JPS62106934A - コロナ放電用電極及びこれを利用したコロナ放電処理方法 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明はコロナ放電用電極の構造及びその電極を利用
した樹脂成形品のコロナ放電処理方法に関するものであ
る。

（従来の技術） ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹
脂は極性基が少ないので、その表面に塗料、接着剤、印
刷剤等が付着しにくいという性質がある。

そこで、ポリオレフィン系樹脂成形品の表面に塗装、接
着又は印刷を施す場合、その前処理として表面改質処理
が行なわれるが、この表面改質処理方法の一つとして、
プラズマ処理法がある。

プラズマ処理法は樹脂成形品のほぼ全表面を一度に活性
化することができるので、自動車のバンパーやモール等
の塗装・接着前処理に大きな成果を上げている。

しかしながら、前記プラズマ処理法においては、減圧さ
れたプラズマガス雰囲気が必要なため、真空惜、真空ポ
ンプ、配管系等の大掛りで高価な設備が必要な上に、キ
ャリアガスを使用しなければならず、さらに、真空市内
を減圧にするのに時間がかかるという問題があった。又
、この方法は回分的に行なわざるを得ないので、処理工
程の自動化が困難でおった。

そこで、これらの問題を解決するためにポリオレフィン
系フィルムの表面改質に利用されているコロナ放電処理
法を樹脂成形品の表面改質に適用することが考えられる
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、フィルムの表面改質に利用されているコ
ロナ放電処理法では棒状の放電電極が使用されており、
その放電電極と対向電極との電極間距離が３〜４ｍｍ程
度と短く、それ以上に電極間距離を離してそれらの間に
樹脂成形品を置いた場合、樹脂成形品の被処理面にコロ
ナｌＩｉ電が発生しないか、発生しても弱いため狭い処
理面積しか得られない。

そのため、フィルムの厚みより大きい厚みを有する樹脂
成形品、又は複雑な形状をしている樹脂成形品の表面改
質処理に、前記のコロナ放電処理法をそのまま適用でき
ないという問題があった。

そこで、本発明者等は前記問題を解決するために種々研
究した結果、前記従来のコロナ放電処理法に使用されて
いる棒状の放電電極はその放電先端部の集電能力に問題
があるとともに、集電能力は放電先端部の形状によって
異なるという事実を見い出し、本発明を完成した。

従って、本第−発明の目的は集電能力の高いコロナ放電
用電極を提供することにあり、そして、本第二発明の目
的は樹脂成形品に対してもコロナ放電処理が可能な方法
の提供にある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本第−発明は前記の目的を達成するために放電先端部の
表面が凹凸状に拡がる曲面になっているコロナ放電用電
極なる構成を採用する。

又、本第二発明は放電先端部の表面が凹凸状に拡がる曲
面になっているコロナ放電用電極からコロナ放電を発生
させながら同電極を合成樹脂成形品の近傍に沿って相対
的に移動させるという技術的手段を採用する。

（作用） 本第−発明においては放電先端部の曲面がコロナ放電を
発生させる。このコロナ放電は前記曲面から外方に向う
均一なものとなる。凹凸状に拡がる放電先端部の曲面中
凸部に相当する部位はコロナ放電のための集電を誘発し
て電子なだれを発生し易くし、強いコロナ放電を発生し
易く、到達距離を長くする。

第二発明では前記作用をする第一発明のコロナ放電用電
極が利用されているので、フィルムより厚みの大きな樹
脂成形品を電極間においた場合でもコロナ放電が生ずる
。複雑な形状の樹脂成形品に対してもコロナ放電用電極
を傾けることなくコロナ放電が樹脂成形品に黒用される
。

（実施例） 次に、本第−発明及び第二発明を具体化した第一実施例
を第１〜６図に基づいて説明する。

［樹脂成形品］ 本発明でいう樹脂成形品とは表面改質が必要な合成樹脂
成形品をいい、好ましくは活性な官能基がないポリオレ
フィン樹脂を成形して得られた三次元的な凹凸を有する
ものをいう。

この実施例において具体的にコロナ放電処理する成形品
は第１図に示すようにポリプロピレン樹脂で成形された
自動車用インス１〜ルメントパネルパツド（以下インパ
ネパッドと略称する）１である。この成形品はその表面
にポリ塩化ビニル樹脂製の表皮が接着されてインストル
メントパネル製品になる。

