JP4590170B2

JP4590170B2 - プラスチック接合体

Info

Publication number: JP4590170B2
Application number: JP2003205678A
Authority: JP
Inventors: 克典本田
Original assignee: Idemitsu Unitech Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Unitech Co Ltd
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2023-08-04
Also published as: JP2005053947A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック接合体に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、ポリオレフィン系樹脂等の結晶性樹脂は、その結晶性のために成形後の透明性に劣り、用途が制限されてきた。しかしながら、樹脂の結晶の制御の技術が進歩し、より透明性に優れたシート等の開発が進み、各種容器への応用が進んでいる。
なかでも、シートの打ち抜き、罫線入れされたシートを罫線で折り曲げて端部を接着する組立容器は、一般容器と異なり、使用前はシート状で嵩張らず、貯蔵、輸送に適することから、化粧品等の包装容器として多用されている。
この各種容器を製造する際に、前述のシート等を接着する工程が必要となる。従って、このシート等には、接着性が要求されている。しかしながら、例えば、ポリプロピレン系樹脂やポリエチレン系樹脂等に代表されるポリオレフィン系樹脂は、極性基を有さないために、接着性が極めて悪い樹脂である。
このポリオレフィン系樹脂製のシート等の接着を行うためには、ポリオレフィン系樹脂のシート表面をプライマー（溶剤系）で処理した後、接着剤を塗布して硬化、接着させる方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
また、固体基体の表面を酸化炎処理工程とケイ酸化炎処理工程を含む固体基体表面の変性方法により印刷性を改良する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−６３７６８号公報（第１頁）
【特許文献２】
特開２００２−５３９８２号公報（第１頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の技術によれば、プライマーの材料コストが高くなるという問題、プライマーの塗布及び乾燥という煩雑な工程を必要とする問題、プライマー剤に含まれるトルエン、酢酸メチル、メタノール等の有機溶剤の蒸発により、人体に有害となるばかりか、作業環境の悪化による衛生性の問題、火災発生等の安全性の問題がある。
また、特許文献２に記載の技術では、固体基体としては主としてガラス、セラミック等の無機物についての開示があり、プラスチックについては、金属とともに、その製品が瓶状又は管状であることの開示のみで、シート状プラスチックについては一切言及されていない。さらに、ポリオレフィン等の無極性プラスチックシート類の接着性、特にプライマーレス接着についての開示は一切認められない。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、材料コストを低減し、作業環境が悪化することがなく、安全性に優れ、加工時に外観を損ねることがないプラスチック接合体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するために、本発明のシート状プラスチック材料は、ヘイズが１〜２０％、厚みが５０〜３００μｍ、引張弾性率が１５００〜４０００ＭＰａのポリプロピレン系樹脂からなるシート状プラスチック材料の表面のうち少なくとも前記シート状プラスチック同士を接着する部分にケイ酸化炎処理が施され、前記シート状プラスチック材料同士を透明接着剤で接着させてなるプラスチック接合体であって、当該接合体は、前記シート状プラスチック材料を折り曲げ、接着加工を施してなる折曲接着組立容器であることを特徴とする。
【０００７】
ここで、ケイ酸化炎処理は、引火性ガス、混合ガス、エアゾールまたはスプレーのいずれかであり、これらは過剰の酸素を含み、及び／又は酸化作用を有する酸化炎により、ケイ素含有化合物の存在下の炎熱分解によってシート状プラスチック材料の表面上に酸化ケイ素層を形成するものである。
