JPH08302041A - ポリアミド、ポリカーボネートおよびポリプロピレンの表面硬度を高める方法およびその方法により製造した材料 - Google Patents

ポリアミド、ポリカーボネートおよびポリプロピレンの表面硬度を高める方法およびその方法により製造した材料

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JPH08302041A
JPH08302041A JP13281395A JP13281395A JPH08302041A JP H08302041 A JPH08302041 A JP H08302041A JP 13281395 A JP13281395 A JP 13281395A JP 13281395 A JP13281395 A JP 13281395A JP H08302041 A JPH08302041 A JP H08302041A
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JP
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ions
ion
hardness
surface hardness
injection
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JP13281395A
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Hiroshi Aoki
啓 青木
Keiichi Azuma
敬一 東
Hidekazu Satomi
英一 里見
Koichiro Kido
剛一郎 城戸
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JAPAN SMALL CORP
Original Assignee
JAPAN SMALL CORP
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特定のイオン種および条件でイオンを注入し
て、PA、PC、PPに高い表面硬度を付与する。 【構成】 PA、PC、PPに、ほぼ25keV〜ほぼ
1Mevで、シリコン、ボロン、アルゴンのうちいずれ
かのイオンをほぼ1×1014〜ほぼ1×1015ions
/cm2 で注入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ポリアミド(P
A)、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(P
P)の表面硬度を高め耐磨耗性等の機械的特性を向上さ
せる方法およびその方法により製造した材料に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術および課題】最近プラスチックは、他の素
材に比べ易成形性、耐衝撃性、防錆性および軽量性など
優れた性質を有しており、金属や木材などの材料の代わ
りに幅広い分野で使われているが、表面硬度が低くて傷
がつきやすいために用途によっては利用できない分野が
ある。
【0003】この発明は、特定のイオン種および条件で
PA、PC、PPに高い表面硬度を付与することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】PA、PC、PPに、2
5keV〜1MeVで、好ましくはほぼ25keV〜ほ
ぼ1MeVで、、シリコン、ボロン、アルゴンのうちい
ずれかのイオンを1×1014ions/cm2 〜1×1
15ions/cm2 、好ましくはほぼ1×1014io
ns/cm2 〜ほぼ1×1015ions/cm2 、で注
入し、表面を改質して表面硬度を高める。
【0005】
【実験】 注入用基材 注入に用いたプラスチック基材は、PP、PA、PC、
PET(ポリエチレンテレフタレート)、PI(ポリイ
ミド)である。
【0006】試料作製 いずれの基材もエチルアルコールによる超音波洗浄を行
った後イオン注入処理に供した。イオン注入処理はイオ
ン工学センターの200keV(A)および8MeVイ
オン注入装置を利用して行った。注入したイオン種は、
200keVイオン注入装置の場合はAr+ 、B+ 、S
+ の3種類である。注入エネルギーは25、50、1
00、200keVの4種類である。注入イオンのイオ
ン電流密度は0.3μA/cm2 以下である。注入量は
1×1015ions/cm2 とした。注入量の条件を1
×1015ions/cm2 にしたのは、テフロンの接着
性に関する研究において、注入効果が現れ始める注入量
が1×1014ions/cm2 であったこと及び3種類
のイオン種による注入処理を行うため、できるだけ短時
間で効果のある処理をすませることが装置の利用時間が
限られているので必要だったことによる。8MeVイオ
ン注入装置の場合は、イオン種はB+ およびSi+ の2
種類、注入エネルギーは1、2、4MeVの3種類、注
入イオン電流密度は試料温度の上昇を抑えるため0.1
μA/cm2 以下とし、注入量は1×1014ions/
cm2 、5×1014ions/cm2 および1×1015
ions/cm2 とした。なお、4MeV注入実験の
時、サーモラベルを2枚のPIではさんでイオン注入に
よる温度上昇をモニターしたところ、80℃を越えては
いなかった。
【0007】 イオン注入装置 イオン工学センターの200keV(A)および8Me
Vイオン注入装置を用いた。200keVイオン注入装
置では、均一にイオン注入するため直径1mのディスク
をメカニカルスキャン(スピンと左右方向の並進運動に
よる)する方式となっており、規格サイズ(板厚2mm
以下で、4〜6インチの円板または300mm□板)外
の試料の場合、注入しようとする試料はこのディスクの
上になんらかの方法で固定しなければならない。今回は
試料をディスクに直接ポリイミド接着テープにより固定
し、注入した。8MeVの場合は静電スキャン方式であ
るが、イオンのエネルギーが高いので、6インチの円盤
型治具にネジにより試料を固定したのち枚葉式ディスク
にセットし、注入を行った。
【0008】 表面硬度評価法 プラスチック材料の表面硬度は、圧子の押し込み深さを
測定することにより試料極表面の固さを評価する方法の
島津ダイナミック超微少硬度計DUH−200型(島津
製作所)により測定した。圧子には115度三角すい圧
