JP2002226614A - 表面処理方法及びコロナ放電処理装置 - Google Patents

表面処理方法及びコロナ放電処理装置

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JP2002226614A
JP2002226614A JP2001022462A JP2001022462A JP2002226614A JP 2002226614 A JP2002226614 A JP 2002226614A JP 2001022462 A JP2001022462 A JP 2001022462A JP 2001022462 A JP2001022462 A JP 2001022462A JP 2002226614 A JP2002226614 A JP 2002226614A
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electrode
corona discharge
electrodes
processing
voltage
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Toshiki Takizawa
俊樹 滝澤
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Bridgestone Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/10Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by electric discharge treatment
    • B29C59/106Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by electric discharge treatment the electrodes being placed on the same side of the material to be treated

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非導電性でかつ厚みのある大型の材料であっ
ても効率よく表面処理を行う方法と、上記表面処理に適
したコロナ放電処理装置を提供する。 【解決手段】 被処理物50の処理面50Sに、ロール
状の被覆部材40で被覆された第1の電極10を配置す
るとともに、第2の電極20を、上記処理面50S側で
上記第1の電極10の近傍に配置し、高電圧発生装置3
0により、上記電極10,20間に高周波電圧を印可し
てコロナ放電を発生させ、このコロナ放電を上記処理面
50Sに接触させて表面処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非導電性でかつ厚
みのある大型の被処理物の表面処理を行う方法と上記表
面処理に用いられるコロナ放電処理装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリプロピレンやポリエチレンな
どの樹脂フィルム表面にコロナ放電処理を施して上記樹
脂フィルム表面のぬれ特性を改善し、塗装性や接着性を
向上させる方法が知られている。コロナ放電処理は、図
3に示すように、放電電極10と対向電極20とから成
る一対の電極を、空気中に数mm〜数十mmの間隔で対
向して配置し、高電圧発生装置30により、上記電極1
0,20間に数十kVの高電圧の高周波電圧を印可して
上記電極10,20間にコロナ放電を発生させるととも
に、上記両電極10,20間に樹脂フィルムなどの被処
理物50を配置して、この被処理物の表面をコロナ放電
処理して改質するものである。上記被処理物50の表面
には、上記コロナ放電による電子の衝突や二次的に発生
するオゾンや紫外線の作用により、反応性の高い活性基
が発生するので、上記被処理物50表面のぬれ特性や反
応性を向上させることができる。なお、コロナ放電処理
を有効に行うため、通常は、上記電極10,20のいず
れか一方の電極(図4では放電電極10)の表面を、塩
化ビニルやテフロン(登録商標)等の絶縁物質から成る
被覆部材40で被覆するようにしている。上記コロナ放
電処理は、上記樹脂フィルムに限らず、樹脂成型品など
