JP2018511686A - シリコーンの表面改質 - Google Patents

Abstract

本発明は、物品のシリコーンエラストマーベースの表面を改質するための方法であって、物品のシリコーンエラストマーベースの表面に真空紫外放射を行うことによって、シリコーンエラストマーベースの表面の摩擦係数を少なくとも５％低下させることを特徴とする、方法に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、シリコーン物品の表面を改質すること、及び改質された表面を有するシリコーン物品に関する。具体的には、本発明者らは、シリコーン物品の表面を改質して、シリコーン表面の摩擦係数を低下させることができることを見出した。シリコーン、例えば、シリコーンエラストマーは、弾力性、耐衝撃性、型成形可能で、熱、水分及び薬品に対する耐性がある。シリコーンエラストマーは、電気絶縁性であってもよい。場合によっては、シリコーンエラストマーは、ケーシングのような型成形物品の製造に使用されてもよい。型成形されたシリコーンエラストマーは、柔らかいが塵埃が付着しやすく、べとつくことさえあり得る表面を有する。電子デバイス、例えば、手持ち式電子デバイスのためのケーシングのような用途の場合、シリコーンエラストマー表面は、一般的に、より硬質のプラスチック材料でコーティング又は被覆されている。

米国特許出願公開第２０１３／００３７２０７号は、硬質シリコーン樹脂と基板とを接着する方法を記載しており、該方法は、硬質シリコーン樹脂の表面を励起処理する工程と、上記表面と基板とを重ね合わせて押圧する工程と、硬質シリコーン樹脂と基板とを接着する工程と、を含む。

米国特許出願公開第２０１０／３０４１３３号は、樹脂基板をハードコート層により被覆した透明樹脂板の製造方法を記載しており、該方法は、上記ハードコート層を湿式法によりシリコーンポリマーを用いて形成する工程と、上記ハードコート層の一領域に紫外光源による真空紫外光線を照射する工程と、を含み、真空紫外光線が２００ｎｍ未満の波長を有し、照射への曝露によって上記領域のみが二酸化ケイ素を主成分とする硬質膜に改質される。

Ｋ．Ｅｆｉｍｅｎｋｏらは、Ｊ．Ｃｏｌｌｏｉｄ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５４，３０６−３１５（２００２）において、例えばソフトリソグラフィーに使用するための、ＵＶ及びＵＶ／オゾン処理によるポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）エラストマーの表面改質を記載している。

Ｖ−Ｍ．Ｇｒａｕｂｎｅｒらは、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２００４，３７，５９３６−５９４３において、１７２ｎｍでの照射による架橋ＰＤＭＳの光化学的改質を記載している。照射により、ポリマーの表面自由エネルギーの大幅な増大及びポリマーの表面酸化が生じる。

Ｐ．Ｓｗｉｄｅｒｅｋらは、Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｍａｔｅｒ．Ｅｎｇ．２０１２，２９７，１０９１−１１０１において、Ｈ_２高周波プラズマ処理による、Ｘｅ_２エキシマＶＵＶ照射による、及び低エネルギー電子線による、薄い液体ＰＤＭＳ層の架橋を記載している。

本発明の、物品のシリコーンエラストマーベースの表面を改質するための方法は、物品に真空紫外線（ＶＵＶ）放射を行うことによって、シリコーン表面の摩擦係数を少なくとも５％低下させることを特徴とする。

本発明は、シリコーンエラストマーベースの表面を有する物品を含み、この表面は、上記プロセスによって改質され、少なくとも５％低下した摩擦係数を有する。

紫外（ＵＶ）光は、可視光よりも短いがＸ線よりも長い４００ｎｍ〜１０ｎｍの波長を有する電磁放射線である。真空紫外線（又はＶＵＶ）放射によって、本発明者らは、１２０〜２００ｎｍの波長の放射を意味する。

シリコーンエラストマーベースの表面を有する物品は、シリコーンエラストマー又はシリコーンエラストマーベースの組成物、すなわち、シリコーンエラストマーと相溶性ポリマーとのブレンド、又は微粒子状充填剤を含有するシリコーンエラストマー製の型成形物品であってもよい。物品は、例えば、射出成形、吹込成形、圧縮成形、又は押出によって型成形されてもよい。

シリコーンエラストマーベースの表面を有する物品は、シリコーンエラストマー又はシリコーンエラストマーベースの組成物が、物品の少なくとも一部上、又は最終的には物品の全外表面上に、オーバーモールドされた物品であってもよい。

あるいは、シリコーンエラストマーベースの表面を有する物品は、シリコーンエラストマーコーティングされた物品であってもよい。物品は、ナイロン又はポリエステルのような織物又は布地、シリコーンエラストマー強化織物のような強化織物、シリコーンエラストマーベースの物品であってもよい。このような場合、表面改質は、最終的なシリコーンエラストマーコーティングされた物品のシリコーンエラストマー特性を改変しない。

