(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
促進剤が分散されたプラスチックから作製されるプラスチック基材を提供する工程であって、
前記促進剤が、式ＡＭｘＢｙＯｚにより表され、
式ＡＭｘＢｙＯｚにおいて、Ａは、元素の周期律表の第１０族及び第１１族から選択される少なくとも１つの元素であり；Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも１つの三価金属元素であり；Ｂは、ホウ素であり；Ｏは、酸素であり；ｘは０〜２であり；ｙは、０．０１〜２であり、ｚは、１〜４である工程と；
前記プラスチック基材の表面上の所定の領域に照射を行って、前記所定の領域中の前記促進剤を露出させる工程と；
前記プラスチック基材の表面上の照射領域にめっきを施して、前記所定の領域上に第１の金属層を形成する工程と；
前記第１の金属層にめっきを施して、前記第１の金属層上に第２の金属層を形成する工程とを含み、
前記プラスチックが、熱可塑性プラスチック及び熱硬化性プラスチックからなる群より選択され、
前記促進剤が、前記プラスチック基材に均一に分布し、
前記プラスチック基材の表面上の照射領域にレーザが照射され、
前記プラスチック基材の表面上の照射領域に銅めっき又はニッケルめっきが施され、
前記第１の金属層に電気めっき又は化学めっきが施され、
前記レーザの波長が、１５７ｎｍ〜１０．６μｍであり、走査速度が、５００ｍｍ／ｓ〜８，０００ｍｍ／ｓであり、走査ステップが、３μｍ〜９μｍであり、走査時間遅延が、３０μｓ〜１００μｓであり、周波数が、３０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚであり、出力が、３Ｗ〜４Ｗであり、充填距離が、１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とするプラスチック製品を調製する方法。
【請求項２】
第１の金属層が、Ｎｉ層であり、且つ第２の金属層が、Ｃｕ−Ｎｉ層又はＣｕ−Ｎｉ−Ａｕ層であるか、或いは第１の金属層が、Ｃｕ層であり、且つ第２の金属層が、Ｎｉ層又はＮｉ−Ａｕ層である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各Ｎｉ層の厚さが、０．１μｍ〜５０μｍであり；各Ｃｕ層の厚さが、０．１μｍ〜１００μｍであり；且つ各Ａｕ層の厚さが、０．０１μｍ〜１０μｍである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
促進剤の平均直径が、２０ｎｍ〜１００μｍである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
式ＡＭｘＢｙＯｚで表される促進剤が、ＣｕＦｅ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５、ＣｕＡｌ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５、ＣｕＧａ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５、ＣｕＢ２Ｏ４、及びＣｕＢ０．７Ｏ２からなる群より選択される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
熱可塑性プラスチックが、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリ芳香族エーテル、ポリエステル−イミド、ポリカーボネート／アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン複合材、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリ（エーテルエーテルケトン）、ポリベンズイミダゾール、液晶ポリマー、及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択され；熱硬化性プラスチックが、フェノール樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
促進剤の量が、プラスチック基材の１重量％〜４０重量％であり、前記プラスチック基材が、酸化防止剤、光安定剤、潤滑剤、及び無機充填剤からなる群より選択される少なくとも１つの添加剤を更に含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１０年２月２６日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された中国特許出願第２０１０１０１１７１２５．４号の優先権及びその利益を主張し、前記出願の全体を参照することにより本願に援用する。
【０００２】
本開示は、プラスチック製品を調製する方法、及び該方法を用いて作製されるプラスチック製品に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属化プロセスは、コーティング又は析出により、プラスチック基材等の非金属基材上に金属層を形成するために用いられる。理論に縛られるものではないが、金属化プロセスは、電気信号及び／又は磁気信号を伝達又は伝送する基材の能力を改善することができると考えられている。
【０００４】
