JPH0721072B2 - ポリオレフィン樹脂の表面改質方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ポリオレフィン樹脂の表面改質方法に関する
ものである。

［従来の技術］ ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹
脂は一般に高強度で軽量であるなど多くの優れた性質を
有しており、構造材料などとして例えば自動車部品など
多くの用途に利用されている。

ところが、ポリオレフィン樹脂の表面は不活性で水滴に
対する接触角が大きく、従って溌水性に優れ濡れ性が劣
る。また、接着性もきわめて悪い。従って、表面に例え
ば塗装が施しにくいとともに塗装が密着せず剥離しやす
く、他の材料と接着させて複合材を形成することが困難
であるなどの欠点を有している。

そこで、ポリオレフィン樹脂の表面の濡れ性を改質して
塗膜の密着性を良好にする手段としてプラズマを照射し
て活性化することが知られている。また、接着性の改質
を計る目的で例えば不飽和エポキシド化合物を塗布した
後プラズマ処理する方法（特開昭62−45634号）が知ら
れている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来のプラズマ処理によるポリオレフィン樹
脂の改質効果は充分でなく、殊に接着性の改質を計る特
開昭62−45634号に記載の技術はフィラメント状或いは
テープ状のポリオレフィン樹脂の改質を計るものであ
り、例えば板状の構造材料などに対しては充分な改質効
果を得られるまでに至っていない。

本発明は斯る実情に鑑みてなされたものであり、ポリオ
レフィン樹脂製品の形状などにかかわらずに充分な濡れ
性、接着性を有するように表面性質を改善し、従って多
くの用途に用いることを可能とするポリオレフィン樹脂
の表面処理方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するための本発明におけるポリオレフィ
ン樹脂の表面処理方法の第一の手段は、ポリオレフィン
樹脂の表面をアルコール類の蒸気でプラズマ処理し、次
で水蒸気プラズマ処理することを特徴とするものであ
る。また、第二の手段は、ポリオレフィン樹脂の表面に
アルコール類を塗布してプラズマ処理し、次で水蒸気プ
ラズマ処理することを特徴とするものである。

本発明に用いられるアルコール類は、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロ
ピルアルコール、ブチルアルコール、アミルアルコール
などの一価アルコール、エチレングリコール、プロピレ
ングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトールなら
びにブドウ糖、ショ糖、澱粉などの多価アルコール、そ
の他一般にアルコール類と称されるものであり、これら
の内で水酸基を多量に有する多価アルコールであるエチ
レングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトールを
使用するのが好ましい。

また、プラズマ処理はポリオレフィン樹脂の耐熱性を考
慮して反応容器内を真空状態として水蒸気およびアルコ
ール蒸気などをプラズマ化する所謂、低温プラズマ処理
方法を用いる。

［作 用］ プラズマ処理によりアルコール中の水酸基がポリオレフ
ィン樹脂の表面に付着し濡れ性、接着性を向上させる。

炭化水素鎖の異なるアルコールを選択して用いることで
ポリオレフィン樹脂表面の疎水性と親水性との割合を調
節する。

［実施例］ 次に本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。

第１図は第一の発明により細長状の試料板１の表面を処
理するために用いられる表面処理装置２についての一実
施例を示すものであり、プラズマ反応容器３は下方の円
筒状の試料設置部４と上方の外側方へ膨出したプラズマ
発生部５とを有する耐熱ガラス製であり、下端開放面が
Ｏリング６を介して基盤７に気密に載置されている。そ
して、試料設置部４の外側周面に銅製で円筒形の電極８
が周設されている。また、基盤７は上面を試料板１の設
置部7aとし、プラズマ発生部５の頂壁９にガス導入管10
ならびに真空ポンプに連結されたガス排出管11が接続さ
れている。

尚、図面中符号12,13,14はガス導入管10、ガス排出管1
1、大気導入管15にそれぞれ設けられた開閉弁、16は高
調波電源、17はその調整器および18はマノメータであ
る。

そして、かかる構成の表面処理装置１を用いて処理を行
なうには、先ず試料板１を予めヘキサンなどの洗浄剤を
用いて充分に洗浄し、これをデシケータなどにより乾燥
させてプラズマ反応容器３の試料設置部４の中央に立て
た状態で配置する。