シリコーンエラストマーベースの表面によってコーティングされ得る更なる物品の例としては、種々の金属、熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、シリコーンゴムなどのゴム、裏地、電子部品及びコンポーネント、並びに発光素子が挙げられる。

本発明による真空紫外線処理は、好ましくはシリコーンエラストマー又はシリコーンエラストマーベースの組成物の硬化反応後、及びシリコーンエラストマー又はシリコーンエラストマーベースの組成物が型成形又はコーティングによって形作られた後に起こる。真空紫外線処理は、有利には、シリコーンエラストマー又はシリコーンエラストマーベースの組成物から製造された最終物品の後処理であってもよい。

シリコーンエラストマーは、アルケニル官能性オルガノポリシロキサン及びＳｉ−Ｈ官能性オルガノポリシロキサンを硬化することによって調製されてもよい。アルケニル官能性オルガノポリシロキサン及びＳｉ−Ｈ官能性オルガノポリシロキサンは、ヒドロシリル化触媒の存在下又は過酸化物触媒の存在下で硬化できる。

アルケニル官能性オルガノポリシロキサンは、一般的に１分子当たり少なくとも２個のアルケニル基、例えば、ビニル、ヘキセニル、アリル、ブテニル、ペンテニル、又はへプテニル基を有する。アルケニル官能性オルガノポリシロキサン中のアルケニル基以外のケイ素結合有機基の例には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシルなどのアルキル基、又はフェニル、トリル、キシリルなどのアリール基、又はＨＯＣＨ_２ＣＨ_２−のようなヒドロキシアルキル基、又はＨＯＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ（ＣＨ_２）_３−若しくはＨＯＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ（ＣＨ_２）_３−のようなエチレングリコール又はプロピレングリコールから誘導される基が挙げられる。アルケニル官能性オルガノポリシロキサンの全て又は一部は、主に直鎖状の分子構造を有してもよく、例えば、α，ω−ビニルジメチルシロキシポリジメチルシロキサン、メチルビニルシロキサン及びジメチルシロキサン単位のα，ω−ビニルジメチルシロキシコポリマー、並びに／又はメチルビニルシロキサン及びジメチルシロキサン単位のα，ω−トリメチルシロキシコポリマーを含み得る。アルケニル官能性オルガノポリシロキサンは、任意選択的に、アルケニル単位を含有する分枝状オルガノポリシロキサンを追加的に含むことができる。

Ｓｉ−Ｈ官能性オルガノポリシロキサンは、一般的に、１分子当たり少なくとも２個、好ましくは少なくとも３個のＳｉ結合水素原子を有する。例えば、低分子量有機ケイ素樹脂又は短鎖若しくは長鎖オルガノシロキサンポリマーであることができ、これは直鎖状でも環状でもよい。Ｓｉ−Ｈ官能性オルガノポリシロキサンは、例えば、一般式

を有し、式中、Ｒ^４は１０個以下の炭素原子を有するアルキル基又はアリール基を表し、Ｒ^３はＲ^４基又は水素原子を表し、ｐは０〜２０の値を有し、ｑは、１〜７０の値を有し、１分子当たり少なくとも２又は３個のケイ素結合水素原子が存在する。Ｒ^４は、例えば、メチル基のような１〜３個の炭素原子を有する低級アルキル基であり得る。好適なＳｉ−Ｈ官能性オルガノポリシロキサンの例としては、トリメチルシロキサン末端封鎖ポリメチルヒドロシロキサン、ジメチルヒドロシロキサン末端封鎖メチルヒドロシロキサン、ジメチルシロキサン−メチルヒドロシロキサンコポリマー及びテトラメチルシクロテトラシロキサンが挙げられる。これらの材料のうちの２種以上の混合物を使用してもよい。

オルガノポリシロキサン（Ｂ）中のＳｉ−Ｈ基の、オルガノポリシロキサン（Ａ）中の脂肪族不飽和基に対するモル比は、好ましくは少なくとも１：１であり、最大で８：１又は１０：１であり得る。例えば、Ｓｉ−Ｈ基の脂肪族不飽和基に対するモル比は１．３：１〜５：１の範囲である。

