JP5727354B2

JP5727354B2 - 樹脂製品及びその製造方法

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Publication number: JP5727354B2
Application number: JP2011254938A
Authority: JP
Inventors: 祐二渡邉; 裕治加納; 博世松井
Original assignee: Kojima Industries Corp
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: JP2013107321A

Description

本発明は、樹脂製品及びその製造方法とに係り、特に、樹脂ガラス（有機ガラス）として好適に使用可能な樹脂製品と、そのような樹脂製品の有利な製造方法とに関する。

従来から、優れた成形性と軽量性とを兼ね備えた樹脂製品が、例えば、自動車等の車両の内外装部品や、電気、電子部品、或いは建築用部品等として、広く利用されてきている。そして、そのような樹脂製品のうち、例えば、ポリカーボネート製の成形品からなる透明性の高い樹脂製品は、無機ガラスに比して、軽量性や耐衝撃性、加工性に優れているところから、無機ガラスを代替する樹脂ガラスとして、例えば、自動車等の車両のウインドウガラスや各種のディスプレイ、或いは様々な計器類のカバー等に使用されている。

ところで、ポリカーボネート製の樹脂製品は、紫外線に曝されると、変色や強度低下を引き起こす等、耐候性において問題があり、しかも、無機ガラスと比べて耐摩傷性（耐摩耗性と耐傷付き性）に劣るといった欠点をも有している。そのため、ポリカーボネート製の樹脂製品を、屋外で使用されるものであって、且つ表面の傷付きが重大な欠陥となる、例えば、自動車のウインドウガラス等として適用する場合には、かかる樹脂製品に対して、耐候性と耐摩傷性とを高めるための対策を講じる必要がある。

そこで、ポリカーボネート等の樹脂成形体からなる樹脂基材の表面に、耐候性に富んだアクリル樹脂層等からなるアンダーコート層を積層形成すると共に、このアンダーコート層上に、耐摩傷性に優れた無機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層からなるトップコート層を、更に積層形成してなる樹脂ガラスを、自動車等の車両のウインドウガラスに利用する試みも為されている。しかしながら、無機珪素化合物は、アクリル樹脂よりも硬度が格段に高い。そのため、そのような無機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層にてトップコート層が形成された従来の樹脂製品では、表面の耐摩傷性が効果的に高められ得るものの、急激な温度変化が生じたときに、無機珪素化合物からなるトップコート層が、熱膨張差応力等によって、アクリル樹脂からなるアンダーコート層から剥離してしまう恐れがあった。

かかる状況下、例えば、特開２０１０−２５３６８３号公報（特許文献１）には、ポリカーボネート等の樹脂成形体からなる樹脂基材の表面に、アクリル樹脂のアンダーコート層と、有機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層からなるトップコート層とが、その順番で積層形成されてなる樹脂製品（樹脂成形体）が、開示されている。このような樹脂製品においては、トップコート層が有機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層にて構成されていることによって、トップコート層とアンダーコート層との密着性の向上が図られて、トップコート層のアンダーコート層からの剥離が防止されるようになっているのである。

ところが、本発明者が、そのような従来のポリカーボネート製の樹脂製品の品質評価を行ったところ、有機珪素化合物層からなるトップコート層は、無機珪素化合物層からなるトップコート層よりも、耐摩傷性において劣るものであることが判明した。それ故、そのような有機珪素化合物層からなるトップコート層を有する樹脂製品では、表面の耐摩傷性を、例えば、自動車等の車両のウインドウガラス等において要求される程の極めて高いレベルにまで高めるのが困難なことが、明らかとなったのである。

特開２０１０−２５３６８３号公報

ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、優れた耐摩傷性を備えたトップコート層が、アンダーコート層を介して、樹脂基材の表面に、十分に高い密着性をもって積層形成されてなる樹脂製品と、そのような樹脂製品を有利に製造する方法とを提供することにある。

本発明者は、かかる課題の解決のために、種々、検討を重ねる過程で、有機珪素化合物層よりも耐摩傷性に優れた無機珪素化合物からなるターゲットを用いたスパッタリングにより、アンダーコート層の表面に対して、無機珪素化合物層を積層形成することを着想した。そして、そのようなスパッタリングによりアンダーコート層の表面に形成された無機珪素化合物のスパッタ層が、プラズマＣＶＤ法によってアンダーコート層の表面に形成された無機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層よりも、アンダーコート層に対する密着性に関して、格段に優れた特性を発揮することを見出したのである。

すなわち、本発明は、かかる知見に基づいて、更に鋭意研究を重ねた結果、完成されたものであって、その要旨とするところは、ポリカーボネート製の樹脂成形品からなる樹脂基材の表面上にアンダーコート層を積層形成すると共に、該アンダコート層上に、珪素化合物層からなるトップコート層を更に積層形成してなる樹脂製品において、前記トップコート層が、前記アンダーコート層側に位置する基層部と、該基層部に積層された表層部との複層構造を有すると共に、該基層部が、無機珪素化合物層からなるスパッタ層にて構成されている一方、該表層部が、無機珪素化合物層からなるプラズマＣＶＤ層にて構成されていることを特徴とする樹脂製品にある。