特に、ケイ素を含む層は殆んど炭素の存在なしに形成することができ、また炎熱分解の間、ケイ素含有化合物としてアルコキシシランを空気や燃焼ガス、必要ならば酸素を含む混合ガスに加える。
上記の引火性ガスは、例えばプロパンガス、ブタン、都市ガス及び／または天然ガスを含むものである。
【０００８】
このような本発明によれば、シート状プラスチック材料の表面は、ケイ酸化炎処理により表面上に酸化ケイ素層が形成される。この酸化ケイ素層は、反応性ＯＨ基の密度が高く、シート状プラスチック材料の表面の接着性が向上する。従って、表面の接着性が良く、プライマー等を使用する必要がなくなり、直接透明な接着剤を使用することができるので、材料コストを低減することができる。
また、プライマー等を使用する必要がないので、環境汚染の心配もない。
さらに、透明な接着剤を使用でき、シート状プラスチック材料を接着加工した際に、外観を損ねることがなく、罫線入り折曲加工により、透明性に優れた容器を得ることができる。
【０００９】
また、ケイ酸化炎処理は、シート類の表面の一部又は全面に行うことができるが、なかでも少なくともシート状プラスチック材料の接着する部分に施されている。
例えば、シート状プラスチック材料の表面が大きく、接着する部分がその表面に比べてかなり小さい場合、ケイ酸化炎処理を表面全体に施すと、その大部分が、接着に用いることなく無駄なものとなってしまう。すなわち、従来のプライマー処理工程に対応する部分に処理すればよい。
これによれば、無駄な処理をする必要がなくなり、製造コストを低減することができる。
【００１０】
さらに、シート状プラスチック材料は、シート、フィルムのいずれかである。
ここで、シート、フィルムとは、その厚みが５０〜３００μｍ程度のものをいう。
また、シート状プラスチック材料としては、単層のシート、フィルム、さらには樹脂の異なる多層のシート、フィルム、樹脂と不織布等との多層シート状のものを含む。
【００１１】
そして、シート状プラスチック材料は、比重が小さく、軽量であること、剛性、強度、ヒンジ特性から、ポリプロピレン系樹脂からなる。
【００１２】
ポリプロピレン系樹脂としては、ホモプロピレン、ランダムポリプロピレン、これらの混合物、さらには、低結晶性の改質用樹脂、エラストマーを配合してもよい。
また、ポリプロピレン系シートは、溶融押出シート状物を、水、金属ベルト等を用いて急冷する方法や、核剤を配合することによって成形されたシート、さらにこれらのシートを熱処理することにより得られる、高透明（ヘイズ１〜２０％（／３００μｍ））のシートであり、高剛性（引張弾性率１５００〜４０００ＭＰａ）のものが好ましい。
【００１５】
また、プラスチック接合体は、前述のシート状プラスチック材料同士を透明接着剤で接着させてなる。
ここで、プラスチック接合体としては、折曲容器、曲げ容器などのクリアボックス、クリアケース等が挙げられる。
透明接着剤としては、シアノアクリレート系接着剤、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤等が挙げられる。
以上の中でも、瞬間的に接着できるシアノアクリレート系接着剤が特に好ましい。
【００１６】
これによれば、このシート状プラスチック材料は、接着性に優れ、プライマー等を使用する必要がなくなり、直接透明接着剤を使用することができるので、材料コストを低減することができる。
また、プライマー等を使用する必要がないので、環境汚染の心配もない。
さらに、透明接着剤を使用することにより、シート状プラスチック材料を接着加工した際に、外観を損ねることがない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るシート状プラスチック材料６の表面処理方法の概略図が示されている。
本実施形態に係るシート状プラスチック材料の表面処理方法は、シート状プラスチック材料６の表面６１にケイ酸化炎処理を施す。
なお、このシート状プラスチック材料６は、結晶性樹脂であるポリプロピレン系樹脂からなる透明シートである（３００μｍ、ヘイズ２％、引張弾性率２０００ＭＰａ）。
【００１８】
本実施形態のシート状プラスチック材料（以下、単にプラスチック材料として示すことがある。）の表面処理方法では、図１に示されるように、表面処理装置１を使用する。この表面処理装置１は、バーナで構成され、混合ガス７を供給するためのガス供給口１Ａと、炎を噴出する噴出口１Ｂとを有している。
【００１９】
図１に示されるように、表面処理装置１の噴出口１Ｂから所定の位置に、プラスチック材料６を固定する。
この噴出口１Ｂとプラスチック材料６の表面６１との間の距離は、３０〜１５０ｍｍ程度である。次に、混合ガス７をガス供給口１Ａから表面処理装置１に供給する。この混合ガス７は、まず引火性ガス７１および空気７２からなる。これら引火性ガス７１および空気７２の体積比率は、１：３〜１：８０の範囲である。
