(57)【要約】【課題】  砥粒による粗面化処理における砥粒の除去に手間がかからず容易に除去でき、また、砥粒による粗面化処理に次いで行われる樹脂成形品表面の親水性向上のための親水化処理もやりやすい、密着性に優れた被膜形成方法を提供する。【解決手段】樹脂成形品に金属被膜を形成するための被膜形成方法であって、前記樹脂成形品の粗面化処理に用いる砥粒として重曹粉末を用いて粗面化し、親水化された前記樹脂成形品の表面に被膜形成を行うようにした。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形品に金属被膜を形成するための被膜形成方法であって、前記樹脂成形品の粗面化処理に用いる砥粒として重曹粉末を用いて粗面化し、親水化された前記樹脂成形品の表面に被膜形成を行うことを特徴とする被膜形成方法。
【請求項２】
前記樹脂成形品の表面に重曹粉末を吹き付けることを特徴とする請求項１記載の被膜形成方法。
【請求項３】
前記重曹粉末の吹き付けを湿式で行うことを特徴とする請求項２記載の被膜形成方法。
【請求項４】
前記重曹粉末の吹き付けを乾式で行うことを特徴とする請求項２記載の被膜形成方法。
【請求項５】
前記重曹粉末の平均粒径は６０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の被膜形成方法。
【請求項６】
前記重曹粉末の吹き付け圧力は０．１５〜０．６５ＭＰａであることを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の被膜形成方法。
【請求項７】
前記樹脂成形品表面をＲａ値で０．５〜３．０μｍに粗面化することを特とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の被膜形成方法。
【請求項８】
前記樹脂成形品は３Ｄプリンタで成形されたものであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の被膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂成形品の表面に金属被膜を形成するための被膜形成方法に関する。更に詳しくは、３Ｄプリンタで造形された樹脂成形品にも密着性に優れた金属被膜を形成可能な樹脂成形品の被膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐候性、表面導電性、電磁波遮断性、抗菌性などの各種機能を樹脂成形品に付与する目的で、その表面に金属被膜を形成することが従来から行われている。その方法としては、例えば、真空蒸着やスパッタリングなどの真空めっき処理方法、無電解めっき処理方法、無電解めっき処理後に電気めっき処理を施す無電解・電気めっき処理方法などが知られている。樹脂成形品は非導電性であるので、直接電気めっき処理ができないことから、これらの方法は各種方面で実用化されている。
そして、樹脂成形品の表面に金属被膜を形成する場合、例えば下記特許文献１に開示されるように、樹脂成形品に対する被膜の密着性を上げるために、樹脂成形品の表面を砥粒で粗面化してから金属被膜を形成するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２４５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、砥粒が炭化ケイ素やアルミナなどの非導電性無機物の場合、樹脂成形品の表面にそれらの砥粒が潜り込むことにより、金属被膜の形成に悪影響を及ぼしていた。そのため、それらの砥粒を除去する必要があるが、表面に潜り込んだ砥粒を除去することは非常に困難であった。
また、砥粒を用いた粗面化処理に次いで行われる樹脂成形品表面の親水性向上のための親水化処理がやりやすい砥粒処理の提案が望まれていた。
