JPS63209924A

JPS63209924A - ポリオレフイン系樹脂成形品の表面処理方法

Info

Publication number: JPS63209924A
Application number: JP4480587A
Authority: JP
Inventors: Iwao Hishida; 菱田　巖; Yoshiomi Toyama; 外山　善臣
Original assignee: Towa Kagaku KK
Current assignee: Towa Kagaku KK
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1988-08-31

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、ポリオレフィン系樹脂成形品の表面処理方法
、特にポリエチレン樹脂又はポリプロピレン樹脂からな
る成形品表面の接着性改善のための処理方法に関し、塗
装、゛接着、印刷時の前処理として有用なものである。

〔従来の技術〕

ポリオレフィン系樹脂は、各種の合成樹脂製品の成形用
に広く用いられているものであるが、その分子構造上接
着性が悪く、例えばポリエチレン樹脂には、本来接着剤
はないといっても過言ではない。

したがって、その表面を何らかの方法で荒らして粗面と
して上塗り層の接着性を少しでも高めるサンドブラスト
法やコロナ放電法が前々から行なわれてきた。

しかし、サンドブラスト法は、密部容器内で金剛砂等を
空気圧で成形品にぶつつけその表面を荒らす方法であり
大量生産には不向きであるばかりでなく、表面だけでな
く、他面の不必要なところまでキズつけることになり、
また密閉容器を使用しなければならない点でもあまり実
用的なものではない。

また、コロナ放電法は、一般にポリオレフィン系樹脂の
フィルムを主体として一応実用化されているもので、発
電装置を一定の場所に設置し、周辺に電波障害を発生し
ないように金網などで遮閉し、１００〜１２０ボルト、
２〜５アンペアの放電を行なってフィルム表面を変性さ
せ荒らすものである。そして、フィルムは大部分使い捨
て商品であるから、接着性が多少でも改善されればよい
としてその印刷性の改善等に利用されているが、その改
善効果は必ずしも十分なものではなく、−フィルム以外
の成形品の場合等すべてに有用とはいえなかった。この
ような方法の欠点を補なう化学的方法として、例えば特
開昭５１−１４８７３０号公報に記載されるような火炎
処理方法が一応提案されている。

この方法は、火炎で処理することによりポリプロピレン
樹脂成形体の表面を酸化させて、表面の分子構造にハイ
ドロパーオキサイド基やカルボニル基などの極性基を生
成させるものであるから、それなりに接着性の向上が望
めるものであるが、一般に実用化されるところまでは至
っていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者は、この火炎処理方法が、接着性改善という面
で上記の如く期待されながら、まだ実用化されないのは
、処理に用いる火炎そのものの取り扱いが難かしく成形
品の表面が変形しゃすい点や、多様な成形品の表面を全
体にわたって均一に処理することができない点に原因が
あると気付き、この問題点の解決には火炎の状態を常に
一定に調整する必要があるとの観点の下に、鋭意検討の
結果、本発明に至ったのである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明者らは、各種火炎を用いて（ｉ）　　
被処理成形品が変形しないこと（ｉｉｌ　　煤などによ
る汚れが発生しないこと（２）物性の劣化をきたさない
ことの条件で、種々のポリオレフィン系樹脂成形品の表面処
理テストを行なったところ、特に酸化炎であって少なく
とも１ｏｏｏ℃は必要であり、空気量は毎時６ＴｒＬ３
以上はなければならないことがわかり、そのため燃料は
気体燃料でしがも予混合方式でなければならないことも
判明したのである。

更に、このような酸化炎を用いると、被処理体の表面が
一様に凹凸状となり、サンドブラスト法を適用した場合
と同様に粗面を作ることができ、相剰効果によってより
接着性が向上することを発見したのである。

しかも、この粗面は、十分に肉眼視できるので、これに
より火炎処理むらを防ぐことができるという利点にも気
付いたのである。

かくして、完成された本発明は、ポリオレフィン系樹脂成形品の表面処理方法において、
予混合バーナーを用い、毎時０．３ｍ３以上の流量で送
られる気体燃料ガスに対して毎時６ＴｒＬ３以上の流量
の空気を予混合させつつ燃焼させた温度１０００℃以上
の酸化炎で処理することを特徴とする方法、を要旨とす
るものである。

