JPH0230686A - 樹脂成形品の表面処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、樹脂成形品の表面処理法に関し、詳しくは
、表面に塗料や印刷インクあるいは接着剤等を塗布する
樹脂成形品に対して、表面のぬれ性および塗膜密着性を
向上させるための表面処理法に関するものである。

〔従来の技術〕

ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂は、極性基を持
たないため、表面に対する塗料インクや接着剤等の密着
性が乏しい。そこで、このようなポリオレフィン系樹脂
成形品の表面を活性化して、塗料等の密着性を向上させ
る表面処理法として、コロナ放電処理法あるいは紫外線
照射処理法がある。

そのうち、コロナ放電処理法は、成形品の表側に設置さ
れた放電電極と、成形品の裏側に接触または近接して設
置された対向電極との間に高周波電界を印加してコロナ
放電を発生させ、成形品の表面にコロナ放電を作用させ
ることによって、成形品表面を活性化させるものであり
、例えば、特公昭６０−４６１３３号公報に開示された
方法が提案されている。第２図には、このようなコロナ
放電処理装置の構造例を示している。放電電極ｌは、成
形品Ｗの表面に沿って移動しながら、成形品Ｗの表面に
コロナ放電処理を施すので、成形品Ｗ表面の凹凸に追随
できるように、可撓性を有する鎮状や紐状の電極構造を
有し、対向電極２は、成形品Ｗの裏面のほぼ全体に接触
するように設けられている。

上記したコロナ放電処理法は、他の処理方法に比べて処
理効率が高く、良好な表面処理効果が得られ、能率的に
表面処理作業ができる方法である〔発明が解決しようと
する課題〕 ところが、上記のようなコロナ放電処理法の場合、成形
品Ｗの裏面と対向電極２との間に隙間があると、充分な
コロナ放電処理効果が生じないという問題がある。成形
品の寸法精度には、ある程度のバラツキがあるため、対
向電極２との間にどうしてしも空隙が生じ易い。成形品
Ｗの裏面と対向電極２との間に許容範囲以上の空隙がで
きると、その部分のみでコロナ放電処理効果が著しく低
下して処理ムラが発生する。

立体的な成形品Ｗの場合、同じ成形品Ｗのなかに、大き
な厚みの差があることがあり、このようなときには、厚
い部分（例えば、第２図のａ部分）のコロナ放電処理効
果が他の部分（第２図の８部分等）よりも低くなる。

成形品Ｗに透孔や切欠部（例えば、第２図のｂ部分）等
が設けられている場合、その部分では、放電電極１と対
向電極２が直接露出した状態で対向したり、互いに接触
したりする可能性がある。

放電電極１と対向電極２が露出状態で対向したり接触し
たりしてしまうと、コロナ放電が乱れたり、短絡して装
置が壊れるおそれがあるため、非導電性の緩衝材Ｃを設
置しているが、この緩衝材Ｃが介在している透孔等の周
辺個所（第２図のＣ部分）では、どうしても他の部分に
比べて、コロナ放電処理効果が低くなる。

また、成形品Ｗの端部付近（第２図のｄ部分）でも、上
記透孔等と同様に、放電電極１と対向電極２が露出接触
しないように、対向電極２を成形品Ｗの端部より少し内
側までに控えて設置しているため、成形品Ｗの端部付近
でも他の部分に比べて放電処理効果が劣ることになる。

このように、コロナ放電処理法では、成形品Ｗの表面に
部分的に放電処理効果の低い個所ができ、処理ムラや処
理効果のバラツキが生じるという問題がある。

なお、前記した紫外線照射処理法の場合には、上記のよ
うな処理ムラや処理効果のバラツキはないが、表面処理
効果が低いため、十分な処理効果を発揮させるには処理
時間が非常に長くかかったり、必要とする塗膜密着性等
を付与することができなかったりする等の問題がある。

そこで、この発明の課題は、上記した従来の表面処理法
の問題を解消し、成形品の表面全体に均一かつ効率的に
表面処理効果を与えることのできる表面処理法を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明は、樹脂成形品の表
面側に設置された励起電極と、樹脂成形品の裏面側に設
置された対向電極との間でコロナ放電を発生させて、樹
脂成形品の表面にコロナ放電処理を施した後、３００ｎ
ｍ以下の領域に照射波長を持つ短波長紫外線を、樹脂成
形品の表面に照射するようにしている。

〔作　　　用〕

コロナ放電処理法のみでは、表面を活性化して塗膜密着
性等を向上させる表面処理が十分に出来なかった部分に
ついても、紫外線照射を行うことによって表面処理を施
すことができ、成形品の表面全体を均一かつ良好に表面
処理することができる。

