JPH1053870A - Formation of diamond like carbon film on rubber or resin - Google Patents

Formation of diamond like carbon film on rubber or resin

Info

Publication number
JPH1053870A
JPH1053870A JP22745696A JP22745696A JPH1053870A JP H1053870 A JPH1053870 A JP H1053870A JP 22745696 A JP22745696 A JP 22745696A JP 22745696 A JP22745696 A JP 22745696A JP H1053870 A JPH1053870 A JP H1053870A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rubber
diamond
resin
gas
carbon film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP22745696A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3791060B2 (en
Inventor
Takahiro Nakahigashi
孝浩 中東
Akira Doi
陽 土居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP22745696A priority Critical patent/JP3791060B2/en
Priority to EP03012938A priority patent/EP1340835B1/en
Priority to DE69736790T priority patent/DE69736790T2/en
Priority to CA002208718A priority patent/CA2208718C/en
Priority to EP97110500A priority patent/EP0821077A3/en
Priority to US08/884,554 priority patent/US6136386A/en
Publication of JPH1053870A publication Critical patent/JPH1053870A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3791060B2 publication Critical patent/JP3791060B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a member low in friction, having a long service life and easy to operate in such a manner that the characteristics of a rubber or resin base material are put to practical use by irradiating the base material with ultraviolet rays or electron beams, thereafter bringing gaseous hydrocarbon into vapor phase reaction and forming diamond like carbon film. SOLUTION: A soft rubber or resin base material enough in resiliency and calcinability is irradiated with ultraviolet rays and/or electron beams. In this way, the surface of the base material is cross-linked with high polymers, and furthermore, unbonded carbon atoms are numerously formed and dispersed therein. Then, this surface is preferably exposed to the plasma of a fluorine-contg. gas or a gaseous hydrogen and is coated, by which the unbonded carbon atoms are protected from contamination caused by impurities. After that, gaseous hydrocarbon is fed thereto as the raw material, which is excited, and vapor phase reaction is allowed to occur. This vapor phase reaction is executed by a plasma CVD process, an ion plating process, a sputtering process or the like in such a manner that methane or the like and a carrier gas are fed to the base material while it is cooled. Thus, the hard diamond like carbon film to which the unbonded carbon atoms are bonded and excellent in wear resistance is formed with tight adhesion.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はゴム、樹脂などの柔
軟な物質にダイヤモンド状炭素膜(DLC)を形成する
方法に関する。ゴムは造形性に優れ、柔軟性があって弾
力性に富むからさまざまな用途に用いられる。ワイパー
の摺動子、バルブの弁座、真空装置のOリング、各種パ
ッキンなどに用いられる。柔軟に変形する特性を利用し
たものである。
[0001] The present invention relates to a method for forming a diamond-like carbon film (DLC) on a flexible material such as rubber or resin. Rubber is used for various purposes because of its excellent formability, flexibility and elasticity. It is used for sliders of wipers, valve seats of valves, O-rings of vacuum equipment, various packings and the like. It utilizes the characteristic of flexible deformation.

【0002】樹脂はゴム程でないが、やはり弾力性に富
み、何よりも賦形性に優れておりどのような形状のもの
であっても金型に材料を導き固化することによって一挙
に作製する事ができる。ダイヤモンド状炭素膜というの
はダイヤモンド構造をもつ炭素の薄膜であって硬度や耐
摩耗性に優れた被膜である。
[0002] Resin is not as good as rubber, but it is also rich in elasticity and, above all, excellent in formability, and can be made at once by guiding the material into a mold and solidifying it in any shape. Can be. The diamond-like carbon film is a thin film of carbon having a diamond structure and has excellent hardness and wear resistance.

【0003】[0003]

【従来の技術】ゴムは柔軟性に富みどのような形状にも
相応して自在に変形するだけあって、対象物に密接に付
着してしまい滑り摩擦が大きい。樹脂はゴムほどでない
が、やはり対象物に応じて変形し摩擦もかなり大きい事
が多い。ゴムは滑り止めに利用することもある。これは
積極的に摩擦の大きさを有効利用しているのである。そ
の他にも摩擦が大きくても差し支えない場合が多い。そ
の場合は問題がない。
2. Description of the Related Art Rubber is rich in flexibility and can be freely deformed according to any shape, and adheres closely to an object to cause large sliding friction. Although resin is not as good as rubber, it is often deformed according to the object and friction is also quite large. Rubber is sometimes used to prevent slippage. This actively utilizes the magnitude of friction. In many other cases, a large friction is acceptable. In that case there is no problem.

【0004】ところがゴム製品であって柔軟性を利用し
つつ一方で滑り摩擦が低い方が良いという特殊な場合が
ある。例えば自動車のワイパーのゴムの場合は水に濡れ
たガラス窓との摺動抵抗が小さい方が良い。摺動による
摩擦が大きいと次第にゴムが摩滅する。ワイパーの場合
は、潤滑剤である二硫化モリブデンMoS2 の粉末を表
面に付着させている。これによって摺動特性は改善され
る。耐摩耗性も優れており、ガラスに対するゴムの滑り
は良好である。しかしながら1年2年と使用すると表面
に付着させた二硫化モリブデンが剥げてしまう。
[0004] However, there is a special case in which a rubber product is preferable to have low sliding friction while utilizing flexibility. For example, in the case of rubber for an automobile wiper, it is better that the sliding resistance against a glass window wet with water is small. If the friction due to sliding is large, the rubber gradually wears out. In the case of a wiper, a powder of molybdenum disulfide MoS 2 as a lubricant is adhered to the surface. Thereby, the sliding characteristics are improved. The abrasion resistance is also excellent, and the sliding of rubber against glass is good. However, if used for one year and two years, the molybdenum disulfide attached to the surface will peel off.

【0005】すると摩擦抵抗が増えてくる。ガラスに対
する滑りが悪くなる。水が存在するガラス面であるから
水の潤滑作用によってゴムは滑り続ける。しかし潤滑材
による低摩擦という特性が失われるので抵抗が増える。
ためにゴムの一部が摩損してくる。よくみれば細かいギ
ザギザがゴムの接触面に発生する。ギザギザのあるワイ
パーで擦ると水の模様が同心円上状にガラスに残る。こ
のためワイパーを定期的あるいは随時交換する必要があ
る。
[0005] Then, the frictional resistance increases. Slippage against glass becomes worse. Since the glass surface has water, the rubber keeps sliding due to the lubricating action of water. However, resistance is increased because the property of low friction due to the lubricant is lost.
As a result, some of the rubber is worn away. If you look closely, fine jaggedness occurs on the rubber contact surface. When rubbed with a jagged wiper, the water pattern remains on the glass concentrically. Therefore, it is necessary to replace the wiper periodically or as needed.

【0006】バルブのパッキンなどにもゴムを使う事が
多い。ゴムは変形しやすく細かい凹凸のある空間をも閉
止することができる。パッキンの他にも弁座やOリング
としてもゴムを使う。ゴムと言っても様々のものを利用
する。これらは弁体やネジ、フランジと密接に接触し撓
むことによってガスや液体の流れを完全に遮断してい
る。一旦封じると再び開かないというものではなく、ネ
ジを外してOリングを取るということもある。水道のゴ
ムパッキンの場合はシャフトと強く押しあった状態でシ
ャフトが回転する。滑り摩擦が大きいと操作性が悪くな
る。ゴムの摩損も大きくなる。弁座(バルブシート)と
してゴムを使う事も多いが、長い間閉状態を持続すると
弁体と弁座が強く膠着してしまう。無理に弁体を廻すと
ゴムシートを傷つける。
[0006] Rubber is often used for packing of valves and the like. Rubber is easy to deform and can close even a space with fine irregularities. Rubber is used for valve seats and O-rings in addition to packing. Even if it says rubber, various things are used. They are in close contact with valve bodies, screws, and flanges and flex to completely block the flow of gas and liquid. Once sealed, the O-ring may be removed by removing the screw instead of not opening again. In the case of rubber packing for tap water, the shaft rotates while being strongly pressed against the shaft. If the sliding friction is large, the operability deteriorates. Rubber abrasion also increases. Rubber is often used as a valve seat (valve seat), but if it is kept closed for a long time, the valve body and the valve seat will strongly adhere. Forcibly turning the valve will damage the rubber sheet.

