JPH10316780A - プラスチック成形品への硬質薄膜形成方法およびその製品 - Google Patents
プラスチック成形品への硬質薄膜形成方法およびその製品Info
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- JPH10316780A JPH10316780A JP14347797A JP14347797A JPH10316780A JP H10316780 A JPH10316780 A JP H10316780A JP 14347797 A JP14347797 A JP 14347797A JP 14347797 A JP14347797 A JP 14347797A JP H10316780 A JPH10316780 A JP H10316780A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラスチック成形品の表面に硬質薄膜を形成
する方法およびその製品を提供する。 【解決手段】 ポリカーボネート、ポリエチレン、アモ
ルファスポリオレフィン、ポリプロピレン、メタクリル
樹脂のいずれかの成形品に、０．５ＫｅＶ〜６ＭｅＶ
で、窒素、水素、塩素、フッ素のいずれかのイオンを、
１×１０13ｉｏｎｓ／ｃｍ2 〜１×１０18ｉｏｎｓ／ｃ
ｍ2 で注入し、表面に硬質薄膜を形成する。
する方法およびその製品を提供する。 【解決手段】 ポリカーボネート、ポリエチレン、アモ
ルファスポリオレフィン、ポリプロピレン、メタクリル
樹脂のいずれかの成形品に、０．５ＫｅＶ〜６ＭｅＶ
で、窒素、水素、塩素、フッ素のいずれかのイオンを、
１×１０13ｉｏｎｓ／ｃｍ2 〜１×１０18ｉｏｎｓ／ｃ
ｍ2 で注入し、表面に硬質薄膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はプラスチック成形
品へ硬質薄膜を形成する方法おらびその方法により前記
硬質薄膜を形成したプラスチック成形品に関するもので
ある。
品へ硬質薄膜を形成する方法おらびその方法により前記
硬質薄膜を形成したプラスチック成形品に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】プラスチックは、他の素材に比べて易成
形性、耐衝撃性、防錆性および軽量性等の点で優れた性
質を有しているため、その性質を活かし種々の製品に利
用されている。
形性、耐衝撃性、防錆性および軽量性等の点で優れた性
質を有しているため、その性質を活かし種々の製品に利
用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】プラスチック成形品
は、表面硬度、（耐磨耗性、耐損傷性）に劣ることが大
きな欠点となっている。この発明は、イオン照射技術を
活用して、表面硬度に優れたプラスチック成形品を得る
ことを目的とする。
は、表面硬度、（耐磨耗性、耐損傷性）に劣ることが大
きな欠点となっている。この発明は、イオン照射技術を
活用して、表面硬度に優れたプラスチック成形品を得る
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】ポリカーボネート、ポリ
エチレン、アモルファスポリオレフィン、ポリプロピレ
ン、メタクリル樹脂のいずれかの成型品に、０．５Ｋｅ
Ｖ〜６ＭｅＶで、窒素、水素、塩素、フッ素のいずれか
のイオンを、１×１０13ｉｏｎｓ／ｃｍ2 〜１×１０18
ｉｏｎｓ／ｃｍ2 で注入し、ポリカーボネート、ポリエ
チレン、透明ポリオレフィン、ポリプロピレン、メタク
リル樹脂のいずれかの成型品の表面に、硬質薄膜を形成
する。
エチレン、アモルファスポリオレフィン、ポリプロピレ
ン、メタクリル樹脂のいずれかの成型品に、０．５Ｋｅ
Ｖ〜６ＭｅＶで、窒素、水素、塩素、フッ素のいずれか
のイオンを、１×１０13ｉｏｎｓ／ｃｍ2 〜１×１０18
ｉｏｎｓ／ｃｍ2 で注入し、ポリカーボネート、ポリエ
チレン、透明ポリオレフィン、ポリプロピレン、メタク
リル樹脂のいずれかの成型品の表面に、硬質薄膜を形成
する。
【０００５】