また、本発明にあっては、ポリカーボネート製の樹脂成形品からなる樹脂基材の表面上にアンダーコート層を積層形成すると共に、該アンダコート層上に、珪素化合物層からなるトップコート層を更に積層形成してなる樹脂製品の製造方法であって、（ａ）前記樹脂基材を準備する工程と、（ｂ）該樹脂基材の表面に、前記アンダーコート層を積層形成して、第一の積層体を形成する工程と、（ｃ）該第一の積層体をチャンバ内に収容して、該チャンバ内を真空状態とした後、該チャンバ内で、無機珪素化合物からなるターゲットを用いたスパッタリングを実施することにより、該第一の積層体の前記アンダーコート層上に、無機珪素化合物層からなるスパッタ層にて構成された、前記トップコート層の基層部を積層形成して、第二の積層体を形成する工程と、（ｄ）該第二の積層体を反応室内に収容して、該チャンバ内を真空状態とした後、該反応室内に、無機珪素化合物ガスと反応ガスとを導入して、それら無機珪素化合物ガスと反応ガスとをプラズマＣＶＤ法により反応させることにより、該第二の積層体における前記トップコート層の基層部上に、無機珪素化合物からなるプラズマＣＶＤ層にて構成された、該トップコート層の表層部を積層形成する工程とを含むことを特徴とする樹脂製品の製造方法をも、また、その要旨とするものである。なお、ここで言う反応ガスとは、プラズマＣＶＤ法の実施により、プラズマ化されて、無機珪素化合物ガスのプラズマと反応することにより、無機珪素化合物層を構成する無機珪素化合物を生成するものである。以下、同一の意味において使用する。かかる反応ガスとしては、酸素ガスや窒素ガス、アンモニアガス等が例示され、それらが単独で、或いは種々組み合わされて、使用される。

すなわち、本発明に従う樹脂製品においては、無機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層からなる、トップコート層の表層部において、十分に高い耐摩傷性が有利に発揮され得る。また、無機珪素化合物のスパッタ層からなる基層部において、トップコート層のアンダーコート層に対する優れた密着性が、効果的に確保され得る。更に、トップコート層の表層部と基層部とが、それぞれ、無機珪素化合物にて構成されているため、それら表層部と基層部と高い密着性も、安定的に確保され得る。

従って、本発明に従う樹脂製品にあっては、優れた耐摩傷性が発揮されるトップコート層が、アンダーコート層を介して、樹脂基材の表面に、剥離を生じさせない、十分に高い密着性をもって積層形成されてなる構造が、有利に実現され得る。そして、それにより、耐摩傷性が、自動車等の車両のウインドウガラス等において要求される程の極めて高いレベルにまで有利に高められ得るのであり、しかも、そのような優れた耐摩傷性が、より長期に亘って安定的に確保され得るのである。また、トップコート層をスパッタ層の単層構造とする場合に比して、トップコート層、ひいては樹脂製品全体の製造時間の短縮化が有利に図られ得るといった利点もある。

そして、本発明に従う樹脂製品の製造方法によれば、上記の如き優れた特徴を発揮する樹脂製品を、容易に且つ効率的に製造することができる。

本発明に従う樹脂製品の一実施形態を示す、部分断面説明図である。図１に示された樹脂製品を製造する際に実施される一工程例を示す説明図であって、アンダーコート層上に、トップコート層の基材層をスパッタリングによって形成している状態を示している。図２に示された工程に引き続いて実施される工程例を示す説明図であって、トップコート層の基材層上に、表皮層をプラズマＣＶＤにより形成している状態を示している。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。

先ず、図１には、本発明に従う構造を有する樹脂製品の一実施形態として、自動車のリヤウインドウ用の樹脂ガラス１０が、その部分断面形態において示されている。かかる図１から明らかなように、樹脂ガラス１０は、樹脂基材１２を有し、この樹脂基材１２の表面（図１での上面）には、アンダーコート層１４が積層形成されている。また、かかるアンダーコート層１４の表面（図１での上面であって、樹脂基材１２側とは反対側の面）上には、トップコート層１６が、更に積層形成されている。なお、以下からは、図１での上面を表面と言い、図１での下面を裏面と言うこととする。

より具体的には、樹脂基材１２は、透明な平板形態を呈し、ポリカーボネートを用いて射出成形された樹脂成形品にて構成されている。なお、樹脂基材１２は、ポリカーボネート製の樹脂成形品であれば、射出成形以外の手法で成形されたものであっても良い。また、樹脂基材１２の厚さは、何等限定されるものではなく、樹脂ガラス１０の用途や要求特性等に応じて適宜に決定されるものであって、ここでは２〜７ｍｍ程度の厚さとされる。

アンダーコート層１４は、樹脂ガラス１０に対して、紫外線耐性等に基づいた耐候性を付与すること等を目的として、樹脂基材１２表面に積層されるもので、薄膜形態を呈している。このようなアンダーコート層１４は、一般に、液状のアクリル樹脂やポリウレタン樹脂を樹脂基材１２表面上に塗布して、塗膜を成膜した後、加熱操作や紫外線照射を行って、かかる塗膜を硬化させることにより形成される。なお、このようなアンダーコート層１４は、形成工程の簡略化や迅速化、更には形成に要する設備コストの低減等を図る上において、紫外線硬化膜にて構成されていることが、望ましい。また、アンダーコート層１４は、耐候性を有するものであれば、上記例示以外の樹脂材料や硬化手法を採用して、形成することもできる。更に、かかるアンダーコート層１４は、単層構造であっても、複数層が積層された複層構造であっても良い。

アンダーコート層１４の厚さは、特に限定されるものではないものの、単層構造であっても、複層構造であっても、全体の厚さが、一般には８〜１２μｍ程度とされる。何故なら、アンダーコート層１４の厚さが、８μｍよりも薄いと、余りに薄いために、樹脂ガラス１０に対して十分な耐候性を付与することが困難となる恐れがあるからであり、また、アンダーコート層１４の厚さを１２μｍよりも厚くしても、樹脂ガラス１０の耐候性を更に向上させることは難しく、却って、材料費の無駄となる可能性があるからである。

