JP7333160B2 - 高摺動性樹脂成形体 - Google Patents
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Description
しかしながら、樹脂成形体にブリード性の添加物を含有させる手法では、樹脂成形体表面にベタ付きがあるために、用途が限定されていた。
また、樹脂成形体の表面に無機系のコーティング膜或いは蒸着膜からなる層を設ける手法では、樹脂成形体が変形した場合に、無機系のコーティング膜或いは蒸着膜からなる層が割れたり剥がれたりしてしまい、成型品が変形可能なエラストマー製であることを活用した用途には不向きであった。
1.樹脂成形部品と摺動層とを有する、摺動性樹脂成形体であって、
該樹脂成形部品は、ブチル系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ポリエチレン系樹脂、スチレン系エラストマー、ニトリル系エラストマー、クロロプレン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマーからなる群から選択される1種ま
たは2種以上を含有し、
該摺動層は、パラキシリレン系化合物の重合体蒸着膜からなって、該摺動性樹脂成形体の最表面であり、
該摺動層の厚みは、50nm以上、2μm以下である、
摺動性樹脂成形体。
3.前記パラキシリレン系化合物が下記式で表される化合物を含む、上記1に記載の摺動性樹脂成形体。
工程A)前記パラキシリレン系化合物を気化室内に導入し、100~160℃で気化する工程、
工程B)気化した前記パラキシリレン系化合物を、熱分解室内で、600~690℃でラジカル化する工程、
工程C)5~15μbarに減圧された蒸着室内に、ラジカル化した前記パラキシリレン系化合物を10~400μbarで導入し、前記蒸着室内に別途導入された積層体前駆体の表面に、前記パラキシリレン系化合物を蒸着させると共に重合させて、前記重合体蒸着膜を形成する工程。
6.上記1~5の何れかに記載の摺動性樹脂成形体から作製された、文字入力用キーボード。
7.上記1~5の何れかに記載の摺動性樹脂成形体から作製された、マウスパッド。
特に、表面が、べたつきが生じ易かったり、滑性が悪い樹脂成型品であっても、べたつき感が解消され、滑性が良く、触り心地の良い、高摺動性の樹脂成形体が得られる。
本発明における摺動層は厚みが薄く伸縮性に優れる為、樹脂成型品の弾性や伸縮性を損なわず、且つ摺動層自身も剥離や亀裂を生じない為に、樹脂成形体を折り畳んで収納した場合であっても、高摺動性を保持することが可能である。
また更には、本発明の摺動性樹脂成形体は、摺動層が耐水性を有する為、水洗いすることも可能である。
更に、各図において、凹凸部は明確な角を有するパターンとして例示されているが、角が丸まった形状でもよい。
図2において、エラストマー成型部品は凹凸が有り、摺動層はエラストマー成型部品の凹凸に沿った形状で積層されている。
以下、本発明について図面を用いながら説明する。但し、本発明はこれら具体的に例示された形態や各種具体的に記載された構造に限定されるものではない。
該樹脂成形部品は、ブチル系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ポリエチレン系樹脂からなる群から選択される1種または2種以上を含有する。
該摺動層は、摺動性樹脂成形体の最表面であって、パラキシリレン系化合物の重合体蒸着膜からなる。
本発明の摺動性樹脂成形体における樹脂成形部品は、ブチル系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ポリエチレン系樹脂、スチレン系エラストマー、ニトリル系エラストマー、クロロプレン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマーからなる群から選択される1種または2種以上を含有するものである。
例えば、樹脂成形部品は、成形品部内部または表面部に、電子部品や回路部品、或いは絵柄層等を含むことも可能であり、電気接点等を設けた入力装置であることも可能である。
