聚合物的表面改性方法技术

本发明专利技术提供聚合物基材的表面改性方法，其包括：在聚合物表面的规定区域附加浸透物质的步骤；对附加了浸透物质的聚合物的表面接触超临界流体，使浸透物质浸透到聚合物表面的步骤。通过该方法，可以以简易的方法对聚合物表面的一部分进行选择性的（局部性的）改性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用超临界流体的聚合物基材的表面改性方法、在聚合物基材上形成镀膜的方法、聚合物部件的制造方法以及这些方法中所使用的涂层部件。
技术介绍
近年来，在聚合物基材的成型加工中提出各种使用超临界流体的工艺，超临界流体在具有气体一样的浸透性的同时也具有液体一样的溶剂功能。例如在特开平10-128783号公报中提出的方法中，通过将超临界流体浸透于热塑性树脂中来用作增塑剂，可以降低聚合物基材的粘性，因此利用该超临界流体的作用，提高了注射成型时聚合物基材的流动性、转印性。此外，例如在特开2001-226874号公报和特开2002-129464号公报中，也提出了利用超临界流体作为溶剂的功能，提高聚合物基材表面的润湿性等用来实现高功能化的方法。在特开2001-226874号公报中公开了，通过将聚烷基二醇溶解于超临界流体中与纤维接触，可以对纤维表面进行亲水化。另外，在特开2002-129464号公报中公开了，在超临界状态，即高压下，将预先溶解有作为功能性材料的溶质的超临界流体与聚合物基材进行接触来染色的，使聚合物基材表面得以高功能化的间歇式工艺。此外，在特开2002-313750号公报中还提出了如下的方法，即在基体上设置形成了所希望形状孔的掩模，从掩模上方喷射溶解有需要附着于基体上的物质(金属络合物)的超临界流体，在基体表面形成附着物质的小于等于100μm的图案。
技术实现思路
在上述特开平10-128783号公报、特开2001-226874号公报和特开2002-129464号公报中，公开了对聚合物基材的整个表面进行改性的技术，是使用超临界流体作为溶剂的聚合物基材的表面改性方法。但是这些文献中所公开的技术，还难以对聚合物基材的局部表面进行选择性且细微的改性。另外，在特开2002-313750号公报中，由于在超临界流体中溶解物质(溶质)来喷射到聚合物基材，因而可能产生如下的问题。在超临界流体的压力和溶质的溶解度之间存在很强的相关性。如果从填充有溶解了溶质的超临界流体的高压下的容器中，将超临界流体排放到外部，则超临界流体的压力急剧下降，溶质的溶解度也显著下降。也就是说，如特开2002-313750号公报所记载，将溶质溶解于超临界流体中来喷射到聚合物基材时，在喷射那一时刻即会发生溶质的析出。为此，在特开2002-313750号公报所记载的技术中，虽然可以将溶质堆积在聚合物基材的表面，但是不能够将超临界流体向聚合物基材浸透的同时将溶质向聚合物基材内部浸透来进行表面改性。而且，在特开2002-313750号公报中公开了使用超临界流体，在基体表面的选择区域，局部地附着物质(金属络合物)的方法，但该方法中需要分别制作掩模和基体的工艺，存在成本上升的问题。另外，特开2002-313750号公报所公开的方法中，由于在基体上仅设置掩模，在该掩模和基体之间产生缝隙，导致超临界流体浸入该缝隙，因此难以按照设置在掩模上的孔的形状将物质(金属络合物)附着于基体而形成所希望的图案。本专利技术就是为了解决上述问题而进行，本专利技术的目的是提供使用超临界流体、以更简易的方法对聚合物基材表面的一部分进行选择性(局部性)改性、同时对部分聚合物表面进行更高精度且细微的表面改性的方法、在聚合物基材上形成镀膜的方法、制造聚合物部件的方法以及这些方法中所使用的涂层部件。