JPS62256839A - コロナ放電処理用対向電極の製造方法 - 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に使用される対
向電極に関するものである。

（従来の技術） 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、印刷等が付着しに
くいという特性がある。そこで、該樹脂の表面に塗料、
接着、印刷等を行う場合には、その前処理として表面に
改質処理を施し、前記付着性を向上させる必要がある。

このポリオレフィン系樹脂よりなる三次元樹脂成形品の
改質処理として、従来においてはフレーム処理（火炎処
理）や重クロム酸溶液等を用いる酸性溶液処理等が行わ
れていたが、最近ではプラズマ処理も行われるようにな
った。前記プラズマ処理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、自動車用バンパー、
モール等の塗装・接着前処理に大きい成果を上げている
。

しかしながら、前記プラズマ処理では減圧されたプラズ
マガス雰囲気が必要なので、真空槽、真空ポンプ、バル
ブ装置、キャリアガス等の大小りで高価な設備を必要と
する上、前記真空槽内を減圧するのに時間がかかるとい
う問題があった。また、工程−まどうしてもバッチ処理
をとらざるを得ないので、工程の自動化は困難であり、
工程毎に真空がきれて次の減圧に時間がかかるという問
題もあった。

そこで、本発明者らは樹脂フィルムの改質処理として行
われるコロナ放電処理に着目しているが、この処理方法
を三次元樹脂成形品の改質処理に採用するには多くの困
難を伴う。その一つは、成形品が種々の三次元形状をな
している場合には、これまでのロール状や平板状の対向
電極では、前記樹脂との間に大きな空気層が生じるとと
もに、放電電極との間隔が太き（なるため、コロナ放電
が発生しなくなるという難点である。

従って、前記対向電極を三次元樹脂成形品の裏面の形状
とほぼ同一形状に形成することが考えられているが、こ
の場合には、前記三次元樹脂成形品の裏面と同一形状の
電極基材を形成し、この表面に薄膜状の導電層を被覆さ
せることによって前記対向電極を形成している。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記方法で形成された対向電極上に三次元樹
脂成形品を配置する場合Ｓこは、次に示すような問題点
が考えられる。

すなわち、前記三次元樹脂成形品に透孔、切欠部等の貫
通部分が設けられている場合には、その部分から前記導
電層が放電電極側に露出することとなる。従って、前記
貫通部分上にコロナ放電中の放電電極が位置すると、該
コロナ放電が乱れて充分なコロナ放電処理が行われない
ことが考えられる。このため、前記対向電極の貫通部分
と対向する部分に誘電体製ρ緩衝板を設けなければなら
ず、余分な製造工程が必要となる。

発明の構成 （問題点を解決するだめの手段） 本発明は前記問題点を解決するために、コロナ放電処理
用成形品の被処理面の裏面に配置され、該成形品を介し
て放電電極と対向する対向電極であって、前記コロナ放
電処理用成形品の裏面と同一又は略同一形状に形成され
た電極基材と、その内部に形成された導電層とから構成
されているという手段を採用している。

（作用） 本発明の対向電極は三次元樹脂成形品の裏面の形状と同
一又は略同−に形成された電極基材と、その内部に形成
された導電層とから構成されているため、前記三次元樹
脂成形品に透光や切欠部の貫通部分が設けられている場
合でも、その部分から前記導電層が放電電極側に露出す
ることはない。

従って、前記透光や切欠部の上方に放電電極が位置した
場合でも、該放電電極からのコロナ放電が乱れることは
なく、均一なコロナ放電を発生させることができ、さら
には、前記切欠部の裏面に回り込んだ部分までコロナ放
電処理が行われる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した実施例を図面に従って説明
する。

まず、この実施例でコロナ放電処理される成形品につい
て簡単に説明すると、この成形品は三次元樹脂成形品で
あって、三次元的な凹凸を有するものをいう。また、こ
こにいう樹脂は特に誘電体である合成樹脂を指す。

本実施例によってコロナ放電処理する三次元樹脂成形品
は、第１〜３図に示すように、誘電体であるＰＰ樹脂に
て形成された自動車用インストルメントパネルバンド（
以下、インバ皐パッドと略称する）１であって、その表
面にｐｖｃ　＜ポリ塩化ビニル）樹脂製の表皮シートが
接着されることによって、インストルメントパネルが構
成されるようになっている。