電磁気信号伝導経路として表面上に金属層を有するプラスチック基材は、自動車、製造業、コンピュータ、遠距離通信等で広く用いられている。金属層の選択的形成は、かかるプラスチック製品を調製するための重要なプロセスの１つである。金属層を形成する従来の方法は、通常、後続の化学めっきを実施できるように、プラスチック基材の表面上に触媒中心として金属コアを形成することにより行われる。しかし、設備に対する厳格な要件が必要とされる場合、前記金属コアの形成に関連するプロセスは、複雑になると同時に、エネルギー消費量も高くなる。更に、コーティング層とプラスチック基材との間の接着力も低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の目的は、先行技術に存在する問題点のうちの少なくとも１つを解決することにある。したがって、プラスチック製品を調製する方法であって、少ないエネルギー消費量でプラスチックの金属化が容易に実施され、且つ金属層とプラスチック基材との間の接着力が高い方法を提供する。更に、前記方法を用いて作製されるプラスチック製品であって、コーティング層とプラスチック基材又は非金属基材との間の接着力が高いプラスチック製品を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の態様によれば、プラスチック製品を調製する方法が提供される。前記方法は、促進剤が分散されたプラスチックから作製されるプラスチック基材を提供する工程と；前記プラスチック基材の表面上の所定の領域に照射を行って、前記所定の領域中の前記促進剤を露出させる工程と；前記プラスチック基材の表面上の照射領域にめっきを施して、前記所定の領域上に第１の金属層を形成する工程と；前記第１の金属層にめっきを施して、前記第１の金属層上に第２の金属層を形成する工程とを含む。前記促進剤は、式ＡＭｘＢｙＯｚ及び／又はＡ’Ｍ’ｍＯｎにより表される。式ＡＭｘＢｙＯｚにおいて、Ａは、元素の周期律表の第１０族及び第１１族から選択される少なくとも１つの元素であり；Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも１つの三価金属元素であり；Ｏは、酸素であり；ｘは０〜２であり；ｙは、０．０１〜２であり、ｚは、１〜４である。式Ａ’Ｍ’ｍＯｎにおいて、Ａ’は、元素の周期律表の第９族、第１０族、及び第１１族から選択される少なくとも１つの元素であり；Ｍ’は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＰｏからなる群より選択される少なくとも１つの元素であり；Ｏは、酸素であり；ｍは、０．０１〜２であり；ｎは、２〜４である。
【０００７】
本開示の別の態様によれば、促進剤を含むプラスチック基材と；前記プラスチック基材の表面上に第１の金属層及び第２の金属層とを含むプラスチック製品が提供される。前記促進剤は、式ＡＭｘＢｙＯｚ及び／又はＡ’Ｍ’ｍＯｎにより表される。式ＡＭｘＢｙＯｚにおいて、Ａは、元素の周期律表の第１０族及び第１１族から選択される少なくとも１つの元素であり；Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも１つの三価金属元素であり；Ｏは、酸素であり；ｘは０〜２であり；ｙは、０．０１〜２であり、ｚは、１〜４である。式Ａ’Ｍ’ｍＯｎにおいて、Ａ’は、元素の周期律表の第９族、第１０族、及び第１１族から選択される少なくとも１つの元素であり；Ｍ’は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＰｏからなる群より選択される少なくとも１つの元素であり；Ｏは、酸素であり；ｍは、０．０１〜２であり；ｎは、２〜４である。
【０００８】
促進剤を含有する表面上で選択的化学めっきを直接実施することができ、且つ、金属酸化物である一般式ＡＭｘＢｙＯｚ及び／又はＡ’Ｍ’ｍＯｎにより表される促進剤が純金属に還元されなければ、プラスチックを分解することはないということを本発明者らは見出した。本開示の実施形態によれば、前記促進剤は、プラスチック基材に均一に分布することができ、且つ多くのエネルギーを消費することなしに前記促進剤を純金属に還元されるため、前記プラスチック基材の表面上の所定の領域を例えばレーザで気化させて促進剤を露出させることができる。更に、電気めっき又は化学めっきを施して、所望の金属層を形成することで、簡単なプロセス、低エネルギー消費量、及び低コストで表面を選択的に金属化することができる。更に、化学めっき後のコーティング層とプラスチック基材との間の接着力を高めて、それから製造されるプラスチック製品の品質を向上させるように、プラスチック基材中に促進剤を均一に分布させることができる。
【０００９】
本開示の実施形態の更なる態様及び利点について、以下にその一部を記載するが、これらは、以下の記載から一部明らかになる、又は本開示の実施形態を実施することによって理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の実施形態についてより詳細に言及する。本明細書に記載される実施形態は、説明的、例示的なものであり、本開示の概要を理解するために用いられる。前記実施形態は、本開示を限定するものであると解釈されるべきではない。同一若しくは類似の要素、又は同一若しくは類似の機能を有する要素は、明細書全体を通して類似の符号により示される。
【００１１】