そこで、本発明の被膜形成方法は、砥粒処理における砥粒の除去に手間がかからず容易に除去でき、また、砥粒を用いた粗面化処理に次いで行われる樹脂成形品表面の親水性向上のための親水化処理もやりやすく、密着性に優れた被膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はかかる要望に応えるべく鋭意研究の結果、樹脂成形品の粗面化処理に用いる砥粒として重曹粉末を用いることにより、重曹粉末からなる砥粒が粗面化処理後に簡単に除去できるだけでなく、重曹粉末の化学的な物性に起因して簡単に樹脂成形品の表面を親水化できることを知見した。
本発明の被膜形成方法は前記知見に基づきなされたもので、請求項１に記載の通り、樹脂成形品に金属被膜を形成するための被膜形成方法であって、前記樹脂成形品の粗面化処理に用いる砥粒として重曹粉末を用いて粗面化し、親水化された前記樹脂成形品の表面に被膜形成を行うことを特徴とする。
また、請求項２記載の被膜形成方法は、請求項１記載の被膜形成方法において、前記樹脂成形品の表面に重曹粉末を吹き付けることを特徴とする。
また、請求項３記載の被膜形成方法は、請求項２記載の被膜形成方法において、前記重曹粉末の吹き付けを湿式で行うことを特徴とする。
また、請求項４記載の被膜形成方法は、請求項２記載の被膜形成方法において、前記重曹粉末の吹き付けを乾式で行うことを特徴とする。
また、請求項５記載の被膜形成方法は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の被膜形成方法において、前記重曹粉末の平均粒径は６０〜３００μｍであることを特徴とする。
また、請求項６記載の被膜形成方法は、請求項２乃至５の何れか１項に記載の被膜形成方法において、前記重曹粉末の吹き付け圧力は０．１５〜０．６５ＭＰａであることを特徴とする。
また、請求項７記載の被膜形成方法は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の被膜形成方法において、前記樹脂成形品表面をＲａ値で０．５〜３．０μｍに粗面化することを特徴とする。
また、請求項８記載の被膜形成方法は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の被膜方法において、前記樹脂成形品は３Ｄプリンタで成形されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の被膜形成方法は、樹脂成形品の表面を重曹粉末を用いて粗面化し、親水化された前記樹脂成形品の表面に金属被膜を形成するようにしたため、粗面化処理に用いる砥粒としての重曹粉末は、従来の金属やセラミックからなる砥粒とは異なり樹脂成形品への粗面化処理後に簡単に除去できるため潜り込みがなく、重曹粉末の化学的な物性に起因して簡単に樹脂成形品の表面を親水化でき、その後のめっき処理に手間がかからないため、３Ｄプリンタによる樹脂成形品を含め各種樹脂成形品の表面に密着性に優れた金属被膜をその物性を損なうことなく簡単に形成できるという効果を奏する。また、優れた密着性によって、金属被膜を厚膜に形成した場合は、３Ｄプリンタによる樹脂成形品も含め各種樹脂成形品に優れた機械的性質を付与できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に本発明の被膜形成方法の実施の形態を説明するが、本発明の被膜形成方法は以下の実施の形態に限定されるものではない。
本発明の被膜形成方法では、樹脂成形品の表面を重曹粉末を用いて粗面化し、親水化された前記樹脂成形品の表面に金属被膜を形成するようにした。
【０００８】
