JPH04261439A - 有機複合物 - 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】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明はプラスチック、塗料を塗布
した鉄板等有機物の表面を有する部材上にプラズマＣＶ
Ｄ法を用いて無機保護膜を形成する場合に無機保護膜と
部材表面の有機物との接着性を向上させる技術に関する
ものである。本発明を応用する無機保護膜は主に可視域
で透明であり、該無機保護膜を応用した透明なプラスチ
ック部材は自動車、電車等の車両及びビルや家屋等の窓
に用いることができ、また、塗料の塗布された自動車用
ボディー等の耐擦傷膜として利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】自動車、電車等の車両用窓は省エネルギ
ーのための軽量化、形状設計の容易さ等の要求から、ア
クリル、ポリカーボネート等のプラスチック材料を用い
ることが検討されているが、太陽光や風雨に曝される厳
しい環境と砂塵による細かな傷の発生による透光性の低
下が問題であり、自動車のフロントウインドウの場合に
はワイパーによる擦傷が問題となっていた。また、自動
車用ボディーも同様に厳しい環境下で使用されるため塗
装面の傷の発生による美観の低下が発生していた。そこ
で、本発明人らはそれら機械的強度の劣ったプラスチッ
クの表面及びボディー塗装面に高い硬度を有した透明炭
素膜を製膜する事により、機械的強度を増して耐擦傷性
を向上させる実験を行い、その効果を確認した（「炭素
膜で覆われた部材及びその作成方法」特許願昭和６３−
２３３１６６及び「炭素膜で覆われたシャーシまたは部
品」特許願昭和６３−２３０７８７）。

【０００３】ところが、これら耐擦傷膜を施したプラス
チック、塗装膜等の部材を長期に渡って高温度高湿度下
の環境試験を行ったところ被膜の接着性に問題があるこ
とが判明した。これはプラスチック及び塗装膜が有機物
であるが故に水分を含浸し、膨張することによって被膜
の応力が増加して剥離が発生したもの、もしくは基板で
ある有機物と被膜の接着が充分でないために微小な隙間
に水が浸入し、剥離が発生したものであると考えられる
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この様に、風雨に曝さ
れうる自動車及び電車等の車両用窓、自動車用ボディー
等に前記のような被膜を応用して擦傷性を向上させよう
とすれば更なる接着性の向上が望まれていた。

【０００５】

【問題を解決するための手段】そこで本発明は、プラス
チックもしくは塗料等有機物の表面を有する基板上にプ
ラズマＣＶＤ法を用いて被膜を形成した有機複合物にお
いて、前記プラスチックもしくは塗料等有機物は炭素の
不飽和結合を有することを特徴とする有機複合物を提供
するものである。

【０００６】一般にプラズマＣＶＤ法で被膜を製膜する
前に前処理としてアルゴン等の不活性ガスでプラズマを
生成し、該不活性ガスのイオンで基板をスパッタして基
板表面をクリーニングすることにより接着性を向上させ
る手法が知られている。これは基板表面に付着している
蒸気圧の低い物質や水分子等減圧状態にしても容易に基
板から脱離しないものを物理的に弾き飛ばそうとするも
のであり、あくまでも接着を阻害する物質の除去を目的
としているものである。また、水素等のプラズマで酸化
された表面を還元し、表面を活性化して接着性を向上さ
せようとする手法も知られている。これらは何れも基板
表面の付着物もしくは基板表面数分子層への作用であり
、基板と被膜の界面には明確な境界が形成されている。 一方、基板表面は０．１μｍ程度もしくはそれ以下の凹
凸が存在し、突部に選択的に被膜が成膜する結果、この
境界部での基板と被膜の接触は点接触となり、接触部以
外には数十Åから数百Åの隙間が存在しており、被膜の
接着力は接触部のファンデルワールス引力もしくは共有
結合力等の化学結合力と突部での接触面積の総面積数で
決まることが知られている。よって、被膜の接着力を増
すためには基板と被膜間の化学結合力と接触面積を増加
させることが有効となる。

【０００７】本発明は上記接着力を向上させる２つの要
因の内における化学結合力を増加させるために基板であ
る有機物を炭素の不飽和結合を有した物質で構成させた
ものである。

