特許 7579300 めっき素材及びめっき前処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-29

(45)【発行日】2024-11-07

(54)【発明の名称】めっき素材及びめっき前処理方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 18/31 20060101AFI20241030BHJP

   C23C 18/18 20060101ALI20241030BHJP

   C23C 18/30 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

C23C18/31 A

C23C18/18

C23C18/30

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022098321

(22)【出願日】2022-06-17

(65)【公開番号】P2023184266

(43)【公開日】2023-12-28

【審査請求日】2023-10-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145908

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信雄

(74)【代理人】

【識別番号】100136711

【弁理士】

【氏名又は名称】益頭 正一

(72)【発明者】

【氏名】近藤 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】大西 里佳

(72)【発明者】

【氏名】本江 聡子

【審査官】祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０２２－００５３８５７（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１６７８５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２２－０９８９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１１３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２９２７２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２２－１６７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １８／００－２０／０８

Ｄ０６Ｍ １０／００－２３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維と、前記繊維を被覆する金属めっきと、めっき用触媒金属であるパラジウムと、を備えためっき素材であって、
前記繊維は、炭素単体を有しない主原料と、前記主原料に含有された炭素単体とを有し、全体に対する炭素単体の重量割合が０．１％以上３．０％以下であり、
前記パラジウムは、前記繊維の内部および繊維表面に存在した状態となっている
ことを特徴とするめっき素材。

【請求項2】

ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン又はポリアリレートにより構成される繊維と、前記繊維を被覆する金属めっきと、めっき用触媒金属であるパラジウムと、を備えためっき素材であって、
前記繊維は、炭素単体を有しない主原料と、前記主原料に含有された炭素単体とを有し、
前記パラジウムは、前記繊維の内部および繊維表面に存在した状態となっている
ことを特徴とするめっき素材。

【請求項3】

炭素単体を有しない主原料と前記主原料に含有された炭素単体とを有する原材料から繊維を作成する第１工程と、
前記第１工程において得られた前記繊維を処理槽内に投入し、当該繊維をパラジウムの有機金属錯体を含む超臨界流体又は亜臨界流体中に浸漬する第２工程と、を備え、
前記第１工程では、全体に対する炭素単体の重量割合が０．１％以上３．０％以下となる繊維が作成される
ことを特徴とするめっき前処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、めっき素材及びめっき前処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、繊維等の基材に対して金属めっきを施しためっき素材が提案されている。また、このようなめっき素材を得るために、めっき用触媒金属の有機金属錯体を含む超臨界流体又は亜臨界流体に基材を浸漬して基材表面に有機金属錯体を付着させるめっき前処理方法についても提案されている（例えば特許文献１～３）。このめっき前処理方法によれば、基材表面に有機金属錯体が付着することで、後の無電解めっき工程等において基材に金属めっきを施すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－５６２８７号公報

【文献】特開２０１０－７０８２６号公報

【文献】特開２０１０－１０６３１６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、特許文献１～３に記載のめっき前処理方法の後に無電解めっきを行った場合において、決してめっき析出性が高いものではなかった。このため、めっき処理に多くの時間が掛かることとなり、製造に時間が掛かってしまうことから高コスト化を招いてしまうものであった。また、めっき析出性が高いものでないことから、基材がめっき液に長時間浸されてしまい、基材強度が低下する懸念もあった。

【0005】

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高コスト化及び基材強度の低下について防止を図ることができるめっき素材、及び、めっき前処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るめっき素材は、繊維と、前記繊維を被覆する金属めっきと、めっき用触媒金属であるパラジウムと、を備えためっき素材であって、前記繊維は、炭素単体を有しない主原料と、前記主原料に含有された炭素単体とを有し、全体に対する炭素単体の重量割合が０．１％以上３．０％以下であり、前記パラジウムは、前記繊維の内部および繊維表面に存在した状態となっている。または、本発明に係るめっき素材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン又はポリアリレートにより構成される繊維と、前記繊維を被覆する金属めっきと、めっき用触媒金属であるパラジウムと、を備えためっき素材であって、前記繊維は、炭素単体を有しない主原料と、前記主原料に含有された炭素単体とを有し、前記パラジウムは、前記繊維の内部および繊維表面に存在した状態となっている。

【0007】

また、本発明に係るめっき前処理方法は、炭素単体を有しない主原料と前記主原料に含有された炭素単体とを有する原材料から繊維を作成する第１工程と、前記第１工程において得られた前記繊維を処理槽内に投入し、当該繊維をパラジウムの有機金属錯体を含む超臨界流体又は亜臨界流体中に浸漬する第２工程と、を備え、前記第１工程では、全体に対する炭素単体の重量割合が０．１％以上３．０％以下となる繊維が作成される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、高コスト化及び基材強度の低下について防止を図ることができるめっき素材、及び、めっき前処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係るめっき素材の一例であるめっき繊維を示す断面図である。