（１）成形品 検討したプラスチック材料は、メタクリル樹脂（ＰＭＭ
Ａ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート
（ＰＣ）の平板を主体に検討したが、プラスチック材料
によって損傷度合いが大きくなることから、更にポリプ
ロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）の一種である
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の導光板、ＰＣ、ＰＭ
ＭＡ、アモルファスポリオレフィン（ＴＰ）の反射板も
比較検討した。平板、導光板、反射板の形状および寸法
は表１のとおりである。なお、ＴＰは透明プラスチック
の略称で、一般的な化学名はアモルファスポリオレフィ
ン樹脂である。
Ａ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート
（ＰＣ）の平板を主体に検討したが、プラスチック材料
によって損傷度合いが大きくなることから、更にポリプ
ロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）の一種である
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の導光板、ＰＣ、ＰＭ
ＭＡ、アモルファスポリオレフィン（ＴＰ）の反射板も
比較検討した。平板、導光板、反射板の形状および寸法
は表１のとおりである。なお、ＴＰは透明プラスチック
の略称で、一般的な化学名はアモルファスポリオレフィ
ン樹脂である。
【０００６】
【表１】
【０００７】（１）イオン照射・注入装置 検討に用いたイオン照射・注入装置は高エネルギーから
低エネルギーまで広い範囲で照射するため、株式会社イ
オン工学センターに設置されている次の５種類の装置群
を用いた。 ８ＭｅＶイオン注入装置 ２００ｋｅＶイオン注入装置（Ａ） ４０ｋｅＶイオン注入装置 大型イオンビーム改質装置 複合ビーム照射装置（Ｂ）
低エネルギーまで広い範囲で照射するため、株式会社イ
オン工学センターに設置されている次の５種類の装置群
を用いた。 ８ＭｅＶイオン注入装置 ２００ｋｅＶイオン注入装置（Ａ） ４０ｋｅＶイオン注入装置 大型イオンビーム改質装置 複合ビーム照射装置（Ｂ）
【０００８】（３）イオンビーム照射・注入方法 プラスチック材料へのイオンビーム照射で一番問題とな
るのが、照射時の温度上昇である。イオンビームのエネ
ルギーはｌｅＶが一万度に相当すると言われており、且
つプラスチック材料は熱伝導率が悪く冷却が効きにく
い。このため照射時の温度上昇によりプラスチック成形
品が変形して本来の形状を保持しなくなる恐れがあり、
各プラスチック材料の軟化点温度以下に押さえてイオン
照射する必要がある。イオン照射に当たり、プラスチッ
ク成形品表面に熱電対を取り付け、照射エネルギー（電
圧・電流）と照射時間によって、プラスチック材料表面
温度がどのように上昇するか測定を行った。その一例を
４０ｋｅＶ注入装置でＮイオン注入について図１に示
す。
るのが、照射時の温度上昇である。イオンビームのエネ
ルギーはｌｅＶが一万度に相当すると言われており、且
つプラスチック材料は熱伝導率が悪く冷却が効きにく
い。このため照射時の温度上昇によりプラスチック成形
品が変形して本来の形状を保持しなくなる恐れがあり、
各プラスチック材料の軟化点温度以下に押さえてイオン
照射する必要がある。イオン照射に当たり、プラスチッ
ク成形品表面に熱電対を取り付け、照射エネルギー（電
圧・電流）と照射時間によって、プラスチック材料表面
温度がどのように上昇するか測定を行った。その一例を
４０ｋｅＶ注入装置でＮイオン注入について図１に示
す。
【０００９】更に他の装置についても検討した結果、イ
オン照射装置によって違いがあるが、照射電流密度が数
百μＡ／ｃｍ2 以上になると、１００℃以上となり、プ
ラスチック成形品が変形する。またイオン照射のみでな
く金属やその酸化物を蒸着やスパッタリングして薄膜を
同時形成すると、温度上昇は更に高くなり変形を促進す