根据本专利技术的第一方式，其为使用超临界流体的聚合物基材的表面改性方法，其提供的表面改性方法包括在上述聚合物基材表面上附加浸透物质的步骤；在上述附加了浸透物质的聚合物基材的表面上，接触超临界流体，使得上述浸透物质浸透于上述聚合物基材的步骤。在本专利技术的聚合物基材的表面改性方法中，在上述聚合物基材的表面上附加上述浸透物质时，在上述聚合物基材表面能够以规定图案附加上述浸透物质。本专利技术申请人先前曾在特愿2004-129235号中提出了，在聚合物基材表面预先涂覆浸透物质，在该聚合物基材表面上接触超临界流体来对聚合物表面进行改性的技术。该技术中，作为对部分聚合物基材表面进行选择性改性的方法，提出了如下的方法。首先在聚合物基材的整个表面或者宽区域涂布浸透物质，使得在聚合物基材表面浸透，然后，将具有规定凹凸图案的模具表面与聚合物基材表面密着。之后，在模具(凹部)和聚合物基材表面之间形成的空间流入超临界流体，仅在流入了超临界流体的聚合物基材表面区域，使涂布的浸透物质选择性地浸透。本专利技术的另一目的是，不使用如上述特愿2004-129235号中记载的对部分聚合物基材表面进行选择性改性的方法那样的形成细微凹凸图案的模具，提供以更简易的方法来对部分聚合物基材表面进行选择性(局部性)改性的方法。利用图1A～1B来说明本专利技术的聚合物基材的表面改性方法。首先，如图1A所示，预先在聚合物基材1的表面的一部份上选择性地(局部地)附加浸透物质2(在聚合物基材表面以规定图案附加浸透物质)。然后，如图1B所示，在例如密闭容器11内，使聚合物基材1附加了浸透物质2的表面接触超临界流体5。这样，浸透物质2与超临界流体5一起浸透到聚合物基材1的内部。其结果如图1C所示，得到仅在附加了浸透物质2的聚合物基材1的部分上浸透了浸透物质2的聚合物基材1。也就是说，可以得到只有附加了浸透物质2的聚合物基材1的部分被进行表面改性的聚合物基材1(聚合物部件)。其中，在图1C中显示部分浸透物质2浸透到聚合物基材1的例子，但本专利技术并不限定于此，例如也可以是附加的浸透物质2全部浸透到聚合物基材1内。浸透物质2的浸透量可以通过改变所接触的超临界流体3的温度、压力、接触时间等条件来任意地控制，本专利技术的表面改性方法中，可以根据用途等适度调节浸透物质2的浸透量。上述的本专利技术的聚合物基材的表面改性方法中，由于不需要上述特愿2004-129235号中所使用的具有细微凹凸图案的模具，因此可以降低制造成本，还可以简化工艺。此外，本专利技术的聚合物基材的表面改性方法中，由于浸透物质以适当的图案预先附加在聚合物基材的表面，因而还消除了将浸透物质溶解于超临界流体中的状态下与聚合物接触时所产生的，超临界流体在减压时浸透物质析出的问题。根据上述，通过本专利技术的聚合物基材的表面改性方法，浸透物质能够以短时间且高浓度地浸透到聚合物基材内。在本专利技术的聚合物基材的表面改性方法中，在对聚合物基材的表面接触超临界流体的状态下(例如图1B)，通过控制超临界流体的压力，可以以适当压力的超临界流体挤压聚合物基材表面。通过该挤压，浸透物质可以在聚合物基材内部浸透更深。此外，根据上述，超临界流体对于聚合物基材还起到增塑剂的作用，软化聚合物基材表面。因此，如果在将超临界流体接触于聚合物基材表面之际或之后，用模具等挤压聚合物基材表面，则可以一边抑制聚合物基材的变形一边效率良好地使浸透物质浸透到聚合物基材内部，因而可以在聚合物基材表面形成更加精密的图案。本专利技术的聚合物基材的表面改性方法中，所述的超临界流体可以是超临界状态的二氧化碳(以下也称为超临界二氧化碳)。另外，可以使用各种物质来作为超临界流体，除了超临界二氧化碳之外，也可以使用超临界状态的氮(超临界氮)。另外，超临界二氧化碳作为对于热塑性树脂材料的增塑剂，在注射成型、挤压成型中有实际应用，因此是特别适合的。此外，作为超临界流体，还可以使用超临界状态的空气、水、丁本文档来自技高网...

