JP2000204179A - シ―ト状物の連続プラズマ表面処理方法及び装置 - Google Patents
シ―ト状物の連続プラズマ表面処理方法及び装置Info
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Landscapes
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】局所的なアーク放電を起こすことなく、放電領
域全体で均一でしかも安定なプラズマ領域を形成し、柔
軟性を有するシート状基材の大気圧下でのプラズマ表面
処理を、連続的に安定して行なうことができる方法を提
供すること。 【構成】概ね大気圧下で対向電極間に交流電界を印加し
て放電プラズマを発生させ、該対向電極間にシート状物
を連続的に供給移動させることによって該シート状物を
表面処理する連続プラズマ処理方法であって、前記対向
電極が凸曲面を有する電極と、該凸曲面を有する電極と
一定の間隔を以て対向する凹曲面を有する電極から構成
されるものであり、しかもシート状物を凸曲面を有する
電極に密着させつつ移動させるとともに、凹曲面を有す
る電極に設けられた複数の通気孔からプラズマ表面処理
のためのガスを導入することを特徴とするシート状物の
連続プラズマ処理方法。
域全体で均一でしかも安定なプラズマ領域を形成し、柔
軟性を有するシート状基材の大気圧下でのプラズマ表面
処理を、連続的に安定して行なうことができる方法を提
供すること。 【構成】概ね大気圧下で対向電極間に交流電界を印加し
て放電プラズマを発生させ、該対向電極間にシート状物
を連続的に供給移動させることによって該シート状物を
表面処理する連続プラズマ処理方法であって、前記対向
電極が凸曲面を有する電極と、該凸曲面を有する電極と
一定の間隔を以て対向する凹曲面を有する電極から構成
されるものであり、しかもシート状物を凸曲面を有する
電極に密着させつつ移動させるとともに、凹曲面を有す
る電極に設けられた複数の通気孔からプラズマ表面処理
のためのガスを導入することを特徴とするシート状物の
連続プラズマ処理方法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シート状物の表面
改質やコーティングを大気圧付近の圧力で連続的に行な
う表面処理方法及びその装置に関するものである。
改質やコーティングを大気圧付近の圧力で連続的に行な
う表面処理方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】大気圧付近の圧力下で発生させた放電プ
ラズマを用いて、表面改質やコーティング等の表面処理
を行なう方法は、低圧雰囲気の形成装置や圧力制御用の
装備を必要としない。このため、シート状物の処理のよ
うな大面積の処理を行なう必要がある分野において好適
に用いられている。このような処理を連続的に行なう方
法として、特開平3−143930号公報には、一対の
平行平板電極を有する処理容器内をヘリウム等からなる
プラズマ表面処理のためのガスに置換した後、同ガスを
連続的に導入つつ、大気圧下にシート状物を非気密状態
にシールされた導入口から導入して、前記平行平板電極
間を通過させ、連続的にプラズマ放電処理を施す技術が
開示されている。さらに、特開平6−2149号公報に
は、一対の平行平板電極の少なくとも一方を複数の通気
孔を有するものとし、該通気孔からプラズマ表面処理の
ためのガスを連続的に供給しながら、シート状物を前記
平行平板電極間を通過させることにより、連続的にプラ
ズマ放電処理を施す技術も開示されている。
ラズマを用いて、表面改質やコーティング等の表面処理
を行なう方法は、低圧雰囲気の形成装置や圧力制御用の
装備を必要としない。このため、シート状物の処理のよ
うな大面積の処理を行なう必要がある分野において好適
に用いられている。このような処理を連続的に行なう方
法として、特開平3−143930号公報には、一対の
平行平板電極を有する処理容器内をヘリウム等からなる
プラズマ表面処理のためのガスに置換した後、同ガスを
連続的に導入つつ、大気圧下にシート状物を非気密状態
にシールされた導入口から導入して、前記平行平板電極
間を通過させ、連続的にプラズマ放電処理を施す技術が
開示されている。さらに、特開平6−2149号公報に
は、一対の平行平板電極の少なくとも一方を複数の通気
孔を有するものとし、該通気孔からプラズマ表面処理の
ためのガスを連続的に供給しながら、シート状物を前記
平行平板電極間を通過させることにより、連続的にプラ
ズマ放電処理を施す技術も開示されている。
【0003】しかしながら、このような連続処理方法で
は、一対の平行平板電極間をシート状物が移動するとい
う構成であるため、シート状物の移動速度が速くなる
と、揺れ、浮き上がり等シート状物に不安定な動きが生
じるようになり、電極との間で局所的なアーク放電を起
こし易いという問題があった。さらに、このようなシー
ト状物の不安定な動きは、放電領域における処理ガス圧
力の不均一をもたらし、その結果として、放電プラズマ
が不安定となるという問題があった。そして、この問題
を避けるために、両電極の間隔を広げると、プラズマ発
生可能なガスの種類が制限されてしまうという問題があ
った。
は、一対の平行平板電極間をシート状物が移動するとい
う構成であるため、シート状物の移動速度が速くなる
と、揺れ、浮き上がり等シート状物に不安定な動きが生
じるようになり、電極との間で局所的なアーク放電を起
こし易いという問題があった。さらに、このようなシー
ト状物の不安定な動きは、放電領域における処理ガス圧
力の不均一をもたらし、その結果として、放電プラズマ
が不安定となるという問題があった。そして、この問題
を避けるために、両電極の間隔を広げると、プラズマ発
生可能なガスの種類が制限されてしまうという問題があ
った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の不都合を解消すべく提案されたものである。
すなわち、本発明は、対向電極間を通過する際の被処理
シート状物の不安定な動きをなくすことによって、局所
的なアーク放電を起こすことなく、放電領域全体で安定
な放電プラズマ処理を行うことができる、大気圧下で連
続的にシート状物のプラズマ表面処理を行なう方法、な
