专利名称：表面处理装置及表面处理方法
技术领域：
本发明是关于表面处理装置及表面处理方法，特别是有关车辆零部件之类的难粘合性基体材料的表面处理装置及表面处理方法。
背景技术：
车辆零部件多数采用硅酮树脂、氟化乙烯树脂、聚乙烯树脂、氨基甲酸乙酯树脂之类的难粘合性材料。但是，由上述难粘合性材料构成的难粘合性基体材料表面，往往具有疏水性或憎水性，所以一般难以进行与其他构件粘合、印刷、紫外线涂饰之类的表面处理。特别是对上述难粘合性材料进行立体加工或使其发泡是，就会发现难粘合性基体材料表面结构复杂且不平滑，难以与其他构件相粘合等问题。
因此，为了改善由上述难粘合性材料构成的难粘合性基体材料的表面特性，可以采用浸渍装置或喷雾装置进行涂底漆处理或是在其表面涂布硅烷偶联剂或钛偶联剂之类的方法。
但是，为了获得规定的改质效果，往往需要比较多量的底漆或硅烷偶联剂，而且不仅要有特定的处理设备，处理时间也比较长，这在制造工序上也存在问题。
因此，作为替代涂底漆或偶联剂处理的难粘合性基体材料表面改质方法，目前正在研究的方法有紫外线照射法、电晕放电处理、等离子处理、表面赋与感应基法、表面光接枝法、喷砂法、溶剂处理及铬酸混合液处理等各种面改质方法。
例如，特开平5-68934号公报公开了一种技术采用合成石英制造的高压水银灯，对疏水性塑料表面照射紫外线，使涂层的浸湿性及粘合性得到提高。美国专利No.5098618也公开了一种技术在混合气体氛围中，对疏水性塑料表面选择性地照射具有185nm及254nm波长的紫外线，使涂层的浸湿性及粘合性得到提高。此外，特开平10-67869号公报上公开了一种方法对缺乏浸湿性的塑料表面，边喷吹气体、边用高压脉冲进行电晕处理。特开平8-109228号公报也公开了一种方法为了提高染色性，对聚烯烃树脂等表面进行臭氧处理、等离子处理、电晕处理、高压放电处理及紫外线照射等表面活性化处理之后，使乙烯基单体接枝。
但是上述表面改质的方法，不仅表面特性的改质不充分、而且还存在下列各种问题污染操作环境、有可能产生危险等环境问题，需要进行水洗及废水处理等操作问题，设备规模大、价格昂贵等经济问题。
另一方面，作为简便且又廉价的表面改质方法，也可以考虑对难粘合性基体材料的表面进行火焰处理，但是以浸渍指数或接触角为代表的表面特性的改质不够充分，而且效果也不能长时间保持。再者，如特开平9-124810号公报所公开的那样，对难粘合性基体材料表面进行火焰处理时，还存在着容易产生热变形的问题。
因此，本发明的发明者如同DE0010019926A1公报所公开的那样，也提出过固体基体表面的变形方法，该方法包含两个工序首先采用喷嘴对金属或玻璃制品的固体基体表面至少进行一次氧化焰处理，使该表面变性；再至少进行一次硅氧化焰处理，使该表面变性。采用这样的固体基体表面变性方法后，固体基体的表面就能够确实地进行变性处理，就能获得将印刷用油墨或紫外线硬化型涂料牢固地粘合的效果。
但是，已公开的固体基体表面的变性方法，作为硅烷化合物是单独使用高沸点的四甲氧基硅烷(沸点122℃)之类的烷氧基硅烷化合物。若是此类烷氧基硅烷化合物多量地和空气等混合时，容易产生部分不完全燃烧的现象。此外，在硅氧化焰处理前还包含另外的氧化焰处理工序，因此对固体基体表面虽然能获得优良的变性效果，但是其处理时间却是变长了。
因此，本发明者经过锐意研究，结果发现利用翻转工作台，同时施以由含硅烷化合物的燃料气体发生的火焰处理，就能极为迅速且高效地对车辆零部件之类的大型难粘合性基体材料进行表面处理，从而完成了本发明。
即是本发明提供了一种对车辆零部件之类难粘合性基体材料迅速且高效地进行表面处理，从而使发泡层或缓冲层(中间层)以及装饰件能牢固地粘合在其面上的表面处理装置及表面处理方法。
发明内容
〔1〕本发明提供了一种表面处理装置，其特征在于该难粘合性基体材料用的表面处理装置包含火焰发生部和基体材料处理部；火焰发生部具有用于供给含硅烷化合物的燃料气体的燃料罐以及用于喷射由该燃料气体发生的火焰的喷射装置；基体材料处理部具有用于使难粘合性基体材料固定、同时在表面处理的前后使该难粘合性基体材料以规定的水平轴为中心旋转移动的翻转工作台。
〔2〕构成本发明的表面处理装置时，翻转工作台最好是平板状的、其两面具备固定夹具，利用该固定夹具将难粘合性基体材料固定。
〔3〕构成本发明的表面处理装置时，最好具备用于调整相对于翻转工作台垂直方向角度的角度调整构件。
