JPH0346489B2

JPH0346489B2 -

Info

Publication number: JPH0346489B2
Application number: JP62048023A
Authority: JP
Inventors: Tomotada Tochitani; Yasuhiko Ogisu
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1987-03-03
Filing date: 1987-03-03
Publication date: 1991-07-16
Also published as: JPS63215736A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明、合成樹脂成形品（以下、成形品とい
う）、特にポリオレフイン系樹脂からなる成形品
のボール電極を使用したコロナ放電処理方法に関
するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題
点）ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフ
イン系成形品は物理化学的性質が優れているこ
と、密度が小さいこと及び低廉であること等の理
由で種々の分野で有効に利用されている。しかし
ながら、ポリオレフインには極性基がないので、
その成形品の表面に他の合成樹脂、塗料、接着
剤、印刷剤等が付着しにくいという問題点があ
る。

そこで、前記成形品を表面処理して接着性を向
上させる方法が種々提案されているが、そのなか
にプラズマ処理法がある。この方法によると、成
形品の接着性が相当向上し、接着性はピーリング
強度にして約３〜3.5Kg／inになる。

ところが、この方法は特定の減圧下で成形品を
処理しなければならないという不都合がある。

そこで、本発明者は大気圧下で処理が可能とな
る成形品の表面処理法として、コロナ放電処理法
を試みたところ、４Kg／in以上のピーリング強度
を有する成形品が得られることが判明したが、ピ
ーリング強度は放電出力、処理幅、処理速度等
種々のコロナ放電処理条件の影響を受け、４Kg／
in以上のピーリング強度を得るにはどのような要
因を制御した方が適切であるかについて不明であ
つた。本発明は所定のピーリング強度を有する成
形品を得るためのコロナ放電処理法を確立するこ
とを目的とする。

発明の構成（問題点を解決するための手段）本発明は前記の目的を達成するために、合成樹
脂成形品に対して、ボール電極を用いてコロナ放
電を行うコロナ放電処理方法において、前記ボー
ル電極の放電出力が単位時間、単位処理面積当た
り0.5W／cm²sec〜10W／cm²sec以上という技術手
段を採用する。ここに、前記放電量（Ｕ）は単位
被処理面積当り（ボール電極を１秒間に移動させ
た時の被処理面積）の放電出力（Ｐ）を意味する
（単位時間、単位面積当たりに消費される放電出
力を放電量と定義する）。

（作用） 0.5W／cm²以上の放電量によつて４Kg／in以上
のピーリング強度が得られる現象は明確でない
が、次のように説明することができる。ESCA分
析という手法を用いて、処理前後の化学的な表面
状態の変化を見てみると処理面には、−CO（カル
ボニル）基又は−COOH（カルボキシル）基とい
つた官能基が付加していることが確認できた。つ
まり元来PP（ポリプロピレン）には、含まれてい
ない酸素原子が処理により付加され、これがPP
の改質に寄与すると考えられる。

そこで、縦軸に改質面の酸素あるいは炭素表面
元素濃度をとり、放電量との関係を調べてみる
と、放電量が1.0W／cm²で、酸素表面元素濃度が
飽和することが分つた。このあたりが処理の目安
であろうと考え、PVCシートを貼り付け、
1.0W／cm²の放電量に対するPVCシートのピーリ
ング強度を測定すると５〜６Kg／inであつた。従
つて、放電量をピーリング強度の関係を調べて見
ると、４Kg／in以上のピーリング強度を確保する
ためには、0.5W／cm²以上の放電量でよいことが
わかつた。

（実施例）次に、本発明を具体化した一実施例を第１〜８
図に基づいて説明する。

［成形品］本発明で成形品とは表面改質が必要な成形品を
いい、好ましくは活性な官能基がないポリオレフ
イン系樹脂を成形して得られる成形品をいう。

この実施例によつてコロナ放電処理される具体
的な成形品１は第２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
ネルパツドであつて、その表面に軟質ポリ塩化ビ
ニル樹脂製の表皮が接着される。

前記成形品１の上面２において左右両側には二
つの浅い皿部３，４が設けられている。同じく上
面２において左端部にはサイドデフロスタ用エア
の吹出口５が、そして前面６において左右側には
二つの換気・空調用エアの吹出口７，８がそれぞ
れ形成されている。