トップコート層１６は、アンダーコート層１４上に直接に積層形成されて、アンダーコート層１４と密着する基層部１８と、この基層部１８上に積層形成されて、トップコート層１６の表面部分を与える表層部２０とからなる複層構造を有している。そして、本実施形態の樹脂ガラス１０においては、特に、基層部１８が、無機珪素化合物のスパッタ層にて構成されている一方、表層部２０が、無機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層にて構成されており、そこに、大きな特徴が存している。

すなわち、トップコート層１６の表層部２０は、薄膜形態を呈し、無機珪素化合物ガスと反応ガスとをプラズマＣＶＤ法により反応させることによって形成されたＳiＯ₂ やＳiＯＮ、Ｓi₃Ｎ₄ 等の無機珪素化合物層からなっている。よく知られているように、無機珪素化合物は、高い硬度を有し、それに基づいて、優れた耐摩耗性や耐傷付き性を発揮する。従って、本実施形態の樹脂ガラス１０では、トップコート層１６の表面部分が、そのような無機珪素化合物からなる表層部２０にて構成されていることによって、トップコート層１６、ひいては樹脂ガラス１０の表面に対して、優れた耐摩耗性や耐傷付き性が付与されているのである。

なお、かかる無機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層からなる表層部２０の厚さは、特に限定されるものではないものの、好ましくは１．０〜２．０μｍ程度とされる。何故なら、表層部２０の厚さが、１．０μｍよりも薄いと、余りに薄いために、樹脂ガラス１０に対して耐摩耗性や耐傷付き性を十分に付与することが困難となる恐れがあるからであり、また、表層部２０の厚さを２．０μｍよりも厚くしても、樹脂ガラス１０の耐摩耗性や耐傷付き性の更なる向上を望むことは難しく、却って、材料費の無駄となる可能性があるからである。

一方、トップコート層１６の基層部１８は、表層部２０よりも十分に薄い膜形態を呈し、無機珪素化合物からなるターゲットを用いたスパッタリングにより形成されている。また、この基層部１８も、表層部２０を構成する無機珪素化合物層と同じＳiＯ₂やＳiＯＮ、Ｓi₃Ｎ₄ 等の無機珪素化合物層からなっている。このように、トップコート層１６の基層部１８と表層部２０の両方が無機珪素化合物層にて構成されていることにより、それら基層部１８と表層部２０との間において、十分に高い密着性が、極めて安定的に確保されるようになっている。なお、かかるトップコート層１６の基層部１８と表層部２０とをそれぞれ構成する無機珪素化合物は、同一の化合物であっても、或いは互いに異なる化合物であっても良い。つまり、例えば、基層部１８が、ＳiＯ₂のスパッタ層からなる一方、表層部２０が、ＳiＯ₂のプラズマＣＶＤ層にて構成されていても良く、或いは例えば、基層部１８が、ＳiＯ₂のスパッタ層からなる一方、表層部２０が、Ｓi₃Ｎ₄ のプラズマＣＶＤ層にて構成されていても良いのである。

そして、ここでは、特に、基層部１８が、アンダーコート層１４上に、スパッタリングによって直接に形成されたスパッタ層にて構成されているところから、例えば、トップコート層１６が無機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層の単一層からなる場合に比して、トップコート層１６のアンダーコート層１４に対する密着性が、飛躍的に高められている。そして、それによって、トップコート層１６のアンダーコート層１４からの剥離が、効果的に防止され得るようになっている。これは、以下の理由によるものと考えられる。

すなわち、よく知られているように、プラズマＣＶＤ法は、基材を収容する反応室内で、原料ガスと反応ガスとをプラズマ化して、反応させ、それによって生成される生成物を、基材の表面上に、主に、重力にて堆積させることにより、かかる生成物からなる薄膜層を基材表面に形成するものである。一方、スパッタリングは、チャンバ内のガスのプラズマ化によって発生したイオンや電子をターゲットに衝突させて、ターゲットからスパッタ粒子を叩き出し、そして、かかるスパッタ粒子を、チャンバ内に収容された基材に衝突させて、付着させることにより、基材表面に薄膜層を形成するものである。即ち、スパッタリングでは、スパッタ粒子が、基材表面に対して、単に、重力によって堆積するだけではなく、基材表面に対して、高速で衝突することにより、突き刺さるように付着して、徐々に積み重ねられていくものと考えられる。それ故、そのようなスパッタリングによって形成されたスパッタ層からなる基層部１８では、プラズマＣＶＤ層では到底得られない、アンダーコート層１４の表面に対する十分に大きなアンカー効果が発揮されるようになる。そして、それによって、かかる基層部１８が、アンダーコート層１４を構成するアクリル樹脂やポリウレタン樹脂よりも高硬度の無機珪素化合物層にて構成されているにも拘わらず、アンダーコート層１４に対して、極めて高い密着性を発揮するものと推定されるのである。

このような無機珪素化合物のスパッタ層からなる基層部１８の厚さは、特に限定されるものではないものの、好ましくは５００〜１０００Å程度とされる。何故なら、基層部１８の厚さが５００Å未満であると、余りに薄過ぎるために、上記の如きアンダーコート層１４に対する密着性の向上効果が、十分に得られなくなる可能性があるからであり、また、基層部１８の厚さを１０００Åよりも厚くしても、トップコート層１６のアンダーコート層１４に対する密着性の更なる向上を望むことは難しく、却って、材料費の無駄となる可能性があり、しかも、基層部１８の形成に要する時間が長くなって、樹脂ガラス１０の生産性の低下を招く恐れがあるからである。