各樹脂とエラストマーには、共重合体、水素添加品、加硫品も含まれる。
シリコーン系エラストマーとは、シリコーン系樹脂とは、シロキサン結合を主骨格に有し、ケイ素原子上に有機基や官能基を多数備えているエラストマーである。
度ポリエチレン(LLDPE)、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸メチル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸エチル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-プロピレン共重合体等及びこれらの樹脂の混合物が挙げられるが、これらには限定されない。
ニトリル系エラストマーとは、アクリロニトリルと1,3-ブタジエンとの共重合体であり、更に他の重合原料を併用した共重合体も含まれる。
クロロプレン系エラストマーとは、主にクロロプレンを重合原料として用いたエラストマーであり、他の重合原料を併用した共重合体も含まれる。
アクリル系エラストマーとは、主に(メタ)アクリル酸エステルを重合原料として用いたエラストマーであり、他の重合原料を併用した共重合体も含まれる。具体的には、(メタ)アクリル酸エステルと2-クロロエチルビニルエーテルとの共重合体(ACM)、(メタ)アクリル酸エステルとアクリロニトリルとの共重合体(ANM)等が挙げられるが、これらには限定されない。
ウレタン系エラストマーとは、ウレタン結合(-NHCOO-)を主骨格に有するエラストマーである。
そして、本発明における樹脂組成物は、射出成形、圧縮成型、トランスファー成型等の公知の成型方式によって成形され得るものであり、必要に応じて後硬化処理等も可能である。
本発明において、高摺動性とは、べたつき感が無く、滑性が良いことを指す。
本発明において、摺動層は、パラキシリレン系化合物の重合体蒸着膜からなる層であり、摺動性樹脂成形体の最表面に設けられていて、樹脂成形体に摺動性を付与する層である。
摺動層は、厚みが上記範囲であることによって樹脂成形部品に強固に接着することができ、且つ、十分な摺動性を発揮することが出来る。
上記範囲よりもよりも薄いと摺動効果が発揮され難く、上記範囲よりも厚いと摺動層自体が硬くなるため扱い難く、また摺動層形成に長時間を要する為に生産コストも増大する。
摺動層は、パラキシリレン系化合物の重合体蒸着膜からなる層である。
パラキシリレン系化合物の重合体蒸着膜は、例えば、下記の工程A~Cを含む方法によって形成することができる。
工程A)前記パラキシリレン系化合物を気化室内に導入し、100~160℃で気化する工程。
工程B)気化した前記パラキシリレン系化合物を、熱分解室内で、600~690℃でラジカル化する工程。
工程C)5~15μbarに減圧された蒸着室内に、ラジカル化した前記パラキシリレン系化合物を10~400μbarで導入し、前記蒸着室内に別途導入された前記積層体前駆体の表面に、前記パラキシリレン系化合物を蒸着させると共に重合させて、前記重合体蒸着膜を形成する工程。
パラキシリレン系化合物の量が多過ぎると、ラジカルモノマーの密度が高くなりすぎて、樹脂成形部品表面に到達する前にポリマー化が進行し易く、形成される蒸着膜の膜質が低下し、樹脂成形部品と蒸着膜との密着性が低下するため好ましくない。
パラキシリレン系化合物を気化室内で気化する際の温度は、100~160℃が好ましい。100℃よりも低温の場合には気化が不十分になり易い。160℃よりも高温の場合には、気化したパラキシリレン系化合物が化学的不安定になり易く、炭化し易い。
気圧が5μbarよりも低い場合には、ラジカルモノマーの密度が小さくなることで、蒸着膜形成速度が遅くなり、生産効率が低下する。15μbarよりも高い場合には、ラジカルモノマーの密度が高くなりすぎて、樹脂成形部品表面に到達する前にポリマー化が進行し易く、形成される蒸着膜の膜質が低下し、樹脂成形部品と蒸着膜との密着性が低下するため、好ましくない。
ここで、樹脂成形部品は、バッチ処理することが可能である。
