JPH05318319A - プラスチツク素材の表面処理方法及び装置 - Google Patents

プラスチツク素材の表面処理方法及び装置

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JPH05318319A
JPH05318319A JP4306250A JP30625092A JPH05318319A JP H05318319 A JPH05318319 A JP H05318319A JP 4306250 A JP4306250 A JP 4306250A JP 30625092 A JP30625092 A JP 30625092A JP H05318319 A JPH05318319 A JP H05318319A
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JP
Japan
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plastic material
surface treatment
treatment liquid
pump
nozzle
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JP4306250A
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Yasuhiro Fujii
泰弘 藤井
Osamu Iwase
治 岩瀬
Masayoshi Ichikawa
正義 市川
Kazue Miyake
和重 三宅
Hideo Terasawa
秀夫 寺沢
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Kansai Paint Co Ltd
Original Assignee
Kansai Paint Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/06Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for producing matt surfaces, e.g. on plastic materials, on glass
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃水処理が容易な処理液を用いて、プラスチ
ック素材の表面を塗装膜との付着性が良好な表面に処理
する。 【構成】 処理すべきプラスチック素材よりも硬質な研
磨剤を含有する水分散処理液を、約1.0〜200kg
/cm2に加圧し、噴射ノズルを用いて、プラスッチッ
ク素材に噴射する。噴射ノズルを備えたエアレススプレ
ーガンは、多軸型及び/又は多関節型ロボットによって
支持されている。かようにして、プラスチック素材の表
層部を研削し、粗面としたのち、塗料が塗装される。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は地球環境保護に好まし
く、廃水処理が容易でしかも、塗装膜との付着性が良好
な性能が得られるプラスチック素材の表面処理方法及び
装置に関する。
【従来の技術とその課題】従来、自動車のバンパー、フ
ェイシアおよびフェンダーなどに用いられているプラス
チック素材を塗装するにあたって、その表面を清浄に
し、かつ塗膜との付着性をよくするために、たとえば、
トリクロルエタンなどで、あらかじめ蒸気洗浄すること
が多く行われている。しかしながら、近年において、ト
リクロルエタンの使用が地球環境問題から規制の対象に
なってきた。その改善対策として酸またはアルカリ性の
洗浄・処理液が使用され、一般に普及している金属表面
処理と同様の多数の固定式ヘッダーに、多数のスプレー
ノズルを取り付けた噴霧設備で行なわれているが、ポン
プ容量が大きく、動力消費が大きく、処理液槽が大きく
なり、保有処理液が多くいるなどの欠点があり、また、
塗膜との付着性が不十分な場合が多く、不安定である等
の課題がある。
【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点の解決
を目的としており、その特徴は塗装に先立って、特定の
手段によってプラスチック表面をあらかじめ処理してお
くことである。すなわち、本発明は、プラスチック素材
の表面に、該プラスチック素材よりも硬質な研磨剤を含
有する水分散液を高圧で噴射して該素材の表層部を研削
除去し、一様な粗面を形成する表面処理方法及び装置に
関する。本発明に従うと、上記のとおりの課題を解決す
るために、プラスチツク素材表面の表面処理方法におい
て、該プラスチツク素材の表層部に該プラスチツク素材
よりも硬質な研磨剤を含有する水分散液を噴射して表層
部を研削しかつ粗面とする表面処理を施すことを特徴と
するプラスチツク素材の表面処理が提供される。更に本
発明に従うと、上記のとおりの課題を解決するために、