まず、被処理体のポリオレフィン系樹脂成形品としては
、通常ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂からなる
ものが多いが、本発明の方法は、これらを主体とする共
重合樹脂や樹脂混合物（ポリマーブレンド）からなる成
形品をはじめ、その他のポリオレフィン系樹脂からなる
ものにも適用できることは勿論である。また成形品とい
っても多種多様であるが、火炎が接触できるものである
限り、その種類及び形状を問わない。

次に、この処理がポリオレフィン系樹脂の表面を酸化し
てそこにハイドロパーオキサイド基又はカルボニル基な
どの極性基を導入するものであるため、火炎としては、
温度のみでなく十分酸化能力のある酸化炎が容易に得ら
れる気体燃料を選択する必要がある。石油原油、ガソリ
ン、灯油、軽油及び重油等の液体燃料や石炭、コークス
、練炭、木炭及び薪等の固体燃料は、煤が発生し易く、
火炎状態及び温度のコントロールが難しいく酸化炎だけ
ではない）ので、本発明の方法では使用できない。

なお、ここにいう気体燃料は種々の可燃性単純ガスの混
合物であるが、含まれる各成分とその性状の理論値を示
すと第１表のとおりである。

第１表　単純ガス成分の性状ただ、実際の温度は、燃焼させる部所の広さ、風の有無
、室温等に大きく左右され、それだけで５００°〜６０
０℃位低くなり、他にも燃焼具特にバーナーの構造に基
く摩擦等による損失があって、更に低くなって１３００
℃程度になるのが曽通である。

本発明では、特に酸化能力のある酸化炎を必要とするの
で、燃料の主体となるガス成分は、第１表の必要酸素量
からもわかるように、プロパン、プロピレン、ブタン、
ブチレン及びベンゼンが好ましく、したがってこれらを
多量に含む燃料ガスとして、液化石油ガス（ＬＰＧ）又
は液化天然ガス（ＬＮＧ）等が特に望ましい。

また、本発明においては、特に火炎の管理上予混合燃焼
方式を用いる必要があり、したがって予混合バーナーが
用いられる。

ここで、予混合方式とは、燃焼前にガスと必要ｍの空気
を混合しておいたものを燃焼させる方式でブラスト式と
もいわれ、ローソクの炎のように全面的に外部空気中か
ら酸素を摂取する赤火式や、バーナーの途中より一次空
気（必要量の約５０％）を吸い込み残りを外部空気中か
ら摂取するブンゼン式とは区別されるものである。

そして、本発明において最も重要なことは、その予混合
ガス中の空気量が一定量すなわち毎時６ＴｒＬ３以上に
なるように厳密にコントロールされた酸化炎を用いなけ
ればならず、かつ処理温度も１ｏｏｏ’ｃ以上を必要と
するということである。

この量を下まわる場合は、火炎の酸化能力が低下し後記
第２表にも示すように本発明の目的を達成することがで
きないのである。

このような要請から、燃料ガスのｉｎも毎時０．３ｍ３
以上とされ、空燃比も１３：１〜２７：１とする必要が
ある。

実際の空気量は、毎時６〜１４．５ｍ３が好ましくその
場合の燃料ガス量は毎時０．３〜０．７ｍ３である。

なお、使用されるバーナーの口径は１．０ａｌＩ。

１．４ｍ及び１．８ＪｌｌＩのものが用いられる。

かくして得られる酸化炎は場所により温度が異なるが、
本発明の方法は、当然ながらその火炎の１０００”以上
を示す部分を利用する。

通常の赤火式、ブンゼン式バーナーでは、火炎の最先端
もしくは、その近くでなければ１０００℃以上の高温は
得難く、かつ酸化能力もないが、本発明は、予混合方式
であるから、火炎全体が酸化炎であって先端でない中間
部でも１０００℃以上の温度を示し、酸化能力を示すの
で火炎の利用範囲が広い。

なお、火炎の中間部を利用すると、火炎が拡がり被処理
体との接触面積が広くなるので、この点からも好都合で
ある。

この処理温度は、成形品によっても異なるし、以下の処
理速度とも関連するが大体、１０００゜〜１３００℃位
が好ましい。

処理速度は、処理される成形品の性状によって、適宜設
定できるものであるが、上記の条件で実施すれば、大体
１米の間を２〜４秒位の速さで十分である。勿論温度が
高温になる程成形品の変形も早いから処理のスピードは
速める必要があるが望ましくは１米を３秒位である。

