JP6819983B2 - めっき付き樹脂成形体 - Google Patents
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Description
図3に示すように、前処理では、樹脂成形体表面に付着している油分やゴミ等を除去する脱脂処理、めっき層の密着性確保のために表面を粗すエッチング処理、Sn2+イオンを含む水溶液に浸漬するセンシタイザー処理、Pd2+イオンを含む水溶液に浸漬するアクチベーター処理、無電解ニッケルめっき処理が順に施される。
これらを解決するために様々な方法が提案されており、例えば、特許文献1では、エッチング処理〜アクチベーター処理に代えて不導電性物質よりなる基体表面に金属粉末を打ち込む方法、特許文献2では、エッチング処理の代わりに表面に微細な擦り傷を付与する方法、特許文献3では、エッチング処理〜アクチベーター処理に代えて高分子材料からなる基材を陽イオン性界面活性剤水溶液中に浸漬し、次いで貴金属ゾル中に浸漬する方法が提案されている。
四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下である導電性塗装膜と、
前記導電性塗装膜上に電気めっきで形成されためっき層と、
を有することを特徴とするめっき付き樹脂成形体。
2.前記導電性塗装膜が中間層上に形成されていることを特徴とする1.に記載のめっき付き樹脂成形体。
3.前記中間層が下地層上に形成されていることを特徴とする2.に記載のめっき付き樹脂成形体。
4.前記樹脂成形体が積層造形された成形体であることを特徴とする1.〜3.のいずれかに記載のめっき付き樹脂成形体。
5.前記樹脂成形体がナイロン樹脂からなることを特徴とする1.〜4.のいずれかに記載のめっき付き樹脂成形体。
6.JIS K5600−4−7による60度鏡面光沢度が90以上であることを特徴とする1.〜5.のいずれかに記載のめっき付き樹脂成形体。
7.樹脂成形体の表面に導電性塗料を塗布して四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下である導電性塗装膜を形成する工程、
前記導電性塗装膜上にめっき層を形成するめっき工程、
を有することを特徴とするめっき付き樹脂成形体製造方法。
8.樹脂成形体の表面に中間層を形成する中間層形成工程、
前記中間層上に導電性塗料を塗布して四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下である導電性塗装膜を形成する工程、
前記導電性塗装膜上にめっき層を形成するめっき工程、
を有することを特徴とするめっき付き樹脂成形体製造方法。
9.樹脂成形体の表面に下地層を形成する下地層形成工程、
前記下地層上に中間層を形成する中間層形成工程、
前記中間層上に導電性塗料を塗布して四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下である導電性塗装膜を形成する工程、
前記導電性塗装膜上にめっき層を形成するめっき工程、
を有することを特徴とするめっき付き樹脂成形体製造方法。
積層造形された樹脂成形体に、めっき処理を施すことで、サンプル等の少量生産の樹脂成形体にめっき層を設けて、実際に金属の風合いを確かめることができる。積層造形された樹脂成形体は、算術平均粗さが大きいため、研磨、あるいは中間層または下地層と中間層とを形成して算術平均粗さを小さくした後に、導電性塗装膜の形成と電気めっき工程とを行うことにより、金属光沢を有する均一なめっき層を得ることができる。
本発明の方法によれば、従来、めっき処理が困難な材料として知られているナイロン樹脂であってもめっき層を形成することができる。ナイロン樹脂は、積層造形による成形が可能な樹脂の中では強度に優れており、本発明によって、強度に優れ、かつ、めっき層が形成されたナイロン樹脂からなる製品を生産することができる。
本発明のめっき付き樹脂成形体の前処理工程では、六価クロム酸等によるエッチング処理工程が不要であり安全性が高い。また、パラジウム等の高価な触媒が不要であり低コストである。
