JPS62106935A - 樹脂成形品の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、真空槽、真空ポン
プ、配管系等の大掛りで高価な設備を要する上に、キャ
リアガスを使用しなければならず、ざらに、真空構内を
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９的に行なわざるを得ないので、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、フィルムの改質に利用されているコロナ
放電処理法では先端部が棒状乃至は針状の放電電極が使
用されているので、この方法を複ｍな３次元形状をして
いる樹脂成形品の表面改質型理に適用してみると、前記
棒状等の放電電極が樹脂成形品の表面形状に追随できな
いという問題がある。

そこで、本発明者等はこの問題を解決するために鋭意検
討したところ、放電先端部が曲面になっている構造の電
極を使用すればよいという事実を見い出したが、この構
造の電極にあっては、樹脂成形品の表面から電極先端ま
での距離と、電極を移動させる速度によってコロナ放電
処理による樹脂成形品の表面改質効果が著しく異なると
いう事実も見い出し、本発明を完成した。

従って、本発明の目的は放電先端部が曲面形状をしてい
るコロナ放電電極を使用して樹脂成形品のコロナ放電処
理をする場合、処理効果を最大限に高め得る方法の確立
にある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成するために放電先端部が曲面
形状をしているコロナ放電用電極を、その先端が樹脂成
形品の被処理面から０〜５０ｍｍ離れるようにして０〜
５００ｍｍ／ｓｅｃの速度で前記樹脂成形品の表面に沿
って移動させるという技術的手段を採用する。

（作用） 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均一なパターンを
形成して放射される。コロナ放電電極の先端が樹脂成形
品の表面から５Ｑｍｍと一定距離以下の位置にあるので
コロナ放電は樹脂成形品の表面に十分到達する。樹脂成
形品の表面に沿ってコロナ放電用電極が移動する移動速
度も５００ｍｍ／ＳｅＣ以下で、樹脂成形品の表面改質
効果が均質にゆき渡る。

（実施例） 次に、本発明を具体化した第一実施例を第１〜５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に凹凸を有する
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される樹脂
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トルメントパネルパッド（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でおる。

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■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６．７に底縁
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７−ルは約６ｍｍである。

又、前記上面２に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図、第３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、それらは２
段の踏台状基台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（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
０ＫＨｚ、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Ｘ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間において前記螺合部２
９には１本のスラリ１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２ｂ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の回転はターンテーブル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。

前記Ｙ軸移動手段３０において第４図に示すようにター
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、それらの軸受３５には平行かつ水平方向に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
ている。これらのスクリュ軸３１の一端側には歯車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に直
交するように螺合部材３４が螺合されており、その螺合
部材３４の中央部にＹ軸アーム３３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Ｘ軸移動手段
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、スラリ１軸３１、螺合部材３４に伝
達されて、Ｘ軸移動手段４０がＹ軸方向に移動するよう
になっている。

２軸移動手段４０においてＹｗＡ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が固定されていており、それ
ら案内ロッド４２の軸方向には滑動可能な滑動部材４４
が同案内ロッド４２に水平状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穴（図示なし）
にはスラリ１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には前記コロナ放電用電極５０を把
持して下方面に延びるＺ軸アーム４３の上端部が固定さ
れている。

従って、サーボモータ４５を回転させれば、スクリュ軸
４６が回転してＺ軸アーム４３及びコロナ放電用電極５
０が昇降するようになっている。

又、制御ユニツｌへＥにはコロナ放電用電極５０をイン
パネバッド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Ａの内方下部にはコロナ放電処理時に発生する
オゾン等のガスを排出するための排気手段Ｅが設＠され
ている。

［電極］ 前記Ｚ軸アーム４３の先端に把持されるコロナ放電用電
極５０には高周波発振器］６が接＠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５］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。

基台Ａ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５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、アルミ箔貼付等の手段によ
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
１０．１］、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、その裏側にエポキシ樹脂を
流し込み、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５図に示すように対向電極
手段りの上にインパネパッド］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を稼働させておいてから、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の先端と対向電極６３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
放電が発生して、その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、ｚｒｏ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
バッド１０表面に沿って移動してゆく。

このようにしてインパネパッド１の表面から放電先端部
５２の先端までの電極離間距離ｈ（ｍｍ）とコロナ放電
用電極５０の移動速度（ｍｍ／５ｅａ）とを種々変化さ
せて、インパネパッド１のコロナ放電処理を行なう。

そして、コロナ放電処理されたインパネパッド１の表面
活性の程度を、種々の表面張力を有する試験液体をイン
パネパッド１の表面に付＠させたときの濡れの程度をも
って把握する。

この実検では表面張力が５４ｄｙｎｅ／ｃｍの試験液体
で表面が濡れる場合は、インパネパッド１の表面が活性
化されているものとされる。

一方、コロナ放電処理されたインパネパッド１の表面に
二液型ウレタン接着剤を塗イ］シた後、ポリ塩化ビニル
樹脂製表皮のピースを接着させる。

そして、そのピースの剥離試験を実施し、そのピースを
剥離するときに要する力をもって、インパネパッド１の
表面がどの程度活性化されたかを調べる。

この実験で、４ｋｑ／ｉｎの剥離力を加えたときポリ塩
化ビニル樹脂ピースが剥離しない場合、インパネパッド
１は活性化されているものとする。

以上二つのパラメータの測定結果から、インパネパッド
１の表面が活性化されるために必要な表面からコロナ放
電用電極の先端までの距離、すなわち、電極離間距離ｈ
　（ｍｍ）と移動速度■ｍｍ／ＳｅＣとの関係を求めて
みると、電極離間距離りが５０ｍｍ以下で、しかも、移
動速度Ｖが５００ｍｍ／ｓｅｃ以下 の両方の条件が満されていなければならないことが判明
した。