本発明の表面処理方法は、例えば図面に示すような装置
を用いて行なうと好都合である。

第１図はその正面（概略）図であり、第２図は上からみ
た図（上面図）である。第３図はガス及び空気用配管、
配置図である。

酸化炎を得るために、まず燃料ガスが１の燃料ガス入口
からガス導管２により送られるが、ガスメーター３にて
その流量をチェックしながら、毎時一定量が消費され火
炎状態が安定するように元栓及びバーナ一部コックによ
ってその量を調節する。

他方、４の空気取入口から送気用ファン５によって空気
を送り込む。

空気は、送気管６中を流れ、ガス予混合部９の手前で燃
料ガスと合流し予混合部９で十分混合されるが、エアメ
ーターによりその流量が測定されるようになっており、
この流憬調節は送気用ファン５及び送気管に設けたコッ
クでも行なうことができる。

予混合された燃料ガスは、バーナー１０に送られるが、
このバーナーの火口は、被処理体の形状、処理の態様等
から最も適した火炎が得られるものを選ぶことができる
。

現在市販されている火口としては、通常の火炎のほか、
特に細い火炎や太い火炎が得られるもの、幅広い扁平状
の火炎の得られるもの及び第２図に示すように複数個の
火炎が同時に得られるもの等があり、これらが適宜使用
できる。

このバーナーの上には処理台１１があり、この鉄枠上に
被処理体１３をセットし、エアシリンダー１２の働きに
より火炎上を短時間に矢印方向に往復移動させる等して
処理する。移動速度は被処理体の形状や処理の程度によ
って適宜変更できるようになっている。

なお、大型の成形品や複雑な形状の成形品の場合は、火
口をゴムホースに接続してバーナーの方を手で動かして
隅々まで処理することができる。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を更に具体的に説明する。

実施例１〜１０及び比較例１〜１０処理装置は、第１〜３図に示すものであって、ガス市販
のプロパンガスを用い、バーナーはミニフレームバーナ
ー（大阪ガス製）でその人口径は１、　Ｏｒｔｍｓ　１
．４ＩｌｒＩＲ及び１．８ｍの三種類を使用した。

まず、２５０鷹Ｘ２’００ｍＸ３履の中圧法ポリエチレ
ン（三菱化成製）を使用した被処理板を上部処理台の鉄
枠上に固定しその高さも調節し、ガス、空気共に一定に
流量管理された予混合ガスの火炎上を、エアシリンダー
により定速で水平移動させながら全面火炎処理した。

火炎処理後、次に示す配合のＡ、Ｂ塗料を塗布した試料
について、クロスカット後セロテープ剥離状態の観察に
よる接着性テストを行なった。結果を第２表に示す。

Ａ、アクリル樹脂ウレタン白塗料主剤組成（重量部、以下同じ）酸化チタン白　　　　　　１５．０部酢酸ブチル　　　　　　　２５．９部反応促進剤　　　　　　　　１．０部添加剤　　　　　　　　　　０．７部硬化剤組成（備考）酸化チタン白とアクリデックＢＶ溶液をサンドミルで分
散したうえ他の成分を添加混合した後ウレタンシンナー
を主剤と同量加え１０分間放置後、スプレ塗装したく２
回塗り）。

６０℃、３時間乾燥機で乾燥した後接着性テストに供し
た。

Ｂ、アクリル−ラッカー黒（重量部、以下同じ）ＤＯＰ　　　　　　　　　　１．１２部ドルオール　　
　　　　　２８．１２部メチルイソブチルケトン　２１
．７８部アセトン　　　　　　　　　６．１８部安定剤
　　　　　　　　　　０．２部（備考）以上の配合塗料を同量のシンナーで希釈しスプレー塗装
し、６０℃で３時間乾燥機で乾燥後、接着性テストに供
した。

実施例１１ポリエチレン樹脂ブロー成形による全長４ｍのレジャー
用ボートの外側を塗装した。

火炎処理方法は、プロパンガス（５０にボンベ）を使用
し、ガス流量毎時０．５８ｍ３、空気量毎時１２２ｍ３
、温度１２１０℃の条件で行ない、処理装置は、第１〜
３図のもので、ガス予混合部の先端にゴムホース（５ｍ
）をつなぎ、手動式バーナーを取りつけたものを用いた
。