本開示の例示的、非限定的な実施形態において、プラスチック製品を調製する方法を提供する。前記方法は、促進剤が分散されたプラスチックから作製されるプラスチック基材を提供する工程を含んでいてもよい。前記促進剤は、式ＡＭｘＢｙＯｚを有していてもよく、式中、Ａは、元素の周期律表の第１０族及び第１１族から選択される少なくとも１つの元素であり；Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも１つの三価金属元素であり；Ｏは、酸素であり；ｘは０〜２であり；ｙは、０．０１〜２であり、ｚは、１〜４である。前記促進剤は、別の式Ａ’Ｍ’ｍＯｎを有していてもよく、式中、Ａ’は、元素の周期律表の第９族、第１０族、及び第１１族から選択される少なくとも１つの元素であり；Ｍ’は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＰｏからなる群より選択される少なくとも１つの元素であり；Ｏは、酸素であり；ｍは、０．０１〜２であり；ｎは、２〜４である。前記方法は、前記プラスチック基材の表面上の所定の領域に、任意でレーザにより照射を行って、前記促進剤の少なくとも一部を露出させる工程と；前記プラスチック基材の表面上の照射領域にめっきを施して、前記所定の領域上に第１の金属層を形成する工程と；前記第１の金属層にめっきを施して、前記第１の金属層上に第２の金属層を形成する工程とを更に含んでいてもよい。
【００１２】
促進剤
例示的、非限定的な実施形態において、促進剤は、式ＡＭｘＢｙＯｚを有していてもよく、式中、Ａは、元素の周期律表の第１０族及び第１１族から選択される少なくとも１つの元素であり；Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、及び希土類元素からなる群より選択される少なくとも１つの三価金属元素であり；Ｏは、酸素であり；ｘは０〜２であり；ｙは、０．０１〜２であり、ｚは、１〜４である。前記促進剤は、別の式Ａ’Ｍ’ｍＯｎを有していてもよく、式中、Ａ’は、元素の周期律表の第９族、第１０族、及び第１１族から選択される少なくとも１つの元素であり；Ｍ’は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＰｏからなる群より選択される少なくとも１つの元素であり；Ｏは、酸素であり；ｍは、０．０１〜２であり；ｎは、２〜４である。例えば、前記促進剤は、式ＡＭｘＢｙＯｚを有していてもよく、式中、Ａは、Ｃｕ又はＮｉであってもよい。特に、好適な促進剤は、ＣｕＦｅ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５、ＣｕＮｉ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５、ＣｕＡｌ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５、ＣｕＧａ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５、ＣｕＢ２Ｏ４、及びＣｕＢ０．７Ｏ２からなる群より選択することができる。前記促進剤は、別の式Ａ’Ｍ’ｍＯｎを有していてもよく、式中、Ａ’は、Ｃｏ、Ｎｉ、又はＣｕであってもよい。特に、好適な促進剤としては、ＣｕＭｏ０．７Ｏ３、ＣｕＭｏ０．５Ｏ２．５、ＣｕＭｏＯ４、ＣｕＷＯ４、又はＣｕＳｅＯ４を挙げることができるが、これらに限定されない。
【００１３】
理論に縛られるものではないが、一般式ＡＭｘＢｙＯｚ又はＡ’Ｍ’ｍＯｎにより表される促進剤は、直接銅めっき又はニッケルめっきに有利な場合があり、プラスチックの分解を防ぐか又は軽減するよう機能することができると考えられる。
【００１４】
非限定的な実施形態において、促進剤の平均直径は、約２０ｎｍ〜約１００μｍであってもよく、好ましくは約５０ｎｍ〜約１０μｍであり、更に好ましくは約２００ｎｍ〜約４μｍである。促進剤の量は、プラスチック基材の約１重量％〜約４０重量％であってもよく、特に好ましくは約１重量％〜約３０重量％であり、更に好ましくは約２重量％〜約１５重量％である。
【００１５】
更なる例示的、非限定的な実施形態において、促進剤は、プラスチック中に均一に分散することができる。理論に縛られるものではないが、プラスチック中に促進剤が均一に分散することは、金属層とプラスチック基材とを強力に接着させるのに役立つと考えられている。
【００１６】
促進剤は、当業者に周知である任意の化合物であってもよい。促進剤は、市販品であってもよく、例えば、Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ  Ｗｅｉｂｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｐ．Ｒ．Ｃ．から市販されているＣｕＷＯ４、又は株式会社ミツワ化学から市販されているＣｕＳｅＯ４であってもよい。更に、促進剤は、自ら調製してもよく、好適な促進剤の調製方法は、当業者に周知である。例えば、ＣｕＧａ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５を調製する方法は、５８ｇのＣｕＯ、３４ｇのＧａ２Ｏ３、１４ｇのＢ２Ｏ３を混合及びボールミル粉砕して、混合物を形成する工程と；約１，０００℃の温度で約２時間、前記混合物を焼成して、平均粒径が約１．０μｍ〜約２．５μｍであり、且つＩＣＰ−ＡＥＳにより試験したときの組成がＣｕＧａ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５である促進剤を形成する工程とを含む。同様に、ＣｕＭｏＯ４を調製する方法は、３６ｇのＣｕＯ及び６５ｇのＭｏＯ３を混合及びボールミル粉砕して、混合物を形成する工程と；約８００℃の温度で約２時間、前記混合物を焼成して、ＸＲＤにより試験したときの組成がＣｕＭｏＯ４である促進剤を形成する工程とを含む。