ヒドロシリル化触媒（Ｃ）は、好ましくは白金族金属（周期表の第ＶＩＩＩ族）又はその化合物である。白金及び／又は白金化合物が好ましく、その例は、白金微粉末、塩化白金酸又は塩化白金酸のアルコール溶液、塩化白金酸のオレフィン錯体、塩化白金酸とアルケニルシロキサンとの錯体、白金−ジケトン錯体、シリカ、アルミナ、又は炭素等に担持された金属白金、又は白金化合物を含有する熱可塑性樹脂粉末である。その他の白金族金属系の触媒の例としては、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、又はパラジウム化合物が挙げられる。例えば、上記の触媒は、次式で表すことができる。ＲｈＣｌ（ＰＰｈ_３）_３、ＲｈＣｌ（ＣＯ）（ＰＰｈ_３）_２、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２、ＩｒＣｌ（ＣＯ）（ＰＰｈ_３）_２、及びＰｄ（ＰＰｈ_３）_４（式中、Ｐｈはフェニル基を表す。）。

ヒドロシリル化触媒の更なる例としては、（^ＭｅｓＰＤＩ）ＣｏＮ_２及び（^ＭｅｓＰＤＩ）ＣｏＣＨ_３などの三座ピリジンジイミン配位子含有コバルト錯体、及びビス（トリメチルシリル）鉄（ＩＩ）テルピリジンなどの金属テルピリジン錯体が挙げられる。

シリコーンエラストマーは、アルケニル官能性オルガノポリシロキサン及びＳｉ−Ｈ官能性オルガノポリシロキサンから、ヒドロシリル化触媒の存在下で、典型的には２０〜２００℃、あるいは５０〜１９０℃、あるいは８０〜１９０℃の範囲の温度で硬化することによって調製できる。硬化は、例えば、金型内で行い、型成形されたシリコーン物品を作製することができる。アルケニル官能性オルガノポリシロキサンを含む組成物、Ｓｉ−Ｈ官能性オルガノポリシロキサン及び触媒は、例えば、射出成形して物品を形成することができ、又は組成物を射出成形によって物品の周りにオーバーモールドすることもできる。

過酸化物触媒の例としては、過酸化ベンゾイル、４−モノクロロベンゾイルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルクミルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシヘキサン、２，４−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシ−ジイソプロピルベンゼン、１，１−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシヘキサン−３，２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、又はクミル−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシドが挙げられる。これらの触媒は個々に使用されてもよく、２種以上の組み合わせで使用されてもよい。

シリコーンエラストマーは、アルケニル官能性オルガノポリシロキサン及びＳｉ−Ｈ官能性オルガノポリシロキサンから、過酸化物触媒の存在下で、５０〜２００℃の範囲の温度で硬化することによって調製できる。硬化は、例えば、射出成形又はオーバーモールディングによって金型内で行い型成形されたシリコーン物品を作製することができる。

本発明による表面改質の効果が得られるシリコーンエラストマーの別の種類は、２５℃で１０００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有するポリオルガノシロキサン含む高コンシステンシーエラストマーである。特記のない限り、本明細書に記載の全ての粘度値は、２５℃で測定した。ポリオルガノシロキサンゴムは、例えば末端シラノール基を有してもよく、過酸化物触媒で硬化することができる、又はアルケニル末端基を有してもよく、Ｓｉ−Ｈ官能性オルガノポリシロキサン及びヒドロシリル化触媒によって硬化することができる。高コンシステンシーエラストマーは、一般的に、剛性が高すぎるため射出成形できないが、圧縮成形によって、例えば、範囲内の温度で型成形及び硬化することができる。

シリコーンエラストマー組成物は、充填剤を含有してもよく、又は充填剤なしでもよい。充填剤は、シリカ又は改質シリカなどの強化充填剤を含有し得る。好適なその他の充填剤としては、粉砕石英、粉砕硬化シリコーンゴム粒子、カーボンブラック、ガラスミクロスフェア及び炭酸カルシウムが挙げられる。充填剤の量は、例えば、シリコーンエラストマー組成物の７５重量％以下であり得る。

シリコーンエラストマー組成物は、シラン、例えば、有機官能性シラン又は有機官能性シロキサンオリゴマーを更に含んでもよい。シラン中に通常存在し得る有機官能性基の例としては、アルケニル基のようなオレフィン性不飽和基、例えば、ビニル、アリル、１−プロペニル、イソプロペニル、又はヘキセニル基、又はアクリレート又はメタクリレート基が挙げられる。好適な不飽和シランの例としては、３−メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロイルプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン又はビニルトリエトキシシランが挙げられる。

シリコーンエラストマー組成物は、当該技術分野において既知のその他の添加剤を含んでもよい。かかる添加剤としては、限定するものではないが、顔料、接着促進剤、硬化遅延剤、増量充填剤、耐熱性改良剤、熱安定剤、難燃剤、阻害剤、鎖延長剤、可塑剤、導電性充填剤、熱伝導性充填剤が挙げられる。更なる添加剤としては、染料、レオロジー調整剤、殺真菌剤、殺生物剤、ＵＶ安定剤、水捕捉剤が挙げられる。