処理後、実施例１〜１０と同じくＡ塗料（アクリル樹脂
ウレタン白塗料）で塗装し自然乾燥２４時間後にニチバ
ンセロテープで接着性テストを行なった。結果は満足で
きるものであった。

実施例１２ポリプロピレン製パンコンテナーの両側面に会社名を入
れる目的の下に、実施例１１と同様な方法で火炎処理を
行なった。

処理後、ブルー色スクリン印刷用インキ（大阪インキ製
）を用いスクリーン印刷により社名を印刷し１２時間後
に剥離テストを行なった。印刷性（接着度）は十分満足
できるものであった。

参考例１ポリエチレンとポリプロピレンについて射出成型機によ
り規格どおりの一寸のテスト片を作成し、各実施例と同
じ処理装置で同様に火炎処理をした後の諸物性の変化を
調べたが、本願発明の処理条件の下では、特に問題とす
べき大きな変化（特に物性劣化）はみられなかった。結
果を第３表に示す。

〔発明の効果〕

以上に詳述したように、本願発明は、ポリオレフィン系
樹脂製の各種成形品の表面を、気体燃料ガス及び空気量
を厳密にｉｌＪ　＠　した予混合ガスの火炎にて処理す
ることとしたことにより、各実施例や参考例でも実証さ
れるようなすぐれた効果を奏するのである。

例えば、実施例３，４と比較例１，２の対比をしてみる
と、ガスｆｆ１０．３４ｍ”　、空気量３．３６ｍ３、
温度１０００℃、炎の長さ７．５し、Ｉスｌｋ０．３４
ｍ３．１３１１０１５℃、炎ノ長さ８ｃＩＩとした場合
（実施−例３，４）は、すぐれた効果を収めることがで
き、また本願発明の条件で処理を行なった後でも成形品
に物性劣化はない（参考例１−第３表）のである。

このような本願発明の効果は、次のようにまとめること
ができる。

■　従来の火炎は、火炎そのものが安定しないが、本願
発明の火炎は予混合式であるため安定し、操作が容易で
かつ処理の均一化を図ることができる。

■　本願発明の火炎は、すべて酸化炎となるため、従来
の還元焔を含む火炎に比べて酸化能力が高く、表面改質
度がすぐれている。

また、従来の火炎は、酸化焔の部分は先端の方だけとな
るから、被処理体の表面に対する接触面積が狭いが、本
願発明の火炎は、その中間部も処理に利用できるため被
処理体に対する接触面積が広くなり能率化を図ることが
できる。

更に、不完全燃焼部がないので、従来の火炎のように煤
がでないので、被処理体の表面が汚れることもない。

■　本願発明の諸条件により容易に１０００℃以上の火
炎が得られ、酸化能力をより向上させることができる。

■　本願発明の火炎処理は、単に化学的改質だけでなく
サンドブラスト法の場合と同様−面に凹凸が得られる（
粗面加工と同じになる）のであるから、接着性改善の点
で相剰効果を発揮する。

なお、このため処理部分を未処理部分と肉眼により確認
できるので、処理むらの防止ができ、ひいては処理の均
一化を図ることができる。

■　本願発明の特徴は、ガス社、空気量及び予混合方式
を用いるという三点の管理のみですむ点にあり、装置も
簡単でしかも相開的な接着性改善効果が得られる−・方
で、物性劣化もなく成用範囲も広いということ自体画期
的であり、産業上極めて有用ということがで基る等であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明の方法を実施するための一装置の正
面（概略）図、を示し、第２因は同装置を上からみた図
であって、被処理体のセットとその移動態様も示す。第
３図はガス及び空気用配管、配置図で°あ３゜図中、１は燃料ガス入口、２はガス導管、３はガスメー
ター、４は空気取入口、５は送気用ファン、６は送気管
、７はエアメーター、８は圧力計、９はガス予混合部、
１０はバーナー、１１は処理台、１２はエアシリンダー
及び１３は被処理体である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリオレフィン系樹脂成形品の表面処理方法にお
いて、予混合バーナーを用い、毎時０．３ｍ＾３以上の
流量で送られる気体燃料ガスに対し毎時６ｍ＾３以上の
流量の空気を予混合させつつ燃焼させた温度１０００℃
以上の酸化炎で処理することを特徴とする方法。