ところで、かくの如き優れた特徴を有する樹脂ガラス１０は、例えば、以下の手順に従って製造される。

すなわち、先ず、ポリカーボネート製の樹脂基材１２を射出成形等により成形して、準備する。この樹脂基材１２の成形方法は、射出成形に限定されるものではなく、公知の方法が適宜に採用可能である。

その後、準備された樹脂基材１２の表面に、アクリル樹脂やポリウレタン樹脂等の塗膜層を、公知のスプレー塗装やディッピング等により形成した後、かかる塗膜層を加熱したり、或いは紫外線に当てたりして硬化させる。これによって、樹脂基材１２の表面にアンダーコート層１４を積層形成して、第一の積層体２２（図２参照）を得る。

次いで、第一の積層体２２におけるアンダーコート層１４の表面上に、トップコート層１６の基層部１８を積層形成して、第二の積層体２４（図３参照）を得るのであるが、その際には、例えば、図２に示される如き構造を有するスパッタリング装置２６が用いられる。

図２から明らかなように、ここで用いられるスパッタリング装置２６は、真空チャンバ３０を備えた、従来より公知の構造を有している。即ち、このスパッタリング装置２６の真空チャンバ３０は、周壁部２８を有し、かかる周壁部２８の内周面における周上の一箇所には、ターゲット３２が、スパッタカソード３４を介して交換可能に取り付けられている。また、真空チャンバ３０の底壁部上には、第一の積層体２２を取り外し可能に支持する支持装置３６が、立設されている。更に、この支持装置３６には、図示しないスパッタアノードが設置されている。そして、周壁部２８の内周面上に位置するスパッタカソード３４と、支持装置３６に設けられたスパッタアノードとの間に、図示しない電源装置にて電圧が印加されるようになっている。なお、かかるスパッタリング装置２６では、周壁部２８が左右に分割可能とされている。そして、周壁部２８を左右に分割して、真空チャンバ３０内を開放した状態で、支持装置３６に支持される第一の積層体２２の交換や、周壁部２８の内周面上に取り付けられるターゲット３２の交換が、行われ得るようになっている。

また、真空チャンバ３０の周壁部２８の周方向の互いに異なる箇所には、ガス導入パイプ３８とガス排出パイプ４０とが、それぞれの一端部において、真空チャンバ３０内に開口した状態で接続されている。そして、ガス導入パイプ３８は、真空チャンバ３０側とは反対側の端部において、不活性ガスなどの反応ガスを供給するガス供給装置（図示せず）に接続されている。一方、ガス排出パイプ４０は、真空チャンバ３０側とは反対側の端部側において、真空ポンプ（図示せず）に接続されている。

そして、かくの如き構造とされたスパッタリング装置２６を用いて、第一の積層体２２のアンダーコート層１４の表面上に、トップコート層１６の基層部１８を積層形成する際には、先ず、図２に示されるように、周壁部２８の内周面上に、スパッタカソード３４を介して、ターゲット３２を取り付ける。ここで用いられるターゲット３２は、トップコート層１６の基層部１８を形成する無機珪素化合物からなるものが用いられる。具体的には、ＳiＯ₂やＳiＯＮ、Ｓi₃Ｎ₄ からなるものが、例示される。

また、真空チャンバ３０内の支持装置３６に対して、第一の積層体２２を、アンダーコート層１４の表面が周壁部２８の内周面上のターゲット３２と対向位置するように、支持させる。なお、上記したように、周壁部２８の内周面上へのターゲット３２の取付操作と、支持装置３６に対する第一の積層体２２の取付操作は、周壁部２８を左右に分割して、真空チャンバ３０を外部に開放させた状態で実施される。そして、それらターゲット３２と第一の積層体２２の取付操作の終了後に、真空チャンバ３０が密閉されて、図２に示される如き状態とされる。なお、必要に応じて、第一の積層体２２を支持装置３６に支持させる前に、第一積層体２２の裏面（アンダーコート層１４の積層側とは反対側の面）へのスパッタ層の形成を防止するためのカバーフィルムを、かかる裏面に対して、その全面を被覆するように、取り外し可能に装着する。

引き続いて、ガス排出パイプ４０に接続された真空ポンプ（図示せず）を作動して、真空チャンバ３０内を真空状態とする。このときの真空チャンバ３０内の圧力は、例えば１〜５Ｐａ程度とされる。その後、例えば、アルゴンガスなどの不活性ガスからなる反応ガスを、図示しないガス供給装置から、ガス導入パイプ３８を通じて、真空チャンバ３０内に導入する。

そして、反応ガスが真空チャンバ３０内に充満したら、図示しない電源装置を作動させて、スパッタカソード３４とスパッタアノード（図示せず）との間に所定の電圧を印加する。これによって、真空チャンバ３０内におけるターゲット３２と第一の積層体２２との間の空間にプラズマを発生させて、ターゲット３２の放出面（第一の積層体２２との対向面）においてスパッタリング現象を惹起させ、以て、ターゲット３２の放出面から無機珪素化合物の分子を叩き出す。そして、このターゲット３２から叩き出された無機珪素化合物の分子を、第一の積層体２２のアンダーコート層１４の表面に衝突させて、付着させる。かくして、第一の積層体２２のアンダーコート層１４の表面に対して、無機珪素化合物のスパッタ層からなる基層部１８（図２には明示せず）を積層形成して、第二の積層体２４（図３参照）を得る。