顔料の例としては、酸化鉄、ベンガラ、二酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラックが挙げられる。

接着促進剤の例としては、有機チタン酸エステルなどの有機チタン化合物、チタンキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、及びジルコニウムキレート化合物などの金属キレート化合物、アミノアルキルアルコキシシラン、メルカプトアルキルアルコキシシラン、エポキシ基含有オルガノアルコキシシラン、アクリルオキシ基含有オルガノアルコキシシラン、及びメタクリロイルオキシ基含有オルガノアルコキシシランなどのアルコキシシラン、エポキシ基、アルケニル基及びアルコキシ基を１つの分子内に含有するオルガノポリシロキサン、１，３，５−トリス（トリアルコキシシリルアルキル）イソシアヌレートなどのイソシアヌレート含有ケイ素基、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのようなエポキシアルキルアルコキシシランと３−アミノプロピルトリメトキシシランのようなアミノ置換アルコキシシランとの反応生成物、並びに所望によりメチルトリメトキシシラン、エポキシアルキルアルコキシシラン、メルカプトアルキルアルコキシシランのようなアルキルアルコキシシラン、及びそれらの誘導体が挙げられる。

硬化遅延剤の例としては、１−エチニル−１−シクロヘキサノール、２−メチル−３−ブチン−２−オール、３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール、３，５−ジメチル−１−オクチン−３−オール及び２−フェニル−３−ブチン−２−オールなどのアセチレン化合物、３−メチル−３−ペンテン−１−イン及び３，５−ジメチル−３−ヘキセン−１−インなどのエンイン化合物、ベンゾトリアゾールなどのトリアゾール、ホスフィン、メルカプタン、並びにヒドラジンが挙げられる。

増量充填剤の例としては、石英粉末、珪藻土、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが挙げられる。

耐熱性改良剤の例としては、酸化セリウム、水酸化セリウム、酸化鉄、カーボンブラック、鉄炭酸塩、セリウム水和物、チタニア、ジルコン酸バリウム、オクタン酸セリウム、オクタン酸ジルコニウム、及びポルフィリンが挙げられる。

難燃剤の例としては、カーボンブラック、アルミニウム三水和物、水酸化アルミニウム水和物、ウォラストナイトなどのケイ酸塩、白金及び白金化合物が挙げられる。

鎖延長剤の例としては、ＳｉＨ末端封鎖ポリジメチルシロキサンが挙げられる。

可塑剤の例としては、非反応性短鎖シロキサンであって、有機置換基が、例えば、メチル、ビニル若しくはフェニル又はこれらの基の組み合わせである末端トリオルガノシロキシ基を有するポリジメチルシロキサンなどで、一般的に約５〜約１００，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有するもの、ジアルキルフタレートであって、アルキル基が直鎖状及び／又は分枝状であってもよく、６〜２０個の炭素原子を含有する、例えば、ジオクチル、ジへキシル、ジノニル、ジデシル、ジアラニル及びその他のフタレート、アジピン酸、アゼライン酸及びセバシン酸のエステル、エチレングリコール及びその誘導体のなどのポリオール、リン酸トリクレシル及び／又はリン酸トリフェニルなどの有機リン酸エステル、ヒマシ油、キリ油、脂肪酸及び／又は脂肪酸のエステルが挙げられる。可塑剤の更なる例としては、線状（ｎ−パラフィン系）鉱油、分枝状（イソパラフィン系）鉱油及び／又は環状（ナフテン系）鉱油を含む鉱油留分、線状（ｎ−パラフィン系）鉱油、分枝状（イソパラフィン系）鉱油及び／又は環状（ナフテン系）鉱油を含む鉱油留分が挙げられる。

導電性充填剤の例としては、カーボンブラック、銀粒子などの金属粒子、金属酸化物充填剤、例えば、表面がスズ及び／又はアンチモンで処理された酸化チタン粉末、表面がスズ及び／又はアンチモンで処理されたチタン酸カリウム粉末、表面がアンチモンで処理された酸化スズ、並びに表面がアルミニウムで処理された酸化亜鉛などが挙げられる。

熱伝導性充填剤の例としては、粉末、フレーク及びコロイド状の銀、銅、ニッケル、白金、金、アルミニウム及びチタンなどの金属粒子、金属酸化物、特に酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）及び酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、セラミック充填剤、例えば、一炭化タングステン、炭化ケイ素及び窒化アルミニウム、窒化ホウ素及びダイヤモンドが挙げられる。

シリコーンエラストマーは、その硬度（ＤＩＮ５３５０５ショアＡ）、引張強度及び破断点伸び（ＤＩＮ５３５０４−Ｓ１）、並びに引裂伝播抵抗（ＡＳＴＭ Ｄ６２４Ｂ）によって特徴付けられてもよい。