る。これらのことから各照射装置ともにプラスチック成
形品表面温度がｍａｘ８０℃以下になるよう照射条件を
設定してイオン照射及び注入を行った。
オン照射装置によって違いがあるが、照射電流密度が数
百μＡ／ｃｍ2 以上になると、１００℃以上となり、プ
ラスチック成形品が変形する。またイオン照射のみでな
く金属やその酸化物を蒸着やスパッタリングして薄膜を
同時形成すると、温度上昇は更に高くなり変形を促進す
る。これらのことから各照射装置ともにプラスチック成
形品表面温度がｍａｘ８０℃以下になるよう照射条件を
設定してイオン照射及び注入を行った。
【００１０】各装置の最大照射エネルギー（電圧電流
値）は表２に示す条件を目安とした。
値）は表２に示す条件を目安とした。
【００１１】
【表２】
【００１２】（４）実験結果および考案 プラスチック成形品の表面状態がどのように改質された
かを評価するため、次のような各種の方法を用いて評価
し、実用性の有無について検討した。
かを評価するため、次のような各種の方法を用いて評価
し、実用性の有無について検討した。
【００１３】（Ａ）表面状態試験方法 鉛筆硬度試験 一般に塗膜の表面硬度を評価する方法として用いられ、
ＪＩＳ規格にも定められている方法である。黒鉛から成
る６Ｂ〜６ＨまでＨＢを入れて１３本の硬度の異なる鉛
筆により、４５度の角度で一定の力で線を引き、プラス
チック成形品表面に僅かに瑕が入る硬さを鉛筆硬度とし
た。
ＪＩＳ規格にも定められている方法である。黒鉛から成
る６Ｂ〜６ＨまでＨＢを入れて１３本の硬度の異なる鉛
筆により、４５度の角度で一定の力で線を引き、プラス
チック成形品表面に僅かに瑕が入る硬さを鉛筆硬度とし
た。
【００１４】引掻き強さ試験 プラスチック成形品の耐損傷性を定量的に評価するた
め、図２に示すような螺線状に円運動する描画試験機を
用い、先端０．３Ｒに加工した鉄釘を押しつけ、荷重を
変化させてプラスチック成形品を引掻き、瑕が入り始め
る押しつけ荷重を求めた。その荷重を引掻き強さとし
た。
め、図２に示すような螺線状に円運動する描画試験機を
用い、先端０．３Ｒに加工した鉄釘を押しつけ、荷重を
変化させてプラスチック成形品を引掻き、瑕が入り始め
る押しつけ荷重を求めた。その荷重を引掻き強さとし
た。
【００１５】ヌープ硬度試験 一般にプラスチック成形品の硬度を評価する方法とし
て、ロックウエル硬度計が用いられる。しかし、本方法
は肉厚の熱い均一な材料しか評価できないため、金属、
セラミックス等で用いられ、表面の微少な変化でも比較
的感度が良く現れるヌーブ硬度試験法を用いて評価し
た。ヌープ硬度試験は図３に示すような、島津製作所製
微少硬度計ＨＭＶ−２００型を用いて、１００ｇ、１０
秒の測定条件で実施した。その結果比較的薄い薄膜形成
材料でも有意差が得られ、プラスチック成形品表面の薄
膜効果が判った。
て、ロックウエル硬度計が用いられる。しかし、本方法
は肉厚の熱い均一な材料しか評価できないため、金属、
セラミックス等で用いられ、表面の微少な変化でも比較
的感度が良く現れるヌーブ硬度試験法を用いて評価し
た。ヌープ硬度試験は図３に示すような、島津製作所製
微少硬度計ＨＭＶ−２００型を用いて、１００ｇ、１０
秒の測定条件で実施した。その結果比較的薄い薄膜形成
材料でも有意差が得られ、プラスチック成形品表面の薄
膜効果が判った。
【００１６】皮膜密着強度試験 プラスチック成形品表面に形成した薄膜が、脆く剥離す
るようでは実用的ではない。このためには薄膜の密着強
度を求めることが重要であり、皮膜の垂直方向の引張剥
離強度試験を行った。本方法は図４に示すように、プラ
スチック成形品表面にステンレス製丸棒を垂直にシアノ
アクリレート系瞬間接着剤で固定して、硬化後、垂直方
向に５ｍｍ／分の速度で引張り、その破断強度を求め
た。
るようでは実用的ではない。このためには薄膜の密着強
度を求めることが重要であり、皮膜の垂直方向の引張剥
離強度試験を行った。本方法は図４に示すように、プラ
スチック成形品表面にステンレス製丸棒を垂直にシアノ
アクリレート系瞬間接着剤で固定して、硬化後、垂直方
向に５ｍｍ／分の速度で引張り、その破断強度を求め
