JPH0753807B2

JPH0753807B2 - 分子配向プラスチック体の表面処理方法

Info

Publication number: JPH0753807B2
Application number: JP61136115A
Authority: JP
Inventors: 民邦小松; 雅尚水谷
Original assignee: 旭化成工業株式会社
Priority date: 1986-06-13
Filing date: 1986-06-13
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPS6399244A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、分子配向プラスチック体の新規な表面処理方
法に関するものである。さらに詳しくいえば、本発明
は、分子配向プラスチック成形体に、例えば接着、めっ
き、塗装などの加工処理を施す際に、この加工処理をよ
り効果的なものにするために必要とされる、該分子配向
プラスチックの表面処理を、極めて簡単で、かつ効果的
に行う方法に関するものである。

従来の技術従来、プラスチックに、例えば接着、めっき、塗装、コ
ーティングなどの処理を施す際に、プラスチックと異種
材料とを複合させる際には、これらの加工処理をより効
果的に行うために、通常プラスチックに表面処理が施さ
れている。

プラスチックの中でも、例えばポリアセタール、ポリエ
チレン、ポリプロピレンなどは、本来化学的に不活性で
あるため、表面処理の効果が発揮されにくいことから、
これまで種々表面処理方法が検討されてきた。例えばサ
ンドペーパー、サンドブラストなどによる粗面化、コロ
ナ放電、プラズマ放電などによる物理的エッチング、重
クロム酸、リン酸、フッ素などによる化学的エッチング
などの表面処理法、あるいは、ポリアセタールのヘキサ
フルオロイソプロパノールによる接着法などが知られて
いる（英国特許第941,647号）。この方法は、未配向の
ポリアセタールを溶解した溶液を、ポリアセタール、又
はポリアセタール以外のプラスチックなどの被着物に塗
布し、はり合わせる方法（この場合には被着物も溶媒に
溶解する必要がある）及び金属などの被着物に塗布後、
溶媒を蒸発させ、未配向のポリアセタールを介在させて
接着する方法である。また、ポリアセタールの場合、こ
れらを溶解する溶媒としては、上記以外にもｐ−クロロ
フェノールなどのフェノール類や他にも多くの有機物が
従来より知られている〔J.polym.Sci.,Vol.1,No.2,185
ページ（1959年）〕。

しかしながら、これらの表面処理法は、未配向のポリア
セタール、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのプラス
チックに対しては、それなりに有効であるものの、分子
配向したこれらのプラスチックに対しては、必ずしも有
効であるとはいえない。例えば、ポリアセータルの場
合、本発明者らの実験によれば、上記の含フッ素系有機
溶媒及びフェノール類を用いて、これに未配向のポリア
セタールを溶解した溶液を作り、該溶液を粗面化した未
配向のポリアセタールに塗布し、溶媒を蒸発させ、次い
で、エポキシ樹脂を接着しても溶液を塗布しない場合に
比べて逆に接着強度が低下し実質的な接着強度の向上は
得られないし、また、分子配向したポリアセタールに対
して、同様な処理を施しても逆に低下し、実質的な効果
は見られなかった。

また、未配向のポリアセタールを室温で短時間の間に数
10％溶解する能力をもつヘキサフルオロイソプロパノー
ルに対して、分子配向したポリアセタールは、それを実
際に接着させる時の温度である室温で１カ月間浸漬して
も、実質的にほとんど溶解されなかった。これは分子配
向すると一般に未配向の状態よりも化学的に不活性にな
るためであり、このような分子配向したポリアセター
ル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどについては、効
果的な表面処理法がまだ見出されていないのが現状であ
る。

ところで、近年分子配向した高強度、高弾性率のポリア
セタール、ポリエチレン、ポリプロピレンなどは、例え
ばロープ、コントロールケーブル、送電・通信ケーブル
におけるワイヤーの代替物、繊維強化プラスチックの材
料、セメントとの複合材などとしての種々の用途が開発
されており、そのため該プラスチックをこれらの用途向
けに加工処理する際、その基本となる表面処理法につい
て、優れた方法の開発が望まれていた。