次でガス導入管10の開閉弁12を閉じた状態でガス排出管
11の開閉弁13を開いて図示しない真空ポンプにより排気
し、プラズマ反応容器３内を0.1Torr以下の真空状態と
する。次に開閉弁13を閉じて開閉弁12を開きガス導入管
10よりアルコール類を気化させた蒸気を導入してプラズ
マ反応容器３内を所定のガス圧力（0.1〜1Torr）とし,1
〜60秒間程度の時間に亘って周波数13.65MHz,出力40wで
プラズマ処理する。そして、大気導入管15の開閉弁14を
開いてプラズマ反応容器３内を大気圧として試料板１を
取出す。これをデシケータ中で真空乾燥させた後、再び
プラズマ反応容器３の試料設置部４に収容し、前記と同
様にプラズマ反応容器３内を0.1Torr以下の真空状態と
し、次にガス導入管10より水蒸気を導入してプラズマ反
応容器３内を所定のガス圧力（0.1〜1Torr）とし,1〜60
秒間程度の時間に亘って周波数13.65MHz,出力40wでプラ
ズマ処理して表面処理を終了する。

また、第二の発明も前記第一の発明と同様の装置を用い
て実施することが可能であり、表面にアルコール類を塗
布した試料板１を第２図に示すように塗布面1aを上面に
して載置部7aに載置し、第一の発明と同様に減圧し、水
蒸気プラズマ処理を行なう。このとき、分子量の比較的
大きい多価アルコールであるアミルアルコール、ペンタ
エリスリトールなど気化しにくいアルコール類を用いる
場合にはアルコール類を水溶液としたものを試料板１に
塗布し、プラズマ反応容器３を減圧して水を気化させて
生じた水蒸気により水蒸気プラズマ処理を行なうと、塗
布面1aに残存するアルコール類が反応して水蒸気ととも
に試料板１の表面に付着する。

次に試料板１を一旦プラズマ反応容器３から取出して水
洗し、デシケータなどを用いて乾燥させ、更に前記第一
の発明と同様に水蒸気プラズマ処理を行なう。

次に本発明により処理されたポリプロピレン樹脂の板材
およびプラズマ処理などの表面処理を全く施さないポリ
エチレンならびにポリプロピレン樹脂の板材からなる対
照品についての表面の濡れ性および接着性についての試
験の結果を第一の発明については表−Ｉに第二の発明に
ついては表−IIにそれぞれ示す。

尚、第一の発明における最初のプラズマ処理に際しては
グリセリンの蒸気を用い、第二の発明における最初のプ
ラズマ処理に際してはペンタエリスリトールの水溶液を
試料板に塗布しそれぞれ60秒間プラズマ処理し、次に30
秒間水蒸気プラズマ処理を行なった。また、処理表面の
濡れ性は各試料板を水滴の静置法による接触角測定装置
により求めた接触角により評価し、更に、接着性は本発
明および対照品の一対の試料板をエポキシ樹脂配合樹脂
（商品名スリーボンド2001）と硬化剤（商品名スリーボ
ンド2005）を用いて互いに接着させ、ショッパ形の引張
り試験機によって計測した引張り強度（Kg/cm²）により
評価した。

表−Ｉおよび表−IIに示された結果によれば、本発明品
が表面処理を施していない従来の対照品に比べて接触角
がきわめて小さく、また、引張り強度がきわめて大き
い。したがつて本発明により表面処理されたポリオレフ
ィン樹脂の濡れ性および接着性が格段に優れていること
が実証された。殊に第一の発明における引張り試験では
試料板同士が互いの接着面で剥離せずに試料板が破壊さ
れるほどの接着性を示した。

尚、前記実施例と異なるアルコール類を用いて前記実施
例と同様に実施した場合にも前記表−Ｉおよび表−IIと
ほぼ同様の試験結果が得られた。

［発明の効果］ 以上の構成を有する本発明によれば、ポリオレフィン樹
脂の濡れ性や接着性を大幅に改善することが可能である
ため、表面に良好な塗装を施すことができ、或いは他の
構造材料と強固に接着させることが可能であり、また、
炭化水素鎖の異なるアルコール類を選択使用することで
表面の疎水性と親水性との割合を自由に調整することも
でき、従来困難とされていた複合部材や塗装を必要とす
る部材などを多くの新たな或いは改良された製品を提供
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための表面処理装置の一例を
示す概略図、第２図はもう一つの表面処理装置の実施例
の一部を示す概略図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリオレフィン樹脂の表面をアルコール類
   の蒸気でプラズマ処理し、次で水蒸気プラズマ処理する
   ことを特徴とするポリオレフィン樹脂の表面改質方法。
2. 【請求項２】ポリオレフィン樹脂の表面にアルコール類
   を塗布してプラズマ処理し、次で水蒸気プラズマ処理す
   ることを特徴とするポリオレフィンの表面改質方法。