JP3636462B2 - 粉末コーティング剤として使用可能な合成物質の製造方法及びその使用方法並びに前記製造方法に従って製造された合成物質としての粉末コーティング剤 - Google Patents

Description

本発明は、粉末コーティング剤として使用可能な合成物質の製造方法及びその使用方法並びに前記製造方法に 従って製造された合成物質としての粉末コーティング剤に関するものである。
粉末コーティング剤を製造する方法は既に知られており、通常は、ポリエチレンにα−オレフィン系ポリマー添加物が混合される。この場合ポリマー添加物は、特定の官能基を含んでいる。これらの官能基は、製造される粉末コーティング剤の適宜な使用を可能にする。この製造方法の欠点は、制限的に使用するための粉末コーティング剤しか製造できず、広範囲に使用するための粉末コーティング剤の製造が不可能なことである。
本発明の課題は、簡単に且つ低コストで製造でき、しかも種々の多数の分野に多面的に使用可能であるような粉末コーティング剤を製造する方法を提供することである。
本発明によれば、上記の課題は、ポリオレフィンを、30KHzないし10GHzの周波数範囲で低温プラズマ処理にさらすことによって解決される。ここで低温プラズマ処理とは、処理される原料が一定の温度範囲（例えば40℃ないし60℃）以上に加熱されないということである。このようなプラズマ処理により、装入されたポリオレフィンを、粉末コーティング剤または熱溶融型接着剤として有利に使用でき、特に種々の材料において使用できるように調整できることが明らかになった。
本発明の有利な構成によれば、前記プラズマ処理は13.56MHzないし2.45GHzの周波数範囲で実施される。特に、前記プラズマ処理を交番周波数で実施すれば、有利には周波数値が異なる交番周波数の組合せで実施すれば、原料として用いられるポリオレフィンの種々の化学的構造及び組成に非常に有利に影響し、よっていかなる場合も粉末コーティング剤をその使用例に必要な特性をもつように製造することができる。
本発明の他の有利な構成によれば、前記プラズマ処理は、例えばヘリウム及び（または）アルゴンのような不活性ガスを供給して実施される。また、前記プラズマ処理を、一つの不活性プラズマと少なくとも一つの反応性プラズマまたは少なくとも一つの反応性ガス混合プラズマとで順次実施し、または少なくとも一つの不活性ガスと少なくとも一つの反応性ガスから成る混合体を供給して実施すると有利である。処理ガス（不活性ガス、反応性ガス、反応性ガス混合体）の組成を原料に適合するように選定することによって、コーティングの目的に必要な反応基、例えばヒドロキシル基、カルボキシル基、第一及び第二アミノ基をポリオレフィンのなかに十分量取り込むことができる。これらの基は、コーティングされるべき材料と反応して、化学結合を形成し及び（または）物理的に付着することができる。同様に生じた極性の、しかし非反応性の基（カルボニル基、第三アミノ基）は、物理的な付着だけを生じさせる。
特に種々の周波数の組合せを順序づけ、その際これらの組合せをその都度の処理ガス及び原料に同調させると、所望の特性を備えた粉末コーティング剤を製造することができる。
本発明の他の有利な構成は他の従属項に記載されている。
次に、本発明の１実施例を添付の図面を用いて説明する。
図１は本発明による粉末コーティング剤の製造方法の工程を示すフローチャート、
図２は本発明による方法を実施するための装置の構成図、
である。
図１において、本発明による方法をフローチャートを用いて説明する。第１のステップ10では、原料として用いられるポリオレフィンが調製される。ここではポリオレフィンは粉末形状及び（または）顆粒形状で供給され、その粒径は例えば1mmよりも小さい。この場合、場合によっては例えば安定剤のような必要な添加剤が添加される。原料として、新品のポリオレフィンも、またリサイクル材から得られるポリオレフィンも使用できる。リサイクル材から得られるポリオレフィンにおいて注意すべきことは、損傷がひどくないこと、即ちまだ適当な分子構造が残っていることである。次のステップ12では、調製された原料が処理室に供給される。処理室は、例えば低温プラズマ処理を実施するための公知のプラズマ炉の回転ドラムである。
次のステップ14においては、原料を処理するために望ましい処理パラメータ及び処理ガスが設定される。この場合、特に処理ガスの特殊な組合せが設定され、即ち不活性ガスプラズマ（有利にはヘリウム及び／またはアルゴン）による第１の処理と、反応性ガスプラズマ（有利には酸素及び／または窒素）による次の処理、或いは前記ガスの混合物から生じるプラズマによる処理が行なわれる。さらに、真空中でプラズマを発生させるために必要な複数の高周波数とその順序が設定される。変形例も可能であり、例えばまず低周波数（例えば13.56MHz）で、次により高周波の周波数（例えば2.45GHz）でプラズマ処理を行なってもよい。また、周波数の切換えを交互に行なってもよい。もちろん、他の周波数を自由に選定可能な任意の順序でプラズマ処理を行なうために設定してもよい。他方、回転ドラムの所望の回転数（例えば１分間４ないし20回転の範囲）と、所望の処理圧（例えば0.3mbarないし1mbarの範囲）とが設定される。プラズマ処理の間、方法に応じて処理圧を変動させることができる。さらに、原料を処理するための処理時間が設定される。処理時間は例えば15ないし600秒である。上記の処理パラメータまたは処理ガスは、互いに任意に組み合わせて変形させることができ、その都度使用される原料の組成に適合されている。
