JPS62235337A - 貴金属光沢を有する高分子材料及びその製造方法 - Google Patents

貴金属光沢を有する高分子材料及びその製造方法

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JPS62235337A
JPS62235337A JP61077101A JP7710186A JPS62235337A JP S62235337 A JPS62235337 A JP S62235337A JP 61077101 A JP61077101 A JP 61077101A JP 7710186 A JP7710186 A JP 7710186A JP S62235337 A JPS62235337 A JP S62235337A
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JP
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noble metal
surface layer
polymer material
nitrogen
oxygen
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JP61077101A
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Kazuo Yoshida
和夫 吉田
Masaya Iwaki
正哉 岩木
Hideyuki Ishida
英之 石田
Kei Ishitani
石谷 炯
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Toray Industries Inc
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Original Assignee
Toray Industries Inc
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29K2023/00Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
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    • B29K2023/06PE, i.e. polyethylene
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    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
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    • B29K2995/0037Other properties
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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

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] 本発明は貴金属光沢を有する高分子材おIおよびその製
造方法に関するものであり、ざらに詳しくは貴金属を用
いなくても貴金属光沢を有する高分子)tAおIJ3よ
びその製造方法に関ずろちのである。
[従来の技術] 従来、高分子+A′Ilフィルム、高分子材料成形体な
どの表面に金、銀などの貴金属をコーティングし、貴金
属光沢を有する高分子材料が知られており、例えば装飾
的用途に用いられている。
しかし、それらには以下に述べる欠点があった。
■ 貴金属が高価であるため、製品の価格が高くなる。
■ 一般に貴金属と高分子材料の接着性は悪く、コーテ
ィングされた膜が表面をこすることによってはがれ易い
[発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は以上、従来技術の欠点を改良し、貴金属
を使用していないにも関わらず表面に実質的に貴金属光
沢を右する高分子材料を提供することである。また他の
目的はそのような高分子材¥31を製造する優れた方法
を提供することである。特に、従来の技術では接希性の
良い貴金属コーティング膜をIHることが難しかったポ
リオレフィン系、シリコーン系の高分子+A利にも多大
の効果を発揮する製造方法を提供することである。
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するため本発明は下記の構成からなる。
「(1)  アモルファスカーボン構造を含み、母材よ
りも過剰の酸素または窒素が存在する変性された表層を
有し、実質的に貴金属光沢を有することを特徴とする貴