発明が解決しようとする課題本発明の目的は、このような要望にこたえ、分子配向し
たポリアセタール、ポリエチレン又はポリプロピレンか
らなるプラスチックにおける、極めて簡単でかつ効果の
高い優れた表面処理方法を提供することにある。

課題を解決するための手段本発明者らは、特定の引張強度を有する、分子配向した
上記特定のプラスチックの優れた表面処理方法を開発す
るために鋭意研究を重ねた結果、まず該プラスチックと
して特定の引張強度を有するように分子配向させたもの
を用い、このプラスチックの表面を粗面化し、次いで得
られた粗面を有機溶剤と短時間接触させることにより、
その目的を達成しうることを見出し、この知見に基づい
て本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、1GPa以上の引張強度を有する、分
子配向したポリアセタール、ポリエチレン又はポリプロ
ピレンからなる分子配向プラスチック体を物理的に粗面
化し、次いで得られた粗面を有機溶剤と該分子配向プラ
スチック体が実質的に溶解しない時間接触させさらに粗
面化することを特徴とする分子配向プラスチック体の表
面処理方法を提供するものである。

本発明方法における分子配向プラスチック体は、その引
張強度が1GPa以上となるように、溶融押出しなどによっ
て得られる未配向のプラスチック材料に、延伸、圧延、
静水圧押出しなどの処理を施すことによって製造され
る。

本発明方法は、これらの中でポリアセタール、特に緻密
なポリアセタールに対し、好適である。このポリアセタ
ールとしては、引張強度が1GPa以上、引張弾性率が20GP
a以上のものが用いられるが、引張強度が1.3GPa以上、
引張弾性率が30GPa以上のものが実用的であり、好まし
い。

本発明方法において、まず該分子配向プラスチック体を
粗面化することが必要である。この粗面化の処理は重要
で、例えば接着の場合、一般に細かい凹凸を多数形成さ
せ、表面積を大くすることが好ましいとされているが、
実際には大きな凹凸であるほど、その効果が高い。

この粗面化処理は、通常用いられている方法、例えばサ
ンドペーパー、グラインダー、サンドブラスト、やすり
などを使用する方法やダイスにより溝切り方法などによ
って行うことができる。具体的には回転する分子配向プ
ラスチック体をサンドペーパーで挟む方法やベルトグラ
インダーに押しつける方法、あるいは分子配向プラスチ
ック体を通過させながらグラインダーで切削する方法な
どを用いることができるが、これらの方法に限定される
ものではない。サンドペーパーを使用する場合は、その
目的の粗さが320メッシュ以下、好ましくは100メッシュ
以下、さらに好ましくは80メッシュ以下、特に好ましく
は60メッシュ以下のものが、接着においては好適であ
る。

本発明方法においては、このようにして分子配向プラス
チック体を粗面化したのち、得られた粗面を有機溶剤と
分子配向プラスチック体が実質的に溶解しない時間接触
させさらに粗面化処理することが必要である。この処理
によって、該分子配向プラスチック体はさらに高い表面
活性が得られる。すなわち、本発明方法において、分子
配向プラスチック体を有機溶剤で処理するのは、主とし
て分子配向プラスチック体の表面の粗面化を有機溶剤に
接触させることによって飛躍的に促進し、表面の活性化
を図ることを目的とするものであり、有機溶剤を接着剤
として用いるものではない。

