JP6173146B2 - 樹脂ガラス及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂ガラスとその製造方法とに関するものである。
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、それらの樹脂製品のうち、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。
そのようなポリカーボネート製の樹脂製品は、一般に知られているように、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（耐摩耗性と耐擦傷性）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、例えば、自動車のウインドウガラス等のように、屋外で使用されるものであって、表面の傷付きが重大な欠陥となるものに適用する場合には、かかる樹脂製品に対して、耐候性と耐摩傷性を高めるための対策を講じる必要があった。
かかる状況下、例えば、特開２０１０−２５３６８３号公報（特許文献１）には、自動車のウインドウガラス等に適用される樹脂製品（上記公報では、プラスチック積層体と称されている）として、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構造のものが、明らかにされている。しかしながら、このような樹脂製品は、紫外線を照射する耐候性試験によって、トップコート層がアンダーコート層から剥離してしまうことがあった。即ち、かかる樹脂製品は、アンダーコート層とトップコート層との間の密着性が十分であるとは言い難かったのである。
一方、特開平１１−１７４２０５号公報（特許文献２）には、樹脂製のレンズ基材の表面上に、高い耐候性を有するポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層（公報中には、プライマー層と記載されている）を積層形成した樹脂レンズが明らかにされている。そして、かかる公報には、ポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層が、珪素化合物からなるトップコート層に対して高い密着性を示すことが記載されている。従って、ポリカーボネート製の樹脂基材の表面に、アンダーコート層と、珪素化合物からなるトップコート層とが積層形成されてなる樹脂製品において、アンダーコート層をポリウレタン樹脂にて構成すれば、優れた耐候性と耐摩傷性に加えて、アンダーコート層とトップコート層との間で、十分な密着性が発揮されることが期待される。
しかしながら、ポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層は、ポリカーボネート製の樹脂基材に対する密着性が低い。この問題を解決するには、ポリウレタン樹脂製のアンダーコート層を樹脂基材の表面に積層形成する前に、真空中で、樹脂基材の表面にアルゴンプラズマを照射するアルゴンプラズマ処理を実施することによって、樹脂基材の表面を改質することが考えられる。
ところが、本発明者が、かかるアルゴンプラズマ処理を実施した後に、ポリカーボネート製の樹脂基材の表面にポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層を積層形成して得られた樹脂製品に対して、紫外線照射による耐候性試験を行ったところ、約５０時間程度の紫外線照射によって、アンダーコート層が樹脂基材から剥離することが確認された。このことから、単に、ポリカーボネート製の樹脂基材の表面に対してアルゴンプラズマ処理を施しただけでは、長時間の紫外線照射による樹脂基材の表面からのポリウレタン樹脂製アンダーコート層の剥離を防止することが困難であり、従って、それら樹脂基材の表面とアンダーコート層との間の密着性を十分に確保できないことが明らかとなったのである。
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、ポリカーボネート製の樹脂基材の表面に、ポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層と、珪素化合物からなるトップコート層とが積層形成されてなる樹脂ガラスにおいて、樹脂基材の表面とアンダーコート層との間の密着性が十分に確保され得るように改良された構造を提供することにある。また、本発明は、そのような構造を有する樹脂ガラスを有利に製造し得る方法を提供することも、その解決課題とするものである。
