(57)【要約】【目的】プラスチック成形体を高周波の磁界で処理して機械的物性を向上させるプラスチック成形体の改質法とそれに用いる改質装置を提供する。【構成】改質法は、プラスチック成形体をしてその機械的物性の向上に有効な高周波の磁界内に有効時間滞留させる。改質装置は、プラスチック成形体の改質に有効な磁界発生手段と、プラスチック成形体をその磁界内に保持する装置とを備えている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック成形体を機械的物性の向上に有効な高周波磁界内に向上効果が生ずる時間滞留させること、を特徴とするプラスチック成形体の改質法。
【請求項２】
プラスチック成形体の機械的物性の向上に有効な磁界の高周波を出力するパルスジェネレ−タと、それらの高周波信号を３５０Ａ以上に増幅する増幅手段と、その増幅高周波信号からの磁界発生手段とを備える高周波磁界発生装置と、それから発生する高周波磁界内にプラスチック成形体を保持する装置とを備えること、を特徴とするプラスチック成形体の改質装置。
【請求項３】
下記（１）〜（４）の一つ若しくは複数の特徴を有する請求項１に記載のプラスチック成形体の改質法。
（１）前記高周波磁界が、三角波若しくは方形波の高周波の磁界からなる。
（２）前記高周波磁界が、７〜２４ＭＨＺ　の高周波の磁界からなる。
（３）前記高周波磁界が、４５０以上の高周波の磁界からなる。
（４）前記プラスチック成形体が、結晶性熱可塑性樹脂若しくは結晶性熱可塑性樹脂を量的主体とする成形体からなる。
【請求項４】
下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の一つ若しくは複数の特徴を有する請求項１に記載のプラスチック成形体の改質法。
（ｉ）前記高周波磁界が、７〜２４ＭＨＺ　で１０００Ａ以上の高周波の磁界からなる。
（ｉｉ）前記プラスチック成形体が、結晶核剤存在下に重合のポリプロピレン若しくはポリプロピレン共重合体を樹脂原料とする成形体からなる。
（ｉｉｉ）前記機械的物性が、曲げ強度及び耐対摩耗からなる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波磁界（特に、３５０Ａ以上の三角波若しくは方形波の高周波の磁界）を利用するプラスチック成形体の改質法及びその改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックに対する磁界の利用は、強力な外部磁界の作用によりプラスチックの分子構造を構成する原子の核スピンにゼ−マン分裂を生じさせ、共鳴周波数の電磁波（ラジオ波）を照射して共鳴によるエネルギ−のピ−クを観測する核磁気共鳴法（ＮＭＲ法）が主たるものである。
ＮＭＲ法は、プラスチック構成する高分子の化学シフト値・スピン−スピン結合・緩和時間等を観測して、分子結合様式、主鎖、分岐の分布、官能基の種類及びモノマ−を定性するのに利用されている。磁界がプラスチックの物性（特に、機械的物性）に与える効果については、議論されたことがなく、工業的利用についても提案されていない。また、プラスチック成形体（特に、熱可塑性樹脂を原料とする成形体）を成形後に機械的物性を向上させる有効な工業的手段も提案されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、プラスチック成形体の機械的物性に関するマクロ・ミクロの分子構造と高周波磁界との関係が、本発明者により実験主体に詳細に検討されて本発明が見いだされた。
（ａ）第一の本発明は、高周波磁界を利用してプラスチック成形体の機械的物性を向上させるプラスチック成形体の改質法を提供すること、を目的とする。
（ｂ）第一の本発明は、高周波磁界を利用してはプラスチック成形体の形状に制約されることなくその機械的物性を向上させるプラスチック成形体の改質法を提供すること、をも目的とする。
（ｃ）第一の本発明は、高周波磁界を利用してプラスチック成形体の機械的物性の向上を制御して行うことを可能にするおこなうことをプラスチック成形体の改質法を提供すること、をも目的とする。
また、第二の本発明は、第一の本発明によるプラスチック成形体の改質法を行うのに適するプラスチック成形体の改質装置を提供すること、を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第一の本発明（請求項１に記載の本発明）によるプラスチック成形体の改質法は、プラスチック成形体を機械的物性の向上に有効な高周波磁界内に向上効果が生ずる時間滞留させること、を特徴とする。