【0007】このような欠点を克服するために、例えば
シリコーンオイルをゴムに含浸させることがある。この
オイルは潤滑性に優れておりゴムからにじみ出て摩擦を
減らす作用を発揮する。しかしこれとて何時しか枯渇す
る。すると高摩擦状態になりゴムが損傷を受けやすくな
る。
[0007] In order to overcome such disadvantages, for example, rubber may be impregnated with silicone oil. This oil has excellent lubricity and exhibits the effect of reducing friction by oozing out of rubber. But only this time it will be exhausted. Then, a high friction state is caused, and the rubber is easily damaged.

【0008】この他にもゴムが摺動部材として使われる
事もある。その場合でもゴム自体は高摩擦係数の材料で
あるから低摩擦材料を被覆したり含浸させたりする。い
ずれも剥離摩損枯渇し消失する。摩擦を永遠に低減する
ためには十分でない。ゴムの柔軟な特性を生かしつつ低
摩擦にし耐摩耗性に優れたものにする技術が望まれる。
In addition, rubber may be used as a sliding member. Even in such a case, since the rubber itself is a material having a high coefficient of friction, the rubber is coated or impregnated with a low friction material. In any case, the exfoliation and wear are exhausted and disappear. Not enough to reduce friction forever. There is a demand for a technique that makes use of the soft properties of rubber to achieve low friction and excellent wear resistance.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ゴムを低摩擦にして長
寿命でしかも操作が容易な部材を提供する事が目的であ
る。さらに樹脂の場合も低摩擦にして長寿命の部材を提
供する。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a member which has a low friction and a long life and is easy to operate. Further, the resin is provided with a low friction and a long life.

【0010】次にダイヤモンド状炭素というものを説明
する。DIAMOND LIKE CARBON といいDLCと略記する。
ダイヤモンド構造を取り炭素間はsp3 混成軌道によっ
て結合されている。炭素といってもいくつかの態様があ
る。グラファイトは六方晶であって、黒くて導電性があ
り柔らかく摩耗性も劣る。ダイヤモンドは立方晶であり
極めて硬くて絶縁性であり透明である。アモルファス炭
素は一部にダイヤモンド結合をもつが全体として長距離
秩序がない。これは薄膜にしかならないが、耐摩耗性に
も優れ低摩擦係数である。メタン、エタンなどの炭化水
素を原料ガスとしてCVD法によって作られる。
Next, diamond-like carbon will be described. DIAMOND LIKE CARBON, abbreviated as DLC.
It has a diamond structure and is connected between carbons by sp 3 hybrid orbitals. There are several aspects of carbon. Graphite is hexagonal, black, conductive, soft and poor in wear. Diamond is cubic, extremely hard, insulating and transparent. Amorphous carbon partially has diamond bonds but does not have long-range order as a whole. Although this is only a thin film, it has excellent wear resistance and a low friction coefficient. It is produced by a CVD method using a hydrocarbon such as methane or ethane as a source gas.

【0011】ダイヤモンド状炭素というものはアモルフ
ァス炭素と同じものである。バルクの大きいものはでき
ないので基材の上に薄膜として作られる。基材はSiウ
エハ−、金属などである。平滑なSiウエハ−には綺麗
に乗る。金属の場合もダイヤモンド状炭素膜を形成でき
る。滑りが良くなり硬くて内部を保護する作用があるの
で摺動部材の表面処理法としては優れたものである。D
LC膜ともいうがこれは金属やSiなどの平滑な面をも
つ固体の上にしか薄膜形成できないと思われていた。剛
体があってこそ薄膜を保持できるのであるし、基材を加
熱しなければ薄膜形成できないのであるから固体基材で
あるのは当然の事のように思える。
[0011] Diamond-like carbon is the same as amorphous carbon. Since bulk bulk is not possible, it is made as a thin film on a substrate. The base material is a Si wafer, metal or the like. It rides cleanly on a smooth Si wafer. In the case of metal, a diamond-like carbon film can be formed. It is an excellent method for surface treatment of a sliding member because it is smooth and hard and has an action of protecting the inside. D
Although it was called an LC film, it was thought that it could be formed only on a solid having a smooth surface such as metal or Si. It seems that it is a matter of course that a solid substrate is used because a thin film can be held only by a rigid body, and a thin film cannot be formed unless the substrate is heated.

【0012】固体基材の上にDLCを被覆するという技
術の改良については多くの提案がなされている。いずれ
も炭化水素を原料ガスとしてCVD法によって作られ
る。CVD法としては、フィラメントに通電しその熱に
よって原料を励起するフィラメント熱CVD法、高周波
または抵抗加熱ヒ−タによってサセプタを加熱し原料ガ
スを励起する熱CVD法、高周波、直流によって電極間
にプラズマを発生させプラズマによって励起するプラズ
マCVD法、マイクロ波によって原料ガスを励起するマ
イクロ波プラズマCVD法、ランプによって原料ガスを
光励起する光CVD法などがある。励起方法によってさ
まざまのものがある。上記のもの以外にも、紫外線励起
法、電子線励起法などがある。
Many proposals have been made for improving the technology of coating DLC on a solid substrate. All are produced by a CVD method using hydrocarbon as a source gas. As the CVD method, a filament thermal CVD method in which a filament is energized and a raw material is excited by the heat, a thermal CVD method in which a susceptor is heated by a high frequency or resistance heating heater to excite a raw material gas, and a plasma is applied between electrodes by a high frequency and a direct current And a plasma CVD method in which a source gas is excited by plasma, a microwave plasma CVD method in which a source gas is excited by microwaves, and an optical CVD method in which a source gas is optically excited by a lamp. There are various types depending on the excitation method. In addition to the above, there are an ultraviolet excitation method and an electron beam excitation method.

【0013】特開昭61−146791号は、紫外線
励起による光CVD法によってダイヤモンド状炭素膜を
Siウエハ−の上に形成するものである。水銀ランプ、
エキシマレ−ザの紫外光を炭化水素ガス+水素ガスから
なる原料ガスに当てて分解し、加熱したSiウエハ−の
上に流すとダイヤモンド膜またはダイヤモンド状炭素膜
ができると述べている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-147679 discloses a method in which a diamond-like carbon film is formed on a Si wafer by a photo-CVD method using ultraviolet excitation. Mercury lamp,
It is stated that a diamond film or a diamond-like carbon film is formed when ultraviolet light from an excimer laser is decomposed by being applied to a raw material gas composed of a hydrocarbon gas and a hydrogen gas and then flown on a heated Si wafer.

【0014】特開昭61−151096号は、Siウ
エハ−に気体放電が起こらない条件で電子線を照射し、
さらに原料ガスを流し、原料ガスを電子線で励起して6
00℃程度に加熱し気相反応を起こさせてダイヤモンド
薄膜或いはダイヤモンド状炭素膜を形成する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-151096 discloses that a Si wafer is irradiated with an electron beam under conditions that do not cause gas discharge.
Further, the raw material gas is flown, and the raw material gas is excited by an electron beam to generate 6
The film is heated to about 00 ° C. to cause a gas phase reaction to form a diamond thin film or a diamond-like carbon film.

【0015】これらは何れも金属やSiウエハ−の上に
ダイヤモンド状炭素膜を形成するものである。ガスを励
起するために、フィラメント加熱、高周波加熱、抵抗加
熱、マイクロ波、高周波放電、直流放電、可視光線、紫
外光線、電子線等を用いている。紫外線、電子線はガス
を分解するためのエネルギーを与えるものである。熱や
マイクロ波、高周波振動と同じ機能を果たしている。し
かしながらゴムの上にダイヤモンド膜やダイヤモンド状
炭素膜を被覆したものは皆無である。
All of these are for forming a diamond-like carbon film on a metal or Si wafer. In order to excite the gas, filament heating, high-frequency heating, resistance heating, microwave, high-frequency discharge, DC discharge, visible light, ultraviolet light, electron beam, and the like are used. Ultraviolet rays and electron beams provide energy for decomposing gas. It performs the same function as heat, microwaves, and high-frequency vibrations. However, there is no rubber coated with a diamond film or a diamond-like carbon film.

【0016】その理由は次のようであろう。膜形成のた
めには基材をかなり高温に加熱しなければならない。ゴ
ムはそのような高温に耐えないであろう。又たとえゴム
に膜を被覆できたとしてもゴムが伸び縮みすると薄膜が
取れてしまうだろうと予想される。さらにゴムにダイヤ
モンド状炭素膜を被覆することによって、何らかの利益
があるということも気づかれていないようである。
The reason may be as follows. The substrate must be heated to a fairly high temperature for film formation. Rubber will not withstand such high temperatures. It is also expected that even if rubber could be coated with a film, a thin film would be obtained if the rubber expands and contracts. Moreover, it does not seem to be noticed that there is any benefit to coating the rubber with a diamond-like carbon film.

