JP5343005B2 - 樹脂製基材への金属装飾膜の積層方法及び金属装飾膜を備えた樹脂製基材 - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂製基材への金属装飾膜の積層方法及び金属装飾膜を備えた樹脂製基材に関する。
従来、電子機器、家電製品、自動車用外装・内装等に使用される樹脂製基材の表面には、下地処理のために塗布法等により膜厚１０μｍ程度の薄膜を積層した後、金属感を表現するために、湿式メッキ工法、スパッタリング法や真空蒸着法により金属装飾膜を積層するようにしている。
しかしながら、上記塗布法には、有機溶剤を使用するために環境に悪影響を与えるという問題があった。また、塗布法による場合、コストがかかる上に、良品率が低いという問題があった。また、更に、下地処理後に、連続してスパッタリング等を行うことが難しく、成膜装置自体の設置面積をコンパクトにすることができないという問題があった。
しかしながら、上記塗布法には、有機溶剤を使用するために環境に悪影響を与えるという問題があった。また、塗布法による場合、コストがかかる上に、良品率が低いという問題があった。また、更に、下地処理後に、連続してスパッタリング等を行うことが難しく、成膜装置自体の設置面積をコンパクトにすることができないという問題があった。
そこで、本発明は、樹脂製基材への密着性に優れ、その上に積層される金属装飾膜に十分な光沢を付与することが可能な樹脂製基材への金属装飾膜の積層方法及び金属装飾膜を備えた樹脂製基材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明者等は、鋭意検討の結果、下記の通り解決手段を見出した。
即ち、本発明の第１の実施の形態の樹脂製基材への平坦化膜の積層方法は、樹脂製基材に金属装飾膜を積層する方法であって、前記樹脂製基材は、電子機器、家電製品、自動車用外装・内装等に使用され、前記樹脂製基材上に、蒸着重合法によるポリ尿素の平坦化膜を積層した後、前記金属装飾膜を積層することを特徴とする。
また、本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態の樹脂製基材への平坦化膜の積層方法において、前記平坦化膜の成膜速度を、０．５μｍ／ｍｉｎ以上とし、その膜厚を、１μｍ〜１００μｍとすることを特徴とする。
また、本発明の第３の実施の形態の金属装飾膜を備えた樹脂製基材は、金属装飾膜を備えた樹脂製基材であって、前記金属装飾膜は、電子機器、家電製品、自動車用外装・内装等に使用され、前記樹脂製基材上に、蒸着重合法により形成されたポリ尿素の平坦化膜を介して積層されたものであることを特徴とする。
また、本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の形態の金属装飾膜を備えた樹脂製基材において、前記平坦化膜の膜厚を、１μｍ〜１００μｍとし、前記金属装飾膜の膜厚を、１０ｎｍ〜１００ｎｍとしたことを特徴とする。
即ち、本発明の第１の実施の形態の樹脂製基材への平坦化膜の積層方法は、樹脂製基材に金属装飾膜を積層する方法であって、前記樹脂製基材は、電子機器、家電製品、自動車用外装・内装等に使用され、前記樹脂製基材上に、蒸着重合法によるポリ尿素の平坦化膜を積層した後、前記金属装飾膜を積層することを特徴とする。
また、本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態の樹脂製基材への平坦化膜の積層方法において、前記平坦化膜の成膜速度を、０．５μｍ／ｍｉｎ以上とし、その膜厚を、１μｍ〜１００μｍとすることを特徴とする。
また、本発明の第３の実施の形態の金属装飾膜を備えた樹脂製基材は、金属装飾膜を備えた樹脂製基材であって、前記金属装飾膜は、電子機器、家電製品、自動車用外装・内装等に使用され、前記樹脂製基材上に、蒸着重合法により形成されたポリ尿素の平坦化膜を介して積層されたものであることを特徴とする。
また、本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の形態の金属装飾膜を備えた樹脂製基材において、前記平坦化膜の膜厚を、１μｍ〜１００μｍとし、前記金属装飾膜の膜厚を、１０ｎｍ〜１００ｎｍとしたことを特徴とする。
本発明によれば、表面に微細な凹凸面を有する樹脂製基材の表面に、密着性の高い平坦化膜を極めて薄い態様で積層することができる。また、平坦化膜上に形成される金属装飾膜に十分な光沢を付与することができる。
次に、本発明の実施の形態について説明する。
１ 処理室
２ 樹脂製基材
３ ホルダー
４ 真空排気系
５ 流路
６ 流路
７ 容器
８ 容器
９ バルブ
１０ ポリ尿素膜
１１ 金属装飾膜
１２ 保護膜（ポリ尿素膜）
２ 樹脂製基材
３ ホルダー
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５ 流路
