JPH061870A - 表面処理プラスチックス製品 - Google Patents

表面処理プラスチックス製品

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JPH061870A
JPH061870A JP16284792A JP16284792A JPH061870A JP H061870 A JPH061870 A JP H061870A JP 16284792 A JP16284792 A JP 16284792A JP 16284792 A JP16284792 A JP 16284792A JP H061870 A JPH061870 A JP H061870A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
plasma
monomer
plastic article
silicon
Prior art date
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Pending
Application number
JP16284792A
Other languages
English (en)
Inventor
Isao Ikuhara
功 生原
Yoshiharu Sato
佳晴 佐藤
Yukio Yamaguchi
由岐夫 山口
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Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面硬度に優れ、車両、船舶、航空機等の
窓、ミラー、レンズ等の光学製品、表面硬度に優れた光
ディスク等として好適な材料を提供する。 【構成】 プラスチックスの表面にアクリル酸エチル等
のプラズマ重合膜を接着層として設け、その上に珪素化
合物のプラズマ重合膜からなるハードコート層を設けた
もの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐擦傷性、耐摩耗性、
耐薬品性、帯電特性などに優れ、各種光学材料、光記録
材料、窓ガラス等に好適なプラスチックス成形品に関す
る。
【0002】
【従来の技術】プラスチックス製品、とりわけポリカー
ボネート、ポリメチルメタクリレート等の透明なプラス
チックス材料より成る物は、車両、船舶、航空機建築等
の分野において装飾用或いは無機ガラス代替材料とし
て、またその透明性を生かしプラスチックス製ミラー、
レンズ、その他各種光学材料や光記録材料等として広く
用いられるようになってきている。
【0003】ところで、一般にプラスチックス材料は、
表面が傷つき易く、前記透明なプラスチックス材料は傷
による美観の低下や透明性の低下を防止するために、そ
の表面にハードコート処理、すなわち硬度の高い透明コ
ート塗装が行われている。これらのハードコート塗装を
施す手法には大別して2つの方法が知られている。1つ
は溶液塗布後、熱硬化或いは光硬化させるウェットコー
ト法で、有機系(メラミン樹脂系、ウレタン樹脂系、ア
ルキド樹脂系、UV硬化アクリレート系等)とシリコン
系(オルガノシロキサン系)のものがある。もう一つ
は、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマCVD
法、プラズマ重合法等に代表されるドライコート法であ
る。
【0004】ウェット法においては膜のプラスチックス
材料に対する馴染みは良く、しかも膜自体の固有応力は
小さいため、プラスチックス表面に対する接着性は良
い。しかし、膜の緻密さに劣り、従来用いられていたガ
ラスに比較すると耐擦傷性に不足し、例えば自動車の昇
降式ガラス窓での使用は、実用上充分なものではなかっ
た。
【0005】スパッター法においては、例えばSiO2
等の無機物質をターゲットとし、スパッター成膜する。
この方法は、膜自体に充分な硬度を賦与する事が可能で
あるが、SiO2 等の無機物質とプラスチックス材料の
なじみが悪く、しかも膜自体の固有応力が大きいため厚
膜化すると充分な接着強度を得る事ができない。また膜
厚が薄いと、基材であるプラスチックス表面硬度の影響
を受けるため、膜自体の硬度が高くても傷つきを防止で
きる機能に劣る。
【0006】プラズマCVD法では、例えばSiH4
スを、酸素源として例えばN2 O等を用いSiO2 等の
無機物質を成膜する。しかし、スパッター法と同様、無
機物質とプラスチックス材料とのなじみが悪いため、厚
膜化すると充分な接着強度を得ることができない。また
膜厚が薄いと、基材であるプラスチックス表面硬度の影
響を受けるため、膜自体の硬度が高くても傷つきを防止
できる機能に劣る。
【0007】真空蒸着法では、例えばO2 雰囲気下でS
iOを加熱蒸発させ、プラスチックス表面に蒸着させる
方法をとる。しかし蒸着膜は、スパッター膜に比べ膜の
緻密性やプラスチックス表面に対する接着性に劣る等の
問題がある。プラズマ重合法では、有機Si系モノマ
ー、例えばテトラメトキシシラン等のモノマーをグロー
放電により励起し、プラスチックス材料表面に成膜す
る。この成膜方法においてはモノマーの種類や成膜条件
を選ぶことによりプラスチックス材料にかなり密着性良
好かつ高硬度の膜を得ることが可能である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、成膜直
後において密着性良好なプラズマ重合膜も、窓ガラスの
代替等として使用した場合、日光による紫外線や熱、ま
た雨による水の影響を受けるために、充分な長期密着性
を保持することは不可能であった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記技術課