図1に本発明のめっき付き樹脂成形体の前処理工程フロー図を示す。本発明のめっき付き樹脂成形体の前処理工程は、従来と同様の脱脂処理の後に、導電性塗料を塗布して四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下である導電性塗装膜を形成する工程を有する。また、必要に応じて導電性塗装膜と樹脂成形体との間に中間層を塗布し、研磨する中間層形成工程、さらに中間層と樹脂成形体との間に下地層を塗布する下地層形成工程を有する。
本発明のめっき付き樹脂成形体は、四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下である導電性塗装膜と、この導電性塗装膜上に電気めっきで形成されためっき層とを有する。導電性塗装膜の四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下であれば、導電性塗装膜上に電気めっきにより均一なめっき層を形成することができる。それに対し、導電性塗装膜の四端子法による表面抵抗率が30Ω/□より大きければ、めっき浴中に浸して電圧を付与しても均一なめっき層が形成されない。
導電性塗料を塗布する方法は特に制限されない。例えば、立体的で複雑な造形の樹脂成形体に均一に塗膜を形成するためには、ディップ法、スプレー法が好ましい。また、必要な部分にのみ塗布するのであれば、インクジェット、グラビア印刷、スクリーン印刷、または導電性塗装膜が不要な部分をマスキングテープ等で保護した後にディップ法、スプレー法等により部分的に導電性塗装膜を形成することができる。
また、上記した積層造形で得られる樹脂成形体の算術平均粗さは、その製造方法の特性上、通常10.0μmよりも大きい。そのため、表面研磨、中間層形成のいずれか、または両方を行い、算術平均粗さを0.5μm以上7.0μm以下とした後に、導電性塗料を塗布して導電性塗装膜を形成すれば、導電性塗装膜の算術平均粗さを1.0μm以上10.0μm以下とすることができる。例えば、ナイロン樹脂は、積層造形による成形が可能な樹脂の中で最も強度に優れており、ナイロン樹脂からなる積層造形品は、試作のみならず、製品生産への展開が期待されているが、ナイロン樹脂は、研磨すると表面が毛羽立つように粗くなってしまい、研磨により平滑にすることができない。そのため、積層造形されたナイロン樹脂からなる樹脂成形体は、研磨処理を施さず、中間層の形成のみを行い、算術平均粗さを0.5μm以上7.0μm以下とし、この中間層上に導電性塗装膜を形成し、電気めっきによりめっき層を形成することで、金属光沢を有する均一なめっき層を付与することができる。
「実施例1」
脱脂工程として、板状の試料表面をアセトンで洗浄した。試料表面にウレタン樹脂系パテ(関西ペイント株式会社製、商品名:SUウレタンパテ)をスプレー塗布し、P400耐水研磨紙で研磨して下地層を形成し、この下地層上にウレタン樹脂系プラサフ(関西ペイント株式会社製、商品名:SUウレタンプラサフ2エコ)をスプレー塗布し、P400耐水研磨紙で研磨して中間層を形成した。中間層の算術平均粗さRa(非接触)は1.0μmであった。また、中間層の表面形状を、触針式表面粗さ測定器(株式会社小坂研究所製、装置名:Surf Corder SE300)を用いて、JIS B0651:2001に準じて、λc=2.5mm(カットオフ)、測定長さ=12.5mmで測定したところ、算術平均粗さRa(接触)は0.8μm、十点平均粗さRz(接触)は7.1μmであった。
中間層上に、ニッケル系導電性塗料(江戸川合成株式会社製、商品名:エレアースEMI104n)をスプレー塗布し、導電性塗装膜を形成して前処理を終えた。導電性塗装膜の算術平均粗さ(非接触)は3.5μm、算術平均粗さRa(接触)は3.1μm、十点平均粗さRz(接触)は20.5μmであり、中間層よりも粗くなった。これは、導電性塗料に含まれる導電性粒子によるものである。
導電性塗料をカーボン系導電性塗料(藤倉化成株式会社、商品名:ドータイトSH−3A、エポキシ樹脂系)とした以外は、上記実施例1と同様にして導電性塗装膜を形成した。この導電性塗装膜を、上記実施例1と同様にして測定したところ、算術平均粗さ(非接触)は1.4μm、算術平均粗さRa(接触)は0.9μm、十点平均粗さRz(接触)は11.3μm、表面抵抗値1は884Ω、表面抵抗値2は126Ω、表面抵抗率は557Ω/□、体積抵抗率は1.625Ω・cm、付着性は分類1であった。