６ 流路
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８ 容器
９ バルブ
１０ ポリ尿素膜
１１ 金属装飾膜
１２ 保護膜（ポリ尿素膜）
本発明の金属装飾膜の積層方法は、樹脂製基材上に、まず、蒸着重合法により高分子の平坦化膜を積層する。
高分子の平坦化膜の成膜速度については、特に制限はないが、０．５μｍ／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。
前記高分子の平坦化膜を形成する材料としては、ポリ尿素、ポリイミド、ポリアミド、ポリオキサジアゾール、ポリウレタン、ポリアゾメチン等の蒸着重合による成膜が可能な材料であれば特に制限するものではないが、ポリ尿素とすることが好ましい。樹脂製基材を保護する特性に優れているからである。
前記ポリ尿素は、芳香族アルキル、脂環状又は脂肪族のジイソシアネートモノマーと、芳香族アルキル、脂環状又は脂肪族のジアミンモノマーの蒸着重合により得ることができる。
原料モノマーのジイソシアネートとしては、例えば、化１に示される芳香族アルキルジイソシアネート、例えば、化２に示される脂環状ジイソシアネート又は、例えば、化３に示される脂肪族ジイソシアネートを使用することができる。
高分子の平坦化膜の成膜速度については、特に制限はないが、０．５μｍ／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。
前記高分子の平坦化膜を形成する材料としては、ポリ尿素、ポリイミド、ポリアミド、ポリオキサジアゾール、ポリウレタン、ポリアゾメチン等の蒸着重合による成膜が可能な材料であれば特に制限するものではないが、ポリ尿素とすることが好ましい。樹脂製基材を保護する特性に優れているからである。
前記ポリ尿素は、芳香族アルキル、脂環状又は脂肪族のジイソシアネートモノマーと、芳香族アルキル、脂環状又は脂肪族のジアミンモノマーの蒸着重合により得ることができる。
原料モノマーのジイソシアネートとしては、例えば、化１に示される芳香族アルキルジイソシアネート、例えば、化２に示される脂環状ジイソシアネート又は、例えば、化３に示される脂肪族ジイソシアネートを使用することができる。
また、原料モノマーのジアミンとしては、例えば、化４に示される芳香族アルキルジアミン、例えば、化５に示される脂環状ジアミン又は例えば、化６に示される脂肪族ジアミンを使用することができる。
これらの原料モノマーを真空中で蒸発させ、樹脂製基材上において重合反応させることにより、ポリ尿素の平坦化膜とすることができる。尚、真空の圧力については特に制限するものではないが、１０-３〜１００Ｐａ程度とすることができる。
尚、上記原料モノマーの具体例は以下の通りである。
＜ジイソシアネート＞
芳香族アルキル：1,3−ビス(イソシアネートメチル)ベンゼン、1,3−ビス(1−イソシアネート−1−メチルエチル)ベンゼン等
脂環状：1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルヘキシルイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、2,5(2,6)−ビス(イソシアネートメチル)ビシクロ[2,2,1]ヘプタン等
脂肪族：1,6−ジイソシアネートヘキサン、1,5−ジイソシアネート−2−メチルペンタン、1,8−ジイソシアネートオクタン、1,12−ジイソシアネートドデカン、テトライソシアネートシラン、モノメチルトリイソシアネートシラン等
＜ジアミン＞
芳香族アルキル：1,3−ビス(アミノメチル)ベンゼン、1,4−ビス(アミノメチル)ベンゼン、イソフタル酸ジヒドラジド等
脂環状：1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルヘキシルアミン、1,2−ジアミンシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、メチレンビス(4−シクロヘキシルアミン)、ピペラジン、2−ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、2,6−ジメチルピペラジン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン、1,3−ジ(4−ピペリジル)プロパン、ヒダントイン、ヘキサヒドロ−1H−1,4−ジアゼピン、バルビツール酸等
脂肪族：1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,12−ジアミノドデカン、ビス(2−アミノエチル)アミン、ビス(3−アミノプロピル)アミン、N,N’−ビス(アミノプロピル)メチルアミン、N−(3−アミノプロピル)−1,4−ブタンジアミン、N,N’−(3−アミノプロピル)−1,4−ブタンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド等