〔4〕构成本发明的表面处理装置时，火焰发生部及基体材料处理部最好实质性地收容在筐体内部、同时翻转工作台则构成该筐体的一部分。
〔5〕构成本发明的表面处理装置时，最好具备用于控制火焰发生部位置的伺服电动机。
〔6〕构成本发明的表面处理装置时，最好具备这样一种控制装置预先记忆(存储)难粘合性基体材料的形状，再根据该记忆的形状的相关的信息，使火焰发生部的位置移动。
〔7〕本发明的另一实施例是表面处理方法，其特征在于在采用包含火焰发生部和基体材料处理部的表面处理装置的表面处理方法中，包含了以下三个工序由火焰发生部喷射出由含硅烷化合物的燃料气体产生的火焰；在基体材料处理部使难粘合性基体材料固定于翻转工作台的状态下喷射火焰；以规定的水平轴为中心使该翻转工作台旋转后取出经过表面处理的难粘合性基体材料。
〔8〕在实施本发明的表面处理方法时，难粘合性基体材料最好至少由一种下列树脂构成聚烯烃树脂、氨基甲酸乙酯树脂、氟化乙烯树脂、硅酮树脂或聚酯树脂。
图1是用于说明本发明第1实施例相关的表面处理装置的图。
图2是用于说明采用本发明表面处理装置的表面处理方法的图。
图3是用于说明本发明表面处理装置的火焰发生部的图。
图4是前部仪表板斜视图。
图5是车门斜视图。
图6是座椅斜视7是操作箱斜视图。
图8是装于车门上的内装材料斜视图。
图9是保险杠斜视图。
图10是车辆装饰品斜视图。
图11是用于说明装饰构件粉末空壳成形方法的图(之一)。
图12是用于说明装饰构件粉末空壳成形方法的图(之二)。
图13是用于说明采用本发明有关的表面处理装置来制造立体装饰件的方法的图。
图14是用于说明立体装饰件的图。
图15是用于说明制作立体装饰构件时装饰构件层合方法的图。
具体实施例方式
以下参照附图具体说明关与本发明的表面处理装置及表面处理方法的最佳实施例。
〔第1实施例〕第1实施例如图1、图2所示，是一种表面处理装置，该包含有火焰发生部和基体材料处理部的表面处理装置10的特征是火焰发生部具备用于供给含硅烷化合物的燃烧气体的燃烧罐9及用于喷射由该燃烧气体产生的火焰8的喷射装置12；基体材料处理部具备用于使难粘合性基体材料固定、同时在表面处理前后使该难粘合性基体材料沿着规定的水平轴20旋转移动的翻转工作台18。
1、火焰发生部如图2所示，火焰发生部最好由下列部分构成含有用于贮藏硅烷化合物的贮罐9及控制装置的贮藏部分，含有用于输送燃烧气体的输送管7的输送部分，含有用于喷吹燃料气体火焰8的喷射装置12的喷射部分以及含有用于使该喷射装置12的位置作适当移动的驱动装置13的驱动部分。
(1)贮罐如图3所示，火焰发生部最好具备有加热手段36，用于贮藏硅烷化合物34的第1贮罐32以及用于贮藏压缩空气等助燃气体的第2贮罐(图中未示出)。在该例中，最好在第1贮罐32的下方备有由加热器或导热线，或者是连接于热交换器的加热板构成的加热手段36，使液状硅烷化合物34在常温、常压状态下气化。
在对难粘合性基体材料进行表面处理时，最好利用加热手段36在将第1贮罐32内的硅烷化合物34加热到规定温度、使之气化的状态下，和助燃气体(空气等)混合，形成燃烧气体。
此外，燃烧气体中硅烷化合物的含有量极为重要，因此最好对硅烷化合物的含有量进行间接控制，在第1贮罐32上设置压力计(或液面水平计)38，监视硅烷化合物蒸气压(或硅烷化合物量)。
此外，本发明的特征之一是硅烷化合物作为燃烧气体的一部分被使用，因此这一部分硅烷化合物沸点(大气压下)最好在10~100℃范围内。
其理由是若是这类硅烷化合物的沸点不足10℃，则挥发性剧烈，有时操作困难。另一方面，当这类硅烷化合物的沸点超过100℃，则和空气之类的助燃气体或助燃剂的混合性就显著降低，容易造成硅烷化合物不完全燃烧，从而使难粘合性基体材料的表面改质不均匀，难以长时间保持改质效果。
因此，这类硅烷化合物沸点的理想值控制在15~80℃范围内，最理想值为20~60℃范围内。
此外，这类硅烷化合物的沸点即使受到硅烷化合物自身结构的限制，也可以进行调整。沸点比较低的烷基硅烷化合物和沸点比较高的烷氧基硅烷化合物可以通过适当的混合使用来进行调整。
硅烷化合物的种类没有特殊限制，例如可以使用烷基硅烷化合物或烷氧基硅烷化合物，或者是其变性物。
上述化合物中，烷基硅烷化合物一般沸点都比较低，加热后容易气化，能和空气等均匀混合，所以是比较理想的硅烷化合物。