この導電性塗装膜を形成した試料に、実施例1と同様の条件で電気めっき処理を行ったところ、銅めっきは形成されなかった。
導電性塗装膜による表面抵抗率の制御は困難であるため、無電解ニッケルめっきにより導電性層を形成した。
脱脂工程として、試料表面をアセトンで洗浄した。試料表面の濡れ性改善のため、下記表2に示す組成のアルカリ系溶液(2Lビーカー)中で撹拌子による撹拌(回転速度150rpm)を行いながら、45℃、3分間の親水化処理後、十分に水洗を行った。10倍希釈のピンクシューマー液(日本カニゼン株式会社製)(500mLビーカー)中で30℃、1分間試料を揺動した後(センシタイザー処理)、10秒間水洗(室温、揺動)を実施した。5倍希釈のレッドシューマー液(日本カニゼン株式会社製)(500mLビーカー)中で30℃、1分間試料を揺動した後(アクチベータ処理)、10秒間水洗(室温、揺動)を実施した。センシタイザー処理、水洗、アクチベーター処理、水洗を2回繰り返した後、5倍希釈のブルーシューマー(S−680)液(日本カニゼン株式会社製)(500mLビーカー)中で45℃、10分間、撹拌子による撹拌(回転速度300rpm)を行いながら無電解ニッケルめっき層1を形成して前処理を終えた。
実施例1と同様の条件で電気めっき処理を行い、めっき付き樹脂成形体2を得た。
ナイロン11からなる30mm×25mm×2mmの板状の試料を用い、脱脂工程として、試料表面をアセトンで洗浄した後、アルカリ系溶液による親水化処理は行わずに無電解ニッケルめっき工程に移行した以外は上記実施例2と同様にして、無電解ニッケルめっき層2を形成した。無電解ニッケルめっき層2の算術平均粗さ(非接触)は15.2μm、算術平均粗さRa(接触)は13.3μm、十点平均粗さRz(接触)は86.3μm、表面抵抗値1は275Ω、表面抵抗値2は3.1Ω、表面抵抗率は13.6Ω/□、体積抵抗率は6.8×10−4Ω・cmであった。なお、無電解ニッケルめっき層2の厚さは、上記実施例2と同様にして測定した。
実施例1と同様の条件で電気めっき処理を行い、めっき付き樹脂成形体3を得た。
めっき付き樹脂成形体1の銅めっきは均一に形成されており、金属光沢を有していた。めっき付き樹脂成形体1の光沢度を、光沢計(Sheen製、型番:micro−gloss 155/SO)を用い、JIS K 5600−4−7:1999「塗料一般試験方法−第4部:塗膜の視覚特性−第7節:鏡面光沢度」に準じ、入射角度を60°として測定したところ、138であった。
めっき付き樹脂成形体2は、その大きな算術平均粗さに由来する縞模様が観察されたが、均一な銅めっき層が形成された。めっき付き樹脂成形体2の光沢度は77であった。めっき付き樹脂成形体2の光沢度は、めっき付き樹脂成形体1と比較して低いが、これは表面が粗く拡散光が生じたためである。
めっき付き樹脂成形体3は、親水化処理が行われておらず表面の濡れ性に劣るため、無電解ニッケルめっきによる導電性層が形成されにくく、実施例2と比較して表面抵抗率が大きかった。めっき付き樹脂成形体3は、銅めっき層は形成されたが銅めっきが形成されていない箇所がわずかに認められた。また、その光沢度は17と低かった。これは、表面抵抗率が13.6Ω/□と大きく、実施例1、2と同一の条件では十分な銅めっき層が形成されなかったためである。しかし、電気めっきによる銅めっき層は形成されており、電気めっき条件を最適化することで、均一なめっき層を形成できることが確かめられた。
実施例2、3は、従来の無電解ニッケルめっきにより電気めっきに必要な導電性層を作成したが、電気めっきによるめっき層形成の可否は導電性層の材料には影響されない。導電性層の四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下であれば、この導電性層上に電気めっきにより良好なめっき層が形成できることが確かめられた。
実施例1で得ためっき付き樹脂成形体1の銅めっき層上に、下記表4に示すめっき浴(3Lビーカー)中で空気撹拌を行いながら、50℃、20分間、電流0.45A、電圧1.44Vで電気めっき処理を行い、ニッケルめっき層を形成し、めっき付き樹脂成形体4を得た。
