JPH06212430A - プラスチック基板表面の硬化保護膜の形成方法 - Google Patents

プラスチック基板表面の硬化保護膜の形成方法

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JPH06212430A
JPH06212430A JP6455491A JP6455491A JPH06212430A JP H06212430 A JPH06212430 A JP H06212430A JP 6455491 A JP6455491 A JP 6455491A JP 6455491 A JP6455491 A JP 6455491A JP H06212430 A JPH06212430 A JP H06212430A
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JP
Japan
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film
plastic substrate
gas
protective film
plasma
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JP6455491A
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English (en)
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Masayoshi Murata
正義 村田
Masahiro Usami
正博 宇佐美
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高硬度、耐摩耗性及び耐擦傷性などが要求さ
れるプラスチック基板表面の硬化保護膜の形成方法。 【構成】 反応容器内で反応ガスをプラズマ化しプラス
チック基板表面に硬化保護膜を形成させるに当たり、先
ず反応ガスとしてシロキサン又はエトキシシランガスを
用い、該ガスのプラズマによりプラスチック基板表面に
Si−0−C系膜を下地として成膜し、次に上記ガスとO
2 の混合ガスのプラズマにより該Si−0−C系膜上にSi
2 膜を形成させるプラスチック基板表面の硬化保護膜
の形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビルディング及び家屋な
どの窓材、航空機・船舶・自動車などの窓材及び電子材
料・光学材料・表示材料など、表面の性質として高硬
度、耐摩耗性及び耐擦傷性などが要求されるプラスチッ
ク基板表面の硬化保護膜の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プラスチック表面を高硬度化し
て、耐摩耗性及び耐擦傷性を改良する技術として、以下
の図4に示すようなプラズマ重合法が試用されている。
【0003】図4において、有機ケイ素化合物モノマー
01はモノマー流量調整弁02を介して真空容器03に
導入される。真空容器03には高周波電極04とアース
電極05が平行に設置され、該アース電極05の上には
プラスチック基板06が配置されている。高周波電極0
4にはマッチングボックス07を介して、電源08より
電力が供給される。なお、真空容器03はバルブ09を
介して真空ポンプ010によって真空引きされる。
【0004】さて、図4において、プラスチック基板0
6に硬化保護膜を形成するには、真空容器03を真空ポ
ンプ010で減圧し、例えば圧力を0.01Torr程度に
設定する。次にモノマー流量調整弁02を開いて、有機
ケイ素化合モノマー01、例えばオクタメチルシクロテ
トラシロキサンを真空容器03内に導入して、その圧力
を約5.0×10-2Torrにする。次に、例えば周波数1
3.56MHz の高周波電源04より出力を約100Wと
して、プラズマを発生させ5.0ないし8.0分間、高
硬度膜を上記プラスチック基板06に堆積する。
【0005】以上のようにして得られる膜は、ケイ素、
酸素、炭素を組成にした高硬度の膜である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法で成膜され
たSiO2 系、SiC 系あるいはC系の薄膜は高硬度の膜で
はあるが、以下に示すような欠点があり実用には供せら
れないという問題がある。
【0007】(a)SiO2 系、SiC 系あるいはC系の薄
膜は、Si,O,Cを主成分とする高硬度の膜であるが、
傷が付き易く、硬度がまだ十分に高くない。
【0008】(b)プラスチック基板と該高硬度膜の結
合力が十分に強くないので、該高硬度膜はプラスチック
基板から剥離し易い。
【0009】本発明は上記技術水準に鑑み、従来法で得
られるような不具合のない硬化保護膜をプラスチック基
板表面に形成させる方法を提供しようとするものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記従来法