題を解決するため鋭意検討を行ったところ、以下の構成
を有する発明に到達した。すなわち、本発明は表面に下
記A及びB被膜がこの順に積層されてなる表面処理プラ
スチックス製品にある。
【0010】A.一般式(I)で表されるモノマーを
【0011】
【化2】CH2 =CRCOOR′ (I) (式中Rは水素またはアルキル基、R′はアルキル基)
プラズマ重合することにより形成され、膜厚が0.1μ
m〜10μmであるプラズマ重合被膜。 B.珪素化合物のプラズマ重合により形成され、膜厚が
0.1μm〜10μmであるプラズマ重合被膜。
【0012】本発明は、先ずプラスチックス製品の表面
に前記A被膜を設けるが、A被膜の原料として用い得る
化合物としては、一般式(I)に含まれる物であれば何
でも良いが、好ましくは例えば、アクリル酸メチル、ア
クリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エ
チル等の化合物を挙げることができる。これらの化合物
は単独で用いても2種以上を併用しても良い。
【0013】次にB被膜の原料の珪素化合物としては特
に限定されないが、好ましくは、炭素原子を含む珪素化
合物または、炭素原子と酸素原子または窒素原子を含む
珪素化合物であり、炭素/珪素の原子数比が0.1〜3
の範囲にあることが好ましい。前記範囲以下であると接
着強度が小さく、それ以上では充分な耐摩耗性が得られ
ない。具体的化合物として、好ましくは例えば1,1,
3,3−テトラメチルジシロキサン、1,1,3,3−
テトラメチルジシラザン、ペンタメチルジシロキサン、
ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、
ヘプタメチルジシラザン、1,3−ジメトキシテトラメ
チルジシロキサン、1,3−ジエトキシテトラメチルジ
シロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキ
サメチルシクロトリシラザン、1,1,3,3,5,5
−ヘキサメチルトリシロキサン、1,1,1,3,5,
5,5−ヘプタメチルトリシロキサン、オクタメチルト
リシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテ
トラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサ
ン、1,1,1,3,5,7,7,7−オクタメチルテ
トラシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7−オ
クタメチルシクロテトラシラザン、トリス(トリメチル
シロキシ)シラン、デカメチルテトラシロキサン等、或
いは下記一般(II)
【0014】
【化3】R1 n SiR2 4-n (II)
【0015】で表される様なものである。式中R1 はア
ルキル基、アルケニル基、アリール基、ハロゲン基、ア
ミノ基、メルカプト基、シアノ基、イソシアノ基、ビニ
ル基、メタクリロキシ基、エポキシ基、グリシドキシ基
を有する炭化水素基から選ばれる1種もしくは2種以上
であり、塩素及びフッ素原子を含んでいてもかまわな
い。R2 は水素原子、アルコキシ基、アルコキシアルコ
キシ基、フェノキシ基、アセトキシ基及び塩素原子から
選ばれる1種もしくは2種以上でありnは0〜4であ
る。具体例としては、メチルトリクロロシラン、ジメチ
ルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、メチルシ
ラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチ
ルシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシ
シラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキ
シシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシ
シラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルエトキ
シシラン等その他多数の化合物を挙げる事ができる。こ
れら珪素化合物は単独で用いても2種以上を併用して用
いても良い。これら化合物のプラズマ重合は気相状態に
おいて実施するため常温で気化しやすい化合物が望まし
いが、加熱により初めて気化する化合物でも、化合物お
よび重合装置を適度に加熱する事により用いる事ができ
る。膜中酸素含有量を増やすために、これらの原料に酸
素源としてO2 やN 2 O等を混合させても良い。
【0016】A被膜上にB被膜を成膜する場合、密着性
向上の観点から同一チャンバー内で連続して成膜する事
が望ましい。上記一般式(I)で示される化合物のプラ
ズマ重合膜(以下接着層と言う場合がある)を形成した
プラスチックス製品に珪素化合物のプラズマ重合膜(以
下ハードコート層と言う場合がある)を形成せしめる場
合、形成される高硬度のハードコート層は接着層上に強
固に結合し、しかもプラスチックス製品に密着性良好な
有機被膜接着層を介して基材であるプラスチックスに結
合している。このためハードコート層のプラスチックス
基材に対する密着性が改善され、日光や雨水に曝された
条件下での耐久性を格段に向上し得る。
【0017】接着層を形成するプラズマ重合膜の厚さと
しては、0.1μm〜10μm、好ましくは0.5μm
〜3μmである。0.1μm以下の場合には、接着層上
にハードコート層プラズマ重合膜を形成せしめた場合に
充分な接着性を得る事ができず、また10μmを越える
とクラックが生じ易くなる。ハードコート層を形成する