前記インパネパッド１はその上面２と前面３との境界、
上面２と側面４との境界等に凸状のコーナ部５を有して
いる。

また、インパネパッド上面２の左右両側には２つの浅い
皿部６，７が設けられている。従って、第２図に示すよ
うに皿部６，７の底縁には凹状のコーナ部９が各々存在
する。また、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、同じく前面３の左右両側には２
つの換気・空調用エア吹出口１１．１２が各々形成され
ている。

各吹出口１０．ＩＬ　　１２は略四角形状をなし、縁及
び四隅にアール状のコーナ部１３が形成されている。

前記の通り、インパネパッド１は三次元樹脂成形品であ
るとともに、多くのコーナ部５，８，９゜１３を備えた
点に特徴を有するものである。

さて、次に前記インパネパッド１をコロナ放電処理する
ための装置を説明する。

このコロナ放電処理装置は、金属フレームによって前後
２段に形成された基台８０上に載せられており、本装置
を区分すると、 Ａ：インパネバンド１を固定するとともに、その裏面に
対向電極を接触させるために、基台８０の第１段目に接
地された対向電極手段Ａと、Ｂ：コロナ放電処理とこれ
を三次元的に移動させるための移動手段とを有し、基台
８０の第２段目に配置された放電電極手段Ｂと、 Ｃ：前記電極間に高周波を印加するために、基台８０の
左側の棚１４に配置された高間波印加手段Ｃと、 Ｄ：電極移動手段Ｂを制御するために、基台８０の右側
に接地された制御ユニノ）Ｄとから構成されている。

以下、前記各部Ａ〜Ｉ）の詳細を順に説明する。

〔対向電極手段Ａ〕

第１　２．４．５図に示すように、基台８０の第１段目
には中空の電極台６１が設置されており、該電極台６１
の上部にはインパネパッド１の内部の三次元形状に合致
するように形成された対向電極６２が設けられており、
前記インパネパッド１を内側から支持するようになって
いる。

この対向電極６２は前記インパネバンド１の裏面の三次
元形状と同一形状に形成されたエポキシ樹脂製の電極基
材６３と、その内部に形成された薄膜状の導電層６４と
から構成されている。

このため、この対向電極６２上に前記インパネパッド１
を配置しても、その吹出口１０．１１゜１２から導電層
６４が放電電極５０側に露出することはない。従って、
コロナ放電中の放電電極５０が前記吹出口１０，１１．
１２上に泣面した場合でも、該コロナ放電が乱れること
はな（、さらには、前記吹出口１０，１１．１２の裏面
側まで回り込んでコロナ放電処理が施されるようになっ
ている。

又、前記対向電極６２はインパネパッド１の裏面に溶融
エポキシ樹脂を５ｍｌ程度の厚みとなるまで充填し、そ
の後、導電体としての銀粉入り塗料（ドータイト）をス
プレー塗布して導電層６４を形成し、さらに、その上に
前記と同様の溶融エポキシ樹脂を充填することによって
形成されている。

前述の通り、本実施例の対向電極６２は導電層６４を電
極基材６３の内部に設けたので、従来のように、前記吹
出口１０．１１．１２部分でのコロナ放電の乱れを防止
するために対向電極の吹出口１０．１１．１２と対向す
る部分に誘電体製の緩衝板を設け、該吹出口１０，１１
．１２を塞ぐという処理を施す必要はなく、従って、前
記対向電極６２自体を簡単に且つ安価に形成することが
でき、設備費の低減、再現性の向上等に効果的である。

〔放電電極手段Ｂ〕

第４〜６図に示すように、放電電極手段Ｂはコロナ放電
電極５０と、これをＸ軸（左右）方向に移動させるため
のＸ軸移動手段２０と、同しくＹ軸手段（前後）方向に
移動させるためのＹ軸移動手段と、間じくＺ軸（上下）
方向に移動させるだめのＺ軸移動手段４０とから構成さ
れている。

Ｘ軸移動手段２０において、基台８０には水平方向に平
行して延びる２本の案内ロッド２８が取着されている。

該案内ロッド２８には次の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。すなわら、ターンテーブル２６の下面には支
持部材２３が取り付けられ、該支持部材２３に両案内ロ
ッド２８が挿通されることによってターンテーブル２６
が滑動可能になっている。

