JPH0231835A - コロナ放電処理装置 - 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、樹脂成形品をコロナ放電処理するときに用
いるコロナ放電処理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

樹脂成形品、特にポリオレフィン系樹脂成形品の表面を
活性化させて濡れ性や塗料密着性を向上させるための手
段として、減圧プラズマ処理やコロナ放電処理がある。

減圧プラズマ処理は、成形品のほぼ全面を一度に活性化
することが出来るが、処理時間が数分かかり処理能率が
低いとともにバッチ式処理を行う必要があるため連続工
程化が困難であり、処理装置も大掛かりになる。コロナ
放電処理の場合も、バッチ式装置では上記同様の欠点が
あるが、このような欠点を解消するため、連続工程によ
る処理が可能なものとして、例えば特公昭６０−４６１
３３号公報に開示されたような処理装置が提案されてい
る。この装置は、可動ベース電極によって支持された成
形品の、ベース電極とは反対面側に逆電極を設けておき
、この逆電極とベース電極との間に成形品を挟んだ状態
でコロナ放電を発生させて、逆電極側の成形品表面にコ
ロナ放電処理を施すというものであり、成形品に対して
逆電極を連続的に相対移動させながらコロナ放電処理す
るので、従来のようなバッチ式処理が不要になり、処理
能率が高（大量処理２適している〔発明が解決しようと
する課題〕 ところが、上記の先行技術において、コロナ放電効果を
高めるためには、被処理物である成形品を挟んで配置さ
れたベース電極と逆電極との間の間隔を出来るだけ縮め
る必要がある。そのため、成形品に対して相対移動する
逆電極は、鎖や全屈ブラシ等の可撓性材料で形成して、
成形品の凹凸形状に沿って変形移動できるようにしてお
くとともに、ベース電極を成形品の裏面形状と同一形状
に形成しておくことによって、成形品の両側にベース電
極と逆電極とをぴったりと沿わせるようにしている。

そのため、成形品の形状に合わせて、いちいちベース電
極を作製する必要があり、成形品の形状が複雑になると
、ベース電極を製造するのが非常に面倒でコストもかか
ることになる。また、成形品の裏面形状とベース電極の
形状とが正確に合っていないと、空隙を生じ放電効果が
低下して、成形品のコロナ放電処理が充分に行われなか
ったり、処理ムラが生じるという問題がある。しかも、
成形品の厚みが分厚くなると、たとえ両電極を成形品に
ぴったり沿わせていても、電極同士の間隔が長くなって
、コロナ放電が充分に行えなくなるため、成形品の厚み
によって、処理効果が変わり、処理可能な厚みには一定
の限度がある。成形品がシートのように単純な形状の場
合には、電極の作製は比較的容易であるが、厚みの不均
一によって処理効果にバラツキを生じたり、厚みが数十
ｍｍ以上の厚手のものであると、充′分な処理効果を発
揮でないという問題がある。

そこで、この発明の課題は、上記のような先行技術の問
題を解消し、被処理物の厚みや形状に関わらず、均一で
良好なコロナ放電処理を経済的に行うことのできるコロ
ナ放電処理装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を特徴する請求項１記載の発明は、コロナ放電
を起こさせるための電界を形成するために、電圧が印加
される一対の電極、すなわち励起電極および対向電極が
、被処理物の同−表面側で互いの間に間隔をおいて並設
され、両電極を被処理物の表面に接触させた状態で、被
処理物に対して相対移動可能になっている。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の実施
に際し、励起電極および対向電極として、被処理物の表
面に沿って回転可能なものを用いる。

〔作　　　用〕

請求項１記載の発明によれば、被処理物の同一表面側で
、互いの間に間隔をおいて並設された励起電極と対向電
極との間に電界が形成されると、両電極が接触している
被処理物の沿面を伝わってコロナ放電が発生する。この
コロナ放電によって、両電極の間の被処理物表面にコロ
ナ放電処理を施すことができる。両電極を被処理物の表
面形状に接触させた状態で、両電極と被処理物とを相対
移動させれば、被処理物表面の全体にわたって、コロナ
放電処理を施すことができる。

請求項２記載の発明によれば、励起電極および対向電極
の回転に伴って、被処理物との接触点が順次移動するの
で、コロナ放電が各電極の一点のみに集中するのを避け
ることができる。

〔実　施　例〕

ついで、この発明を、実施例を示す図面を参照しながら
、以下に詳しく説明する。

第１図は、コロナ放電処理装置の概略構造を示しており
、円筒ローラー状の励起電極１と、同じく円筒ローラー
状の対向電極２とが、交互に複数本、互いの間に一定の
間隔Ｐを′、あけて、被処理物Ｗの同一表面側に接する
ようにして、適宜取付治具（図示せず）に並設されてい
る。励起電極１は、全体がステンレス棒等の導電材料で
形成されていて、導線によって高周波電源に接続されて
いる。対向電極２のうち、芯材２０は前記励起電極１と
同様の導電材料から形成されているとともに、この芯材
２０の外周をテフロン（商品名）等の誘電材料からなる
被覆材２１で覆っていて、芯材２０は適宜導線を経てア
ースされている。