らびにそのための装置を提供することを目的とする。
従来技術の不都合を解消すべく提案されたものである。
すなわち、本発明は、対向電極間を通過する際の被処理
シート状物の不安定な動きをなくすことによって、局所
的なアーク放電を起こすことなく、放電領域全体で安定
な放電プラズマ処理を行うことができる、大気圧下で連
続的にシート状物のプラズマ表面処理を行なう方法、な
らびにそのための装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意研究を行った。その結果、凸曲面、
凹曲面を有する電極を用い、シート状物を、凸曲面を有
する電極に密着させつつ移動させ、対向電極間で放電プ
ラズマ処理することによって上記課題が解決できること
を見いだし本発明に至った。また、上記した対向電極を
構成要素とするプラズマ表面処理装置によって上記課題
が解決できることを見いだし本発明に至った。すなわち
本発明によれば、概ね大気圧下で対向電極間に交流電界
を印加して放電プラズマを発生させ、該対向電極間にシ
ート状物を連続的に供給移動させることによって該シー
ト状物を表面処理する連続プラズマ処理方法であって、
前記対向電極が凸曲面を有する電極と、該凸曲面を有す
る電極と一定の間隔を以て対向する凹曲面を有する電極
から構成されるものであり、しかもシート状物を凸曲面
を有する電極に密着させつつ移動させるとともに、凹曲
面を有する電極に設けられた複数の通気孔からプラズマ
表面処理のためのガスを導入することを特徴とするシー
ト状物の連続プラズマ処理方法が提供される。
を解決するため鋭意研究を行った。その結果、凸曲面、
凹曲面を有する電極を用い、シート状物を、凸曲面を有
する電極に密着させつつ移動させ、対向電極間で放電プ
ラズマ処理することによって上記課題が解決できること
を見いだし本発明に至った。また、上記した対向電極を
構成要素とするプラズマ表面処理装置によって上記課題
が解決できることを見いだし本発明に至った。すなわち
本発明によれば、概ね大気圧下で対向電極間に交流電界
を印加して放電プラズマを発生させ、該対向電極間にシ
ート状物を連続的に供給移動させることによって該シー
ト状物を表面処理する連続プラズマ処理方法であって、
前記対向電極が凸曲面を有する電極と、該凸曲面を有す
る電極と一定の間隔を以て対向する凹曲面を有する電極
から構成されるものであり、しかもシート状物を凸曲面
を有する電極に密着させつつ移動させるとともに、凹曲
面を有する電極に設けられた複数の通気孔からプラズマ
表面処理のためのガスを導入することを特徴とするシー
ト状物の連続プラズマ処理方法が提供される。
【0006】また、より好ましくは、凸曲面を有する電
極が円柱形形状を有し、回転可能なロールであることを
特徴とする上記のシート状物の連続プラズマ処理方法が
提供される。
極が円柱形形状を有し、回転可能なロールであることを
特徴とする上記のシート状物の連続プラズマ処理方法が
提供される。
【0007】さらに、(A)凸曲面を有する電極、
(B)凸曲面を有する電極と一定の間隔を以て対向し、
プラズマ場にプラズマ表面処理のためのガスを導入する
ための複数の通気口が設けられた凹曲面を有する電極、
(C)凸曲面を有する電極と凹曲面を有する電極から構
成される対向電極間に放電プラズマを発生させるための
交流電圧印可装置、(D)シート状物を、凸曲面を有す
る電極に密着させつつ移動させる機能を有する搬送駆動
装置、からなることを特徴とするシート状物の連続プラ
ズマ表面処理装置が提供される。
(B)凸曲面を有する電極と一定の間隔を以て対向し、
プラズマ場にプラズマ表面処理のためのガスを導入する
ための複数の通気口が設けられた凹曲面を有する電極、
(C)凸曲面を有する電極と凹曲面を有する電極から構
成される対向電極間に放電プラズマを発生させるための
交流電圧印可装置、(D)シート状物を、凸曲面を有す
る電極に密着させつつ移動させる機能を有する搬送駆動
装置、からなることを特徴とするシート状物の連続プラ
ズマ表面処理装置が提供される。
【0008】また、より好ましくは、凸曲面を有する電
極が円柱形形状を有し、回転可能なロールであることを
特徴とする上記のシート状物の連続プラズマ表面処理装
置が提供される。
極が円柱形形状を有し、回転可能なロールであることを
特徴とする上記のシート状物の連続プラズマ表面処理装
置が提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、大気圧下で対向電極を
用いシート状物(以下単に、シートと略称することがあ
る)にプラズマ放電処理を行うにあたって、凸曲面を有
する電極、凹曲面を有する電極から構成される対向電極
を用い、シート状の基材を、凸曲面を有する電極に密着
させつつ移動させ、該対向電極間で放電プラズマ処理す
ることを骨子とするものである。このようにシートを、
凸曲面を有する電極に密着させつつ移動させながらプラ
ズマ放電処理を行うことによって、シートの移動速度を
速く設定しても、揺れ、浮き上がり等シートに不安定な
動きが生じることがなく、シートと電極との間で局所的
なアーク放電が発生したり放電プラズマが不安定になる
という問題がなくなる。また、両電極の間隔を狭く設定
できるため、使用するプラズマ表面処理のために用いる
ガスの選択の自由度が従来の平面電極を用いていた場合
に比べて格段に広がる。以下本発明を詳細に説明する。
用いシート状物(以下単に、シートと略称することがあ
る)にプラズマ放電処理を行うにあたって、凸曲面を有
する電極、凹曲面を有する電極から構成される対向電極
を用い、シート状の基材を、凸曲面を有する電極に密着
させつつ移動させ、該対向電極間で放電プラズマ処理す
ることを骨子とするものである。このようにシートを、
凸曲面を有する電極に密着させつつ移動させながらプラ
ズマ放電処理を行うことによって、シートの移動速度を
速く設定しても、揺れ、浮き上がり等シートに不安定な
動きが生じることがなく、シートと電極との間で局所的
なアーク放電が発生したり放電プラズマが不安定になる
という問題がなくなる。また、両電極の間隔を狭く設定
できるため、使用するプラズマ表面処理のために用いる
ガスの選択の自由度が従来の平面電極を用いていた場合
に比べて格段に広がる。以下本発明を詳細に説明する。
【0010】本発明においてプラズマ放電処理が可能な