第二の本発明（請求項２に記載の本発明）によるプラスチック成形体の改質装置は、プラスチック成形体の機械的物性の向上に有効な磁界の高周波を出力するパルスジェネレ−タと、それらの高周波信号を３５０Ａ以上に増幅する増幅手段と、その増幅高周波信号からの磁界発生手段とを備える高周波磁界発生装置と、それから発生する高周波磁界内にプラスチック成形体を保持する装置とを備えること、を特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のプラスチック成形体の改質法及びその改質装置の実施の形態を図１〜図６に基づいて具体的に説明する。図１〜図６は、本発明の実施の形態の好適な具体例ではあるが、本発明に包含される多様な実施の形態の一部の例示である。なお、図１〜図６にぼいて、同一符号を付したものは、同一若しくは同等のものを示している。
【０００６】
〔第一の本発明によるプラスチック成形体の改質法〕：
第一の本発明のプラスチック成形体の改質法（以下において、改質法と略称することがある）は、高周波磁界の条件（例えば、高周波波形、高周波周波数等）とそれにプラスチック成形体が滞留する条件（例えば、滞留時間等）とによっては、プラスチック成形体の機械的物性が向上するという本発明で見いだされた実験的事実を基礎としている（後記実施例を参照）。
【０００７】
図１は、本発明による改質法の実施の形態の一具体例を示す説明図であって、パルスジエネレ−タ（ファンクション・ジエネレ−タ、波形発生器、任意波形発生器、信号発生器等とも称される）１からプラスチック成形体の機械的物性の向上に有効な波形の高周波信号を発生させて、その高周波信号をＬＣ共振装置（ＬＣ共振回路）２で増幅して磁界発生装置（コイル）３に送信して強力な高周波磁界を生じさせる。
プラスチック成形体５は、磁界透過性部材からなるテ−ブル上に載置される等して高周波磁界内４に保持されて必要時間滞留する。滞留時間（高周波処理に要する時間）は、プラスチック成形体５の機械的物性を工業的に有効な程度に向上（例えば、機械的物性の数％の向上）させる時間であって、実験により具体的な定めることが可能である（後記実施例を参照）。なお、滞留時間は、高周波磁界の条件の改良によって短縮が可能である。
【０００８】
パルスジエネレ−タ１から出力の高周波信号は、例えば、３〜３０ＭＨＺ　の信号であればよく、特に、７〜２４ＭＨＺ　の高周波信号であると、その増幅によって、プラスチック成形体の機械的物性の向上に有効な高周波磁界が得られる。
パルスジエネレ−タ１の出力高周波信号は、三角波若しくは方形波の高周波信号であると、その増幅によって、プラスチック成形体５の機械的物性の向上に有効な高周波磁界を得るのが容易である。
本発明での実験的事実からは、高周波信号が３５０Ａ以上、好ましくは、４５０Ａ以上、特に好ましくは、８００Ａ以上、の電流であると、プラスチック成形体５の機械的物性の向上に有効な高周波磁界を磁界発生装置３から効率的に発生させることが容易である。
高周波信号が、１０００〜３０００Ａの電流であると、プラスチック成形体５の機械的物性の向上が容易であって、それ以上の電流であるとより容易になる。
高周波信号は、例えば、上限を５０００〜２００００Ａの電流にすることも可能ではあるが、磁界発生装置３等での装置からする制約を受けることになる。
パルスジエネレ−タ１、ＬＣ共振装置２及び磁界発生装置３は、公知の装置を利用してもよく、新たに創作してもよい。
【０００９】
第一の本発明の対象となるプラスチック成形体は、各種の成形加工法（例えば、圧縮成形法、移送成形法、押出成形法、射出成形法、吹込成形法、真空成形法、加圧成形法等）によることが可能で、硬質及び軟質のいずれの成形体であってもよく、形状については制約がない。
プラスチック成形体の樹脂原料は、代表的には、熱可塑性樹脂（例えば、ポリエチレン（線状ポリエチレンを含む）、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレ−ト等の単独重合体及び共重合体等）であるが、高周波磁界の放射による機械的物性の向上が可能であれば、熱硬化性樹脂（例えば、ポリカ−ボネ−ト、フエノ−ル樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等）であることも可能である。
プラスチック配合剤（例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、固体潤滑剤、難燃剤、熱安定剤、帯電防止剤等）は、成形用の樹脂原料に含まれているものであれば、高周波磁界による機械的物性の向上の効果を特に阻害することがない。
【００１０】
プラスチック成形体の樹脂原料が、結晶核剤存在下に重合された結晶性熱可塑性樹脂（代表的には、ポリプロピレの単独重合体及び共重合体）である場合には、三角波若しくは方形波の高周波磁界（特に、７〜２４ＭＨＺ　の高周波磁界）による機械的物性の向上に有効である。