表面をＶＵＶ放射に曝露するために種々の方法を使用してもよい。

真空紫外照射は、真空排気した容器内又はアルゴン、ヘリウム、キセノン、ネオン若しくは窒素のような不活性ガスを充満した容器内で実施できる。真空紫外照射は、周囲条件下で実施してもよいが、酸素制御雰囲気下、典型的には２％未満の酸素濃度でも実施してよい。真空紫外照射は、例えば、１重量％の酸素を含有する窒素雰囲気中で大気圧にて実施できる。真空紫外照射の光源は、例えば、１７２ｎｍの波長（７．２ｅＶの光子エネルギー及び１４ｎｍのスペクトル幅に対応する。）でインコヒーレント光を発するＸｅ_２ ^＊エキシマランプであってもよい。そのようなランプの例は、Ｏｓｒａｍ ＧｍｂＨが供給するＸｅｒａｄｅｘ（登録商標）真空紫外線エキシマランプである。ランプのアウターリムとシリコーン表面との間の距離は、例えば、１〜３０ｃｍであり得る。照射エネルギー密度は、例えば、２０〜２００Ｊ・ｃｍ^−２であり得る。照射時間は、例えば、１〜２０００秒であり得る。

一例として、ＶＵＶ光による照射は、次のように実施してもよい。すなわち、大気圧で、１％のＯ_２混和物と共に不活性ガスを充満した容器内においてである。１７２ｎｍの波長（７．２ｅＶの光子エネルギー及び１４ｎｍのスペクトル幅に対応する。）でインコヒーレント光を発するＸｅ^２エキシマランプ（Ｘｅｒａｄｅｘ（登録商標）ＶＵＶエキシマランプ、Ｏｓｒａｍ ＧｍｂＨ）を放射線源として使用してもよい。１０４〜４６Ｊ・ｃｍ^−２の照射エネルギー密度は、ランプのアウターリムと試料表面との間の距離を１〜３０ｍｍで変えることによって変更し得る。照射時間は９００秒であってもよい。

別の真空紫外放射線源は、Ｈｅｒａｅｕｓ Ｎｏｂｌｅｌｉｇｈｔ ＧｍｂＨのＢｌｕｅＬｉｇｈｔハイパワーエキシマシステムである。これは、例えば、１８５ｎｍ及び２５４ｎｍのような種々のピークのスペクトル線が利用できるドープ処理水銀／アマルガムランプである。

エキシマランプは、１２０〜２４０ｎｍのスペクトルで、Ａｒ_２ ^＊、Ｋｒ_２ ^＊、Ｘｅ_２ ^＊（それぞれ１２６、１４６、１７２ｎｍで発光）などの異なる種類の発光のものが存在する。例えば、Ｘｅ_２誘電体バリア放電の１７２ｎｍの放射は、ポリマーの除去、表面結合の活性化、ぬれ角の調節、メタライゼーション及び化学気相成長（ＣＶＤ）の誘発及び分子酸素の直接解離に使用できる。

別の方法には、３０Ｗ重水素ランプ装置がある。３０Ｗ重水素ランプの平均強度は、約２．２太陽光当量（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｕｎｓ）（２．４×１０−５Ｗ／ｃｍ^２）であった、ランプの強度は、２００ｎｍで自然に低下し、曝露＜１０^−５ｔｏｒｒ（１ｔｏｒｒ＝１３３，３２２Ｐａ）の減圧下、ランプと光線に垂直な試料板の中心との間の距離が５４ｃｍで実施した。ＶＵＶランプ放射を、より低い１１５ｎｍの遮断波長を提供するフッ化マグネシウム端窓に通した。ランプの強度の測定には、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）光電管を使用した。

更なる方法は、原子状酸素（ＡＯ）装置であり、これはＶＵＶ放射（１３０ｎｍにピーク強度）を発生し、ＡＯをブロックするための、ＭｇＦ_２レンズを有する。ＡＯ装置内のＶＵＶ放射の線量は定量的で、装置内での時間が長いほど、放射が「より多い」と定義されてもよい。ＡＯ装置は、高周波電源を使用して、空気の分圧の存在下で２枚のプレート間の振動電位を生じさせ、それによって酸素に富むプラズマを発生する。Ｏ_２の分子は切断されて原子状酸素を生成し、励起酸素原子におけるエネルギー準位間の電子の移動がＶＵＶ放射を生じる。ＡＯ装置内でＶＵＶのみを受けようとする試料を、試料の上部あわせ面をＭｇＦ_２レンズで覆って、保護固定具に配置した。これらのＭｇＦ_２レンズは、ＶＵＶを透過する。試料をＭｇＦ_２で覆ってＡＯから保護することによって、ＶＵＶがシリコーンエラストマーベースの物品の表面特性に影響するか否かを判断できる。