シート状物としては、巻き取りや巻き出し等の操作が可
能な程度の柔軟性を有する材料であればとくに限定され
ず、例えば、プラスチック、金属をその素材とするもの
でもよく、紙、布、不職布等であってもかまわず、さら
にこれらが複数種貼り合わされたものであってよいが、
プラスチックを素材とするものが本発明の効果をより有
効に享受できる。このようなプラスチックとしては、ポ
リエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹
脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタ
レート等のポリエステル、ナイロン6やナイロン12等
のポリアミド系樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニー
ル、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリイ
ミド、ポリテトラフルオロエチレン等のシートあるいは
フィルムが使用でき、これらが複数種貼り合わせされた
もの、あるいはこれらがプラスチック以外を素材とする
シート状物と貼り合わせされたものであってもよい。さ
らにこれらシート状物は表面が平滑なものであっても凹
凸を有するものであってもよく、また、シート状物は無
孔質でも多孔質でも構わない。さらに加えて、延伸され
たものでも、未延伸のものでも構わない。
シート状物としては、巻き取りや巻き出し等の操作が可
能な程度の柔軟性を有する材料であればとくに限定され
ず、例えば、プラスチック、金属をその素材とするもの
でもよく、紙、布、不職布等であってもかまわず、さら
にこれらが複数種貼り合わされたものであってよいが、
プラスチックを素材とするものが本発明の効果をより有
効に享受できる。このようなプラスチックとしては、ポ
リエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹
脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタ
レート等のポリエステル、ナイロン6やナイロン12等
のポリアミド系樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニー
ル、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリイ
ミド、ポリテトラフルオロエチレン等のシートあるいは
フィルムが使用でき、これらが複数種貼り合わせされた
もの、あるいはこれらがプラスチック以外を素材とする
シート状物と貼り合わせされたものであってもよい。さ
らにこれらシート状物は表面が平滑なものであっても凹
凸を有するものであってもよく、また、シート状物は無
孔質でも多孔質でも構わない。さらに加えて、延伸され
たものでも、未延伸のものでも構わない。
【0011】本発明で使用されるプラズマ表面処理のた
めのガスは、プラズマの発生、およびシート表面の処理
の目的で用いられるものである。そして通常このガスは
希ガス、または希ガスと処理ガスとの混合ガスである。
そして上記した希ガスの中で最も好ましいのはヘリウム
である。また、アルゴンも好適に用いることができる
めのガスは、プラズマの発生、およびシート表面の処理
の目的で用いられるものである。そして通常このガスは
希ガス、または希ガスと処理ガスとの混合ガスである。
そして上記した希ガスの中で最も好ましいのはヘリウム
である。また、アルゴンも好適に用いることができる
【0012】一方、処理ガスは表面処理の目的に応じて
適宜選択される。例えば、シート状物に撥水性を付与す
るためには、4弗化エチレン、6弗化プロピレン等のフ
ッ化エチレン列炭化水素化合物、4弗化メタン、6弗化
エタン等のフッ素化メタン列炭化水素化合物、またはフ
ッ素原子を含む側鎖のついた鎖状炭化水素、あるいはフ
ッ素化芳香族炭化水素などの官能基を有する有機化合物
を用いることができる。
適宜選択される。例えば、シート状物に撥水性を付与す
るためには、4弗化エチレン、6弗化プロピレン等のフ
ッ化エチレン列炭化水素化合物、4弗化メタン、6弗化
エタン等のフッ素化メタン列炭化水素化合物、またはフ
ッ素原子を含む側鎖のついた鎖状炭化水素、あるいはフ
ッ素化芳香族炭化水素などの官能基を有する有機化合物
を用いることができる。
【0013】また、シート状物に親水性を付与する場合
には、処理ガスとして、カルボニル基、ヒドロキシル
基、アミノ基等の官能基を有する層を表面に形成させる
ことができる炭化水素化合物のガスやその蒸気を選択す
る。より具体的には、メタン、エタン、プロパン、ブタ
ン等のアルカン系化合物、エチレン、プロピレン、ブテ
ン等のアルケン系化合物、ペンタジエン、ブタンジエン
等のアルカジエン系化合物、アセチレン、メチルアセチ
レン等のアルキン系化合物、ベンゼン、トルエン、ナフ
タレン等の芳香族炭化水素系化合物、シクロプロパン、
シクロヘキセン等のシクロアルカン系化合物、シクロペ
ンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケン系化合物、
メタノール、エタノール等のアルコール系化合物、アセ
トン、メチルエチルケトン等のケトン系化合物、メタナ
ール、エタナール等のアルデヒド系化合物等が挙げられ
る。また、他の処理ガスとして、酸素ガス、窒素酸化物
ガス、硫黄酸化物ガス、水素ガス、アンモニア、水蒸気
等の無機ガスを用いてもよい。
には、処理ガスとして、カルボニル基、ヒドロキシル
基、アミノ基等の官能基を有する層を表面に形成させる
ことができる炭化水素化合物のガスやその蒸気を選択す
る。より具体的には、メタン、エタン、プロパン、ブタ
ン等のアルカン系化合物、エチレン、プロピレン、ブテ
ン等のアルケン系化合物、ペンタジエン、ブタンジエン
等のアルカジエン系化合物、アセチレン、メチルアセチ
レン等のアルキン系化合物、ベンゼン、トルエン、ナフ
タレン等の芳香族炭化水素系化合物、シクロプロパン、
シクロヘキセン等のシクロアルカン系化合物、シクロペ
ンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケン系化合物、
メタノール、エタノール等のアルコール系化合物、アセ
