JPH0266157A - プラスチック部品の金属コーティングおよび増反射金属ミラーコーティング製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プラスチック部品の金属コーティング製造法
および増反射金属コーティング製造法に関し、さらに詳
しくは、真空蒸着法を用いて目的とする反射率および導
電性を有する金属が形成された、密着性および耐ヒート
試験に優れ、なおかつハードコート化されたプラスチッ
ク部品の金属コーティングおよび増反射金属コーティン
グ製造法に関する。

［従来の技術およびその課題］ 透光性に優れたプラスチック材料は、軽量で機械的強度
に優れていると共に、加工性がよく、がつ自由にデザイ
ンできることから、特にガラスの代替用として、光学分
野において幅広く用いられている。

現在多く使用されている透明プラスチックとしては、熱
可塑性のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）　、ポリスチレン（
ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタク
リレート（ＰＭＭＡ’）等や、熱硬化性のポリジエチレ
ングリコールビスアリルカーボネート（ＣＲ−３９）等
がある。

これらのプラスチック類のうら、ポリメチルメタクリレ
ート（ＰＭＭＡ）は光学部品として、透明性、軽量性、
易加工性、耐衝撃性等に優れており、特に光の透過率は
他の樹脂と比べて最もよい。

しかしながら、このプラスチック基材には大きな欠点が
２つあり、その第１は、表面硬度が低いため、摩擦や引
っかきなどによってその表面が損傷を受けやすいことで
ある。また第２は、光学特性を与えるために、プラスチ
ック基材に対し、金属層または金属化合物層を形成し、
これを鏡面として使用したり、あるいは導電膜等として
使用することがよく行われているが、密着性耐ヒート試
験において、剥離クラック（膜のひびわれ）等が発生す
るという問題が起きることである。

そこで、これらの欠点を改善するために、種々の方法が
提案されている。

その方法の一つとして、プラスチック基材に金属蒸着膜
を形成するに際して、密着強度を高めるため、下地層と
してのアンダーコート（紫外線硬化法、電子線照射硬化
法、熱硬化法等による形成）、あるいは保護膜としての
トップコートを施す方法がある。しかしながら、アンダ
ーコートやトップコートは、ムラが生じたり、異物が付
着することがあって、製造工程におけるクリーン度の維
持が必要であり、製造環境の整備が困難なうえ、大量生
産においての難点もあった。また、被膜の膜厚は通常３
〜５柳の範囲で塗膜化されているため、表面精度を必要
とするものには適さない。

そのため真空蒸着法でこれらのアンダーコート膜、トッ
プコート膜を形成させ、密着性、ハードコート性を改善
する方法がいくつか報告されているが、これらの報告を
もとに、膜を形成しても十分な密着強度は得られず、実
用に耐える製品は得られなかった。

これは、プラスチック基材がガラス等の無機物質と比較
して含水率、線膨張係数が大きく、また成形された際に
発生する残留応力も大きいことに起因すると考えられる
。そのため、プラスチック基材上に形成された膜につい
て、＋７０〜−３０’Ｃのヒートサイクル試験を行うと
、基材の伸縮に伴って、金属にヘアークラックが生じた
り、また膜の剥離が起きたりする。

以上のような真空蒸着の問題点を解決する手段としてプ
ラズマイオンブレーティング法や、蒸着の前に行うイオ
ンボンバード洗浄法がある。これらは共にガス（反応性
ガス、不活性ガス）を導入し、真空中で気体放電（励起
）させ、蒸発源から基材に入射してくる蒸発物をイオン
化することにより、真空蒸着では得難い特性の薄膜を形
成することができる。

気体放電を発生させる方法には、マトックス法、ＲＦ励
起法、多陰極法、ホロカソード法、バイアスプローグ法
等があり、どれも励起された反応性、もしくは不活性ガ
スのイオンや、励起粒子、ラジカル粒子等が真空槽内に
発生している。そして、この電荷をもつ粒子（蒸着分子
）を基材側の電圧により加速させ、引きつけ、これによ
り密着性の優れた膜をプラスチック基材上に形成させる
が、反面、蒸着槽に付着している他の蒸着分子も一緒に
スパッタされることとなる。そのため蒸着回数を何回も
重ねた真空槽内では、こういった活性化してはならない
イオンが増えるために、本来の目的とした膜の中に入り
込み、密着性が低下する原因になる場合がある。

以上の点から、プラスチック基材に、直接真空蒸着にて
金属膜を形成させることや、該表面との密着性の良いコ
ーテイング膜を形成することは困難であった。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は、プラスチックコートに必要な蒸着中、高真
空状態が維持できる蒸着物質、すなわち脱ガスが比較的
少ない物質で、かつ屈折率が基材に比較的近い物質とい
う２点を前提として鋭意研究の結果、金属物質を蒸着し
た後、フッ化セリウム（ＣｅＦ３）を主成分とする膜を
形成させることにより、密着性、耐候性、耐摩耗性を著
しく向上し得ることを見い出して、本発明を完成するに
至った。