の欠点を解消するため、鋭意研究した結果、プラスチッ
ク基板表面に予め、Si,O,Cを主成分とする有機系の
薄膜を成膜したあと、その薄膜の上に高硬度としての無
機系のSiO2 膜を成膜する方法、すなわち、プラスチッ
ク基板との結合が強く、かつ、SiO2 膜との結合が強い
Si,O,Cを主成分とするSi−C−O系の膜を下地層と
して用い、その上にSiO2 膜を積層させることが著しく
効果的であることを見出し、その知見に基づいて本発明
を完成するに至った。
【0011】すなわち、本発明は反応容器内で反応ガス
をプラズマ化しプラスチック基板表面に硬化保護膜を形
成させるに当たり、先ず反応ガスとしてシロキサン又は
エトキシシランガスを用い、該ガスのプラズマによりプ
ラスチック基板表面にSi−O−C系膜を下地として成膜
し、次に上記ガスとO2 との混合ガスのブラズマにより
該Si−O−C系膜上にSiO2 膜を形成させることを特徴
とするプラスチック基板表面の硬化保護膜の形成方法で
ある。
【0012】
【作用】本発明において、先ずプラスチック基板表面に
Si−O−C系膜の下地を成膜するシロキサン又はエトキ
シシランとしては、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサ
メチルトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロ
キサンなどやテトラエトキシシラン、ジエトキシジメチ
ルシラン、メチルトリエトキシシランなどのようなもの
があげられ、Si−O−C系膜の下地の上にSiO2 膜を成
膜するものとしては上記シロキサン又はエトキシシラン
とO2 の混合ガスが用いられる。
【0013】
【実施例】
(例1)以下、本発明の一実施例を図1に示す装置に基
づき説明する。1は反応容器で、その中にプラスチック
基板2、及びプラズマを発生させる電極13,14が設
置されている。3は第1の原料ガスであるシロキサン又
はエトキシシランの供給源で、第1の流量調整器4及び
第1の弁5を介して反応容器1にそのガスを供給する。
6は第2の原料ガスの酸素供給源で、第2の流量調整器
7及び第2の弁8を介して反応容器1にそのガスを供給
する。9は第1の真空ポンプで、第3の弁10を介して
反応容器1の中のガスを排出する。11は第2の真空ポ
ンプで、第4の弁12を介して反応容器1の中のガスを
排出する。13は電極で、高周波電源17よりマッチン
グボックス16及び電流導入端子15を介して電力が供
給され、アース電極14と組み合わせて使用される。1
4はアース電極で反応容器1と電気的に導通になってお
り、上記電極13と組み合わせて使用することにより反
応容器1の中のガスをグロー放電プラズマにする。18
は真空計である。
【0014】図1に示した装置によって、プラスチック
基板(ポリカーボネート基板)2を図示のように、電極
13及びアース電極14の間に設置する。第1及び第2
の真空ポンプ9,11を作動させて反応容器1内を排気
し、約1×10-6〜1×10 -7Torrの真空度に到達させ
る。次に第4の弁12を閉にし、第1の弁5を開にし
て、第1の流量調整器4を用いて、ヘキサメチルジシロ
キサンを反応容器1の中へ、約50cc/分の流量で供給
する。なお、この場合、反応容器の圧力は約0.02To
rrであった。
【0015】高周波電源17からマッチングボックス1
6及び電流導入端子15を介して、電極13及びアース
電極14に高周波電力を供給すると、ヘキサメチルジシ
ロキサンはグロー放電プラズマ化される。この場合、原
料ガスのヘキサメチルジシロキサンのガスが解離し、S
i,C,Oなどから構成されるSi−O−C系薄膜がプラ
スチック基板2に堆積する。なお、ヘキサメチルジシロ
キサンに加えて、図示していないが、Ar,He,Neなどの
希ガスを上記原料ガスと同程度の流量で混入させ、プラ
ズマ化を容易に行わせることもできる。
【0016】次に、第2の弁8を開にして、第2の原料
ガスの酸素供給源6より第2の流量調整器7及び弁8を
介して、反応容器1の中へ、約100cc/分の流量で酸
素を供給させる。そうすると、ヘキサメチルジシロキサ
ンと上記酸素の混合ガスが上記電極13,14の間でグ
ロー放電プラズマ化され、プラズマCVD現象によりSi
2 系の膜が上記Si−O−C系膜の上に堆積する。
【0017】なお、上記成膜実験では、Si−O−C系膜
の成膜時間は約10分間、SiO2 系膜の成膜は約30分
間であったが、図2に示すように、基板上に2種類の膜
を積層している。
【0018】この例1では、基板にポリカーボネート板
を使用したが、得られた膜の組成分析をESCA(Elec
tron Spectroscopy for Chemical Analysis )で測定し
た。その結果を図3に示す。この図3によれば、基板上
にSi−O−C系膜が存在し、その上にSiO2 系膜が堆積
していることが判る。得られた膜の付着強度は、接着テ
ープ貼付による引きはがし方法で調査した結果、非常に
強いことが判った。
【0019】なお、上記例1では、SiO2 系膜を成膜す