【０００８】プラズマＣＶＤにおいて水素もしくは水素
と弗素等のハロゲンを含んだＳｉＸＣ１−Ｘを作製する
場合には原料ガスとしてＳｉＨ４　、Ｓｉ２Ｈ６　、メ
タン、エチレン等の水素化ガスを用いる。これらのガス
はプラズマ中で電離もしくは励起され、水素の如きアニ
オンやラジカルアニオンが多数発生する。これらアニオ
ンやラジカルアニオンはベンゼン環、二重結合、三重結
合等不飽和結合（π結合）の近傍に拡散し、該π結合の
電荷にゆらぎを発生させてπ電子を活性化させるため、
該π結合部近傍に存在する被膜前駆体等のラジカルと容
易に反応（共有結合）するようになる。即ち、ベンゼン
環、二重結合、三重結合等不飽和結合（π結合）を多く
持つ材料と被膜の接着力は強くなると言える。

【０００９】また、共有結合していない部分は基板と被
膜の界面においてＣ−ＨもしくはＳ１−Ｈの水素と基板
内の分極した電子が水素結合もしくはファンデルワール
ス結合しており、この時、基板側の電子は局在化してい
るよりもグローバル化しているほうがファンデルワール
ス結合の起源である電子雲のゆらぎが大きいため結合力
が強くなる。すなわち、基板内にグローバル化した電子
雲（π結合）が多いほど接着力は強くなると言える。

【００１０】以上のことから水素を含んだＳｉＸＣ１−
Ｘを表面にもつ透明有機複合部材を接着性良く作成する
為には、基板材料中にベンゼン環、二重結合、三重結合
等不飽和結合（π結合）を有した材料を用いることが有
効である。

【００１１】

【実施例】本実施例では各種材料に水素もしくは水素と
弗素等のハロゲンを含んだＳｉＸＣ１−Ｘを成膜した場
合の接着力の違いについて述べる。基板に用いた材料は
アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ４フッ化
エチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドで
ある。被膜の作成方法は通常の平行平板電極によるプラ
ズマＣＶＤを用いる。基板は電源印加側であるカソード
側に設置した。反応容器内を高真空に排気したのち、炭
素源としてメタンガスを１５ｓｃｃｍ、シリコン源とし
てシランガスを３ｓｃｃｍ、水素を５０ｓｃｃｍずつ各
々マスフローコントローラーで流量制御しつつ導入する
。 圧力を０．０５Ｔｏｒｒに保ち、電極間に１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波を５０Ｗ印加してプラズマを生成し、３０
分間反応を行った。この時のカソード電極面積は７８．
５ｃｍ２　（電力密度０．６４Ｗ／ｃｍ２　）、電極面
積は２ｃｍであった。

【００１２】生成された被膜は何れの基板上の被膜もほ
ぼ同様の特性を有していた。即ち、ヌープ硬度２２００
ｋｇｆ／ｍｍ２　、５００ｎｍにおける透過率約９０％
、密度２．５ｇ／ｃｍ３、膜応力５×１０９　ｄｙｎ／
ｃｍ２　、膜厚２５００Åであった。これら被膜が各々
の基板上で接着性を有しているかを試験した。試験方法
は５０℃の温水に１０日間浸したのち１日室温にて放置
し、被膜上にセロハンテープを貼り付けて剥がし、被膜
が基板より剥離するかどうかをみる。被膜が基板より剥
離しなければ合格である。 試験結果を以下の表１に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】以上の結果より不飽和結合を有するポリカ
ーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリイミドは合格であり、飽和結合のみであるポリ
エチレンは合格しているもののアクリルとポリプロピレ
ンは不合格である。また、ハロゲン系元素を有したポリ
塩化ビニル、ポリ４フッ化エチレンは飽和結合のみであ
るが合格となっている。これは基板中に電気陰性度の高
いハロゲンを有している為Ｃ−Ｈ、Ｓｉ−Ｈの水素との
水素結合が恭子になっているためであると考えられる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように有機複合物の基板とし
て不飽和結合を有するものを用いれば接着性が良く信頼
性の高い耐摩耗性部材を得ることができた。これにより
風雨に曝されうる過酷な環境で用いられる自動車用部材
や建築用材に用いることが可能となり、軽量化、デザイ
ンの容易さに有利な材料を得ることが出来た。

【表１】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プラスチックもしくは塗料等有機物の
   表面を有する基板上にプラズマＣＶＤ法を用いて被膜を
   形成した有機複合物において、前記プラスチックもしく
   は塗料等有機物は炭素の不飽和結合を有することを特徴
   とする有機複合物
2. 【請求項２】　　請求項１において、前記被膜は水素を
   含むＳｉＸＣ１−Ｘ（０≦Ｘ≦１）であることを特徴と
   する有機複合物
3. 【請求項３】　　請求項１において、前記被膜は水素お
   よびフッ素のごときハロゲン元素を含むＳｉＸＣ１−Ｘ
   （０≦Ｘ≦１）であることを特徴とする有機複合物