樹脂シート101は、インモールド成形法、真空成形法、圧空成形法、ホットプレス成形法等によって製造される合成樹脂部品の表皮部分または全体を構成する前駆体として使用することができ、表面に意匠面を構成することとなる加飾膜層と、アンテナや回路パターンを構成することとなる金属膜層の両方を備えた、多種多様な形状を有する合成樹脂部品を形成することができる。
もちろん、ここで得られた樹脂シート101は、インモールド成形法、真空成形法、圧空成形法、ホットプレス成形法等の成形工程を経ることなく、樹脂シート101の状態のままで最終的な合成樹脂部品を構成することもできる。
(1) 樹脂シートに加飾印刷を施行する工程21
(2) 当該樹脂シートに還元性高分子微粒子含有塗料を塗布する工程22
(3) 当該樹脂シートをめっき触媒金属を含有する触媒液に浸す工程24
(4) 当該樹脂シートを無電解めっき液に浸す工程25
本実施形態において使用される還元性高分子微粒子は、有機溶媒と水とアニオン系界面活性剤及びノニオン系界面活性剤とを混合撹拌してなるO/W型の乳化液中に、π−共役二重結合を有するモノマーを添加し、該モノマーを酸化重合することにより製造される。
(a)アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、有機溶媒および水を混合攪拌し乳化液を調製する工程、
(b)π−共役二重結合を有するモノマーを乳化液中に分散させる工程、
(c)モノマーを酸化重合させる工程、
(d)有機相を分液しポリマー微粒子を回収する工程。
ポリマー微粒子は球形の微粒子となるが、その平均粒径は、10〜100nmとするのが好ましい。
上記のように平均粒径の小さな微粒子にすることで、微粒子の表面積が極めて大きくなり、同一質量の微粒子でも、より多くのパラジウムを吸着できるようになり、それにより塗膜層の薄膜化が可能となる。
得られたポリマー微粒子の導電率は0.01S/cm未満であり、好ましくは、0.005S/cm以下である。
また、上記のようにして製造された還元性高分子微粒子でなくとも、例えば、市販で入手できる還元性高分子微粒子を塗料の成分として使用することもできる。
第2の実施形態における工程21、工程24、工程25は、第1の実施形態における工程11、工程14、工程15とそれぞれ同じであるため、説明は省略する。
(2) 当該樹脂シートに導電性高分子微粒子含有塗料を塗布する工程32
(3) 当該樹脂シートを脱ドープ用前処理液に浸す工程33
(4) 当該樹脂シートをめっき触媒金属を含有する触媒液に浸す工程34
(5) 当該樹脂シートを無電解めっき液に浸す工程35
(6) (2)と(3)の工程の間、あるいは(3)と(4)の工程の間、あるいは(4)と(5)の工程の間において、前記樹脂シートに絞り加工を施す工程36
第3の実施形態は、このような問題を解決するために考え出されたものであり、樹脂シート101上に無電解めっきによって金属膜層を形成する前、すなわち、前記(2)と(3)の工程の間、あるいは前記(3)と(4)の工程の間、あるいは前記(4)と(5)の工程の間において、インモールド成形法、真空成形法、圧空成形法、ホットプレス成形法等によって製造される最終的な合成樹脂部品の形状に合わせて、樹脂シート101を予め賦形しておくために、樹脂シート101に絞り加工を施すものである。
従って、第3の実施形態においては、樹脂シート101に所定の3次元的な形状を賦形した後に、無電解めっきによって金属膜層が形成されるようになっている。
(2) 当該樹脂シートに還元性高分子微粒子含有塗料を塗布する工程42
(3) 当該樹脂シートをめっき触媒金属を含有する触媒液に浸す工程44
(4) 当該樹脂シートを無電解めっき液に浸す工程45
(5) (2)と(3)の工程の間、あるいは(3)と(4)の工程の間において、前記樹脂シートに絞り加工を施す工程46
すなわち、樹脂シート101上に無電解めっきによって金属膜層を形成する前、すなわち、前記(2)と(3)の工程の間、あるいは前記(3)と(4)の工程の間において、インモールド成形法、真空成形法、圧空成形法、ホットプレス成形法等によって製造される最終的な合成樹脂部品の形状に合わせて、樹脂シート101を予め賦形しておくために、樹脂シート101に絞り加工を施すものである。
12, 22, 32, 42 導電性、または還元性高分子微粒子含有塗料塗布工程
13, 33 脱ドープ処理工程
14, 24, 34, 44 触媒処理工程
15, 25, 35, 45 無電解めっき処理工程
36, 46 絞り加工工程
Claims (6)
- 加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法であって、
(1) 樹脂シートの片面または両面に加飾膜層を構成する加飾印刷を施行するステップと、
(2) 当該樹脂シートの片面または両面であって、加飾膜層のない領域あるいは加飾膜層の上の所定領域に、導電性高分子微粒子含有塗料を塗布するステップと、
(3) 当該樹脂シートに塗布された導電性高分子微粒子を脱ドープするために、当該樹脂シートを脱ドープ用前処理液に浸すステップと、
(4) 脱ドープ処理された導電性高分子微粒子含有塗料の塗布領域にめっき触媒金属を付着させるために、当該樹脂シートを触媒液に浸すステップと、
(5) めっき触媒金属を付着処理した導電性高分子微粒子含有塗料の塗布領域に無電解めっきによる金属膜層を形成するために、当該樹脂シートをめっき液に浸すステップと、
からなる樹脂シートの製造方法。 - 加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法であって、
(1) 樹脂シートの片面または両面に加飾膜層を構成する加飾印刷を施行するステップと、
(2) 当該樹脂シートの片面または両面であって、加飾膜層のない領域あるいは加飾膜層の上の所定領域に、還元性高分子微粒子含有塗料を塗布するステップと、
(3) 還元性高分子微粒子含有塗料の塗布領域にめっき触媒金属を付着させるために、当該樹脂シートを触媒液に浸すステップと、
(4) めっき触媒金属を付着処理した還元性高分子微粒子含有塗料の塗布領域に無電解めっきによる金属膜層を形成するために、当該樹脂シートをめっき液に浸すステップと、
からなる樹脂シートの製造方法。 - 請求項1に記載の加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法であって、
前記(2)と(3)のステップの間、あるいは前記(3)と(4)のステップの間、あるいは前記(4)と(5)のステップの間において、
前記樹脂シートに3次元的な立体形状を賦形するために、前記樹脂シートに絞り加工を施すステップを更に備えることを特徴とする樹脂シートの製造方法。 - 請求項2に記載の加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法であって、
前記(2)と(3)のステップの間、あるいは前記(3)と(4)のステップの間において、
前記樹脂シートに3次元的な立体形状を賦形するために、前記樹脂シートに絞り加工を施すステップを更に備えることを特徴とする樹脂シートの製造方法。 - 請求項1又は3に記載の加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法であって、前記導電性高分子微粒子が導電性のポリピロールであることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
- 請求項2又は4に記載の加飾膜層と金属膜層を備えた樹脂シートの製造方法であって、前記還元性高分子微粒子が還元性のポリピロールであることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
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