インパネパッド１はその上面２と前面３との境界、上面
２と側面４との境界等に突状のコーナ部５を有しており
、各コーナ部５のアールは約６ｍｍである。

又、インパネパッド１の上面２の左右両側には二つの浅
い皿部６．７が設けられている。従って、皿部６．７の
上縁には凸状のコーナ部８が、そして皿部Ｑ、７の底縁
には凹状のコーナ部９がそれぞれ存在し、各コーナ部８
．９のアールは約６ｍｍである。

又、前記上面２の左端部にはサイドデフロスタ用エアの
吹出口１０が、そして同じく前面３の左右側には二つの
換気・空調用エアの吹出口１１．１２がそれぞれ形成さ
れている。各吹出口１０．１１．１２はほぼ四角形状を
なし、それらの縁及び四隅にはアールが６〜１５ｍｍの
コーナ部１３がある。

［コロナ放電処理装置］ 第２〜４図に示すようにこの実施例に使用されるコロナ
放電処理装置は次の手段から構成され、それら手段は２
段の踏台状の基台Ａの上とその側部とに分かれて配置さ
れている。

すなわち、コロナ放電処理装置は基台Ａ左側の棚１４に
設置されている高周波発振器１６と高圧トランス（図示
なし）とからなる高周波印加手段Ｂと、基台Ａの第２段
目に設置されている電極移動手段Ｃと、前記電極移動手
段Ｃに把持されているコロナ放電用電極５０と対向する
ように基台Ａの第１段目に固定されている対向電極手段
りと、前記基台Ａの右側部に前記電極移動手段Ｃを制御
するために設置されている制御ユニットＥとから構成さ
れている。

高周波印加手段Ｂにおいて高周波発振器１６は２０〜３
０ＫＨ２、最大出力３５０Ｗの高周波を発生するタンテ
ィック社の製品（商品名ＨＶＯ５−２）が使用されてい
る。

又、高圧トランスは高周波発振器１６からの高周波を昇
圧してコロナ放電用電極５０に高電圧を印加するもので
、同じくタンティック社の製品（商品名スーパーＣ）が
使用されている。

電極移動手段Ｃは前記コロナ放電用電極５０を矢印Ｘで
示すＸ軸（左右）方向に移動させるためのＸ軸移動手段
２０と、同じく、矢印Ｙで示すＹ・　軸（前後）方向に
移動させるためのＹ軸移動手段３０と、同じく矢印Ｚで
示すＺ軸（上下）方向に移動させるためのＺ軸移動手段
４０とから構成されている。

前記Ｘ軸移動手段２０において基台Ａ上には平行かつ水
平方向に２本の案内ロッド２８が固定されている。

この案内ロッド２８にはＹ軸移動手段３０を支えるため
のターンテーブル２６がＸ軸方向に滑動可能に設けられ
ている。なお、ターンテーブル２６の下面に螺合部２９
付きの支持部材２３が取り付けられ、その支持部材２３
に前記２本の案内ロッド２８が挿通されている。

又、前記２本の案内ロッド２８の間において前記螺合部
２９には１本のスクリュ軸２７が螺合され、その一端部
には歯車２１ａが取り付けられている。そして、この歯
車２１ａがサーボモータ２５の回転軸２２の歯車２１ｂ
と噛み合い、サーボモータ２５の回転が前記スクリュ軸
２７に伝達されるようになっている。

従って、サーボモータ２５の回転がターンテーブル２６
の変位に変換され、Ｙ軸移動手段３０がＸ軸方向に移動
するようになっている。

第４図に示すように前記Ｙ軸移動手段３０においてター
ンテーブル２６の両側部にはそれぞれ２個の軸受３５が
設けられおり、それらの軸受３５には２本のスクリュ軸
３１が回転可能かつ進退不能に取着され、両軸３１は互
いに平行かつ水平方向に延びている。これらのスクリュ
軸３１の一端側にはそれぞれ歯車３６が取り付けられ、
サーボモータ３２の回転軸３７に連結されている。