重曹粉末からなる砥粒を用いた粗面化処理は特に限定されるものではなく、例えば、砥粒を吹き付けるブラスト処理や、砥粒と擦れ合わせるバレル処理等の粗面化方法が挙げられる。しかしながら、湿式ブラストや乾式ブラスト等のブラスト処理で行うのが好ましい。特に、湿式ブラストの場合は、ブラスト処理と同時に重曹粉末が水で溶解して樹脂成形品の表面を親水化するので、別途、親水化処理の必要がなくその後の金属被膜の形成に手間がかからないので好ましい。また、乾式ブラストの場合もブラスト処理後の水洗で、湿式ブラストと同様に簡単に樹脂成形品の表面が親水化されるので本発明の被膜形成方法にはブラスト処理が適している。
【０００９】
前記重曹粉末の平均粒径は６０〜３００μｍが好ましく、特に１００〜２００μｍが好ましい。これは６０μｍ未満であると粗面化が十分でなく、金属被膜の良好な密着性が得られず、３００μｍを越えると粗面化され過ぎ金属被膜との密着性が悪くなるからである。
【００１０】
また、前記重曹粉末を樹脂成形品の表面に吹き付ける場合、前記重曹粉末の吹き付け圧力は０．１５〜０．６５ＭＰａが好ましく、特に０．２〜０．５ＭＰａが好ましい。これは０．１５ＭＰａ未満であると粗面化が十分でなく、金属被膜の良好な密着性が得られず、０．６５ＭＰａを越えると粗面化され過ぎ金属被膜との密着性が悪くなるからである。
【００１１】
また、重曹粉末を用いた粗面化では、前記樹脂成形品表面をＲａ値で０．５〜３．０μｍに粗面化することが好ましく、特に、Ｒａ値で１．０〜２．７μｍに粗面化することが好ましい。これは、Ｒａ値が０．５μｍ未満であると粗面化が十分でなく、金属被膜の良好な密着性が得られず、Ｒａ値が３．０μｍを越えると粗面化され過ぎ金属被膜との密着性が悪くなるからである。
【００１２】
前記樹脂成形品の成形方法は特に限定されるものではなく、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、インサート成形を始め、ＦＤＭ法（熱溶解積層方式）、ＳＬＳ法（粉末焼結積層造形方式）やＳＬＡ法（光造形方式）等の３Ｄプリンタによる樹脂成形品など広く適用可能であるが、ＦＤＭ法（熱溶解積層方式）やＳＬＳ法（粉末焼結積層造形方式）の３Ｄプリンタの場合、樹脂積層時の積層痕により表面に大きな凹凸が形成されており、更にブラスト処理による粗面化で微小な凹凸が形成されることで２パターンの凹凸が形成されており、金属被膜形成時に強力なアンカー効果が生じている。また、ＦＤＭ法（熱溶解積層方式）やＳＬＳ法（粉末焼結積層造形方式）で用いられている主な樹脂は親水性がある化学結合を有しているため、物理的な結合と化学的な結合の相乗効果により、金属被膜との良好な密着性を得ることができる。
そのため、本発明の樹脂成形品の被膜形成方法は、３Ｄプリンタによる樹脂成形品に対する金属被膜の形成に好適である。
【００１３】
前記樹脂成形品を構成する樹脂としては、特に制限されることなく、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリ乳酸などのポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂）など、広く使用することができる。
【００１４】
前記樹脂成形品表面の親水性は、前記重曹粉末の化学的物性から容易に得られ、前記したように、湿式ブラストの場合は重曹粉末の樹脂成形品表面に対する吹き付けと同時に得られ、乾式ブラストの場合も、重曹粉末の樹脂成形品表面に対する吹き付けに続く水洗によって簡単に得られる。重曹粉末の化学的物性に起因する親水化は前記ブラスト処理に限定されるものではなく、アルカリ液を用いた浸漬処理や重曹粉末を用いたバレル処理によっても樹脂成形品を簡単に親水化することができる。
【００１５】
前記粗面化された樹脂成形品表面に対する金属被膜の形成はめっきによる金属被膜の形成に特に限定されるものではない。重曹粉末による親水化を利用する観点からは、次いで、コンディショナー溶液による表面調整を行い、塩化パラジウム、塩化第一錫等の触媒付与を施し、無電解ニッケルを行って金属被膜を形成し、更に、電解銅めっき、電解ニッケルめっきを行うようにしてもよい。