るのに、ヘキサメチルジシロキサンとO2 の混合ガスを
用いた例を説明したが、ヘキサメチルジシロキサンに代
えてテトラエトキシシラン、ヘキサメチルトリシロキサ
ン、ジエトキシジメチルシラン、メチルトリエトキシシ
ランなどのケイ素有機系化合物ガスを用いても、上記の
膜とほぼ同じ高硬度でかつ、プラスチック基板との結合
力の強い膜が得られた。
【0020】(例2)例1に示した図1の装置及び該装
置の操作条件の下で、例1に使用したヘキサメチルジシ
ロキサンの代わりにヘキサメチルトリシロキサンを使用
して、ポリカーボネート基板上にSi−O−C系膜を下地
として成膜し、続いてヘキサメチルトリシロキサンに例
1と同じ条件で酸素を供給し例1と同様に操作し、Si−
O−C系膜の上にSiO2 系膜を形成させることにより、
前記図2に示したような基板上に2種類の膜を積層させ
た。
【0021】得られた膜をESCAで測定した結果は図
3とほぼ同様であり、得られた膜の付着強度は例1のも
のと同程度で非常に強いことが判った。
【0022】なお、上記例2では、SiO2 系膜を成膜す
るのに、ヘキサメチルトリシロキサンとO2 の混合ガス
を用いた例を説明したが、ヘキサメチルトリシロキサン
に代えてテトラエトキシシラン、ヘキサメチルトリシロ
キサン、ヘキサメチルジシロキサン、メチルトリエトキ
シシランなどケイ素有機系化合物ガスを用いても、上記
の膜とほぼ同じ高硬度でかつ、プラスチック基板との結
合力の強い膜が得られた。
【0023】(例3)例1に示した図1の装置及び該装
置の操作条件の下で、例1に使用したヘキサメチルジシ
ロキサンの代わりにメチルトリエトキシシランを使用し
て、ポリカーボネート基板上にSi−O−C系膜を下地と
して成膜し、続いてメチルトリエトキシシランに例1と
同じ条件で酸素を供給し例1と同様に操作し、Si−O−
C系膜の上にSiO2 系膜を形成させることにより、前記
図2に示したような基板上に2種類の膜を積層させた。
【0024】得られた膜をESCAで測定した結果は図
3とほぼ同様であり、得られた膜の付着強度は例1のも
のと同程度で非常に強いことが判った。
【0025】なお、上記例3では、SiO2 系膜を成膜す
るのに、メチルトリエトキシシランとO2 の混合ガスを
用いた例を説明したが、メチルトリエトキシシランに代
えてテトラエトキシシラン、ヘキサメチルトリシロキサ
ン、ヘキサメチルジシロキサン、メチルトリエトキシシ
ランなどのケイ素有機系化合物ガスを用いても、上記の
膜とほぼ同じ高硬度でかつ、プラスチック基板との結合
力の強い膜が得られた。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、ビルディング及び家屋
などの窓材、航空機・船舶・自動車などの窓材、及び電
子材料、光学材料、表示材料など、表面の性質として高
硬度、耐摩耗性及び耐擦傷性などが要求されるプラスチ
ック基板表面硬化保護膜が得られ、工業上顕著な効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例において使用した装置の説明
図。
【図2】本発明の例1で製作した表面硬化膜の断面模式
図。
【図3】本発明の例1で製作した表面硬化膜の成分分析
結果の図表。
【図4】従来のプラスチック表面の高硬度化装置の説明
図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応容器内で反応ガスをプラズマ化しプ
    ラスチック基板表面に硬化保護膜を形成させるに当た
    り、先ず反応ガスとしてシロキサン又はエトキシシラン
    ガスを用い、該ガスのプラズマによりプラスチック基板
    表面にSi−O−C系膜を下地として成膜し、次に上記ガ
    スとO2 との混合ガスのブラズマにより該Si−O−C系
    膜上にSiO2 膜を形成させることを特徴とするプラスチ
    ック基板表面の硬化保護膜の形成方法。
JP6455491A 1991-03-28 1991-03-28 プラスチック基板表面の硬化保護膜の形成方法 Withdrawn JPH06212430A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004087989A1 (ja) * 2003-03-28 2004-10-14 Toyo Seikan Kaisha, Ltd. プラズマcvd法による化学蒸着膜及びその形成方法
JP2011122196A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Ulvac Japan Ltd 車両用窓ガラスとその製造方法
JP2017088916A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 株式会社神戸製鋼所 シリコン原料を用いる成膜装置

Cited By (4)

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