更に別の方法は、２００ｍＪ／ｃｍ^２〜１５００ｍＪ／ｃｍ^２の真空紫外線の曝露を含む。典型的には、曝露真空紫外線の波長は１７２ｎｍであってもよい。装置の例としては、ウシオ電機株式会社の真空紫外線曝露装置ＵＶＳ−１０００ＳＭが挙げられる。

照射は、静止モードでも移動モード（コンベアベルト上など）でも実施できる。

真空紫外放射は、一般的に、シリコーンエラストマーベースの表面の摩擦係数を少なくとも５％、あるいは少なくとも１０％、あるいは少なくとも１５％、あるいは少なくとも３０％、あるいは少なくとも５０％低下させる。

硬化コーティングの動摩擦係数は、ＤＩＮ５３３５７：１９８６−１１試験法によって、場合により２００ｇの滑り片により測定してもよい。

摩擦係数は、静摩擦係数及び動摩擦係数の両方を定めたＩＳＯ８２９５：１９９５（Ｅ）規格に従って測定してもよい。

摩擦係数は、静摩擦係数及び動摩擦係数の両方を定めたＡＳＴＭ Ｄ１８９４−０１規格のＳｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｍ ａｎｄ Ｓｈｅｅｔｉｎｇに従って測定してもよい。ＡＳＴＭ Ｄ１８９４−０１の方法とＩＳＯ８２９５：１９９５の方法とは、技術的に等価ではない。

摩擦係数は次のように測定してもよい。すなわち、厚さ２ｍｍの架橋シリコーンエラストマー箔（８０×３０ｍｍ）を、１９０ｇのおもり及び２４ｃｍ^２の接触面積を用いて金属製滑り片に固定し、１００ｃｍ／分の速度で引いて鋼板上を滑らせる。摩擦係数μは、次式から算出される。μ＝摩擦力／おもり。

真空紫外放射は、扱ったとき又は持ったときのシリコーン表面の感触も変え、表面は、べたつき又は粘着性がより少ないと感じられる。

真空紫外放射は、シリコーンエラストマーベース材料の上部表面の薄い層のみに改質又は作用効果がある。シリコーンエラストマーベース材料の改質表面層の深さ又は厚さは、一般的に１ｍｍ未満の厚さ、あるいは５００ｎｍ未満の厚さ、あるいは１００ｎｍ未満の厚さ、あるいは８００ｎｍ未満の厚さ、あるいは５０ｎｍ未満の厚さ、あるいは１０ｎｍ未満の厚さである。シリコーンエラストマーベース材料のバルク特性、例えば可撓性並びに引張及び曲げ強度、破断点伸び、透明度は、真空紫外放射によって実質的に変わらない。真空紫外放射は、シリコーンエラストマーベースの表面の摩擦係数を低下させ、シリコーンエラストマー物品の可撓性又は衝撃強度などのバルク物理特性を変えることなく、物品の表面の感触を改善する。

シリコーンエラストマーベース材料の表面改質は、永続的であり、すなわち、時間の経過により消滅せず、かつ使用時に摩滅しない。永続的とは、表面改質が、少なくとも物品を使用する限り続くことを意味する。このシリコーンエラストマーベース材料の表面改質の永続的効果は、プラズマ処理などのその他の表面処理方法と比べて有利である。

シリコーンエラストマーベースの表面を有する物品は、電子、電気、光学、医療又は通信デバイスの部品又はコンポーネントであってもよい。シリコーンエラストマーベースの表面を有する物品は、電子産業、自動車産業又は照明若しくは医療用途で使用され得る。

本発明は、腕時計用バンド、ＧＰＳブレスレット、並びにサングラス、老眼鏡などの眼鏡のテンプルチップ及びノーズパッドのような着用可能品に特に有利である。これらの品目は、シリコーンエラストマー組成物から型成形されてもよい。シリコーンエラストマーベースの表面の摩擦係数低下によって達成される表面感触の改善は、このような品目の長時間の着用をより快適にする。

本発明は、携帯電話（モバイルフォン）のような手持ち式電子デバイスにも特に有利である。手持ち式電子デバイス用ケーシングは、シリコーンエラストマー組成物から型成形することができ、又はシリコーンエラストマー組成物の表面層でオーバーモールドした別の材料から作製することもできる。本発明の方法によって改質されたシリコーンエラストマーベースの表面を有するデバイスの表面触感は、未改質のシリコーンエラストマーベースの表面よりもべたつきが少なく、硬質プラスチックのケーシングよりも魅力的に思われる場合がある。シリコーンエラストマー組成物から型成形され、本発明の方法によって改質された電子デバイスのケーシングは、より硬質なプラスチック材料でコーティング又は被覆する必要がない。