［コロナ放電処理装置］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９は次の手段から構成されてい
る。

すなわち、基台Ａの左側部の棚１０に設置され
ている高周波印加手段Ｂと、該基台Ａに設置され
ている電極移動手段Ｃと、該電極移動手段Ｃに把
持されているボール放電電極Ｄと、該ボール放電
電極Ｄと対向するように基台Ａに固定されている
対向電極手段Ｅ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
御手段Ｆと、前記ボール放電電極Ｄ付近に吸気口
を有する排気手段Ｇとから構成されている。

高周波印加手段Ｂは20〜30KHz、最大出力
350Wの高周波を発生するタンテイツク社の製品
（商品名HV05−２）が使用され、放電出力が
種々変更状態になつている。同高周波印加手段Ｂ
には前記ボール放電電極Ｄに高電圧を印加するた
めの高圧トランス（図示なし）が接続されてい
る。

電極移動手段Ｃは基台Ａ上において矢印Ｘで示
すように左右方向に移動するＸ軸移動手段１１
と、同Ｘ軸移動手段１１上において基台Ａの前後
方向（第３図においては紙面に対して垂直な方
向）に移動するＹ軸移動手段１２と、同Ｙ軸移動
手段１２の先端部において取着されているＺ軸移
動手段１３とから構成されている。

前記各軸移動手段１１，１２，１３にはサーボ
モータ１４，１５（第３図では前記Ｙ軸移動手段
１２のサーボモータは見えない）が設けられてお
り、制御手段Ｆからの制御信号により各サーボモ
ータ１４，１５が駆動して前記ボール放電電極Ｄ
が成形品１の表面から所定距離離れた高さｈで所
定の処理速度Spで移動するようになつている。

前記対向電極Ｅは第４図に示すようにほぼ梯形
状をなす電極基台１６と、その上に成形品１の裏
側形状に合致するように形成された対向電極１７
とから形成されている。

前記ボール放電電極Ｄはステンレス鋼から形成
されており、第５図に示すように直径約２mmの棒
状の被把持部１８と、その被把持部１８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
されている放電端部１９とから構成されている。

［コロナ放電処理］前記コロナ放電処理装置９により成形品１の表
面をコロナ放電処理するに先立つて、ポリプロピ
レン樹脂製の複数枚のテストピース１ａが次のよ
うにコロナ放電処理された。

テストピース１ａが第４図に示す電極基台１６
上の対向電極１７にセツトされる。排気手段Ｇの
稼働下で、制御手段Ｆのスイツチが入れられ、電
極移動手段ＣのＸ，Ｙ，Ｚ軸各移動手段１１，１
２，１３がコロナ放電処理のスタート位置にセツ
トされる。第５図に示すようにボール放電電極Ｄ
の放電端部１９とテストピース１ａとの間の放電
端距離ｈが10mmに保持され、該テストピース１ａ
は200mm／秒の処理速度Spでコロナ放電処理が行
なわれる。この処理において処理幅Ｌがほど70mm
に維持され、テストピース１ａ毎に放電出力Ｐを
変えてコロナ放電処理が実施された。

そして、各テストピース１ａのコロナ放電処理
面に第６図に示すように接着剤（二液性ウレレタ
ン接着剤）２１が塗布され、その塗布面が軟質ポ
リ塩化ビニル樹脂製の基板２０に接合された。そ
して、そのテストピース１ａの端部が180度に反
転された後、矢印ｋの向きに引張る剥離試験によ
つてそのテストピース１ａのピーリング強度が測
定された。

その結果、第１図に示す放電量とピーリング強
度との関係直線が得られた。第１図から明白なよ
うにピーリング強度が４Kg／in以上の成形品１を
得るには0.5W／cm²以上の放電量が必要であるこ
とが分る。

なお、放電量が高い領域ではピーリング強度が
平衡に達するので、放電量の上限値は10W／cm²で
あつた。

他方、前記テストピース１ａの表面における炭
素表面元素濃度と酸素表面元素濃度がESCA分析
法により測定された。その結果、放電量と前記各
元素濃度とは第７図の曲線ａ，ｂで示す関係があ
ることが判明した。すなわち、曲線ａに示すよう
に、放電量が上昇するにつれて炭素元素濃度が約
100％から約90％近くまで減少し、放電量が
1.0W／cm²あたりで飽和する傾向があり、また、
酸素表面元素濃度もこのあたりで飽和する傾向が
ある。