＜ジイソシアネート＞
芳香族アルキル：1,3−ビス(イソシアネートメチル)ベンゼン、1,3−ビス(1−イソシアネート−1−メチルエチル)ベンゼン等
脂環状：1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルヘキシルイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、2,5(2,6)−ビス(イソシアネートメチル)ビシクロ[2,2,1]ヘプタン等
脂肪族：1,6−ジイソシアネートヘキサン、1,5−ジイソシアネート−2−メチルペンタン、1,8−ジイソシアネートオクタン、1,12−ジイソシアネートドデカン、テトライソシアネートシラン、モノメチルトリイソシアネートシラン等
＜ジアミン＞
芳香族アルキル：1,3−ビス(アミノメチル)ベンゼン、1,4−ビス(アミノメチル)ベンゼン、イソフタル酸ジヒドラジド等
脂環状：1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルヘキシルアミン、1,2−ジアミンシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、メチレンビス(4−シクロヘキシルアミン)、ピペラジン、2−ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、2,6−ジメチルピペラジン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン、1,3−ジ(4−ピペリジル)プロパン、ヒダントイン、ヘキサヒドロ−1H−1,4−ジアゼピン、バルビツール酸等
脂肪族：1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,12−ジアミノドデカン、ビス(2−アミノエチル)アミン、ビス(3−アミノプロピル)アミン、N,N’−ビス(アミノプロピル)メチルアミン、N−(3−アミノプロピル)−1,4−ブタンジアミン、N,N’−(3−アミノプロピル)−1,4−ブタンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド等
前記高分子の平坦化膜の膜厚は、１μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。１μｍ未満であると、平坦化性能が問題であり、１００μｍ超えであると、膜の応力が増大するからである。
上記のように高分子の平坦化膜が形成された樹脂製基材上に、次に、金属装飾膜を、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により積層する。
この金属装飾膜の膜厚は、特に制限するものではないが、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とすること好ましい。１０ｎｍ未満であると、金属光沢が出ず、１００ｎｍ超えであると、膜応力が増大するからである。
また、金属装飾膜を構成する材料についても特に制限するものではないが、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、ＳＵＳ等を使用することができる。
この金属装飾膜の膜厚は、特に制限するものではないが、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とすること好ましい。１０ｎｍ未満であると、金属光沢が出ず、１００ｎｍ超えであると、膜応力が増大するからである。
また、金属装飾膜を構成する材料についても特に制限するものではないが、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、ＳＵＳ等を使用することができる。
更に、前記金属装飾膜を保護するために、前記金属装飾膜上に、有機溶剤を用いて保護膜を塗布形成するか、或いは、蒸着重合法による高分子膜を積層するようにしてもよい。保護膜の材料としては、具体的には、ポリ尿素、アクリル、ウレタン、アクリルウレタン等を使用することができる。その膜厚は、例えば、１０μｍ〜５０μｍとすることができる。尚、有機溶剤としては、例えば、アルコール系、アセトン系等を使用することができる。
上記の方法により、樹脂製基材の表面に密着性に優れた平坦化膜を極めて薄い態様で積層することができる。そして、この上に積層される金属装飾膜に十分な光沢を付与することができる。
尚、本発明における樹脂製基材は、樹脂であれば特に制限するものではないが、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等を使用することができる。また、樹脂製基材は、特に平面形状に限定されるものではなく、複雑な三次元形状であってもよい。