の非導電性材料の表面、樹脂フィルムラミネート品のフ
ィルム面、木材等の樹脂塗装面などの表面処理に用いら
れているだけでなく、現像装置の感光ドラムなどの金属
の表面処理にも用いられている。なお、被処理物が導電
性材料である場合には、一般に、被処理物自身を対向電
極とする場合が多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コロナ
放電処理は、上述したように、被処理物50を互いに対
向する放電電極10と対向電極20との間に設置して行
うために、被処理物50が上記樹脂フィルムのように厚
みの極めて薄い材料である場合には有効であるが、厚み
のある材料の場合には、電極間隔を広げる必要があるた
め、高電圧を印可しても放電が発生しない場合があっ
た。したがって、例えば、ポリフッ化ビニルフィルムラ
ミネート木材やフッ素系樹脂塗装木材などのような、非
導電性でかつ厚みのある材料のフィルム面あるいは樹脂
塗装面をコロナ放電処理することが困難であった。
【0004】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、非導電性でかつ厚みのある大型の材料であって
も効率よく表面処理を行う方法と、上記表面処理に適し
たコロナ放電処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の表面処理方法は、互いに近接して配置された第1及び
第2の電極の、いずれか一方を絶縁物質で被覆するとと
もに、上記第1及び第2の電極を、ともに、被処理物の
処理面側に近接して設置し、上記両電極間に高電圧の高
周波電圧を印可して発生させたコロナ放電を、上記被処
理物の処理面に接触させて上記処理面を改質するように
したことを特徴とするもので、上記第1及び第2の電極
とを被処理物の処理面側に設置することにより、非導電
性でかつ厚みのある大型の材料であっても効率よく表面
処理を行うことが可能となる。
【0006】請求項2に記載の表面処理方法は、上記第
1及び第2の電極を、被処理物の処理面上を連動して移
動させて、上記被処理物の処理面をコロナ放電処理する
ようにしたことを特徴とするもので、これにより上記被
処理物を移動させることなく、上記処理面を容易に表面
処理することが可能となる。
【0007】請求項3に記載の表面処理方法は、上記第
1の電極と第2の電極との電極間距離を、5mm以下に
設定したことを特徴とする。また、請求項4に記載の表
面処理方法は、上記第1の電極と第2の電極間に、周波
数が15kHz以上50kHz以下である、5kV以上
25kV以下の高周波電圧を印可したことを特徴とす
る。
【0008】請求項5に記載の表面処理方法は、上記被
処理物の処理面を、樹脂あるいは樹脂塗装面としたこと
を特徴とする。また、請求項6に記載の表面処理方法
は、上記処理面を、フッ素樹脂を含む面としたものであ
る。
【0009】請求項7に記載のコロナ放電処理装置は、
ロール状の絶縁物質で被覆され、被処理物の処理面に近
接して設置された第1の電極と、被処理物の上記処理面
と上記第1の電極と所定の間隔を保持して設置された第
2の電極と、上記第1及び第2の電極との間に高電圧の
高周波電圧を印可して上記両電極間にコロナ放電を発生
させる高電圧発生装置とを備え、上記被処理物の処理面
に上記コロナ放電を接触させながら、上記絶縁物質から
成るロールを上記被処理物の処理面上を移動させて上記
処理面を順次改質するように構成したものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。図1は、本実施の形態に係
わるコロナ放電処理装置の構成を示す模式図で、10は
被処理物50の処理面50Sに近接して設置された第1
の電極、20は上記第1の電極10に近接して設置され
た第2の電極で、この第2の電極は上記第1の電極10
と上記被処理物50に対して同じ側、すなわち、上記被
処理物50の処理面50S側に設置される。30は高周
波発振器31と高圧トランス32とを備え、上記第1の
電極10と第2の電極20との間に高電圧の高周波電圧
を印可して上記電極10,20間にコロナ放電を発生さ
せるための高電圧発生装置、40は絶縁物質から成り、
上記第2の電極20の表面を被覆するロール状の被覆部
材である。上記第1の電極10は、例えば、図2に示す
ように、上記被処理物50の処理面50Sと対向する部