したがって、励起電極１側に高周波電圧を印加すること
によって、励起電極１と被処理物Ｗとの接点から被処理
物Ｗの沿面を経て対向電極２側へとコロナ放電が伝わる
ようになっている。そして、両電極１，２を被処理物Ｗ
の表面に接触させたまま、被処理物Ｗの表面形状に沿っ
て、例えば図中右方向に移動することによって、被処理
物Ｗの表面に連続的にコロナ放電処理が施される。両電
極１．２は、手で軽く触れれば回る程度に、ローラー状
に自由回転するように設置されている。したがって、各
電極１，２が、両電極１．２の移動に伴う被処理物Ｗと
の摩擦駆動によって回転するようになっており、各電極
１，２の外周面が順次被処理物Ｗに接触しながら、コロ
ナ放電を行うようになっている。

上記のコロナ放電処理装置において、対向電極２の芯材
２０および励起電極１の材料は、前記ステンレス棒が入
手し易（好適であるが、そのほか、導電性の金属棒、金
属線、金属繊維等、通常の導電性材料が自由に使用でき
る。また、合成樹脂等の非導電性材料の外周を導電材料
で覆った構造のものでもよい。電極１，２の外径は、放
電処理条件等によっても変わるが、通常１〜１０ｍｍ程
度で実施される。この範囲を外れると製造し難く、特に
、対向電極２例の芯材２０を、後述するテフロン（商品
名）等の被覆材２１で覆う際のコストが高くつく。

電極１．２の外形状は、図示した円筒ローラー状のもの
が、被処理物Ｗの表面に沿って回転させ易く、また、芯
材２０を被覆材２１で覆うのも容易であるが、被処理物
Ｗの表面に接触したまま、相対移動させることができれ
ば、上記以外の形状でも実施でき、例えば、被処理物Ｗ
との接触面が湾曲面になったもの、突起状のもの、ある
いは平坦なものでもよく、さらに、チェーン状あるいは
紐状のもの等でもよい。

電極１．２が回転することによって、電極１゜２の外周
全面が被処理物Ｗに順次接触することになり、コロナ放
電が電極１，２の外周の一点に集中するのを避けること
ができ、被覆材２１等の傷みを少なくして耐久性を向上
することができるが、電極１，２を揺動させることによ
って、電極１２の一点に放電が集中しないようにするこ
ともできる。また、耐久性のある被覆材２１を用いたり
、被覆材２１を設けない場合等、電極・１，２を回転さ
せる必要がなければ、電極１．２が固定された状態でも
実施可能である。

電極１，２を回転させるには、前記したように、自由回
転する電極１，２を被処理物Ｗの移動に伴う摩擦力で回
転させるものが、構造が簡単であるが、モータ等で積極
的に回転させてもよい。

対向電極２の芯材２０を被覆材２１で覆うことによって
、励起電極１と対向電極２との間で発生するコロナ放電
を均一にできるとともに、万一励起電極１と対向電極２
とが接触しても、リーク等によって被処理物Ｗの表面や
電源等に支障を来たすことがないようにできる。被覆材
２１の材料としては、誘電材料であってピンホールがな
く１４０〜１５０°Ｃ程度の耐熱性があれば良好に使用
でき、例えば各種樹脂、ゴム、セラミック、耐熱ガラス
等が使用できるが、被覆の均一性、ピンホールの出来難
さ等の点で、ゴムまたはテフロン（商品名：フッ素樹脂
）が好ましく、特に被覆材２１の厚みを薄くできるテフ
ロンが好ましい。被覆材２１の厚みは、放電処理条件や
材料の種類によって違うが、例えばテフロンの場合には
１〜５ｍｍ程度が好ましく、ゴムの場合には４〜５ｍｍ
以上が好ましい。被覆材２１の厚みが１ｍｍ未満である
と、耐久性が悪くなり、１０ｍｍ以上になるとコロナ放
電が起き難くなるので、これらの条件を考慮して被覆材
２１の厚みを設定する。

励起電極１と対向電極２の芯材２０とが直接に接触する
のを防止するには、図示したように、対向電極２側を被
覆材２１で覆うほか、励起電極１側を被覆材で覆うよう
にしてもよく、対向電極２および励起電極１の両者を、
被覆材で覆うようにしてもよい。