引火性ガス７１は、プロパンガス、ブタンガス、都市ガスまたは天然ガスを含んで構成されている。この混合ガスにより酸化炎が得られる。さらに、混合ガス７中にケイ素含有化合物７３を含有させて、表面処理装置１に供給する。
【００２０】
なお、本実施形態では、ケイ素含有化合物７３は、テトラメトキシシランであり、引火性ガス７１と空気７２とからなる混合ガスに対して、１０^- ^２〜１０^- ^６のモル分率で添加される。
【００２１】
そして、これら混合ガス７（引火性ガス７１、空気７２）とケイ素含有化合物７３とを表面処理装置１中で燃焼し、ケイ酸化炎を噴出口１Ｂより放射する。
なお、このケイ酸化炎の温度は、９００〜１２００℃の範囲であり、プラスチック材料６は、５０〜１００℃に加熱される。
【００２２】
このケイ酸化炎が放射されることにより、表面に酸化ケイ素層６１Ａが形成される。この酸化ケイ素層６１Ａの表面上は、特に反応性ＯＨ基の密度が高い状態である。
以上により、本発明に係るプラスチック材料の表面処理を施されたプラスチック材料６が得られる。
本発明に係るプラスチック材料の表面処理は、一般的には、表面処理装置を固定し、プラスチック材料を一定速度で移動することが採用できるが、他の方法でもよい。
【００２３】
以上のプラスチック材料６は、化粧品、医薬品、文房具、玩具等の包装、収納に用いられるプラスチック接合体としてのクリアパッケージの基材として用いられる。
このクリアパッケージは、プラスチック材料６を折り曲げ、接着加工を施して製造される。接着加工をする際には、プラスチック材料の酸化ケイ素層同士を対応させ、透明接着剤により接着する。この透明接着剤は、シアノアクリレート系接着剤である。
【００２４】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）ケイ酸化炎処理により、表面に酸化ケイ素層６１Ａが形成される。この酸化ケイ素層６１Ａは、反応性ＯＨ基の密度が高く、プラスチック材料６の表面６１の接着性が向上する。従って、表面６１の接着性が良く、プライマー等を使用する必要がなくなり、直接透明な接着剤を使用することができるので、材料コストを低減することができる。また、プライマー等を使用する必要がないので、環境汚染の心配もない。さらに、透明な接着剤を使用でき、プラスチック材料６を接着加工した際に、外観を損ねることがない。
【００２５】
（２）プラスチック材料６の表面６１の接着に必要な部分にのみ、酸化ケイ素層６１Ａが形成されているので、無駄な処理をする必要がなくなり、製造コストを低減することができる。
（３）プラスチック材料６がシート状であることにより、凹凸等によりケイ酸化炎の炎が、阻害されることなく、プラスチック材料６の表面６１に一様に行き渡りやすくなるので、正確にケイ酸化炎処理を施すことができる。
【００２６】
（４）プラスチック材料６は、結晶性樹脂であるポリプロピレン系樹脂からなることにより、樹脂の結晶構造で高い強度を発現するので、高い強度を有するプラスチック材料６とすることができる。また、シートの製造方法により、高透明、高剛性のシートを採用できる。
（５）クリアパッケージの製造の接着加工の際に、透明接着剤を使用することにより、プラスチック材料６の透明性を阻害することもない。また、瞬間的に接着でき、安価であるシアノアクリレート系接着剤を用いているので、製造の際の作業性が向上する
【００２７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、プラスチック材料６としては、シートを採用していたが、これに限られず、より薄いフィルムや、不織布、織布等を採用できる。
前記実施形態では、透明接着剤としては、シアノアクリレート系接着剤を採用していたが、これに限られず、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤等を採用できる。
【００２８】
前記実施形態では、プラスチック材料６は、結晶性樹脂であるポリプロピレン系樹脂からなるシートであったが、これに限られず、他のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂等からなるシートであってもよい。
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリブテン系樹脂等が挙げられる。
ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、１，４−シクロヘキサンジメタノール共重合低結晶ないし非結晶性ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が挙げられる。