【0017】このような状況であり現在ゴムにダイヤモ
ンド状炭素を被覆するという試みもなされていない。し
かし前述のようにゴムにダイヤモンド状炭素膜を被覆す
ることには確かな利益がある。本発明はゴムの上にダイ
ヤモンド状炭素膜を被覆する事を第一の目的とする。さ
らに類似の物質として、樹脂にダイヤモンド状炭素膜を
被覆することを第2の目的とする。柔軟なゴムにダイヤ
モンド状炭素膜を被覆する事によって、柔軟でありなが
ら低摩擦係数の物質を実現することが本発明の第3の目
的である。柔軟であって摺動特性に優れた物質を提供す
る事が本発明の第4の目的である。
Under these circumstances, no attempt has been made to coat rubber with diamond-like carbon. However, coating rubber with a diamond-like carbon film as described above has certain benefits. The first object of the present invention is to coat a diamond-like carbon film on rubber. A second object is to coat a resin with a diamond-like carbon film as a similar substance. A third object of the present invention is to realize a material having a low coefficient of friction while being flexible by coating a soft rubber with a diamond-like carbon film. It is a fourth object of the present invention to provide a material that is flexible and has excellent sliding properties.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】ゴム又は樹脂を基材と
し、基材に電子線或いは紫外線を照射し、架橋反応を起
こさせ未結合炭素を表面に多数生成し、その後プラズマ
CVD法によって基材の上にダイヤモンド状炭素膜を被
覆する。或いは電子線照射、紫外線照射の後にフッ素含
有ガス、水素ガスの何れかのプラズマに基材をさらしそ
の後プラズマCVD法によってダイヤモンド状炭素膜を
被覆する。
Means for Solving the Problems A rubber or resin base material is irradiated with an electron beam or ultraviolet ray to cause a cross-linking reaction to generate a large number of unbonded carbon on the surface. Is coated with a diamond-like carbon film. Alternatively, the substrate is exposed to plasma of any of fluorine-containing gas and hydrogen gas after electron beam irradiation and ultraviolet irradiation, and then the diamond-like carbon film is coated by a plasma CVD method.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明は、ゴム、樹脂などの柔軟
な基材を電子線又は紫外線によって架橋させると共に未
反応炭素を表面に多数分布させ、その後プラズマCVD
法によってダイヤモンド状炭素膜(DLC)をゴム、樹
脂の上に被覆する。架橋反応させた後、水素、フッ素含
有ガスの何れかのプラズマに曝すとさらによい。これは
未反応炭素を含む表面を覆い不純物による汚染から未結
合炭素を保護する作用がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention relates to a method of cross-linking a flexible substrate such as rubber or resin with an electron beam or an ultraviolet ray and distributing a large number of unreacted carbon on the surface.
A diamond-like carbon film (DLC) is coated on rubber and resin by a method. After the cross-linking reaction, it is more preferable to expose to any plasma of hydrogen or a fluorine-containing gas. This has the effect of covering the surface containing unreacted carbon and protecting unbound carbon from contamination by impurities.

【0020】[1.基材]基材はゴム又は樹脂である。
ゴムといっても多くの種類があるが、本発明は次のゴム
に適用可能である。 (1)ゴム…天然ゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレ
ンゴム、クロロプレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、
エピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴ
ム、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム
[1. Substrate] The substrate is rubber or resin.
There are many types of rubber, but the present invention is applicable to the following rubbers. (1) Rubber: natural rubber, butyl rubber, ethylene propylene rubber, chloroprene rubber, chlorinated polyethylene rubber,
Epichlorohydrin rubber, acrylic rubber, nitrile rubber, urethane rubber, silicone rubber, fluoro rubber

【0021】本発明によって樹脂の上にもダイヤモンド
状炭素膜を被覆できる。樹脂は熱硬化性樹脂、熱可塑性
樹脂の二つに大別される。本発明が適用される熱硬化性
樹脂は次の通りである。
According to the present invention, a diamond-like carbon film can be coated on a resin. Resins are broadly classified into two types: thermosetting resins and thermoplastic resins. The thermosetting resin to which the present invention is applied is as follows.

【0022】(2)熱硬化性樹脂…フェノール・ホルム
アルデヒド樹脂、尿素樹脂、メラニン・ホルムアルデヒ
ド樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタ
レート樹脂本発明の方法によってダイヤモンド状炭素膜
を被覆できる熱可塑性樹脂は次のようである。
(2) Thermosetting resin: phenol / formaldehyde resin, urea resin, melanin / formaldehyde resin, epoxy resin, furan resin, xylene resin, unsaturated polyester resin, silicone resin, diallyl phthalate resin Diamond according to the method of the present invention. The thermoplastic resin that can cover the carbon-like film is as follows.

【0023】(3)熱可塑性樹脂 (a)ビニル系…ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラー
ト、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ
酢酸ビニル、ポリビニルホルマール、ポリ2塩化ビニ
ル、塩素化ポリエーテル、 (b)ポリエステル系…ポリスチレン、スチレン・アク
リロニトリル共重合体、ABS
(3) Thermoplastic resin (a) vinyl type: polyvinyl chloride, polyvinyl butyrate, polyvinyl alcohol, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl formal, polyvinyl dichloride, chlorinated polyether, (b) Polyester type: polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, ABS

【0024】(c)ポリエチレン系…ポリプロピレン、
ポリアセタール (d)アクリル系…ポリメチルメタクリレート、変性ア
クリル (e)ナイロン系…6−ナイロン、66−ナイロン、6
10−ナイロン、11−ナイロン
(C) Polyethylene: polypropylene,
Polyacetal (d) Acrylic: polymethyl methacrylate, modified acrylic (e) Nylon: 6-nylon, 66-nylon, 6
10-nylon, 11-nylon

【0025】(f)セルロース系…エチルセルロース、
酢酸セルロース、プロピルセルロース、酢酸・酪酸セル
ロース、硝酸セルロース (g)ポリカーボネート…フェノキシ、ポリエステル (h)フッ素樹脂系…3ふっ化塩化エチレン、4ふっ化
エチレン、4ふっ化エチレン・6ふっ化プロピレン、ふ
っ化ビニリデン、 (i)ポリウレタン
(F) Cellulose: ethyl cellulose,
Cellulose acetate, propylcellulose, cellulose acetate / butyrate, cellulose nitrate (g) Polycarbonate: phenoxy, polyester (h) Fluororesin: ethylene trifluoride, ethylene tetrafluoride, ethylene tetrafluoride, ethylene hexafluoropropylene, fluorine Vinylidene fluoride, (i) polyurethane

【0026】基材はこのようにゴム、樹脂などである。
これまでこのような自在に曲がり得る材料に硬質のダイ
ヤモンド状炭素膜を形成できなかった。
The base material is rubber, resin or the like.
Until now, a hard diamond-like carbon film could not be formed on such a flexible material.

【0027】[2.前処理の1:紫外線、電子線照射]
それを本発明はゴム、樹脂に適当な前処理を施す事によ
って可能とした。前処理は二つある。前処理の一つは紫
外線照射、電子線照射である。これにより高分子を架橋
させる。同時に最表面に未結合の表面原子を含むように
する。未結合原子が表面に残ると上にダイヤモンド状炭
素膜が形成されたときに炭素膜とゴム、樹脂との密着性
を強化して容易に剥離しないようにする作用がある。紫
外線、電子線には未結合原子の生成を通じてダイヤモン
ド状炭素膜との結合性を高揚し結果として、これまで不
可能であったゴム、樹脂のダイヤモンド状炭素膜被覆を
可能にするのである。
[2. Pretreatment 1: UV irradiation, electron beam irradiation]
The present invention has made it possible by subjecting rubber and resin to appropriate pretreatment. There are two pre-processing. One of the pretreatments is ultraviolet irradiation and electron beam irradiation. This causes the polymer to crosslink. At the same time, the outermost surface contains unbonded surface atoms. When the unbonded atoms remain on the surface, when the diamond-like carbon film is formed thereon, it has an effect of strengthening the adhesion between the carbon film and the rubber or resin so that the carbon film is not easily separated. The formation of unbonded atoms for ultraviolet rays and electron beams enhances the bonding property with the diamond-like carbon film, and as a result, it is possible to coat the rubber-like resin or the resin-like diamond-like carbon film, which has been impossible so far.