この粗面化処理の基本原理は、分子配向プラスチック体
の表面を実質的に溶解することが目的ではなく、著しく
粗面化することによって表面の活性化を図ることであ
り、有機溶剤をいわゆる表面活性化剤として短時間作用
させることにある。これは、例えば、ポリアセタールの
配向体を有機溶剤に短時間接触させる場合には実質的に
ほとんど溶解が見られないこと、表面を実質的に溶解さ
せると全く効果がなくなること、有機溶剤に接触後のポ
リアセタールの配向体の表面には、未配向のポリアセタ
ールが被覆されていないこと、また溶解を起こさないガ
ス雰囲気で接触する場合でも著しく高い効果が見られる
ことなどから分る。例えば、ポリアセタールの場合、本
発明方法をエポキシ樹脂との接着に応用すると、最高15
00g/mm²という高い接着力が得られ、これはエポキシ樹
脂のせん断応力に匹敵するものである。この効果は、物
理的粗面化処理及び有機溶剤による表面活性化処理のそ
れぞれの効果を加えたものより著しく高いことから、１
種の複合効果と考えられる。このような高い効果が得ら
れることについては、現在まだよく分かっていないが、
表面状態を電子顕微鏡で観察すると、物理的粗面化のみ
を行った時には、第２図に示すように切削の跡を示す表
面の凹凸が見られるが、粗面化したあと、有機溶剤に短
時間接触させると、第１図に見られるように、一変し
て、延伸方向のミクロクラックとそれに直交するミクロ
ボイドが飛躍的に多く生成した特徴的な表面組織が形成
され、著しく粗面化が促進されていることが観察される
ことから、次のように考えられる。

すなわち、何らかの配向処理を施して得られる配向分子
には残留歪みあるいは分子間の緊張力が蓄積しており、
これに何らかの応力が作用した場合には、クラックを発
生することによって該歪みを解放するような状態になっ
ていると考えられ、このような状態で存在する配向分子
に、有機溶剤が吸着され、溶媒和が起こり、その結果、
体積膨張力が作用して、上記のようなミクロクラックを
発生させたものと考えられる。

本発明方法において用いる有機溶剤は、それぞれの分子
配向プラスチックに対して適宜選ばれ、分子配向プラス
チックがポリアセタールの場合、例えばヘキサフルオロ
イソプロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、1
H,1H−ペンタフルオロプロパノール、1H,1H−ヘプタフ
ルオロブタノールのような水素原子が少なくとも一部フ
ッ素原子で置換されたフッ化アルコール、ヘキサフルオ
ロアセトン・水和物、トリフルオロ酢酸のようなフッ化
アルカン酸、フェノール、ｐ−クロロフェノール、ｍ−
クロロフェノール、ｍ−クレゾール、ピロガロール、サ
リチル酸のようなフェノール類などが、またポリエチレ
ンやポリプロピレンの場合、例えばデカリン、オクタ
ン、ヘキサンのような炭化水素化合物などが挙げられ
る。

これらの有機溶剤による粗面化、表面活性化処理は、被
処理粗面を有機溶剤と分子配向プラスチック体が実質的
に溶解しない時間接触させることによって行われる。こ
の接触処理は通常浸漬法によるが、有機溶剤を気化しガ
ス雰囲気として行ってもよい。

発明の効果本発明の分子配向プラスチック体の表面処理方法は、ポ
リアセタール、ポリエチレン又はポリプロピレンからな
る所定の分子配向プラスチック体に対して、例えば接
着、めっき、塗装、コーティングなどの処理を施す際
や、該プラスチックと異種材料、例えば紙、プラスチッ
ク、木材、コンクリート、ゴム、エラストマー、金属、
金属化合物、ガラス、セラミック、皮革などとを複合さ
せる際にこれらの加工処理をより効果的なものとするた
めに施される。

該表面処理方法は、極めて簡単でかつ効果が高く、特に
分子配向プラスチックを接着する場合に適している。

実施例次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

なお、実施例及び比較例において、ポリアセタールは、
特開昭60−183122号公報に記載の方法、すなわち、流体
加圧下で引張延伸して得られるポリアセタールの延伸体
を用いた。また、表面処理の効果をみるため、ポリアセ
タール延伸体を本発明の方法によって処理し、エポキシ
樹脂で接着して、その接着強度を求めた。具体的には、
接着する部分の表面処理を行い、接着剤で固め、例えば
第３図に示すような試料をつくり、ポリアセタール延伸
体を接着部分からインストロンで引抜く強力から式
（１）により接着強度を算出した。

