材料表面改質

表面改質装置(表面処理装置)強固な接着力 シリコーター

☆ シリコーター SILICOATER ☆

材料表面改質装置(表面処理装置)

SILICOATERとは

SILICOATERは、ドイツの官営技術開発会社である、INNOVENT社が技術開発し、SURA社が実用化に成功した材料表面改質装置です。
(株)ブレンズがその技術を導入して、日本に合った表面改質装置に組立てて販売しています。
SILICOATERは、有機シリコン化合物を火炎と共に基材表面に吹き付け、基材表面に1~100ナノの非結晶ケイ酸塩層を蒸着する装置で、接着や印字の困難な基材の表面を画期的に改質します。
SILICOATERは、親水性、接着性を画期的に高める 基材表面の表面処理装置です。

 

SURA社のスタート

 

上の写真がSURA社が最初に開発した歯科療用の表面処理装置(シリコーター)です。

上の写真に記載されているDr.TillerがSURA社の創設者です。

歯科療用のシリコーターは日本にも早い時期に導入され、愛知学院大学歯学会誌の1987年3月号にその研究結果が発表されています。

合金と樹脂の接着境界面の密着力がシリコーターによる表面処理によって2倍以上になるとしています。

 

SILICOATERは比較的安価に導入が可能です。
SILICOATERは有害物質を出さないクリーンな接着技術です。
SILICOATERは部分的な処理装置から産業用装置(最大バーナー幅2m)まで対応可能です。

シリコーターは有機シリコン化合物を火炎と共に基材表面に吹き付け、基材の表面に1~100ナノの非結晶ケイ酸塩層を蒸着する設備で、従来接着や印刷が難しかったポリオレフィン等のプラスチックの画期的な表面改質をします。濡れ性を上げ、接着力を改善します。

 

ケイ酸塩粒子がインク、塗料、接着剤と非常に強い接着力を持つ層を形成します。

シリコン化合物を含んだ火炎の色は赤みを帯びた色をしています。

 

シリコーターの特徴

高い表面エネルギー・強固な接着力・親水性(濡れ性)、左図はシリコンウェハー上に蒸着されたシリコーター層を原子間力顕微鏡で測定したものです。

 

非結晶ケイ酸塩層の表面層に存在する多数のSi-OH(シラノール基)は、次工程での各種プロセスを容易にし、プライマーとの接着性(接着力)も向上する為、様々な有機的なコーティングに対応可能となります。

 

侵食試験

シリコーターによる表面

 

改質効果は、引っ掻き試験と浸食試験で確認できます。ラッカー塗料を基材に塗布し、切り傷を入れて浸食試験を行うと、右図の通り未処理の基材では接着力が弱い為、塗膜層に浸食しますが、処理基材では塗料が基材強固に密着しており剥離しません。

 

樹脂の表面改質(表面処理)

ポリエチレンの表面形態の変化

・ポリエチレンのシート(未処理のもの)
・ポリエチレンのシートにフレーム処理したもの
・ポリエチレンのシートにシリコーター処理したもの、の写真です

 

シリコーターで表面処理したポリエチレンの表面がフレーム処理したものと全く違っていることがわかります。

 

表面改質処理されたポリエチレン等プラスチックの表面は親水性が上がり、活性化されて、各種塗装や、スクリーン印刷などの印刷性が格段と良くなります。

 

シリコーター処理面の親水性(濡れ性)

親水性(濡れ性)が格段に上がります。

 

SILICOATERとシランカップリング剤の組合せ

SILICOATER処理により基剤表面にはSi-OH(シラノール基)が存在しており、シランカップリング剤とも強固な接着力が得られ、シランカップリング剤と併用することで応用分野が更に拡大します。

 

※画像左側が「SILICOATER処理」、右側が「SILICOATER処理無し」

R=有機材料

 

シリコーターの実用例

ガラス板の表面改質装置

ガラスへのデジタル印刷 UV印刷前の表面改質
ガラスへのUV塗装 熱硬化塗装前の表面改質

バーナーは最長2.5mまで製作可能

 

スチールの表面改質装置

プラスチックボトルの表面改質装置

プラスチックボトルを回転させて表面処理をします。PETボトルやポリオレフィン容器等の表面処理に使うシリコーター処理装置です。
その他印刷が難しいPP樹脂成形品やPPフィルム等プラスチックの表面処理装置として使われます。

 

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