【００１７】
化学めっき用の核又は粒として用いることができるのは、純Ｃｕ及び純Ｐｄ等の純金属を除く、ナノ−ＣｕＯは、化学めっき中にプラスチック表面上の金属原子が化学析出する速度を大幅に向上させ得ることが、多くの研究により示されている。Ａｌａｄｉｎ  Ｒｅａｇｅｎｔ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から市販されている平均粒径約４０ｎｍのナノ−ＣｕＯ粒子は、従来の化学めっき溶液中で、ナノ−ＣｕＯ粒子の表面上におけるＣｕ析出速度を上昇させ得ることを本発明者らは見出した。しかし、ナノ−ＣｕＯは、プラスチックの分解を引き起こすこともある。多くの実験を行うことにより、一般式ＡＭｘＢｙＯｚ又はＡ’Ｍ’ｍＯｎにより表される促進剤を表面処理に用いることができ、且つ前記促進剤は、長期間プラスチック中に留まりながらもプラスチックの分解を引き起こすことなしに、促進剤の表面上におけるＣｕ又はＮｉの化学析出を促進できることを本発明者らは見出した。
【００１８】
本開示の実施形態によれば、促進剤は、プラスチック基材中に均一に分布することができ、また、後続の化学めっきを前記促進剤の表面上で直接実施することができるように、前記促進剤と前記プラスチック基材との間の接着力が非常に高い。結果として、コーティング層とプラスチック基材との間の接着力を著しく高めることができる。
【００１９】
プラスチック
例示的、非限定的な実施形態において、プラスチックは、熱可塑性プラスチックであっても、熱硬化性プラスチックであってもよい。前記熱可塑性プラスチックは、ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエステル、ポリアミド、ポリ芳香族エーテル、ポリエステル−イミド、ポリカーボネート／アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン複合材（ＰＣ／ＡＢＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリ（エーテルエーテルケトン）（ＰＥＥＫ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択することができる。前記ポリオレフィンは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、又はポリ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）（ＡＢＳ）から選択することができる。前記ポリエステルは、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリ（ジアリルイソフタレート）（ＰＤＡＩＰ）、ポリ（ジアリルフタレート）（ＰＤＡＰ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から選択することができる。前記ポリアミドは、ポリヘキサメチレンアジポアミド（ＰＡ−６６）、ポリ（ヘキサメチレンアゼロアミド）（ＰＡ−６９）、ポリヘキサメチレンスクシンアミド（ＰＡ−６４）、ポリ（ヘキサメチレンドデカノアミド）（ＰＡ−６１２）、ポリ（ヘキサメチレンセバコアミド）（ＰＡ−６１０）、ポリ（デカメチレンセバコアミド）（ＰＡ−１０１０）、ポリウンデカノアミド（ＰＡ−１１）、ポリドデカノアミド（ＰＡ−１２）、ポリカプリルラクタム（ＰＡ−８）、ポリ（９−アミノノナン酸）（ＰＡ−９）、ポリカプロラクタム（ＰＡ−６）、ポリ（ｐ−フェニテンテレフタルアミド）（ＰＰＴＡ）、ポリ−ｍ−キシレンアジポアミド（ＭＸＤ６）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド（ＰＡ６Ｔ）、又はポリ（ノナメチレンテレフタルアミド）（ＰＡ９Ｔ）から選択することができる。前記液晶ポリマー（ＬＣＰ）は、剛直な鎖を含み、且つ液相中で高度に秩序立った構造の領域を形成することができるポリマーであってもよい。前記熱硬化性プラスチックは、フェノール樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択することができる。
【００２０】
プラスチック中における促進剤の分散
例示的、非限定的な実施形態において、混合し、次いで、限定されるものではないが、任意で行われる成形プロセスにより、プラスチック中に促進剤を分散させることができる。幾つかの実施形態では、密閉式混合機、単軸押出成形機、二軸押出成形機、又は混合機を用いることにより、プラスチック中に促進剤を分散させることができる。幾つかの実施形態では、「プラスチック基材」という用語は、促進剤が配置又は分散されたプラスチックを意味する。促進剤をプラスチックに分散させた後、射出成形、吹込成形、抽出成形、又はホットプレス成形により、様々な種類の形状にプラスチック基材を成形することができる。
【００２１】