なお、上記の如きスパッタリング工程では、ターゲット３２から叩き出された無機珪素化合物の分子が、アンダーコート層１４の表面に対して高速で衝突して、突き刺さるように付着すると考えられる。そして、それによって、無機珪素化合物のスパッタ層からなる基層部１８が、より十分なアンカー効果を発揮して、アンダーコート層１４の表面に対して、一層強固に密着するようになる。

また、本工程では、電源装置の作動の開始と同時に、図示しないタイマ装置によって計時が開始され、その計測時間が予め設定された時間となったときに、電源装置の作動が停止させられる。これによって、スパッタリングによる基層部１８の積層形成操作が、予め設定された時間だけ継続され、そして、そのようなスパッタリング操作の継続時間に基づいて、基層部１８の厚さが制御されるようになっている。

次に、上記のようにして第二の積層体２４を得たら、この第二の積層体２４におけるトップコート層１６の基層部１８の表面上に、表層部２０を積層形成する。その際には、例えば、図３に示される如き構造を有するプラズマＣＶＤ装置４２が、用いられる。

図３に示されるように、ここで用いられるプラズマＣＶＤ装置４２は、平行平板方式を採用した従来のプラズマＣＶＤ装置と同様な基本構造を備えている。より具体的には、プラズマＣＶＤ装置４２は、反応室としての真空チャンバ４４を有している。この真空チャンバ４４は、チャンバ本体４６と蓋体４８とを更に含んで構成されている。チャンバ本体４６は、筒状の筒壁部５０と、かかる筒壁部５０の下側開口部を閉塞する下側底壁部５２とを備えた有底筒状乃至は筐体状を呈している。蓋体４８は、チャンバ本体４６の上側開口部５４の全体を覆蓋可能な大きさを有する平板にて構成されている。そして、かかる蓋体４８が、チャンバ本体４６の上側開口部５４を覆蓋した状態で、図示しないロック機構にてロックされることによって、チャンバ本体４６内が気密に密閉されるようになっている。

また、蓋体４８の下面には、上側ホルダ５６，５６が、一体的に立設されている。それら上側ホルダ５６，５６には、支持突起５８，５８が一体的に突設されている。そして、チャンバ本体４６内に収容されたカソード電極６０が、かかる支持突起５８，５８にて支持されて、上側ホルダ５６，５６に保持されている。また、カソード電極６０には、給電線６２の一端が接続され、この給電線６２の他端は、真空チャンバ４４外に設置された高周波電源６４に接続されている。

チャンバ本体４６の下側底壁部５２上には、下側ホルダ６６，６６が、一体的に立設されている。それら下側ホルダ６６，６６には、上側支持突起６８，６８と下側支持突起７０，７０とが、上下に離間して、それぞれ一体的に突設されている。そして、チャンバ本体４６内に収容されたアノード電極７２が、上側ホルダ５６，５６にて保持されたカソード電極６０と上下方向に所定距離を隔てて対向した状態で、下側支持突起７０，７０にて支持されて、下側ホルダ６６，６６に保持されている。このアノード電極７２は、アース接地されている。また、下側ホルダ６６，６６の上側支持突起６８，６８は、第二の積層体２４を支持可能とされている。

チャンバ本体４６の筒壁部５０の周上の一箇所には、排気パイプ７４が、チャンバ本体４６の内外を連通するように筒壁部５０を貫通して、設置されている。また、かかる排気パイプ７４上には、真空ポンプ７６が設けられている。そして、この真空ポンプ７６の作動によって、チャンバ本体４６内の気体が排気パイプ７４を通じて外部に排出されて、チャンバ本体４６が減圧されるようになっている。

また、筒壁部５０には、第一及び第二の２個の導入パイプ７８ａ，７８ｂが、筒壁部５０を貫通して、設置されている。そして、それら第一及び第二導入パイプ７８ａ，７８ｂにおいては、チャンバ本体４６内に突入して開口する一端側開口部が、それぞれ、第一及び第二ガス導入口８０ａ，８０ｂとされている。また、第一導入パイプ７８ａのチャンバ本体４６外への延出側の他端部には、原料ガスとしての無機珪素化合物ガスを、大気圧を超える圧力で収容する第一ボンベ８２ａが接続されている。第二導入パイプ７８ｂのチャンバ本体４６外への延出側の他端部には、反応ガスとしての酸素ガスを、大気圧を超える圧力で収容する第二ボンベ８２ｂが接続されている。更に、第一乃び第二ボンベ８２ａ，８２ｂの第一乃び第二導入パイプ７８ａ，７８ｂとの接続部には、開閉バルブ８４ａ，８４ｂが、それぞれ設けられている。

そして、かくの如き構造とされたプラズマＣＶＤ装置４２を用いて、第二の積層体２４のトップコート層１６の基層部１８上に、表層部２０を更に積層形成する際には、先ず、図３に示されるように、第二の積層体２４を、下側ホルダ６６，６６の上側支持突起６８，６８に支持させて、下側ホルダ６６，６６に保持させる。このとき、第二の積層体２４は、基層部１８の表面を上側に向けた状態で配置される。また、第一の積層体２２の裏面に、前記カバーフィルムが装着されていない場合には、必要に応じて、第二の積層体２４を下側ホルダ６６，６６に保持させる前に、第二の積層体２４の裏面（アンダーコート層１４とトップコート層１６の基礎部１８の形成側とは反対側の面）へのプラズマＣＶＤ層の形成を防止するためのカバーフィルムを、かかる裏面に対して、その全面を被覆するように、取り外し可能に装着する。

次いで、上側開口部５４を蓋体４８にて覆蓋した後、図示しないロック機構にて、蓋体４８をチャンバ本体４６にロックする。これにより、真空チャンバ４４内を気密に密閉する。そして、その後、真空ポンプ７６を作動させて、真空チャンバ４４内を減圧する。この減圧操作によって、真空チャンバ４４内の圧力は、例えば１０^-5〜５０Ｐａ程度とされる。