２本のスクリュ軸３１には同軸３１に跨る螺合部材３４
が螺合されており、その螺合部材３４の中央部には前方
に延びるＹ軸アーム３３の一端部が取り付けられている
。そして、Ｙ軸アーム３３の他端部にはＺｆｉｌｌｌ移
動手段４０が固定されている。

従って、Ｙ軸移動手段３０においてもサーボモータ３２
の回転が歯車３６、スクリュ軸３１及び螺合部材３４に
伝達されて、Ｚ軸移動手段４０がＹ軸方向に移動するよ
うになっている。

Ｚ軸移動手段４０においてＹ軸アーム３３の他端部に板
状の固定テーブル４１が垂直状に固定されている。そし
て、固定テーブル４１の前面側には平行かつ上下方向に
２本の案内ロッド４２が固定されていて、両案内ロッド
４２にはこれらに跨る滑動部材４４が囲動可能に取り付
けられている。

滑動部材４４の中央部に設けられたねじ（図示なし）に
は上方に延びるスクリュ軸４６が螺合され、同スクリュ
軸４６は固定テーブル４１の上部に設置されたサーボモ
ータ４５の回転軸４７に直結されている。

他方、滑動部材４４の中央部には下方に延びるＺ軸アー
ム４３の上端部が固定され、その下端部にコロナ放電用
電極５０が把持されている。

従って、サーボモータ４５を回転させれば、スクリュ！
ＰＩＩ］４６か回転して滑動部材４４を介してＺ軸アー
ム４３及びコロナ放電用電極５０が昇降するようになっ
ている。

又、制御ユニットＥにはマイコン等を使用した制御回路
（図示なし）が組み込まれ、同制御回路にはコロナ放電
用電極５０をインパネパッド１の表面近傍に移動させる
ためにＸ、Ｙ、Ｚ軸移動手段２０．３０．４０の作動を
制御する運動プログラムや高周波印加手段Ｂの作動開始
と停止を制御するプログラムが古き込まれている。

又、基台への内方下部にはコロナ放電連理時に発生する
オゾン等のガスを排出するための排気手段Ｆが設置され
ている。

［電極］ 前記Ｚ軸アーム４３の先端に把持されているコロナ放電
用電極５０は高周波発振器１６に接続されている。この
電極５０はステンレス鋼から形成されており、直径約２
ｍｍの棒状の被把持部５１とその被把持部５１の先端に
おいて半径が約２．５ｍｍの球形又はほぼ球状に形成さ
れている放電先端部５２とから構成されている。

第５図に示すようにこの放電先端部５２の曲面Ｓには溝
状の凹部５３が形成されている。

又、凹部５３は放電先端部５２の表面積に対して約２０
％の面積に相当するように形成されており、その深さは
０．２ｍｍ、幅は０．２ｍｍである。基台への第１段目
の上面であって前記コロナ放電用電極５０の下方には対
向電極手段りが設けられている。

この対向電極手段りにおいては第６図に示すように基台
Ａ上に梯形状の電極台６１が設置されている。そして、
この電極台６１の上にインパネパッド１の裏側形状に合
致するように形成された対向電極基材６２が設けられ、
その表面に対向電極６３が金属メッキ、真空蒸着、スパ
ッタリング、導電塗料塗装、アルミ箔貼何等の手段によ
って被覆形成されている。

この対向電極６３の上面にインパネパッド１の裏面が当
接するようになっているが、インパネパッド１の吹出口
１０．１１．１２にはその裏側から樹脂等の絶縁板１５
が当てられ、対向電極６３が露出しないようになってい
る。

なお、前記対向電極基材６２は、例えば、インパネパッ
ド１を成形型として利用してその裏側にエポキシ樹脂を
流し込んで反応硬化させることによって得られる。

［コロナ放電処理］ 以上のように構成されたコロナ放電処理装置と電極を使
用して樹脂成形品のコロナ放電処理をする方法について
説明する。

まず、インパネパッド１に離型剤や手作業に起因する汚
れ等が付いている場合は有機溶媒で清浄処理をする。

次いで、第２図、第３図、第６図に示すように対向電極
手段りの上に平均厚み２ｍｍのインパネパッド１を嵌合
させて、対向電極６３とインパネパッド１の裏面とを当
接させる。