这类烷基硅烷化合物可以选择下列一种化合物单独使用或是二种以上化合物组合使用四甲基硅烷、四乙基硅烷、1，2-二氯四甲基硅烷、1，2-二苯基四甲基硅烷、1，2-二氯四乙基硅烷、1，2-二苯基四乙基硅烷、1，2，3-三氯四甲基硅烷、1，2，3-三苯基四甲基硅烷、二甲基二乙基四硅烷等。
这类烷基硅烷化合物中，四甲基硅烷及四乙基硅烷由于沸点特别低，容易和空气混合，是理想的硅烷化合物。1，2-二氯四甲基硅烷之类的卤化硅烷化合物，由于其表面改质效果特别优良，也是理想的硅烷化合物。
上述化合物中，烷氧基硅烷化合物起因于其酯结构，所以沸点一般都比较高。但若是其沸点在10~100℃范围内，则对于难粘合性基体材料能发挥非常优良的表面改质效果，是理想的硅烷化合物。
用质谱仪测定时，硅烷化合物的平均分子量最好控制在50~1000范围内。
其理由是若是这类硅烷化合物平均分子量不满50，则挥发性高，操作困难。另一方面，若是这类硅烷化合物平均分子量超过1000，则加热气化、和空气等的混合都比较困难。
因此，用质谱仪测定时，硅烷化合物的平均分子量的理想值控制在60~500范围内。最理想值为70~200范围内。
硅烷化合物在液体状态下的密度最好在0.3~0.9g/cm3范围内。
其理由是若是这类硅烷化合物的密度不满0.3g/cm3，则操作时困难，而且也难以收藏在空气溶胶罐中。另一方面，若是这类硅烷化合物的密度超过0.9g/cm3，则气化困难，同时当收藏于空气溶胶罐中时，会处于和空气等完全分离的状态。
因此，硅烷化合物理想的密度值控制在0.4~0.8g/cm3范围内，最理想值为0.5~0.7g/cm3范围内。
(2)输送部输送部如图3所示，一般呈管状结构，输送部具有将来自第1贮罐32的硅烷化合物34及来自第2贮罐(图中未示出)的助燃气体(空气)均匀混合、使之形成燃烧气体的混合室42，同时最好备有用于控制流量的阀门和流量计，或者用于控制燃烧气体压力计48。
此外，当硅烷化合物及助燃气体按照规定比例均匀混合后，为了能严格控制流量，最好再混合室42上设置混合泵或用于延长停留时间的挡板。
(3)喷射部如图3所示，喷射部最好具有将由输送部44送来的燃料气体燃烧，把所得到的火焰8喷吹在被处理物难粘合性基体材料表面的喷射装置12(如喷头)。这类喷头的种类也没有特殊限制，可以选用下列形式的任意一种予混合型喷头、扩散型喷头、部分予混合型喷头、喷雾喷头、蒸发喷头、粉煤喷头等。此外，喷头的形态也没有特殊限制，可以是如图3所示，朝向前端部扩开，整体呈扇形结构；也可以是大致呈长方形，喷射口横向排列。
此外，喷射部的配置，即喷头的配置和数量，最好是在考虑被处理物难粘合性基体材料的形状、尺寸、重量等，进而考虑难粘合性基体材料表面改质的方便性后决定。
(4)驱动部为了适当地对难粘合性基体材料进行表面处理，火焰发生部最好具备包含驱动装置的驱动部，其应至少能够变更喷射装置的位置。
即是火焰发生部最好具备如图2所示的自动臂13及作为驱动装置，使之在从喷射装置喷出规定火焰的情况下，能自由地作三维移动。
其理由是当备有这种自动臂后，不管被处理物难粘合性基体材料的形状如何，都可以均匀且快速地实施表面处理。
该自动臂要适当控制臂的长度及位置，最好使上下方向的位置以及难粘合性基体材料之间的距离经常控制在规定范围之内。其理由是通过控制使之保持这样的位置关系，就可以维持均匀的表面处理条件。
该自动臂如图2所示设置在座台16上，该座台16的下面备有轮子16a及导轨16b。其理由是通过座台16及上述轮子16a、导轨16b之间相互协调动作，就能使自动臂系统的位置在水平方向迅速且平稳地移动。
因此，火焰发生部由于能够对应于难粘合性基体材料的形状及尺寸，自由地作三维移动，并改变其位置，所以就能够均匀且充分地进行难粘合性基体材料的表面处理。
(5)着火装置火焰发生部除了用于喷吹燃料气体火焰的喷射装置外，还备有着火装置及火焰检测手段(图略)，使之在任意时间都能喷射火焰及检测火焰发生部的火焰喷射状态。
其理由是由于和后述的基体材料处理部要同步反复产生着火及熄火，因此可以减少燃料气体的消耗，同时可降低二氧化碳发生量。
此外，当火焰发生部不能发射火焰或者发射火焰不充分时，要靠设置在火焰发生部的火焰检测手段检测其状态，然后由安全装置切断中止火焰发生部的火焰喷射，或者根据条件使其再次着火。