なお、この実施例において放電出力と放電量と
の関係は第８図の曲線ｃに示すように、上に凹状
の曲線になり、処理速度が低くなると、前記曲線
ｃは放電量が大きくなるようにほぼ平行移動す
る。従つて、例えば、主電極の送りスピードを固
定すると所望の放電出力は、２点の放電出力によ
り確保することができる。この２点の放電出力と
比較すると放電出力が小さい領域では処理幅Ｌが
小さくなることが判明しているので、コロナ放電
の処理効率を高めるために、本発明では放電出力
が大きい領域において所定の放電出力P₂以上に
なるように成形品１のコロナ放電処理が行なわれ
る。

本実施例では、例えば処理速度が150mm／秒に
おいて、コロナ放電処理を放電量1.0W／cm²以上
で行なう場合、同コロナ放電処理は90W以上の放
電出力で実施される。

以上のようにテストピース１ａの実験でピーリ
ング強度が４Kg／in以上になる成形品１が得られ
ることが判明したので、第２図に示す成形品１が
第４図に示すように対向電極Ｅ上に載置された
後、処理速度が200mm／秒で放電量が0.5W／cm²以
上になるように放電出力を制御して該成形品１の
コロナ放電処理が実施された。

なお、放電出力及び処理幅を一定にして放電量
が0.5W／cm²以上になるように、処理速度を制御
しててコロナ放電処理することもできるし、放電
出力及び処理幅を一定にして放電量が0.5W／cm²
以上になるように処理幅を制御することができ
る。

コロナ放電処理後に得られた成形品１に軟質ポ
リ塩化ビニル樹脂製の表皮が接合された。その製
品は従来技術のプラズマ処理製品、又はABS樹
脂製成形品に軟質ポリ塩化ビニル樹脂製の表皮を
接合した製品等と比較して、接着性及び外観にお
いて何ら遜色がなかつた。なお、この実施例のコ
ロナ放電処理は常温常圧下で行なわれるので、従
来技術と異なり特定の雰囲気内を形成するための
密閉槽等を設ける必要はない。

本発明は前記実施例に限定されることなく、例
えば、放電端部１９を球形以外に半分球、回転楕
円体状にする等種々の態様で実施することができ
る。また、電極移動手段Ｃに対して、処理速度セ
ンサ、処理幅計量センサ等を設けて、それらから
の処理速度信号、処理幅信号及び高周波印加手段
Ｂからの放電出力信号を制御手段Ｆに入力して、
放電量を演算させ、その放電量と、別途入力した
放電量の設定値と比較演算して、放電量が所定の
範囲に維持されるようにコロナ放電処理装置９を
自動制御することも可能である。

発明の効果以上詳述したように本発明は、通常の雰囲気下
で0.5W／cm²sec〜10W／cm²secの放電出力でコロ
ナ放電を行うことにより、ピーリング強度が４
Kg／in以上の成形品が得られ、又電極がボール電
極であるので、小さな電極で処理幅が広い等の優
れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のピーリング強度と放電量との
関係を示す線図、第２図は成形品の斜視図、第３
図はコロナ放電処理装置の正面図、第４図は対向
電極の縦断面図、第５図は成形品上の放電電極の
部分側面図、第６図はピーリング試験法の説明
図、第７図は放電量と酸素表面元素濃度又は炭素
表面元素濃度との関係を示す線図、第８図は放電
出力と放電量との関係を示す線図である。１……合成樹脂成形品、Ｕ……放電量。

Claims

【特許請求の範囲】１合成樹脂成形品１に対して、ボール電極を用
いてコロナ放電を行うコロナ放電処理方法におい
て、前記ボール電極の放電出力が単位時間、単位
処理面積当たり0.5W／cm²sec〜10W／cm²secであ
ることを特徴とするコロナ放電処理方法。２合成樹脂成形品１はポリオレフイン係合成樹
脂から形成されている特許請求の範囲第１項のコ
ロナ放電処理方法。