さらに、ターンテーブル２６の下面のうち支持部材２３
の左右側には螺合部２９が取着され、該螺合部２９には
１本のスクリュウ軸２７が螺入螺退可能に螺合されてい
る。スクリュウ軸２７の右端には歯車２１ａが取着され
、該歯車２１ａは基台８０の右端部に取着されたサーボ
モータ２５の歯車２１ｂと噛み合っている。

従って、サーボモータ２５が回動すると、歯車２１ａ、
２１ｂを介してスクリュウ軸２７が回転するので、該ス
クリュウ軸２７に螺合された螺合部２９とともにターン
テーブル２６はＸ軸方向に移動するようになっている。

次に、Ｙ軸移動手段３０において、ターンテーブル２６
上面の両側部には各々２個の軸受３５が設けられている
。左右の軸受３５間には２本のスクリュウ軸３１が回転
可能かつ進退不能に取着され、両軸３１は水平方向に平
行して延びている。

各スクリュウ軸３１の前後には歯車３６ａが取着さ４、
各歯車３６ａは基台８０の後端部に取着されたサーボモ
ータ３２の歯車３６ｂと噛み合わされている。

２本のスクリュウ軸３１には両軸３１にまたがる螺合部
材３４が螺合されており、該螺合部材３４の中央部には
前方に延びるＹ軸アーム３３が取り付けられている。Ｙ
軸アーム３３の前端には次のＺ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、スクリュウ軸３１及び螺合部材３４
の順に伝達されて、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。

次に、Ｚ軸移動手段４０において、Ｙ軸アーム３３の前
端には固定テーブル４１が垂立するように固定されてい
る。固定テーブル４１の前端には２本の案内ロッド４２
が固定され、両ロンド４２は上下方向に平行に延びてい
る。

両案内ロッド４２にはこれにまたがる滑動部材４４が摺
動可能に取り付けられ、該滑動部材４４の中央部には雌
ねじ（図示せず）が形成されている。該雌ねじには上方
に延びるスクリュウ軸４６が螺合され、該スクリュウ軸
４６は固定テーブル４１の上部に取り付けられたサーボ
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がその上端部において固定され、Ｍｚ軸ファーム
４３下端部にはコロナ放電用の放電電極５０が常にほぼ
鉛直状態に把持されている。

従って、サーボモータ４５を回転させれば、スクリュウ
軸４６が回転して滑動部材４４を介してＺ軸アーム４３
及び放電電極５０が昇降するようになっている。

大気中に配置される該放電電極５０はステンレスｉＶｉ
にて形成された直径約２龍棒状の被把持部５１と、同じ
くステンレス鋼よりなり該被把持部５１の先端に取着さ
れた直径約６ｆｌの球状の放電先端部５２とよりなって
いる。被把持部５１は前記の通りＺ軸アーム４３に常に
ほぼ鉛直状態に把持され、前記各移動手段２０，３０．
４０によって移動されるときも傾動しないようになって
いる。

なお、第７圓に示すように、前記放電電極５０の周囲に
はステンレス鋼等で形成されたメツシュ状のシールドｖ
１５３を設けることが望ましい。該シールド筒５３によ
って、コロナ放電時における高周波ノイズの輻射を防止
することができるからである。

〔高周波印加手段Ｃ〕

第４．７図に示すように、前記対向電極６２と放電電極
５０には高周波発振器１６と高圧トランス１７とよりな
る高周波印加手段Ｃが接続されている。また、高周波ノ
イズ対策のため、高周波発振器１６からも直接アースが
とられている。

高周波発振器１６には２０〜３０ＫＨ２，最大出力３５
０Ｗの高周波を発生するタンチック社の製品（商品名Ｈ
ＶＯ５−２）が使用されている。

高圧トランス１７は高周波発振器１６の高周波出力を昇
圧して電極６３．５０間に高電圧を印加するためのもの
であって、同じくタンチック社の製品（商品名スパーＣ
）が使用されている。

〔制御ユニットＤ〕

制御ユニットＤにはコンピュータ等を使用した制御回路
（図示せず）が組み込まれ、該制御回路には放電電極５
０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Ｃの作動開
始と停止とを制御するプログラム等が書き込まれている
。