金属光沢を有する高分子材料。
(2)高分子材おlの表面に酸素または窒素の一種以上
を一価のイオンに換算して10〜100KeVのエネル
ギーで、注入量I X 10”/cd〜1X1017/
riの範囲でイオン注入することを特徴とする貴金属光
沢を有する高分子材料の製造方法。」 母材としての高分子材料は本来、透明もしくは白色のも
のが用いられる。そのような高分子材料として、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリエ
ステル、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネ
ー1〜などを挙げることができる。
本発明は表層の微妙な光学的性質の変化を利用したもの
であるため、高分子材″!31自身がもともとむ色して
いる場合、貴金属光沢を発現するのが困難である。
高分子材お1は一般に炭素、水素、酸素、窒素を含む。
本発明にお【プる高分子材お1の表層は母材よりも多く
の酸素または窒素を含み、かつ高分子結合はその一部が
切断されて炭素原子によるアモルファスカーボン構造が
存在するものである。この表層はR1+Aと光学的性質
が異なるため、貴金属的光沢を発現するものと考えられ
る。しかし、アモルファスカーボン構造は過度に存在し
てはならない。表層に過度のアモルファスカーボン構造
が存在する場合、表面の色は褐色あるいは黒色となり、
貴金属光沢とはならない。
表層の厚さは貴金属光沢の発現の上で徂要である。これ
が傳すぎるとそもそも@色が生じない。
逆に厚すぎると色が褐色化する。この理由により表層の
厚さは好ましくは10〜11000n、またより好まし
くは50〜500nmである。アー[ルフ7スカーボン
(?4造の存在とその程度を正確かつ定量的に規定する
のは困難であるが、例えばラマンスペクトルの測定によ
って評価することは可能である。本発明の高分子材、1
’Elに対してラマンスペクトルを測定す、ると、表層
のアモルファスカーボンに対応したピークと同時に、表
層下の母材に対応したピークも検出することができるの
である。もしアモルファスカーボンのピークのみが現れ
る場合は、表層のアモルファス化の程度が高すぎるか、
必るいは/同時に、変性された表層が厚すぎるのでおる
。このようなものの表層は褐色あるいは黒色である。表
層中の酸素、窒素の作用は明確ではないが、表層の光学
的性質を変化させ、貴金属光沢の発現に寄与しているも
のと考えられる。過剰に存在すべきこれら原子の量は高
分子+A利の単位面積あたり、1×10 /clIt〜
1×1017〉−である。
次に、製造方法について説明する。
本発明の高分子材おlは高分子材料の表面に酸素または
窒素イオン注入することにJ:って製造される。イオン
注入とは真空中で高速度に加速されたイオンを固体の表
面に照射し、その表層に元素を添加し、表層を改質する
技術である。照射されたイオンは固体の表面から内部に
侵入し、固体中の原子と衝突を繰り返しながらエネルギ
ーを失い、ついには固体中に停止する。この衝突と注入
されたイオンとの相互作用により固体の表層は様々に変
性、改質される。イオン注入することにより高分子(A
llが変色することについては既にいくつかの報告が見
られる。しかし、それらの報告はいずれも表面が褐色あ
るいは金属的黒色に変わるということを開示しているに
過ぎない(T、1Iioki pi al、、 App
lied Physics Letters、43(1
) 3O−32(1983))。
これに対し、本発明者らは高分子材y/31とイオン注
入条件の適当な組み合せにより表面に貴金属光沢を付与
する手段を見い出した。高分子は通常、炭素、水素、窒
素、酸素などにより構成されている。これにイオン注入
すると高分子の表層は種々の変化を受ける。一般的には
高分子の結合が、注入されたイオンとの衝突によって切
断され、一部の原子は表層から放出される。この結果表
層は切断された原子同士あるいは切断された原子と注入
された原子との再結合により様々の変化を受け、同時に
表面の光学的性質も変化する。高分子の主たる構成原子
である炭素原子同士の再結合が進むと表層はアモルファ
スカーボン化される。この程度が強すぎる場合は表層は
褐色あるいは黒色となり、貴金属的光沢を発現できない
。逆に、変性の程度か弱すぎる場合は表面の着色が生じ
ない。変性された層の厚さし表面の色調に大ぎな影響が
ある。厚すぎると色調が濃くなる。従って貴金属的な光
沢を持つ表面を得るためには適切なイオン注入の条件を
選ぶことが重要である。本発明者らはイオン注入の条件
を検討し本発明に至った。以下、本発明の製造方法につ
き具体的に説明する。
注入されるべき元素は、窒素、酸素である。これらの元
素はイオン注入法にJ:って高分子材r3+の表層に添
加される。イオン注入は通常のイオン注入装置ににつて
行なうことができ、イオンは一価または多価イオン、あ
