JPS63247376A - プラスチツク成形品への無電解メツキの前処理方法 - 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成形品への無電解メッキの前処理
方法に関し、特にプラスチック眼鏡フレームのような装
飾部品を対象とするものである。

〔発明の背景〕

プラスチックは一般に無色透明であり、プラスチック自
身は色相を持たず一部基質を構成する構造の違いにより
、黄色味をおびたものが存在する。

そこでプラスチックの着色方法としては、染料および顔
料を用いた着色、またはプラスチック表面に金属被覆す
る方法がある。色素による着色方法としては耐久性の面
から染料より顔料が一般に多（使われている。顔料を用
いた着色は、プラスチックの成形前に顔料と樹脂チップ
を混合させる方法、また適当な溶媒に溶解した高分子を
顔料と混合分散し塗料としてプラスチック表面に塗布す
る方法もある。

しかしながら最近では、特にプラスチック眼鏡フレーム
のような装飾部品において多用なデザインによるファツ
ション性がプラスチック成形品にも要求されるようにな
ってきており、そのため染料による着色方法が行われる
ようになってきた。

また、プラスチック表面に金属をメッキすることによっ
てメタルライクな雰囲気を付与させて軽量化、耐候性の
改善、耐熱性の向上、機械的性質の向上、デザインの改
善を行うことが可能である。

〔従来技術の問題点〕

プラスチックへの無電解メッキの前処理方法は、一般に
プラスチック表面の親水性化、活性化、および微細孔の
生成を目的として、■クロム混酸溶液を用いたエツチン
グ、■アルカリ金属水酸化物溶液でエツチング、■有機
溶媒を用いた膨潤、■プラスチック成形時に添加してお
いた無機化合物の抽出などがあげられる。

■は通常、Ｃｒｙ、−Ｈ，８０，−Ｈ２Ｏの三成分系、
またはＣｒｙ３−　Ｈ，５ｏ４−　Ｈ，ＰＯ，−Ｈ□Ｏ
の四成分系のエツチング液を用いて適当な時間と温度に
て行われる。例えば熱可塑性樹脂のＡＢＳ樹脂などは、
三成分系で８０℃、５　ｍ１ｙｒの処理時間でブタジェ
ンがクロム酸により酸化溶出してプラスチック表面が荒
れると共に、二重結合が分解切断されてカルボニル基な
どの極性基を生じる。

一方、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂などは成形後の
表面状態が極めて平滑であり、また分子構造中に酸化溶
出するものや二重結合が存在しないため前記エツチング
液では、樹脂表面にカルボニル基等を生成させる活性化
、表面粗化を行うことが非常に困難である。

また■の膨潤に関しても、熱可塑樹脂のようなりニア−
ポリマーには有効であるが、架橋構造をしている熱硬化
性樹脂ではほとんど膨潤が起こらないため微細孔は形成
されない。また適当な直径のサイズを得るために無機化
合物をプラスチック成形時に添加した後、プラスチック
表面に存在する無機化合物を抽出し微細孔を形成する方
法も有効であるが成形物の機械的特性が重視されるよう
な場合には、無機化合物の添加によって機械的特性は顕
著に悪（なるため好ましくない。

〔発明の目的と構成〕

そこで本発明の目的は、プラスチック成形品への密着性
の良い、光沢性の優れた無電解メッキを行うための前処
理方法を提供することである。

上記目的のため本発明においては、プラスチック表面の
親水性化、活性化、微細孔の生成を低温プラズマ反応で
行うことにした。

低温プラズマ反応は電子線とかγ線に比ベエネルギーが
約一部分の−（約１０ｅ■）と低いため、物質透過能が
低（反応は材料の表面近傍に限られ本発明の目的に合致
する。またエネルギーは低（でも活性種の濃度が高いの
で、化学変化は高密度に起こる。

しかし前記化学変化は材料表面において無秩序に起こる
ため表面改質として好ましくない反応も起こることが予
想される。好ましくない反応としては、結合解離反応を
起こし機械的特性に悪影響を与えるという現象があげら
れる。