添加剤
例示的、非限定的な実施形態において、プラスチック基材は、酸化防止剤、光安定剤、潤滑剤、及び無機充填剤からなる群より選択される、少なくとも１つの周知の市販されている添加剤を更に含んでもよい。
【００２２】
非限定的な実施形態において、前記酸化防止剤は、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能な酸化防止剤１０９８、１０７６、１０１０、又は１６８であってもよい。前記酸化防止剤の量は、プラスチック基材の約０．０１重量％〜約２重量％であってもよい。前記酸化防止剤は、プラスチック基材の耐酸化性を高めることができる。
【００２３】
前記光安定剤は、任意の市販されている光安定剤であってもよく、特に、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能な光安定剤９４４等のヒンダードアミン光安定剤である。前記光安定剤の量は、プラスチック基材の約０．０１重量％〜約２重量％であってもよい。前記光安定剤は、プラスチック基材の光安定性を高めることができる。
【００２４】
非限定的な実施形態において、前記潤滑剤は、メチルポリシロキサン、エチレンと酢酸ビニルとから形成されるＥＶＡワックス、ポリエチレンワックス、ステアリン酸塩、及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択することができる。前記潤滑剤の量は、プラスチック基材の約０．０１重量％〜約２重量％であってもよい。前記潤滑剤は、プラスチック基材を均一に混合することができるように、プラスチックの流動性を高めることができる。
【００２５】
非限定的な実施形態において、前記無機充填剤は、タルカムパウダー、炭酸カルシウム、グラスファイバー、ケイ酸カルシウム繊維、酸化スズ、及びカーボンブラックからなる群より選択することができる。グラスファイバーは、レーザを照射されるとプラスチック基材のエッチング深さを増加させることができ、これは、化学銅めっき中のＣｕの接着にとって好ましい。酸化スズ、特に、ナノ酸化スズ、又はカーボンブラックは、レーザのエネルギー利用率を高めることができる。更なる実施形態において、前記無機充填剤は、ガラスビーズ、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、真珠粉末、ウォラストナイト、珪藻土、カオリン、微粉炭、陶磁器用粘土、雲母、油頁岩灰、アルミノケイ酸、アルミナ、カーボンファイバー、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択することができ；特に、環境及びヒトの健康に対して有害な元素であるＣｒ等を含まないものである。前記無機充填剤の量は、プラスチック基材の約１重量％〜約７０重量％であってもよい。
【００２６】
照射
例示的、非限定的な実施形態において、プラスチック基材の表面上の所定の領域に照射を行って、促進剤の少なくとも一部を露出させる。本開示の実施形態によれば、本開示の方法によって、プラスチック基材の表面上に所望のパターンを形成することができる。ある実施形態では、プラスチック基材の表面上の所定の領域をレーザで曝露することにより照射を行ってもよい。ある実施形態では、プラスチック基材の表面上の所定の領域に、任意でレーザを照射して、促進剤を露出させてもよい。レーザ装置は、ＣＯ２レーザマーキングシステム等の従来の赤外レーザであってもよい。非限定的な実施形態において、レーザの波長は、約１５７ｎｍ〜約１０．６μｍ、走査速度は、約５００ｍｍ／ｓ〜約８，０００ｍｍ／ｓ、走査ステップは、約３μｍ〜約９μｍ、走査時間遅延は、約３０μｓ〜約１００μｓ、周波数は、約３０ｋＨｚ〜約４０ｋＨｚ、出力は、約３Ｗ〜約４Ｗ、充填距離は、約１０μｍ〜約５０μｍであってもよい。本開示の幾つかの実施形態によれば、レーザの出力は、促進剤を変化させたり、劣化させたり、促進剤が純金属に還元されたりすることなしに、促進剤を露出させるのに十分な程度であればよい。
【００２７】
非限定的な実施形態において、促進剤を露出させて、凹凸のある空隙を有する微視的に粗い表面を形成できるように、プラスチック基材の厚さは、約５００μｍ超であってよく、前記プラスチック基材の照射部分の深さは、約２０μｍ未満であってよい。後続の化学銅めっきプロセス又は化学ニッケルめっきプロセス中、銅又はニッケルは、前記粗い表面の空隙に埋め込まれて、プラスチック基材と強力に接着することができる。ある実施形態では、促進剤を含まない領域は、照射されない。理論に縛られるものではないが、これらの領域は、析出速度が遅く、且つ接着力が低い可能性があると考えられる。前記領域に僅かに金属が析出する可能性があるものの、例えば、限定するものではないが、超音波洗浄により前記金属を容易に除去することができる。このように、理論に縛られるものではないが、プラスチック基材の表面上の必要な領域において金属化を制御することができると考えられる。
【００２８】
前記所定の領域は、プラスチック基材の表面全体であってもよく、プラスチック基材の表面の一部であってもよい。
【００２９】
プラスチック基材の気化により、プラスチック煙が生じ、それが落下して、露出した促進剤を被覆することがある。更なる例示的、非限定的な実施形態では、換気装置を用いて、照射プロセス中に発生又は導入された霧を除去してもよい。更に、幾つかの非限定的な実施形態では、レーザ照射後に、プラスチック基材を超音波洗浄してもよい。