そして、本発明にあっては、かかる課題の解決のために、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、ポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層が積層形成されると共に、該アンダーコート層上に、珪素化合物からなるトップコート層が更に積層形成されてなる樹脂ガラスであって、前記アンダーコート層と樹脂基材との間に、アクリルウレタン樹脂からなる下地層が形成されており、該下地層は、前記樹脂基材の表面上の全面に亘って形成されており、該下地層の表面上の全面に亘って前記アンダーコート層が形成されている、ことを特徴とする樹脂ガラスを、その要旨とするものである。
また、本発明にあっては、上記の課題を解決するために、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、ポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層が積層形成されると共に、該アンダーコート層上に、珪素化合物からなるトップコート層が更に積層形成されてなる樹脂ガラス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）該樹脂基材の表面上の全面に亘って、アクリルウレタン樹脂からなる下地層を形成する工程と、（ｃ）該下地層の表面上の全面に亘って、前記ポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層を形成する工程と、（ｄ）該アンダーコート層の表面上に、前記珪素化合物からなるトップコート層を積層形成する工程とを含むことを特徴とする樹脂ガラスの製造方法をも、その要旨とするものである。
すなわち、本発明に従う樹脂ガラスにおいては、ポリカーボネート樹脂とポリウレタン樹脂の両方に対してそれぞれ優れた密着性を発揮するアクリルウレタン樹脂からなる下地層が、ポリカーボネート樹脂からなる樹脂基材とポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層との間に介装されていると共に、かかる下地層が、樹脂基材の表面上の全面に亘って形成され、且つ、下地層の表面上の全面に亘ってアンダーコート層が形成されて、構成されるものである。
従って、かくの如き本発明に従う樹脂ガラスにあっては、樹脂基材の表面とアンダーコート層との間の密着性が、十分に且つ効果的に確保され得るのである。
また、本発明に従う樹脂ガラスの製造方法によれば、樹脂基材の表面とアンダーコート層との間の密着性に優れた樹脂ガラスが、特別な工程を行うことなしに、極めて有利に製造され得るのである。
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を有している。そして、この樹脂基材１２の表面と裏面（図１での上面と下面）には、アンダーコート層１４が、それぞれ積層形成されている。また、それら各アンダーコート層１４，１４の樹脂基材１２側とは反対側の面上には、トップコート層１６が、それぞれ、更に積層形成されている。なお、以下からは、便宜上、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ために、樹脂基材１２の表面と裏面の両面に対して、それらの全面を被覆するように、それぞれ直接に積層形成されるものである。そして、このアンダーコート層１４は、ポリウレタン樹脂製の薄肉の塗膜層にて構成されている。また、そのように、アンダーコート層１４がポリウレタン樹脂にて構成されていることによって、アンダーコート層１４と後述する珪素化合物からなるトップコート層１６との密着性が十分に高められて、高温環境下での長期使用によるトップコート層１６のアンダーコート層１４からの剥離が防止されるようになっている。