樹脂原料としてのポリプロピレは、単独重合体及び共重合体のいずれであってもよく、そのメルトフロ−レ−トが、例えば、０．１〜２７０ｇ／１０分の広い範囲のものであっても使用可能である。ポリプロピレ共重合体は、工業的には、エチレンを共単量体とするのが代表的ではあるが、エチレン以外の共単量体との共重合体であってもよい。
ポリプロピレに使用される結晶核剤は、公知の結晶核剤であっても本発明の効果の享受が可能であって、例えば、シリカ、タルク、ゼオライト等の無機質結晶核剤、有機リン化合物、ジベンジリデンソルビト−ル化合物、安息香酸金属塩化合物等の有機質結晶核剤及びポリ−３−メチル−１−ブテン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリシクロペンテン、ポリビニルシクロヘキセン等の高分子結晶核剤等が使用される。
【００１１】
本発明による改質法によれば、引張り強度（引張り弾性率、引張り割線弾性率、引張り耐力）、衝撃強度（引張り衝撃強度、圧縮衝撃強度、曲げ衝撃強度、ねじり衝撃強度）、せん断強度、曲げ強度、圧縮強度、ねじり強度、クリ−プ特性及び応力緩和特性等のいくつかの機械的物性が、高周波磁界処理によって向上する。
なお、プラスチック成形体の機械的物性は、一般的には、高分子主鎖の原子間結合の様式（一次結合力、二次結合力等）、高分子の繰り返し単位（分子）の結合様式、高分子の立体配置の規則性、高分子の重合度、高分子の重合様式（単独重合、共重合）、高分子の結晶性の有無、高分子の結晶構造の特性その他に影響を受けて、しかも、高分子結晶の条件（例えば、結晶化度、結晶の大きさ、結晶形状及び結晶の均一性等）によっても影響を受けるとされている。
本発明での実験的事実によれば、プラスチック成形体の機械的物性は、高周波磁界処理によって数％程度向上させることが可能である（後記実施例を参照）。
プラスチック成形体の高周波磁界処理に際しては、目的とする具体的な機械的物性の向上に適する高周波磁界の発生に要する高周波とその磁界に滞留させる時間等を予め実験により求めて、その実験結果に基づいて工業的な高周波磁界処理を行うことになる。
【００１２】
図２は、実験に基づいて作成されたプラスチック成形体の高周波磁界処理に要する時間を示す説明図であって、曲げ強度を指針として必要とする高周波磁界処理時間（図２の横軸の時間）が示されている。
図２おいて、ハッチングを施した縦方向太線２０は、有効な機械的物性の向上が得られる高周波磁界処理に要する時間の限界を示していて、縦方向太線２０よりも長い時間領域（図２の矢印方向の時間領域）では、高周波磁界処理による曲げ強度向上の効果が得られている。また、図２の横線２２は、高周波磁界処理が行われていないプラスチック成形体の曲げ強度が示していて、曲線２３は、高周波磁界処理の時間経過により曲げ強度が漸増する状態を示している。
【００１３】
〔第二の本発明によるプラスチック成形体の改質装置〕：
第二の本発明による改質装置の実施の形態を図３及び図４の具体例に基づいて説明する。
図３は、改質装置の実施の形態に一具体例を模式的に示す説明図であって、改質装置３０は、プラスチック成形体（図示を省略）を載置する磁界透過性部材（例えば、ガラス等）からなるテ−ブル３１と、その下方に配置される高周波磁界発生装置（パルスジエネレ−タ、ＬＣ共振装置、コイル等を含む）３２及び制御装置の付帯設備（図示を省略）とからなる。
テ−ブル３１は、Ｘ軸・Ｙ軸の方向で所望の位置に移動・停止が可能な機構を備えて、プラスチック成形体をして高周波磁界放射に最適な位置に移動・停止させることが可能になっている。テ−ブル３１は、上下に移動して高周波磁界発生装置３２のコイルとプラスチック成形体とを高周波磁界放射に最適な距離に設定する機構をも備えている。
【００１４】
図４は、図３のテ−ブル３１とその下方の高周波磁界発生装置３２との距離Ｌを模式的に示す説明図であって、高周波磁界処理に際しては、距離Ｌの調整によって、テ−ブル３１上のプラスチック成形体が、高周波磁界発生装置３２から発生の高周波磁界内の最適な位置に設定される。
【００１５】
なお、本発明においては、本発明の目的に沿うものであって、本発明の効果を特に害さない限りにおいては、本発明の改変あるいは部分的変更は任意であっていずれも本発明の範囲である。次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、実施例は例示であって本発明を拘束するものではない。
【００１６】
【実施例】
〈実施例１〉：
６種のプロピレンを用いて射出成形した成形板から曲げ強度を測定するための試験片（１０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍ：ＪＩＳＫ７２０３に準拠）を切断作成した。