この制御ユニッ）Ｄと前記高周波印加手段Ｃとは、基台
８０を挟んで相当の距離を隔てて配置されており、電源
は別々に独立してとられている。

高周波印加手段Ｃから漏洩する高周波ノイズによって制
御ユニットＤのコンビ二一夕が誤作動するのを防ぐため
である。また、同理由から前記高周波発振器１６、高圧
トランス１７及び放電電極５０を接続するコードは確実
にシールドする必要がある。

なお、第５図に示すように、基台８０のうち前記対向電
極手段Ａより後方の位置には、コロナ放電処理の際に発
生するオゾン等のガスを排出するための排気手段Ｅが配
置されている。

さて、以上のように構成されたコロナ放電処理装置を使
用してインパネパッド１をコロナ放電処理する方法につ
いて説明する。

まず、成形されたインパネパッド１に離形剤や手作業に
起因する汚れ等が付着している場合には、これらをトリ
クロルエタン等の有機溶剤で洗浄する前処理を行うこと
が望ましい。確実にコロナ放電処理を行うためである。

しかし、離形剤や汚れがない場合ないし軽微な場合には
前処理を行う必要はない。

次に、第１．２，４．５図に示すように、対向電極手段
Ａの対向電極６２にインパネパッド１を嵌合させる。こ
の際、対向電極６２はその表面ないし全体がインパネパ
ッド１の裏面の三次元形状と略同一形状に形成されてい
るため、該対向電極６２０表面全体がインパネパッドｌ
の裏面全体に確実に接触する。

従って、誘電体ＰＰ樹脂にて形成されたインパネパッド
１は、そのほぼ全体が対向電極６２に対して電気的に有
効に結合され、対向電極６２と放電電極５０との間隔を
常に小さくすることも可能となる。その結果、放電電極
５０からコロナ放電が発生しやすくなる。

いま仮に、対向電極６２の表面とインパネパッド１の裏
面とが接触せず、その間に空気層が形成される、この空
気層は絶縁層として作用し、コロナ放電が発生しにく（
なる。本実施例では、この空気層を確実になくして、前
記電気的結合を実現しているのである。

次に、排気手段Ｅを作動させておいてから、制御ユニッ
トＤのスイッチを入れ、放電型極手ＥＺＢにおける各軸
の移動手段２０，３０．４０をコロナ放電処理のスター
ト位置にセットする。このとき、■放電電極５０の被把
持部５１は常に鉛直状態に支持されており、■放電先端
部５２はインパネパッド１の前縁の左端より上方に約１
０ｍｍの間隔をおいて位置される。

次に、高周波印加手段Ｃの高周波発１辰器１６が作動さ
れると、その高周波出力は高圧トランス１７で昇圧され
、対向電極６２と放電電極５０との間に２８ＫＶの高周
波が印加される。すると、放電先端部５２のうち上面２
に対向している部分とその上面２との間の大気中にコロ
ナ放電が発生し、上面２のコロナ放電処理が開始される
。

ｘ、ｙ、ｚ軸移動手段２０，３０．４０は、制御ユニソ
）Ｄからの制御信号に基づいて作動するサーボモータ２
５．３２．４５の回転によって各々の方向に移動し、放
電電極５０はインパネバラ１”　１の表面近傍を移動し
ていく。

なお、前記放電電極５０の移動速度は前記放電条件下で
は１〜２５０ｍｍ／ｓｅｃの範囲内において任意に設定
することができるが、本実施例では充分なコロナ放電処
理効果と処理所要時間の短縮とを考え併せ、１５０ｕ＋
／ｓｅｃとした。

以上のような往復移動を伴うコロナ放電処理によってイ
ンパネパッド１の表面全体がコロナ放電処理され、接着
剤等の付着性が向上する。本実施例のコロナ放電処理に
よるぬれ性の向上は、従来のフレーム処理（火炎処理）
と同程度である。

また、第２図に示すように、放電電極５ｏが吹出口１０
．１１．１２や皿部６，７の上方を通過するときには、
該放電電極５０はその落差分だけ下方に移動される。こ
のとき、前記対向電極６２の吹出口１０，１１．１２と
対向する部分は導電層６４が露出することがないため、
コロナ放電が乱れることはない。従って、前記吹出口１
ｏ、１１．１２の内側面及び裏面側、皿部６，７の皿底
、コーナ部９，１３等も確実、且つ、均一なコロナ放電
処理される。さらに、前記表皮シートの接着の際に、そ
の表皮シートを前記吹出口１０．１１゜１２の裏面例ま
で巻き込んで接着しても、該裏面までコロナ放電処理が
施されているため、確実に両者を接着させることができ
る。