次のステップ16では、ステップ14で設定された処理パラメータまたは処理条件で原料のプラズマ処理が行なわれる。この場合、ステップ16でのプラズマ処理の間に、例えば調節による処理パラメータの変更及び（または）適合を行なってもよい。低温プラズマ処理の処理パラメータと処理ガスの前記組合せにより、コーティング及び（または）接着の目的に必要な反応基の取り込みを、ポリオレフィンに挿入される原料に依存して十分達成可能である。
本発明による方法によって製造される粉末コーティング剤は、ポリオレフィンのすべてのグループに属する化合物、例えばポリエチレンタイプ（LDPE,LLDPE,HDPE）及びポリプロピレンから製造することができる。
製造された粉末コーティング剤を用いて、溶融温度が本発明による物質の加工温度以上であるすべての材料、例えば約120℃ないし180℃の材料をコーティングさせることができる。これは種々の材料であり、例えばガラス、セラミックス、鋼、アルミニウム、木、紙、ポリマーである。これらの材料は予コーティングまたは他の方法で予処理されていてよい。本発明による物質を用いると、外部からの機械的及び（または）化学的影響にたいして十分抵抗があり、且つ継続的な優れた接着力を有するコーティングが達成可能である。このような有利な特性により、本発明による方法で製造されたコーティング剤は、特にコーティングに関して非常に高い要求のある分野で使用することができる。これは特に自動車製造における床裏面のコーティング、または船腹のコーティングである。さらに他の分野にも使用できることは言うまでもない。
図２には、本発明による方法のために使用可能な装置の構成が図示されている。22で示した低温プラズマ装置は、回転ドラム24を有している。回転ドラム24は処理室として用いられ、例えばアルミニウムまたは特殊鋼のような耐久性のある材料から成ることができる。処理室は真空を発生させるために密封可能である。ここではこれに関して詳細に言及しない。回転ドラム24には、反応器として用いられる装置26が付設されている。反応装置26は、マイクロ波プラズマ励起用の発電機28と高周波供給部32とに連結されている。さらに、処理ガスを誘導するための管30が設けられている。
ここに図示した構成は一例であるが、本発明は装置の詳細な具体的構成に関わるものではない。本発明による方法は、方法の個々のステップを実施する対応する装置を用いても実施できることは言うまでもない。
次に、本発明による方法の経過について説明する。選定され、調製された原料は、回転ドラム24内に供給され、選定された回転速度と回転方向に応じて混合される。回転方向は、正逆交互に選択することもできる。供給管30を介して、選定された処理ガスまたは処理ガス混合気が供給され、発電機28を介して反応器26内にプラズマが発生する。プラズマの発生は、200ないし1500W（2.45GHz）の出力でマイクロ波放射により行なうのが有利である。この場合、処理ガスまたは処理ガス混合気は0.3ないし1mbarの処理圧を有するのが好ましい。高周波供給部32を介して例えば13.56MHzの周波数が当てられてプラズマが発生する。プラズマの発生により、活性化された粒子が回転ドラム24内に充填されている原料に衝突する。これにより原料、即ち充填されたポリオレフィンの内部に構造変化が生じ、極性基（酸素及び／または窒素を含む）を形成させる。これらの極性基は、反応性基（ヒドロキシル基、カルボキシル基、第一及び第二アミノ基）及び非反応性基（カルボニル基、第三アミノ基）である。網状結合は生じない。種々の処理ガスを供給管30を介して交互に供給し、且つ発電機28または高周波供給部32を介して種々の周波数を当てることにより、原料の種々の組成にたいして影響を与えることができる。
具体例においては、回転ドラム24内に原料として1mm以下の粒径のLDPE（AL22FA）が充填される。処理パラメータとして0.75mbarの処理圧が設定され、このときの回転ドラム24の回転速度は１分間あたり８回転である。発電機28の出力は600Wであり、高周波供給部32の出力も600Wである。処理ガスとしてアルゴン、酸素、窒素の混合体が供給され、装入された原料は270秒間プラズマ処理される。その際発電機28は2.45GHzの周波数を発生させ、高周波供給部32は13.56MHzの周波数を供給する。本発明による製造方法の実施終了後に得られる物質は、処理温度160℃でガラスにコーティングされ、透明な、接着性に優れた被膜を形成する。