プラズマ重合膜の厚さとしては、0.1μm〜10μ
m、好ましくは0.5μm〜5μmである。0.1μm
以下の場合には、充分な耐摩耗性を得ることができず、
また10μmを越えるとクラックが生じ易くなる。
【0018】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。 実施例1 ポリカーボネート樹脂基板(筒中プラスチック工業
(株)製)を平行平板型プラズマ重合装置内カソード上
にセットし、減圧下、アクリル酸メチルガスを流量30
SCCMで通気しながら圧力を200mTorrに調節
保持し、110kHz、0.1W/cm2 の低周波電力
を与えて放電させることによりプラズマを発生させ、基
板表面上に60分間プラズマ重合膜を形成した。プラズ
マ重合中、基板温度を80℃程度に保持した(ここで言
う基板温度とは基板を置いたカソード面の温度であり、
以下プラズマ重合における基板温度とはすべてこの温度
を意味するものとする)。形成された接着層の膜厚は
0.85μmであった。
【0019】次に、チャンバー内を充分真空排気した
後、減圧下ヘキサメチルジシロキサンガスとN2 Oガス
を1対2のモル比で通気しながら圧力を150mTor
rに調節保持し、110kHz、0.5W/cm2 の低
周波電力を与えて放電させることによりプラズマを発生
させ、基板表面を40分間プラズマ処理した。プラズマ
重合中、基板温度を80℃程度に保持した。形成された
ハードコート層の膜厚は4.2μmであった。
【0020】比較例1 実施例と同じ基板、装置を用い同条件にてヘキサメチル
ジシロキサンガスとN 2 Oガスのプラズマ重合のみ行っ
た。実施例と比較例で得た表面処理基板について次の様
な特性試験を行いその結果を表−1にまとめて示した。
【0021】特性試験項目及び方法 1.膜の初期密着性 クロスカット密着性試験を行った。ここで言うクロスカ
ット密着性試験とは、被膜面に鋼ナイフにて1mm間隔
で基板に達する碁盤目を入れ、次にセロテープ(ニチバ
ン(株)製、巾24mm)を良く密着させ、90°方向
に急速に引き剥し、剥離の有無を見る試験方法である。
各サンプルにつき試験を行い、剥離しなかった枚数を示
した。
【0022】2.耐擦傷性 (1)スチールウール耐擦傷性 #000番スチールウールで表面処理基板表面を摩擦
し、 ○−強くこすっても傷が付かない △−強くこするとわずか傷が付く ×−弱くこすっても傷が付く と表示した。
【0023】(2)テーバー摩耗試験 ASTM D1044に従い、摩耗輪CS−10F、荷
重500gにて試験を行い摩耗回数500回で試験前後
のΔHazeを測定した。ここでΔHazeの定義は ΔHaze=試験後のHaze−試験前のHaze である。
【0024】3.耐候性試験 ウェザーメーター(スガ製WE−SUN−HC)を用い
JIS A1415に従い一定時間試験後、クロスカッ
ト試験による密着性試験を行った。表には剥離しなかっ
た枚数を表示した。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明の表面処理プラスチックス製品は
耐擦傷性、耐摩耗性、耐薬品性、帯電特性に優れ、各種
光学材料、光記録材料、窓ガラス等に用いて好適であ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に下記A及びB被膜がこの順に積層
    されてなる表面処理プラスチックス製品。 A.一般式(I)で表されるモノマーを 【化1】CH2 =CRCOOR′ (I) (式中Rは水素またはアルキル基、R′はアルキル基)
    プラズマ重合することにより形成され、膜厚が0.1μ
    m〜10μmであるプラズマ重合被膜。 B.珪素化合物をモノマーとしてプラズマ重合により形
    成され、膜厚が0.1μm〜10μmであるプラズマ重
    合被膜。
  2. 【請求項2】 B被膜を形成するモノマーが炭素/珪素
    の原子数比が0.1〜3の範囲である事を特徴とする請
    求項1に記載の表面処理プラスチックス製品。
  3. 【請求項3】 B被膜のプラズマ重合モノマーが炭素原
    子と酸素原子を含む珪素化合物である事を特徴とする請
    求項1に記載の表面処理プラスチックス製品。
JP16284792A 1992-06-22 1992-06-22 表面処理プラスチックス製品 Pending JPH061870A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997035912A3 (de) * 1996-03-27 1997-11-20 Leica Mikroskopie & Syst Verfahren zur erzeugung einer haftfesten beschichtung auf polymethylmetacrylat (pmma)-substratoberflächen
US7893182B2 (en) 2003-10-15 2011-02-22 Dow Corning Corporation Manufacture of resins

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997035912A3 (de) * 1996-03-27 1997-11-20 Leica Mikroskopie & Syst Verfahren zur erzeugung einer haftfesten beschichtung auf polymethylmetacrylat (pmma)-substratoberflächen
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