そのようなアンダーコート層１４の厚さは、特に限定されるものではないものの、一般には１〜４０μｍ程度とされる。何故なら、アンダーコート層１４の厚さが１μｍ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る。一方、アンダーコート層１４の厚さを４０μｍ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、材料費が無駄となったり、アンダーコート層１４の形成時間が長くなってしまう可能性があるからである。なお、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。
トップコート層１６は、樹脂ガラス１０に対して、耐摩傷性を付与するために、アンダーコート層１４の基板１２側とは反対側の面に、その全面を覆うように積層形成されるもので、薄膜形態を呈している。そして、ここでは、かかるトップコート層１６が、優れた耐摩傷性を発揮するＳiＯ2のプラズマＣＶＤ層にて構成されている。なお、トップコート層１６の形成材料は、樹脂ガラス１０に対して十分な耐摩傷性を付与し得るものであれば、特に限定されるものではないものの、一般に、ＳiＯ2の他、ＳiＯＮ やＳi3Ｎ4 等の珪素化合物が用いられる。
また、トップコート層１６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。そして、トップコート層１６全体の厚さは、何等、限定されるものではないものの、好ましくは、１〜２０μｍ程度とされる。これによって、トップコート層１６全体の厚さを無駄に厚くすることなく、樹脂ガラス１０に対して、耐摩傷性を十分に付与することができる。
そして、本実施形態の樹脂ガラス１０においては、樹脂基材１２の表面とかかる表面上に積層されたアンダーコート層１４との間、及び樹脂基材１２の裏面とかかる裏面上に積層されたアンダーコート層１４との間に、それぞれ、樹脂基材１２とアンダーコート層１４との間の密着性を高めるための下地層１８が介装されており、そこに、従来品には見られない大きな特徴が存しているのである。
すなわち、樹脂ガラス１０では、下地層１８が、樹脂基材１２の表面及び裏面に対して、それらの全面を覆うようにそれぞれ積層されており、また、アンダーコート層１４が、樹脂基材１２の表面側と裏面側の各下地層１８の樹脂基材１２側とは反対側の面に対して、それらの全面を覆うようにそれぞれ積層形成されている。そして、かかる下地層１８が、アクリルウレタン樹脂を用いて形成されている。また、ここでは、下地層１８が、薄肉の塗膜層にて構成されている。
そのような下地層１８の厚さは、特に限定されるものではないものの、一般には５〜２５μｍ程度とされる。何故なら、下地層１８の厚さが５μｍよりも薄いと、余りに薄いために、樹脂ガラス１０とアンダーコート層１４との間の密着性を十分に向上させることが困難となる恐れがあるからである。一方、下地層１８の厚さを２５μｍよりも厚くしても、樹脂ガラス１０とアンダーコート層１４との間の密着性を更に向上させることは難しく、却って、材料費が無駄となったり、下地層１８の形成時間が長くなってしまう可能性があるからである。
そして、図２に示されるように、樹脂基材１２を構成するポリカーボネート樹脂と下地層１８を構成するアクリルウレタン樹脂は、何れも、 -COO-結合（図２に破線で示される部分）を有している。これによって、ポリカーボネート樹脂からなる樹脂基材１２とアクリルウレタン樹脂からなる下地層１８との間の密着性が、十分に高められている。しかも、本実施形態では、下地層１８が塗膜層にて構成されているため、ポリカーボネート樹脂製の樹脂基材１２上に、アクリルウレタン樹脂からなる塗料を塗布した際に、ポリカーボネート樹脂の一部が、かかる塗料の溶剤にて溶け出し、それによって、ポリカーボネート樹脂と塗料中のアクリルウレタン樹脂とが良好に混ざり合う。その結果、樹脂基材１２と下地層１８との間の密着性が、更に一層有利に高められるのである。
また、下地層１８を構成するアクリルウレタン樹脂とアンダーコート層１４を構成するポリウレタン樹脂は、何れも、ウレタン結合（図２二点鎖線で示される部分）を有している。これによって、ポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層１４とアクリルウレタン樹脂からなる下地層１８との間の密着性が、十分に高められている。しかも、本実施形態では、アンダーコート層１４が塗膜層にて構成されているため、下地層１８上に、ポリウレタン樹脂からなる塗料を塗布した際に、アクリルウレタン樹脂の一部が、かかる塗料の溶剤にて溶け出し、それによって、アクリルウレタン樹脂と塗料中のポリウレタン樹脂とが良好に混ざり合う。その結果、下地層１８とアンダーコート層１４との間の密着性が、更に一層有利に高められるのである。