すなわち本発明は、プラスチック部品の表面に金属を真
空蒸着し、次いで該金属膜上に、フッ化セリウム（Ｃｅ
Ｆ３）を少なくとも６０重量％以上含有する物質よりな
る膜を形成させることを特徴とするプラスチック部品の
金属コーティング製造法、およびプラスチック部品の表
面に、フッ化セリウム（ＣｅＦ３）もしくは可視光線で
任意の屈折率を有する誘電体物質の１種または２種以上
の混合物よりなるベース膜を形成し、次いで該ベース膜
上に金属を蒸着し、さらに該金属膜上に、フッ化セリウ
ム（ＣｅＦ３）を少なくとも６０重量％以上含有する物
質よりなる膜を形成させることを特徴とするプラスチッ
ク部品の金属コーティング製造法、ならびにこれらの方
法により形成した膜上に、さらに酸化セリウム（ＣｅＯ
２　）を少なくとも６０重量％以上含有する物質よりな
る膜を、その光学的膜厚（λ０）が４０００〜１５００
０人の厚みで蒸着し、増反射ミラーとすることを特徴と
するプラスチック部品の増反射金属ミラーコーティング
製造法で市る。

本発明においては、プラスチック基材を真空槽内に装填
して所定の真空度以下になるまで排気し、またプラスチ
ック基材の熱変形温度以下の温度で予熱乾燥後、直接、
あるいはＣｅＦ３等よりなるベース膜を形成させた上に
、目的とする反射率および導電性を得るために選択され
た金属を蒸着し、その上にトップコート膜としてＣｅＦ
３を主成分とする物質を形成させる。この時、ＣｅＦ３
等をベース膜として介在させるのは、目的とされる金属
のプラスチック基材に対する密着性が非常によくない場
合に、ベース膜を介して金属を基材に密着させるためで
ある。

ここで金属膜の膜厚は通常２０〜５０００人であり、ま
たベース膜およびトップコート膜の膜厚は通常５０〜５
０００八である。

また、目的とされる光学部品が高い反射率を必要とする
ミラーには上記の蒸着膜に、さらに酸化セリウム（Ｃｅ
Ｏ２　）を少なくとも６０重量％以上含有する物質を、
その光学的膜厚（λ０）が４０００〜１５０００人の厚
みで蒸着し、増反射ミラーとする。

ここで光学的膜厚（λ０）は、実際の膜厚（物理的膜厚
）をｄ、屈折率をｎとすると、 ｎｄ＝λ。／４　　・・・［Ｉ］ で表されるものである。

本発明の方法において用いられるプラスチック基材とし
ては、光学特性に優れた樹脂が良く、例えば、熱可塑性
樹脂のポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ
カーボネート、ポリ塩化ビニル、メチルメタクリレート
と他のビニルモノマーとの共重合体等、また熱硬化性樹
脂のポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート
等が挙げられ、これらの樹脂を射出成形法またはキャス
ト成形法によって製造された板またはレンズである。

このうち、透光性に優れたポリメチルメタクリレートは
特に好ましいものである。

これらのプラスチック基材の表面に、真空蒸着にて膜を
形成する際には、基材表面上に、やけ、指紋、油等の汚
れが存在する場合があるため、中性洗剤やフロン等にて
洗浄し、脱脂、および表面の水の脱水を行う。またプラ
スチック基材の種類によっては吸水率の非常に高いもの
があるため、洗浄終了後、予備乾燥をしておくことが望
ましい。

こうして前工程を終えた基材を真空蒸着するわけである
が、この時用いる蒸着装置は公知のものでよく、排気系
については拡散ポンプ、クライオポンプどちらでもよく
、特に指定はない。また、この時の条件としては、開始
真空度２　Ｘ　１０−５　Ｔｏｒｒ以下が望ましい。

また、本発明の方法において、ＣｅＦ３またはＣｅＯ２
に含有させ得る他の物質、およびベース膜として用い得
る他の誘電体物質としては、例えば、二酸化チタン（Ｔ
ｉＯ２）　、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）　、アルミ
ナ（Ａｌ２Ｏ３）　、二酸化ケイ素（５ｉ０２　）　、
五酸化タンタル（丁ａ２０５　）　、フッ化マグネシウ
ム（Ｈ（ＩＦ２）　、その他誘電体物質同志の混合物な
どが挙げられるが、特に物質に限定はない。

［実施例］ 次に本発明の実施例について詳細に説明する。

実施例１、比較例１〜３ アクリル樹脂成形品（板厚３ｍｍ、縦ｔ　ｏｏｍｍ、横
１００ｍｍ）を超音波洗浄機にて中性洗剤−純水−フロ
ンで洗浄を行った後、蒸着面を下に向け、真空槽に装填
した。

基板温度を６０℃に維持しツツ、２　Ｘ　１０−５　Ｔ
ｏｒｒまで排気し、表−１記載の４条件にて蒸着を行っ
た。なお、表中、層数は基材よりの層数を示し、カッコ
内は膜厚を示す。