洗浄に用いる溶剤としては、樹脂成形部品を溶解、膨潤、劣化させない、汎用的なものを選ぶことができる。具体的な溶剤としては、IPA(イソプロピルアルコール)、酢酸エチル、トルエン、アセトン、MEK(メチルエチルケトン)等が挙げられ、これらの1種または2種以上含む溶剤で洗浄することができるが、これらに限定されない。
樹脂成形部品は、溶剤で洗浄後に、更にプラズマで表面処理することもできる。これによって、表面の添加剤や汚染が更に除去されたり、極性が付与されたり、適切な表面粗さが得られ、重合体蒸着膜との接着性を向上させることができる。
樹脂成形部品は、プラズマで表面処理されることによって、表面の添加剤や汚染が除去されたり、極性が付与されたり、適切な表面粗さが得られ、重合体蒸着膜との接着性を向上させることができる。
具体的なプラズマによる表面処理としては、リアクティブイオンエッチング方式又はダイレクトプラズマ方式のプラズマ処理が挙げられる。処理条件としては、アルゴンガス又は酸素ガス雰囲気1~100Paの気圧下、プラズマ出力10~500W、処理時間5~500秒間が好ましい。
プラズマ処理によって樹脂成形部品の表面に生成しているOH基と、シラン化合物のOHとが脱水縮合して、樹脂成形部品とシラン化合物は結合し、更に、シラン化合物の炭素-炭素2重結合とパラキシリレン系化合物のラジカルとが反応して、シラン化合物と重合体蒸着膜は結合し、結果、重合体蒸着膜は樹脂成形部品に強固に接着する。
また、プラズマ処理、シラン処理、工程Cの間において、樹脂成形部品を外気に触れさせずに、装置内で連続的に処理した場合は、樹脂成形部品の再汚染を防止出来る為、樹脂成形部品は、重合体蒸着膜と更に強固な接着性を得ることができる。
本発明において、摺動層形成に用いられるパラキシリレン系化合物は、好ましくは、下記式(1)、(2)、(3)で示されるパラキシリレン系化合物である。これらのパラキシリレン系化合物は、1種又は2種以上の混合物を用いることができる。
これらパラキシリレン系化合物の市販品としては、非置換パラキシリレンダイマー(SCS(株)製、パリレンN)、モノクロロパラキシリレンダイマー(SCS(株)製、パリレンC)、ジクロロパラキシリレンダイマー(SCS(株)製、パリレンD)、テトラフルオロパラキシリレンダイマー(SCS(株)製、パリレンFVT4)、α,α,α’,α’-テトラフルオロパラキシリレンダイマー(SCS(株)製、パリレンAF4)等が挙げられる。
リマーを生成する。
本発明の摺動性樹脂成形体の用途としては、ブチル系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ポリエチレン系樹脂、スチレン系エラストマー、ニトリル系エラストマー、クロロプレン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマーを用いた成形体が用いられている用途が挙げられ、特に、折り畳み収納可能な、携行用の機器や器材や器財が適している。
具体的には、パソコンやタブレット向けの、文字入力用キーボード、マウスパット等が挙げられる。
パラキシリレン系化合物1:SCS(株)社製パリレンC。モノクロロパラキシリレンダイマー。粉末状。
パラキシリレン系化合物2:SCS(株)社製パリレンN。非置換パラキシリレンダイマー。粉末状。
ブチル系エラストマー1、シリコーン系エラストマー1、ポリエチレン系樹脂1を準備し、それぞれを用いて、腕時計用バンドと、シート(100mm×100mm×300μm)を成型した。
シリコーン系エラストマー1の腕時計用バンドとシートの表面をIPAで洗浄し、表面の汚れ等を除去した。
洗浄したシートを用いて静止摩擦係数と動摩擦係数を測定し、得られた腕時計用バンドを用いて手触り感を評価した。
次いで、洗浄済みの腕時計用バンドとシートを、真空状態の蒸着室(高さ:260mm、φ:250mm、蒸着室内の圧力50μbar)内に置いて固定した。
2gのパラキシリレン系化合物1を気化室に導入し、160℃にて加熱し、気化させ、次いで、気化したパラキシリレン系化合物1を熱分解室に導入し、660℃で加熱し、ラジカル化させた。
蒸着後のシートを用いて静止摩擦係数と動摩擦係数を測定し、蒸着後の腕時計用バンドを用いて手触り感を評価した。更に、腕時計用バンドを100回折り曲げて水洗い後に蒸着膜の異常有無を評価した。