表面処理チャンバと、処理すべきプラスチック素材より
も硬質な研磨剤を含有する水分散処理液を約1.0〜2
00kg/cm2に加圧するポンプと、該ポンプに連結
され、加圧された水分散処理液を、該表面処理チャンバ
内において、処理すべきプラスチック素材に噴射する噴
射ノズルを備えたエアレススプレーガンと、該エアレス
スプレーガンを支持する多軸型及び/又は多関節型ロボ
ットとを具備することを特徴とするプラスチック素材の
表面処理装置が提供される。更に、本発明に従うと、上
記のとおりの課題を解決するために、表面処理チャンバ
と、処理すべきプラスチック素材よりも硬質な研磨剤を
含有する水分散処理液を約1.0〜200kg/cm2
加圧するポンプと、該ポンプに連結され、加圧された水
分散処理液を、該表面処理チャンバ内において、処理す
べきプラスチック素材に噴射する噴射ノズルを備えたエ
アレススプレーガンと、該ノズルから噴射された処理液
を回収する処理液槽と、該表面処理チャンバの内面に処
理液を流しかけ、該内面に研磨剤が付着するのを防止す
るシャワーノズルと、該処理液槽内に処理液を流し、該
処理液内において研磨剤が沈澱するのを防止する噴流ノ
ズルと、該処理液槽の処理液を該シャワーノズル及び該
噴流ノズルに送るポンプとを具備することを特徴とする
プラスチック素材の表面処理装置が提供される。処理す
べきプラスチック素材は、たとえば自動車の外板部(バ
ンパー、フェイシアおよびフェンダーなど)に使用され
ているポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリウレタ
ン、ポリアミド、ABS(アクリル・ブタジエン・スチ
レン)、AES(アクリル・エチレン・スチレン)、ポ
リエステルPPO(ポリフエニレンオキサイド)、ポリ
カーボネート(PC)、不飽和ポリエステル、PPOと
PCとのアロイおよびABSとAESとのアロイなどが
あげられる。これらの素材は目的とする形状および大き
さに常法にしたがって成型しておく。研磨剤は上記素材
表面を研削するものであつて、粉末または粒子状が好ま
しい。具体的には、クレー(Al23,2SiO2,2
2O)、けいそう土(SiO2,nH2O)、シリカ
(siO2)、ホワイトカーボン(SiO2,nH
2O)、タルク(3MgO,4SiO2,H2O)、硫酸
バリウム(BaSO4)、炭酸マグネシウム(3Mg
O,4Sio2,H2O)、炭酸バリウム(BaC
3)、炭酸カルシウム(CaCO3)、チタン白(Ti
2)、アルミニウムなどの無機研磨剤があげられる。
また、ガラスビーズ(中空体も含む)、プラスチツク
(たとえば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン、
フツ素樹脂およびシリコン樹脂)粉末(または粒子)な
ども好適である。該研磨剤の形状および大きさは特に制
限されず、たとえば、形状は球状、角状およびりん片状
が、大きさは1〜500μ、特に1〜50μの範囲がそ
れぞれ好ましい。上記研磨剤は処理するプラスチツク素
材によつて選択でき、基本的には該素材よりも硬質であ
ればよく、軟質ではプラスチツク表面を研削することが
困難となり本発明の目的は達成できない。本発明で用い
る研磨剤を含有する水分散液は、上記研磨剤を水中に分
散することによつて得られる。水分散液中の研磨剤の含
有率は目的、研磨剤の大きさや比重などによつて任意に
選べるが、プラスチツク素材への噴射性、管圧送性およ
び回収などを考慮すれば、約5〜50容量%、特に10
〜30容量%の範囲内が好ましい。さらに、該水分散液
には、必要に応じて分散剤、界面活性剤および沈降防止
剤などを添加できる。該水分散液の粘度は、1〜300
0センチポイズ、特に1〜1000センチポイズが好ま
しい。これは、噴射による微粒化、圧送管(またはホー
ス)での分散液の送りおよびサイクルの回収などを容易
ならしめるための流動性を付与することによる。水分散
液をプラスチツク素材の表層部に噴射するにあたり、該
素材の脱脂、洗浄などの前処理に特に必要でない。そし
て、この噴射は、例えば、該水分散液を圧送し、たとえ
ばエアレス噴霧塗装機、エアー噴霧塗装機などの噴霧機
の小径ノズルから噴射することによつて行うことができ
る。例えば、ノズル口径0.5〜2.0mm、液圧1.0
〜200kg/cm2、好ましくは20〜150kg/
cm2、ノズルと被処理面間の噴射距離50〜150m
m、吹き付け繰返し回数2〜10回の範囲の条件で処理
することが好ましい。本発明では、水分散液を噴射し、
そこに含まれている研磨剤の衝突によつてプラスチツク
素材の表層部を研削除去し、かつ粗面にすることが必要
である。具体的には、該素材表面から1μ以上、特に1
〜100μの厚みで層状に均一に除去することが好まし
い。また、研削後の該素材表面は粗面(鏡面でない)で
あることが必要で、具体的には、表面粗度計サーフコム
550A(東京精機(株)製、触針型)で測定したとこ
ろ、中心線平均粗さ(Ra)が0.03〜0.5μ(特
に、0.06〜0.3)、10点平均粗さ(Rz)が0.