実施例4で得ためっき付き樹脂成形体4のニッケルめっき層上に、下記表5に示すめっき浴(3Lビーカー)中で撹拌子による撹拌(500rpm)を行いながら、40℃、40秒間、電流75mA、電圧2.52Vで電気めっき処理を行い、金めっき層を形成し、めっき付き樹脂成形体5を得た。
上記実施例2で得ためっき付き樹脂成形体2を用いた以外は上記実施例4、5と同様にして、ニッケルめっき層を有するめっき付き樹脂成形体6、金めっき層を有するめっき付き樹脂成形体7を得た。
粉末焼結式の3Dプリンタ(株式会社アスペクト製、装置名:RaFaEl 550C)を用いて、ナイロン12からなる自動車形状の試料を作成した。
上記実施例5と同様にして、脱脂処理、下地層形成、中間層形成、導電性塗装膜形成、電気めっきによる銅/ニッケル/金めっき層を形成し、めっき付き樹脂成形体8を得た。得られためっき付き樹脂成形体8の外観を図2に示す。
めっき付き樹脂成形体8は、その曲面形状のため、算術平均粗さ、光沢が測定できなかったが、金属光沢を有する均一なめっき層が形成できた。
Claims (9)
- 積層造形された樹脂成形体と、
四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下である導電性塗装膜と、
前記導電性塗装膜上に電気めっきで形成されためっき層と、
を有し、
前記導電性塗装膜が形成される表面の、共焦点レーザー顕微鏡を用いてλc(カットオフ)=2.5mmとして測定した非接触式の算術平均粗さが0.5μm以上7.0μm以下であることを特徴とするめっき付き樹脂成形体。 - 前記導電性塗装膜が中間層上に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のめっき付き樹脂成形体。
- 前記中間層が下地層上に形成されていることを特徴とする請求項2に記載のめっき付き樹脂成形体。
- 前記導電性塗装膜表面の、触針式表面粗さ測定機を用いて、JIS B0651:2001に準じてλc(カットオフ)=2.5mmとして測定した接触式の算術平均粗さが1.0μm以上10.0μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のめっき付き樹脂成形体。
- 前記樹脂成形体がナイロン樹脂からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のめっき付き樹脂成形体。
- JIS K5600−4−7による60度鏡面光沢度が90以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のめっき付き樹脂成形体。
- 積層造形され、表面の、共焦点レーザー顕微鏡を用いてλc(カットオフ)=2.5mmとして測定した非接触式の算術平均粗さが0.5μm以上7.0μm以下である樹脂成形体の表面に導電性塗料を塗布して四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下である導電性塗装膜を形成する工程、
前記導電性塗装膜上にめっき層を形成するめっき工程、
を有することを特徴とするめっき付き樹脂成形体製造方法。 - 積層造形された樹脂成形体の表面に表面の、共焦点レーザー顕微鏡を用いてλc(カットオフ)=2.5mmとして測定した非接触式の算術平均粗さが0.5μm以上7.0μm以下である中間層を形成する中間層形成工程、
前記中間層上に導電性塗料を塗布して四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下である導電性塗装膜を形成する工程、
前記導電性塗装膜上にめっき層を形成するめっき工程、
を有することを特徴とするめっき付き樹脂成形体製造方法。 - 積層造形された樹脂成形体の表面に下地層を形成する下地層形成工程、
前記下地層上に表面の、共焦点レーザー顕微鏡を用いてλc(カットオフ)=2.5mmとして測定した非接触式の算術平均粗さが0.5μm以上7.0μm以下である中間層を形成する中間層形成工程、
前記中間層上に導電性塗料を塗布して四端子法による表面抵抗率が30Ω/□以下である導電性塗装膜を形成する工程、
前記導電性塗装膜上にめっき層を形成するめっき工程、
を有することを特徴とするめっき付き樹脂成形体製造方法。
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