【0028】[3.前処理の2:プラズマ処理]前処理
の二つ目は、フッ素ガス、水素ガスのプラズマにゴム、
樹脂基材を曝すことである。2段階目の前処理は必須と
いうことではない。省略することもできる。フッ素、水
素ガスのプラズマにさらすと、最外表面の未結合表面原
子をフッ素、水素が覆うので、不純物が付着するのを防
ぐことができる。不純物が付かないから、ダイヤモンド
状炭素膜との密着性が増すのである。フッ素含有ガスと
しては、フッ素(F2 )ガス、3フッ化窒素(NF3
ガス、6フッ化硫黄(SF6 )ガス、4フッ化炭素(C
4 )ガス、4フッ化ケイ素(SiF4 )ガス、6フッ
化ケイ素(Si26 )ガス、3フッ化塩素(ClF
3 )ガス、フッ化水素(HF)ガスなどである。
[3. Pretreatment 2: plasma treatment] The second of the pretreatment is to use rubber,
Exposing the resin substrate. The second stage of pre-processing is not essential. It can be omitted. When exposed to plasma of fluorine or hydrogen gas, fluorine or hydrogen covers unbonded surface atoms on the outermost surface, so that impurities can be prevented from being attached. Since no impurities are attached, the adhesion to the diamond-like carbon film increases. As the fluorine-containing gas, fluorine (F 2 ) gas, nitrogen trifluoride (NF 3 )
Gas, sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas, carbon tetrafluoride (C
F 4 ) gas, silicon tetrafluoride (SiF 4 ) gas, silicon hexafluoride (Si 2 F 6 ) gas, chlorine trifluoride (ClF)
3 ) Gas, hydrogen fluoride (HF) gas and the like.

【0029】このプラズマ処理は、同種類のプラズマを
用いて複数回、或いは異なる種類のガスを用いて複数回
行っても良い。
This plasma treatment may be performed a plurality of times using the same kind of plasma or a plurality of times using different kinds of gases.

【0030】[4.ダイヤモンド状炭素膜形成]前処理
の後、ダイヤモンド状炭素膜を薄膜形成法によってゴ
ム、樹脂の上に形成するのであるが、ゴムや樹脂は高温
に耐えないから、比較的低温で行える薄膜形成法を選ば
なければならない。そのようなものとしては、次の3つ
の方法が可能である。
[4. Diamond-like carbon film formation] After pretreatment, a diamond-like carbon film is formed on rubber or resin by a thin-film forming method. However, since rubber and resin do not withstand high temperatures, a thin-film forming method that can be performed at a relatively low temperature. Must be chosen. As such, the following three methods are possible.

【0031】(イ)プラズマCVD法 (ロ)スパッタリング法 (ハ)イオンプレーティング法(A) Plasma CVD method (b) Sputtering method (c) Ion plating method

【0032】これらの方法は比較的低い温度の基板にも
薄膜形成することができる。フィラメントCVD法、ラ
ンプCVD法、蒸着法などは不適である。基材は積極的
に加熱しなくても、プラズマやイオンの衝突によって熱
が生じるから、むしろ基材を冷却して温度を調節する。
These methods can form a thin film even on a substrate at a relatively low temperature. The filament CVD method, the lamp CVD method, the vapor deposition method and the like are not suitable. Even if the substrate is not actively heated, heat is generated by the collision of plasma or ions, and the temperature is adjusted by cooling the substrate.

【0033】ゴム、樹脂といっても上記に例を詳しく上
げたように様々のものがある。それぞれ耐熱性に差があ
る。品質が劣化する温度はゴム、樹脂の種類によってま
ちまちである。対象となるものの物性に応じて許される
基板加熱温度を決める。冷却装置によって基材を冷却し
て許容温度を越えないようにする。前処理としてプラズ
マ処理をする場合は、上記の3つの薄膜形成法の内、プ
ラズマCVD法が特に適する。同一の装置でプラズマ処
理と薄膜形成を連続して実施できるからである。
There are various types of rubber and resin as described in detail above. Each has a difference in heat resistance. The temperature at which the quality deteriorates varies depending on the type of rubber and resin. The allowable substrate heating temperature is determined according to the physical properties of the object. The substrate is cooled by a cooling device so that the allowable temperature is not exceeded. When performing a plasma treatment as a pretreatment, a plasma CVD method is particularly suitable among the above three thin film forming methods. This is because plasma processing and thin film formation can be performed continuously with the same apparatus.

【0034】ダイヤモンド状炭素膜を形成するためのガ
スはキャリヤガスと、炭化水素を含む原料ガスからな
る。 キャリヤガス…水素ガス、不活性ガス(Ar、Ne、X
e、Heなど) 原料ガス…メタン(CH4 )、エタン(C25 )、プ
ロパン(C38 )、ブタン(C410)、アセチレン
(C22 )、ベンゼン(C66
The gas for forming the diamond-like carbon film comprises a carrier gas and a source gas containing hydrocarbons. Carrier gas: hydrogen gas, inert gas (Ar, Ne, X
e, He, etc.) Raw material gas: methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 5 ), propane (C 3 H 8 ), butane (C 4 H 10 ), acetylene (C 2 H 2 ), benzene (C 6 H 6 )

【0035】[5.用途]ゴム、樹脂は様々の用途に利
用されるが本発明は以下に列挙した用途に適用できる。
もちろんそれ以外にも多くの分野に応用することができ
る。
[5. Uses] Rubbers and resins are used for various uses, but the present invention can be applied to the uses listed below.
Of course, it can be applied to many other fields.

【0036】(a)ゴム…ワイパーのブレード、バルブ
シート、バルブパッキン、フィルム、チューブ、絶縁シ
ート、ブッシングなどに用いられる。 (b)熱可塑性樹脂…水道配管、建材、床材などの建築
材料、フィルム、レコード、網、台所用品、玩具、装飾
品、文房具、ケースなどの一般家庭用品、レンズ、プリ
ズム、など光学部品、シーリング、パッキンなどの自動
車用品、衝撃吸収材、ギヤ、ベアリングなどの機械部品
などに用いられる。
(A) Rubber: Used for wiper blades, valve seats, valve packings, films, tubes, insulating sheets, bushings and the like. (B) Thermoplastic resin: Building materials such as water pipes, building materials, flooring, general household goods such as films, records, nets, kitchenware, toys, decorations, stationery, cases, optical components such as lenses and prisms, It is used for automotive parts such as sealing and packing, mechanical parts such as shock absorbers, gears and bearings.

【0037】(c)熱硬化性樹脂…フィルム、レコー
ド、網、ボタン、台所用品、玩具、装飾品、文房具、ケ
ース、食器、スポーツ用品などの家庭用品、絶縁物、端
子などの電気部品、燃料タンク、自動車ボディー、ベア
リングなどの機械部品に用いられる。
(C) Thermosetting resin: films, records, nets, buttons, kitchenware, toys, ornaments, stationery, cases, tableware, household goods such as sports goods, insulators, electric parts such as terminals, fuel Used for mechanical parts such as tanks, automobile bodies and bearings.

【0038】[6.特性]ダイヤモンド状炭素膜を被覆
したゴム、樹脂は次のような優れた特性を発揮する。一
つは摩擦係数が極めて小さいということである。摺動抵
抗が生地のゴムや樹脂よりも格段に小さい。滑りが極め
て良い。ゴムはべたりと平滑な金属や木材表面につくも
のであるが、ダイヤモンド状炭素膜を被覆したものはス
ルリと滑る。それだけでない。耐摩耗性に優れている。
繰り返し摩擦によって摩滅しない。潤滑剤を表面に分散
させたというのではないから長年の使用によっても耐摩
耗性が低下しない。
[6. Properties] Rubber and resin coated with a diamond-like carbon film exhibit the following excellent properties. One is that the coefficient of friction is extremely small. The sliding resistance is much lower than that of rubber or resin. Very good slip. Rubber sticks to a smooth metal or wood surface, but rubber coated with a diamond-like carbon film slips. Not only that. Excellent wear resistance.
Does not wear due to repeated friction. Since the lubricant is not dispersed on the surface, the wear resistance does not decrease even after many years of use.

