JP4299052B2

JP4299052B2 - 超薄膜形成方法

Info

Publication number: JP4299052B2
Application number: JP2003125744A
Authority: JP
Inventors: 恵一宇高; 米原　　隆
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Forms Co Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: JP2004329996A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラスチック成形品、例えばフィルム、シート、カード、板、繊維、型もの、等種々の形態の成形品の表面に、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、紫外線吸収剤、接着剤、表面硬化剤、触媒、離型剤等の表面改質剤を塗布して、超薄膜を形成させる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、滑剤等の表面改質剤の溶液を、多数の微粒子からなるミストにし、これらのミストをプラスチック成形品等の被処理物に噴霧して、微粒子を被処理物の表面に付着させ、表面改質剤から成る薄膜を形成する方法が開発され、使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記表面改質剤の溶液の粒子が被処理物に付着した後、粒子が凝集してしまい均一で連続した膜が得られなかった。均一で連続した膜を得ようとすると膜が厚くなり、膜が厚いと、膜が動いたりして不安定となり、経時変化が早く、効果がすぐになくなってしまう恐れがあった。このため、当該被処理物表面にこれらの上から印刷を施したり、他物を塗装すると、膜のある部分とない部分とでは、印刷や塗装の密着強度に差が生じ、印刷や塗装が剥がれ易い場合があった。このように均一で、連続した薄膜を形成するのは非常に困難であった。
【０００４】
そこでこの発明は、これらの欠点を改善し、プラスチック成形品の表面に表面改質剤のより均一で連続した超薄膜を形成可能にした、超薄膜の形成方法を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１項の発明は、プラスチック成形品の表面に表面改質剤の超薄膜を形成する方法において、上記表面改質剤を主剤とした溶液から成る第１液を粒径を均一化したミストにして、上記表面に噴霧し、当該表面に上記第１液の多数の微粒子を点在させ、これらの微粒子を半乾燥させた後、上記第１液の主剤の入っていない溶媒又は主剤が入っていても第１液より含有率の小さい溶液から成る第２液を粒径を均一化したミストにして、上記表面に噴霧し、これらを完全乾燥させることにより上記成形品の表面に上記表面改質剤からなる均一で連続した超薄膜を形成する、超薄膜形成方法とした。
また、請求項２の発明は、上記請求項１の発明において、上記表面改質剤を主剤とした溶液から成る第１液を粒径を均一化したミストにして、プラスチック成形品の表面に噴霧する前に、当該成形品の表面の帯電を除去し、クリーンな表面にしてから、上記第１液を噴霧する方法とした。
また、請求項３の発明は、上記請求項１又は２の発明において、上記第２液の噴霧を複数回行う超薄膜塗布方法とした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
プラスチック成形品の表面に滑膜を形成させる場合について述べる。
まず、好ましくは処理しようとする成形品の帯電を何らかの方法で除去し、帯電による影響のない状態にし、当該被処理物１の表面をクリーンな状態にする。
これには、水及びアルコール類、又は場合によっては微量の帯電防止剤を被処理物にミストの噴霧やロールにより塗布することにより、除電する。さらにこれを洗浄するか、エアーの吹き付け又は吸引によりチリやホコリを除去する。これにより被処理物の表面は電気力線の影響を受けないクリーンな状態になる。上記アルコール類は被処理物表面のぬれ性を良くし、表面張力を下げる。勿論上記帯電防止剤には被処理物の表面張力を下げる働きがあるものもある。
また、滑剤から成る水溶液（アルコールを含有するばあいもある）を１〜８％に調合し第１液とする。第１液の濃度は１〜８％の範囲とし、好ましくは５％で、１平方メートル当たり、０．０５〜２ｍｌの塗布にすると良い。また、この第１液の主剤である滑剤が入っていない溶媒、又は主剤である滑剤が入っていても第１液より少ない含有率の液を第２液として用意する。
【０００７】
そして図１に示すように、上記被処理物１をベルトコンベヤー２に乗せ、ヒーター３で当該被処理物１を３０〜５０°Ｃに温め、それから伏せ椀状の第１チャンバー４の下に移動させる。そこで上記第１液を、粒径２０μ前後の均一な微粒子のミストにして、第１チャンバー４内の奥部からノズル４ａにより上記被処理物１に向けて噴霧する。その際、第１チャンバー４の外側に設けた電磁波発生装置５により、これらのミストに第１チャンバー４の内側壁から電磁波をあてて、当該第１チャンバー４内を４５〜８０°Ｃに温め、各粒子の含有水分の気化を促進させ、微粒化を進めながら上記被処理物１の表面に各微粒子を付着させる。なお、この電磁波発生装置５に代えて、熱線発生装置、又は超音波発生装置を設け、熱線又は超音波を照射する場合もある。
【０００８】
このとき図２に示すように、各微粒子は外径が３〜３０μｍの円盤状膜１１となり、厚さも０．１〜１０μｍのもが多く、これらの円盤状膜１１は略等間隔で被処理物１の表面に点在することとなる。その後、被処理物１はベルトコンベヤー２によって移動し、ヒーター６の温風又は熱線で温められ、乾燥する。これにより、これらの円盤状膜１１は被処理物１との接着面は含水量が多く、その外表面は乾燥が始まり、次第に含水量は少なくなってくる。そして、各円盤状膜１１の滑剤は部分的に被処理物１の表面に固定される。
