JPH02127440A - 非晶性プラスチック成形品の光加工法 - 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］ 本発明は主鎖の大部分の骨格にベンゼン核を含む無定形
状態（以下非晶性ということがある）の高分子（以下、
対象高分子という）より成るプラスチック成形品−例え
ばフィルム、シート、ディスク、樹脂成形品など−の表
面に紫外レーザ光等を照射して、その表面を改質又は変
色する新規な改質法に関するものである。

［先行技術］ 光ディスクは既に光学式ビデオディスク、音声を記録し
たコンパクトディスクとしで広く実用化されている。こ
れら光ディスクの＋！！造は射出成型法、２Ｐ法、注型
法などにより行われているが、最も良く利用されている
のは射出成型法である。

射出成型法は原盤のマスタリング工程、基板の複製工程
、記録膜の製作工程、ディスク仕上工程と極めて長い工
程を必要とする。また少数枚のソフトウェアを製造する
のにも金属マスター（ファザー・マザー）のほかスタン
バ−を必要とし、且つスタンバ−の出来、不出来により
ディスクの製造収率は大きな影響を受けるなどの欠点を
有している。

一方、最近コンパクトディスクを使った読み出し専用メ
モリー（ＣＤ−ＲＯＭ）を利用する電子出版が本格化し
ようとしている。このＣＤ−ＲＯＭをもとにした家庭用
、教育用の計算機システム−ＣＤ−Ｉについてもその実
用化のための開発が行われている。これらのソフトウェ
アは文字情報のほか写真・地図といった画像を盛込んだ
ものであるが、この種のソフトウェアの需要は多いもの
でも数千枚、少いものでは高々数百枚の需要に過ぎない
。従って、多品種少量生産に適した経済的な光ディスク
の製造法が新たに提案されることが関係業界より待望さ
れている。

他方、光化学反応を利用してプラスチック成形品の表面
処理を施す試みがなされている。例えば、この加工処理
手段として特開昭５４−１３８０７６が知られている。

この方法は成形品に紫外線を照射した後に、或いは紫外
線を照射しつつ、少くとも一軸の方向に成形品を延伸す
ることからなる成形品表面の改質法である。即ち、紫外
線を照射することと、被照射成形品を延伸することとを
必須の工程要素とするものであり、紫外線を照射するの
みでは発明の効果は得られず、紫外線を照射した後に延
伸工程を付加して初めて成形品の表面処理効果が得られ
るものである。

従って、磁気記録層を設けた磁気テープや磁気ディスク
の表面状態を改良して滑り性を賦与することは、もはや
延伸することが不可能であることから、この従来技術を
表面改質に適用できない。

光化学的な処理のみで、プラスチック成形品の表面を改
質できることが望ましいことは云うまでもない。

（発明の目的］ ところが、本発明考等は特開昭５４−１３８０７６の実
施例で使用されている水銀ランプに替えて、紫外レーザ
光を使用してプラスチック成形品を照射したところ、成
形品に延伸工程を付加しなくてもその表面が充分に改質
又は変色されると言う予期しなかった新しい知見を得る
ことが出来た。

更に、紫外レーザ光の照射条件を変化させることによっ
て、プラスチック成形品の表面を改質することや変色す
ることが可能であり、しかも、広範囲にその改質や変色
の程度を調整し制御し得る知見も得た。

しかして、本発明の目的は、非晶性の芳香族高分子から
なる成形品に紫外レーザ光等を照射して、その成形品の
表面状態を改質することにある。殊に極めて高いエネル
ギー密度の紫外線を成形品表面に照射することによって
、成形品の色調の変化（変色）、透過光や反射光に対す
る透過率や反射率の変化く透明度、光沢の変化）等の光
学的な性質を変化せしめること、及びこの光加工法を適
用して光記録・再生材料としての当該高分子の新しい利
用方法を提供することを他の目的とする。加えて、紫外
レーザ光等により、プラスチック成形品の機械的、化学
的性質を改質し改変することをも発明の目的とするもの
である。

更に、本発明の別な目的は明細書の記載によって明らか
となるであろう。

［発明の構成］ 本発明は、主鎖の大部分の骨格にベンゼン核を含む非晶
性の高分子を対象とするものであり、特にテープ、ディ
スク、その他の形状を呈する成形品に成形した後、その
表面に紫外レーザ等を照射して、その成形品の光学的性
質１機械的性質、化学的性質及びその他の物性を変化さ
せる技術である。

本発明の好ましい高分子としては、ポリエチレンテレフ
タレート、芳香族ポリフエニレンサルフフイド、芳香族
ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリエーテルイミ
ド、芳香族ポリスルフォン。