〔実　施　例〕

第１図は、この発明にかかる表面処理工程を模式的に表
している。図示した工程では、溶剤洗浄処理工程（ａ）
、コロナ放電処理工程（ｂｌ、紫外線照射処理工程（Ｃ
）を組み合わせて実施するようにしており、各工程につ
いて順次説明する。

コロナ放電処理工程（ｂｌは、前記した従来の処理法と
同様の処理装置で実施される。励起電極１は、樹脂成形
品Ｗの表面形状に沿って接触しなから掃引可能な、金属
チェーン、金属繊維等からなるブラシ状あるいはスダレ
状の電極構造を有するも−のが、立体的な樹脂成形品Ｗ
の表面を均一に放電処理するのに通しているが、樹脂成
形品Ｗの表面との間に一定のギャップを保った状態で、
コロナ放電を行う針状あるいは棒状の電極構造であって
もよい。これらの励起電極１は、樹脂成形品Ｗの表面に
複数本設置しておいたり、樹脂成形品Ｗの表面に沿って
移動可能な駆動手段を備えたりしている。

対向電極２は、樹脂成形品Ｗの裏面に接触もしくは極め
て近接して配置されている。対向電極２を複数部分に分
割形成しておき、各分割部分を機械的手段によって樹脂
成形品Ｗ側に押し出して樹脂成形品Ｗの裏面に圧着させ
るようにしておけば、対向電極２と樹脂成形品Ｗとの密
着性を高めることができ、樹脂成形品Ｗの寸法バラツキ
等を吸収し易い。

樹脂成形品Ｗの透孔や切欠部等には、従来と同様に、テ
フロン（商品名：フッ素樹脂）やゴム等からなる緩衝材
を設置しておく。また、対向電極２は、樹脂成形品Ｗの
端部よりも充分に内側に控えた状態で設置されている。

上記のような処理装置を用いて、画電極１．２間に高周
波電源より電圧を印加すると、コロナ放電が発生して、
樹脂成形品Ｗの表面にコロナ放電処理が施される。この
工程では、前記従来法の説明で指摘した透孔周辺や端部
付近を除いた部分に対して良好な処理効果が得られれば
よ＜、透孔周辺等の未処理部分が残っていてもよい。印
加電圧の範囲は１０〜４０ｋｖ程度が好ましく、より好
ましくは２０〜３０ｋｖで実施される。印加電圧が１０
ｋｖ未満ではコロナ放電が起き難く処理効果が低い。ま
た、４０ｋｖ以上では樹脂成形品Ｗを破壊するおそれが
ある。処理時間は、樹脂成形品Ｗの厚みが７ｍｍ以下で
あれば、２０〜３０にνの印加電圧で、通常１２０秒以
下の処理時間で充分な処理効果が得られる。それ以上の
時間では、樹脂成形品Ｗの材質にもよるが、樹脂成形品
Ｗの表面が過度に酸化されるため、処理効果が上がらな
くなる。樹脂成形品Ｗ裏面に対する対向電極２の密着性
が充分良好で、樹脂成形品Ｗの厚みが６〜７ｍｎ＋以下
、印加電圧２０〜３０ｋｖであれば、数秒〜数十秒で充
分な効果が得られるつぎに、紫外線照射処理工程（Ｃ）
は、上記コロナ放電処理工程（ｂ）を行った樹脂成形品
Ｗに対して、３００ｎｍ以下の領域に照射波長を持つ短
波長紫外線照射ランプ３、例えば、波長１Ｂ４．９ｎｍ
および２５３．７ｎｍを主波長とする短波長紫外線照射
ランプ３を用いて、紫外線を照射する。このような短波
長紫外線照射ランプ３は、熱波長がほとんど出ないので
、樹脂成形品Ｗが熱変形する心配がない。紫外線照射ラ
ンプ３の主波長は、上記した数値に正確に一致している
必要はなく、近似的に１８５ｎｍおよび２５４ｎ…とみ
なすことができる範囲の主波長を有するものであれば、
良好な処理効果が得られる。したがって、この発明にお
ける主波長の数値は、上記のような１８５ｎｍおよび２
５４ｎｍ近傍の数値範囲のものを含むものが好ましい。

紫外線照射ランプ３の波長には、上記主波長以外の波長
成分も含まれるが、上記主波長よりも長波長側成分の比
率が少ないほど良い。これは、長波長側成分の比率が多
いと、熱が発生し易く、樹脂成形品Ｗの熱変形が生じ易
くなるためである。

この発明の効果を発揮するには、３００ｎｍ以下の領域
に照射波長を持つ短波長紫外線であればよいランプの形
状や配置は、樹脂成形品Ｗの形状に対応するように構成
され、樹脂成形品Ｗとの間に一定のギャップを保った状
態で、紫外線を照射できるようにしておく。樹脂成形品
Ｗと照射ランプ３との間隔は、最大５（１ｍｍ程度の距
離内に設置するのが好ましく、５０１１ＩＩ１１以上に
なると処理効果が低くなる。照射時間は、通常５分以下
で実施され、好ましくは１分〜３分程度で実施される。