【０００９】
このように第１液の各円盤状膜１１が半乾燥状態になった時に、被処理物１を伏せ椀状の第２チャンバー７の下に移動させる。被処理物１を上記第２液を粒径２０〜５０μｍ前後の均一な微粒子のミストにして、第１チャンバー４内の奥部からノズル４ａにより上記被処理物１に向けて噴霧する。その際、第２チャンバー７の外側に設けた電磁波発生装置８により、これらのミストに第２チャンバー７の内側壁から電磁波をあてて、当該第２チャンバー７内を５０°±１５°Ｃに温め、各粒子の含有水分の気化を促進させ、微粒化を進めながら上記被処理物１の表面に各微粒子を付着させる。また、その際の被処理物１の表面温度を２０〜５０°Ｃにしておく。
【００１０】
このようにして第２液の各微粒子を図３に示すように、被処理物１の表面の第１液の円盤状膜１１と円盤状膜１１との間、又は第１液の円盤状膜１１の上に付着させる。これにより、この第２液の各微粒子１２は既に付着した第１液の円盤状膜１１と接触したものは、既に付着した第１液の円盤状膜１１を再び溶かして延伸させ、第１液の円盤状膜１１と円盤状膜１１との間に付着した第２液の微粒子１２と結合し、その後、ベルトコンベヤー２によって被処理物１を移動させ、ヒーター９による温風、熱線の照射により、溶媒の気化が進み、凝集して集合体とはならずに完全に乾燥する。これにより、図４に示したように、被処理物１の表面には、均一に連続した滑剤の超薄膜１３が形成される。この超薄膜１３の厚さは０．０１〜５μｍであり、光の波長より薄い膜の場合もある。
【００１１】
上記第２液の噴霧工程、即ち、溶解作用と延伸、気化（蒸発）による膜形成、において、膜の均一性を維持しながら各工程が進行するようにするためには、第１液の円盤状膜１１が微細で数が多いほうが安定した庁膜の形成、固化が行われる。また、溶液における滑剤の含有率により円盤状膜の大きさ（径）、厚さは異なる。また、上記第１チャンバー４内又は第２チャンバー７内の温度と被処理物１の表面の温度差は３０°Ｃ以内で（理想的には１０°Ｃ前後が好ましい）、被処理物のガラス点（ＴＧ点）以下であることが要求される。温度差がありすぎると溶媒が気化しにくいので、膜の形成が遅れ、膜が広がらない。また、上記実施の形態例は、ベルトコンベヤー２による連続式の表面改質剤の超薄膜形成装置であるが、この発明はこれらに限らず、バッチ式のものでも使用できる。
また、上記実施の形態例では、滑剤の超薄膜を形成させる方法を示したが、滑剤に限らず、防曇剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、接着剤、表面硬化剤、触媒、離型剤等、他のすべての表面改質剤においても、同様の方法で行うことが出来る。
また、上記実施の形態例では、第１液を塗布する前に、被処理物の帯電を除去し、ホコリを取り去ってクリーンな状態にしてから処理しているが、この前処理はこの発明の必須条件ではない。また、上記実施の形態例では、第２液を一回噴霧しているが、一回に限らず、数回にわたって噴霧しても良い。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１又は３の発明の方法によれば、表面改質剤の溶液を噴霧するにあたり、その必要量を円盤状膜として均一に点在させた後、同質溶剤で展開延伸することにより、従来のミストによる表面改質剤の膜形成において得られなかった、均一で連続した超薄膜が容易、確実に得られる。従って、表面改質剤の均一で安定した機能が長期にわたって得られる。
請求項２の発明の方法によれば、上記請求項１の発明の効果に加え、処理する前の、被処理物の帯電を除去することにより、電気力線によるホコリやチリの付着力がなくなり、クリーンな表面に表面改質剤の超薄膜を形成するため、出来上がった表面改質剤の超薄膜は、被処理物表面への密着度がより良く、耐久性の一段と優れたものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態例の処理工程を示す、側面図である。
【図２】この発明の実施の形態例の第１液の付着した状態を示す図であり、Ａ図は平面図、Ｂ図は側面断面図る。
【図３】この発明の実施の形態例の第２液の付着した状態を示す図であり、Ａ図は平面図、Ｂ図は側面断面図る。
【図４】この発明の実施の形態例による被処理物表面に超薄膜が形成された状態を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１被処理物２ベルトコンベヤー
３ヒーター４第１チャンバー
５電磁波発生装置６ヒーター
７第２チャンバー８電磁波発生装置
９ヒーター１１円盤状膜
１２微粒子１３超薄膜

Claims

プラスチック成形品の表面に表面改質剤の超薄膜を形成する方法において、上記表面改質剤を主剤とした溶液から成る第１液を粒径を均一化したミストにして、上記表面に噴霧し、当該表面に上記第１液の多数の微粒子を点在させ、これらの微粒子を半乾燥させた後、上記第１液の主剤の入っていない溶媒又は主剤が入っていても第１液より含有率の小さい溶液から成る第２液を粒径を均一化したミストにして、上記表面に噴霧し、これらを完全乾燥させることにより上記成形品の表面に上記表面改質剤からなる均一で連続した超薄膜を形成することを特徴とする、超薄膜形成方法。
上記表面改質剤を主剤とした溶液から成る第１液を粒径を均一化したミストにして、プラスチック成形品の表面に噴霧する前に、当該成形品の表面の帯電を除去し、クリーンな表面にし、上記第１液を噴霧することを特徴とする、請求項１に記載の超薄膜形成方法。
上記第２液の噴霧を、複数回行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の超薄膜形成方法。