前記コロナ放電処理の現象は放電によって生ずる多量の
電子の流れが合成樹脂（本実施例ではＰＰ）に衝突して
、その衝突エネルギが炭素と水素の結合を部分的に破壊
し、合成樹脂表面を酸化、イオン化させて活性化させる
ためであると考えられている。

また、前記コロナ放電は第７図に示すように放電先端部
５２から極めて均一な放電パターンをもって広がるので
、その時ごとのインパネパッド１表面の処理範囲はかな
り広く、直径５０〜６０龍の円内は充分に処理される。

これは、放電先端部５２が球状（曲面形状）であるため
、コロナ放電が一点（とがった部分や角）等に集中する
ことなく均一に分散するからである。

このように、本実施例のコロナ放電処理装置によれば、
従来のプラズマ処理における真空措、真空ポンプ、バル
ブ機構、キャリアガス等の大小りな設備や真空槽の減圧
に要する準備時間等が不要になり、放電電極５０等によ
り大気中でコロナ放電処理を発生させてこれを移動させ
るだけで、ＰＰ樹脂製インパふパッド１の表面改質を行
うことができる。従って、設備費や設備スペースを大幅
に節減できるばかりでなく、処理時間も短縮することが
できる。

さらに、少なくとも放電先端部が曲面形状である放電電
極５１をインパネパッド１の表面に沿って移動させるの
で、コーナ部５，８，９．１３も確実に処理することが
できる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、次に示すように変更して具体化することも可能
である。

（１）前記対向電極６２の導電層６４は前記実施例の導
電性ケ料の他、Ａｕ、Ｃｕ、ＡＩ、Ｚｎ等のあらゆる金
兄を用いることが可能である。

（２）前記導電層６４の形成方法は前記実施例のスプレ
ー塗布の他、はけ塗り、真空蒸着、スパッタリング等の
あらゆる形成方法を用いることができる。

（３）前記放電電極手段ＢにおけるＸ、Ｙ、Ｚ軸移動手
段２０，３０．４０の構造を変更したり、これらに代え
て多関節型のロボット等を使用したりすることもできる
。また、対向電極手段Ｂに三次元移動機構を設け、イン
パネバッド１を移動させて放電電極５０に近接させるよ
うにしても良い。

（４）本発明は前記インパネパッド１表面にも、自動車
用バンパー、自動車用モール、オートバイの泥よけフェ
ンダ−の他、さらに各種産業機器、家庭用品等の成形後
に塗装、接着、印刷等が必要な全ての三次元樹脂成形品
の対向電極として用いることができるとともに、二次元
樹脂成形品の対向電極としても用いることができる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明のコロナ放電処理用対向電
極はコロナ放電処理用成形品の裏面と同一又は略同−に
形成された電極基材と、その内部に形成された導電層と
から構成されているため、透孔や切欠部等の貫通部分を
備えた成形品であっても該貫通部分でコロナ放電が乱れ
ることなく、どの部分においても均一にコロナ放電処理
を行うことができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本発明を具体化した一実施例を示し、第１
図はインパネバッド及び対向電極手段を前後に切断して
示す断面図、第２図は同じく左右に切断して示す断面図
、第３図はインパネバッドの斜視図、第４図はコロナ放
電処理装置の正面図、第５図は同しく右（１１面図、第
６図はＹ軸移動手段の平面図、第７図は放電電極と高周
波印加手段との接続を示す概略図である。 インパネバッド・・１ 放電電極・・５０　　対向電極・・６２電極基材・・６
３　　導電層・・６４ 特許出願人　　　　　　　豊田合成　株式会社代理人　
　　弁理士　　　　　恩１）博宜禰 鴫 ■図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コロナ放電処理用成形品（１）の被処理面の裏面に
   配置され、該成形品（１）を介して放電電極（５０）と
   対向する対向電極（６２）であって、前記コロナ放電処
   理用成形品（１）の裏面と同一又は略同一形状に形成さ
   れた電極基材（６３）と、その内部に形成された導電層
   （６４）とから構成されていることを特徴とするコロナ
   放電処理用対向電極。 ２、前記導電層（６４）は導電性塗料によって形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   コロナ放電処理用対向電極。