如图1所示，在喷射装置旁备有辅助点火装置12a。该装置是利用一般燃烧气使其处于常燃烧状态，同时，用来喷射实施硅氧化焰8处理火焰装置12，最好能够通过辅助点火装置12a在任意时间进行点火，如在实施硅氧化焰处理之前。
其理由是，只要将喷射装置靠近辅助点火装置12a的火焰就能点火。因此，在具备了辅助点火装置12a之后，不仅简化喷射装置的点火程序，还延长了喷射装置的使用寿命。
(6)控制装置作为火焰发生部的控制装置，最好包含自动臂的位置控制系统以及被处理物的形状记忆(存储)装置等。
其理由是备有这类控制装置后，可以正确认识被处理物难粘合性基体材料的存在场所，进而不管难粘合性基体材料的形状及尺寸，在火焰发生部都能均匀且迅速地进行表面处理。
因此，被处理物难粘合性基体材料的位置及形状等一旦认识后，就能根据所认识的信息，快速地实施表面处理。
此外，火焰发生部的控制装置最好兼作基体材料处理部的控制装置。即是火焰发生部的控制装置最好和基体材料处理部的动作同步，在控制火焰发生部自动臂位置的同时，实施火焰处理。
2.基体材料处理部(1)翻转工作台第1实施例的表面改质装置如图1及图2所示，最好在基体材料处理部含有沿规定的水平轴20作旋转或半旋转的翻转工作台18，利用该翻转工作台18，实施难粘合性基体材料的表面改质。
即是分别利用翻转工作台两面或单面，将多个难粘合性基体材料分别处于固定状态，在表面及反面或者在任意一方的面上依次实施表面改质。
其理由是利用这样的翻转工作台后，在一方的面上对一个难粘合性基体材料实施表面处理时，另一方的面上可将下一个难粘合性基体材料作固定准备，因此即使是车辆零部件之类的大型难粘合性基体材料，也能够迅速且高效地依次实施表面处理。
如图1及图2所示，翻转工作台主要由基体材料放置部18(18a、18b)、含水平轴20的旋转夹具22、控制装置28和角度调整构件(图中未示出)所组成。
其理由是利用这样结构的翻转工作台，可以显著提高操作效率。即是通过由控制装置及角度调整构件控制、保持的旋转夹具，就能决定翻转工作台位置，迅速实施难粘合性基体材料的固定，旋转移动及表面处理。
此外，如图1及图2所示，翻转工作台最好成为收容表面改质装置的筐体17的一部分。即是翻转工作台18在对难粘合性基体材料(A)处于固定的状态下实施表面处理时，例如翻转工作台18处于垂直方向位置时，该翻转工作台18最好具有作为筐体17一部分壁部的功能。
其理由是备有这样功能的翻转工作台，就能有效防止火焰发生部的火焰放出到外部。
(2)固定夹具翻转工作台最好如图2所示，具备固定夹具26、27，依靠该固定夹具26、27，将难粘合性基体材料保持在规定位置，在此状态下实施表面改质。
其理由是利用具备这类固定夹具的翻转工作台，在难粘合性基体材料固定于翻转工作台并使之旋转时，位置也完全吻合，可以对难粘合性基体材料精度正确地实施表面改质。
固定夹具的形状无特殊限制，如图1所示最好是由可以方便固定的爪状部26以及即使一个也能牢固固定的锁紧件27等构成。
3.筐体火焰发生部及基体材料处理部最好如图1图2所示，实质性地收容在筐体17内。
其理由是设置了这样的筐体后，由于其内部收藏了火焰发生部及基体材料处理部，就能提供安全性优良的操作环境。因此，对于操作者来说，无需顾及火焰发生部的火焰及热量等，可以放心地操作。
但是，如图2所示，火焰发生部的燃料罐9以及控制装置等部分装备最好设置在筐体17的外侧，如配置于筐体17外壁相接的固定平台11处。
其理由是这样配置燃料罐等后，燃料气体的补充方便，同时燃料罐和火焰发生部依靠筐体的外壁达到完全分离，就能提供安全性优良的操作环境。
此外，筐体17最好在其下部位置备有移动手段17a，如备有滚轮或导轨；或者是采用外部的移动手段，例如利用叉车等使之可以移动。
其理由是备有这类移动手段后，就可以使本发明的表面改质装置在收容于筐体内部时，方便且迅速地直接移动到任意场所。因此，就能方便地达到配置于难粘合性基体材料成形机的近傍，或配置于难粘合性基体材料涂饰装置的近傍，例如可以任意且便利地构成难粘合性基体材料从成形到装饰的整个处理体系。