【0039】最も重要なことはダイヤモンド状炭素膜が
基材から剥離しないという事である。ゴムであるから自
在に曲げることができるし伸ばすこともできる。曲げて
も伸ばしてもダイヤモンド状炭素膜が剥がれないのであ
る。これは驚くべき性質である。前処理によって未反応
の原子が表面に発生するようにしているからダイヤモン
ド状炭素膜の炭素が未反応原子と新たな化学結合を形成
する。この化学結合がダイヤモンド状炭素膜とゴム、樹
脂を強固に結び付けているのである。前処理のないもの
は、すぐに剥離してしまう。本発明が提案する前処理の
有用性が明確に分かる。
The most important thing is that the diamond-like carbon film does not peel off from the substrate. Because it is rubber, it can be bent and stretched freely. The diamond-like carbon film does not peel off when bent or extended. This is a surprising property. Since unreacted atoms are generated on the surface by the pretreatment, the carbon of the diamond-like carbon film forms a new chemical bond with the unreacted atoms. This chemical bond firmly links the diamond-like carbon film with rubber and resin. Those without pre-treatment will peel off immediately. The usefulness of the preprocessing proposed by the present invention is clearly seen.

【0040】さらに重要なことは、ダイヤモンド状炭素
膜被覆によって、基材本来の柔軟な性質が失われないと
いうことである。押せば歪むしひねると曲がる。従来ゴ
ムが使われていた部材には、そのまま本発明のダイヤモ
ンド状炭素被膜ゴムを使う事ができる。自動車のワイパ
ーを例に挙げたが、本発明のゴムをワイパーに利用する
と、耐摩耗性に優れつつ水滴排除機能は損なわれない。
長年の使用によって摩滅せず寿命が著しく延びる。潤滑
剤を表面に含浸させた従来のワイパー用ゴムよりも格段
に優れている。
It is more important that the diamond-like carbon film coating does not lose the original flexibility of the substrate. If you push it, it will bend and if you twist it, it will bend. For a member in which rubber has conventionally been used, the diamond-like carbon coated rubber of the present invention can be used as it is. Although the wiper of an automobile has been described as an example, when the rubber of the present invention is used for the wiper, the function of removing water drops is not impaired while the abrasion resistance is excellent.
The service life is significantly extended without wear due to long-term use. It is much better than conventional rubber for wipers whose surface is impregnated with a lubricant.

【0041】ダイヤモンド状炭素膜によって表面硬度が
高くなるから基材が傷つくのを防ぐこともできる。絶縁
性が高い、光透過性が良い、高硬度などのダイヤモンド
状炭素膜本来の特性はゴム、樹脂の上に形成した場合で
も維持される。
Since the surface hardness is increased by the diamond-like carbon film, it is possible to prevent the substrate from being damaged. The inherent properties of the diamond-like carbon film, such as high insulation, good light transmission, and high hardness, are maintained even when formed on rubber or resin.

【0042】[0042]

【実施例】図1は本発明において前処理の為に用いた紫
外線照射装置の概略を示す。気密容器1の内部に紫外線
ランプ2が設けられる。それに対向する位置にサンプル
3を設置するようになっている。ガスがガス導入口4か
ら気密容器1の内部に導入される。ポンプ5によって容
器1の内部を真空に引く事ができる。ガスを補給せず真
空状態で紫外線を照射しても良い。或いは不活性ガス
(Ar、Kr、Ne、He)や活性のガス(N2 、O
2 )などを導入してその雰囲気で紫外線照射しても良
い。
FIG. 1 schematically shows an ultraviolet irradiation apparatus used for pretreatment in the present invention. An ultraviolet lamp 2 is provided inside the airtight container 1. The sample 3 is arranged at a position facing the sample 3. Gas is introduced from the gas inlet 4 into the airtight container 1. The inside of the container 1 can be evacuated by the pump 5. Ultraviolet irradiation may be performed in a vacuum state without supplying gas. Alternatively, an inert gas (Ar, Kr, Ne, He) or an active gas (N 2 , O
2 ) etc. may be introduced and ultraviolet irradiation may be performed in that atmosphere.

【0043】図2は本発明において前処理の為に用いる
電子線照射装置の概略の構成を示す。図3はこれによっ
てゴム、樹脂などの試料を前処理している有り様を示
す。縦長の装置であって、上方から直流高電圧ケーブル
6、ブッシング7、SF6 ガスを内蔵する容器、加速管
9、走査装置10、等を備える。さらにその下には三角
形状の走査管11、ゴールドリング12がある。走査管
11は真空に引かれている。その最下端にはチタン箔1
3が取り付けられる。これは走査管11内部の真空を維
持するために必要である。電子線はチタン箔13を透過
して大気圧中に出て行く。大気圧といっても窒素ガスを
充満させている。試料は走査管11の直下を通り過ぎ
る。その間に電子線が試料に照射される。
FIG. 2 shows a schematic configuration of an electron beam irradiation apparatus used for pretreatment in the present invention. FIG. 3 shows a state in which a sample such as rubber or resin is pretreated. It is a vertically long device, and includes a DC high-voltage cable 6, a bushing 7, a container containing SF 6 gas, an acceleration tube 9, a scanning device 10, and the like from above. Further below this is a triangular scanning tube 11 and a gold ring 12. The scanning tube 11 is evacuated. Titanium foil 1 at the bottom
3 is attached. This is necessary to maintain a vacuum inside the scanning tube 11. The electron beam passes through the titanium foil 13 and exits at atmospheric pressure. Atmospheric pressure is filled with nitrogen gas. The sample passes just below the scanning tube 11. Meanwhile, the sample is irradiated with an electron beam.

【0044】図3において操作盤16によって電子線照
射の作業がなされる。直流電源15から高い直流電圧が
ケーブル6を通って電子線照射装置に供給される。直流
電流によってフィラメントを加熱し電子を生じる。上下
方向に掛かっている電圧の差によって電子が加速管9の
方へ引き出される。加速管には複数の電極と絶縁物があ
って、直流電圧によって電子が加速される。加速された
電子ビームは走査装置10によって二次元的に或いは一
次元的に走査される。
In FIG. 3, the operation panel 16 performs an operation of irradiating an electron beam. A high DC voltage is supplied from the DC power supply 15 to the electron beam irradiation device through the cable 6. The filament is heated by a direct current to generate electrons. Electrons are drawn out toward the accelerating tube 9 by the difference between the voltages applied in the vertical direction. The accelerator tube has a plurality of electrodes and an insulator, and electrons are accelerated by a DC voltage. The accelerated electron beam is scanned two-dimensionally or one-dimensionally by the scanning device 10.

【0045】これは交番磁場によって電子線を周期的に
振ることによってなされる。走査管11(スキャナ)の
直下にはコンベヤ17があって、ゴム、樹脂などの試料
がコンベヤ17によって運ばれる。電子線が照射される
ことによって試料には架橋反応が起こり、未結合の原子
が表面に多数出現するようになる。図3でポリエチレン
の例を示す。照射によって繊維を構成する分子間で架橋
が起こる。樹脂に電子線照射して架橋させると言うのは
よく知られた技術である。本発明では電子線によって未
結合原子を多数生成するようにしているのである。これ
がダイヤモンド状炭素膜との密着性を増大させるのであ
る。
This is achieved by periodically oscillating the electron beam with an alternating magnetic field. A conveyor 17 is provided immediately below the scanning tube 11 (scanner), and a sample such as rubber or resin is carried by the conveyor 17. The irradiation of the electron beam causes a cross-linking reaction in the sample, and a large number of unbonded atoms appear on the surface. FIG. 3 shows an example of polyethylene. Irradiation causes crosslinking between molecules constituting the fiber. It is a well-known technique to crosslink a resin by irradiating it with an electron beam. In the present invention, a large number of unbonded atoms are generated by an electron beam. This increases the adhesion to the diamond-like carbon film.

【0046】前処理1としては紫外線でも電子線でも何
れでも良い。両方を併用しても良いのである。前処理2
と薄膜形成を行う装置を図4に示す。これはプラズマC
VD装置である。ダイヤモンド状炭素膜を形成するには
先述のように、スパッタリング、イオンプレーティング
なども使う事ができる。いずれも冷却に注意してゴム、
樹脂を劣化させないようにしながら薄膜を作製できる。
プラズマによる前処理2をする場合はプラズマCVD装
置を使うと、前処理2と薄膜作製の両方を同じ装置で行
う事ができるから便利である。実施例は全てプラズマC
VD装置を使った。
The pretreatment 1 may be either ultraviolet light or electron beam. Both may be used in combination. Preprocessing 2
FIG. 4 shows an apparatus for forming a thin film. This is plasma C
It is a VD device. As described above, a diamond-like carbon film can be formed by sputtering or ion plating. In both cases, pay attention to cooling rubber,
A thin film can be formed without deteriorating the resin.
In the case of performing the pretreatment 2 using plasma, using a plasma CVD apparatus is convenient because both the pretreatment 2 and the thin film preparation can be performed by the same apparatus. All the examples are plasma C
A VD device was used.