2〜5.0μ(特に、0.5〜2.5μ)そして平均山間
隔(Sm)が5.0〜220.0μ(特に、20.0〜1
70.0μ)の範囲内にあることが好ましい。水分散液
を噴射後、プラスチツク素材表面に付着していることが
ある研磨剤などを除去するために、必要に応じて脱イオ
ン水や水道水などで水洗し、乾燥することが好ましい。
本発明に従つて表面処理されたプラスチツク素材の表面
は、通常の既知のプラスチツク用塗料を用いて常法によ
り塗装される。具体的には、まずプライマーを塗装して
から、上塗り塗料を塗装することが好ましい。プライマ
ーとしてはプラスチツク素材によつて任意に選択でき、
例えばポリプロピレン系(PP)にはオレフイン系樹脂
系を主成分とするプライマーを、ポリウレタン系素材で
はウレタン樹脂系プライマーを、それぞれ用いることが
好ましい。また、上塗の塗料は、アクリル樹脂・アミノ
樹脂系、ポリエステル樹脂・アミノ樹脂系およびアクリ
ル樹脂(またはポリエステル樹脂)・ポリイソシアネー
ト化合物(ブロツク体も含む)系をビヒクル主成分とす
る1液型もしくは多液型の塗料が好ましいが、これに限
定されることはない。これらは有機溶剤および(また
は)水を溶媒もしくは分散媒とする。また、これらの塗
装法、乾燥法(塗り膜硬化法)なども既知の方法で行う
ことができる。
【実施例】次に、図1を参照して、本発明の好適実施例
に従うプラスチツク素材の表面処理装置を説明する。こ
の表面処理装置10は、表面処理チヤンバ12と処理液
を回収する処理液槽14とを具備する。表面処理チヤン
バ12は、側壁13を備えた上方部分と底部ホツパー1
5とを備えている。表面処理チヤンバ12内には、処理
液を噴射する1つ又は複数個の噴射ノズル16を備えた
エアレススプレーガン18が配置されている。この噴射
ノズル16は、タングステンカーバイドまたはセラミツ
ク製の硬質のノズルチツプを備えている。エアレススプ
レーガン18は、表面処理チヤンバ12の天井に固定さ
れた多関節型ロボツト20のマニユピユレータによつて
支持されている。多関節型ロボツト20は、予め行うテ
イーチングに従つて、エアレススプレーガン18を移動
せしめる。このロボツトとして、多関節型、多軸型、又
は多関節型及び多軸型の双方の構成を備えたロボットを
用いることができる。表面処理チャンバ12内には、更
に、処理すべきプラスチック素材である、例えば自動車
バンパー22を支持するコンベア24が配置されてい
る。このコンベア24は、グレーチング26と該グレー
チングを支持する根太(図省略)によって、表面処理チ
ャンバ12内に支持されている。コンベア24は、間欠
的に又は連続的に移動するチェンコンベア28とチェン
コンベア28に固定された支持フレーム30とを有す
る。この支持フレーム30上に自動車バンパー22が支
持される。更に、ベルト28に処理液が掛かるのを防ぐ
ためのコンベアカバー32が設けられている。更に、表
面処理チャンバ12内には、側壁13及び底部ホッパー
15の内面に処理液を流しかけるシャワーノズル34が
配置されている。このシャワーノズル34は、例えば図
2に示したとおりに、配管36に連通するヘッダー38
に連結された複数個のノズル34で構成することができ
る。処理液槽14内には、回収された処理液を撹拌し、
処理液槽14内の処理液の研磨剤が沈澱するのを防止す
る撹拌ノズル42が設けられている。噴射ノズル16に
は、処理液槽14から第1のポンプP1、第2のポンプ
P2及びフイルタFを介して、約1.0〜200kg/
cm2に加圧された処理液が送られ、噴射ノズル16か
ら自動車バンパー22に処理液が噴射される。処理液に
は研磨剤が含有しているので、第1のポンプP1及び第
2のポンプP2は、摺動部がない渦流タービンポンプ、
ダイヤフラムポンプ等を使用するのが好ましい。シャワ