たとえば、表面構造において主鎖分子が切断されラジカ
ルが生成し、前記ラジカルの部分で再結合が起こる。主
鎖分子の再結合により架橋反応が起こり表面密度は増加
する。その結果メッキの密着性を支配する十分な親水性
化、活性化を行うことができない。

したがって問題は、プラズマ反応によって引き起こされ
る、材料表面の化学変化を制御することにある。

そこで本発明は、導入ガスとして酸素を用い目的としな
い反応を抑えるため、プラズマによって生成する活性種
の内、イオンによって起こる反応が極力抑えられるプラ
ズマ反応条件を探し出し、且つ材料表面にイオンがあた
らない場所に材料を設置するようにした。

ここでいうイオンによる反応としては、スパッタ現象が
上げられる。スパッタにより材料表面は、イオンで叩か
れ結合が無秩序に切断されることにより、動的粘弾性の
測定結果から機械的強度が低下していることが明らかと
なった。

またＥＳＣＡの測定よりカルボニル基の量は増加してい
なかった。つまり物理的な力によるスパッタでは目的と
するプラスチック表面の親水性化、活性化が行えないわ
けである。

上記のようにスパッタによる反応では目的の反応が起き
ないので、可能なかぎりラジカルによる反応が選択的に
起こる反応条件を検討した結果、表面処理を行う材料を
電極間から離れた場所に設置し、またプラズマ反応時の
加速電圧をプラズマ生成に可能なかなり低い条件まで下
げた。

上記の方法により得られた生成物として、水酸基が酸化
されたカルボニル基、またはカルボキシル基が生じ、動
的粘弾性の測定結果から機械的強度、ガラス転移温度、
貯蔵弾性率、損失弾性率に変化はみられなかった。上記
方法により作製したプラスチックを用いて無電解メッキ
をした場合、密着性の良い高い光沢性を保持するメッキ
が得られる。

本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、以
下実施例により説明する。

〔発明の実施例〕

実施例における低温プラズマ反応装置は、日電アネルバ
製のりアクティブ・イオン・エツチング（ＲＩＥ）装置
（ＤＥＭ−４５１型）を使用した。

（実施例１） ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂とアミン系硬化剤を
用いて硬化し平板の表面をサンドブラストと湿式ホーニ
ングで微細孔を作製した後、０ＰＣ−９００（実計製薬
）を用いて３５℃、３ｍ１ｎ膨潤処理を行い２０Ｍ水洗
した。

次にＲＩＥ装置を用いて低温プラズマ反応を行った。サ
ンプルは、可能なかぎりイオン衝撃を避避けるため、電
極から離れた排気口の脇に設置した。チャンバー内を０
．２Ｐａまで高真空とし、酸素ガスを導入しながら酸素
ガス流量を５０ＳＣＣＭとし、排気系を調節してガス圧
を２０Ｐａとした。

ガス圧が一定となったら、高周波を発振しプラズマを発
生させた。この時の進行波および反射波は。

それぞれ２００Ｗ、　Ｃａ、５Ｗとした。また上記のと
きの加速電圧は、４００Ｖであった。基板温度は室温で
行った。プラズマ中におけるラジカルの反応は３０ｓｅ
ｃで終了させ、反応が終了後ガスを流したまま真空度を
５Ｐａとして維持させた。その後ガス導入を止め０，２
Ｐａの高真空中で２０　ｓｅｃ放置した。サンプルを取
り出して表面状態をＥＳＣＡで測定したところ、新たに
カルボニル基およびカルボキシル基に起因するピークが
現れた。

さらに動的粘弾性の測定では、機械的強度の減少や増加
は見られなかった。つまり上記のデータからいえること
は、イオンによる物理的なスパッタによる高分子表面の
主鎖結合解離または主鎖同士の再結合はおきてはおらず
、はとんどラジカルによる反応のみがおきているものと
考えられる。