なお、本実施形態では、下地層１８を構成するアクリルウレタン樹脂が、ポリイソシアネートとアクリルポリオール（アクリル構造を有するポリオール）との反応生成物（重合体）からなっている。このアクリルウレタン樹脂の構造は、何等これに限定されるものではない。また、アンダーコート層１４を構成するポリウレタン樹脂は、ジイソシアネートのイソシアヌレート体とポリオールとの反応生成物（重合体）からなっている。勿論、かかるポリウレタン樹脂が、一般的なジイソシアネートとジオールとの反応生成物にて構成されていても良い。
かくして、本実施形態の樹脂ガラス１０においては、樹脂基材１２とアンダーコート層１４の両方に対して優れた密着性を発揮する下地層１８が、樹脂基材１２とアンダーコート層１４との間に介装されている。そして、それにより、樹脂基材１２とアンダーコート層１４との間の密着性が、効果的に高められているのである。
ところで、上記の如き構造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、ポリカーボネート樹脂を用いた射出成形等を実施して、平板状の樹脂基材１２を成形する。その後、樹脂基材１２の表面と裏面に、それぞれ、下地層１８とアンダーコート層１４とを、その順番で一体的に積層形成して、図３に示されるような中間製品２０を得る。
なお、樹脂基材１２の表面と裏面に下地層１８を積層形成する際には、先ず、アクリルポリオール溶液（例えば、酢酸ブチル溶液）とポリイソシアネート溶液（例えば、酢酸ブチル溶液）とを用い、それらを混合して、液状のアクリルウレタン塗料を得る。若しくは市販の液状のアクリルウレタン塗料を準備する。そして、かかるアクリルウレタン塗料を樹脂基材１２の表面の全面と裏面の全面に塗布した後、７０〜９０℃程度の範囲内の温度で加熱して、アクリルウレタン塗料の塗膜層を硬化させる。これによって、樹脂基材１２の表面と裏面に、アクリルウレタン樹脂からなる下地層１８をそれぞれ積層形成するのである。
液状のアクリルウレタン塗料を得る際のアクリルポリオール溶液とポリイソシアネート溶液の混合割合（配合割合）は、特に限定されるものではなく、アクリルウレタン樹脂を形成する際に一般的に採用されるアクリルポリオール溶液とポリイソシアネート溶液の混合割合と同程度の割合とされる。また、アクリルウレタン塗料の塗布方法も、何等限定されるものではなく、例えば、ローラを用いた塗工方法や、ディッピング法、スプレー法等の従来より公知の方法が何れも採用される。
また、樹脂基材１２の表面と裏面にそれぞれ積層形成された下地層１８上に、アンダーコート層１４を更に積層形成する際には、先ず、ポリオール溶液（例えば、酢酸ブチル溶液）とポリイソシアネート溶液（例えば、酢酸ブチル溶液）とを用い、それらを混合して、液状のウレタン塗料を得る。若しくは市販の液状のウレタン塗料を準備する。そして、かかるウレタン塗料を樹脂基材１２の表面の全面と裏面の全面に塗布した後、１００〜１２５℃程度の範囲内の温度で加熱して、ウレタン塗料の塗膜層を硬化させる。これによって、ウレタン樹脂からなるアンダーコート層１４を、各下地層１８上に積層形成するのである。
液状のウレタン塗料を得る際のポリオール溶液とポリイソシアネート溶液の混合割合（配合割合）は、特に限定されるものではなく、ウレタン樹脂を形成する際に一般的に採用されるポリオール溶液とポリイソシアネート溶液の混合割合と同程度の割合とされる。また、ウレタン塗料の塗布方法も、何等限定されるものではなく、例えば、ローラを用いた塗工方法や、ディッピング法、スプレー法等の従来より公知の方法が何れも採用される。
そして、中間製品２０を作製したら、この中間製品２０の二つのアンダーコート層１４，１４上に、トップコート層１６をそれぞれ一体的に積層形成する。このトップコート層１６の形成に際しては、例えば、図４に示される如き構造を有するプラズマＣＶＤ装置２２が用いられる。
図４から明らかなように、ここで用いられるプラズマＣＶＤ装置２２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。即ち、プラズマＣＶＤ装置２２は、反応室としての真空チャンバ２４を有しており、そして、この真空チャンバ２４は、上方に開口する有底筒状乃至は筐体状のチャンバ本体２６と、かかるチャンバ本体２６の上方への開口部を覆蓋して、チャンバ本体２６内を気密に密閉する蓋体２８とを更に含んで構成されている。