そして、真空チャンバ４４内の圧力が所定の値となったら、真空ポンプ７６を作動させたままで、第一導入パイプ７８ａと第二導入パイプ７８ｂとにそれぞれ接続された第一ボンベ８２ａの第一開閉バルブ８４ａと第二ボンベ８２ｂの第二開閉バルブ８４ｂとを各々開作動する。これにより、第一ボンベ８２ａ内の無機珪素化合物ガスを、第一ガス導入口８０ａを通じて、真空チャンバ４４内に導入する。また、それと共に、第二ボンベ８２ｂ内の酸素ガスを、第二ガス導入口８０ｂを通じて、真空チャンバ４４内に導入する。かくして、無機珪素化合物ガスと酸素ガスとを真空チャンバ４４内に充満させる。

なお、真空チャンバ４４内に導入される無機珪素化合物ガスを構成する無機珪素化合物は、公知のものの中から適宜に選択されて用いられる。具体的には、かかる無機珪素化合物としては、例えば、モノシラン（ＳiＨ₄）やジシラン（Ｓi₂Ｈ₆ ）等が、それぞれ単独で、或いはそれらが組み合わされて使用される。

また、無機珪素化合物ガスと共に、真空チャンバ４４内に導入される反応ガスも、トップコート層１６の表層部２０として形成されるべき無機珪素化合物層の種類に応じて、適宜に選択されるものである。従って、かかる反応ガスとしては、酸素ガスに代えて、例えば、窒素ガスやアンモニアガス等も使用可能であり、それらは、それぞれ、単独で、或いは適宜に組み合わされて用いられる。なお、前記したように、本工程で形成される表層部２０と先の工程で形成された基層部１８とは、それら各層２０，１８を構成する無機珪素化合物が、同一のものであっても、或いは互いに異なるものであっても良い。

真空チャンバ４４内に無機珪素化合物ガスと酸素ガスが充満して、真空チャンバ４４の内圧が所定の値となったら、高周波電源６４をＯＮ作動して、真空チャンバ４４内に配置されたカソード電極６０に対して、高周波電流を給電線６２を介して供給する（バイアス電圧を印加する）。これにより、カソード電極６０とアノード電極７２との間で放電現象を惹起させて、真空チャンバ４４内に充満した無機珪素化合物ガスと酸素ガスとをそれぞれプラズマ化し、無機珪素化合物ガスのプラズマと酸素ガスのプラズマとを、真空チャンバ４４内に、比較的に低温の状態で発生させる。

そして、真空チャンバ４４内の空間や第二の積層体２４の表面上（トップコート層１６の基層部１８の表面上）において、無機珪素化合物ガスのプラズマと酸素ガスのプラズマとの反応を生じさせて、それらの反応生成物たる無機珪素化合物を第二の積層体２４の全表面（トップコート層１６の基層部１８の全表面）に層状に堆積させる。このプラズマＣＶＤ法によって形成される無機珪素化合物層は、十分に高い硬度を有している。

その後、第一及び第二ボンベ８２ａ，８２ｂの第一及び第二開閉バルブ８４ａ，８４ｂの開作動から、予め設定された時間が経過したら、それら各開閉バルブ８４ａ，８４ｂを閉作動して、真空チャンバ４４内への無機珪素化合物ガスと酸素ガスの導入量をゼロとして、本工程を終了する。即ち、ここでは、トップコート層１６の基層部１８上に形成される表層部２０の厚さが、第一及び第二ボンベ８２ａ，８２ｂの第一及び第二開閉バルブ８４ａ，８４ｂの開作動時間によって、適宜に調節されることとなる。換言すれば、第一及び第二ボンベ８２ａ，８２ｂの第一及び第二開閉バルブ８４ａ，８４ｂの一定開作動量での開作動時間は、予め設定された、表層部２０の厚さの設定値等に応じて、適宜に決定されるのである。

かくして、第二の積層体２４の全表面上、即ち、トップコート層１６の基層部１８の全表面上に、無機珪素化合物層を、比較的に低い温度下で、しかも十分に速いスピードで形成する。そして、その結果、基層部１８の全表面上に、無機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層からなる表層部２０を積層形成し、以て、無機珪素化合物層からなるスパッタ層にて構成された基層部１８と、無機珪素化合物層からなるプラズマＣＶＤ層にて構成された表層部２０との複層構造を有するトップコート層１６を、アンダーコート層１４の全表面上に積層形成する。また、第二の積層体２４の裏面にカバーフィルムが装着されている場合には、トップコート層１６の形成後に、かかるカバーフィルムを取り外す。そうして、図１に示される如き構造を備えた、目的とする樹脂ガラス１０を得るのである。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の樹脂ガラス１０にあっては、樹脂基材１２に対して、十分な耐候性を有するアンダーコート層１４と、耐摩耗性及び耐傷付き性に優れたトップコート層１６とが積層形成されている。それ故、十分な耐候性と優れた耐摩耗性及び耐傷付き性とが、共に有利に発揮され得る。そして、特に、アンダーコート層１４上に、直接に積層されたスパッタ層からなる、トップコート層１６の基層部１８が、十分なアンカー効果によって、アンダーコート層１４に対して、容易には剥離しない、より一層高い密着性を発揮する。その結果として、かかる樹脂ガラス１０では、優れた耐摩耗性や耐傷付き性が、更に効果的に確保され得ると共に、厳しい環境変化の中でも、より長期に亘って安定的に維持され得るのである。