た。
【００１７】耐摩耗・摩擦試験 プラスチック成形品の摩耗試験としては各種方法がある
が、薄膜表層を評価するにはボール＆ディスク法が適し
ていると考え本方法を用い評価した。本方法は図５に示
すように表面処理した成形板をディスクに固定し、荷重
を載せた鋼球やセラミック球を押しつけ、ディスクを回
転させる。その時のトルクと摩耗深さを計ることにより
耐摩耗性を評価するものである。トルクかち数百回転毎
の動摩擦係数を求め摩耗後の摩耗深さを測定することに
より耐久性を評価した。
が、薄膜表層を評価するにはボール＆ディスク法が適し
ていると考え本方法を用い評価した。本方法は図５に示
すように表面処理した成形板をディスクに固定し、荷重
を載せた鋼球やセラミック球を押しつけ、ディスクを回
転させる。その時のトルクと摩耗深さを計ることにより
耐摩耗性を評価するものである。トルクかち数百回転毎
の動摩擦係数を求め摩耗後の摩耗深さを測定することに
より耐久性を評価した。
【００１８】（Ｂ）表面改質試験結果 各種装置ごとに表面処理条件を変化させ、処理効果を検
討した。表３、４、５、６はそれらの試験結果をあらわ
したものである。その代表的な結果を装置ごとに以下の
とおりにまとめた。
討した。表３、４、５、６はそれらの試験結果をあらわ
したものである。その代表的な結果を装置ごとに以下の
とおりにまとめた。
【００１９】
【表３】
【００２０】
【表４】
【００２１】
【表５】
【００２２】
【表６】
【００２３】８ＭｅＶイオン注入装置 高エネルギーによるイオン注入は深さ方向に数１０〜数
百μｍ注入されるため改質効果が大きいと期待される
が、反面エネルギーが大きい分ダメージも大きくなる。
今回１〜６ＭｅＶでＨプラスイオン、ＣＩプラスイオ
ン、Ｆプラスイオンを注入して、プラスチック成形品へ
の注入効果を検討した。その結果ＰＣの改質効果は大き
く、鉛筆硬度、引掻きの強さ、ヌープ硬度共に向上し
た。その一例を図６〜８に示すように高エネルギーで高
照射量程向上する傾向にあり、特に引掻き強さは１０倍
にも向上した。プラスチック材料によって効果は異な
り、ＨＤＰＥ、ＰＰでも効果があるが、ＴＰ、ＰＭＭＡ
では効果が少なく、特にＰＭＭＡの高エネルギー、高照
射量では脆く実用的ではなかった。耐摩耗性においては
図９に示すＰＣサンプルのごとく摩擦係数の変化が少な
く、摩耗痕も浅くなる傾向を示し良好な結果を得た。
百μｍ注入されるため改質効果が大きいと期待される
が、反面エネルギーが大きい分ダメージも大きくなる。
今回１〜６ＭｅＶでＨプラスイオン、ＣＩプラスイオ
ン、Ｆプラスイオンを注入して、プラスチック成形品へ
の注入効果を検討した。その結果ＰＣの改質効果は大き
く、鉛筆硬度、引掻きの強さ、ヌープ硬度共に向上し
た。その一例を図６〜８に示すように高エネルギーで高
照射量程向上する傾向にあり、特に引掻き強さは１０倍
にも向上した。プラスチック材料によって効果は異な
り、ＨＤＰＥ、ＰＰでも効果があるが、ＴＰ、ＰＭＭＡ
では効果が少なく、特にＰＭＭＡの高エネルギー、高照
射量では脆く実用的ではなかった。耐摩耗性においては
図９に示すＰＣサンプルのごとく摩擦係数の変化が少な
く、摩耗痕も浅くなる傾向を示し良好な結果を得た。
【００２４】２００ｋｅＶイオン注入装置 中エネルギーによるイオン照射効果は、照射量が多くて
も硬度アップはやや小さかった。しかし１００ｋｅＶで
はＮプラスイオン照射したＰＣ、ＰＭＭＡでは図１０に
示すようにヌープ硬度が５０％近く向上し、且つ表面接
着性も向上することが判った。更に図１１に示すように
ＰＣ、ＰＭＭＡで摩擦係数も減少する傾向にあり表面改
質効果は大きいと言える。ＴＰも鉛筆硬度、引っ掻き強
さ、ヌープ硬度で向上することが判った。
も硬度アップはやや小さかった。しかし１００ｋｅＶで
はＮプラスイオン照射したＰＣ、ＰＭＭＡでは図１０に
示すようにヌープ硬度が５０％近く向上し、且つ表面接
着性も向上することが判った。更に図１１に示すように
ＰＣ、ＰＭＭＡで摩擦係数も減少する傾向にあり表面改
質効果は大きいと言える。ＴＰも鉛筆硬度、引っ掻き強
さ、ヌープ硬度で向上することが判った。