ただし、インストロンで引抜く時のクロスヘッドスピー
ドは、10cm/minとした。

参考例１線径1.43mm、引張強度1.4GPa（引張強力230kg）を有す
るポリアセタール単線の接着部分を320メッシュのサン
ドペーパー（向陽社製AA320研磨布）でこすり、次いで
未配向のポリアセタールを20％溶解したヘキサフルオロ
イソプロパノール溶液を室温で塗布し、溶媒を風乾して
除いたのち、接着剤「アラルダイトラピッド」［昭和高
分子（株）製登録商標名］を塗布し、１日室温に放置し
て接着硬化させ、第３図に示すような試料（延伸体１の
長さ200mm、接着部２の径10mm、長さ20mm）を作成し
た。該接着部分から延伸体を引抜き、式（１）から接着
強度を算出した。また、比較のために、サンドペーパー
処理だけを行って、接着剤を接着した実験を行った。そ
の結果、溶液を塗布した場合の引抜き強力は、11kg、溶
液を塗布しなかった場合の引抜き強力は、50kgであっ
た。

この実験結果から、サンドペーパーで粗面化された分子
配向プラスチック体の表面に、未配向のポリアセタール
を溶解した溶液を塗布すると、粗面化された部分が未配
向のポリアセタールで被覆されて粗面化を行わない未配
向のポリアセタールの場合と同様な表面状態となるため
に、粗面化だけを行った場合よりも逆に接着強度が低下
したものといえる。

実施例１、比較例１〜３線径1.43mm、引張強度1.4GPa（引張強力230kg）を有す
るポリアセタール単線の接着部分を320メッシュのサン
ドペーパーでこすり、次いで、ヘキサフルオロイソプロ
パノール（市販の試薬）に10〜180秒浸せきしたあと取
出して風乾する。これに接着剤「アラルダイトラピッ
ド」［昭和高分子（株）製登録商標名］をつけ、１日室
温に放置して接着硬化させ、第３図に示すような試料
（延伸体１の長さ200mm、接着部２の径10mm、長さ20m
m）を作成した。該接着部分から延伸体を引抜き、式
（１）から接着強度を算出した。その結果を第１表に示
す。比較のために、サンドペーパー処理だけの場合、溶
解性を有する有機薬品処理だけの場合、溶解性を有しな
い有機薬品の場合も結果も併記した。

なお、アセトンは、該沸点において、ポリアセタール試
料を実質的に溶解しなかった。

また、第１表における、実施例１の接着前の試料及び比
較例２の接着前の試料において、その表面の電子顕微鏡
拡大写真をそれぞれ第１図、第２図に示した。

実施例２〜５サンドペーパーに各種のメッシュのものを用いて処理し
た以外は、実施例１と同様にして試料を作成し、接着強
度を求めた。結果を第２表に示す。

実施例６〜９有機化合物として各種のものを用いて処理した以外は、
実施例３と同様にして試料を作成し、接着強度を求め
た。結果を第３表に示す。

なお、第３表における有機化合物2,2,2−トリフルオロ
エタノール、1H,1H−ペンタフルオロプロパノール、1H,
1H−ヘプタフルオロブタノールは、該沸点におけるポリ
アセタール試料の飽和溶解濃度が少なくとも0.1％であ
った。

また、トリフルオロ酢酸は、該沸点において、ポリアセ
タール試料の飽和溶解濃度で少なくとも１％以上溶解す
るが、同時に、溶解したポリアセタールを徐々に分解し
た。

実施例10 線径2.0mm、引張強度1.6GPa（引張強力510kg）を有する
ポリアセタール単線の接着部分を40メッシュのサンドペ
ーパーでこすり、接着剤としてAER−331［旭化学工業
（株）製、登録商標］（主剤）／リアクトCA−101［三
洋化成（株）製、登録商標］（硬化剤）を用い、第４図
に示すような試料（単線１の長さ200mm、接着部２の径1
0mm、長さ25mm）を作成し、接着強度を求めた。その結
果、引抜き強力235kg、接着強度1497g/mm²を得た。