芳香族エポキシ樹脂の単一ポリマー、これらのポリマー
ブレンド、これらの共重縮合体及びこれらの複合材料が
好ましい。ここにこれら高分子は紫外線レーザ光等を照
射する段階において、実質的に非晶状態にあることが要
件となる。例えばポリエチレンテレフタレートは成形品
に成形する際に、実質的に非晶状態から５０〜７０％程
度の結晶化度を呈するものまでその結晶化度を変え得る
ものであるが、本発明の効果を一層高めるためには、結
晶化度の低いものが好ましい。同様に他の芳香族の高分
子も光記録、再生材料として利用する場合などには実質
的に非結晶状態にあるか又は低い結晶化度の状態にある
ものが、本発明の光加工に適している。従って本明細害
では「非晶性」の詔を上述のような意味において用いる
。

次に、本発明において「３８００ｍ以下の紫外レーザ光
等」とは、単色のレーザ光源のみでなく複数のレーザ光
源を使用する態様を含む外に、短時間に大エネルギー量
の光を放射し得るアルゴン、キセノン等のパルス放電管
から照射される紫外線をも包含するものである。更に、
本発明に適用できる光源は波長が１５０〜３８０ｎｍの
範囲に及ぶレーザ光であって、これらはｘｅ　Ｆ、Ｎ２
　、Ｘ１３　Ｃｆｌ。

Ｋｒ　Ｆ、Ａｒ　ｒ＝、Ｆ２のエキシマレーザ、色素レ
ーザなとのレーザ、銅蒸気レーザ、ＹＡＧレーザ等の高
調波変換器から放射されるレーザが例示できる。通常、
本発明ではエキシマレーザを用いてプラスチック成形品
に短時間の照射を施すことによって光加工効果が達せら
れる。

紫外線レーザ等の照射は大気中、不活性ガス中、真空中
又は加圧（空気又はガス）下のいづれかの条件下にプラ
スチック成形品を配して施すことができる。また照射温
度が高いとレーザ光等による改質速度は高まる。もつと
も、プラスチック成形品試料を常温乃至１００℃の範囲
におくべきである。

光照射の効果を高めるためには、試料を高温下におくだ
けでなく、光増感剤を使用したり、近紫外乃至遠紫外に
吸収能を有する他のポリマーを予めブレンドしておくこ
とも有効である。

本発明では、被照射体となる成形品の表面に密着させる
か又は接するか接しない程度（約１ＨＲ以内の近距ｍ＞
に透明な板、シートからなるフォトマスクを置き、この
フォトマスクを透過した紫外線により成形品表面を光加
工することができる。

光透過性を呈する板またはシー１〜（以下「光透過板」
という）は、数μｍから数Ｍの厚さの透明な非可撓性た
まは可撓性の材料であって石英、酢酸繊維素、ポリオレ
フィン、ポリメチルメタクリレート、４−メチルペンテ
ン等の中から選ばれた材質である。この他、紫外レーザ
の発振波長が長波長の場合にはガラス、酢酸１［素、ポ
リスチレンのような、その波長に殆んど吸収を有しない
ものも光透過板として使用することができる。光照射に
際し光透過板を介在させると被照射体である非晶性のプ
ラスチック成形品は、光透過板のない場合に較べて、そ
の改質又は変色が著しく促進されるという驚くべき事実
がある。この現象を理論的に説明することは困難である
が、フォトマスクによる光加工法が極めて効率よく施し
得るものである。

従来技術による露光方式にはフォトマスクを真空密着又
はソフトコンタクトして露光する方式のばか非接触投影
露光する方式がある。前記の光透過板としてフォトマス
クを利用しても全く同様な効果が得られるが、この場合
には何等特別な構成要素を追加しなくても、紫外レーザ
光等を光源に使う限り、その改質又は変色が著しく促進
されることになる。

本発明において、「改質」とは成形品の物理的性質や化
学的性質の変化を意味する。強い紫外線レーザによって
、成形品表面に生ずるアブレーション、これに伴う接着
性の変化、摩擦係数の変化。

色調の変化（可視光域の光とその透過率の変化）。

成形品表面の光化学反応に基づく変色（初期段階での白
化、照射エネルギー密度を上げると黒化。

更に上げると白化）等が起きる。また、本発明において
変色とは可視光域における光の透過率の変化や光反射率
の変化を意味するものである。これらの改質や変色は、
公知の測定手段により定量的に計測できる。

［発明の効果］ 本発明によると対象高分子の表面の光学特性−表面反射
率など−を変化させることが出来る。例えば、対象高分
子からなるディスクに３８０ｎｌ以下の波長を有する紫
外線レーザ光をフォトマスクを通じて照射すると、使用
したフォトマスクの微細パターンと同じパターンで光が
当った個所の表面反射率が異なったパターンを当該ディ
スク上に転写することが出来る。