【００２５】４０ｋｅＶイオンビーム照射装置 低エネルギーのイオン照射では金属及び酸化物、窒化物
を表面に形成しつつ、イオン照射することにより接着力
の高い薄膜形成を狙った。その結果薄膜厚さが数百〜数
千Ａでも引掻き強さはＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＰで大幅に向
上し、皮膜密着強度はイオンミキシング効果により、図
１２に示すようにＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＯＭの未処理に比
較し３〜５割は接着強度が向上し表面改質効果が確認さ
れた。しかし鉛筆硬度やヌープ硬度では薄膜のため大き
な効果は見られなかった。ＴＰでは、表３にあるよう
に、試験例は１であるが、変化は見られない。
を表面に形成しつつ、イオン照射することにより接着力
の高い薄膜形成を狙った。その結果薄膜厚さが数百〜数
千Ａでも引掻き強さはＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＰで大幅に向
上し、皮膜密着強度はイオンミキシング効果により、図
１２に示すようにＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＯＭの未処理に比
較し３〜５割は接着強度が向上し表面改質効果が確認さ
れた。しかし鉛筆硬度やヌープ硬度では薄膜のため大き
な効果は見られなかった。ＴＰでは、表３にあるよう
に、試験例は１であるが、変化は見られない。
【００２６】大型イオンビーム照射装置 ４０ｋｅＶ注入装置と同様に薄膜形成と、Ａｒイオン照
射のみの効果を検討した。その結果Ｃｕ薄膜のみでは効
果がないが、Ａｒプラスイオン照射により引掻き強さの
向上が見られた。
射のみの効果を検討した。その結果Ｃｕ薄膜のみでは効
果がないが、Ａｒプラスイオン照射により引掻き強さの
向上が見られた。
【００２７】複合イオンビーム照射装置（Ｂ） ＴｉＯ2 、ＳｉＯ2 薄膜を光学用プラスチック材料表面
にＯプラスイオンでイオンミキシングしながら形成し
た。その結果、数百〜数千Åの薄膜により鉛筆硬度、引
掻き強さ共に向上し図１３に示すように２〜３倍の特性
向上が見られた。また摩擦係数も図１４から判るように
いずれも低減した。更にＰＭＭＡへの薄膜形成は真空蒸
着のみでは密着性が問題であったが、イオンミキシング
条件を最適化することにより強固な密着性のよい薄膜を
形成することが出来た。ＴＰでは、表５で判るように、
鉛筆硬度、引っ掻き強さで相当大きな向上が見られる
が、ヌープ硬度の向上はわずかである。
にＯプラスイオンでイオンミキシングしながら形成し
た。その結果、数百〜数千Åの薄膜により鉛筆硬度、引
掻き強さ共に向上し図１３に示すように２〜３倍の特性
向上が見られた。また摩擦係数も図１４から判るように
いずれも低減した。更にＰＭＭＡへの薄膜形成は真空蒸
着のみでは密着性が問題であったが、イオンミキシング
条件を最適化することにより強固な密着性のよい薄膜を
形成することが出来た。ＴＰでは、表５で判るように、
鉛筆硬度、引っ掻き強さで相当大きな向上が見られる
が、ヌープ硬度の向上はわずかである。
【００２８】（３）実験結果のまとめ プラスチック成形品の硬度、耐擦傷性、耐摩耗性を向上
させるため、５種類のイオン照射及び注入装置を用い
て、各種条件下で実験を行い表面改質を行った。その結
果、材料ごとに次のことが明らかになった。
させるため、５種類のイオン照射及び注入装置を用い
て、各種条件下で実験を行い表面改質を行った。その結
果、材料ごとに次のことが明らかになった。
【００２９】ＰＭＭＡ ＰＭＭＡは一般に放射線に対して弱く分解しやすいポリ
マー材料である。このため高エネルギーイオン照射で
は、深くまでイオン注入されるため多くの分子切断が起
き、表面がボロボロになるものが見られた。しかし数ｋ
ｅＶ〜数百ｋｅＶの中低エネルギーのイオン照射では表
面劣化は少なく、鉛筆硬度は４Ｈ→６Ｈへ、引掻き強さ
は３００ｇ→６００ｇへ向上した。更にＴｉＯ2 、Ｓｉ
Ｏ2 薄膜を形成すると引掻き強さは２〜３倍向上し、且