本発明は、タブレット及びラップトップコンピュータ用ケーシング、キーボードのキー、タッチパッド、キーボードのパームレストなどのその他の電子デバイスの部品及びコンポーネントに有用である。

医療用途では、本発明の方法によって有利に改質できるシリコーンエラストマー物品としては、管材料、メンブレン、シール及び人工装具並びにその他の型成形部品が挙げられる。摩擦係数低下による効果としては、整形外科で皮膚接触用途における摩擦低減、管操作及び管材料における塵埃付着の低減、フェースマスクの柔らかい触感の快適性及び麻酔／呼吸用デバイスにおける塵埃付着の低減、キーパッドの印字面保護、組立品のシリコーン部品のべたつき低減が挙げられる。

照明システムにおいて、硬化シリコーンエラストマー組成物は、高い透明度、耐屈曲性、曲げ及び熱に対する耐性を有し得る。材料の透明度及び／又は屈折率は、典型的には、曲げ又は熱によって影響されるべきではない。塵埃付着又は粘着性の認識は問題となり得る。硬化シリコーンエラストマー材料の透明度及び可撓性を維持しながら摩擦係数を低下させることは、照明用途に有利である。照明システムにおいて、シリコーンエラストマーベースの表面を有する物品は、光（例えば、可視光、赤外、紫外、遠紫外、Ｘ線、レーザーなど）を透過する光学部材若しくはコンポーネントであってもよく、高エネルギー、高出力の光を要するデバイスの光学部材又はコンポーネントであってもよく、薄膜又は超微小光学部材又はコンポーネントであってもよく、又は非常に小さいサイズの光学部材又はコンポーネントであってもよい。光学コンポーネントとしては、コリメータ、光導波路、光学フィルム、任意の種類の形状及び任意の種類の表面微細構造の太陽光集光器、例えば、フレネルレンズ、照明への利用で光出力を制御するために使用されるマイクロファセット又はサンドブラスト効果のものが挙げられる。

自動車産業において、シリコーンエラストマー組成物は、ハンドルスキン、ギアノブ、グリップハンドル、アームレスト、インテリアスキン、カーマット（カップホルダ、ゴミ箱、グローブボックスマットなど）、小型ノブ、スイッチ、及び大型部品、例えば、グローブボックスパネル、ダッシュボード、又はドアパネルに使用できる。更なる自動車用途としては、ミラーシール並びにインテリア及びエクステリアシールのような耐候用シールが挙げられる。かかる物品は、シリコーンエラストマー組成物から型成形又はオーバーモールドできる。

更なる用途において、自動車産業にては、シリコーンエラストマー組成物をエアバッグ用布地コーティングとして使用する。エアバック又はコーティングした布地に本発明による真空紫外放射を行うと、シリコーンエラストマーベースの表面の摩擦係数が低下し、エアバッグが膨張したときに開きやすくなる。真空紫外放射処理は、コーティングしたエアバッグのガスバリア特性又はエアバッグの圧力保持に悪影響を及ぼさない。更なる効果としては、折り畳みやすさ、硬質のトップコートよりも省スペース、熱遮蔽が挙げられる。

シリコーンエラストマー組成物は、一般的に、衝撃、熱、水、溶媒及び薬品に対する高い耐性を有し、ダクト及びケーブル絶縁、ホース、ブーツ、ベローズ、ガスケット、液体ラインコンポーネント及びエアダクト、建築用シール、家具の構成要素、シール、ボトル、ボトルの栓又はふた、缶及びカップなどの包装構成要素、ベーキングツール、焼き型、ベーキングフォームなどの調理器具部品及び付属品、並びにラケット、自転車部品のような、スポーツ及びレジャー用品、履物の底、及び玩具などの様々な用途に使用される。これらの物品のいずれも、本発明による真空紫外放射を行い、シリコーンエラストマーベースの表面の摩擦係数を低下させることができる。

本発明は、１）シリコーンエラストマー物品又は２）シリコーンエラストマーコーティングされた物品の、シリコーンエラストマーベースの表面の摩擦係数を少なくとも５％低下させるための真空紫外放射の使用も提供する。

本発明は、電子デバイス又は光学デバイス又は医療用デバイス又はスポーツ及びレジャー用デバイス又は玩具のための、ケースとして、上記の方法で処理された物品の使用を更に提供する。