【0047】真空チャンバ20には排気ポンプ21が圧
力調整弁22を通じて接続されており排気口27から内
部の気体を引き出す事ができるようになっている。平行
平板電極23、25の間に高周波を印加することによっ
て高周波電界をチャンバ内部に形成し、これによってガ
スをプラズマにする。上方には接地電極23がある。下
方には高周波電極25がある。両者は平行に対向するよ
うに設けられる。高周波電極25の上に試料基板24
(ゴム、樹脂)が戴置される。
An exhaust pump 21 is connected to the vacuum chamber 20 through a pressure regulating valve 22 so that gas inside can be extracted from an exhaust port 27. By applying a high frequency between the parallel plate electrodes 23 and 25, a high frequency electric field is formed inside the chamber, and the gas is turned into plasma. Above there is a ground electrode 23. There is a high-frequency electrode 25 below. Both are provided so as to face in parallel. The sample substrate 24 is placed on the high-frequency electrode 25
(Rubber, resin) is placed.

【0048】高周波電極25の内部にはヒ−タ26と冷
却装置(図示せず)が内蔵される。もちろん熱電対のよ
うな温度測定装置もある。温度を測定しながら、ヒ−タ
と冷却装置によって試料基板24を任意の温度に保つこ
とができる。ゴム、樹脂を対象とするので多くの場合ヒ
−タは使わず、冷却機構のみを利用することによって温
度管理できる。
A heater 26 and a cooling device (not shown) are built in the high-frequency electrode 25. Of course, there are also temperature measuring devices such as thermocouples. While measuring the temperature, the sample substrate 24 can be kept at an arbitrary temperature by the heater and the cooling device. Since rubber and resin are targeted, the temperature can be controlled by using only a cooling mechanism without using a heater in many cases.

【0049】ガスはプラズマ処理の為の水素ガス、フッ
素含有ガス、薄膜形成時の為の炭化水素ガス、キャリヤ
ガスとして水素、不活性ガスなどが必要である。ガスボ
ンベ28から圧力調整弁32、マスフローコントローラ
(MFC)33を経て、ガス入口34から真空チャンバ
20にガスが導入される。MFC33はガス流量を正確
に制御する。
As the gas, a hydrogen gas and a fluorine-containing gas for plasma treatment, a hydrocarbon gas for forming a thin film, and hydrogen and an inert gas as a carrier gas are required. The gas is introduced from the gas cylinder 28 to the vacuum chamber 20 through the gas inlet 34 via the pressure regulating valve 32 and the mass flow controller (MFC) 33. The MFC 33 controls the gas flow rate accurately.

【0050】高周波電源30はマッチングボックス29
を経て、高周波電極25、接地電極23に電力を与え
る。マッチングボックスはインピーダンス整合のために
必要である。電極間に高周波が印加されると、電子が電
気間で加速されてガス分子に衝突するから電子を失いプ
ラズマ35を形成する。
The high frequency power supply 30 is a matching box 29
, Power is applied to the high-frequency electrode 25 and the ground electrode 23. A matching box is required for impedance matching. When a high frequency is applied between the electrodes, electrons are accelerated by electricity and collide with gas molecules, so that electrons are lost and plasma 35 is formed.

【0051】次に実施例と比較例について述べる。試料
は何れも、ポリエチレンシートであって、寸法は1mm
×100mm×100mmである。1番〜10番までの
ケースがある。2番〜9番は実施例であり、1番と10
番は比較例である。1〜10番の前処理1、2、薄膜形
成法については予め表1にして示す。
Next, examples and comparative examples will be described. Each sample was a polyethylene sheet and the dimensions were 1 mm
× 100 mm × 100 mm. There are cases from 1st to 10th. Nos. 2 to 9 are examples, and Nos. 1 and 10
The number is a comparative example. The pretreatments 1 and 2 of Nos. 1 to 10 and the thin film forming method are shown in Table 1 in advance.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】比較例1は前処理なしにプラズマCVD法
によってポリエチレンシートの上にダイヤモンド状炭素
膜を形成したものである。比較例10は基材シートその
ものであって薄膜形成していないものである。実施例2
は紫外線照射した後プラズマCVD法によってダイヤモ
ンド状炭素膜を作製している。実施例3は電子線照射し
た後プラズマCVDによって薄膜形成したものである。
In Comparative Example 1, a diamond-like carbon film was formed on a polyethylene sheet by a plasma CVD method without any pretreatment. Comparative Example 10 is a substrate sheet itself and a thin film was not formed. Example 2
Has produced a diamond-like carbon film by plasma CVD after irradiating ultraviolet rays. In Example 3, a thin film was formed by plasma CVD after irradiating an electron beam.

【0054】実施例4と実施例7は紫外線照射+水素ガ
スプラズマ処理の後、薄膜形成したものである。実施例
5と実施例8は紫外線照射+SF6 プラズマ処理の後、
ダイヤモンド状炭素膜形成したものである。実施例6と
実施例9は紫外線照射+水素プラズマ処理+SF6 プラ
ズマ処理の後ダイヤモンド状炭素膜を作製している。
In Embodiments 4 and 7, a thin film is formed after ultraviolet irradiation and hydrogen gas plasma treatment. Example 5 and Example 8 show that after ultraviolet irradiation + SF 6 plasma treatment,
A diamond-like carbon film was formed. In the sixth and ninth embodiments, a diamond-like carbon film is formed after ultraviolet irradiation + hydrogen plasma treatment + SF 6 plasma treatment.

【0055】[A.紫外線照射条件]実施例2、4〜9
の紫外線照射条件は全て同一である。 紫外線強度 15mW/cm2 (λ=254nmにおいて) 照射距離 10mm 照射時間 100sec 照射面積 200mm×200mm
[A. UV irradiation conditions] Examples 2, 4 to 9
Are all the same. UV intensity 15 mW / cm 2 (at λ = 254 nm) Irradiation distance 10 mm Irradiation time 100 sec Irradiation area 200 mm × 200 mm

【0056】[B.電子線照射条件] 実施例3の前処
理条件 加速電圧 200keV 電子線電流 100mA 照射時間 30sec 走査幅 450mm
[B. Electron beam irradiation conditions] Pretreatment conditions of Example 3 Acceleration voltage 200 keV Electron beam current 100 mA Irradiation time 30 sec Scan width 450 mm

【0057】[C.水素ガスプラズマ処理条件]実施例
4、6、7、9での条件は全て同じである。 前処理用ガス 水素ガス(H2 ) 100sccm 高周波電力 13.56MHz 300W 真空度 0.1Torr 処理時間 10min
[C. Hydrogen Gas Plasma Processing Conditions] The conditions in Examples 4, 6, 7, and 9 are all the same. Pretreatment gas Hydrogen gas (H 2 ) 100 sccm High frequency power 13.56 MHz 300 W Vacuum degree 0.1 Torr Processing time 10 min

【0058】[D.フッ素化合物ガスプラズマ処理条
件]実施例5、6、8、9での条件は共通である。 前処理用ガス 6ふっ化硫黄(SF6 ) 100sccm 高周波電力 13.56MHz 300W 真空度 0.1Torr 処理時間 10min
[D. Fluorine Compound Gas Plasma Treatment Conditions] The conditions in Examples 5, 6, 8, and 9 are common. Pretreatment gas Sulfur hexafluoride (SF 6 ) 100 sccm High frequency power 13.56 MHz 300 W Vacuum degree 0.1 Torr Processing time 10 min

【0059】[E.プラズマCVD薄膜形成条件]実施
例2〜9と比較例1において共通である。 高周波電極の寸法 Φ280mm 原料ガス メタン(CH4 )ガス 100sccm 高周波電力 13.56MHz 300W 成膜真空度 0.1Torr 成膜速度 50nm/min(500Å/min) 成膜時間 10min
[E. Plasma CVD Thin Film Formation Conditions] These are common to Examples 2 to 9 and Comparative Example 1. Dimensions of high-frequency electrode Φ280 mm Source gas Methane (CH 4 ) gas 100 sccm High-frequency power 13.56 MHz 300 W Deposition vacuum 0.1 Torr Deposition rate 50 nm / min (500 ° / min) Deposition time 10 min

【0060】C、D、Eにおいてプラズマが基材に衝突
することによって基材が加熱される。冷却装置によって
基材の温度を約80℃に保った。最高でも150℃を越
えないように冷却装置を制御した。
In C, D, and E, the substrate is heated by the collision of the plasma with the substrate. The temperature of the substrate was kept at about 80 ° C. by a cooling device. The cooling device was controlled so as not to exceed 150 ° C. at the maximum.