【図2】図１に示した繊維（めっき前の状態）の一部拡大図であって、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）による写真を示している。

【図3】比較例に係る繊維の一部拡大図であって、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）による写真を示している。

【図4】本実施形態に係るめっき繊維の製造方法を示す工程図である。

【図5】実施例及び比較例を示す図表である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

【0011】

図１は、本発明の実施形態に係るめっき素材の一例であるめっき繊維を示す断面図である。図１に示すめっき繊維（めっき素材）１は、繊維（基材）１０と、繊維１０を被覆する金属めっき２０とを備えて構成されている。

【0012】

繊維１０は、主原料１１と、主原料１１に含有されたカーボン１２とを有して構成されている。主原料１１は、例えばＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）樹脂等のカーボン１２を含有しないものである。この繊維１０は、主原料１１に対してカーボン１２を練り込んだ樹脂から製造される。これにより、主原料１１にカーボン１２が内在した状態の繊維１０が得られることとなる。なお、カーボン１２の含有量は、繊維１０の全体に対して０．１％以上３．０％以下が好ましく、０．６％以上２．０％以下がより好ましい。また、主原料１１は、ＰＥＴ樹脂に限らず、ポリプロピレン、ナイロン、及びポリアリレート等によって構成されていてもよい。

【0013】

金属めっき２０は、繊維１０に対して形成された導電性の金属によるめっきであって、例えば化学反応を利用した無電解めっき処理によって形成されている。この金属めっき２０は、銅、銀、金、ニッケル、クロム、スズ、亜鉛、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、カドミウム、コバルト及びインジウムからなる群より選択される１種以上の金属によって構成されている。

【0014】

また、めっき繊維１は、化学反応により上記の金属めっき２０を析出させるためのめっき用触媒金属としてパラジウムを有している。このパラジウムは、パラジウムの有機金属錯体を含む超臨界流体又は亜臨界流体中（例えば超臨界二酸化炭素中）に繊維１０を浸漬させることで、図１に示すように、繊維１０の表面及び表面付近に付着した状態となる。さらに、本実施形態においてパラジウムは、図１に示すように、繊維１０を構成するカーボン１２の周辺にも凝集している。

【0015】

図２は、図１に示した繊維１０（めっき前の状態）の一部拡大図であって、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）による写真を示している。なお、図２において小さな黒点はパラジウムを示している。図２においてはＰＥＴ樹脂を主原料１１とし、これにカーボン１２が練り込まれた繊維１０の内部を示している。図２に示すように、繊維１０にはカーボン１２が分散した状態となっている。

【0016】

ここで、本件発明者らは、パラジウムがカーボン１２の付近に凝集する性質があることを見出した。このため、図２に示すように、パラジウムは繊維１０の内部に存在するカーボン１２の付近に凝集している。すなわち、本実施形態においてパラジウムは、繊維１０の表面のみならず繊維１０の内部にも行き渡った状態となる。この結果、繊維１０には多くのパラジウムが付着等することとなり、後の無電解めっき処理においては、繊維１０に対して金属めっき２０が析出し易くなる。

【0017】

図３は、比較例に係る繊維の一部拡大図であって、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）による写真を示している。図３に示す繊維はカーボン１２を含有していない。このため、比較例では、パラジウム（図３においては白点）が繊維表面近傍に分散して存在することがわかる。

【0018】

図４は、本実施形態に係るめっき繊維１の製造方法を示す工程図である。なお、図４に示すステップＳ１～Ｓ３は、めっき前処理方法を示している。

【0019】

まず、繊維製造工程が行われる（Ｓ１：第１工程）。繊維製造工程においては、カーボン１２を有しない主原料１１と、主原料１１に対して含有されたカーボン１２とを有する原材料から繊維１０が製造される。

【0020】

次いで、浸漬工程が行われる（Ｓ２：第２工程）。浸漬工程では、処理槽（不図示）内に繊維１０の束が投入され、当該繊維１０の束がパラジウムの有機金属錯体を含む超臨界流体又は亜臨界流体中（例えば超臨界二酸化炭素中）に浸漬させられる。この工程により、パラジウムの有機金属錯体が繊維１０の表面付近に付着すると共に、繊維１０の内部のカーボン１２の周辺に凝集することとなる。

【0021】

その後、無電解めっき工程が行われる（Ｓ３）。無電解めっき工程では、還元工程を経た繊維１０が無電解めっき槽に連続的に供給され、化学反応を利用してパラジウムの周辺に金属めっき２０が析出することとなる。以上により、めっき繊維１が得られることとなる。

【0022】

次に、実施例及び比較例を説明する。図５は、実施例及び比較例を示す図表である。

【0023】

実施例に係るめっき繊維は、カーボン含有量を０．１％以上３．０％以内で様々な値となるように製造された複数種の繊維に対して、浸漬工程、還元工程及び無電解めっき工程を経て製造したものである。また、比較例１に係るめっき繊維は、カーボン含有量を０％とした繊維（実施例の主原料のみで製造された繊維）に対して、浸漬工程、還元工程及び無電解めっき工程を経て製造したものである。比較例２に係るめっき繊維は、炭素繊維（カーボン含有量１００％）に対して、浸漬工程、還元工程及び無電解めっき工程を経て製造したものである。