つ皮膜密着強度はイオンミキシング条件を最適化するこ
とにおいて、３〜５倍の密着性向上となり、表面改質効
果が大きいことが確認された。
マー材料である。このため高エネルギーイオン照射で
は、深くまでイオン注入されるため多くの分子切断が起
き、表面がボロボロになるものが見られた。しかし数ｋ
ｅＶ〜数百ｋｅＶの中低エネルギーのイオン照射では表
面劣化は少なく、鉛筆硬度は４Ｈ→６Ｈへ、引掻き強さ
は３００ｇ→６００ｇへ向上した。更にＴｉＯ2 、Ｓｉ
Ｏ2 薄膜を形成すると引掻き強さは２〜３倍向上し、且
つ皮膜密着強度はイオンミキシング条件を最適化するこ
とにおいて、３〜５倍の密着性向上となり、表面改質効
果が大きいことが確認された。
【００３０】ＰＣ ＰＣは芳香族環を持つことから、放射線に比較的強く改
質効果が大きい。しかし照射量が多いと着色する傾向に
あり適度な照射量にする必要がある。高エネルギー照射
では表面が黒色に変色したが鉛筆硬度、引掻き強さ、ヌ
ープ硬度ともに大幅に向上し５〜１０倍の特性が得られ
た。また初期の摩擦係数も低くすることが出来た。この
事は着色が問題にない用途に置いては実用化が期待され
る。更に中低エネルギーにおいてもそれぞれに硬度アッ
プができた。
質効果が大きい。しかし照射量が多いと着色する傾向に
あり適度な照射量にする必要がある。高エネルギー照射
では表面が黒色に変色したが鉛筆硬度、引掻き強さ、ヌ
ープ硬度ともに大幅に向上し５〜１０倍の特性が得られ
た。また初期の摩擦係数も低くすることが出来た。この
事は着色が問題にない用途に置いては実用化が期待され
る。更に中低エネルギーにおいてもそれぞれに硬度アッ
プができた。
【００３１】ＰＯＭ ＰＯＭは母材が柔らかく、且つＰＭＭＡと似た傾向を示
すため、表面改質効果は少なかった。鉛筆硬度や引掻き
強さが若干向上が見られたが、今回の条件下では改質に
は向いていない材料と考えられる。
すため、表面改質効果は少なかった。鉛筆硬度や引掻き
強さが若干向上が見られたが、今回の条件下では改質に
は向いていない材料と考えられる。
【００３２】 ＰＰ高中エネルギー照射において鉛筆硬度、引掻き強
さ、ヌープ硬度等いずれも硬度アップの効果があり耐擦
傷性の向上に効果があった。また摩擦係数も減少し、摩
耗痕の現象が見られ耐摩耗性に効果が大きいことが判っ
た。
さ、ヌープ硬度等いずれも硬度アップの効果があり耐擦
傷性の向上に効果があった。また摩擦係数も減少し、摩
耗痕の現象が見られ耐摩耗性に効果が大きいことが判っ
た。
【００３３】ＨＤＰＥ ＰＰと同様高エネルギー照射において鉛筆硬度、引掻き
強さ、ヌープ硬度等いずれも硬度アップの効果があり耐
擦傷性の向上に効果があった。しかし摩擦抵抗の変化や
摩耗痕の現象は少なく耐摩耗性への効果は少なかった。
強さ、ヌープ硬度等いずれも硬度アップの効果があり耐
擦傷性の向上に効果があった。しかし摩擦抵抗の変化や
摩耗痕の現象は少なく耐摩耗性への効果は少なかった。
【００３４】ＴＰ 中高エネルギー照射において鉛筆硬度、引掻き強さに相
当お向上が見られる。
当お向上が見られる。
【００３５】以上の材料ごとに表面改質効果をまとめる
と以下の通りである。 ・ＰＭＭＡ材料への表面改質効果は、薄膜形成時にイオ
ンミキシングすることにより、薄膜の密着性を３〜５倍
向上させ、耐擦傷性を向上させる。 ・ＰＣ材料への表面改質効果は高エネルギーイオン注入
する事により鉛筆硬度、ヌープ硬度の５〜１０倍アッ
プ、耐擦傷性の向上に大きく効果があり応用が期待でき
る。 ・ＰＯＭ材料への表面改質効果は充分なものが得にく
い。 ・ＰＰ材料への表面改質効果は、高中エネルギー照射に
おいて鉛筆硬度、ヌープ硬度のアップに効果があり、ま
た摩擦係数も減少し耐摩耗性に効果が大きい。 ・ＨＤＰＥ材料への表面改質効果は、高エネルギーイオ
ン注入により、鉛筆硬度、引掻き強さ、ヌープ硬度等の
アップの効果があり耐擦傷性の向上に効果がある。 ・ＴＰ材料への表面改質効果は、中高エネルギーイオン
注入により、鉛筆硬度、引掻き強さ、のアップの効果が
あり耐擦傷性の向上に効果がある。
と以下の通りである。 ・ＰＭＭＡ材料への表面改質効果は、薄膜形成時にイオ