4.对象物(1)难粘合性基体材料在第1实施例中使用的难粘合性基体材料的种类没有特殊的限制，可以从以下树脂群中至少选择一种树脂氨基甲酸乙酯树脂、氟化乙烯树脂、硅酮树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、变性聚丙烯树脂、聚甲基戊烯树脂、聚醚树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚砜树脂、聚丙烯酸树脂、聚醚醚酮树脂、聚酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氟化乙烯树脂、四氟乙烯-全氟醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯树脂、聚偏二氟乙烯树脂、聚三氟氯乙烯树脂、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚烯烃橡胶、聚氨基甲酸乙酯橡胶、氟橡胶、硅酮橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯烃橡胶、苯乙烯类热塑料弹性体以及氨基甲酸乙酯类热塑性弹性体。
上述树脂中，特别是接触角大、浸湿指数小的聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚四氟乙烯树脂等、通过硅氧化焰处理后，能够发挥优良的改质效果。
(2)填充材料在难粘合性基体材料中最好再添加金属材料、无机填料或纤维等填充材料。
此类金属材料最好从下列金属中选择一种或二种以上组合使用铝、镁、不锈钢、镍、铬、钨、金、铜、铁、银、锌、锡、铅等。
无机填料最好从下列材料中选择一种或二种以上组合使用氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化铟、氧化锡、硅石、滑石、碳酸钙、石灰、沸石、金、银、铜、锌、镍、锡、铅、焊锡、玻璃、陶瓷等。
作为纤维最好从下列纤维中选择一种或二种以上组合使用碳纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维，金属纤维，陶瓷纤维等。
添加金属材料、无机填充料或纤维时，其整体添加量相对于难粘合性材料最好控制在0.01~80重量％范围内，理想的值控制在0.1~50重量％范围内，最理想的范围内1~30重量％。
(3)形态难粘合性基体材料的形态只要是立体的、并无特殊限制，最好是筒状、柱状、球状、块状、内胎状、管状、凹凸状、膜状、纤维状、纤物状、束状等。如图4所示的前部仪表盘101、图5所示的车门102、图6所示的座椅103、图7所示的操作箱104、图8所示的装于车门上的内装材料105、图9所示的保险杠106以及图10所示的装饰品107之类的车辆零部件均可。
难粘合性基体材料即使是部分具有诸如板状、片状、薄膜状、带状、长方状、盘状、绳状之类的平面结构也可以。
作为此类难粘合性基体材料形状的变形例，最好是由难粘合性基体材料构成的立体构件物和金属零件、陶瓷零件、玻璃零件、纸零件、木零件等组合构成的复合结构件。
(4)装饰构件层合于经表面处理后的难粘合性基体材料的装饰构件最好由一种以上下列树脂构成环氧树脂、氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚烯烃树脂、氨基甲酸乙酯树脂、聚碳酸酯树脂或聚酯树脂。
其理由是采用这样构成后，就可以使用通用性高、价廉，而且装饰性优良的装饰构件。即是可以提供价廉、装饰性优良的表面处理装置。
但是，为了适用与后述的粉末空壳成形，最好选用B级(半硬化状态)环氧树脂。
装饰构件的厚度最好在10~500μm范围内。其理由是若是这类装饰构件的厚度小于10μm，则装饰构件的机械强度和耐久性将显著降低。另一方面，当该装饰构件的厚度超过500μm，则操作或粘合就困难。因此，装饰构件的厚度理想值应在25~300μm范围内。
考虑粘合性和操作方便，装饰构件的形状最好是平坦的薄片；考虑装饰性更优良，表面最好进行压花处理或是设有开口部(含切缝)。此外，装饰构件的表面或内部最好施以规定的印刷或着色。
装饰构件如同图11(a)~(c)及图12(a)~(c)所示，最好由粉末空壳成形。
其理由是若是粉末空壳成形的装饰构件，则其立体感优良，可保持特殊形状，而且可以提供从大尺寸(如宽度达1m以上)到小尺寸(如宽度为10cm以下)为止任意尺寸的装饰构件。