分10Tを含む部分が、シリコンチューブから成るロー
ル状の被覆部材40で被覆された直径3mmのステンレ
ス製棒から構成される。このとき、上記被覆部材40が
処理面上で回転できるようにするため、上記ステンレス
製棒と被覆部材40との間に若干の隙間を設けた。ま
た、第2の電極20を、厚さ0.5mm、幅10mm、
長さ80mmのステンレス製の平板から構成して、上記
第1の電極10の対向部10Tと上記第2の電極20の
長さ方向の側面20Tとが、所定の距離を隔てて、互い
に平行になるように、上記第1の電極10と上記第2の
電極20とを配置する。
【0011】次に、上記構成の装置によるコロナ放電処
理について説明する。本実施の形態では、コロナ放電処
理する被処理物50を、非導電性でかつ厚みのある大型
の材料であるフッ素系樹脂塗装木材とした。まず、上記
被処理物50の処理面50Sであるフッ素系樹脂塗装面
に、上記被覆部材40で被覆された第1の電極10を配
置するとともに、第2の電極20を、上記処理面50S
側で上記第1の電極10の近傍に配置する。このとき、
上記第1及び第2の電極10,20の電極間隔をd=1
mm〜5mmに設定する。次に、高電圧発生装置30に
より、上記電極10,20間に、周波数がf=20kH
z〜40kHz、電圧がV=5kV〜20kV、出力が
P=10W〜1000Wの高周波電圧を印可し、上記第
1及び第2の電極10,20間(実際には、被覆部材4
0の第2の電極20と対向する側面40Tと第2の電極
20の側面20T間)にコロナ放電を発生させる。この
コロナ放電の放電領域は、図1に示すように、上記第1
及び第2の電極10,20の直下に位置された処理面
(フッ素系樹脂塗装面)50Sに接触するので、上記フ
ッ素系樹脂塗装面はコロナ放電により改質され活性化さ
れる。本例では、上記第1の電極10と第2の電極20
とを1つの筐体内に配設するなどして一体化するととも
に、上記ロール状の被覆部材40を上記被処理物50の
処理面50S上で回転させることにより、上記第1及び
第2の電極10,20を移動させて、上記被処理物50
の処理面50S全体にコロナ放電処理を施すようにして
いる。
【0012】なお、第1の電極10と第2の電極20の
形状や材質は上記例に限るものではなく、被処理物50
の処理面50Sの形状や材質等により適宜決定されるも
のである。また、上記実施の形態では、被覆部材40を
シリコンゴムで構成したが、天然ゴムあるいはセラミッ
クを用いてもよい。また、電極間隔等のコロナ放電処理
の条件も、被処理物50の処理面50Sの形状や材質あ
るいは処理仕様等により適宜決定されるものであるが、
第1の電極10と第2の電極20との電極間隔dは5m
m以下に設定することが望ましく、印可する電圧Vは5
kV以上25kV以下、周波数fは20kHz〜40k
Hzとすることが望ましい。
【0013】また、上記例では、被処理物50をフッ素
系樹脂塗装木材としたが、これに限るものではなく、本
発明のコロナ放電処理装置は、ポリフッ化ビニルフィル
ムやエチレン−4フッ化エチレン共重合体フィルムなど
の樹脂フィルムや、ポリフッ化ビニルフィルムラミネー
ト紙やエチレン−4フッ化エチレン共重合体フィルムラ
ミネート紙あるいはポリフッ化ビニルフィルムラミネー
ト木材などのラミネート部材、ポリエチレンシートやプ
ロピレンシートのようなシート材、更には、フッ素系樹
脂塗装コンクリート押出し成型板やフッ素系樹脂塗装窯
業系サイディングボードなどの塗装された建築材などの
表面処理にも適用可能である。
【0014】
【実験例1】ポリフッ化ビニルフィルムラミネート紙を
貼り付けた厚さ10mmの木製板を、電極間隔を1mm
として、電極間電圧及び周波数を様々に変化させ、電極
を1メートル/分の速さで上記ラミネート紙上を移動さ
せてコロナ放電処理を行った後、処理面に東レダウコー
ニング社製の1液型シリコーンシーリング材(SH78
0)を、幅10mm、厚さ5mmで打設して、室温にて
2週間養生させた後、90度引張試験を行って接着性の
評価を行った結果を以下の表1に示す。また、比較例1
として、コロナ放電処理を行わなかった試料についての
結果を合わせて示した。
【表1】 表1から明らかなように、上記比較例1ではシリコーン
シーラントが、ポリフッ化ビニルフィルムラミネート紙
との界面から剥離してしまうのに対して、本発明1〜4
の試料では、シリコーンシーラント材が破壊されること