照射時間が少ないと処理効果が低く、５分以上等、長く
なり過ぎても、あまり処理効果が増えず、樹脂成形品Ｗ
の材質によっては、かえって処理効果が低くなる場合も
ある。後述するように、コロナ放電処理工程（ｂ）の前
に、溶剤洗浄処理工程（ｄ）を行っておくと、紫外線照
射時間が３０秒〜１分でも、溶剤洗浄処理工程を行わな
い場合と同レベルの良好な処理効果が得られる。

紫外線照射処理工程（Ｃ）によって、樹脂成形品Ｗの表
面のうち、コロナ放電処理工程ｆｂｌで充分に処理され
なかった部分も、充分に活性化して、樹脂成形品Ｗの表
面全体が均一かつ良好に表面処理されることになる。樹
脂成形品Ｗのうち、紫外線を照射するのは、コロナ放電
処理工程（ｂ）で充分に表面処理されなかった部分だけ
でもよいが、樹脂成形品Ｗ全体に紫外線照射してもよい
。

このようにして、コロナ放電処理工程（ｂｌおよび紫外
線照射処理工程（Ｃ１を行った樹脂成形品Ｗは、上塗り
の塗装・乾燥工程、あるいは接着工程等に供される。

この発明では、前記コロナ放電処理工程（ｂ）および紫
外線照射処理工程（Ｃ）で、充分な表面処理効果が得ら
れるが、コロナ放電処理工程（ｂ）の前に、溶剤洗浄処
理工程（ａ）を行うことによって、この発明の効果を一
層良好に発揮できるので、この溶剤洗浄処理工程（ａ）
について説明する。

樹脂成形品Ｗを溶剤で洗浄することによって、ぬれ性や
塗膜密着性を向上させる処理法は、従来も行われている
手法であり、この発明においても同様の方法で実施され
る。溶剤４としては、トリクロロエチレン、パークロロ
エチレン、　　１．　１゜１−トリクロロエチレン等の
塩素系溶剤、あるいはフッ素系溶剤等、通常の各種溶剤
が使用される。これらの溶剤４の蒸気を樹脂成形品Ｗに
当てたり、溶剤４をスプレーで噴射したり、溶剤４を貯
えたタンクに樹脂成形品Ｗを浸漬することによって、樹
脂成形品Ｗの表面に付着した汚れや、塗料の接着力に悪
影響を与える結晶性の低い低分子量体等を除去する・効
果があり、さらにはエツチング効果もある。溶剤４によ
る洗浄時間は、３０秒〜５分で実施でき、通常は３０秒
〜１分行うのが好ましい。この溶剤洗浄処理工程（ａｌ
を実施しておくことによって、コロナ放電処理工程（ｂ
）および紫外線照射処理工程（Ｃ）による樹脂成形品Ｗ
表面の活性化処理効果が一層向上するとともに、全体の
処理時間を大幅に短縮することができる。

以上に説明した処理工程のうち、コロナ放電処理工程Ｃ
ｂ）と紫外線照射処理工程（Ｃ）とを逆にして、紫外線
照射処理工程（Ｃ）を先に行うのは好ましくない。すな
わち、一般的には、コロナ放電処理のほうが紫外線照射
処理よりも樹脂成形品Ｗに対するエツチング効果が大き
いため、紫外線照射処理によって樹脂成形品Ｗの表面に
形成された極性基等を、コロナ放電処理によって除去し
てしまうことになり、二つの工程（ｂｌ　（Ｃ）を組み
合わせたことによる複合効果が発揮できず、コロナ放電
処理工程（ｂｌのみを単独で行った場合と、はとんど同
じ程度の効果しか得られないからである。

また、溶剤洗浄処理工程（ａｌを行う場合、この溶剤洗
浄処理工程（ａｌをコロナ放電処理工程（ｂ）の後、あ
るいは紫外線照射処理工程（Ｃ）の後に行っても、複合
効果による処理効果の向上あるいは処理時間の短縮化は
図れないため好ましくない。

つぎに、この発明にかかる表面処理法を実際に行った具
体的実施例について説明する。

一実施例１− 前記した第２図に示すような形状を有するポリプロピレ
ン樹脂成形品Ｗを用い、樹脂成形品Ｗの厚みは、第２図
ａ部分が１０ｍｍ、それ以外の部分は４ｍｍであった。