ーノズル34には、処理液槽14から第1のポンプP1
を介して処理液が送られ、シャワーノズル34から側壁
13及び底部ホッパー15の内面に処理液が流しかけら
れ、側壁13及び底部ホッパー15の内面に処理液の研
磨剤が付着するのを防止する。撹拌ノズル42には、処
理液槽14から第1のポンプP1を介して処理液が送ら
れ、撹拌ノズル42から常時処理液を流すことによっ
て、処理液を撹拌し、処理液中の研磨剤の沈澱を防ぎ、
処理液を均一に保つ。この表面処理装置10は、次のと
おりに作動する。まず、多関節型ロボット20に、テイ
ーチングによって処理すべきプラスチック素材に従った
噴射ノズル16の移動軌跡、移動速度等を予め記憶させ
ておく。略同一の形状及び寸法を有するワーク(処理す
べきプラスチック素材)をロット単位でコンベア24に
よって、間欠的にあるいは連続的に、表面処理装置10
内を通過させる。処理すべきプラスチック素材が所定位
置に搬送されたときに、多関節ロボット20が、記憶し
ている移動軌跡、移動速度等に従って噴射ノズル16を
移動させ、噴射ノズル16は、プラスチック製品からほ
ぼ一定の距離を保って被処理面全面に処理液を均一に噴
射し、必要に応じて繰り返し重ねて処理液を噴射する。
表面処理チャンバ12内で噴射ノズル16から噴射され
た処理液は、側壁13や底部ホッパー15を伝って、処
理槽14に戻るが、シャワーノズル34が側壁13及び
底部ホッパー15の内面に処理液を流しかけているの
で、側壁13及び底部ホッパー15の内面に処理液の研
磨剤が残留することがない。また、処理液槽14に設け
られた撹拌ノズル42によって、処理液槽14内の処理
液は、均一に保たれている。表面処理装置10によって
処理されたプラスチック素材は、必要に応じて次の工程
で高圧水洗ゾーンを通して洗浄を行い、被処理面に付着
した研磨剤、研削カス等が十分に除去され、後で塗装さ
れる塗膜に付着不良や仕上がり不良等の不具合を起させ
ない処理を施すことが好ましい。図3を参照して、本発
明の第2の実施例に従うプラスチック素材の表面処理装
置を説明する。この表面処理装置110は、表面処理チ
ャンバ112と処理液を回収する処理液槽114とを具
備する。表面処理チャンバ112内には、噴射ノズル1
16を備えたエアレススプレーガン118が配置されて
いる。エアレススプレーガン118は、表面処理チャン
バ112の外側の設置部材に固定された多関節型ロボッ
ト120によって支持されている。表面処理チャンバ1
12内には、更に、例えば自動車バンパー122を支持
するコンベア124が配置されている。このコンベア1
24は、グレーチング126と該グレーチング126を
支持する根太(図省略)によって、表面処理チャンバ1
12内に支持されている。更に、表面処理チャンバ11
2内には、側壁113の内面に処理液を流しかけるシャ
ワーノズル134が配置されている。処理液槽114内
には、回収された処理液を撹拌する撹拌ノズル142が
設けられている。この表面処理装置110は、図1に示
した表面処理装置10と同様に作動する。 実施例1 ポリプロピレン素材の乗用車用バンパーに、クレー粉末
(粒度範囲1〜20μm)を水に10容積%配合され、
さらに界面活性剤(直鎖アルキルベンゼン系)を5%添
加された研磨剤含有水分散形表面処理液を用い、三菱−
岩田製塗装ロボット「おてがるくん」に、日本グレイ製
エアレスノズルチップ163−643(公称口径1.0
9mm)を装着した自動エアレススプレーガンを取付け
図3に示すチャンバーで、該表面処理を実施した。該バ
ンパーの表面と、エアレスガンの距離は予じめロボット
のティーチングによって、50〜80mm、ガン運行速
度30m/minに保持し、3連ダイヤフラム式25H
Y型ポンプ(二国機械工業株式会社製)によって噴射圧