また、蓋体２８の下面には、一対の上側ホルダ３０，３０が、互いに対向位置するように、一体的に立設されている。更に、それら各上側ホルダ３０の互いの対向面には、支持突起３２が一体的に突設されている。そして、チャンバ本体２６内に収容されたカソード電極３４が、一対の上側ホルダ３０，３０により、各支持突起３２に支持された状態で保持されている。また、カソード電極３４は、真空チャンバ２４外に設置された高周波電源３６に対して電気的に接続されている。
蓋体２８の下面と対向位置するチャンバ本体２６の底壁部の上面上には、下側ホルダ３８，３８が、一体的に立設されている。それら下側ホルダ３８，３８には、上側支持突起４０，４０と下側支持突起４２，４２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２６内に収容されたアノード電極４４が、上側ホルダ３０，３０にて保持されたカソード電極３４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４２，４２にて支持されて、下側ホルダ３８，３８に保持されている。このアノード電極４４は、アース接地されている。また、下側ホルダ３８，３８の上側支持突起４０，４０は、中間製品２０を支持し得るように構成されている。
チャンバ本体２６の側壁部には、排気パイプ４６が、チャンバ本体２６の内外を連通するように側壁部を貫通して、設置されている。また、かかる排気パイプ４６上には、真空ポンプ４８が設けられている。そして、この真空ポンプ４８の作動によって、チャンバ本体２６内の気体が排気パイプ４６を通じて外部に排出されて、チャンバ本体２６が減圧されるようになっている。
また、チャンバ本体２６の側壁部には、第一及び第二導入パイプ５０ａ，５０ｂが、側壁部を貫通し、一端部において、チャンバ本体２６内に開口するように設置されている。そして、第一導入パイプ５０ａの他端部には、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５２ａが接続されている。また、第二導入パイプ５０ｂの他端部には、酸素ガスを、大気圧を超える圧力で収容する第二ボンベ５２ｂが接続されている。更に、第一及び第二ボンベ５２ａ，５２ｂの第一及び第二導入パイプ５０ａ，５０ｂとの接続部には、第一及び第二開閉バルブ５４ａ，５４ｂが、それぞれ設けられている。なお、後述するように、第一ボンベ５２ａ内に収容される珪素化合物ガスは、トップコート層１６を形成するための原料ガスとして利用されるものであり、また、第二ボンベ５２ｂ内に収容される酸素ガスは、トップコート層１６を形成するための反応ガスとして利用されるものである。
第一ボンベ５２ａ内に収容される珪素化合物ガスを構成する珪素化合物は、特に限定されるものではなく、一般には、モノシラン（ＳiＨ4）やジシラン（Ｓi2Ｈ6 ）等の無機珪素化合物が、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、かかる珪素化合物として、有機珪素化合物を使用することも可能である。そして、この有機珪素化合物としては、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン等のシロキサン類や、メトキシトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジメトキシジエチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、トリメトキシシラン、トリメトキシメチルシラン、トリメトキシエチルシラン、トリメトキシプロピルシラン、トリエトキシメチルシラン、トリエトキシジメチルシラン、トリエトキシエチルシラン、トリエトキシフェニルシラン、テトラメチルシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のシラン類、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン等のシラザン類等が、例示される。そして、それらのうちの１種のものが単独で、或いは２種類以上が組み合わされて用いられる。なお、２種類以上の珪素化合物ガスを用いる場合には、それら複数種類の珪素化合物ガスを混合した状態で、一つの第一ボンベ５２ａ内に収容しても良く、或いは２種類以上の珪素化合物ガスを、複数の第一ボンベ５２ａ内に、それぞれ別個に収容しても良い。