励起電極１と対向電極２との間隔Ｐは、各電極１．２の
設置および回転や移動が容易で、コロナ放電が良好に行
えるように、通常は１〜２０ｍｍ程度（印加電圧４０ｋ
ｖまでの場合）に設定される。間隔Ｐが狭いと、コロナ
放電が被処理物Ｗの沿面を伝わらずに両電極１．２の中
心間で起こってしまい易く、コロナ放電処理効果が低下
する。逆に間隔Ｐが広いと、コロナ放電が起こり難くな
る。

励起電極１と対向電極２との間に印加する高周波電圧は
、通常１０〜４０ｋｖ、望ましくは２０〜３０にνで実
施される。電圧が低いとコロナ放電が起き難い。逆に電
圧が高いとコロナ放電は起き易く放電処理効果は上がる
が、被覆材２１等の耐久性が低下する。

被処理物Ｗに対するコロナ放電処理時間、すなわち各電
極１，２と被処理物Ｗとの相対移動速度が速いほど処理
効果は低くなる。例えば１　ｃｍ／秒以上になると、被
処理物Ｗの１個所に対する処理時間が短くなり、放電処
理効果が低くなる。逆に移動速度があまり遅過ぎると、
被覆材２１の一部のみに放電が集中して耐久性が悪くな
る。

つぎに、この発明にかかるコロナ放電処理装置では、被
処理物Ｗの沿面をコロナ放電が伝わることによってコロ
ナ放電処理を施すので、各電極１２を被処理物Ｗの表面
に確実に接触させておく必要がある。そのため、各電極
１，２を被処理物Ｗ側に常に押しつけておくようにする
。各電極１２を被処理物Ｗに押しつけておくための手段
は、例えば、各電極１．２を上下移動可能に取り付け、
自重によって被処理物Ｗの上に押しつけてもよいが、各
電極１，２を被処理物Ｗ側に弾力的に付勢するバネ等の
押圧機構を設けておくことが好ましい。押圧機構として
は、バネのほか、空気圧、油圧を利用するなど、通常の
機械装置等に採用されている各種押圧機構が適用できる
。

具体的には、例えば、第２図に示すように、各電極１，
２を取付治具３の下部にバネ３１を介して吊り下げてお
き、このバネ３１の弾力によって各電極１，２を被処理
物Ｗに押しつけるようにすれば、被処理物Ｗに複雑な凹
凸があっても、確実に接触させることができ、電極１，
２と被処理物Ｗが相対移動しても、確実に追随して対応
することができる。

被処理物Ｗと各電極１，２とが相対移動することによっ
て、被処理物Ｗの全体にコロナ放電処理を施すことがで
きるが、第１図では各電極１．２が移動し、第２図では
被処理物Ｗが移動するようになっている等、被処理物Ｗ
と電極１．２のいずれを移動させてもよく、また、両方
を移動させてもよい。

各電極１，２は被処理物Ｗの上面側に接触するように配
置するもののほか、第３図に示すように、被処理物Ｗの
下面側に接触するようにしてもよい。この第３図に示す
実施例では、電源４に接続された励起電極１およびアー
スされた対向電極２が、ローラーコンベア状に並べられ
てあり、その上に被処理材Ｗを送り込んで、各電極１．
２を転がしながら被処理物Ｗを移動させてコロナ放電処
理を行うようになっており、被処理物Ｗが板状のものの
場合には好適な装置である。被処理材Ｗの移動は、コン
ベア等の搬送機構によって行うほか、電極１，２を回転
駆動させて被処理物Ｗを移動させるようにしてもよい。

励起電極１と対向電極２との設置組数は、少なくとも１
組設置しておけば、被処理物Ｗとの相対移動によって被
処理物Ｗの全面にコロナ放電処理を施すことができるが
、多数組の電極１，２を設置しておくほうが、処理能率
が高くなり、連続工程でコロナ放電処理を行う場合のラ
インスピードを上げることができる。

この発明にかかるコロナ放電処理装置によってコロナ放
電処理を施す被処理物Ｗは、前記したポリオレフィン系
樹脂成形品が好適に用いられるが、その他の樹脂に対し
ても勿論適用できる。被処理物Ｗの形状は、表面に複雑
な凹凸のある立体的な成形品、あるいは表面が平坦な板
状、シート状のものにも通用できる。

つぎに、この発明にかかるコロナ放電処理装置を用いて
、樹脂成形品のコロナ放電処理を行った具体的実施例に
ついて説明する。

一実施例− 第１図に示すコロナ放電処理装置を用い、厚さ９ｍ１ｎ
のポリプロピレン樹脂製平板（三井石油化学■製Ｍ４８
００ミラストマー）に対してコロナ放電処理を行った。