【0024】

なお、浸漬工程における条件は、処理槽内にめっき素材１を投入し、めっき用触媒金属の有機金属錯体を含む超臨界流体又は亜臨界流体中（例えば超臨界二酸化炭素中）に浸漬させる。今回は、１３０℃、１５ＭＰaの条件で超臨界二酸化炭素中に３０分浸漬させた。さらに、無電解めっき工程は、一般的な無電解銅めっき方法であるホルマリン浴にて実施した(銅濃度：２．５ｇ／Ｌ、ＮａＯＨ濃度：８．０ｇ／Ｌ、ホルマリン濃度：３．０ｇ／Ｌ)。

【0025】

このような実施例及び比較例１，２に係るめっき繊維の製造過程（無電解めっき工程）におけるめっき析出性、及び、製造後における外観（仕上り）とめっき物性について評価をした。

【0026】

まず、めっき析出性について実施例では３０秒程度でめっき反応が起こり、めっき反応が早い結果となった。これに対して、比較例１では１０分経ってもめっき反応が始まらず、めっき反応が非常に遅い結果となった。また、比較例２では、めっき液に浸した直後からめっき反応が起こり、めっき反応が非常に早い結果となった。

【0027】

以上より、めっき析出性については、実施例及び比較例２において良好となり、比較例１において良好とはいえなかった。

【0028】

また、外観について確認したところ、実施例及び比較例２では繊維（基材）の全体にめっきが施され、全体的に金属光沢がある仕上りとなった。これに対して比較例１ではめっきの色目が悪く、且つめっきが疎らであった。よって、外観については、実施例及び比較例２において良好となり、比較例１において良好とはいえなかった。

【0029】

さらに、めっき物性（めっき繊維としての性能）を確認したところ、実施例では繊維（基材）物性の低下が確認されず、且つ、めっき剥がれも確認できずめっき密着性も良好であった。これに対して、比較例１ではめっき液へ浸す時間が長く繊維（基材）強度の低下を招くと共に、めっきが疎らなため導電体としての使用が困難であった。また、比較例２ではめっき反応が早過ぎであり、めっき反応に伴う水素が大量に析出してめっき密着性を若干低下させることとなった。特に、めっき槽に炭素繊維を連続的に供給して巻き取る時に一部めっきが脱落した。さらに、炭素繊維の束の間（繊維間）に過剰にめっきが析出してしまい、後工程で過剰に析出した金属めっきが脱落することもあった。よって、脱落した金属めっきによる短絡等を招く可能性があるものとなった。

【0030】

以上より、カーボン含有率については、少なくとも０．１％以上３．０％以下とすると良好であることが確認された。

【0031】

このようにして、本実施形態に係るめっき繊維１及びめっき前処理方法によれば、繊維１０は、主原料１１と主原料１１に含有されたカーボン１２とを有している。ここで、本件発明者らは、パラジウムの有機金属錯体を含む超臨界流体又は亜臨界流体に繊維１０を浸漬させる際に、パラジウムの有機金属錯体がカーボン１２に付着し易いことを見出した。このため、カーボン１２を有しない主原料１１に対してカーボン１２を含有させておくことで、パラジウムを繊維１０の内部のカーボン１２付近に凝集させることができる。そして、パラジウムが繊維１０の内部まで凝集することから、繊維１０に付着等したパラジウムの量が多くなり、金属めっきを設ける後工程において多くの時間が掛かることもなく、また、繊維１０がめっき液に長時間浸されてしまい、繊維強度が低下することも抑制される。従って、高コスト化及び繊維強度の低下について防止を図ることができるめっき繊維１を提供することができる。

【0032】

なお、パラジウムがカーボン１２付近に凝集することから、金属めっき２０は繊維１０の内部等にも形成され易くなる。この結果、金属めっき２０については密着性も良好になり易い傾向にある。

【0033】

また、全体に対するカーボン１２の重量割合が０．１％以上であるため、めっき液に浸す時間を効率的に短縮することができる。また、カーボン１２の重量割合が３．０％以下であるため、カーボン１２が多すぎることによるめっき脱落の防止を図ることができる。

【0034】

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、周知及び公知の技術を組み合わせてもよい。

【0035】

例えば、上記実施形態においては繊維１０に金属めっき２０を施すめっき繊維１について説明したが、金属めっき２０を施す対象は繊維１０に限らず、他の基材であってもよい。

【符号の説明】

【0036】

１ ：めっき繊維（めっき素材）
１０ ：繊維（基材）
１１ ：主原料
１２ ：カーボン
２０ ：金属めっき

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】