排気手段Ｅを稼動させておいてから、制御ユニットＥの
スイッチを入れ、電極移動手段ＢのＸ、Ｙ、Ｚ軸合移動
手段２０．３０．４０をコロナ放電処理のスタート位置
にセットした後、高周波印加手段Ｂを作動させる。この
ときコロナ放電用電極５０の先端とインパネパッド１と
の間の距離は１０ｍｍで、コロナ放電用電極５０と対向
電極６３との間に２８ＫＶの高周波が印加される。

前記コロナ放電用電極５０の放電先端部５２からコロナ
放電がインパネパッド１に照射され、コロナ放電処理が
スタートする。

Ｘ、Ｙ、Ｚ軸移動手段２０．３０．４０は制御ユニット
Ｅからの信号に基づくサーボモータ２５．３２．４５の
回転により移動し、コロナ放電用電極５０がインパネパ
ッド１の表面近傍を１〜２５ｏｃｍ、、’ｓｅｃの速度
で移動してゆく。そして、コロナ放電用電極５０がイン
パネパッド１の表面近傍を数回横方向に往復する。

このようにして面積が０．３５ｍ２のインパネパッド１
のコロナ放電処理が約５０秒で終了し、凹部５３がない
コロナ放電用電極を使用して処理する場合に比較して約
１０秒短い時間でコロナ放電処理が終了する。

コロナ放電処理されたインパネパッド１の表面において
はポリプロピレン分子の炭素と水素の結合が一部破壊さ
れ、同分子はイオン化又は酸化されて活性化される。

従って、このコロナ放電処理されたインパネパッド１の
表面に表皮等を接着する場合、その接着性が向上する等
の表面改質効果が発揮される。

又、この実施例においては放電先端部５２が全体に球形
の曲面Ｓに形成されているので、コロナ放電が一点に集
中することなく均一に生ずる。

又、コロナ放電用電極５０と対向電極６３との間隔が比
較的大きくてもコロナ放電が生ずるので、従来の技術で
はコロナ放電処理による実際的効果が認められないとさ
れていた３次元形状の樹脂成形品に対しても本発明法を
適用することができる。

ざらに、この実施例のコロナ放電用電極５０の放電先端
部５２では凹部５３になっていない部位に集電するよう
になっているので、その部位、特にエツジ部から電子な
だれが容易に発生し易く、従って、コロナ放電が安定し
、しかも放電到達距離も長くなる。

よって、この実施例のコロナ放電用電極５０はそれ自体
の移動速度を上昇させても充分放電処理効果が得られ、
生産性を向上させるという効果を発揮する。

又、この方法はプラズマ処理法と異なり真空槽、真空ポ
ンプ、配管系統、キャリアガス等が不要で、コロナ放電
処理工程の自動化が可能である。

ざらに、第一発明の第二実施例を第７図に基づいて説明
する。

この実施例はコロナ放電用電極５０の放電先端部５２の
凹部５３の形状を第一実施例のそれとは異なる態様にし
たものである。

このコロナ放電用電極５０は棒状の被把持部５１の先端
部に球状の放電先端部５２が連続して形成され、放電先
端部５２は全体として球のように拡がる曲面Ｓを形成し
ている。

又、放電先端部５２には直径Ｑ、２ｍｍ、深さ０．２ｍ
ｍの円形の凹部５３が多数個穿設されており、その凹部
５３になっていない部位に放電が誘発され易くなるよう
に集電される。

この実施例のコロナ放電用電極５０を使用しても第一実
施例と同様のコロナ放電処理を実施して同様の効果が上
げられる。

放電先端部５２に凸部を形成して第一発明を具体化した
第三実施例を第８図に基づいて説明する。

この実施例のコロナ放電用電極５０も棒状の被把持部５
１の先端部に球状に拡がる曲面Ｓを有する放電先端部５
２が形成されている。そして、その曲面Ｓには半球状の
凸部５４が設けられている。

半径１０ｍｍの球形の放電先端部５２に穴を開け、その
穴に別個に形成された半球状の突起が植え込まれること
ｋよって、前記凸部５４が曲面Ｓに形成されている。凸
部５４の底面半径は１．０ｍｍ、高さは１ｍｍで、その
部分の面積は全部の放電先端部の約８％に相当する。