【技术保护点】
表面改性方法，其为使用超临界流体对聚合物基材进行表面改性的方法，包括：在所述聚合物基材的表面附加浸透物质的步骤；在所述附加了浸透物质的聚合物基材的表面上，接触超临界流体，使所述浸透物质浸透到所述聚合物基材的步骤。

【技术特征摘要】
JP 2005-10-6 2005-293491;JP 2005-10-19 2005-3039161.表面改性方法，其为使用超临界流体对聚合物基材进行表面改性的方法，包括在所述聚合物基材的表面附加浸透物质的步骤；在所述附加了浸透物质的聚合物基材的表面上，接触超临界流体，使所述浸透物质浸透到所述聚合物基材的步骤。2.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，对所述聚合物基材的表面上附加所述浸透物质时，在所述聚合物基材的表面上按照规定图案附加所述浸透物质。3.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，所述超临界流体为超临界状态的二氧化碳。4.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，所述聚合物基材由从聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、全芳香族聚酰胺、全芳香族聚酯和非晶态聚烯烃所组成的组中选择的一种来形成。5.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，所述浸透物质为有机物质。6.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，所述浸透物质溶解于所述超临界流体。7.根据权利要求5所述的表面改性方法，其中，所述浸透物质为色素。8.根据权利要求5所述的表面改性方法，其中，所述浸透物质为聚乙二醇。9.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，所述浸透物质为金属络合物。10.根据权利要求9所述的表面改性方法，进一步包括在附加了所述金属络合物的区域，由化学镀法形成镀层的步骤。11.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，在所述聚合物基材表面附加浸透物质时，通过丝网印刷法或者喷墨法来附加所述浸透物质。12.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，在所述聚合物基材表面附加浸透物质的步骤中包括，在所述聚合物基材表面形成规定沟槽图案的步骤和在该沟槽图案内附加所述浸透物质的步骤。13.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，附加所述浸透物质的所述聚合物基材的表面具有立体结构。14.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，在所述聚合物基材表面附加浸透物质的步骤中包括，在所述聚合物基材上相接触，来形成具有规定图案的开口部的掩模层的步骤；至少在所述掩模层的开口部上附加浸透物质的步骤。15.根据权利要求14所述的表面改性方法，进一步包括准备在对应所述掩模层的开口部的所述聚合物基材表面上，至少形成凹部和凸部中的一方这样的聚合物基材的步骤。16.根据权利要求14所述的表面改性方法，其中，所述掩模层由高分子材料形成。17.根据权利要求14所述的表面改性方法，其中，所述掩模层由印刷法形成。18.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，在所述聚合物基材的表面上附加浸透物质之后，进一步包括形成涂层以覆盖所述浸透物质的步骤。19.根据权利要求18所述的表面改性方法，其中，在所述聚合物基材的表面上附加所述浸透物质时，所述浸透物质在所述聚合物基材的表面按照规定图案附加。20.根据权利要求18所述的表面改性方法，其中，所述涂层由从浸渍法、辊涂法、丝网印刷法和喷雾法所组成的组中选择的一种方法来形成。21.根据权利要求18所述的表面改性方法，其中，所述涂层由在超临界流体中比所述浸透物质更难溶解的材料形成。22.根据权利要求21所述的表面改性方法，其中，所述涂层由水溶性物质形成。23.根据权利要求19所述的表面改性方法，进一步包括准备所述规定图案区域由凹部形成的聚合物基材的步骤。24.根据权利要求23所述的表面改性方法，其中，所述凹部包括沟槽图案。25.根据权利要求18所述的表面改性方法，其中，在所述聚合基材表面附加浸透物质的步骤中包括，在所述聚合物基材上形成具有规定图案的开口部的掩模层的步骤；至少在所述掩模层的开口部上附加浸透物质的步骤。26.根据权利要求25所述的表面改性方法，其中，所述掩模层由印刷法形成。27.根据权利要求25所述的表面改性方法，其中，所述掩模层由高分子材料形成。28.根据权利要求1所述的表面改性方法，其中，在所述聚合基材表面附加浸透物质的步骤中包括，在涂层膜表面按照规定图案附加所述浸透物质的步骤；在所述聚合物基材上设置所述涂层膜的步骤。29.根据权利要求28所述的表面改性方法，其中，在所述聚合物基材上设置所述涂层膜的步骤中包括，将所述涂层膜上附加了所述浸透物质一侧的表面与所述聚合物基材的表面相对置，来贴合所述涂层膜和所述聚合物基材的步骤。30.根据权利要求28所述的表面改性方法，其中，所述涂层膜由在超临界流体中比所述浸透物质更难溶解的材料形成。31.根据权利要求30所述的表面改性方法，其中，所述涂层膜由水溶性物质形成。32.镀膜的形成方法，其为使用超临界流体在聚合物基材表面形成特定图案的镀膜的方法，包括在所述聚合物基材表面附加金属络合物的步骤；对所述聚合物基材的表面接触所述超临界流体，使所述金属络合物浸透到所述聚合物基材的步骤；在包括浸透了所述金属络合物的所述聚合物基材表面上的所述规定图案所对应的区域的区域上形成镀膜的步骤；将镀膜以所述规定图案制作图案的形成掩模层的步骤。33.根据权利要求32所述的镀膜的形成方法，在所述聚合物基材上浸透所述金属络合物之后，包括，在浸透了所述金属络合物的所述聚合物基材的表面上，形成所述规定图案所对应的区域成为开口部的所述掩模层的步骤；在所述掩模层的开口部上形成所述镀膜的步骤。34.根据权利要求33所述的镀膜的形成方法，其中，在所述掩模层的开口部形成所述镀膜的步骤中包括，在所述掩模层的所述开口部上暴露出的聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上和子，岛崎胜辅，游佐敦，杉山寿纪，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]