原料樹脂のプロピレンは、結晶核存在下に重合された射出成形用グレ−ドで、曲げ強度が４０〜７２ＭＰａの範囲で、メルトフロ−レ−トが１０〜６０ｇ／１０分の範囲であった。
６種のプロピレン試験片は、シ−ルドル−ム内に設置した実験装置（小型化した図３の改質装置：図示を省略）のテ−ブル上に載置した。そして、パルスジェネレ−タから１４〜２２ＭＨＺ　の鋸波の高周波信号を出力してＬＣ共振装置により１０００Ａに増幅させてコイルに流して高周波磁界を発生させた。
６種のプロピレン試験片は、高周波磁界処理開始から、２時間、４時間、６時間及び８時間を経過した時点でＪＩＳＫ７２０３に準拠する方法で降伏曲げ強度のデ−タを得た。
図５は、６種のプロピレン試験片の高周波磁界処理時間と降伏曲げ強度の向上率との関係を示す線図であって、ハッチングを施した領域は、６種のプロピレン試験片間のデ−タのバラツキを示している。
なお、降伏曲げ強度の向上率は、高周波磁界処理した試験片の降伏曲げ強度−未処理の試験片の降伏曲げ強度／未処理の試験片の降伏曲げ強度の値を％で表示している。
【００１７】
〈実施例２〉：
実施例１と同様の６種のプロピレン試験片を、５００Ａ、８００Ａ、１３００Ａ、１５００Ａ、２０００Ａ及び２５００Ａに増幅した電流の高周波から発生の高周波磁界に曝す処理をした。５００Ａの電流の高周波から発生の高周波磁界でも、５時間以上の処理で僅かに降伏曲げ強度の向上が発現した。
２０００Ａ及び２５００Ａに増幅した電流の高周波から発生の高周波磁界では、５時間以上の処理で降伏曲げ強度が数％向上して、２時間程度の処理でも降伏曲げ強度の向上が発現した。
【００１８】
〈実施例３〉：
実施例１で使用した６種のプロピレンから丸棒試験片を作成して、実施例１と同様の条件で高周波磁界処理をして、処理開始から、２時間、４時間、６時間及び８時間を経過した時点でＪＩＳＫ７２０５に準拠する方法ですべり摩耗試験を行った。
図６は、６種の丸棒試験片の摩耗量と未処理の丸棒試験片のすべり摩耗量と表示していて、高周波磁界処理した丸棒試験片と未処理の丸棒試験片では、すべり摩耗量に差が生じた。なお、図６の横軸の数字は、６種の丸棒試験片の番号を表示している。図６に示す結果を検証するために、実施例３の実験を繰り返したが同様の結果が生じた。
【００１９】
〈実施例４〉：
実施例１で使用した６種のプロピレンから試験片を作成して、実施例１と同様の高周波磁界処理をして曲げ弾性及び降伏強度を測定した。それらは、図５と同様の傾向であった。
【００２０】
【発明の効果】
第一の本発明の改質法によれば、下記（ｉ）〜（ｉｖ）に代表される様々な効果が得られる。（ｉ）高周波磁界処理によって成形後のプラスチック成形体の機械的物性を向上させることが可能になる。
（ｉｉ）プラスチック成形体が複雑な形状であっても、その状態で機械的物性を向上させることが可能になる。
（ｉｉｉ）プラスチック成形体の機械的物性が定量的に向上させることが可能になる。
（ｉｖ）プラスチック成形体が、酸化防止剤、紫外線吸収剤、固体潤滑剤、難燃剤、熱安定剤、帯電防止剤等のプラスチック配合剤を含有していても、高周波磁界処理による効果を得ることができる。
第二の本発明の改質装置によれば、下記（ａ）及び（ｂ）に代表される様々な効果が得られる。
（ａ）成形後のプラスチック成形体の機械的物性を簡単な装置によって行うことが可能になる。
（ｂ）装置の操作条件の設定が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラスチック成形体の改質法の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】プラスチック成形体の高周波磁界処理に要する時間を示す説明図である。
【図３】プラスチック成形体の改質装置の一例を模式的に示す説明図である。
【図４】プラスチック成形体の改質装置の一例の部分を模式的に示す説明図である。
【図５】高周波磁界処理での時間経過と曲げ強度向上率との関係を示す線図である。
【図６】摩耗試験での摩耗量を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　パルスジェネレ−タ
２　　ＬＣ共振装置
３　　磁界発生装置
４　　磁界
５　　プラスチック成形体
２０　　図２の縦方向太線
２３　　図２の曲線
３０　　改質装置
３１　　テ−ブル
３２　　高周波発生装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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