緩衝材Ｃとして３■厚のテフロン（商品名）を用いた。

樹脂成形品Ｗの端部における対向電極２の控え距離、す
なわちｄ部分の長さは２０ｍｍであった。

表面処理工程は、第１工程としてコロナ放電処理工程Ｔ
ｂ）を、第２工程として紫外線照射処理工程（Ｃ）を順
次行った。コロナ放電処理工程ｆｂ）では、励起電極１
として金属チェーン状の電極を用い、対向電極２として
押し出し機構を備えた圧着型の金型電極を用いた。高周
波電源は、春日電機株式会社製高周波電源装置ＨＦ５−
２０３型を使用した。処理条件は、周波数５ｋＨｚ、出
力２ｋｅｎで、印加電圧２５ｋｖ、　２０秒間放電で行
った。

紫外線照射処理工程（Ｃ）では、紫外線照射ランプ３と
して、セン特殊光源株式会社製短波長紫外線ランプ５Ｕ
Ｖ−２００Ｇおよび、樹脂成形品Ｗの形状に合わせた形
状のものを用いた。照射条件は、紫外線照射ランプ３と
樹脂成形品Ｗの距離が１０〜２５ＴＩｌｆｆｌで１分間
照射した。

以上のような表面処理工程を経た後、樹脂成形品Ｗの表
面に、日本ビーケミカル株式会社製２液型ポリウレタン
塗料Ｒ−２７１をスプレー塗装し乾燥させた。塗装され
た樹脂成形品Ｗの各部位について、ＪＩＳ−に−５４０
０（塗料一般試験方法）に規定する基盤目試験方法によ
って、塗膜密着性を評価した。なお、試験による評価点
数が１０の場合に、「実用上十分な密着性」と判定する
。

上記したこの発明にかかる実施例と比較するため、コロ
ナ放電処理工程（ｂｌのみを行い、紫外線照射処理工程
（Ｃ１を行わなかった場合（比較例１）および、紫外線
照射処理工程（Ｃ）のみを行って、コロナ放電処理工程
（Ｉｌｌｌを行わなかった場合（比較例２）についても
同様の試験を行った。その結果を第１表に示している。

表中、測定個所は、前記第２図のａ　（肉厚部分）、Ｃ
（透孔周辺）、ｄ（端部）およびｅ　（その他の部分）
をそれぞれ示している。

以上の試験結果より、コロナ放電処理工程（ｂ）および
紫外線照射処理工程（Ｃ）を組み合わせた、この発明に
かかる表面処理法によれば、それぞれの工程（ｂ）（Ｃ
）単独では実現不可能な優れた塗膜密着性を発揮するこ
とができ、極めて高い表面処理効果が得られることが実
証できた。

一実施例２一 つぎに、実施例１のコロナ放電処理工程（ｂｌの前に、
溶剤洗浄処理工程（ａ）として、トリクロロエチレン溶
剤蒸気洗浄を３０秒間行った。但し、コロナ放電処理工
程（ｂｌで放電時間を５秒間に、紫外線照射処理工程（
Ｃ）で照射時間を３０秒に短縮した以外は実施例１と同
様の条件で処理した後、前記同様の試験を行った。その
結果を第１表に示しており、溶剤洗浄処理工程（ａ）を
付は加えることによって、コロナ放電処理工程（ｂ）お
よび紫外線照射処理工程（Ｃ）の処理時間を大幅に短縮
できることが実証できた。

〔発明の効果〕

以上に述べた、この発明にかかる表面処理法によれば、
樹脂成形品を挟んで設置された励起電極と対向電極とに
よるコロナ放電処理工程の後、３００ｎａ＋以下の領域
に照射波長を持つ短波長紫外線による紫外線照射処理工
程を行うことによって、コロナ放電処理のみでは処理で
きなかった部分についても、十分な表面処理を施すこと
が可能になる。すなわち、従来、表面処理効果は高いが
、どうしても未処理部分が残ってしまっていたコロナ放
電処理法と、表面処理効果に劣っていた紫外線照射処理
法とを順次組み合わせることによって、両法単独では得
ることのできない、極めて効率的でしかも均一な表面処
理効果を得ることができ、ぬれ性や塗膜密着性が非常に
優れた樹脂成形品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる実施例の各工程を模式的に
表す概略工程図、第２図はコロナ放電処理工程を示す要
部拡大断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　樹脂成形品の表面のぬれ性および塗膜密着性を向上
   させる表面処理法であって、樹脂成形品の表面側に設置
   された励起電極と、樹脂成形品の裏面側に設置された対
   向電極との間でコロナ放電を発生させて、樹脂成形品の
   表面にコロナ放電処理を施した後、３００ｎｍ以下の領
   域に照射波長を持つ短波長紫外線を、樹脂成形品の表面
   に照射する樹脂成形品の表面処理法。