そして、かくの如き構造とされたプラズマＣＶＤ装置２２を用いて、樹脂基材１２の両面に下地層１８，１８を介して積層されたアンダーコート層１４，１４上に、トップコート層１６をそれぞれ積層形成する際には、先ず、前記のようにして得られた中間製品２０を、チャンバ本体２６内に収容して、下側ホルダ３８，３８の上側支持突起４０，４０に支持させて、下側ホルダ３８，３８に保持させる。その後、チャンバ本体２６の上側開口部を蓋体２８にて覆蓋して、真空チャンバ２４内を気密に密閉した後、真空ポンプ４８を作動させる。これにより、真空チャンバ２４内を、例えば１０-5〜１０-3Ｐａ程度の圧力となるように減圧する。
次に、真空チャンバ２４内の圧力が所定の値にまで減圧されたら、真空ポンプ４８を作動させたままで、第一ボンベ５２ａの第一開閉バルブ５４ａと第二ボンベ５２ｂの第二開閉バルブ５４ｂとを各々開作動する。これにより、第一導入パイプ５０ａを通じて、第一ボンベ５２ａ内の珪素化合物ガスを真空チャンバ２４内に導入すると共に、第二導入パイプ５０ｂを通じて、第二ボンベ５２ｂ内の酸素ガスを真空チャンバ２４内に導入する。かくして、珪素化合物ガスと酸素ガスとを真空チャンバ２４内に充満させる。
そして、真空チャンバ２４内に珪素化合物ガスと酸素ガスが充満して、真空チャンバ２４の内圧が所定の値となったら、高周波電源３６をＯＮ作動して、真空チャンバ２４内に配置されたカソード電極３４に対して高周波電流を供給する。これにより、カソード電極３４とアノード電極４４との間で放電現象を惹起させて、真空チャンバ２４内に充満した珪素化合物ガスと酸素ガスとをそれぞれプラズマ化し、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２４内に発生させる。
そして、真空チャンバ２４内の空間や中間製品２０の表面上において、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（珪素化合物ガスと酸素ガスのプラズマＣＶＤ法による反応）を生じさせて、ＳiＯ2を生成すると共に、それを中間製品２０の全表面に堆積させる。その後、第一及び第二開閉バルブ５４ａ，５４ｂの開作動から、予め設定された時間が経過したら、第一及び第二開閉バルブ５４ａ，５４ｂを閉じる。これにより、樹脂基材１２の両面に形成されたアンダーコート層１４，１４上に、ＳiＯ2からなるトップコート層１６を、第一及び第二開閉バルブ５４ａ，５４ｂの開放時間に対応した厚さにおいて、それぞれ積層形成する。かくして、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、下地層１８が、樹脂基材１２とアンダーコート層１４との間に介装されていることによって、樹脂基材１２の表面とアンダーコート層１４との間の密着性が十分に高められる。それ故、紫外線が樹脂ガラス１０に対して長時間照射されても、アンダーコート層１４が、樹脂基材１２の表面から剥離するようなことが有利に防止され得る。従って、かかる樹脂ガラス１０においては、従来の樹脂ガラス等では到底得られない優れた耐候性が、極めて効果的に発揮され得るのである。
また、本実施形態手法は、樹脂基材１２とアンダーコート層１４との間の密着性を高めるために、樹脂基材１２に対してアンダーコート層１４を積層形成するのに先立って、単に、アクリルウレタン塗料を塗布して、硬化させる、特別な装置を必要としない単純な作業を行って、樹脂基材１２の表面と裏面に下地層１８を形成するものである。従って、かくの如き本実施形態手法によれば、例えば、樹脂基材１２に対してアンダーコート層１４を積層形成する前に、樹脂基材１２に対するアルゴンプラズマ処理を行う従来手法とは異なって、樹脂基材１２とアンダーコート層１４との間の密着性に優れた樹脂ガラス１０を、単純な作業により、しかも高価な装置を用いることなく、低コストに製造することができるのである。