トン、メチルエチルケトン等のケトン系化合物、メタナ
ール、エタナール等のアルデヒド系化合物等が挙げられ
る。また、他の処理ガスとして、酸素ガス、窒素酸化物
ガス、硫黄酸化物ガス、水素ガス、アンモニア、水蒸気
等の無機ガスを用いてもよい。
【0014】さらに、処理ガスとして、Si、Ti、S
n、Zn等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン
化合物、金属アルコラート等を用いることにより、Si
O2、TiO2、SnO2、ZnO等の金属酸化物薄膜を
シート表面に形成させることができる。このような金属
酸化物が形成されたシートはガスバリアー性、光機能
性、導電性等を有するという特徴を有している。
n、Zn等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン
化合物、金属アルコラート等を用いることにより、Si
O2、TiO2、SnO2、ZnO等の金属酸化物薄膜を
シート表面に形成させることができる。このような金属
酸化物が形成されたシートはガスバリアー性、光機能
性、導電性等を有するという特徴を有している。
【0015】なお、上記した処理ガスとして用いる化合
物は、単独で用いてもよく、その目的によっては2種以
上を併用してもよい。また、上記処理ガスと希ガスを混
合して用いる場合の混合割合は、使用する希ガスと処理
ガスの種類によって適宜決定されるが、処理ガスの濃度
が10体積%を超えると、交流電界を印可しても均一な
放電プラズマの発生が難しくなることから、0.01〜
10体積%が好ましく、より好ましくは0.01〜5体
積%である。
物は、単独で用いてもよく、その目的によっては2種以
上を併用してもよい。また、上記処理ガスと希ガスを混
合して用いる場合の混合割合は、使用する希ガスと処理
ガスの種類によって適宜決定されるが、処理ガスの濃度
が10体積%を超えると、交流電界を印可しても均一な
放電プラズマの発生が難しくなることから、0.01〜
10体積%が好ましく、より好ましくは0.01〜5体
積%である。
【0016】次に、本発明のシート状物の連続プラズマ
表面処理方法及び装置を、図面を参照しつつより詳細に
説明する。図1は、本発明のシート状物の連続プラズマ
表面処理装置の一実施形態を示す模式断面図である。ま
た、図2は、図1に示した装置の模式斜視図である。さ
らに図3は、図1に示した装置を構成する凹曲面を有す
る電極を別の角度からみた模式斜視図である。この実施
形態において、連続プラズマ表面処理装置1は、凸曲面
を有する電極2としてロール状物が用いられており、該
凸曲面を有する電極2と一定の間隔を以て、凹曲面を有
する電極3が配置されている。そして、該凹曲面を有す
る電極3は前記ロール状物と同心円形状の凹曲面が形成
されている。また該凹曲面には図3に示すごとく多数の
通気口31が形成されており、ここから、プラズマ表面
処理のためのガスが導入される。通気口の大きさ、数、
及び配置に特に制限はなく、電極の内径寸法、巾、シー
トの移動速度等の諸条件に応じて適宜選択されるが、安
定したプラズマの発生のためには、できるだけ小さい孔
を、できるだけ多く、できるだけ均一に配置することが
望ましい。さらに、前記通気孔が開口する面の上に多孔
質体を設けておき、前記通気孔から導入される同ガスが
前記多孔質体を通ってプラズマに入るようにすることも
できる。
表面処理方法及び装置を、図面を参照しつつより詳細に
説明する。図1は、本発明のシート状物の連続プラズマ
表面処理装置の一実施形態を示す模式断面図である。ま
た、図2は、図1に示した装置の模式斜視図である。さ
らに図3は、図1に示した装置を構成する凹曲面を有す
る電極を別の角度からみた模式斜視図である。この実施
形態において、連続プラズマ表面処理装置1は、凸曲面
を有する電極2としてロール状物が用いられており、該
凸曲面を有する電極2と一定の間隔を以て、凹曲面を有
する電極3が配置されている。そして、該凹曲面を有す
る電極3は前記ロール状物と同心円形状の凹曲面が形成
されている。また該凹曲面には図3に示すごとく多数の
通気口31が形成されており、ここから、プラズマ表面
処理のためのガスが導入される。通気口の大きさ、数、
及び配置に特に制限はなく、電極の内径寸法、巾、シー
トの移動速度等の諸条件に応じて適宜選択されるが、安
定したプラズマの発生のためには、できるだけ小さい孔
を、できるだけ多く、できるだけ均一に配置することが
望ましい。さらに、前記通気孔が開口する面の上に多孔
質体を設けておき、前記通気孔から導入される同ガスが
前記多孔質体を通ってプラズマに入るようにすることも
できる。
【0017】凸曲面を有する電極2、凹曲面を有する電
極3の材質は、金属であれば特に限定されず、ステンレ
ス系鋼、真鍮、炭素鋼、超鋼等の合金や、銅、アルミニ
ウム等が挙げられ、これらを単体もしくは適宜組み合わ
せて使用することができる。なお、凸曲面を有する電極
2、凹曲面を有する電極3のお互い対向する面の少なく
とも一方は固体誘電体で被覆されていることが望まし
い。固体誘電体の材質としては、ガラス、セラミック
ス、耐熱プラスチック等のものを例示することができ
る。また電極表面の被覆形態として、電極の金属表面を
酸化することによる金属酸化物被膜の形成も好適であ
る。
極3の材質は、金属であれば特に限定されず、ステンレ
ス系鋼、真鍮、炭素鋼、超鋼等の合金や、銅、アルミニ
ウム等が挙げられ、これらを単体もしくは適宜組み合わ
せて使用することができる。なお、凸曲面を有する電極
2、凹曲面を有する電極3のお互い対向する面の少なく
とも一方は固体誘電体で被覆されていることが望まし
い。固体誘電体の材質としては、ガラス、セラミック
ス、耐熱プラスチック等のものを例示することができ
る。また電極表面の被覆形態として、電極の金属表面を
酸化することによる金属酸化物被膜の形成も好適であ
る。
【0018】また、図1〜3においては凸曲面を有する
電極2として、駆動されて回転可能なロール状物を想定
したが、駆動されることなく自由回転する形態であって
もよい。さらに、凸曲面を有する電極2が固定されてお
り、この表面をシートが滑動するような形態であっても
よい。この凸曲面を有する電極2の表面をシートが滑動
するような形態にあっては、該電極はロール状である必
