JP4269886B2 - 樹脂成形体の表面硬化方法及び表面硬化された樹脂成形体 - Google Patents
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樹脂成形体と、
金属酸化物からなる群から選択される少なくとも一つの材料からなるターゲットにパルス幅が100ピコ秒〜100ナノ秒でかつ照射強度が106W/cm2〜1012W/cm2であるパルスレーザー光を照射して発生せしめた金属原子を含む飛散粒子を波長50nm〜100nmの真空紫外光を照射しつつ前記樹脂成形体の表面近傍領域に侵入させてなる、前記樹脂成形体の表面近傍領域に分散している金属酸化物からなる群から選択される少なくとも一つの材料からなるナノ微粒子と、
からなることを特徴とするものである。
(i)50nm〜100nmの波長領域に少なくとも一つの光強度のピークを有すること、
(ii)50nm〜100nmの波長領域の光の全エネルギーが100nm〜150nmの波長領域の光の全エネルギーより高いこと、
(iii)50nm〜100nmの波長領域の光の全エネルギーが50nm以下の波長領域の光の全エネルギーより高いこと
(iv)50nm〜100nmの波長領域の光のエネルギー密度が樹脂成形体上で0.1μJ/cm2〜10mJ/cm2(より好ましくは1μJ/cm2〜100μJ/cm2)であること。なお、樹脂成形体上における前記エネルギー密度が0.1μJ/cm2より低くなると処理に要する時間が過度に長くなってしまう傾向にあり、他方、10mJ/cm2より高くなると樹脂成形体が分解されてしまう傾向にある。
[樹脂表面の硬化処理工程]
レーザー光源2としてYAGレーザー装置(スペクトラフィジックス社製、商品名:PRO−290)、処理容器3として石英窓付の真空容器(ステンレス鋼製、容量20リットル)、ターゲット4としてディスク形状の酸化亜鉛(高純度化学社製ZnO、純度4N、直径40mm、厚さ5mm)、樹脂成形体6としてポリアミド6(PA6)フィルム(宇部興産社製、1015Bフィルム、直径100mm、厚さ50μm)を用いて図1に示す樹脂成形体の表面硬化装置を作製した。なお、樹脂成形体6はターゲット4の法線に対する角度Θが60°となる位置に配置し、樹脂成形体6とターゲット4との間の距離(中心間の距離)は90mmとした。
このようにして樹脂表面の硬化処理を施した樹脂成形体の表面近傍領域の断面の超薄切片を作製し、透過型電子顕微鏡にて観察したところ、微粒子が分散している領域の深さ及び微粒子の平均粒径は以下の通りであった。また、実施例3で得られた表面硬化された樹脂成形体の表面近傍領域断面の電子顕微鏡写真を図2に示す。
実施例1 約 50nm 約 5nm
実施例2 約 70nm 約 5nm
実施例3 約100nm 約10nm。
樹脂表面の硬化処理を施した樹脂成形体から短冊状試験片(幅5mm×長さ40mm)を切り出し、アイティー計測社製粘弾性測定装置を用いて各試験片の28℃及び40℃における貯蔵弾性率(E’)並びに28℃及び40℃における力学損失(tanδ)を以下の測定条件:
測定温度範囲:25℃〜200℃
周波数:10Hz
動的振幅:0.05%
の下で測定した。得られた結果を表1及び表3に示す。
実施例1〜3で用いたポリアミド6(PA6)フィルムについて樹脂表面の硬化処理を施すことなく実施例1〜3と同様にして貯蔵弾性率及び力学損失を測定した。得られた結果を表1及び表3に示す。
樹脂表面の硬化処理工程において、樹脂成形体6の表面に飛散粒子aのみが到達し、真空紫外光L2は照射されないようにした以外は実施例3と同様にして樹脂表面が処理された樹脂成形体を作製し、実施例3と同様にして貯蔵弾性率及び力学損失を測定した。得られた結果を表1及び表3に示す。
樹脂成形体6として無機充填材分散ポリアミド6(NCH)フィルム(宇部興産社製、1015C2フィルム、クレイ2重量%添加、直径100mm、厚さ50μm)を用いるようにした以外は実施例3と同様にして樹脂表面が硬化処理された樹脂成形体を作製し、実施例3と同様にして貯蔵弾性率及び力学損失を測定した。得られた結果を表2及び表4に示す。また、実施例3と同様にして微粒子の分散状態を評価したところ、微粒子が分散している領域の深さは約70nm、微粒子の平均粒径は約10nmであった。
実施例4で用いた無機充填材分散ポリアミド6(NCH)フィルムについて樹脂表面の硬化処理を施すことなく実施例4と同様にして貯蔵弾性率及び力学損失を測定した。得られた結果を表2及び表4に示す。
樹脂表面の硬化処理工程において、樹脂成形体6の表面に飛散粒子aのみが到達し、真空紫外光L2は照射されないようにした以外は実施例4と同様にして樹脂表面が処理された樹脂成形体を作製し、実施例4と同様にして貯蔵弾性率及び力学損失を測定した。得られた結果を表2及び表4に示す。
Claims (7)
- 金属酸化物からなる群から選択される少なくとも一つの材料からなるターゲットにパルス幅が100ピコ秒〜100ナノ秒でかつ照射強度が106W/cm2〜1012W/cm2であるパルスレーザー光を照射して波長50nm〜100nmの真空紫外光及び金属原子を含む飛散粒子を発生させ、樹脂成形体の表面近傍領域に前記真空紫外光を照射しつつ前記飛散粒子を侵入させて金属酸化物からなる群から選択される少なくとも一つの材料からなるナノ微粒子を分散せしめることを特徴とする樹脂成形体の表面硬化方法。
- 前記樹脂成形体の表面近傍領域が、樹脂成形体の表面から200nmの深さの範囲の領域であることを特徴とする請求項1記載の樹脂成形体の表面硬化方法。
- 前記ナノ微粒子の平均粒径が1nm〜200nmであることを特徴とする請求項1又は2記載の樹脂成形体の表面硬化方法。
- 減圧状態、及び/又は、水素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス及びアルゴンガスからなる群から選択される少なくとも一種のガスを含有するシールドガス雰囲気下において前記樹脂成形体の表面近傍領域に前記ナノ微粒子を分散せしめることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の樹脂成形体の表面硬化方法。
- 樹脂成形体と、
金属酸化物からなる群から選択される少なくとも一つの材料からなるターゲットにパルス幅が100ピコ秒〜100ナノ秒でかつ照射強度が106W/cm2〜1012W/cm2であるパルスレーザー光を照射して発生せしめた金属原子を含む飛散粒子を波長50nm〜100nmの真空紫外光を照射しつつ前記樹脂成形体の表面近傍領域に侵入させてなる、前記樹脂成形体の表面近傍領域に分散している金属酸化物からなる群から選択される少なくとも一つの材料からなるナノ微粒子と、
からなることを特徴とする表面硬化された樹脂成形体。 - 前記樹脂成形体の表面近傍領域が、樹脂成形体の表面から200nmの深さの範囲の領域であることを特徴とする請求項5記載の表面硬化された樹脂成形体。
- 前記ナノ微粒子の平均粒径が1nm〜200nmであることを特徴とする請求項5又は6記載の表面硬化された樹脂成形体。
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