【００１６】
次ぎに、本発明被膜形成方法の具体的実施例を説明する。
実施例１
先ず、ＦＤＭ法（熱溶解積層方式）の３Ｄプリンタ（Ｍａｋｅｒ Ｂｏｔ製  Ｒｅｐｌｉｃａｔｏｒ２）を用いてタテ８０ｍｍ×ヨコ１０ｍｍ×厚み４ｍｍのポリエステル系熱可塑性樹脂であるポリ乳酸（ＰＬＡ）樹脂成形品を作製した。
次ぎに、樹脂成形品の表面に、ブラスト機（株式会社不二製作所製  ＳＧＫ−３ＬＤ）を用いて平均粒径１００μｍの重曹粉末を０．２ＭＰａの圧力で吹き付けた。
次ぎに、コンディショナー溶液（奥野製薬工業株式会社製  コンディライザーＳＰ）に浸漬させて表面調整を行なった。
次いで、塩化パラジウム、塩化第一錫、濃塩酸の混合液（奥野製薬工業株式会社製  キャタリストＣ−７）に浸漬して触媒付与した。
次ぎに、希塩酸液に浸漬して活性化を行った。
次ぎに、アルカリ性無電解ニッケルめっき液（奥野製薬工業株式会社製  化学ニッケルＥＸＣ）でめっきして、厚さ１μｍの無電解ニッケルめっき被膜を形成した。
次ぎに、硫酸銅を溶液（奥野製薬工業株式会社製  エレカッパー２５）で電解銅めっきを行ない厚さ３７μｍの銅めっき被膜を形成した。
最後に、硫酸ニッケル、塩化ニッケルを主成分とした溶液中で電解ニッケルめっきを行い厚さ１５μｍのニッケルめっき被膜を形成した。
尚、無電解ニッケルめっきの条件は、ｐＨ８．５〜９．５、溶液温度２５〜３５℃に管理し、めっき時間は１０〜１２分とした。電解銅めっきの条件は、電流密度２Ａ／ｄｍ２、温度は室温、めっき時間は８０〜９０分とした。電解ニッケルめっきの条件は、電流密度２Ａ／ｄｍ２、温度４５〜５５℃、めっき時間は２０〜３０分とした。
【００１７】
実施例２
造形精度の高いＦＤＭ法（熱溶解積層方式）の３Ｄプリンタ（株式会社久宝金属製作所製  Ｑｈｏｌｉａ）を用いてタテ５０ｍｍ×ヨコ５０ｍｍ×厚み３ｍｍのポリエステル系熱可塑性樹脂であるポリ乳酸（ＰＬＡ）樹脂成形品を作製した。
次いで、ブラスト機（株式会社不二製作所製  ＳＧＫ−３ＬＤ）を用いて平均粒径１００μｍの重曹粉末を０．５ＭＰａの圧力で吹き付けた。
その後、前記実施例１と同様の処理を行って樹脂成形品の表面に無電解ニッケルめっき被膜（１μｍ）、銅めっき被膜（３７μｍ）、ニッケルめっき被膜（１５μｍ）をこの順で形成した。
【００１８】
実施例３
ＳＬＳ法（粉末焼結積層造形方式）の３Ｄプリンタ（株式会社アスペクト製  ＲａＦａＥＬ）を用いてタテ３２ｍｍ×ヨコ３５ｍｍ×厚み３ｍｍのポリアミド系樹脂であるナイロン１２系樹脂（ＡＳＰＥＸ-ＰＡ）成形品を作製した。
次いで、ブラスト機（株式会社不二製作所製  ＳＧＫ−３ＬＤ）を用いて平均粒径１００μｍの重曹粉末を０．２ＭＰａの圧力で吹き付けた。
その後、前記実施例１と同様の処理を行って樹脂成形品の表面に無電解ニッケルめっき被膜（１μｍ）、銅めっき被膜（３７μｍ）、ニッケルめっき被膜（１５μｍ）をこの順で形成した。
【００１９】
実施例４
ＳＬＳ法（粉末焼結積層造形方式）の３Ｄプリンタ（ＥＯＳ製  ＦＯＲＭＩＧＡ Ｐ）を用いて実施例２と同形状のポリアミド系樹脂であるナイロン１２系樹脂（ＰＡ２２００）成形品を作製した。
次いで、ブラスト機（株式会社不二製作所製  ＳＧＫ−３ＬＤ）を用いて平均粒径１００μｍの重曹粉末を０．２ＭＰａの圧力で吹き付けた。
その後、前記実施例１と同様の処理を行って樹脂成形品の表面に無電解ニッケルめっき被膜（１μｍ）、銅めっき被膜（３７μｍ）、ニッケルめっき被膜（１５μｍ）をこの順で形成した。
【００２０】
実施例５
ＳＬＡ法（光造形方式）の３Ｄプリンタ（株式会社ディーメック製  ＡＣＣＵＬＡＳ（登録商標）シリーズ）を用いてタテ４５ｍｍ×ヨコ２０ｍｍ×厚み４ｍｍのエポキシ系樹脂（ＳＣＲ（登録商標）７３７）成形品を作製した。
次いで、ブラスト機（株式会社不二製作所製  ＳＧＫ−３ＬＤ）を用いて平均粒径１００μｍの重曹粉末を０．５ＭＰａの圧力で吹き付けた。