ンミキシングすることにより、薄膜の密着性を３〜５倍
向上させ、耐擦傷性を向上させる。 ・ＰＣ材料への表面改質効果は高エネルギーイオン注入
する事により鉛筆硬度、ヌープ硬度の５〜１０倍アッ
プ、耐擦傷性の向上に大きく効果があり応用が期待でき
る。 ・ＰＯＭ材料への表面改質効果は充分なものが得にく
い。 ・ＰＰ材料への表面改質効果は、高中エネルギー照射に
おいて鉛筆硬度、ヌープ硬度のアップに効果があり、ま
た摩擦係数も減少し耐摩耗性に効果が大きい。 ・ＨＤＰＥ材料への表面改質効果は、高エネルギーイオ
ン注入により、鉛筆硬度、引掻き強さ、ヌープ硬度等の
アップの効果があり耐擦傷性の向上に効果がある。 ・ＴＰ材料への表面改質効果は、中高エネルギーイオン
注入により、鉛筆硬度、引掻き強さ、のアップの効果が
あり耐擦傷性の向上に効果がある。
【００３６】
【発明の効果】この発明に係る方法によれば、従来のプ
ラスチック成形品の欠点の表面硬度（耐摩耗性、耐損傷
性）が改善され、表面に表面硬度の優れた薄膜が形成さ
れる。この発明に係る方法を実施したプラスチック成形
品は、表面硬度が改善され、従来のプラスチック成形品
よりも表面硬度が優れている。
ラスチック成形品の欠点の表面硬度（耐摩耗性、耐損傷
性）が改善され、表面に表面硬度の優れた薄膜が形成さ
れる。この発明に係る方法を実施したプラスチック成形
品は、表面硬度が改善され、従来のプラスチック成形品
よりも表面硬度が優れている。
【図１】イオン照射時のプラスチック表面温度の変化図
である。
である。
【図２】引掻き強さ用描画試験機の要部正面図である。
【図３】微少ヌープ硬度計の斜視図である。
【図４】皮膜強度試験装置の要部斜視図である。
【図５】Ｂ＆Ｄ摩擦試験装置の要部正面図である。
【図６】プラスチック材料へのＦイオン注入による引掻
き強さ変化図である。
き強さ変化図である。
【図７】ＰＣへのＣｌイオン注入による引掻き強さ変化
図である。
図である。
【図８】ＰＣへのＣｌイオン注入による鉛筆硬度変化図
である。
である。
【図９】ＰＣ摩擦抵抗変化図である。
【図１０】プラスチック材料への１００ＫｅＶイオン注
入によるヌープ硬度変化図である。
入によるヌープ硬度変化図である。
【図１１】プラスチック材料への１００ＫｅＶＮイオン
注入による摩擦係数変化図である。
注入による摩擦係数変化図である。
【図１２】プラスチック材料へのＴｉＮ薄膜の密着性変
化図である。
化図である。
【図１３】光学ラスチック材料への薄膜形成による引掻
き強さ変化図である。
き強さ変化図である。
【図１４】光学ラスチック材料への薄膜形成による摩擦
係数変化図である。
係数変化図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｊ 7/00 ＣＦＥ Ｃ０８Ｊ 7/00 ＣＦＥＡ Ｃ２３Ｃ 14/48 Ｃ２３Ｃ 14/48 Ａ Ｚ
Claims (2)
- 【請求項１】 ポリカーボネート、ポリエチレン、アモ
ルファスポリオレフィン、ポリプロピレン、メタクリル
樹脂のいずれかの成型品に、０．５ＫｅＶ〜６ＭｅＶ
で、窒素、水素、塩素、フッ素のいずれかのイオンを、
１×１０13ｉｏｎｓ／ｃｍ2 〜１×１０18ｉｏｎｓ／ｃ
ｍ2 で注入し、ポリカーボネート、ポリエチレン、アモ
ルファスポリオレフィン、ポリプロピレン、メタクリル
樹脂のいずれかの成型品の表面に、硬質薄膜を形成する
方法。 - 【請求項２】ポリカーボネート、ポリエチレン、アモル
ファスポリオレフィン、ポリプロピレン、メタクリル樹
脂のいずれかの成型品に、０．５ＫｅＶ〜６ＭｅＶで、
窒素、水素、塩素、フッ素のいずれかのイオンを、１×
１０13ｉｏｎｓ／ｃｍ2 〜１×１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2
で注入し、表面に硬質薄膜を形成してなるポリカーボネ
ート、ポリエチレン、アモルファスポリオレフィン、ポ