70kg/cm2(素材表面圧力10〜50kg/c
2)で、全面に繰返し6回一様に吹き付けた。図3に
は、本実験を行なった表面処理設備の概要が示されてい
る。次いで、脱イオン水で水洗し、80℃で10分間乾
燥した。素材表面は均一に粗面で、清浄な艶消し状態で
あつた。サーフコム550Aで測定した表面粗度は、測
定距離1mm、測定倍率10000倍において、Raは
0.17μ(0.06μ)、Rzは1.42μ(0.46
μ)およびSmは44μ(181μ)であり、研磨前の
カツトオフは0.025mm以上であり、研磨後につい
ては0.08mm以上をカツトオフした。上記測定値の
カツコ内数値は研磨前の表面粗度である。このように表
面処理した素材表面に、ソフレツクスNo.2500プ
ライマー(関西ペイント(株)製、商品名、オレフイン
エラストマー樹脂系)を乾燥膜厚が15μになるように
塗装し、80℃で30分間乾燥した。次いで、ソフレツ
クスNo.200(関西ペイント(株)製、商品名、ポ
リエステル・ウレタン樹脂系)とソフレツクス硬化剤
(関西ペイント(株)製、商品名、ポリイソシアネート
化合物)とを70:30(重量比)の割合で混合してな
る上塗り塗料を乾燥塗膜にもとづいて30μになるよう
に塗装し、80℃で30分間乾燥した。実施例2 バンパー用RIM成型ポリウレタン樹脂(PU)表面を
実施例1と同様にして表面処理した。実施例1と同様に
測定した表面粗度は、Ra0.07(0.06)、Rz
0.60(0.50)およびSm160(175)であつ
た。カツコ内数値は研磨前のもの。次いで、その表面に
ソフレツクスNo.1000プライマー(関西ペイント
(株)製、商品名、ウレタンエラストマー樹脂系)を乾
燥膜厚が15μになるように塗装し、80℃で30分間
乾燥したのち、実施例1と同様にして上塗り塗料を塗装
した。実施例3 実施例1における水分散液のクレーをアルミナ(酸化ア
ルミニウム粉末、平均粒径4μ、粒径範囲1〜15μ)
に変更した以外はすべて実施例1と同様に行なつた。研
磨後の表面粗度(測定条件は実施例1と同じ)は、Ra
は0.11、Rzは0.90そしてSmは44であつた。
研磨前は実施例1を参照。比較例1 実施例1で用いた素材PP表面に、ID112(東ソー
製、商品名、酸性洗浄液)を水中に4%濃度になるよう
に加えてなる水溶液(60℃に加温してある)を2kg
/cm2の圧力で90秒間噴射してから、脱イオン水で
洗浄し、80℃で10分間乾燥し、以降の塗装は実施例
1と同様に行つた。比較例2 実施例2で用いた素材PUの表面を比較例1と同様に処
理および塗装した。比較例3 実施例1で用いた素材PPの表面を1、1、1トリクロ
ルエタンの蒸気洗浄(70℃、浸漬時間60秒)を行つ
た。これを実施例1と同様にしてプライマーなどを塗装
した。比較例4 実施例2で用いた素材PUを比較例3と同様に蒸気洗浄
を行ない、その後実施例2と同様にして塗装した。 性能試験結果 実施例および比較例で得た塗板について塗膜性能を調べ
た。その結果を表1に示した。
【表1】 試験方法 初期付着性:ゴバン目粘着セロハンテープによる剥離試
験。残存塗膜数。 耐水付着性:塗板を40℃の温水に240時間浸漬した
のち、風乾してから、上記と同様に付着性を調べた。
【発明の効果】本発明の方法において、上記水分散液を
プラスチツク表面に噴射するとプラスチツク素材の表層
部が研削され、その表面に付着していた油分や離型剤な
ども除去される。この噴射は常温でかつ短時間で行なう
ことができるので操作が簡素化される。しかも、研削後
の粗面状態を微視的に見ると表面は点状に研削されてお
り、艶消し状態である。その結果、塗料のヌレ性がよく
なり、しかも塗膜との付着性も向上する。さらに、本発
明の表面処理装置では、プラスチツク素材の表面処理に
トリクロルエタンなどのような地球環境を破壊する物質