その後、前記実施例１と同様の処理を行って樹脂成形品の表面に無電解ニッケルめっき被膜（１μｍ）、銅めっき被膜（３７μｍ）、ニッケルめっき被膜（１５μｍ）をこの順で形成した。
【００２１】
比較例１
実施例１と同様の方法で、但し、タテ５０ｍｍ×ヨコ５０ｍｍ×厚み３ｍｍの成形品を作製した。
次ぎに、ブラスト機（株式会社不二製作所製  ＳＧＫ−３ＬＤ）を用いて平均粒径約１００μｍのアルミナ粉末を０．２ＭＰａの圧力で吹き付けた。
その後、前記実施例１と同様の処理を行って樹脂成形品の表面に無電解ニッケルめっき被膜（１μｍ）、銅めっき被膜（３７μｍ）、ニッケルめっき被膜（１５μｍ）をこの順で形成した。
【００２２】
比較例２
実施例２と同様の方法で、タテ５０ｍｍ×ヨコ５０ｍｍ×厚み３ｍｍの成形品を作製した。
次ぎに、ブラスト機（株式会社不二製作所製  ＳＧＫ−３ＬＤ）を用いて平均粒径約１００μｍのアルミナ粉末を０．５ＭＰａの圧力で吹き付けた。
その後、前記実施例１と同様の処理を行って樹脂成形品の表面に無電解ニッケルめっき被膜（１μｍ）、銅めっき被膜（３７μｍ）、ニッケルめっき被膜（１５μｍ）をこの順で形成した。
【００２３】
次ぎに、実施例１乃至５、並びに、比較例１及び２の各樹脂成形品の金属被膜の外観・密着性の評価を示す。尚、評価方法は次ぎのようにして行った。
尚、外観・密着性の評価は、前記各樹脂成形品に厚さ１μｍの無電解ニッケルめっき被膜を形成した段階で行った。
（１）外観：
無電解ニッケルめっき被膜の外観を目視で評価した。その際、無めっき・ピンホール・ピット・ふくれなどの異常の有無を確認した。
（２）密着性試験：
ＪＩＳ  Ｈ  ８５０４に準じて、無電解ニッケルめっき被膜の表面にカッターで素地まで達する切り込みを入れ、粘着テープを貼り付けた後、テープをめっき面に対して垂直に引っ張った場合のめっき被膜の剥離の有無を調べた。
上記評価方法によって得られた結果を下記表１に示す。
【００２４】
【表１】
2018204091.tif 000002
【００２５】
上記表１に示されるように、本発明被膜形成方法で得られた実施例１乃至５の試料表面の全面に良好な外観の密着性に優れた無電解ニッケルめっき被膜が形成されていた。これに対して、比較例１ではほぼ全体が無めっきの状態で、また、比較例２も端部の大部分が無めっきの状態であった。
【００２６】
次ぎに、３Ｄプリンタで得られた前記実施例１の樹脂成形品のめっき前後における機械的性質として曲げ強度と、曲げ弾性率を試験した。尚、曲げ強度と曲げ弾性率は次ぎのようにして行った。
万能材料試験機（株式会社島津製作所製  ＡＧ−２５０ｋＮＩ）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ７１７１に準じて、曲げ強度と曲げ弾性率を求めた。詳細には、樹脂成形品の中央に集中荷重を加え、樹脂成形品が破壊または規定のたわみに達するまで一定速度でたわませ、その間の樹脂成形品に負荷される荷重を測定し、その結果より曲げ強度と曲げ弾性率を算出した。
上記試験によって得られて曲げ強度と、曲げ弾性率の値を下記表２に示す。
【００２７】
【表２】
2018204091.tif 000003
【００２８】
上記表２に示されるように、本発明被膜形成方法で得られた実施例１の金属被膜を形成された樹脂成形品の曲げ強度と曲げ弾性率は被膜形成されていない樹脂成形品に比して、曲げ強度で１．７倍、曲げ弾性率で５．２倍という値が得られ、被膜形成されていない樹脂成形品よりも優れた機械的性質を備えていた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の被膜形成方法においては、環境に優しい化学物質である重曹粉末を砥粒に用いて、３Ｄプリンタによる樹脂成形品を含め各種樹脂成形品の表面に密着性に優れた金属被膜をその物性を損なうことなく簡単に形成できるため産業上有用である。