リプロピレン、またはメタクリル樹脂の成型品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14347797A JPH10316780A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | プラスチック成形品への硬質薄膜形成方法およびその製品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14347797A JPH10316780A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | プラスチック成形品への硬質薄膜形成方法およびその製品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10316780A true JPH10316780A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=15339617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14347797A Pending JPH10316780A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | プラスチック成形品への硬質薄膜形成方法およびその製品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10316780A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6103321A (en) * | 1997-12-17 | 2000-08-15 | Nissin Electric Co., Ltd. | Method of manufacturing an ultraviolet resistant object |
| KR100347971B1 (ko) * | 2000-03-06 | 2002-08-09 | 한국전력공사 | 낮은 에너지 이온빔조사에 의한 폴리머 표면의 전기 전도성 및 기계적 물성향상 장치 |
| KR100350227B1 (ko) * | 2000-03-03 | 2002-08-27 | 한국전력공사 | 이온 주입에 의한 투명 고분자 막의 표면 내구성 향상 및광 투과도 조절 방법 |
| JP4920158B2 (ja) * | 2000-02-09 | 2012-04-18 | 株式会社フジクラ | ＭｇＯの多結晶薄膜の製造方法 |
| JP2013538279A (ja) * | 2010-09-20 | 2013-10-10 | ヴァレオ ビジョン | 高分子系の表面処理材料から成る自動車部品 |
-
1997
- 1997-05-16 JP JP14347797A patent/JPH10316780A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6103321A (en) * | 1997-12-17 | 2000-08-15 | Nissin Electric Co., Ltd. | Method of manufacturing an ultraviolet resistant object |
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| KR100350227B1 (ko) * | 2000-03-03 | 2002-08-27 | 한국전력공사 | 이온 주입에 의한 투명 고분자 막의 표면 내구성 향상 및광 투과도 조절 방법 |
| KR100347971B1 (ko) * | 2000-03-06 | 2002-08-09 | 한국전력공사 | 낮은 에너지 이온빔조사에 의한 폴리머 표면의 전기 전도성 및 기계적 물성향상 장치 |
| JP2013538279A (ja) * | 2010-09-20 | 2013-10-10 | ヴァレオ ビジョン | 高分子系の表面処理材料から成る自動車部品 |
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