高周波電源装置は、春日電機■製ＨＦ５−２０３型（発
振周波数５ｋＨｚ、出力２ｋｗ、出力電圧ｍａｘ４０ｋ
ｖｐ−ｐ）を使用した。処理条件は以下のとおりであっ
た。

電極径　　　　　　・・・８ｍｍ 被覆材・・・４フツ化テフロン（商品名）被覆材厚み　
　　・・・１　、５ｍｍ 電極間隔　　　　　・・・１０ｍｍ 印加電圧　　　　　・・・２５にν 電極の移動速度（処理時間）を変えて処理を行い、それ
ぞれの処理品表面のぬれ性を、ＪＩＳ−に−６７６８（
ポリエンレン及びポリプロピレンフィルムのぬれ試験方
法）に準拠した試験方法で評価した。

さらに処理品表面に２液性ポリウレタン塗料（日本ビー
ケミカル側性Ｒ−２７１塗料）をスプレー塗装し乾燥後
、ＪＩＳ−に−５４００（塗料一般試験方法）に準拠し
た基盤目試験方法によって、塗膜の密着性を評価した。

その結果は下記のとおりであった処理時間　　ぬ　れ　
性　　基盤目密着（ｃｍ／秒）　　　　　（ｄｙｎ／ｃ
ｍ）０．２５　　　５４　　　１０ ０．５　　　　４６　　　１０ １．０　　　　４３　　　　４ 未処理　　　　　　３１　　　　　０ 上記測定結果のうち、「ぬれ性」は前記ＪＩＳ規格の試
験後において、４３ｄｙｎ／ｃｍ以上の表面張力を有す
るか否かによって良否を判定した。「基盤目密着」は前
記ＪＩＳ規格の試験方法による評価点数１０の場合に、
処理面と塗料の密着性が実用上充分であると判断した。

その結果、この発明にかかるコロナ放電処理装置によっ
て、処理面のぬれ性および塗膜密着性を向上させること
ができ、効果的なコロナ放電処理を行えることが実証で
きたつぎに、良好な処理効果を得るために必要な、電極
間隔と印加電圧との設定範囲を調べた。試験条件および
処理品の良否判定基準は、上記実施例と同様の条件で実
施した。但し、処理時間は１．００ｍ７分、被覆材は厚
み１．５ｍｍのテフロンを用い、印加電圧と電極間隔の
組み合わせを種々変えて、試験を行った。その結果を第
４図に示しており、図中斜線部分が良好な処理効果が得
られる範囲である。このような試験結果から、前記した
好ましい電極間隔および印加電圧が求められた。

〔発明の効果〕

以上に説明した、この発明のうち、請求項１記載の発明
は、被処理物の同一表面側に並設された励起電極と対向
電極との間に電圧を印加することによって、被処理物の
沿面を伝わるコロナ放電を発生させて、被処理物の表面
にコロナ放電処理を施すので、被処理物の厚みに全く関
係なく、良好なコロナ放電処理効果を得ることができる
。したがって、従来の装置のように、被処理物の部分的
な厚み変化によって処理効果にバラツキが生じるという
問題がなく、被処理物の全面にわたって均一なコロナ放
電処理を施すことができる。また、被処理物の厚みがい
くら分厚くても良好な処理効果が得られるので、従来の
ように、被処理物の厚みが分厚すぎて処理不可能になる
というようなことはない。

被処理物の表面形状に複雑な凹凸があっても、励起電極
と対向電極をその凹凸に沿って配置できるので、凹凸形
状に関わらず、均一で良好なコロナ放電処理効果が得ら
れる。

従来のような、被処理物の裏面形状に対応する対抗電極
を用いる必要がないため、電極作製の手間が削減できコ
ストも安価になる。

また、両電極を被処理物の表面に接触させた状態で、両
電極と被処理物とを相対移動させることによって、被処
理物表面の全体にわたってコロナ放電処理を施すことが
できるので、常温常圧下における連続工程でコロナ放電
処理を行うことができ、極めて処理能率が高く生産性に
優れたものとなる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の上記効果に加え
、励起電極および対向電極が被処理物の表面に沿って回
転することによって、コロナ放電が各電極の一点に集中
するのを避けることができ、電極の耐久性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す概略構造図、第２図は
電極の取付構造を示す概略構造図、第３図は別の実施例
を示す斜視図、第４図は電極間隔と印加電圧との関係を
示すグラフ図である。 １・・・励起電極　２・・・対向電極　２０・・・芯材
　２１・・・被覆材　Ｗ・・・被処理物 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電圧が印加される励起電極および対向電極が、被処
   理物の同一表面側で互いの間に間隔をおいて並設され、
   両電極を被処理物の表面に接触させた状態で、被処理物
   に対して相対移動可能になっているコロナ放電処理装置
   。 ２　励起電極および対向電極が、被処理物の表面に沿っ
   て回転可能に設けられている請求項１記載のコロナ放電
   処理装置。