此外，如图14所示，对经过表面处理后的难粘合性基体材料58的表面，层合装饰构件94时，在难粘合性基体材料58和装饰构件94之间，最好设有中间层56。中间层可以是底涂层或粘合改良层，也可以是发泡层或缓冲层。
其理由是采用底涂层或粘合改良层，可以显著提高难粘合性基体材料和装饰构件之间的粘合强度；采用发泡层或缓冲层后，可提供立体感优良，且具有适度缓冲性的表面处理装置。
中间层的种类无特殊限制，可采用氨基甲酸乙酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、硅烷偶联剂、聚酯树脂等。
中间层的厚度由其机能而定，底涂层或粘合改良层的场合最好在0.1~100μm范围内；发泡层或缓冲层的场合则在0.1~10mm范围内。
〔第2实施例〕如图2(a)~(d)所示，第2实施例是采用包含火焰发生部和基体材料处理部、备有翻转工作台的表面处理装置的表面处理方法，是以含下列(1)~(3)工序为特征的表面处理方法。
(1)从火焰发生部发射由含硅烷化合物燃料气体产生的火焰的工序(以下称为第1工序)。
(2)在基体材料处理部，难粘合性基体材料固定于翻转工作台上的状态下，喷射火焰，实施表面处理的工序(以下称为第2工序)。
(3)以规定的水平轴为中心使翻转工作台旋转后，将经过表面处理后的难粘合性基基体料取出的工序(以下称为第3工序)。
1.第1工序实施第1工序时，燃料气体可以使用和第1实施例相同的硅烷化合物和助燃气体。
当燃烧气体的全部量为100摩尔(mole)％时，硅烷化合物的添加量最好在1×10-10~10摩尔％的范围内。
其理由是若是这类硅烷化合物的添加量不满1×10-10摩尔％，则有时不能发现对于难粘合性基体材料的改质效果。另一方面，当这类硅烷化合物的添加量超过10摩尔％时，则硅烷化合物和空气的混合性就降低，由此造成硅烷化合物燃烧不完全。
因此，当燃烧气体的全部量为100摩尔％时，硅烷化合物的添加量的理想值在1×10-9～5摩尔％范围内，最理想值为1×10-8～1摩尔％范围内。
为了能方便地控制火焰温度，一般最好在燃烧气体中添加助燃气体。这类助燃气体有丙烷气或天然气之类的烃类气体，或者是氢气、氧气、空气之类的助燃气体。此外，当燃烧性气体入空气溶胶罐后使用时，这类助燃气体最好使用丙烷气及压缩空气等。
此外，当燃烧气体的全部量为100摩尔(mole)％，这类助燃气体的含有量最好控制在80~99.9摩尔(mole)％范围内。
其理由是当这类助燃气体的含有量不满80摩尔％时，则硅烷化合物和空气等的混合性就降低，由此造成硅烷化合物燃烧不完全。另一方面，若是这类助燃气体的含有量超过99.9摩尔％，则有时不能发现对于难粘合性基体材料的改质效果。
因此，当燃烧气体的全部量为100摩尔％时，助燃气体含有量的理想值在85~99摩尔％范围内，最理想值为90~99摩尔％范围内。
为了使硅烷化合物在燃烧气体中充分混合，最好添加载气。即是最好使硅烷化合物和载气予先混合，然后再混合在空气流等助燃气体中。
其理由是通过添加这类载气，即使在使用分子量比较大、移动困难的硅烷化合物时，也能和空气流均匀混合。即是通过添加载气，使硅烷化合物容易燃烧，能够均匀且充分地实施难粘合性基体材料的表面改质。
这类理想的载气最好使用和助燃气体同种的气体，例如可以使用空气或氧气、或者是丙烷气或天然气等烃类气体。
2.第2工序在实施第2工序时，硅氧化焰处理的火焰温度最好控制在500~1500℃范围内。
其理由是若是该火焰温度不满500℃，则难以有效防止硅烷化合物的不完全燃烧。另一方面，当该火焰温度超过1500℃时，则作为表面改质对象的难粘合性基体材料就有可能产生热变形或热劣化，这样就会过分限制了可能作为难粘合性基体材料的种类。
因此，该火焰温度的理想值控制在550~1200℃范围内，最理想值为600~900℃以下范围内。
此外，该火焰温度是在火焰的前端部测定所得的温度，可根据所使用的燃烧气体种类或燃烧气体流量，或者是添加于燃烧气体中的硅烷化合物种类或数量来适当调节。
硅氧化焰处理的火焰处理时间(喷射时间)最好控制在0.1秒~100秒范围内。
其理由是若是该火焰处理时间不满0.1秒，则有时就不能均匀地发现采用硅烷化合物后的改质效果。另一方面，当该火焰处理时间超过100秒时，则作为表面改质对象的难粘合性基体材料就有可能产生热变形或热劣化，这样就会过分限制了可能作为难粘合性基体材料的种类。