実施例11 線径0.98mm、引張強度1.6GPa（引張強力120kg）を有す
るポリアセタール線材を用いて、７本撚り線のロープを
つくった。該ロープの接着部分の撚りを解き、各線に対
して40メッシュのサンドペーパーをかけ、次いで、ヘキ
サフルオロイソプロパノールに浸せきしたのち、これを
取出し、風乾する。これに、接着剤としてアラルダイト
ラピッドをつけ、接着硬化させ、第５図に示すような試
料（撚り棒１′の長さ200mm、接着部２の径6mm、長さ15
mm）を作成した。引抜き強力を求め、接着強度を算出し
た。その結果、引抜き強力600kg、接着強度1300g/mm²を
得た。

実施例12 線径2.0mm、引張強度1.6GPa（引張強力510kg）を有する
ポリアセタール単線の接着部分をダイス（M2.5,P0.2）
により薄切りを行い、次いで、ヘキサフルオロイソプロ
パノールに浸せき処理した。接着部分を175℃の溶融し
たジュラコンM25−04［ポリプラスチックス（株）製、
ポリアセタールの登録商標名］の中にさし込み、５分
間、その温度に維持したのち、室温まで放冷し、第６図
に示すような試料（単線１の長さ200mm、接着部２の径1
0mm、長さ30mm）を作成した。引抜き強力を求め接着強
度を算出した。その結果、引抜き強力220kg、接着強度1
170g/mm²を得た。

実施例13、比較例４特開昭60−183122号公報に記載の方法で得られた線径0.
8mm、引張強度1.0GPaを有するポリプロピレン延伸体の
接着部分を60メッシュのサンドペーパーでこすり、次い
で、デカリンに10〜180秒浸せきしたあと取出して風乾
する。これに接着剤アラルダイトラピッドをつけ、１日
放置して接着硬化させ、第３図に示すような試料を作成
し、接着強度を求めた。その結果を第４表に示す。比較
のために溶解性を有しない有機薬品の場合の結果も併記
した。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ実施例１及び比較例２にお
ける表面処理されたポリアセタール繊維の形状を示す電
子顕微鏡拡大写真図である。第３図は、第４図、第５図
及び第６図は接着強度を求めるための試料の斜視図であ
り、図中符号１はポリアセタール延伸体の単線、１′は
ポリアセタール延伸体の７本撚り線、２は接着部分であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】1GPa以上の引張強度を有する、分子配向し
たポリアセタール、ポリエチレン又はポリプロピレンか
らなる分子配向プラスチック体を物理的に粗面化し、次
いで得られた粗面を有機溶剤と該分子配向プラスチック
体が実質的に溶解しない時間接触させさらに粗面化する
ことを特徴とする分子配向プラスチック体の表面処理方
法。
【請求項２】分子配向プラスチック体が引張強度1GPa以
上、引張弾性率20GPa以上の分子配向ポリアセタールで
ある特許請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項３】有機溶剤が、フッ化アルコール、ヘキサフ
ルオロアセトン水和物、フッ化アルカン酸及びフェノー
ル類の中から選ばれた少なくとも１種である特許請求の
範囲第２項記載の方法。
【請求項４】フッ化アルコールがヘキサフルオロイソプ
ロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、1H,1H−
ペンタフルオロプロパノール、1H,1H−ヘプタフルオロ
ブタノールである特許請求の範囲第３項記載の方法。
【請求項５】フッ化アルカン酸がトリフルオロ酢酸であ
る特許請求の範囲第３項記載の方法。
【請求項６】分子配向プラスチック体がポリエチレン及
びポリプロピレンの中から選ばれた少なくとも１種であ
り、有機溶剤が炭化水素溶剤である特許請求の範囲第１
項記載の方法。
【請求項７】炭化水素溶剤が、デカリン、オクタン及び
ヘキサンの中から選ばれた少なくとも１種である特許請
求の範囲第６項記載の方法。