パリパリのスナックとぴかぴかの部品 - 真空下でプラスチックの表面に金属層を生成

パリパリのスナックとぴかぴかの部品 - 真空下でプラスチックの表面に金属層を生成

合成フィルムからシャワーヘッドや反射板まで、表面が金属になっているプラスチックはいたるところに存在します。多くの場合、その製造にはBuschの真空ポンプが利用されています。
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硬く、輝き、気密性も高い

ポテトチップスが劣化したり湿気たりするのを防ぐために、ほとんどのポテトチップスの袋の内側は極薄のアルミニウムでコーティングされています。コーティングしたプラスチックフィルムは、空気、水蒸気、紫外線を通しません。コーティングなしの場合と比べ、風味が逃げてしまうこともありません。

金属のように見えるものの多くは、実際にはコーティングされたプラスチックです。浴室の光沢のあるクロームメッキの製品も、ほとんどがこれに該当します。見た目の魅力を高める以外に、金属層は硬くて頑丈な保護層という役割を担っています。また、フィルムミラーや自動車のヘッドライトの反射板のように、視覚的な特性を重視した製品もあります。このような用途では、光を一定方向に完全に反射する表面が求められます。

蒸着か、スパッタリングか

布地や不織布に金属コーティングを施せば、断熱材や機能性ウェアなどに利用することもできます。アルミニウムのほかにも、チタン、鉄、金、銀など、多くの金属が使用されます。柔らかく熱に弱いプラスチック素材に金属を塗布するには、気化やイオン化が必要です。気化またはイオン化した金属は被処理物の表面に非常にきめ細かな膜を形成します。

このようなプロセスは、総称として物理蒸着(PVD)と呼ばれます。多数の Busch の真空ポンプが、PVD装置に組み込まれたり、組み合わせて使われたりしています。これらのシステムでは、熱、電子ビーム、レーザーなどで金属を気化させる、あるいはアルゴンイオンの衝撃でスパッタリングするなどの方法で、被処理物の上に原子を均等に付着させます。高真空では、低温が保たれ、成膜を妨げる分子も極めて少ないため、常に均一な層が形成されます。

物理蒸着(PVD)では、ワーク(被処理物)に厚さ数ナノメートルから数マイクロメートルの均一なコーティングを施すことができます。金属のほかに、セラミック素材やグラファイトなどのカーボンもコーティング材として使用されます。ワークとコーティング材を真空のチャンバー内に配置します。ここで固形のコーティング材を気体にします。一般的な言葉で言えば「気化」です。

これには温度的作用(加熱)または電子やレーザービームを利用します。コーティング材は、アトマイズによって気体状に変化させることもできます。このプロセスでは、まずコーティング材に不活性ガス(通常はアルゴンを利用)のイオンをぶつけます。強力な電圧で加速されたガスのイオンは、コーティング材から原子を1つずつ叩き出します。

この気体状のコーティング材を被処理物に誘導すれば、 そこに粒子が付着します。粒子は、衝突した場所に留まらずに、特に結合エネルギーの高い場所を探して表面を移動します。このため元の表面の形状を完全に再現した非常に均一な層が形成されます。

 


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