しかしながら、実際はインパネパッド１を対向電極手段
りに固定したとき、その表面の高さがバラツキの範囲で
変化するので、平均の表面高さより３ｍｍ１ｂ、有効処
理面積が増えるという観点から４０ｍｍ以下の電極離間
距離りを設定しなければならず、又、インパネパッド１
の表面を一定以上に活性化する必要がないという観点か
らコロナ放電用電極５０の移動速度Ｖを１０ｍｍ／ｓｅ
Ｃ以上に速めて活性化ずればよく、又、顕著な表面処理
効果を期待するには５００ｍｍ／ｓｅｃより遅い速度の
３００ｍｍ／ＳｅＣが必要ある。

そして、工業的に好ましい条件は電極離間距離りは５〜
１５ｍｍで、移動速度■は１００〜２００ｍｍ／ｓｅｃ
である。

以上の条件でインパネパッド１をコロナ放電処理すると
、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
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。

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。

次に、本発明を第一実施例と異なる装置によって具体化
した第二実施例を第６図、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を固定して、樹脂成
形品１を移動するようにしたものである。

第６図に示すように板状の基台Ａに合成樹脂からなる電
気絶縁性軸受７０が取り付（プられ、その軸受７０に回
転テーブルとしても機能する対向電極６３が装着されて
いる。

この対向電極６３の上面には電気絶縁板７１を介して厚
みが３ｍｍのポリプロピレン製の成形板１が載せられて
いる。

他方、前記基台Ａの側部上には上下動かつ左右動可能な
支柱７２が立てられ、その支柱７２の上部にコロナ放電
用電極５０を支えるための電極支持アーム７３が固定さ
れている。

電極支持アーム７３はその途中が折り曲げられてコロナ
放電用電極５０の前記成形板１に対する取付は角θが調
整できるようになっている。

コロナ放電用電極５０は棒状の被把持部５１と、その被
把持部５１の先端に取り付けられた球状の放電先端部５
２とから構成されている。コロナ放電用電極５０に対し
ては前記第一実施例に使用されている高周波印加手段Ｂ
（図示なし）が接続されている。

前記構造の装置により成形板１に対するコロナ放、電用
電極５０の取付は角θを垂直にした場合（９０度）、第
７図に示すように斜めに傾けた場合（４５度）、はぼ水
平にした場合（０度）において、電極離間距離りと成形
板１の移動速度■を種々変化させて、放電出力９０〜１
１０Ｗでコロナ放電処理が施された。

コロナ放電処理がなされた成形板１の表面に５４ｄｙｎ
ｅ／Ｃｍの表面張力の試験液体を付与した場合、コロナ
放電された表面がどの程度の幅をもつで濡れたかを示す
改質幅は次の通りでめった。

１■１ｔ−１ｊｔ＊ｔｒｙｈ＜ｅｔｌ　ｇ＋ｈｇｒｘ　
ｉａ＊ｉ！（１ ：１５０１４′ 以上のようにこの実施例でも本発明の電極離間距離りが
５Ｑｍｍ以下で、移動速度Ｖが５００ｍｍ／Ｓｅｃ以下
の場合、成形板１の表面改質の効果が認められる。又、
コロナ放電用電極５０を成形板１に対して傾けてもコロ
ナ放電処理の効果が認められる。

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の曲面形状は球に限定されず、半
分法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。

（２）放電先端部５２の大きさは半径にして１〜１Ｑｍ
ｍで、好ましくは２〜４ｍｍでおる。

半径が１ｍｍ未満であると、コロナ放電処理効率が悪く
、といって’ｌＱｍｍを越えると、集電効率がよくない
。

発明の効果 本発明においては放電先端部の曲面がコロナ放電のため
の集電を誘発して均一かつ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。

コロナ放電用電極の先端が樹脂成形品の表面から５０ｍ
ｍ以内の距離に設定され、しかも同電極の移動距離が５
００ｍｍ／ｓｅｃと低いので、均一かつ安定した表面改
質の効果が得られる。

【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
装首の正面図、第３図は同装置の側面図、第４図はＹ軸
移動手段の一部上面図、第５図は対向電極手段の側面図
、第６図は第二実施例の部分縦断側面図、第７図は同実
施例においてコロナ放電電極を傾けた状態を示す部分縦
断側面図でおる。 樹脂成形品１、コロナ放電用型ｆｆ１５０、放電先端部
５２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放電先端部（５２）が曲面形状をしているコロナ放
   電用電極（５０）を、その先端が樹脂成形品（１）の被
   処理面から０〜５０ｍｍ離れるようにして０〜５００ｍ
   ｍ／ｓｅｃの速度で前記樹脂成形品（１）の表面に沿っ
   て移動させることを特徴とする樹脂成形品のコロナ放電
   処理方法。 ２、放電先端部（５２）がほぼ球形状をしている特許請
   求の範囲第１項記載の樹脂成形品のコロナ放電処理方法
   。 ３、樹脂成形品（１）はポリオレフイン系樹脂からなっ
   ている特許請求の範囲第１項記載の樹脂成形品のコロナ
   放電処理方法。