従って、本発明では、 （１）　　光学的情報記録媒体、 （２回折格子などの光学用素材 などの新規な製造法を関連業界に提供することができる
。また対象高分子の成形品の接着性、ぬれ特性、吸油性
、染色性、導電性などの表面の物理的性質及び／又は化
学的特性を改善することも本発明の効果の一つである。

なお、本発明を光学的記録媒体に応用した場合には、＾
効率で記録することが可能となる。加えて、 （１）多品種少量生産に適している。しがも追記型とし
ての利用可能性がある。

（２短い波長の光で加工するので高密度記録が出来る。

（３）記録保存が長寿命で半永久的である等の利点も備
えている。

［実施例］ 照射に使用した試料はすべて市販品で非晶質と称せられ
るものを使用している。例えばポリエーテルエーテルケ
ドンとしては、ＩＣ１社製の商品名“ＶＩＣＴＲＥＸ”
（ＰＥＥＫ樹脂）、ポリフェニレンサルファイドとして
はフィリップス社製の商品銘柄゛ＧＲＯ２”（ＰＰＳ樹
脂）、ポリエチレンテレフタレートとしては余人社製の
商品名パティジン・テトロンシート″（ＰＥＴ樹脂）を
使用した。

なおエキシマ・レーザはラムダ・フィジックス社製ＥＭ
Ｇ　２０１Ｍ５Ｃ及びＥＭＧ　１０２Ｍ５Ｃを使用して
テストを行った。

実施例１　エキシマ・レーザによる表面改質（表反射率
の変化） エキシマ・レーザのガス媒体としてはＸｅＣ１（発振波
長３０８ｒｖ　）及びＫｒＦ（発振波長２４８ｎｍ　）
を使用した。照射条件はいづれの場合も繰返し周波数が
ＩＨ７，パルス幅は２０ｎｓ　（半値全幅）、パルス数
は１００である。

試料にレンズを介さずに直接レーザを照射し、試料表面
の変化（白化又は黒化）を、表面反射率を測定すること
により観察した。

反射率の測定結果並びに変色の観察結果を第−表並びに
第二衣に示した。尚、照射エネルギー密度を第−表のテ
ストでは７５ｍＪ／ｍ、第二衣のテストでは３５ＴｒＬ
Ｊ／ｃｔｉ、とした。

第−表 Ｘｅ０文レーザによる表面改質 第二衣 ＫｒＦレーザによる表面改質 いづれの試料も照射によりその表面反射率が著しく変化
することが判った。

尚、表面反射率の測定は島津製作所製自記分光光度計ｔ
ＪＶ−３００に積分球付属装置を取り付け、レーザが照
射されていない対照試料の表面反射率を１００％として
レーザを照射した試料の反射率を測定し相対値で示した
。

実施例２　エキシマ・レーザによる表面改質（表面抵抗
の変化） ガス媒体としてＫｒ　Ｆ　（発揚波長２４８ｎｉ＋　）
を使用し、繰返し周波数をＩＨｚ、パルス幅を半値全幅
で２０ｎｓ、照射ショツト数を１００パルスとする条件
で試料を照射した。

照射後の試料の表面抵抗の変化を測定した。表面抵抗の
測定は電極間距離を１０順とし、簡易表面抵抗測定器（
横河電機社ホイーストンブリッジタイブ２７５５）を使
用して測定した。

第二五 ＫｒＦレーザによる表面改質 ポリエチレンテレフタレートを除き照射によりその表面
抵抗が著しく低下していることが判った。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）主鎖の大部分の骨格にベンゼン核を含む非晶性の
   高分子成形品に３８０ｎｍ以下の紫外レーザ光を照射し
   、該高分子成形品の表面を改質又は変色せしめることか
   らなる非晶性プラスチック成形品の光加工法。
2. （２）非晶性の高分子がポリエチレンテレフタレート、
   芳香族ポリフェニレンサルファイド、芳香族ポリエーテ
   ルエーテルケトン、芳香族ポリエーテルイミド、芳香族
   ポリスルフォン、芳香族エポキシ樹脂のいづれかか、こ
   れらの共縮重合物か又はこれらの混合物からなる非晶性
   プラスチック成形品の光加工法。
3. （３）紫外レーザ光等の光源とプラスチック成形品との
   間に光透過板を介在せしめて該プラスチック成形品を照
   射せしめることからなる請求項１又は請求項２に記載の
   非晶性プラスチック成形品の光加工法。
4. （４）光透過板がガラス、石英、酢酸繊維素、ポリスチ
   レン、ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、４
   −メチルペンテンのいづれかであり、該光透過板をプラ
   スチック成形品と密着又は１ｍｍ以下の間隙となるよう
   に近接して介在せしめる請求項３に記載の非晶性プラス
   チック成形品の光加工法。
5. （５）光透過板がフォトマスクであることを特徴とする
   請求項３に記載の非晶性プラスチック成形品の光加工法
   。