子を用い、圧子への測定荷重は200mgとした。試料
の表面硬さは次式により定義されるダイナミック硬さ
(DH)により表すことにした。 DH115 =3.858P/h2 但し、h:押し込み深さ P:圧子への負荷(mN)
【0009】実験結果 図1乃至図3は、それぞれ200keVイオン注入装置
を用いてB+ 、Si+およびAr+ をイオン注入したプ
ラスチック材料の注入面の表面硬さと注入イオンエネル
ギーの間の関係を示したものである。
【0010】注入量は、いずれも1×1015ions/
cm2 である。図に示した硬度はダイナミック硬度とし
て定義されている数値である。図から分かるように、P
P、PAおよびPCは、注入エネルギーの増加とともに
表面硬さは増加する。この傾向はイオン種によらない。
未注入試料の中で最も硬いのはPCであるが、イオン注
入処理試料の中で最も高い硬度を示す試料もPCであ
る。最高値を示す200keVのB+ イオン注入PCの
硬度は、未注入PC試料の約1.8倍であり、また、2
00keVのSi+ イオン注入PCの硬度は未注入PC
試料の約1.7倍である。他方、イオン注入による表面
硬さの増加の割合が最も高いのはPA試料である。20
0keVのAr+ イオン注入PA試料の硬度は、未注入
PA試料に比べ約2.3倍、200keVのSi+ イオ
ン注入では約1.9倍となる。
【0011】図4および図5は、それぞれ8MeVイオ
ン注入装置を用いて1MeVのB+およびSi+ イオン
を注入したプラスチック材料の表面硬さと注入イオン量
の関係を示したものである。
【0012】図4に示すB+ イオン注入の結果から、P
P、PAおよびPCの表面硬さは注入量の増加と共に増
加するといえる。また、イオン注入によりそれぞれの材
料で得られたる硬度の最高値は、それぞれの未注入試料
の値に対し、PPで約10倍、PAでは約7.2倍、P
Cでは約7.9倍である。また、表面硬さの最高の値
は、PCへの1MeVイオン注入により得られ、硬度は
約100である。
【0013】次に図5に示すSi+ イオンの場合である
が、B+ イオンの場合より硬度増加は少ない。また、注
入量の増加と共に硬度は増加するといってよい。それぞ
れの材料で得られた硬度の最高値は、それぞれの未イオ
ン注入試料の値に対し、PPでは約5.5倍、PAでは
5.4倍、PCでは5.2倍そしてPETでは約5.1
倍である。また、表面硬さの最高値は、PCへの1Me
Vイオン注入により得られ、硬度は約65である。
【0014】以上より、PIを除けば、高エネルギーの
イオン注入は、プラスチック材料の表面硬さの向上に非
常に有効であり、特にPA、PCおよびPPは期待を持
てると結論できる。なお、実験データーは、25、5
0、100、200keVおよび1MeVの注入エネル
ギーのものを記載しているが、それらデーダーにより、
それら注入エネルギーの中間および前後近辺の注入エネ
ルギーの場合の趨勢が判る。また、実験データーは、1
×1014ions/cm2 および1×1015ions/
cm2 のイオン注入量のものを記載したが、それらデー
ダーにより、それら注入量の中間および前後近辺の注入
量の場合の趨勢が判る。
【0015】
【作用および効果】この発明による方法によれば、P
A、PCおよびPPの表面にコーティングすることな
く、また化学処理することなく、直接シリコン、ボロン
またはアルゴンのイオンが注入され、表面が改質して硬
度が高まる。この発明による方法により上記イオンを注
入されたPA、PCおよびPP材料は、表面硬度が高
く、表面が傷つきにくく、耐磨耗性等機械的特性に優
れ、広く機械的分野で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ボロンイオンを25〜200keVで注入した
プラスチックの硬度対比の図である。
【図2】シリコンイオンを25〜200keVで注入し
たプラスチックの硬度対比の図である。
【図3】アルゴンイオンを25〜200keVで注入し
たプラスチックの硬度対比の図である。
【図4】ボロンイオンを1MeVで注入したプラスチッ
クの硬度対比の図である。
【図5】シリコンイオンを1MeVで注入したプラスチ
ックの硬度対比の図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリアミド、ポリカーボネートおよびポ
    リプロピレンのいずれかに、ほぼ25keV〜ほぼ1M
    eVで、シリコン、ボロン、アルゴンのうちいずれかの
    イオンをほぼ1×1014ions/cm2 〜ほぼ1×1
    15ions/cm2 で注入することを特徴とするポリ
    アミド、ポリカーボネートおよびポリプロピレンの表面
    硬度を高める方法。
  2. 【請求項2】 ポリアミド、ポリカーボネートおよびポ
    リプロピレンのいずれかに、ほぼ25keV〜ほぼ1M
    eVで、シリコン、ボロン、アルゴンのうちいずれかの
    イオンをほぼ1×1014ions/cm2 〜ほぼ1×1
    15ions/cm2 で注入することにより表面硬度を
    高めてなるポリアミド、ポリカーボネートおよびポリプ
    ロピレンの材料。
JP13281395A 1995-05-02 1995-05-02 ポリアミド、ポリカーボネートおよびポリプロピレンの表面硬度を高める方法およびその方法により製造した材料 Pending JPH08302041A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100350227B1 (ko) * 2000-03-03 2002-08-27 한국전력공사 이온 주입에 의한 투명 고분자 막의 표면 내구성 향상 및광 투과도 조절 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5730139A (en) * 1980-07-28 1982-02-18 Victor Co Of Japan Ltd Guide rail device
JPH0222099A (ja) * 1988-07-12 1990-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 鉛筆削り機

Patent Citations (2)

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