るいはそれらめ混合であってよい。また上記元素は単独
で、あるいは二種以上の混合物が用いられてもよい。イ
オン注入法では変性される表層の厚さをイオンの加速エ
ネルギーににって、また変性の程度をイオンの注入量に
よって正確に制御することができる。従って、イオン注
入法は表層の構造が微妙に制御される必要がある本発明
の高分子材料にとって好適である。
本発明にとって好ましいイオンのエネルギーは一価のイ
オンに換等して、5〜100keV、より好ましくは1
0〜50にeVである。加速エネルギーが低すぎると変
性された層が薄りきるため充分な着色が生じない。また
加速エネルギーがこれより大きすぎると変性された層が
厚すぎ、色調が濃く、褐色あるいは黒色となる。イオン
の注入量は1X10  /d〜1 x 1017/cJ
、より好ましくは1X10 /i〜5X1016/r:
iである。注入量がこれより少ないと十分に着色せず、
また多すぎると褐色あるいは黒色となる。
[実施例] 以下実施例により詳細に説明する。
実施例1 イオン注入機を用い、ポリエチレンフィルムに酸素イオ
ンを注入した。酸素イオンは二価のイオン(02)で、
加速エネルギーは60KeV、すなわち−価のイオンに
換節して30KcVである。
フィルムの過度の温度上昇を避りるため、イオンビーム
電流は5μA/−以下で注入した。注入量を一価のイオ
ンに換算して5X1016/riとした。
注入後、フィルムの表面の色は金色に近い白金属光沢に
変色した。この表面をガーゼで強くこずったが、表面の
光沢に変化はなかった。
この表面のラマンスペクトルを測定したものを第1図に
示す。1550cm’にブロードなピークが見られるが
、これはアモルファスカーボンに由来するものである。
しかし、もともとのポリエチレンのピークも残っており
、過剰のアモルファスカーボン構造が存在しないことを
示す。
実施例2 実施例1と同様にしてイオン注入機によりシリコーンゴ
ム(東しシリコーン(株)、商品名5H781)に10
0KeVの窒素イオン(N2+)をI X 1016/
c/注入した。注入後表面は赤みががった金色に近い色
に変色した。
比較例1 イオン注入機を用い、ポリエチレンフィルムに炭素イオ
ンを注入した。加速エネルギーは、150にcvで、注
入量は1X1016/−である。注入時のイオンビーム
電流は5μA/cffV以下で行なった。注入後のフィ
ルムの表面はほとんど黒色であり、貴金属光沢とは大き
く異なった。このフィルムのラマンスペクトルを測定す
ると第2図の通りであり、アモルファスカーボンのブロ
ードなピーク(1550cm−1>以外にポリエチレン
のピークは見られない。これは過剰のアモルファス4M
造の存在を示す。
化較例2 ポリエチレンフィルムに真空?A着法を用いて、金の薄
膜をコーディングした。蒸着中の真空麿は3 X 10
 ’TorrF、Fl 100 nm(7) j’;”
i:5 (7) 膜’E 形成した。しかし、この表面
をガーゼで強くこすると、膜ははがれてしまった。
[発明の効果] 本発明の高分子材料は高価な白金属を用いることなく、
表面に白金属光沢を右するため価格的に右利である。さ
らに本発明によればポリオレフィン樹脂、シリコーン樹
脂といった従来法では金属薄膜のコーティングが!「シ
かった材F31にも容易に白金属光沢を発現することが
できる。変性された表層は母月と一体的に接合されてお
り、密着性が高く、屈曲などに対しても破壊しにくい。
さらに本発明の製造方法によれば、そのような高分子材
お1を容易に再現性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1の酸素イオンを注入したポリ
エチレンのラマンスペクトルを示V、第2図は比較例1
の炭素イオンを注入したポリエチレンのラマンスペクト
ルを承り。 特許出願人  東 し 株 式 会 社特許出願人  
理 化 学 ω] 究 所ラマンシフト (cm−1) 第 1 口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アモルファスカーボン構造を含み、母材よりも過
    剰の酸素または窒素が存在する変性された表層を有し、
    実質的に貴金属光沢を有することを特徴とする貴金属光
    沢を有する高分子材料。
  2. (2)高分子材料の表面に酸素または窒素の一種以上を
    一価のイオンに換算して10〜100KeVのエネルギ
    ーで、注入量1×10^1^4/cm^2〜1×10^
    1^7/cm^2の範囲でイオン注入することを特徴と
    する貴金属光沢を有する高分子材料の製造方法。
JP61077101A 1986-04-03 1986-04-03 貴金属光沢を有する高分子材料及びその製造方法 Pending JPS62235337A (ja)

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