また、本実施形態の樹脂ガラス１０では、無機珪素化合物のスパッタ層からなる、トップコート層１６の基層部１８が、無機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層からなる、トップコート層１６の表層部２０よりも十分に薄肉とされている。このため、プラズマＣＶＤ操作よりも成膜レート（単位時間当たりの無機珪素化合物層の形成量）の低いスパッタリング操作の実施時間が、可及的に少なくされており、それによって、スパッタリング操作の実施に伴う生産性の低下が、可及的に抑えられ得る。

そして、本実施形態の樹脂ガラス１０が、上記の如き手法により、迅速且つ容易に製造可能となっているのである。

以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。

先ず、市販のポリカーボネート樹脂を用いて、公知の射出成形を行って、縦×横×厚さが１００×１００×５ｍｍの矩形平板からなる２個の透明な樹脂基材を得た。

次いで、それら２個の樹脂基材のそれぞれの表面に、市販のアクリル樹脂を塗布し、これに紫外線を照射して硬化させた。これにより、２個の樹脂基材のそれぞれの表面に、アクリル樹脂の塗膜層からなるアンダーコート層を形成して、２個の第一の積層体を得た。それら各第一の積層体のアンダーコート層の厚さは、何れも１０μｍであった。

そして、かくして得られた２個の第一の積層体のうちの１個を、図２に示される如き構造を有するスパッタリング装置の真空チャンバ内に、支持装置に支持させた状態で収容する一方、真空チャンバの周壁部上に、ＳiＯ₂からなるターゲットを、第一の積層体のアンダーコート層と対向位置するように取り付けた。その後、真空チャンバ内を真空状態とした。このときの真空チャンバの内圧を０．１〜０．４Ｐａとした。

引き続いて、真空チャンバ内に、アルゴンガスを導入して、充満させた後、真空チャンバに設置されたスパッタカソードとスパッタアノードとに接続される電源装置を２〜２０ＫＷの出力値で作動させて、真空チャンバ内におけるターゲットと第一の積層体との間の空間にプラズマを発生させた。かくして、公知のスパッタリング操作を実施することにより、第一の積層体のアンダーコート層上に、ＳiＯ₂層からなるスパッタ層を、トップコート層の基層部として積層形成して、第二の積層体を得た。かくして得られた第二の積層体におけるトップコート層の基層部の厚さは５００Åであった。

次に、上記のようにして得られた１個の第二の積層体を用い、これを、図３に示される如き構造を有するプラズマＣＶＤ装置の真空チャンバ内に収容した後、真空チャンバ内を真空状態とした。このときの真空チャンバの内圧を１Ｐａとした。

その後、真空チャンバ内に、酸素ガスと無機珪素化合物ガスたるモノシラン（ＳiＨ₄）ガスとを導入して、充満させた後、高周波電源からカソード電極に高周波電流を供給して、酸素ガスのプラズマとモノシランガスのプラズマを発生させた。これにより、トップコート層の基層部上に、ＳiＯ₂層からなるプラズマＣＶＤ層を、トップコート層の表層部として形成した。この表層部の形成操作を３０秒間、継続して実施した。なお、真空チャンバ内へのモノシランガスの導入量は０．８３ｍｌ／ｓｅｃ（５０ｓｃｃｍ）、真空チャンバ内への酸素ガスの導入量は０．８３ｍｌ／ｓｅｃ（５０ｓｃｃｍ）とした。また、高周波電源の出力値を２０００Ｗとした。このプラズマＣＶＤ法によって形成された表層部の厚さは、１μｍであった。

かくして、図１に示されるように、ポリカーボネート製の樹脂基材の表面にアンダーコート層が形成されると共に、ＳiＯ₂層からなるスパッタ層にて構成された基層部と、ＳiＯ₂ 層からなるプラズマＣＶＤ層にて構成された表層部との複層構造を有するトップコート層が、アンダーコート層上に積層形成されてなる透明な樹脂製品を得た。そして、この樹脂製品を実施例１とした。

一方、先に形成された２個の第一の積層体のうちの残りの１個を用い、これを、図３に示される如き構造を有するプラズマＣＶＤ装置の真空チャンバ内に収容した。そして、前記実施例１の樹脂製品の製造時において、第二の積層体にＳiＯ₂のプラズマＣＶＤ層からなる表層部を形成する際と同様な操作を実施し、それによって、残りの１個の第一の積層体におけるアンダーコート層に対して、ＳiＯ₂層からなるプラズマＣＶＤ層を、トップコート層として、直接に形成した。即ち、トップコート層をＳiＯ₂層からなるプラズマＣＶＤ層の単層構造において形成した。このトップコート層の厚さは１μｍであった。なお、このプラズマＣＶＤ法によるトップコート層の形成操作は、かかる操作の実施時間を１２００秒とする以外、その他の操作条件を、実施例１の樹脂製品におけるトップコート層の表層部の形成時と同様とした。

かくして、ポリカーボネート製の樹脂基材の表面にアンダーコート層が形成されると共に、ＳiＯ₂層からなるプラズマＣＶＤ層にて構成された、単層構造を有するトップコート層が、アンダーコート層上に積層形成されてなる透明な樹脂製品を得た。そして、この樹脂製品を比較例１とした。

そして、上記のようにして得られた実施例１と比較例１の２種類の透明な樹脂製品を用いて、それら実施例１の樹脂製品と比較例１の樹脂製品の耐傷付き性と、アンダーコート層に対するトップコート層の密着性とに関する評価試験を以下のようにして実施した。その結果を、下記表１に示した。