を使用する必要がない。さらに、酸成分やアルカリ成分
なども使用する必要もない。また、本発明の表面処理装
置を用いると上記研削した後の水分散液は、そこに含ま
れている油分、離型剤および研削カスなどを分離除去す
ると再び使用できるので、公害を発生することが殆どな
いという特徴を存している。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施例に従う表面処理
装置の概略側面図。
【図2】図2は、図1の表面処理装置の一部であるシヤ
ワーノズルの一例の斜視図。
【図3】図1は、本発明の第2の実施例に従う表面処理
装置の概略側面図。
【符号の説明】
10 表面処理装置 12 表面処理チヤンバ 14 処理液槽 16 噴霧ノズル 18 エアレススプレーガン 20 多関節ロボツト 22 自動車バンパー 24 コンベア 34 シヤワーノズル 42 撹拌ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 和重 神奈川県平塚市東八幡4丁目17番1号 関 西ペイント株式会社内 (72)発明者 寺沢 秀夫 神奈川県平塚市東八幡4丁目17番1号 関 西ペイント株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチツク素材の表面処理方法におい
    て、該プラスチツク素材の表層部に該プラスチツク素材
    よりも硬質な研磨剤を含有する水分散液を噴射して表層
    部を研削しかつ粗面とする表面処理を施すことを特徴と
    するプラスチツク素材の表面処理方法。
  2. 【請求項2】 研磨剤は、1〜500μの大きさを有す
    る無機質研磨剤である請求項1の表面処理方法。
  3. 【請求項3】 水分散液中の研磨剤の含有量は5〜50
    容量%である請求項1の表面処理方法。
  4. 【請求項4】 研磨剤を含有する水分散液の噴射圧力
    は、1.0〜200kg/cm2である請求項1の表面処
    理方法。
  5. 【請求項5】 表面処理チャンバと、 処理すべきプラスチック素材よりも硬質な研磨剤を含有
    する水分散処理液を約1.0〜200kg/cm2に加圧
    するポンプと、 該ポンプに連結され、加圧された水分散処理液を、該表
    面処理チャンバ内において、処理すべきプラスチック素
    材に噴射する噴射ノズルを備えたエアレススプレーガン
    と、 該エアレススプレーガンを支持する多軸型及び/又は多
    関節型ロボットとを具備することを特徴とするプラスチ
    ック素材の表面処理装置。
  6. 【請求項6】 表面処理チャンバと、 処理すべきプラスチック素材よりも硬質な研磨剤を含有
    する水分散処理液を約1.0〜200kg/cm2に加圧
    するポンプと、 該ポンプに連結され、加圧された水分散処理液を、該表
    面処理チャンバ内において、処理すべきプラスチック素
    材に噴射する噴射ノズルを備えたエアレススプレーガン
    と、 該ノズルから噴射された処理液を回収する処理液槽と、 該表面処理チャンバの内面に処理液を流しかけ、該内面
    に研磨剤が付着するのを防止するシャワーノズルと、 該処理液槽内に処理液を流し、該処理液内において研磨
    剤が沈澱するのを防止する噴流ノズルと、 該処理液槽の処理液を該シャワーノズル及び該噴流ノズ
    ルに送るポンプとを具備することを特徴とするプラスチ
    ック素材の表面処理装置。
JP4306250A 1991-10-25 1992-10-20 プラスチツク素材の表面処理方法及び装置 Pending JPH05318319A (ja)

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