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、前記実施形態では、樹脂基材１２の表面と裏面の両面に、下地層１８とアンダーコート層１４とトップコート層１６とが、それぞれ積層形成されていたが、樹脂基材１２の一方の面のみに、下地層１８とアンダーコート層１４とトップコート層１６とを積層形成しても良い。
また、アクリルウレタン樹脂からなる下地層１８の樹脂基材１２に対する形成方法としては、樹脂基材１２に対するアクリルウレタン塗料の塗布以外の方法も、適宜に採用可能である。
さらに、前記実施形態では、トップコート層１６が珪素化合物のプラズマＣＶＤ層にて構成されていたが、トップコート層１６は、珪素化合物の薄膜層にて構成されておれば、その形成方法は、特に限定されない。従って、珪素化合物からなるトップコート層１６を、蒸着やスパッタリング等の、所謂ＰＶＤ法によって形成された薄膜層や、プラズマＣＶＤ法以外のＣＶＤ法によって形成された薄膜層にて構成することも可能である。
加えて、前記実施形態では、本発明を、樹脂ガラスとその製造方法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基材の表面上に、アクリルウレタン樹脂からなる下地層とポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層と珪素化合物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と、その製造方法の何れに対しても、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。
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た公知の射出成形を行って、縦×横×厚さが２００×２００×３．５ｍｍの矩形平板からなる３個の透明な樹脂基材を製造して、準備した。
引き続き、準備された３個の樹脂基材のうちの１個の樹脂基材の表面に、市販のアクリルウレタン塗料を塗布した後、これを８０℃の温度で３０分間加熱した。これにより、１個の樹脂基材の表面に、アクリルウレタン樹脂からなる下地層を積層形成した。この下地層の厚さは、２０μｍであった。
次に、樹脂基材の表面に形成された下地層上に、市販のウレタン塗料を塗布した後、これを１２０℃の温度で１０分間加熱した。これにより、下地層上に、ウレタン樹脂からなるアンダーコート層を積層形成して、樹脂基材の表面に下地層とアンダーコート層とが一体的に積層形成された中間製品Ａを得た。かかる中間製品Ａに形成されたアンダーコート層の厚さは、５μｍであった。
その後、図４に示される如き構造を有するプラズマＣＶＤ装置を用い、このプラズマＣＶＤ装置の真空チャンバ内に、上記のようにして得られた中間製品Ａを収容すると共に、モノシランガスと酸素ガスを導入して、プラズマＣＶＤ法を実施した。これにより、中間製品Ａのアンダーコート層上に、珪素化合物のプラズマＣＶＤ層からなるトップコート層を積層形成した。なお、トップコート層の厚さは、３μｍであった。
かくして、ポリカーボネート製の樹脂基材の表面に、アクリルウレタン樹脂からなる下地層とウレタン樹脂からなるアンダーコート層と珪素化合物からなるトップコート層とが、その順番で一体的に積層形成されてなる樹脂ガラスを得た。そして、これを樹脂ガラスＡとした。
また、比較のために、図４に示される構造と同様な構造を有し、且つアルゴンガスが第一ボンベ内に収容されたプラズマＣＶＤ装置とを用いて、このプラズマＣＶＤ装置の真空チャンバ内に、先に準備された樹脂基材の残りの２個のもののうちの１個を収容した。そして、真空チャンバ内に、真空状態下で、アルゴンガスを導入すると共に、かかるアルゴンガスのプラズマを発生させて、かかるプラズマを樹脂基材の表面に照射した。これにより、樹脂基材の表面に対するアルゴンプラズマ処理を実施した。
その後、アルゴンプラズマ処理が施された樹脂基材の表面に、市販のウレタン塗料を塗布した後、これを１２０℃の温度で１０分間加熱した。これにより、アルゴンプラズマ処理が施された樹脂基材の表面上に、ウレタン樹脂からなるアンダーコート層を直接に積層形成して、中間製品Ｂを得た。かかる中間製品Ｂに形成されたアンダーコート層の厚さは、５μｍであった。
次に、中間製品Ａのアンダーコート層上にトップコート層を形成する方法と同じ方法で、中間製品Ｂのアンダーコート層上に、珪素化合物からなるトップコート層層を積層形成した。なお、トップコート層の厚さは、３μｍであった。