表1の記載に従って、各原材料を用いてシートと腕時計用バンドを作製し、実施例1と同様に操作して、最表面に摺動層を形成して、同様に評価した。各種条件と評価結果を表1に記載した。
表1の記載に従って、各原材料を用いてシートと腕時計用バンドを作製し、摺動層を形成せずに、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に記載した。
[摺動層の厚み]
浜松ホトニクス社製の膜厚測定器Optical NanoGauge膜厚計C10178-02を用いて、得られた樹脂成形体の表面の摺動層の厚みを測定した。
[摺動性]
JIS K 7125に準拠して、樹脂成形体の鏡面ステンレスに対する静止摩擦係数と動摩擦係数を測定した。
摩擦測定機:株式会社東洋精機製作所製摩擦測定機TR-2
錘重量:1000gf
引張りスピード:50mm/分
腕時計用バンドを腕に装着して、手触り感の官能試験を行った。べたつき感が無く、滑り性があれば良好とした。表中には下記基準で記入した。
良好:○
通常:△
悪い:×
実施例1~3のシートは、パラキシリレン系化合物の重合体蒸着膜からなる摺動層が5
0nm~2μmの範囲内であることによって、静止摩擦係数と動摩擦係数が大きく低下して、高い摺動性を示し、腕時計型バンドは手触り感が大きく向上し、折り曲げ・水洗い後も摺動層に異常は見られなかった。
しかし、摺動層が50nm未満の比較例1は不十分な静止摩擦係数と動摩擦係数と手触り感を示し、摺動層が2μmより厚い比較例2は、折り曲げ・水洗い時にバンドの柔軟性の低下(硬化)を感じ、折り曲げ・水洗い後に摺動層が白化してしまった。
2.樹脂成形部品
3.摺動層
11.滑り片のSUS製摩擦係数測定冶具
12.試験片シート
13.錘
20.摩擦測定機
21.試験台
22.可動及びフォースゲージ部
23.鏡面ステンレス板
Claims (7)
- 樹脂成形部品と摺動層とを有する、摺動性樹脂成形体であって、
該樹脂成形部品は、ブチル系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ポリエチレン系樹脂、スチレン系エラストマー、ニトリル系エラストマー、クロロプレン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマーからなる群から選択される1種または2種以上を含有し、
該樹脂成形部品は、リアクティブイオンエッチング方式又はダイレクトプラズマ方式により、アルゴンガス又は酸素ガス雰囲気1~100Paの気圧下、プラズマ出力10~500W、処理時間5~500秒間のプラズマ処理後、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、ビニルメチルジメトキシシランの加水分解物から選択される、炭素-炭素2重結合含有官能基とシラノール基とを有したシラン化合物によって、表面が処理されたものであり、
該摺動層は、パラキシリレン系化合物の重合体蒸着膜からなって、該摺動性樹脂成形体の最表面であり、
該摺動層の厚みは、65nm以上、1000nm以下である、
摺動性樹脂成形体。 - 請求項1に記載の摺動性樹脂成形体の、重合体蒸着膜の製造方法であって、下記の工程A~Cを含む方法。
工程A)前記パラキシリレン系化合物を気化室内に導入し、100~160℃で気化する工程、
工程B)気化した前記パラキシリレン系化合物を、熱分解室内で、600~690℃でラジカル化する工程、
工程C)5~15μbarに減圧された蒸着室内に、ラジカル化した前記パラキシリレン系化合物を10~400μbarで導入し、前記蒸着室内に別途導入された積層体前駆体の表面に、前記パラキシリレン系化合物を蒸着させると共に重合させて、前記重合体蒸着膜を形成する工程。 - 請求項1~4の何れか1項に記載の摺動性樹脂成形体から作製された、文字入力用キーボード。
- 請求項1~4の何れか1項に記載の摺動性樹脂成形体から作製された、マウスパッド。
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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