【００３０】
本開示の実施形態によれば、促進剤が存在しないプラスチック基材の表面上には、化学めっき析出物は、実質的に存在しない。したがって、電気めっき速度は、非常に遅く、接着力も低い。たとえ少量の化学析出物が存在していたとしても、容易に除去することができる。したがって、本開示によれば、直接選択的表面金属化法を容易に行うことができる。
【００３１】
第１のめっき
ある実施形態では、照射後、プラスチック基材の表面上の所定の領域において、促進剤を露出させることができる。前記促進剤の表面上で化学銅めっき及び／又は化学ニッケルめっきを実施することにより、プラスチック基材とめっき層とを比較的強力に接着させることができる。
【００３２】
非限定的な実施形態では、レーザ照射後、照射領域において促進剤を露出させることができる。その後、前記促進剤の表面上で銅めっき又はニッケルめっきを実施してもよい。銅めっき又はニッケルめっき法は、当業者に周知であり、例えば、照射されたプラスチック基材を銅めっき溶液又はニッケルめっき溶液（下記）と接触させる方法が挙げられる。理論に縛られるものではないが、露出した促進剤は、銅イオン又はニッケルイオンを銅粉末又はニッケル粉末に還元するのに適している可能性があると考えられ、前記銅粉末又はニッケル粉末は、前記促進剤の表面を被覆し、前記促進剤の表面上に高密度の銅層又はニッケル層を速やかに形成することができる。
【００３３】
更なるめっき
非限定的な実施形態において、第１のめっき後、銅層又はニッケル層に、１以上の化学めっき層又は電気めっき層を適用してもよい。例えば、促進剤の表面上に第１のニッケル層を形成した後、化学めっきにより前記第１のニッケル層上に銅層を形成してもよく、次いで、化学めっきにより前記銅層上に第２のニッケル層を形成して、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｎｉ構造を有する複合プラスチック製品を形成してもよい。特に、フラッシュめっきにより前記複合プラスチック製品上に金層を形成して、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ａｕ構造を有するプラスチック製品を形成してもよい。
【００３４】
更なる例示的、非限定的な実施形態において、促進剤の表面上に第１の銅層を形成した後、めっきにより前記第１の銅層上にニッケル層を形成して、Ｃｕ−Ｎｉ構造を形成してもよい。特に、フラッシュめっきにより前記Ｃｕ−Ｎｉ層上に金層を形成して、Ｃｕ−Ｎｉ−Ａｕ構造を形成してもよい。
【００３５】
幾つかの非限定的な実施形態において、ニッケル層の厚さは、約０．１μｍ〜約５０μｍ、特に、約１μｍ〜約１０μｍ、更に、約２μｍ〜約３μｍであってもよい。銅層の厚さは、約０．１μｍ〜約１００μｍ、特に、約１μｍ〜約５０μｍ、更に、約５μｍ〜約３０μｍであってもよい。金層の厚さは、約０．０１μｍ〜約１０μｍ、特に、約０．０１μｍ〜約２μｍ、更には、約０．１μｍ〜約１μｍであってもよい。
【００３６】
化学銅めっき溶液、化学ニッケルめっき溶液、電気銅めっき溶液、電気ニッケルめっき溶液、及び金フラッシュめっき溶液は、当業者に周知である。非限定的な実施形態において、化学銅めっき溶液は、銅塩及び還元剤を含んでいてもよく、ｐＨ値は、約１２〜約１３である。前記還元剤は、銅イオンを純銅に還元することができる。前記還元剤は、グリオキシル酸、ヒドラジン、次亜リン酸ナトリウム、及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択することができる。別の実施形態では、ＮａＯＨ及びＨ２ＳＯ４によりｐＨ値が約１２．５〜約１３に調整されている化学めっき溶液は、０．１２ｍｏｌ／ＬのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．１４ｍｏｌ／ＬのＮａ２ＥＤＴＡ・２Ｈ２Ｏ、１０ｍｇ／Ｌのフェロシアン化カリウム、１０ｍｇ／Ｌの２，２’−ビピリジン、及び約０．１０ｍｏｌ／Ｌのグリオキシル酸（ＨＣＯＣＯＯＨ）溶液を含んでもよい。非限定的な実施形態において、銅めっきは、約１０分間〜約２４０分間実施してもよい。約８５℃〜約９０℃の温度で、ＮａＯＨによりｐＨ値が約５．２に調整されている化学めっき溶液は、２３ｇ／Ｌの硫酸ニッケル、１８ｇ／Ｌの次亜リン酸ナトリウム、２０ｇ／Ｌの乳酸、及び１５ｇ／Ｌのリンゴ酸を含んでもよい。非限定的な実施形態において、ニッケルめっきは、約８分間〜約１５分間実施してもよい。
【００３７】
金フラッシュめっきは、当業者に周知である。非限定的な実施形態において、フラッシュめっき溶液は、ＢＧ−２４中性金めっき溶液であってもよく、これは、Ｓｈｅｎｚｈｅｎ  Ｊｉｎｇｙａｎｃｈｕａｎｇ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｐ．Ｒ．Ｃ．から市販されている。
【００３８】
プラスチック製品は、上記プラスチック基材と、前記プラスチック基材の表面上に存在する第１の金属層及び第２の金属層とを含む。前記第１の金属層は、Ｎｉ層であり、且つ前記第２の金属層は、Ｃｕ−Ｎｉ層又はＣｕ−Ｎｉ−Ａｕ層であるか、或いは、前記第１の金属層は、Ｃｕ層であり、且つ前記第２の金属層は、Ｎｉ層又はＮｉ−Ａｕ層である。各ニッケル層の厚さは、約０．１μｍ〜約５０μｍであり、各銅層の厚さは、約０．１μｍ〜約１００μｍであり、各金層の厚さは、約０．０１μｍ〜約１０μｍである。