かくして、ポリカーボネート製の樹脂基材の、アルゴンプラズマ処理が施された表面に対して、ウレタン樹脂からなるアンダーコート層と珪素化合物からなるトップコート層とが、その順番で一体的に積層形成されてなる樹脂ガラスを得た。そして、これを樹脂ガラスＢとした。
さらに、別の比較のために、残りの１個の樹脂基材を用い、この樹脂基材の表面に対するアルゴンプラズマ処理を何等実施することなしに、かかる表面に対して、アンダーコート層とトップコート層とを、試験例２を得る際と同様にして、一体的に積層形成した。かくして、ポリカーボネート製の樹脂基材の表面に、ウレタン樹脂からなるアンダーコート層と珪素化合物からなるトップコート層とが、その順番で一体的に積層形成されてなる樹脂ガラスを得た。そして、これを樹脂ガラスＣとした。なお、この樹脂ガラスＣの樹脂基材上に積層形成されたアンダーコート層とトップコート層のそれぞれの厚さは、樹脂ガラスＡと樹脂ガラスＢの樹脂基材上に積層形成されたアンダーコート層とトップコート層のそれぞれの厚さと同じであった。
そして、上記のようにして得られた樹脂ガラスＡ、樹脂ガラスＢ、及び樹脂ガラスＣに対する耐候性試験を実施した。この耐候性試験は、ＪＩＳ Ｌ ０８９１ 促進耐候堅ろう度試験のＡ法（キセノンアーク灯光法）における試験条件及び試験方法に従って、樹脂ガラスＡ、樹脂ガラスＢ、及び樹脂ガラスＣに対して水をスプレー噴射すると共に、キセノンランプにより紫外線を照射することによって実施した。
かかる耐候性試験の結果、本発明に従う構造を有する樹脂ガラスＡは、キセノンランプによる紫外線照射を２４０時間継続した後においても、アンダーコート層の樹脂基材からの剥離は認められなかった。これに対して、樹脂基材の表面とアンダーコート層との間の密着性の改善のために、樹脂基材の表面に対するアルゴンプラズマ処理が実施された樹脂ガラスＢは、キセノンランプにて紫外線を５０時間照射した時点で、アンダーコート層が、樹脂基材の表面から剥離した。また、樹脂基材の表面とアンダーコート層との間の密着性の改善のための対策が、何等、講じられていない樹脂ガラスＣにあっては、キセノンランプにて紫外線を２４時間照射したときに、アンダーコート層が、樹脂基材の表面から剥離した。これらのことから、本発明に従う構造を有する樹脂ガラスが、樹脂基材とアンダーコート層との間の密着性、更には耐候性において、従来品によりも十分に優れた特性を発揮するものであることが、明確に認識され得るのである。
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 下地層 ２２ プラズマＣＶＤ装置
１４ アンダーコート層 １６ トップコート層
１８ 下地層 ２２ プラズマＣＶＤ装置
Claims (2)
- 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、ポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層が積層形成されると共に、該アンダーコート層上に、珪素化合物からなるトップコート層が更に積層形成されてなる樹脂ガラスであって、
前記アンダーコート層と樹脂基材との間に、アクリルウレタン樹脂からなる下地層が形成されており、
該下地層は、前記樹脂基材の表面上の全面に亘って形成されており、
該下地層の表面上の全面に亘って前記アンダーコート層が形成されている、
ことを特徴とする樹脂ガラス。 - 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、ポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層が積層形成されると共に、該アンダーコート層上に、珪素化合物からなるトップコート層が更に積層形成されてなる樹脂ガラスの製造方法であって、
前記樹脂基材を準備する工程と、
該樹脂基材の表面上の全面に亘って、アクリルウレタン樹脂からなる下地層を形成する工程と、
該下地層の表面上の全面に亘って、前記ポリウレタン樹脂からなるアンダーコート層を形成する工程と、
該アンダーコート層の表面上に、前記珪素化合物からなるトップコート層を積層形成する工程と、
を含むことを特徴とする樹脂ガラスの製造方法。
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