シリコーンエラストマー（又はシリコーンゴム）片を、市販の液体シリコーンゴム組成物、Ｘｉａｍｅｔｅｒ（登録商標）ＲＢＬ−９２００−３０ＬＳＲ、Ｘｉａｍｅｔｅｒ（登録商標）ＲＢＬ−９２００−５０ＬＳＲ及びＸｉａｍｅｔｅｒ（登録商標）ＲＢＬ−９２００−７０ＬＳＲから調製した。これらの組成物は汎用射出成形材料を代表し、広い範囲の典型的なシリコーンゴム用途に好適である。３０、５０及び７０の数値は、これらの組成物から得られる硬化材料のショアＡ硬度を示す。典型的には、これらの組成物は、２成分型（成分Ａ及びＢ）で提供され、硬化の前に混合（反応）される。

個別のＬＳＲの成分Ａ及びＢを等量混合し、脱気して、２０２×１０８×３２ｍｍ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）の金型に注ぎ、１２０℃で１０分間プレス硬化した。次に、硬化したプレートを、Ｈｅｒａｅｕｓ Ｎｏｂｌｅｌｉｇｈｔ、Ｓｏｌｕｖａ ４．２０ＶＵＶ Ｍｏｄｕｌ型の低圧水銀ランプ（波長１８５ｎｍ及び２５４ｎｍ）（ＵＶ強度１４０ｍＷ／ｃｍ^２、波長２５４ｎｍ、距離１０ｍｍ、２３０×１４０ｍｍの照射面積を提供）で、それぞれ３分及び５分間のいずれかで照射した。

硬化したプレート（照射あり又はなし）を、摩擦係数の変化について試験した。結果を表１に記載する。

静摩擦係数及び動摩擦係数は、Ｚｗｉｃｋ社の装置を使用して、滑り補強板を試験片と共に移動させて摩擦を測定するＩＳＯ８２９５（１９９５年０１／１０制定）に従った構成で測定した。パラメータは次のように設定した。すなわち、滑り経路は長さ３００ｍｍ及び幅１５０ｍｍ、可動デバイスは２００ｇでテフロン（登録商標）表面を有し、移動の速度は１５０ｍｍ／分、力は２００Ｎとした。

摩擦係数は、静摩擦係数及び動摩擦係数のいずれも、未処理材料及び５分間照射した材料と比較したときに、初期値の１０％超、更には５０％超低下することが実証された。未処理材料の比較例１及び２は、表面が滑りにくく、いくらかの摩擦及び弾性相互作用が、可動デバイスが表面を滑らかに滑ることを妨げることから、滑り不良がある。

Claims (18)

1. 物品のシリコーンエラストマーベースの表面を改質するための方法であって、前記物品の前記シリコーンエラストマーベースの表面に真空紫外放射を行うことによって、前記シリコーンエラストマーベースの表面の摩擦係数を少なくとも５％低下させることを特徴とする、方法。
2. 前記物品の前記シリコーンエラストマーベースの表面がシリコーンエラストマーからなる、請求項１に記載の方法。
3. 前記シリコーンエラストマーが、アルケニル官能性オルガノポリシロキサン及びＳｉ−Ｈ官能性オルガノポリシロキサンのヒドロシリル化又は過酸化物硬化の反応生成物である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記物品が、シリコーンエラストマー製の型成形物品である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記シリコーンエラストマー製の型成形物品が、電子デバイス、光学デバイス、医療用デバイス、スポーツ及びレジャー用デバイス、又は玩具のための、ケースである、請求項４に記載の方法。
6. 前記シリコーンエラストマー製の物品が押出によって型成形される、請求項４に記載の方法。
7. 前記シリコーンエラストマー製の物品が管材料を含む、請求項４に記載の方法。
8. 前記物品が、自動車部品、又は電子デバイスのためのケースであり、前記シリコーンエラストマーが前記物品の少なくとも一部上にオーバーモールドされる、請求項４に記載の方法。
9. 前記物品がシリコーンエラストマーコーティングされた物品である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記物品が、コーティング、オーバーモールド、型成形又は押出され、その後真空紫外放射される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記真空紫外放射がエキシマランプを使用して実施される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記真空紫外放射が低圧水銀ランプを使用して実施される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記真空紫外放射がコンベアベルト上で実施される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. シリコーンエラストマーベースの表面を有する物品であって、前記表面が請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法によって改質された、物品。
15. 前記シリコーンエラストマーベースの表面が、１ｍｍ未満の厚さの改質表面層を有することを特徴とする、請求項１４に記載の物品。
16. 前記物品が、非シリコーンエラストマーコーティング層を有する型成形されたシリコーン物品である、請求項１４又は１５に記載の物品。
17. １）シリコーンエラストマー物品又は２）シリコーンエラストマーコーティングされた物品の、前記シリコーンエラストマーベースの表面の摩擦係数を少なくとも５％低下させるための真空紫外放射の使用。
18. 電子デバイス又は光学デバイス又は医療用デバイス又はスポーツ及びレジャー用デバイス又は玩具のための、ケースとしての、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法によって処理された物品の使用。