低温プラズマ反応を行ったサンプルは、ＯＰＣ−８ＡＬ
Ｍを用いて２０℃、３０Ｍブレディップした後ＯＰ　Ｃ
−８，０ＭとＯＰＣ−３ＡＬＭで２０℃、３ｍｉ！！キ
ャタライジングを行った。水洗後ｏｐｃ−５５５Ｍで２
８８Ｃ，５−アクセレーティングし水洗゛後ＴＭＰ化学
Ｎｉで３５℃、７論無電解メツキを行いその後トップニ
コセンＮｉで９０℃、６０順メツキした。膜厚は１５．
５μｍであり、表面光沢は９０％であった。プラスチッ
ク表面との密着性を示す平均剥離加重はｓ　６．６　（
ｋｙ／ｃＩｒＬ）であった。

（実施例２） ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂とアミン系硬化剤を
用いて硬化し平板の表面をサンドブラストと湿式ホーニ
ングで微細孔を作製した後、ＲＩＥ装置を用いて低温プ
ラズマ反応を行った。

反応条件は、加速電圧を３００■、プラズマ反応を２０
　ｓｅｃとした以外は実施例１と同一条件で行った。膜
厚は１８．６μｍであり、表面光沢は９２％であった。

プラスチック表面との密着性を示す平均剥離加重は１０
３．９　（ｋ、ｉ９７ｃｍ）であった。

以上実施例で明らかとなったように、前記プラズマ反応
の最適反応条件は、加速電圧は１００〜４００Ｖ（好ま
しくは２００〜３５０Ｖ）、ガス圧は１０〜５０Ｐａ（
好ましくは１５〜２５Ｖ）、反応時間は１５〜４５ｓｅ
ｃ（好ましくは２０〜３５ｓｅｃ　）であった。加速電
圧については、１００Ｖより印加電圧が小さいとプラズ
マが発生しにく（、発生したプラズマも不安定であるた
め、均一な表面改質が不可能である。

また逆に４００Ｖより大きいと、プラズマ中のイオンの
加速度が強過ぎるためにエポキシ樹脂表面のスパッタが
起こりやす（なり、目的とする２級アルコールの酸化反
応が進行しない現象が起こる。ガス圧は、１０Ｐａより
小さいと活性種が少ないためプラズマ反応が起こりにく
（なり、５０ｐａより太きいと平均自由行程が短（なる
のでイオン種が多く存在するようになり、その結果ラジ
カルは減少するため目的の反応は起こりにくい。

さらに反応時間については、４５　ｓｅｃより長いと樹
脂表面の再結合が起こる現象がみられるようになり表面
改質には好ましくない。

（比較例１） 実施例１と同様のエポキシ樹脂の平板表面を、プラズマ
反応を行わずに０ＰＣ−９３０と無水クロム酸を用いて
８０°０．、５＝エツチングしプラスチック表面を親水
化、活性化を行った以外は実施例１と同一条件で行った
。膜厚は６．６μｍであり、表面光沢は３５％であった
。プラスチック表面との密着性を示す平均剥離加重は５
９．２（ｋＪ９／ＣｒｆＬ）であった。

以上の結果から明らかなように低温プラズマ反応でラジ
カルによってのみプラスチックの表面を親水化、活性化
した物は、加速されたイオンにより高分子表面をスパッ
タされたサンプルや一般的なエツチングによって表面改
質を行ったサンプルに認められる密着性の不良や、膜厚
の不十分さが本発明による低温プラズマ反応を行い無電
解メッキを施すと実用上問題のないことが明らかとなっ
た。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来は困難であったエポキシ樹脂上の
無電解メッキが低温プラズマ反応と適半な表面粗化を行
うことによって実用上問題のない、密着性が良好な、表
面光沢性の良い無電解メッキが可能となった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エポキシ樹脂に無電解メッキを行う前処理として、機械
   的な表面粗化処理により表面を粗化した後、低温プラズ
   マ反応で水酸基をカルボニル基またはカルボキシル基に
   変化させ樹脂表面の活性化処理を行うことを特徴とする
   プラスチック成形品への無電解メッキの前処理方法。