因此，火焰处理时间的理想值控制在0.3秒~30秒范围内，最理想值为0.5~20秒范围内。
3.第3工序实施第3工序时，为了取出经表面处理后的难粘合性基体材料，最好要使位于垂直方向的翻转工作台以规定的水平轴为中心旋转约90°，如图2(c)所示，一下子回复到水平状态。
其理由是该翻转工作台18处于水平状态，是为了在其表面18b上能够方便地安装下一次要处理的难粘合性基体材料。也就是说即使难粘合性基体材料尺寸大或形状复杂，只要翻转工作台处于水平状态，就能方便地从其表面上拆装。
然后，处于水平状态的翻转工作台18以规定的水平轴为中心旋转约90°，如图2(d)所示，再次回复到垂直状态。
其理由是这样配置后，就能够方便且安全地从翻转工作台18的固定夹具26处拆下经过表面处理的难粘合性基体材料A。也就是说即使是车辆零部件之类大型、且具有各种形状的难粘合性基体材料，从垂直方向的翻转工作台18处能够迅速地移送到下一道工序，如后所述可以将装饰构件层合上去，或是方便地印刷规定的文字或记号等。
此外，如图2(d)所示，拆下经过表面处理的难粘合性基体材料A时，最好在固定该经过表面处理的难粘合性基体材料A的翻转工作台18的反面18b上，已经固定好下一次要处理的难粘合性基体材料B。其理由是这样可以一边拆下经过表面处理的难粘合性基体材料，一边对另一个难粘合性基体材料实施表面处理。
4.其他在实施了第3工序后，最好设有装饰工序。具体地说在装饰工序所使用的装饰构件需要立体感和形态优良，而且可以选择任意的尺寸，因此最好如图11~图13所示，层合上由粉末空壳成形的装饰构件。
图11(a)是采用以气体或电源作为加热源的加热装置86，对具有成形面85的金属制空壳金属模82进行加热的工序。最好将空壳金属模82加热到粉末树脂熔融的温度。所使用的空壳金属模82的成形模84的成形面85，其形状最好按照所制作的树脂成形品形状来决定。
图11(b)是将加热后的空壳金属模82和收容有流动状粉末树脂92的备用罐88，在成形模84的成形面85朝下、备用罐88的闭口面朝上的状态下，使之一体联接的工序。
图11(c)是使空壳金属模82和备用罐88旋转，在空壳金属模82的成形模84的成形面85上，形成规定厚度的树脂膜94的工序。即是最好使空壳金属模82和备用罐88上下反转。其理由是备用罐88内的粉末树脂92依靠自重落在成形模84的成形面85上，因此接触成形面85的树脂以及层合的那部分树脂94是靠成形模84的热量形成熔融状态，作为表层而附着于成形面85。
图12(a)是在成形模84上形成了规定厚度的树脂膜94的状态下，将备用罐88从空壳金属模82处拆卸的工序。
图12(b)是采用水冷或空冷之类的冷却手段98，对空壳金属模82整体或成形模84的部分进行冷却，从而使树脂模94硬化的工序。
图12(c)是将树脂膜94从形成模84上剥离，即脱模工序。
然后，最好将所得到的树脂膜(装饰构件)层合在难粘合性基体材料上。此外，在将装饰构件层合到难粘合性基体材料上时，最好如图13(a)~(e)所示，在难粘合性基体材料58的表面上设有中间层56，例如设有涂底处理层或粘合力调整层，同时再层合装饰构件94。其理由是这样实施后，可以边确认中间层56的形成情况，边层合装饰构件94，从而能获得优良的加工质量。
但是，为了能使工序更简便和快速，如图15所示，最好将作为中间层56原料的材料57形成于难粘合性基体材料58上后，再将装饰构件94层合在其上面，在这样的状态下通过加热或照射紫外线，使装饰构件94的粘合固定和中间层56的形成同时实施。
〔实施例〕〔实施例1〕1.表面处理装置的制造准备好立体加工的难粘合性基体材料。即是准备好聚丙烯制的车辆用前部仪表板基体材料(长50cm、宽200cm、深50cm)。
然后，准备好如图1所示的表面处理装置，将翻转工作台调整到水平状态，利用翻转工作台上所具备有的爪状固定夹具及制动器，固定好车辆用前部仪表板基体材料。
然后，使表面处理装置动作，对该车辆用前部仪表板基体材料的表面实施硅氧化焰处理。即是对基体材料实施由含硅烷化合物(三甲基硅烷)燃料气体产生的单位面积(100cm2)0.5秒的火焰处理，使中间层及装饰构件牢固粘合。
然后，涂布发泡氨基甲酸乙酯剂，同时形成装饰构件。随后在30~60℃、1~5分钟的条件下加热，使作为中间层的发泡氨基甲酸乙酯剂发泡，同时使装饰构件粘合，形成车辆用前部仪表板。