【0061】[0061]

【表2】 [Table 2]

【0062】摩擦係数は10gの荷重を加えたアルミの
ピンを20mm/secの速度で移動させて抵抗を測る
ことによって求めた。摩耗特性はダイヤモンドピンに荷
重10gを掛けながら20mm/secの速度で移動さ
せ1時間当たりの摩耗深さを測定している。基材表面の
未結合原子の割合は、エネルギーロススペクトル分析装
置(EELS)によって測定した。表面に存在する炭素
原子の全数を100%としてそのうち未結合の手(ダン
グリングボンド)を持つ原子の割合を求めた。未結合炭
素の数は紫外線、電子線照射によって増える。これがダ
イヤモンド状炭素膜の成分と強固に結びつくので膜が剥
離しないのである。
The coefficient of friction was determined by moving an aluminum pin to which a load of 10 g was applied at a speed of 20 mm / sec and measuring the resistance. The wear characteristics were measured by moving the diamond pin at a speed of 20 mm / sec while applying a load of 10 g and measuring the wear depth per hour. The ratio of unbonded atoms on the surface of the substrate was measured by an energy loss spectrum analyzer (EELS). With the total number of carbon atoms present on the surface as 100%, the ratio of atoms having unbonded hands (dangling bonds) was determined. The number of unbound carbons increases with ultraviolet and electron beam irradiation. This is strongly linked to the components of the diamond-like carbon film, so that the film does not peel off.

【0063】実施例は全て摩擦係数が1以下である。滑
りが良いのである。バルブシート、パッキンとして長年
使用しても弁棒、弁体がこじり付くということがない。
摩耗特性も0.7以下であり耐摩耗性に優れている事が
歴然としている。密着性においても本発明の実施例はそ
れぞれ良好である。ゴムを折り畳んでも曲げても引き伸
ばしても容易には剥げない。実施例6、9で特に密着性
が高いが、これは水素プラズマ処理とSF6 プラズマ処
理の二つを行っているからであろう。
In all the examples, the coefficient of friction is 1 or less. Slip is good. Even if used as a valve seat or packing for many years, the valve stem and valve body will not stick.
It is obvious that the abrasion characteristics are 0.7 or less and the abrasion resistance is excellent. The examples of the present invention are also excellent in adhesion. The rubber is not easily peeled when folded, bent or stretched. The adhesion is particularly high in Examples 6 and 9, probably because hydrogen plasma processing and SF 6 plasma processing are performed.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明は、ゴムや樹脂のように柔軟に撓
み曲がる材料に、硬質の被膜であるダイヤモンド状炭素
膜を被覆することに初めて成功している。前処理によっ
てゴム、樹脂とダイヤモンド状炭素膜の結合性を高めて
いるから、ゴムや樹脂を引っ張り曲げても被膜は剥がれ
ない。しかもゴム本来の弾性は殆ど損なわれない。摩擦
係数が低いので滑り抵抗が小さい。耐摩耗性も良い。硬
質の膜であるからゴムなどの基材を外的な衝撃から守る
事ができる。優れた複合材料を提供する事ができる。
The present invention has succeeded for the first time in coating a flexible material such as rubber or resin with a diamond-like carbon film as a hard film. Since the bonding between the rubber and the resin and the diamond-like carbon film is enhanced by the pretreatment, the coating does not peel off even when the rubber or the resin is pulled and bent. Moreover, the inherent elasticity of the rubber is hardly impaired. Low sliding resistance due to low coefficient of friction. Good wear resistance. Since it is a hard film, a base material such as rubber can be protected from external impact. An excellent composite material can be provided.

【0065】例えば自動車のワイパーのブレードのゴム
に本発明を適用すると摺動特性に優れ摩耗しないブレー
ドとなる。寿命が長くなる。従来のブレードのように縁
がギザギザにならない。水切り性能が低下しない。ブレ
ード交換の頻度をより少なくできる。本発明によるワイ
パーブレードの20万回の往復試験をした。試験前と試
験後での顕微鏡写真に差がない。縁にぎざぎざができな
いし摩耗も殆どない。
For example, when the present invention is applied to the rubber of a blade of an automobile wiper, the blade has excellent sliding characteristics and does not wear. Long life. The edges are not jagged as with conventional blades. The draining performance does not decrease. The frequency of blade replacement can be reduced. The wiper blade according to the present invention was subjected to 200,000 reciprocating tests. There is no difference between the micrographs before and after the test. The edges are not jagged and there is almost no wear.

【0066】例えばバルブのシートに利用すると耐摩耗
性が高くなるから使用によって疲労して開閉のトルクが
高くなるというような不都合もない。パッキンのゴムと
して広く利用することができる。その他にも建材、家庭
用品として多様な用途を見込む事ができる。優れた発明
である。
For example, when used for a valve seat, wear resistance is increased, so that there is no inconvenience such as fatigue due to use and an increase in opening / closing torque. It can be widely used as packing rubber. In addition, it can be expected to have various uses as building materials and household goods. This is an excellent invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明が前処理を行うために用いた紫外線照射
装置の概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ultraviolet irradiation apparatus used for performing a pretreatment according to the present invention.

【図2】本発明が前処理を行うために用いた電子線照射
装置の概略正面図。
FIG. 2 is a schematic front view of an electron beam irradiation apparatus used for performing a pretreatment according to the present invention.

【図3】本発明が前処理を行うために用いた電子線照射
装置、操作盤、直流電源の図。
FIG. 3 is a diagram of an electron beam irradiation device, a control panel, and a DC power supply used for performing a pretreatment according to the present invention.

【図4】本発明がダイヤモンド状炭素膜形成のために用
いたプラズマCVD装置の概略構成図。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a plasma CVD apparatus used for forming a diamond-like carbon film by the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空チャンバ(機密容器) 2 紫外線ランプ 3 サンプル 4 ガス入口 5 真空ポンプ 6 直流高電圧ケーブル 7 ブッシング 8 SF6 ガス 9 加速管 10 走査装置 11 走査管(スキャナ) 13 チタン箔 14 ウインドウ 15 直流電源 16 操作盤 17 コンベヤ 20 真空チャンバ 21 真空ポンプ 22 圧力調整弁 23 接地電極 24 基板 25 高周波電極 26 ヒ−タ 27 排気口 28 ガスボンベ 29 マッチングボックス 30 高周波電源 32 圧力調整弁 33 マスフローコントローラ 34 ガス入口 35 プラズマDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber (confidential container) 2 Ultraviolet lamp 3 Sample 4 Gas inlet 5 Vacuum pump 6 DC high voltage cable 7 Bushing 8 SF 6 Gas 9 Acceleration tube 10 Scanning device 11 Scanning tube (scanner) 13 Titanium foil 14 Window 15 DC power supply 16 Operation panel 17 Conveyor 20 Vacuum chamber 21 Vacuum pump 22 Pressure control valve 23 Ground electrode 24 Substrate 25 High frequency electrode 26 Heater 27 Exhaust port 28 Gas cylinder 29 Matching box 30 High frequency power supply 32 Pressure control valve 33 Mass flow controller 34 Gas inlet 35 Plasma