ポリアミド系樹脂としては、ナイロン６６、ナイロン６等が挙げられる。
【００２９】
その他、本発明を実施する際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲内で他の構造等としてもよい。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は実施例の内容に限定されるものではない。
［実施例１］
前記実施形態において、プラスチック材料６は、出光ユニテック（株）製透明ポリプロピレンシート（商品名スーパーピュアレイシート、厚み０．３ｍｍ、ヘイズ４．３％）を使用した。
以上のプラスチック材料６を用いて、本発明に係る表面処理方法、すなわちケイ酸化炎処理を施す表面処理方法を実施した。具体的には、以下の条件で実施した。
【００３１】
噴出口１Ｂとプラスチック材料６の表面６１との間の距離：４０mm
引火性ガス７１および空気７２の体積比率：１：１９
【００３２】
ケイ素含有化合物（テトラメトキシシラン）７３の混合ガス７に対する添加率：
１×１０^−３（モル分率）
ケイ酸化炎の温度：約１０００℃
ケイ酸化炎処理中のプラスチック材料６の表面温度：約８０℃
炎燃焼の継続時間：０．３sec
なお、以上の表面処理方法を経て得られたプラスチック材料６の透明性に目視上変化はなかった。
【００３３】
［比較例１］
実施例１とは、酸化炎処理のみの表面処理方法を実施した点が異なる。
［比較例２］
実施例１とは、全く表面処理を施さなかった点が異なる。
【００３４】
［評価方法］
以上の実施例、比較例１で得られたプラスチック材料同士の処理面同士に、シアノアクリレート系接着剤（（株）アルテコＭＣ−１）を塗布して２枚重ねあわせた。
また、比較例２のプラスチック材料同士に、シアノアクリレート系接着剤を塗布して２枚重ねあわせた。
実施例１、比較例１、２に係るプラスチック材料について、接合面を目視で観察して、透明性を判断するとともに、１８０度剥離試験によって接合面の接着強度を測定した。
【００３５】
［評価結果］
実施例１では、シアノアクリレート系接着剤の硬化が進行して完全に接着した。この接着後の接合面の透明性は、目視上変化がなかった。接着剤硬化後の接着強度は、材料破壊レベルの強度であった。また、表面処理シートを室温で９０日放置後に同様に接着したが、接着レベルは材料破壊レベルの強度であった。
比較例１では、シアノアクリレート系接着剤の硬化がゆっくり進行して接着した。しかしながら、接着剤硬化後の接着強度は、極めて小さく、実用に耐えることのできない強度であった。
比較例２では、シアノアクリレート系接着剤の硬化が進行せず、接着することができなかった。
【００３６】
以上の実施例１、比較例１の評価結果によれば、実施例１では、比較例１と比較して、ケイ酸化炎処理を備える表面処理を施したために、シアノアクリレート系接着剤を用いた際の接着強度が向上したことがわかる。
比較例２では、表面処理を施していないために、接着できなかった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、プラスチック材料の表面のケイ酸化炎処理により、表面上に酸化ケイ素層が形成される。この酸化ケイ素層は、反応性ＯＨ基の密度が高く、プラスチック材料の表面の接着性が向上する。従って、表面の接着性が良く、プライマー等を使用する必要がなくなり、直接透明な接着剤を使用することができるので、材料コストを低減することができる。また、プライマー等を使用する必要がないので、環境汚染の心配もない。さらに、透明な接着剤を使用でき、プラスチック材料を接着加工した際に、外観を損ねることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の表面処理方法を示す概略図である。
【符号の説明】
６シート状プラスチック材料
６１表面
６１Ａ酸化ケイ素層

Claims

ヘイズが１〜２０％、厚みが５０〜３００μｍ、引張弾性率が１５００〜４０００ＭＰａのポリプロピレン系樹脂からなるシート状プラスチック材料の表面のうち少なくとも前記シート状プラスチック同士を接着する部分にケイ酸化炎処理が施され、前記シート状プラスチック材料同士を透明接着剤で接着させてなるプラスチック接合体であって、
当該接合体は、前記シート状プラスチック材料を折り曲げ、接着加工を施してなる折曲接着組立容器であることを特徴とするプラスチック接合体。
請求項１に記載のプラスチック接合体において、
前記透明接着剤は、シアノアクリレート系接着剤であることを特徴とするプラスチック接合体。