（以下余白） 表−１ 得られた金属層を有する各アクリル板について、以下に
示す各条件で環境試験を行った。

■耐湿試験（温度４０℃、相対湿度９５％の高温、高湿
雰囲気中に４８ｈｒ放置） ■耐熱試験（温度７５℃の高温雰囲気中に４８ｈｒ放置
） ■密着性試験（粘着テープの剥離試験２０回〉その結果
、比較例１．２ではよい密着性が得られず、比較例３は
耐湿、耐熱試験においてクラック発生が見られた。実施
例１では密着性、耐湿。

耐熱試験、いずれも異常が認められなかった。

実施例２．３ 実施例１と同じアクリル樹脂成形品を用い、実施例１と
同じ条件にて６０℃、２ｘ１ｏ−ｓＴｏｒｒまで排気し
、金（Ａｕ）蒸着を行った。この時の膜構成はそれぞれ
以下のようにした。

実施例２（請求項（１）記載の方法） ・・・基材／　Ａｕ　／　ＣｅＦ３ 実施例３（請求項（２）記載の方法） ・・・基材／　ＣｅＦ３／　ＡＵ　／　ＣｅＦ３各実施
例で得られた蒸着膜の部分拡大断面図をそれぞれ第１図
（実施例２）および第２図（実施例３〉に示す。図中、
１はプラスチック基材、２はＡＩＪで形成した金属膜、
３はＣｅＦ３である。

各蒸着膜について、密着性試験を行った結果、実施例２
によるＡｕコートは一部剥離が認められたが、実施例３
によるＡｕコートは全く異常がなかった。

このことから、Ａｕコート時には、ＣｅＦ３を介在させ
る方法が適していることがわかる。

実施例４．５ ポリカーボネート板を超音波洗浄機にて洗浄した後、真
空槽に装填した。次いで、基板温度７０℃。

真空度３　ｘ　１０−５　Ｔｏｒｒに達したのを確認し
た後、以下の膜構成でＡｌコートを行った。

実施例４（請求項（１）記載の方法） ・・・基材／　　Ｍ　　／　ＣｅＦ３ 実施例５（請求項（３）記載の方法） ・・・基材／　　Ｍ／　ＣｅＦ３／　ＣｅＯ２なお、実
施例５において、ＣｅＯ２の膜厚は、λｏ＝５５００人
とした。この時、実際の膜厚は、前記［１１式より、５
５００／　４÷２．０　＝７００　（入）となる。

得られた各ポリカーボネート板について、密着性試験を
行った結果、実施例４．実施例５、共に異常がなかった
。なお、Ａβは実施例２，３におけるＡｕとは違って、
プラスチックに対する親和性がおる程度存在すると考え
られる。

第３図は実施例５にて得られた蒸着膜の部分拡大断面図
で、（ａ）はベース膜を入れた場合、（ｂ）はベース膜
を入れない場合をそれぞれ示す。図中、１はプラスチッ
ク基材、２はＡｆ！で形成した金属膜、３はＣｅＦ３．
４はＣｅＯ２で必る。

また、得られた蒸着膜の光学特性を第４図に示す。図中
、Ａは実施例４の場合、Ｂは実施例５の場合をそれぞれ
示す。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によってプラスチック基材
に蒸着された光学膜および導電膜は、基材の面性能を下
げることなく、所望の光学特性、電気特性等を満足する
ことができ、環境試験、特にヒート試験における膜の剥
離や耐摩耗性に優れた効果を示す。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は、それぞれ本発明の実施例によって得られ
た蒸着膜の部分拡大断面図、第４図は本発明の実施例に
よって得られた蒸着膜の光学特性図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチック部品の表面に金属を真空蒸着し、次
   いで該金属膜上に、フッ化セリウム（ＣｅＦ＿３）を少
   なくとも６０重量％以上含有する物質よりなる膜を形成
   させることを特徴とするプラスチック部品の金属コーテ
   ィング製造法。
2. （２）プラスチック部品の表面に、フッ化セリウム（Ｃ
   ｅＦ＿３）もしくは可視光線で任意の屈折率を有する誘
   電体物質の１種または２種以上の混合物よりなるベース
   膜を形成し、次いで該ベース膜上に金属を蒸着し、さら
   に該金属膜上に、フッ化セリウム（ＣｅＦ＿３）を少な
   くとも６０重量％以上含有する物質よりなる膜を形成さ
   せることを特徴とするプラスチック部品の金属コーティ
   ング製造法。
3. （３）請求項（１）または（２）で形成した膜上に、さ
   らに酸化セリウム（ＣｅＯ＿２）を少なくとも６０重量
   ％以上含有する物質よりなる膜を、その光学的膜厚（λ
   ＿０）が４０００〜１５０００Åの厚みで蒸着し、増反
   射ミラーとすることを特徴とするプラスチック部品の増
   反射金属ミラーコーティング製造法。