要はなく、半円柱形、部分円柱形であってもかまわな
い。さらに、それと一定の間隔を以て対向する形状の凹
曲面形状を有する電極を用いるのであれば、凸曲面を有
する電極として楕円柱形、部分楕円柱形等特殊な形状を
有する電極を用いることもできる。
電極2として、駆動されて回転可能なロール状物を想定
したが、駆動されることなく自由回転する形態であって
もよい。さらに、凸曲面を有する電極2が固定されてお
り、この表面をシートが滑動するような形態であっても
よい。この凸曲面を有する電極2の表面をシートが滑動
するような形態にあっては、該電極はロール状である必
要はなく、半円柱形、部分円柱形であってもかまわな
い。さらに、それと一定の間隔を以て対向する形状の凹
曲面形状を有する電極を用いるのであれば、凸曲面を有
する電極として楕円柱形、部分楕円柱形等特殊な形状を
有する電極を用いることもできる。
【0019】さらに、凸曲面を有する電極2の表面温度
を制御するようにすることもできる。このためには、凸
曲面を有する電極2内部に所定温度の熱媒を循環させる
ようにしたり、凸曲面を有する電極2の表面に温度を感
知するセンサーを取り付けておき、温度調節器を介し
て、ヒーター加熱、熱媒加熱、熱媒冷却等を行うように
する等公知の手段が用いられる。このように凸曲面を有
する電極2の表面温度を制御できる機能が付与されてい
ると、例えば、耐熱性の低い合成樹脂からなるシートの
場合、これを冷却しつつプラズマ放電処理が行える。逆
に、耐熱性を有するシートにあっては加熱しつつプラズ
マ処理を行え、ガスの種類によってはプラズマ処理効果
が向上する。
を制御するようにすることもできる。このためには、凸
曲面を有する電極2内部に所定温度の熱媒を循環させる
ようにしたり、凸曲面を有する電極2の表面に温度を感
知するセンサーを取り付けておき、温度調節器を介し
て、ヒーター加熱、熱媒加熱、熱媒冷却等を行うように
する等公知の手段が用いられる。このように凸曲面を有
する電極2の表面温度を制御できる機能が付与されてい
ると、例えば、耐熱性の低い合成樹脂からなるシートの
場合、これを冷却しつつプラズマ放電処理が行える。逆
に、耐熱性を有するシートにあっては加熱しつつプラズ
マ処理を行え、ガスの種類によってはプラズマ処理効果
が向上する。
【0020】また、電源部4としては交流電源が用いら
れる。本発明においてプラズマを発生させるために交流
電源から供給される交流電界の周波数は1kHz〜10
0MHzが好ましい。また、上記交流電界としてパルス
化された電圧を印可しても構わないし、上記交流電界に
直流を重畳して用いても構わない。例としては、工業的
によく用いられる13.56MHzのものを使用するこ
とができる。プラズマの発生は、電圧を電極に印可する
ことによって発生させるが、適当な電界強度は、使用す
る電極等の材質、形状、大きさ等により変化するため、
これらを考慮して適宜選定できる。電界強度が低すぎる
と、プラズマを発生させることができず、反対に、電界
強度が高すぎるとプラズマがアーク放電に移行してしま
う。
れる。本発明においてプラズマを発生させるために交流
電源から供給される交流電界の周波数は1kHz〜10
0MHzが好ましい。また、上記交流電界としてパルス
化された電圧を印可しても構わないし、上記交流電界に
直流を重畳して用いても構わない。例としては、工業的
によく用いられる13.56MHzのものを使用するこ
とができる。プラズマの発生は、電圧を電極に印可する
ことによって発生させるが、適当な電界強度は、使用す
る電極等の材質、形状、大きさ等により変化するため、
これらを考慮して適宜選定できる。電界強度が低すぎる
と、プラズマを発生させることができず、反対に、電界
強度が高すぎるとプラズマがアーク放電に移行してしま
う。
【0021】そして、駆動装置51〜53は、シートの
供給、引取を行うために用いられるものであり、シート
の移動に用いられる公知の手段が用いられる。図1、2
で示した実施形態では、巻出ロール51、巻取ロール5
2、補助ロール53等からなる駆動装置が用いられてい
る。この際、シート7が凸曲面を有する電極に適度な力
で密着するように、補助ロールのいずれかに張力センサ
ーを取り付け、この信号に応じて、シートの供給側に備
えられた制動装置を制御するようにするのがより好まし
い。
供給、引取を行うために用いられるものであり、シート
の移動に用いられる公知の手段が用いられる。図1、2
で示した実施形態では、巻出ロール51、巻取ロール5
2、補助ロール53等からなる駆動装置が用いられてい
る。この際、シート7が凸曲面を有する電極に適度な力
で密着するように、補助ロールのいずれかに張力センサ
ーを取り付け、この信号に応じて、シートの供給側に備
えられた制動装置を制御するようにするのがより好まし
い。
【0022】ここでシート7は、少なくとも、凸曲面を
有する電極2の円周表面のうち凹曲面を有する電極3が
オーバーラップしている部分では、補助ロール53の使
用等により凸曲面を有する電極2の円周表面に密着させ
られている。このようにしてシート7が、前記凸曲面を
有する電極2の回転を伴いながらプラズマ中を連続的に
移動することで、前記凸曲面を有する電極2への密着面
と反対の面への処理が達成される。
有する電極2の円周表面のうち凹曲面を有する電極3が
オーバーラップしている部分では、補助ロール53の使
用等により凸曲面を有する電極2の円周表面に密着させ
られている。このようにしてシート7が、前記凸曲面を
有する電極2の回転を伴いながらプラズマ中を連続的に
移動することで、前記凸曲面を有する電極2への密着面
と反対の面への処理が達成される。
【0023】図4は、図1〜3で示した本発明の表面処
理装置の一変形例を示す模式断面図である。すなわち、
ロール状物から構成された凸曲面を有する電極2に対向
して、該電極の円周の約70%を覆うことができる凹曲
面を有する電極3が配置されている。本発明の表面処理
方法及び装置においては、図4に示すように凸曲面を有
する電極2のできるだけ多くの部分を凹曲面を有する電
極3で覆うことで、プラズマの発生空間を広く取れ、し
かもより安定した処理を行なうことが可能となる。
理装置の一変形例を示す模式断面図である。すなわち、
ロール状物から構成された凸曲面を有する電極2に対向
して、該電極の円周の約70%を覆うことができる凹曲
面を有する電極3が配置されている。本発明の表面処理
方法及び装置においては、図4に示すように凸曲面を有
する電極2のできるだけ多くの部分を凹曲面を有する電
極3で覆うことで、プラズマの発生空間を広く取れ、し
かもより安定した処理を行なうことが可能となる。
【0024】図5は、図1〜3で示した本発明の表面処
理方法及び装置をより好ましく変形した形態を示す模式
断面図である。また、図6は同形態の模式斜視図であ
る。同形態においては、プラズマ表面処理のためのガス
が漏洩するのを極力防止する目的で、凸曲面を有する電
極と、凹曲面を有する金属電極とが形成するプラズマの
発生空間が、絶縁体によりシールされている。このこと
により、より安定なプラズマ処理を行なうことができ
る。
理方法及び装置をより好ましく変形した形態を示す模式
断面図である。また、図6は同形態の模式斜視図であ
る。同形態においては、プラズマ表面処理のためのガス
が漏洩するのを極力防止する目的で、凸曲面を有する電
極と、凹曲面を有する金属電極とが形成するプラズマの
発生空間が、絶縁体によりシールされている。このこと
により、より安定なプラズマ処理を行なうことができ
る。
【0025】すなわち図5より明らかなように、供給さ
れたシート7がプラズマ発生の発生空間に供給される部
分と、プラズマの発生空間から排出される部分におい
て、シール部材6によってシールがなされている。ま
た、図6より明らかなように、凸曲面を有する電極と、
凹曲面を有する電極金属との側面部もシール部材6によ
ってシールがなされている。この形態において用いられ
るシール部材6は絶縁性を有する素材からなるものが用
いられ、特にシートと接触してもその表面を傷つけない
プラスチック製のものが好ましい。
れたシート7がプラズマ発生の発生空間に供給される部
分と、プラズマの発生空間から排出される部分におい
て、シール部材6によってシールがなされている。ま
た、図6より明らかなように、凸曲面を有する電極と、
凹曲面を有する電極金属との側面部もシール部材6によ
ってシールがなされている。この形態において用いられ
るシール部材6は絶縁性を有する素材からなるものが用
いられ、特にシートと接触してもその表面を傷つけない
プラスチック製のものが好ましい。
【0026】
【実施例】以下本発明を、実施例を用いてより詳細に説
明する。
明する。
【0027】[実施例1]ここでは、第1図及び第2図に
概略を示した連続プラズマ表面処理装置を用いた。な
お、凸曲面を有する電極としては半径25mm、幅15
0mmのアルミニウム製の金属ロール電極を用い、凹曲
面を有する電極として前記金属ロール電極に相対する形
状を有するアルミニウム製の半円筒電極を用いた(曲面
の曲率半径:25.5mm、幅100mm)。なお半円
筒電極の金属ロール電極と対向する面には酸化処理がな
され、固体誘電体層が形成されている。また同面には内
径約0.5mmの通気孔が縦横に4mm間隔で多数設け
られている。そして、巻出ロール、巻取ロール等から構
成される搬送駆動装置を使用した。また、金属ロール電
極も巻き取りロールの速度と同調して駆動させた。この
ような装置を用いて、以下に示す操作に従い、厚さ80
μmのポリエチレンシートの表面に第1表に示した如
く、処理速度を変えながら、親水化処理を施し、処理後
のポリエチレンシート表面の接触角を測定した。結果を
第1表に示す。 <操作>まず、第1図及び第2図に示した如く、被処理
物であるポリエチレンシート7を通紙し、巻取ロールを
回転させて前記ポリエチレンシートを所定の移動速度で
連続的に動かした。次に、半円筒構造の金属電極の通気
孔からプラズマ表面処理のためのガスとしてヘリウムを
一定流量で供給しながら、電源より前記金属ロール電極
と前記半円筒電極の間に13.56MHzの高周波を印
加してプラズマ領域を形成し、前記ポリエチレンシート
の表面を連続的に表面処理した。
概略を示した連続プラズマ表面処理装置を用いた。な
お、凸曲面を有する電極としては半径25mm、幅15
0mmのアルミニウム製の金属ロール電極を用い、凹曲
面を有する電極として前記金属ロール電極に相対する形
状を有するアルミニウム製の半円筒電極を用いた(曲面
の曲率半径:25.5mm、幅100mm)。なお半円
筒電極の金属ロール電極と対向する面には酸化処理がな
され、固体誘電体層が形成されている。また同面には内
径約0.5mmの通気孔が縦横に4mm間隔で多数設け
られている。そして、巻出ロール、巻取ロール等から構
成される搬送駆動装置を使用した。また、金属ロール電
極も巻き取りロールの速度と同調して駆動させた。この
ような装置を用いて、以下に示す操作に従い、厚さ80
μmのポリエチレンシートの表面に第1表に示した如
く、処理速度を変えながら、親水化処理を施し、処理後
のポリエチレンシート表面の接触角を測定した。結果を
第1表に示す。 <操作>まず、第1図及び第2図に示した如く、被処理
物であるポリエチレンシート7を通紙し、巻取ロールを
回転させて前記ポリエチレンシートを所定の移動速度で
連続的に動かした。次に、半円筒構造の金属電極の通気
孔からプラズマ表面処理のためのガスとしてヘリウムを
一定流量で供給しながら、電源より前記金属ロール電極
と前記半円筒電極の間に13.56MHzの高周波を印
加してプラズマ領域を形成し、前記ポリエチレンシート
の表面を連続的に表面処理した。
【0028】
【表1】
【0029】表1より、シートの移動速度を変えても、
いずれも処理無しのものに比べて接触角が小さくなって
おり、ポリエチレンシート表面が連続的に親水化された
ことが明らかである。プラズマ放電処理中は、ポリエチ
レンシートが張力によりロール表面に密着状態になるた
め、0.5mmという非常に狭い電極間隔にもかかわら
ず、前記ポリエチレンシートの電極への接触による局所
的なアーク放電等はみられず、均一な親水化が行なえ
た。
いずれも処理無しのものに比べて接触角が小さくなって
おり、ポリエチレンシート表面が連続的に親水化された
ことが明らかである。プラズマ放電処理中は、ポリエチ
レンシートが張力によりロール表面に密着状態になるた
め、0.5mmという非常に狭い電極間隔にもかかわら
ず、前記ポリエチレンシートの電極への接触による局所
的なアーク放電等はみられず、均一な親水化が行なえ
た。
【0030】[実施例2]プラズマ表面処理のためのガス
としてヘリウム97.5体積%+酸素2.5体積%の混
合ガス用いたことを除くと、実施例1と同様の操作で、
ポリエチレンシートの親水化処理を行った。次いで処理
後のポリエチレンシート表面の接触角を測定した。結果
を第2表に示す。
としてヘリウム97.5体積%+酸素2.5体積%の混
合ガス用いたことを除くと、実施例1と同様の操作で、
ポリエチレンシートの親水化処理を行った。次いで処理
後のポリエチレンシート表面の接触角を測定した。結果
を第2表に示す。
【0031】
【表2】
【0032】表2より、シートの移動速度を変えても、
いずれも処理無しのものに比べて接触角が小さくなって
おり、ポリエチレンシート表面が連続的に親水化された
ことが明らかである。また処理ガスとして、酸素ガスを
併用することで、実施例1のヘリウムガスのみによる処
理の場合と比べて親水化の効果が増加した。また、実施
例1の場合と同様に、処理中は、ポリエチレンシートが
張力によりロール表面に密着状態になるため、0.5m
mという非常に狭い電極間隔にもかかわらず、前記ポリ
エチレンシートの電極への接触による局所的なアーク放
電等はみられず、均一な親水化が行なえた。
いずれも処理無しのものに比べて接触角が小さくなって
おり、ポリエチレンシート表面が連続的に親水化された
ことが明らかである。また処理ガスとして、酸素ガスを
併用することで、実施例1のヘリウムガスのみによる処
理の場合と比べて親水化の効果が増加した。また、実施
例1の場合と同様に、処理中は、ポリエチレンシートが
張力によりロール表面に密着状態になるため、0.5m
mという非常に狭い電極間隔にもかかわらず、前記ポリ
エチレンシートの電極への接触による局所的なアーク放
電等はみられず、均一な親水化が行なえた。
【0033】[実施例3]被処理シート状物として、厚さ
約60μmのポリプロピレンシートを用いる以外は実施
例2と同様の操作でポリプロピレンシートの親水化処理
を行った。次いで処理後のポリプロピレンシート表面の
接触角を測定した。結果を第3表に示す。
約60μmのポリプロピレンシートを用いる以外は実施
例2と同様の操作でポリプロピレンシートの親水化処理
を行った。次いで処理後のポリプロピレンシート表面の
接触角を測定した。結果を第3表に示す。
【0034】
【表3】
【0035】表3より、シートの移動速度を変えても、
いずれも処理無しのものに比べて接触角が小さくなって
おり、ポリプロピレンシート表面が連続的に親水化され
たことが明らかである。また、実施例1及び実施例2の
場合と同様に、処理中は、ポリプロピレンシートが張力
によりロール表面に密着状態になるため、0.5mmと
いう非常に狭い電極間隔にもかかわらず、前記ポリプロ
ピレンシートの電極への接触による局所的なアーク放電
等はみられず、均一な親水化が行なえた。
いずれも処理無しのものに比べて接触角が小さくなって
おり、ポリプロピレンシート表面が連続的に親水化され
たことが明らかである。また、実施例1及び実施例2の
場合と同様に、処理中は、ポリプロピレンシートが張力
によりロール表面に密着状態になるため、0.5mmと
いう非常に狭い電極間隔にもかかわらず、前記ポリプロ
ピレンシートの電極への接触による局所的なアーク放電
等はみられず、均一な親水化が行なえた。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、局
所的なアーク放電を起こすことなく、放電領域全体で安
定に、大気圧下で連続的にシート状物の表面処理を行な
う方法、ならびにそのための装置が提供される。このよ
うに本発明のシート状物の連続プラズマ表面処理方法及
び装置は、プラスチック、金属、紙、布、不職布等の柔
軟性を有するシート状物の表面を連続的に処理するする
において有用であり、産業に利するところ大であるとい
える。
所的なアーク放電を起こすことなく、放電領域全体で安
定に、大気圧下で連続的にシート状物の表面処理を行な
う方法、ならびにそのための装置が提供される。このよ
うに本発明のシート状物の連続プラズマ表面処理方法及
び装置は、プラスチック、金属、紙、布、不職布等の柔
軟性を有するシート状物の表面を連続的に処理するする
において有用であり、産業に利するところ大であるとい
える。
【図1】本発明のシート状物の連続プラズマ表面処理装
置の一実施形態を示す模式断面図である。
置の一実施形態を示す模式断面図である。
【図2】図1に示した装置の模式斜視図である。
【図3】図1に示した装置を構成する凹曲面を有する電
極の模式斜視図である
極の模式斜視図である
【図4】本発明のシート状物の連続プラズマ表面処理装
置の一実施形態を示す模式断面図である。
置の一実施形態を示す模式断面図である。
【図5】本発明のシート状物の連続プラズマ表面処理装
置の一実施形態を示す模式断面図である。
置の一実施形態を示す模式断面図である。
【図6】図5に示した装置の模式斜視図である。
1.連続プラズマ表面処理装置 2.凸曲面を有する電極 3.凹曲面を有する電極 31.通気口 4.電源 5.駆動装置 51.巻出ロール 52.巻取ロール 53.補助ロール 6.シール部材 7.シート状物(あるいはシートと略称)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶谷 孝啓 香川県丸亀市中津町1515番地 大倉工業株 式会社内 (72)発明者 田中 治 香川県丸亀市中津町1515番地 大倉工業株 式会社内 (72)発明者 丹下 善弘 香川県丸亀市中津町1515番地 大倉工業株 式会社内 (72)発明者 松田 ▲ひで▼明 香川県丸亀市中津町1515番地 大倉工業株 式会社内 Fターム(参考) 4F073 AA01 BA07 BB01 CA07 CA14 4G075 AA24 AA30 CA02 CA47 CA51 CA63 EC21 ED04 ED11 FB02 FB04 FB06 FB12 FC15 4K029 AA11 AA25 DA05 FA05 JA10
Claims (4)
- 【請求項1】 概ね大気圧下で対向電極間に交流電界を
印加して放電プラズマを発生させ、該対向電極間にシー
ト状物を連続的に供給移動させることによって該シート
状物を表面処理する連続プラズマ処理方法であって、前
記対向電極が凸曲面を有する電極と、該凸曲面を有する
電極と一定の間隔を以て対向する凹曲面を有する電極か
ら構成されるものであり、しかもシート状物を凸曲面を
有する電極に密着させつつ移動させるとともに、凹曲面
を有する電極に設けられた複数の通気孔からプラズマ表
面処理のためのガスを導入することを特徴とするシート
状物の連続プラズマ処理方法。 - 【請求項2】 凸曲面を有する電極として、円柱形形状
を有し回転可能なロールを用いることを特徴とする請求
項1に記載のシート状物の連続プラズマ処理方法。 - 【請求項3】 (A)凸曲面を有する電極、(B)凸曲
面を有する電極と一定の間隔を以て対向し、プラズマ場
にプラズマ表面処理のためのガスを導入するための複数
の通気口が設けられた凹曲面を有する電極、(C)凸曲
面を有する電極と凹曲面を有する電極から構成される対
向電極間に放電プラズマを発生させるための交流電圧印
可装置、(D)シート状物を、凸曲面を有する電極に密
着させつつ移動させる機能を有する搬送駆動装置、から
なることを特徴とするシート状物の連続プラズマ表面処
理装置。 - 【請求項4】 凸曲面を有する電極が円柱形形状を有
し、回転可能なロールであることを特徴とする請求項3
に記載のシート状物の連続プラズマ表面処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11005741A JP2000204179A (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | シ―ト状物の連続プラズマ表面処理方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11005741A JP2000204179A (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | シ―ト状物の連続プラズマ表面処理方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000204179A true JP2000204179A (ja) | 2000-07-25 |
Family
ID=11619536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11005741A Pending JP2000204179A (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | シ―ト状物の連続プラズマ表面処理方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000204179A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002265649A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Konica Corp | 防眩層の形成方法、基材表面の処理方法、防眩層を有する光学フィルム及びそれを用いた画像表示装置 |
JP2002339075A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-27 | Konica Corp | 長尺基材の表面処理方法及びその方法により製造された光学フィルム |
JP2005019150A (ja) * | 2003-06-25 | 2005-01-20 | Sekisui Chem Co Ltd | 常圧プラズマ処理装置 |
JP2005154523A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Sekisui Chem Co Ltd | 表面改質方法および該表面改質方法で改質した樹脂材を接着した接着体 |
KR100768548B1 (ko) * | 2005-01-04 | 2007-10-18 | 이곤구 | 고밀도 플라즈마 이온주입에 의한 표면처리 장치 |
JP2022103918A (ja) * | 2020-12-28 | 2022-07-08 | ロック技研工業株式会社 | 樹脂シート表面処理方法及び樹脂シート表面処理装置 |
-
1999
- 1999-01-12 JP JP11005741A patent/JP2000204179A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002265649A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Konica Corp | 防眩層の形成方法、基材表面の処理方法、防眩層を有する光学フィルム及びそれを用いた画像表示装置 |
JP2002339075A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-27 | Konica Corp | 長尺基材の表面処理方法及びその方法により製造された光学フィルム |
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JP2005154523A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Sekisui Chem Co Ltd | 表面改質方法および該表面改質方法で改質した樹脂材を接着した接着体 |
JP4558306B2 (ja) * | 2003-11-21 | 2010-10-06 | 積水化学工業株式会社 | 表面改質方法および該表面改質方法で改質した樹脂材 |
KR100768548B1 (ko) * | 2005-01-04 | 2007-10-18 | 이곤구 | 고밀도 플라즈마 이온주입에 의한 표면처리 장치 |
JP2022103918A (ja) * | 2020-12-28 | 2022-07-08 | ロック技研工業株式会社 | 樹脂シート表面処理方法及び樹脂シート表面処理装置 |
JP7377543B2 (ja) | 2020-12-28 | 2023-11-10 | ロック技研工業株式会社 | 樹脂シート表面処理方法及び樹脂シート表面処理装置 |
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