＜耐傷付き性試験＞
ＪＩＳＲ３２１１に準拠したテーバー摩耗試験の実施前後におけるヘイズ値の差：ΔＨを、ＪＩＳＲ３２１２に基づいて測定した。そして、その測定値：ΔＨが２．０％以下のものを、耐摩耗性に優れたものとして、評価結果を○で示し、ΔＨが２．０％を超えるものを、耐摩耗性に劣るものとして、評価結果を×で示した。なお、テーバー摩耗試験の実施に際しては、型番：ＣＳ−１０Ｆ（テーバー社製）の摩耗輪を使用した。また、ヘイズ値の測定には、ヘイズ値測定機［型番：ＨＺ−２Ｐ（スガ試験機株式会社製）］を使用した。ここで、ΔＨの値が２．０％のものの評価結果を○としたのは、以下の理由による。即ち、自動車用のフロントガラスに使用される樹脂ガラスには、ＪＩＳＲ３２１１に準拠したテーバー摩耗試験の実施前後におけるヘイズ値の差：ΔＨが２．０％以下であることが要求される。それ故、ここでは、ΔＨの値が２．０％のものの耐傷付き性に関する評価結果を○としたのである。

＜密着性試験＞
ＪＩＳＫ５６００−５−６に準拠して実施した。そして、密着性試験の結果、剥離がなかったものを、密着性に優れたものとして、評価結果を○で示し、剥離が軽微であったものを、密着性に僅かに劣るものとして、評価結果を△で示した。

かかる表１の結果から明らかなように、実施例１の樹脂製品は、耐傷付き性試験の評価結果と密着性試験の評価結果が、何れも○となっている。これに対して、比較例１の樹脂製品は、耐傷付き性試験の評価結果が○となっているものの、密着性試験の評価結果が△となっている。このことから、本発明に従って、トップコート層を、無機珪素化合物層からなるスパッタ層にて構成された基層部と、無機珪素化合物層からなるプラズマＣＶＤ層にて構成された表層部の複層構造とすることによって、初めて、優れた耐傷付き性とアンダーコート層に対する優れた密着性の両方を十分に確保可能となることが、明確に認識され得るのである。

以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。

例えば、トップコート層１６の表層部２０の形成に際して用いられるプラズマＣＶＤ装置は、例示された構造を有するもの以外にも、公知の構造を有するものが、適宜に採用可能である。即ち、並行平板方式以外の、例えば、誘導結合方式やアークを発生するプラズマガンを用いた方式の構造を採用することもできる。

また、アンダーコート層１４とトップコート層１６を、樹脂ガラス１０の両面に設けても良い。その際にあっても、樹脂ガラス１０の両面に設けられるトップコート層１６が、何れも、無機珪素化合物層からなるスパッタ層にて構成された基層部と、無機珪素化合物層からなるプラズマＣＶＤ層にて構成された表層部の複層構造とされる。

さらに、１個の真空チャンバに対して、プラズマを発生させるための装置とスパッタリングターゲットとを設置可能であれば、そのような１個の真空チャンバ内で、スパッタリングによる基層部１８の形成操作と、プラズマＣＶＤ法による表層部２０の形成操作とを連続的に実施しても良い。

加えて、前記実施形態では、本発明を、自動車のリヤウインドウ用の樹脂ガラスに適用したものの具体例を示したが、本発明は、ポリカーボネート製の樹脂成形品からなる樹脂基材の表面上に、アンダーコート層と、珪素化合物層からなるトップコート層とが、その順に積層形成されてなる樹脂製品の何れに対しても、有利に適用され得るものであることは、勿論である。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。

１０樹脂ガラス１２樹脂基材
１４アンダーコート層１６トップコート層
１８基層部２０表層部
２２第一の積層体２４第二の積層体
２６スパッタリング装置４２プラズマＣＶＤ装置

Claims

ポリカーボネート製の樹脂成形品からなる樹脂基材の表面上にアンダーコート層を積層形成すると共に、該アンダコート層上に、珪素化合物層からなるトップコート層を更に積層形成してなる樹脂製品において、
前記トップコート層が、前記アンダーコート層側に位置する基層部と、該基層部に積層された表層部との複層構造を有すると共に、該基層部が、無機珪素化合物層からなるスパッタ層にて構成されている一方、該表層部が、無機珪素化合物層からなるプラズマＣＶＤ層にて構成されていることを特徴とする樹脂製品。
ポリカーボネート製の樹脂成形品からなる樹脂基材の表面上にアンダーコート層を積層形成すると共に、該アンダコート層上に、珪素化合物層からなるトップコート層を更に積層形成してなる樹脂製品の製造方法であって、
前記樹脂基材を準備する工程と、
該樹脂基材の表面に、前記アンダーコート層を積層形成して、第一の積層体を形成する工程と、
該第一の積層体をチャンバ内に収容して、該チャンバ内を真空状態とした後、該チャンバ内で、無機珪素化合物からなるターゲットを用いたスパッタリングを実施することにより、該第一の積層体の前記アンダーコート層上に、無機珪素化合物層からなるスパッタ層にて構成された、前記トップコート層の基層部を積層形成して、第二の積層体を形成する工程と、
該第二の積層体を反応室内に収容して、該チャンバ内を真空状態とした後、該反応室内に、無機珪素化合物ガスと反応ガスとを導入して、それら無機珪素化合物ガスと反応ガスとをプラズマＣＶＤ法により反応させることにより、該第二の積層体における前記トップコート層の基層部上に、無機珪素化合物からなるプラズマＣＶＤ層にて構成された、該トップコート層の表層部を積層形成する工程と、
を含むことを特徴とする樹脂製品の製造方法。