また、樹脂製基材の表面には、成型方法にもよるが、Ｒａ＝１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の微細な凹凸が通常残ることになる。本発明によれば、この程度の細かな凹凸面を極めて密着性の高い薄膜により平坦化することができる。
また、樹脂製基材の表面には、成型方法にもよるが、Ｒａ＝１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の微細な凹凸が通常残ることになる。本発明によれば、この程度の細かな凹凸面を極めて密着性の高い薄膜により平坦化することができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
図１は、本発明の方法を実施するための装置の一例を示すもので、図中１は処理室を示し、処理室１内にポリ尿素膜を形成せしめるべきＰＣ樹脂製基材２をホルダー３に回転自在に支持した。また、処理室１は、外部の真空ポンプその他の真空排気系４と、流路５，６を介して原料モノマーを封入したガラス製の容器７，８とに接続した。原料モノマーには、メチレンビス（４−シクロヘキシルアミン）と、１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサンとを使用した。尚、図中９はＰＣ樹脂製基材２と両蒸発用容器７，８との介在されるバルブを示す。
図１は、本発明の方法を実施するための装置の一例を示すもので、図中１は処理室を示し、処理室１内にポリ尿素膜を形成せしめるべきＰＣ樹脂製基材２をホルダー３に回転自在に支持した。また、処理室１は、外部の真空ポンプその他の真空排気系４と、流路５，６を介して原料モノマーを封入したガラス製の容器７，８とに接続した。原料モノマーには、メチレンビス（４−シクロヘキシルアミン）と、１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサンとを使用した。尚、図中９はＰＣ樹脂製基材２と両蒸発用容器７，８との介在されるバルブを示す。
上記装置構成において、ガラス製の容器７内のメチレンビス（４−シクロヘキシルアミン）を９４℃に加熱し、ガラス製の容器８内の１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサンを８６℃に加熱し、処理室１内の圧力を１Ｐａとなるまで真空排気系４により排気を行い、同室内の温度を２０℃とし、ＰＣ樹脂製基材２の温度を２０℃としてから、各原料モノマーを処理室１内に導入し、下記化７で示す蒸着重合反応により、図２に示すように、射出成形により形成された樹脂製基材２（Ｒａ＝１００）上に、成膜速度０．５μｍ／ｍｉｎで、膜厚１０μｍのポリ尿素からなる平坦化膜１０を積層した。尚、原料モノマー導入後の処理室１内の圧力は、５Ｐａであった。
次に、平坦化膜１０上に、スパッタリングにより、膜厚０．１μｍのＣｒからなる金属装飾膜１１を積層し、更に、その上から保護膜１２として膜厚１０μｍのポリ尿素膜を積層した。
次に、平坦化膜１０上に、スパッタリングにより、膜厚０．１μｍのＣｒからなる金属装飾膜１１を積層し、更に、その上から保護膜１２として膜厚１０μｍのポリ尿素膜を積層した。
上記平坦化膜１０は、膜厚１０μｍと極めて薄い膜であるにもかかわらず樹脂製基材２への密着性が優れており、しかも、その上に積層された金属装飾膜１１は優れた金属光沢を有することがわかった。
本発明は、電子機器（例えば、携帯電話外装）、家電製品（例えば、冷蔵庫の取っ手）、自動車用外装（例えば、フロントグリル）、内装部品（例えば、センターコンソール）等の樹脂製基材に広く利用することができる。
Claims (4)
- 樹脂製基材に金属装飾膜を積層する方法であって、前記樹脂製基材は、電子機器、家電製品、自動車用外装・内装等に使用され、前記樹脂製基材上に、蒸着重合法によるポリ尿素の平坦化膜を積層した後、前記金属装飾膜を積層することを特徴とする樹脂製基材への金属装飾膜の積層方法。
- 前記平坦化膜の成膜速度を、０．５μｍ／ｍｉｎ以上とし、その膜厚を、１μｍ〜１００μｍとすることを特徴とする請求項１に記載の金属装飾膜の積層方法。
- 金属装飾膜を備えた樹脂製基材であって、前記金属装飾膜は、電子機器、家電製品、自動車用外装・内装等に使用され、前記樹脂製基材上に、蒸着重合法により形成されたポリ尿素の平坦化膜を介して積層されたものであることを特徴とする金属装飾膜を備えた樹脂製基材。
- 前記平坦化膜の膜厚を、１μｍ〜１００μｍとし、前記金属装飾膜の膜厚を、１０ｎｍ〜１００ｎｍとしたことを特徴とする請求項３に記載の金属装飾膜を備えた樹脂製基材。
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