から、シリコーンシーラントとポリフッ化ビニルフィル
ムラミネート紙との接着が強固であることが確認され
た。なお、比較例2に示した、放電電圧が5kV未満の
低い電圧である場合には、コロナ放電処理が十分に行わ
れないため、接着性が改善されていなかった。
【0015】
【実験例2】次に、電極間電圧を14kV、周波数を4
0kHzに固定し、電極間隔を様々に変化させて、上記
実験例1と同様のコロナ放電処理を行った結果を以下の
表2に示す。
【表2】 表2から明らかなように、本発明5,6,7のように、
電極間隔が5mm以下の条件下にてコロナ放電処理され
たラミネート紙は、シリコーンシーラント材が破壊され
ることから、接着性が良好であることが確認された。一
方、比較例3に示した、電極間隔が5mmを越えた条件
下で処理したラミネート紙は、コロナ放電処理が十分に
行われないため、接着性が改善されなかった。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
互いに近接して配置された第1及び第2の電極の、いず
れか一方を絶縁物質で被覆するとともに、上記第1及び
第2の電極を、ともに、被処理物の処理面側に近接して
設置し、上記両電極間に高電圧の高周波電圧を印可して
発生させたコロナ放電を、上記被処理物の処理面に接触
させて上記処理面を改質するようにしたので、従来コロ
ナ放電処理が困難であった、非導電性でかつ厚みのある
大型の材料であっても効率よくコロナ放電処理を行うこ
とができる。また、上記絶縁物質をロール状に形成し、
上記ロールを上記被処理物の処理面上を移動させて上記
処理面を順次改質するようにしたので、被処理物の処理
面を効率よくコロナ放電処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係わるコロナ放電処理
装置の構成を示す図である。
【図2】 本実施の形態に係わるコロナ放電処理装置に
おける電極構成の一例を示す図である。
【図3】 従来のコロナ放電処理装置の構成を示す図で
ある。
【符号の説明】 10 第1の電極、20 第2の電極、30 高電圧発
生装置、31 高周波発振器、32 高圧トランス、4
0 被覆部材、50 被処理物、50S 処理面。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに近接して配置された第1及び第2
    の電極の、いずれか一方を絶縁物質で被覆するととも
    に、上記第1及び第2の電極を、ともに、被処理物の処
    理面側に近接して設置し、上記両電極間に高電圧の高周
    波電圧を印可して発生させたコロナ放電を、上記被処理
    物の処理面に接触させて上記処理面を改質するようにし
    たことを特徴とする表面処理方法。
  2. 【請求項2】 上記第1及び第2の電極を、被処理物の
    処理面上を連動して移動させて、上記被処理物の表面を
    コロナ放電処理するようにしたことを特徴とする請求項
    1に記載の表面処理方法。
  3. 【請求項3】 上記第1の電極と第2の電極との電極間
    距離を、5mm以下に設定したことを特徴とする請求項
    1または請求項2に記載の表面処理方法。
  4. 【請求項4】 上記上記第1の電極と第2の電極間に、
    周波数が15kHz以上50kHz以下である、5kV
    以上25kV以下の高周波電圧を印可したことを特徴と
    する請求項1〜請求項3のいずれかに記載の表面処理方
    法。
  5. 【請求項5】 上記被処理物の処理面を、樹脂あるいは
    樹脂塗装面としたことを特徴とする請求項1〜請求項4
    のいずれかに記載の表面処理方法。
  6. 【請求項6】 上記処理面はフッ素樹脂を含むことを特
    徴とする請求項5に記載の表面処理方法。
  7. 【請求項7】 ロール状の絶縁物質で被覆され、被処理
    物の処理面に近接して設置されたた第1の電極と、被処
    理物の上記処理面と上記第1の電極と所定の間隔を保持
    して設置され第2の電極と、上記第1及び第2の電極と
    の間に高電圧の高周波電圧を印可して上記両電極間にコ
    ロナ放電を発生させる高電圧発生装置とを備えたことを
    特徴とするコロナ放電処理装置。
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