2.难粘合性基体材料的评价采用标准液测定在实施了硅氧化焰处理后的阶段车辆用前部仪表板基体材料的浸湿指数。再采用同样方法测定在实施硅氧化焰处理前的车辆用前部仪表板基体材料的浸湿指数。
3.表面处理装置的评价对车辆用前部仪表板基体材料上形成发泡氨基甲酸乙酯层及装饰构件后所得到的车辆用前部仪表板，按照棋盘格试验(JIS基准)测定装饰构件的剥离力，并按以下的基准进行评价。
◎100个棋盘格试验中，全部没有剥离；○100个棋盘格试验中，剥离数1~2个；△100个棋盘格试验中，剥离数3~10个；×100个棋盘格试验中，剥离数11个以上；〔实施例2~7〕在实施例2~7中，如表1所示，改变构成车辆前部仪表板基体材料的难粘合性基体材料种类及对于车辆用前部仪表板基体材料的硅氧化焰处理时间，和实施例1同样地分别进行车辆用前部仪表板基体材料及表面处理装置的评价。
〔比较例1~2〕在比较例1中，完全不实施表面处理，在比较例2中，采用由不含硅烷化合物的压缩空气及丙烷组的燃料气体，代替实施例1中含有硅烷化合物的混合气体，除此之外与实施例1同样地分别进行车辆用前部仪表板基体材料及表面处理装置的评价。
表1
产业上的利用可能性如上所述，采用本发明的表面处理装置后，通过对难粘合性基体材料表面施以由含硅烷化合物的燃料气体产生的火焰处理，就可以在不实施特殊的涂底处理而通过中间层，在难粘合性基体材料和装饰构件之间获得牢固的粘合力。
此外，采用本发明的表面处理方法后，通过对立体加工的难粘合性基体材料表面施以由含硅烷化合物的燃料气体产生的火焰处理，就可以在不实施特殊的涂底处理情况下，在立体加工的难粘合性基体材料和装饰构件之间获得牢固的粘合力。
采用了本发明的表面处理装置及表面处理方法后，经过表面处理的难粘合性基体在表面处理后过过2个月，仍能维持原有的表面处理效果。
权利要求
1.一种表面处理装置，其特征在于在包含火焰发生部和基体材料处理部的难粘合性基体材料用的表面处理装置中，上述火焰发生部具有用于供给含硅烷化合物的燃料罐以及用于喷射由该燃烧气体产生的火焰的喷射装置；上述基体材料处理部具备用于使难粘合性基体材料固定、同时在表面处理的前后，使该难粘合性基体材料以规定的水平轴为中心旋转移动的翻转工作台。
2.如权利要求1所述的表面处理装置，其特征在于上述翻转工作台是平板状的，其两面具有固定夹具，利用该固定夹具将难粘合性基体材料固定。
3.如权利要求1或2所述的表面处理装置，其特征在于具备用于调整相对于上述翻转工作台垂直方向角度的角度调整构件。
4.如权利要求1至3所述的表面处理装置，其特征在于上述火焰发生部及基体材料处理部实质性地收容在筐体内部、同时上述翻转工作台则构成该筐体的一部分。
5.如权利要求1至4所述的表面处理装置，其特征在于具备用于控制上述火焰发生部位置的伺服电动机。
6.如权利要求1至5所述的表面处理装置，其特征在于具备预先记忆(存储)难粘合性基体材料的形状，再根据该记忆形状相关的信息，使上述火焰发生部位置移动的控制装置。
7.一种表面处理方法，其特征在于在采用包含火焰发生部和基体材料处理部的表面处理装置对难粘合性基体材料进行表面处理的方法中，包含下列三个工序由上述火焰发生部喷射出由含硅烷化合物的燃烧气体产生的火焰；在上述基体材料处理部使难粘合性基体材料固定于翻转工作台的状态下喷射火焰；以规定的水平轴为中心使该翻转工作台旋转后取出经过表面处理的难粘合性基体材料。
8.如权利要求7所述的表面处理方法，其特征在于上述难粘合性基体材料至少由下列一种树脂为主要原料构成的聚烯烃树脂、氨基甲酸乙酯树脂、氟化乙烯树脂、硅酮树脂或聚酯树脂。
全文摘要
提供了对于车辆零部件之类的难粘合性基体材料能方便地实施粘合、印刷、涂饰等的表面处理装置以及对于难粘合性基体材料的表面处理方法。在此，在采用包含火焰发生部和基体材料处理部的表面处理装置以及用所述装置进行表面处理的方法中，火焰发生部具有用于喷射由含硅烷化物燃烧气体产生的火焰的燃烧罐及喷射装置；基体材料处理部具有用于使难粘合性基体材料固定、同时在表面处理的前后，使该难粘合性基体材料以规定的水平轴为中心旋轴移动的翻转工作台。
文档编号C09J5/02GK1531476SQ02808238
公开日2004年9月22日 申请日期2002年10月23日 优先权日2002年10月23日
发明者松野竹己 申请人:仲田涂覆株式会社