Claims (20)

1. 粉末コーティング剤として使用可能な合成物質の製造方法において、
   ポリオレフィンを、処理中に変動する30KHzないし10GHzの周波数範囲の周波数で低温プラズマ処理にさらすことを特徴とする製造方法。
2. 前記プラズマ処理を13.56MHzないし2.45GHzの周波数範囲で実施することを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記プラズマ処理を、周波数値が異なる交番周波数の組合せで実施することを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
4. ポリオレフィンとしてポリエチレン及び（または）ポリプロピレンを使用することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１つに記載の製造方法。
5. 前記プラズマ処理を、例えばヘリウム及び（または）アルゴンのような不活性ガスを供給して実施することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１つに記載の製造方法。
6. 前記プラズマ処理を、例えば酸素及び（または）窒素のような反応性ガスを供給して実施することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１つに記載の製造方法。
7. 前記プラズマ処理を、一つの不活性プラズマと少なくとも一つの反応性プラズマまたは少なくとも一つの反応性ガス混合プラズマとで順次実施し、または少なくとも一つの不活性ガスと少なくとも一つの反応性ガスから成る混合体を供給して実施することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１つに記載の製造方法。
8. 前記プラズマ処理を0.3mbarないし1mbarで行なうことを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１つに記載の製造方法。
9. 前記プラズマ処理の継続時間が15秒ないし600秒であることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１つに記載の製造方法。
10. 粒径が1mm以下の粉末または顆粒としてポリオレフィンを前記プラズマ処理にさらすことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１つに記載の製造方法。
11. プラズマ処理の間ポリオレフィンを運動させることを特徴とする、請求項１から10までのいずれか１つに記載の製造方法。
12. ポリオレフィンを回転ドラム内で、有利には１分間あたり４ないし20回転で転動させることを特徴とする、請求項11に記載の製造方法。
13. ポリオレフィンを新品及び（または）リサイクル品の形態で使用することを特徴とする、請求項１から12までのいずれか１つに記載の製造方法。
14. プラズマ処理の前にポリオレフィンに、安定剤のような通常のプラスチック添加剤を添加することを特徴とする、請求項１から13までのいずれか１つに記載の製造方法。
15. 請求項１から14までのいずれか１つに記載の製造方法にしたがって製造された物質から成ることを特徴とする粉末コーティング剤。
16. 請求項１から14までのいずれか１つに記載の製造方法にしたがって製造されたポリオレフィンを、この処理されるポリオレフィンの処理温度以上の溶融温度を持つ材料のコーティングに使用することを特徴とする使用方法。
17. 請求項１から14までのいずれか１つに記載の製造方法にしたがって製造されたポリオレフィンを、ガラス、セラミックス、鋼、アルミニウム、木、紙、ポリマーをコーティングするために使用することを特徴とする使用方法。
18. 請求項１から14までのいずれか１つに記載の製造方法にしたがって製造されたポリオレフィンを、予めコーティングされた材料及び他の方法で予処理された材料の少なくとも一方をコーティングするために使用することを特徴とする使用方法。
19. 請求項１から14までのいずれか１つに記載の製造方法にしたがって製造されたポリオレフィンを、自動車製造における床裏面のコーティングに使用することを特徴とする使用方法。
20. 請求項１から14までのいずれか１つに記載の製造方法にしたがって製造されたポリオレフィンを、船腹のコーティングに使用することを特徴とする使用方法。

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