【実施例】
【００３９】
本開示の幾つかの実施例により、本開示の更なる詳細を以下に示す。
【００４０】
（実施例１）
プラスチック製品を調製する方法は、以下の工程を含む。
【００４１】
ａ）高速ボール粉砕機内で約１０時間ＣｕＦｅ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５をボールミル粉砕して、平均直径約７００ｎｍの粉末を形成し；次いで、重量比約１００：１０：３０：０．２で、ＰＰ樹脂、ＣｕＦｅ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５粉末、ケイ酸カルシウム繊維、及び酸化防止剤１０１０を高速混合機内で混合して、混合物を調製し；次いで、Ｎａｎｊｉｎｇ  Ｒｕｂｂｅｒ＆Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ  Ｐｌａｎｔ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｐ．Ｒ．Ｃ．から入手可能な二軸押出成形機により前記混合物を押出成形及び造粒し、次いで、射出成形して、ＬＥＤ（発光ダイオード）ランプ用回路基板の基材を形成した。
【００４２】
ｂ）Ｓｈｅｎｚｈｅｎ  ＴＥＣ−Ｈ  ＬＡＳＥＲ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｐ．Ｒ．Ｃ．から入手可能なＤＰＦ−Ｍ１２赤外レーザ（波長：約１，０６４ｎｍ、走査速度：約１，０００ｍｍ／ｓ、走査ステップサイズ：約９μｍ、走査時間遅延：約３０μｓ、周波数：約４０ｋＨｚ、出力：約３Ｗ、及び充填距離：約５０μｍ）により、前記基材上に金属回路パターンを形成した。次いで、前記プラスチック製品の表面を超音波洗浄した。
【００４３】
ｃ）化学ニッケルめっき溶液に約１０分間、前記基材を浸漬して、厚さ約３μｍの第１のニッケル層を形成し；次いで、化学銅めっき溶液に約４時間、前記基材を浸漬して、前記第１のニッケル層上に厚さ約１３μｍの銅層を形成し；その後、前記化学ニッケルめっき溶液に約１０分間、前記基材を再度浸漬して、前記銅層上に厚さ約３μｍの第２のニッケル層を形成し；最後に、前記基材にフラッシュめっきを施して、前記第２のニッケル層上に厚さ約０．０３μｍの金層を形成し、ＬＥＤランプの回路基板用基材としてのプラスチック製品を形成した。前記銅めっき溶液は、約０．１２ｍｏｌ／ＬのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏと、約０．１４ｍｏｌ／ＬのＮａ２ＥＤＴＡ・２Ｈ２Ｏと、約１０ｍｇ／Ｌのフェロシアン化カリウムと、約１０ｍｇ／Ｌの２，２’−ビピリジンと、約０．１０ｍｏｌ／Ｌのグリオキシル酸（ＨＣＯＣＯＯＨ）とを含有し、ｐＨ値は、ＮａＯＨ及びＨ２ＳＯ４により約１２．５〜約１３に調整した。前記ニッケルめっき溶液は、約２３ｇ／Ｌの硫酸ニッケルと、約１８ｇ／Ｌの次亜リン酸ナトリウムと、約２０ｇ／Ｌの乳酸と、約１５ｇ／Ｌのリンゴ酸とを含有し、ｐＨ値は、ＮａＯＨにより約５．２に調整した。金ストライクめっき溶液は、Ｓｈｅｎｚｈｅｎ  Ｊｉｎｇｙａｎｃｈｕａｎｇ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｐ．Ｒ．Ｃ．から市販されているＢＧ−２４中性金めっき溶液を用いた。
【００４４】
（実施例２）
実施例２の方法は、以下の点を除いて実施例１と実質的に同様である。
【００４５】
工程ａ）において、ＣｕＢ２Ｏ４をボールミル粉砕して、平均直径約８００ｎｍの粉末を形成し；前記粉末を乾燥させ、重量比約２０：１００：３０：０．２で、前記粉末をＰＥＥＫ樹脂、グラスファイバー、及び酸化防止剤１６８を高速混合機内で混合して、混合物を調製し：次いで、前記混合物を押出成形及び造粒し、次いで、射出成形して、基材を形成した。
【００４６】
工程ｃ）において、化学ニッケルめっき溶液に約８分間、前記基材を浸漬して、厚さ約２μｍの第１のニッケル層を形成し；その後、化学銅めっき溶液に約４時間、前記基材を浸漬して、前記第１のニッケル層上に厚さ約１３μｍの銅層を形成し；次いで、前記化学ニッケルめっき溶液に約１０分間、前記基材を再度浸漬して、前記銅層上に厚さ約３μｍの第２のニッケル層を形成し；最後に、前記基材にフラッシュめっきを施して、前記第２のニッケル層上に厚さ約０．０３μｍの金層を形成し、自動車モータの電子コネクタ用シェルとしてのプラスチック製品を形成した。
【００４７】
（参考例３）
参考例３の方法は、以下の点を除いて実施例１と実質的に同様である。
【００４８】
工程ａ）において、ＣｕＷＯ４をボールミル粉砕して、平均直径約８００ｎｍの粉末を形成し；前記粉末を乾燥させ、重量比約１０：１００：３０：０．２：０．１で、前記粉末をＰＥＳ樹脂、チタン酸カリウムウイスカ、酸化防止剤１０１０、及びポリエチレンワックスを高速混合機内で混合して、混合物を調製し：次いで、前記混合物を押出成形及び造粒し、次いで、射出成形して、基材を形成した。
【００４９】
工程ｃ）において、化学銅めっき溶液に約３時間、前記基材を浸漬して、厚さ約５μｍの銅層を形成し；次いで、化学ニッケルめっき溶液に約１０分間、前記基材を浸漬して、前記銅層上に厚さ約３μｍのニッケル層を形成し、電子コネクタ用シェルとしてのプラスチック製品を形成した。
【００５０】
（参考例４）
参考例４の方法は、以下の点を除いて実施例１と実質的に同様である。