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材であるゴム或いは樹脂に紫外線また
は電子線或いは両方を照射して表面に未結合炭素原子を
生成したのち、炭化水素ガスを原料として供給しこれを
励起して気相反応させ、ゴム或いは樹脂の表面にダイヤ
モンド状炭素膜を形成するようにした事を特徴とするゴ
ム・樹脂にダイヤモンド状炭素膜を形成する方法。
1. A rubber or resin as a base material is irradiated with ultraviolet rays or an electron beam or both to generate unbonded carbon atoms on a surface thereof, and then a hydrocarbon gas is supplied as a raw material to excite the hydrocarbon gas to excite the gas to produce a gas phase reaction. And forming a diamond-like carbon film on the surface of the rubber or resin.
【請求項2】 紫外線、電子線照射した後のゴム又は樹
脂をフッ素含有ガス或いは水素ガスのプラズマにさらす
処理を行う事を特徴とする請求項1に記載のゴム・樹脂
にダイヤモンド状炭素膜を形成する方法。
2. The rubber-resin according to claim 1, wherein the rubber-resin after irradiation with ultraviolet rays or electron beams is subjected to a plasma of fluorine-containing gas or hydrogen gas. How to form.
【請求項3】 ゴム、樹脂基材を冷却し温度上昇を抑え
ながら、プラズマCVD法、イオンプレーティング法或
いはスパッタリング法によって、ダイヤモンド状炭素膜
を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載のゴ
ム・樹脂にダイヤモンド状炭素膜を形成する方法。
3. A diamond-like carbon film is formed by a plasma CVD method, an ion plating method or a sputtering method while cooling a rubber or resin base material to suppress a rise in temperature. A method for forming a diamond-like carbon film on the rubber or resin described in the above.
JP22745696A 1996-06-27 1996-08-08 Method for forming diamond-like carbon film on rubber and resin Expired - Fee Related JP3791060B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22745696A JP3791060B2 (en) 1996-08-08 1996-08-08 Method for forming diamond-like carbon film on rubber and resin
EP03012938A EP1340835B1 (en) 1996-06-27 1997-06-26 Object coated with carbon film and method of manufacturing the same
DE69736790T DE69736790T2 (en) 1996-06-27 1997-06-26 Carbon film coated article and method of making the same
CA002208718A CA2208718C (en) 1996-06-27 1997-06-26 Object coated with carbon film and method of manufacturing the same
EP97110500A EP0821077A3 (en) 1996-06-27 1997-06-26 Object coated with carbon film and method of manufacturing the same
US08/884,554 US6136386A (en) 1996-06-27 1997-06-27 Method of coating polymer or glass objects with carbon films

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22745696A JP3791060B2 (en) 1996-08-08 1996-08-08 Method for forming diamond-like carbon film on rubber and resin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1053870A true JPH1053870A (en) 1998-02-24
JP3791060B2 JP3791060B2 (en) 2006-06-28

Family

ID=16861162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22745696A Expired - Fee Related JP3791060B2 (en) 1996-06-27 1996-08-08 Method for forming diamond-like carbon film on rubber and resin

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3791060B2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001033082A1 (en) * 1999-11-04 2001-05-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Vane type fluid machinery
JP2002326304A (en) * 2001-04-27 2002-11-12 Fukoku Co Ltd Elastic body
JP2002363318A (en) * 2001-06-11 2002-12-18 Shin Etsu Chem Co Ltd Method for producing silicone rubber molded article
JP2004073219A (en) * 2002-08-09 2004-03-11 Daikyo Seiko Ltd Rubber stopper for pharmaceutical container
JP2006056741A (en) * 2004-08-19 2006-03-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for reforming hydrogenated carbon film and hydrogenated carbon film
JP2006057008A (en) * 2004-08-20 2006-03-02 Plasma Ion Assist Co Ltd Sealing material and manufacturing method thereof
JP2013199404A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Vision Development Co Ltd Method for producing string-like or sheet-like carbon nanotube
JP2016014161A (en) * 2014-06-30 2016-01-28 トーカロ株式会社 Polymer elastomer member excellent in antifouling property, and roll member using the same
CN106536669A (en) * 2014-04-16 2017-03-22 Nok株式会社 Rubber-metal laminate gasket material
CN113215525A (en) * 2021-05-18 2021-08-06 中国科学院兰州化学物理研究所 Rubber surface ultra-low friction multilayer composite carbon-based lubricating coating and construction method thereof
KR20230055801A (en) * 2021-10-19 2023-04-26 주식회사 이노션테크 Coating method for rubber component of automobile brake parts
CN119736595A (en) * 2025-01-02 2025-04-01 中国科学院兰州化学物理研究所 A method for arc-ion source composite deposition of carbon-based low-friction film on fluoroether rubber surface

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6360586B1 (en) 2017-04-13 2018-07-18 三菱電線工業株式会社 Elastic film for wafer holding of CMP apparatus
JP7148919B2 (en) 2018-06-25 2022-10-06 三菱電線工業株式会社 Silicone rubber molding

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001033082A1 (en) * 1999-11-04 2001-05-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Vane type fluid machinery
US6688865B1 (en) 1999-11-04 2004-02-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Vane type fluid machinery having a deformable seal portion on the vane
EP1229247A4 (en) * 1999-11-04 2004-05-26 Honda Motor Co Ltd Vane type fluid machinery
JP2002326304A (en) * 2001-04-27 2002-11-12 Fukoku Co Ltd Elastic body
JP2002363318A (en) * 2001-06-11 2002-12-18 Shin Etsu Chem Co Ltd Method for producing silicone rubber molded article
JP2004073219A (en) * 2002-08-09 2004-03-11 Daikyo Seiko Ltd Rubber stopper for pharmaceutical container
JP2006056741A (en) * 2004-08-19 2006-03-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for reforming hydrogenated carbon film and hydrogenated carbon film
JP2006057008A (en) * 2004-08-20 2006-03-02 Plasma Ion Assist Co Ltd Sealing material and manufacturing method thereof
JP2013199404A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Vision Development Co Ltd Method for producing string-like or sheet-like carbon nanotube
CN106536669A (en) * 2014-04-16 2017-03-22 Nok株式会社 Rubber-metal laminate gasket material
JPWO2015159818A1 (en) * 2014-04-16 2017-04-13 Nok株式会社 Rubber-metal laminated gasket material
US10094330B2 (en) 2014-04-16 2018-10-09 Nok Corporation Rubber-metal laminated gasket material
JP2016014161A (en) * 2014-06-30 2016-01-28 トーカロ株式会社 Polymer elastomer member excellent in antifouling property, and roll member using the same
CN113215525A (en) * 2021-05-18 2021-08-06 中国科学院兰州化学物理研究所 Rubber surface ultra-low friction multilayer composite carbon-based lubricating coating and construction method thereof
KR20230055801A (en) * 2021-10-19 2023-04-26 주식회사 이노션테크 Coating method for rubber component of automobile brake parts
CN119736595A (en) * 2025-01-02 2025-04-01 中国科学院兰州化学物理研究所 A method for arc-ion source composite deposition of carbon-based low-friction film on fluoroether rubber surface

Also Published As

Publication number Publication date
JP3791060B2 (en) 2006-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH1053870A (en) Formation of diamond like carbon film on rubber or resin
US6572935B1 (en) Optically transparent, scratch-resistant, diamond-like carbon coatings
Xu et al. Different etching mechanisms of diamond by oxygen and hydrogen plasma: a reactive molecular dynamics study
US5198263A (en) High rate chemical vapor deposition of carbon films using fluorinated gases
Endo et al. Fluorinated amorphous carbon thin films grown by plasma enhanced chemical vapor deposition for low dielectric constant interlayer dielectrics
Butter et al. Production and wetting properties of fluorinated diamond-like carbon coatings
US7767184B2 (en) Diamond films and methods of making diamond films
US5580380A (en) Method for forming a diamond coated field emitter and device produced thereby
KR920007022B1 (en) Plasma treatment method and apparatus
KR970004837B1 (en) Semiconductor base material
Imai et al. Hydrogen-free fluorinated DLC films with high hardness prepared by using T-shape filtered arc deposition system
CN1041790A (en) Plasma processing method and products thereof
Psarski et al. Hydrophobic and superhydrophobic surfaces fabricated by plasma polymerization of perfluorohexane, perfluoro (2-methylpent-2-ene), and perfluoro (4-methylpent-2-ene)
Viana et al. Comparison of the properties of aC: H films deposited from methane and heptane precursors: study of the mechanical, chemical and structural properties
EP1040210B1 (en) Plasma polymerization on surface of material
JP5122386B2 (en) Case for semiconductor
JP3355892B2 (en) Method of forming carbon film
JPS62235393A (en) Solid lubricant film having high hardness and formation thereof
JP4265594B2 (en) Carbon film piece manufacturing method and film piece manufacturing apparatus
Kim et al. Water-repellency of aC: H films deposited by rf plasma-enhanced CVD
JP3931381B2 (en) Method for producing carbon film piece-containing polymer material
US12308142B2 (en) Carbon nanomaterial-based structure using electron beam, flexible transparent electrode comprising the same, and method for producing the same
CN1041189A (en) Plasma treatment method and apparatus
JP3281354B2 (en) Method for producing diamond-like carbon film
Kundoo et al. Field Emission Studies of Nitrogen Doped Diamond like Carbon Films Deposited by Electrolysis of Organic Liquid

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Effective date: 20050930

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060117

A521 Written amendment

Effective date: 20060207

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Effective date: 20060314

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060327

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100414

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100414

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110414

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees