JPH0725908B2 - コロナ放電処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばポリプロピレン等のポリオレフィン系
樹脂からなる樹脂成形品の表面を活性化させるためのコ
ロナ放電処理方法に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、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、同樹脂からなる成形品の表面には塗
料、接着剤、印刷剤等が付着しにくい。そのため、前記
樹脂成形品の表面に塗装等を行う場合には、その前処理
としてコロナ放電処理を施して表面を活性化させ、付着
性を向上させている。

このコロナ放電処理は、対向配置された一対の電極と、
両電極間に配設された搬送手段（例えば、ベルトコンベ
ア）とを備えた処理槽内で行われる。すなわち、搬送手
段で樹脂成形品を搬送しながら、両電極間に高電圧を印
加してコロナ放電を発生させ、そのコロナ放電により生
成したオゾンで樹脂成形品の表面を活性化させるもので
ある。

この方法では、コロナ放電処理中に樹脂成形品の表面が
十分に活性化されたか否かを確認できない。そのため、
処理後に同表面に水等の液体を垂らしてその接触角を測
定したり、樹脂成形品の表面に濡れ指数標準液を塗布
し、その塗布面における液ぎれ状態を観察したりして、
樹脂成形品表面の活性化度を判定している。これらの方
法は樹脂成形品の表面が活性化されると、その表面張力
が変化することに着目したものである。また、コロナ放
電処理時における放電状態を目視し、放電の色で活性化
の程度をおおまかに判断する方法もある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記した接触角を測定する方法や指数標準液
の液ぎれを観察する方法は、いずれもコロナ放電処理後
に行うものであり、その性格上、コロナ放電処理時の不
良発生を防止することはできない。また、放電の色で活
性化の程度を見る方法は、大まかな判定を行うことはで
きるが正確さに欠ける。そのため、コロナ放電処理中に
樹脂成形品表面の活性化の程度を正確に把握し、表面活
性化が不十分な場合には不良品が発生したと判断できる
方法の出現が期待されている。

本発明は上述したような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は樹脂成形品の表面が十分に活性化されな
かったことに起因する不良品の発生を未然に防止するこ
とができるコロナ放電処理方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は両電極間のオゾン濃度と、樹脂成形品が両電
極間を通過するのに要する時間との関係について実験を
行った結果、両者の積が小さくなる程、樹脂成形品の表
面活性度が低下することを見出した。

そこで、本発明は対向配置された一対の電極間に高電圧
を印加してコロナ放電を発生させるとともに、搬送手段
にて樹脂成形品を搬送して両電極間を通過させ、前記コ
ロナ放電により生成したオゾンで樹脂成形品の表面を活
性化させるようにしたコロナ放電処理方法において、前
記両電極間のオゾン濃度と、樹脂成形品が両電極間を通
過するのに要する時間との積が予め設定された値よりも
小さくなったとき、樹脂成形品の表面活性化が不十分と
して、両電極間の電圧印加及び樹脂成形品の搬送を停止
させるようにしたコロナ放電処理方法をその要旨とする
ものである。

［作用］ 一対の電極間に高電圧を印加されコロナ放電が発生する
と、このコロナ放電によってオゾンが生成する。この
際、オゾンが樹脂成形品表面の分子と結合して例えばカ
ルボニル基が生成され、樹脂成形品の表面を活性化させ
る。このコロナ放電中のオゾン濃度と、樹脂成形品が両
電極間を通過するのに要する時間との積が予め設定され
た値よりも小さくなったとき、樹脂成形品の表面活性化
が不十分として、両電極間の電圧印加及び樹脂成形品の
搬送が停止される。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に基づいて説
明する。本実施例では、自動車用マッドガードの製造工
程の一つである、射出成形工程を経て形成された未塗装
の多数の中間成形品６を樹脂成形品とし、これらの中間
成形品６の塗装に先立ちコロナ放電処理が施されるもの
とする。この中間成形品６は、ポリオレフィン系サーモ
プラスチックエラストマー（TPE）よりなるものであ
る。

第１図は本実施例のコロナ放電処理を行うための処理装
置であり、前後両面を開放した処理槽１内には、モータ
Ｍにより周回駆動される搬送手段としてのベルトコンベ
ア２が配設されている。モータＭとこれに電力を供給す
る電源３との間には、第１スイッチ５が接続されてい
る。第１スイッチ５は、マイコンを内蔵したコントロー
ラ４の出力側に接続されており、同コントローラ４から
の制御信号によってこの第１スイッチ５が閉じられると
モータＭが作動し、ベルトコンベア２のベルト2aが矢印
Ａ方向へ周回される。そのため、処理槽１の後側（第１
図右側）開放部分からベルト2a上に中間成形品６が供給
されると、この中間成形品６はベルト2aの周回によって
前方へ搬送される。

処理槽１内においてベルトコンベア２の上下には一対の
電極7,8が対向配置されており、両電極7,8間には電源９
と、高圧トランス（図示しない）と、第２スイッチ10と
が接続されている。第２スイッチ10は前記コントローラ
４の出力側に接続されており、同コントローラ４からの
制御信号によってこの第２スイッチ10が閉じられると、
両電極7,8間に高電圧が印加されてコロナ放電が発生
し、オゾン（O₃）が生成するようになっている。

前記処理槽１の前部には両電極7,8間のオゾン濃度Ｃ（p
pm）を検出するオゾン濃度計（荏原実業株式会社製 EG
−2001B又はEG−2001R）11が取付けられている。また、
前記ベルトコンベア２の近傍位置には、そのベルト2aの
周回速度Ｓ（m/分）を検出するための速度検出センサ12
が配設されている。これらのオゾン濃度計11及び速度検
出センサ12は前記コントローラ４の入力側に接続されて
いる。なお、コントローラ４の出力側にはオゾン濃度計
11によって検出されたその時々の両電極7,8間のオゾン
濃度Ｃを表示する表示器13が接続されている。

コントローラ４に内蔵されたメモリには、ベルトコンベ
ア２のベルト2aの周回速度Ｓ毎に、同ベルト2a上の中間
成形品６が両電極7,8間を通過するのに要する時間（以
後、通過時間という）Ｔが関係付けられて記憶されてい
る。すなわち、ベルトコンベア２の前後長さをｌとする
と、Ｔ＝l/Sの関係式で求められる通過時間Ｔが周回速
度Ｓ毎に記憶されている。

このコントローラ４はオゾン濃度計11により検出された
オゾン濃度Ｃ（ppm）と、速度検出センサ12により検出
された周回速度Ｓ（m/分）に対応する通過時間Ｔ（分）
との積を算出する。そして、コントローラ４は算出され
た値と予め設定された設定値Ｂとを比較し、前者の算出
値が後者の設定値Ｂ以上である場合には、前記両スイッ
チ5,10を閉じ、算出値が設定値Ｂよりも小さい場合に
は、両スイッチ5,10を開いて両電極7,8間への電圧印加
及びベルトコンベア２の周回駆動を停止させるようにな
っている。なお、本実施例における前記設定値Ｂは20pp
m・分であり、この設定値Ｂは後記する実験結果に基づ
き決定した値である。

次に、前記処理装置を用いて中間成形品６の表面にコロ
ナ放電処理を施す方法について説明する。

まず、中間成形品６の表面に確実にコロナ放電処理が行
われるように、同中間成形品６をトリクロロエタンで洗
浄する前処理を行う。このときの洗浄方法としては、
トリクロロエタンの蒸気（約74℃）中に中間成形品６を
所定時間（約20秒間）放置する方法、温められたトリ
クロロエタンを中間成形品６に所定時間（約20秒間）吹
き付ける方法、トリクロロエタンの蒸気（約74℃）中
に中間成形品６を所定時間（約20秒間）放置した後、温
められたトリクロロエタンを中間成形品６に所定時間
（約20秒間）吹き付ける方法がある。前記トリクロロエ
タンによる洗浄が終わったら、中間成形品６を乾燥（90
℃×15分）し、付着しているトリクロロエタンを蒸発さ
せる。

次に、前記中間成形品６を処理装置に投入する。この処
理装置では、通過時間Ｔが3.7分（ベルトコンベア２の
ベルト2aの周回速度Ｓが1m/分）、オゾン濃度Ｃが20〜9
0ppmに予め設定されている。処理装置のスタートスイッ
チ（図示しない）がオン操作されると、コントローラ４
は第１スイッチ５及び第２スイッチ10を閉じるための制
御信号を出力する。この制御信号に基づき両スイッチ5,
10が閉じられると、ベルトコンベア２が周回駆動される
とともに、両電極7,8間に高電圧が印加される。前記電
圧印加により両電極7,8間でコロナ放電が発生し、これ
にともないオゾンが生成する。このとき、オゾンが中間
成形品６表面の分子と結合して例えばカルボニル基が生
成され、同中間成形品６の表面が活性化される。

前記処理装置の作動時には、両電極7,8間のオゾン濃度
Ｃがオゾン濃度計11にて検出されるとともに、ベルトコ
ンベア２のベルト2aの周回速度Ｓが速度検出センサ12に
て検出される。コントローラ４は、検出されたその時々
のオゾン濃度Ｃ及び周回速度Ｓを取り込み、その周回速
度Ｓに対応する通過時間Ｔとオゾン濃度Ｃとの積を算出
する。そして、前記のように算出された値と、設定値Ｂ
（この場合20ppm・分）とを比較する。このとき、算出
値が設定値Ｂ以上であれば前記両スイッチ5,10を閉状態
に保持する。

ところで、何らかの原因によりベルトコンベア２のベル
ト2aの周回速度Ｓが低下したり、オゾン濃度Ｃが減少し
たりして、このオゾン濃度Ｃと、中間成形品６の通過時
間Ｔとの積が設定値Ｂ（20ppm・分）よりも小さくなる
と、中間成形品６の表面活性化が不十分として、コント
ローラ４は第１スイッチ５及び第２スイッチ10を開くた
めの制御信号を出力する。これらの両スイッチ5,10が開
かれると、両電極7,8間への電圧印加及びベルトコンベ
ア２の周回が停止される。このため、処理装置の作動が
自動的に停止され、不良品の発生が未然に防止される。

なお、前記コロナ放電処理が正常に行われた中間成形品
６は、塗装工程へ移行される。この工程で中間成形品６
にアクリルウレタン系の塗料が塗布され、室温で約10分
放置された後、80℃で40分間反応硬化される。すると、
中間成形品６の表面に塗膜が形成される。

ここで、（オゾン濃度Ｃ）×（通過時間Ｔ）と、中間成
形品６表面の活性化度との関係について実験を行った。
その結果を表−１に示す。この実験では中間成形品６表
面の活性化度として、同表面に対する塗膜の密着性を調
べた。この密着性試験は塗膜に碁盤の目状に切り込みを
入れて100個の塗膜片を形成し、これに工業用テープを
貼着し、その後同テープを剥がしたときに、中間成形品
６から剥離する塗膜片の数を数えるものである。また、
表−１には参考までに、コロナ放電処理が行われた中間
成形品６の表面に水滴を垂らしたときの接触角（゜）も
併記した。

表−１から明らかなように、通過時間Ｔとオゾン濃度Ｃ
との積が19ppm・分よりも大きい場合には、塗膜片が全
く剥がれないのに対し、同積が19ppm・分以下では塗膜
片が剥がれてしまった。これは、通過時間Ｔとオゾン濃
度Ｃとの積が19ppm・分以下では、中間成形品６の表面
が十分なレベルまで活性化されていないからである。従
って、前記通過時間Ｔとオゾン濃度Ｃとの積で、コロナ
放電処理による中間成形品６表面の活性化度を正確に把
握することができる。

これに対し、中間成形品６上に水滴を垂らしたときの接
触角と塗膜密着性とはある程度の相関関係がある。すな
わち、接触角が大きくなると塗膜密着性が悪くなる傾向
がある。しかしながら、表−１からわかるように、接触
角が98゜のとき塗膜片が全く剥離しないのに対し、接触
角が94゜のときには塗膜片が２片剥離する等、境界とな
る角度が明確でない。

このように本実施例によれば、通過時間Ｔとオゾン濃度
Ｃとの積で中間成形品６の表面が十分に活性化されたか
否かを処理中に判定でき、十分に活性化されていない場
合には、両電極7,8間への電圧印加及び中間成形品６の
搬送を停止させるようにしたので、活性化が十分に行わ
れなかったことに起因する不良品の発生を未然に防止す
ることができる。そのため、従来技術における、コロナ
放電処理後に水滴等の接触角を測定したり指数標準液の
液ぎれ状態を観察したりするという活性化の程度を確認
する作業が不要となった。

なお、前記実施例では両電極7,8間への電圧印加及びベ
ルトコンベア２の駆動を停止させるときの下限の値のみ
を設定したが、上限値も併せて設定してもよい。前記表
−１と同様の実験を行った結果、オゾン濃度Ｃと通過時
間Ｔの積が610ppm・分を越えると、塗膜表面にクラック
が入ることが分かった。このことから、上限の設定値を
610ppm・分とし、前記積が20〜610ppm・分の範囲から外
れたときに、両電極7,8間への電圧印加及びベルトコン
ベア２の駆動を停止させるようにすれば、不良品の発生
をさらに確実に防止できる。

また、本発明は前記マッドガード以外にも、自動車用バ
ンパ、自動車用モール等の、成形後に塗装、接着、印刷
等が必要な樹脂成形品を対象物とすることができる。

［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方法によ
れば、樹脂成形品の表面が十分に活性化されなかったこ
とに起因する不良品の発生を未然に防止することができ
る。そのため、コロナ放電処理後に接触角を測定したり
指数標準液の液ぎれ状態を観察したりするという活性化
の程度を確認する作業が不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した一実施例を示し、コロナ放
電処理を行うために用いられる処理装置の構成を示す図
である。 ２……搬送手段としてのベルトコンベア、６……樹脂成
形品としての中間成形品、7,8……電極、Ｃ……オゾン
濃度、Ｔ……通過時間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向配置された一対の電極（7,8）間に高
   電圧を印加してコロナ放電を発生させるとともに、搬送
   手段（２）にて樹脂成形品（６）を搬送して両電極（7,
   8）間を通過させ、前記コロナ放電により生成したオゾ
   ンで樹脂成形品（６）の表面を活性化させるようにした
   コロナ放電処理方法において、 前記両電極（7,8）間のオゾン濃度と、樹脂成形品
   （６）が両電極（7,8）間を通過するのに要する時間と
   の積が予め設定された値よりも小さくなったとき、樹脂
   成形品（６）の表面活性化が不十分として、両電極（7,
   8）間の電圧印加及び樹脂成形品（６）の搬送を停止さ
   せるようにしたことを特徴とするコロナ放電処理方法。