【００５１】
工程ａ）において、ＣｕＭｏ０．５Ｏ２．５をボールミル粉砕して、平均直径約９００ｎｍの粉末を形成し；前記粉末を乾燥させ、重量比約１０：１００：０．２：０．１で、前記粉末をＰＣ樹脂、酸化防止剤１０７６、及びポリエチレンワックスを高速混合機内で混合して、混合物を調製し：次いで、前記混合物を押出成形及び造粒し、次いで、吹込成形して、基材を形成した。
【００５２】
工程ｃ）において、化学ニッケルめっき溶液に約１０分間、前記基材を浸漬して、厚さ約３μｍの第１のニッケル層を形成し；次いで、化学銅めっき溶液に約２時間、前記基材を浸漬して、前記第１のニッケル層上に厚さ約６μｍの銅層を形成し；最後に、化学ニッケルめっき溶液に約１２分間、前記基材を再度浸漬して、前記銅層上に厚さ約４μｍの第２のニッケル層を形成し；自動車の電子部品用シェルとしてのプラスチック製品を形成した。
【００５３】
（実施例５）
実施例５の方法は、以下の点を除いて実施例１と実質的に同様である。
【００５４】
工程ａ）において、ＣｕＮｉ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５をボールミル粉砕して、平均直径約９００ｎｍの粉末を形成し；前記粉末を乾燥させ、重量比約１０：１００：１０：０．２：０．１で、前記粉末をＰＰＯ樹脂、ケイ酸カルシウム繊維、酸化防止剤１０７６、及びポリエチレンワックスを高速混合機内で混合して、混合物を調製し、次いで、二軸押出成形機により前記混合物を押出成形及び造粒し、次いで、射出成形して、基材を形成した。
【００５５】
工程ｃ）において、化学ニッケルめっき溶液に約８分間、前記基材を浸漬して、厚さ約２μｍの第１のニッケル層を形成し；次いで、化学銅めっき溶液に約４時間、前記基材を浸漬して、前記第１のニッケル層上に厚さ約１５μｍの銅層を形成し；次いで、前記化学ニッケルめっき溶液に約１０分間、前記基材を再度浸漬して、前記銅層上に厚さ約３μｍの第２のニッケル層を形成し；最後に、前記基材にフラッシュめっきを施して、前記第２のニッケル層上に厚さ約０．０３μｍの金層を形成し；太陽電池の屋外コネクタ用シェルとしてのプラスチック製品を形成した。
【００５６】
（実施例６）
プラスチック製品を調製する方法は、以下の工程を含む。
【００５７】
ａ）約５８ｇのＣｕＯ、約３４ｇのＧａ２Ｏ３、及び約１４ｇのＢ２Ｏ３粉末を均一に混合し；高速ボール粉砕機内にて約１２時間、蒸留水中で前記粉末をボールミル粉砕して、第１の混合物を形成し；次いで、前記第１の混合物を乾燥させ、約１，０００℃の温度で約２時間焼成して、粒子を形成し；前記粒子の平均粒径が約９００ｎｍに達するまで、高速で前記粒子をボールミル粉砕し；Ｘ線回折（ＸＲＤ）及びＩＣＰ−ＡＥＳにより前記粒子を試験したところ、組成は、ＣｕＧａ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５であった。
【００５８】
ｂ）ＰＰＳ樹脂、ＣｕＧａ０．５Ｂ０．５Ｏ２．５粒子、酸化防止剤１０７６、及びポリエチレンワックスを、重量比約１００：１０：０．２：０．１で混合して、第２の混合物を形成し；次いで、前記第２の混合物を押出成形及び造粒し、次いで、射出成形して、基材を形成した。
【００５９】
ｃ）実施例１の工程ｂ）と実質的に同様の方法により、前記基材上に金属回路パターンを形成した。
【００６０】
ｄ）化学銅めっき溶液に約３時間、前記基材を浸漬して、厚さ約１２μｍの銅層を形成し；次いで、化学ニッケルめっき溶液に約１０分間、前記基材を浸漬して、前記第１の銅層上に厚さ約３μｍのニッケル層を形成し；電子コネクタ用シェルとしてのプラスチック製品を形成した。
【００６１】
（参考例７）
プラスチック製品を調製する方法は、以下の工程を含む。
【００６２】
ａ）約３６ｇのＣｕＯ、約６５ｇのＭｏＯ３粉末を均一に混合し；高速ボール粉砕機内にて約１２時間、蒸留水中で前記粉末をボールミル粉砕して、第１の混合物を形成し；前記第１の混合物を乾燥させ、約８００℃の温度で約２時間焼成して、粒子を形成し；平均粒径が約９００ｎｍに達するまで、前記粒子をボールミル粉砕し；ＸＲＤにより前記粒子を試験したところ、組成は、ＣｕＭｏＯ４であった。
【００６３】
ｂ）ＰＡ６Ｔ樹脂、ＣｕＭｏＯ４、酸化防止剤１０７６、及びポリエチレンワックスを、重量比約１００：１０：０．２：０．１で混合して、第２の混合物を形成し；次いで、前記第２の混合物を押出成形及び造粒し、次いで、射出成形して、基材を形成した。
【００６４】
ｃ）実施例１の工程ｂ）と実質的に同様の方法により、前記基材上に金属回路パターンを形成した。
【００６５】
ｄ）化学ニッケルめっき溶液に約８分間、前記基材を浸漬して、厚さ約２μｍの第１のニッケル層を形成し；次いで、化学銅めっき溶液に約４時間、前記基材を浸漬して、前記第１のニッケル層上に厚さ約１５μｍの銅層を形成し；次いで、化学ニッケルめっき溶液に約１０分間、前記基材を浸漬して、前記銅層上に厚さ約３μｍの第２のニッケル層を形成し；最後に、前記基材にフラッシュめっきを施して、前記第２のニッケル層上に厚さ約０．０３μｍの金層を形成し；自動車の屋外コネクタ用シェルとしてのプラスチック製品を形成した。
【００６６】
説明のための実施例を示し、記載してきたが、本開示の趣旨及び原理から逸脱することなしに、特許請求の範囲及びその均等物の範囲内における変更、改変、及び修正を行うことができることが当業者に理解されるであろう。