この実施例のコロナ放電用電極５０を使用し、第一実施
例と同様のコロナ放電処理を実施して同様の効果が上げ
られる。

以上の実施例により本発明を具体的に詳述したが、本発
明はこれらの実施例に限定されることなく、例えば、次
の態様でも実施することができる。

（１）放電先端部５２を荒すことによって曲面Ｓに凹凸
を形成すること。

（２）第９図に示すように放電先端部５２の曲面Ｓに円
錐状の凸部５４を形成すること。

（３）放電先端部５２の凹部５３と凸部５４を同時に形
成すること。なお、本発明においては、一旦球形状の放
電先端部５２を形成してから凹部５３又は凸部５４、ざ
らにはその両方を形成してもよいが、放電先端部５２を
形成するとき同時にそれらを形成させることができる。

又、本発明においては、例えば、凹部５３を基準にして
残りの部位を見れば、それは凸部５４に相当するので、
凹部５３又は凸部５４を曲面Ｓに密に設けた場合はいず
れを基準にして凹部又は凸部を把握してもよい。

要すれば、放電先端部５２が全体として球の表面のよう
に曲面Ｓに形成されていて、しかもその曲面Ｓの中にさ
らに集電し易い部位が存在すればよいのである。

（４）放電先端部５２の曲面Ｓの形状は球に限定されず
、半球でも回転楕円体でもよいが、コロナ放電の均一性
からすると球又はほぼ球形状がよい。

（５）　ｔ／ｉ電先端部５２の大きさは半径にして１〜
１０ｍｍで、好ましくは２〜４ｍｍでおる。

半径が’１ｍｍ未満であると、処理効率が悪く、といっ
て１０ｍｍを越えると、集電効率がよくない。

発明の効果 本第二発明においては放電先端部の凹凸状の曲面に形成
されている凸部に相当する部位がコロナ放電のための集
電を誘発して均一かつ到達距離の長いコロナ放電を安定
した状態で発生させるという効果を発揮する。

そのため、このコロナ放電用電極を利用した本第二発明
においては、フィルムより厚みの大きな樹脂成形品や複
雑な形状の樹脂成形品のコロナ放電処理が可能になるだ
けでなく、コロナ放電処理速度が向上するという効果が
発揮される。

又、本第二発明はでプラズマ処理法と相違して、真空槽
、真空ポンプ、配管系の大掛りで高価な設備やキャリヤ
ガスが要らず、プラズマ処理工程の自動化も容易である
という効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は樹脂成形品の斜視図、第２図はコロナ放電処理
装置の正面図、第３図はコロナ放電処理装置の部分破断
側面図、第４図はＹ軸移動手段の上面図、第５図は第一
実施例に使用されたコロナ放電用電極の部分側面図、第
６図は対向電極手段の断面図、第７図は第二実施例のコ
ロナ放電用電極の部分側面図、第８図は第三実施例のコ
ロナ放電用電極の部分側面図、第９図はコロナ放電用電
極の他の態様を示す部分側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放電先端部（５２）の表面が凹凸状に拡がる曲面（
   Ｓ）になっていることを特徴とするコロナ放電用電極。 ２、曲面（Ｓ）の凹部（５３）が溝である特許請求の範
   囲第１項記載のコロナ放電用電極。 ３、曲面（Ｓ）の凹部（５３）が穴である特許請求の範
   囲第１項記載のコロナ放電用電極。 ４、曲面（Ｓ）の凸部（５４）が半球状突起である特許
   請求の範囲第１項記載のコロナ放電用電極。 ５、放電先端部（５２）がほぼ球形状になっている特許
   請求の範囲第１項記載のコロナ放電用電極。 ６、放電先端部（５２）の表面が凹凸状に拡がる曲面（
   Ｓ）になっているコロナ放電用電極（５０）からコロナ
   放電を発生させながら、同電極（５０）を樹脂成形品（
   １）の近傍に沿って相対的に移動させることを特徴とす
   るコロナ放電処理方法。 ７、放電先端部（５２）がほぼ球形状になっている特許
   請求の範囲第６項記載のコロナ放電処理方法。 ８、樹脂成形品（１）はポリオレフイン系樹脂からなつ
   ている特許請求の範囲第６項記載のコロナ放電処理方法
   。