JP2000514477A - 乾式表面処理プロセス及びそのようなプロセスを実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 対象物の少なくとも１つの表面部（２４）を乾式表面処理するための本プロセスにおいて、ガスは励起或いは不安定ガス種を形成するための機器（２６）を通過させられ、前記表面部（２４）はそれを前記励起或いは不安定ガス種で処理するために前記装置（２６）の引出口の前にもたらされ、その機器からの出力として供給される第２のガスは次にヴェンチュリ効果により再度取り入れられ、その機器中に再注入される。

Description

【発明の詳細な説明】 乾式表面処理プロセス及びそのようなプロセスを実施するための装置 本発明は対象物の少なくとも１つの表面部を乾式表面処理するためのプロセス に係り、より詳細には、ポリマー製品の、例えばそれらの湿潤性を変更するため の表面処理に関する。 ポリマーの例に関しては、ポリマー表面は水と接触しても濡れないことが知ら れている。そのかわりに、水は、そのような表面と接触した場合に、連続膜とい うよりはむしろ液滴を形成する。 ある状況下では或いはある適用に関しては、水或いは一般には流体（例えば、 インク或いはペンキ）に濡れ得るポリマー表面を提供することがそれでもなお望 ましい。 そのようなポリマー表面を処理するための最も普及したプロセスは、所謂「コ ロナ放電」からなる。このようなプロセスは、比較的低いコストでポリマー表面 の湿潤性を変更することを可能とし、工業的規模で既に非常に広く使用されでい る。 しかしながら、特に、薄いポリマーフィルムの処理にのみ適し、それゆえに大 きな物品及び一般には三次元的な物品のポリマー表面を処理することが不可能で あるという事実のために、そのようなプロセスには多くの欠点が存在する（特に 、例えば車体部品の処理に適合させる際に、大きな困難に出くわすことが理解さ れるであろう。）。 本出願人の会社は、最近、ドキュメントＥＰ−Ａ−３７０８７０において、合 金を用いた半田付け或いは錫メッキの前に金属表面を乾式フラクシングするプロ セスを提案し、それは、フラックスされるべき表面が、大気圧に近い圧力で、励 起或いは不安定種を含み実質的に荷電種を含まない、励起或いは不安定ガス種を 形成するための機器のガス引出口において供給されるガス混合物がら得られる処 理ガス雰囲気により処理されることにおいて注目すべきである。 このドキュメントにおいて、このプロセスは、実質的に大気圧下で稼動し、励 起或いは下安定ガス分子を形成する特定の機器の助けを借りて、より詳細に例示 及び例証され、それは本出願人の会社の名のもとのドキュメントＦＲ−Ａ−２， ６９２，７３０に記載されている。 この研究は、大量に処理され得る対象物の制限についての疑問に対する有利な 最初の応答を紛れもなく与えている。 本発明の目的は、既に指摘された欠点を克服すること、及び、処理されるべき 大量の対象物への工業的規模での使用に適合され得るように、比較的低いガス消 費量を有し得る対象物を表面処理するためのプロセス及び装置を提供することに ある。 それゆえに、それは、対象物の少なくとも１つの表面部の乾式表面処理プロセ スに関し、それによると、第１のガスは、励起或いは不安定ガス種を形成するた めの少なくとも１つの機器を通過させられ、表面部は、ガス引出口に供給された 励起或いは不安定ガス種を含む第２のガスでそれを処理するために、その機器の ガス引出口の前にもたらされ、機器の引出口を通って供給され且つ処理に使用さ れた第２のガスはヴェンチュリ効果により再度取り入れられ、機器中に再注入さ れる。 本発明のプロセスは、以下の特徴の１つ或いはそれより多くをさらに有しても よい： − 排気口に供給される第２のガスは、実質的に帯電種を含有しない； − 第２のガスは大気圧に近い圧力下にある。本発明によると、「大気 圧に近い圧力」という用語は、０．１×１０⁵Ｐａ〜３×１０⁵Ｐａの範囲内の圧 力を意味するように意図される； − 第１のガスは、不活性ガス、酸化性ガス、及び還元性ガスから選ば れる少なくとも１つのガスを含む， − 処理されるべき表面はポリマー製である； − 処理されるべき対象物の表面は、筐体により定義されろ内部空間を 通過する搬送システムにより機器のガス引出口の前にもたらされ、そこは、対象 物の幅の上方に平行に配置された励起或いは不安定ガス種を形成するための複数 の機器のガス引出口の前、及び／または連続的に直列に配置された励起或いは不 安定ガス種を形成するための複数の機器のガス引出口の前を専有し、その筐体は 、漏洩がないように１つの機器または複数の機器に接続される、或いは１つの機 器または複数の機器を内包する。 本発明はまた、励起或いは不安定ガス種を形成するように意図され、第１のガ ス供給源と連絡しているガス引入路及び励起或いは不安定種を含む励起された第 ２のガスのための引出路を具備する少なくとも１つの機器と、内部空問を定義し 、漏洩が無いように１つの機器または複数の機器に接続された、或いは１つの機 器または複数の機器を内包する筐体とを有し、ガス引出路が筐体の内側に開口し た、対象物の少なくとも１つの表面部を乾式処理するための装置に関し、その装 置は、機器の少なくとも１つにおいて： − 第１のガス供給源と引入路との間のガスのパス上に配置されたヴェ ンチユリ効果くびれ部（constriction）、及び − 第１のガス供給源により供給される第１のガスの効果のもとで、ヴ ェンチュリ効果により筐体内に位置するガスを取り入れることを可能とし、励起 或いは下安定ガス種を形成するための当該機器中にそれを再注入するために、筐 体の内部空問と前記くびれ部の下流に位置するゾーンとを接続するガス循環流路 を有する。 特定の態様によると、その装置は、対象物を筐体により境界づけられた内部空 間の内側に搬送するためのシステムを有し、それは、処理されるべき表面を機器 のガス引出路の前にもたらし得る。 本発明の他の態様によると、励起或いは不安定ガス種を形成するための機器は 、高周波高圧ＡＣ電源に接続され、円柱状の形状を有する内側の第１励起電極と 、円柱状の形状を有し且つガス引入及び引出路を形成する実質的に対向した縦の 溝を提供された外側の第２の励起電極とを有し、第１及び第２の電極は、同軸上 に配置され、且つガス励起チャンバを境界づけ、誘電体層がそれら電極の少なく とも、一方の表面に他方の電極と対向して配置される。 他の特徴及び刊益は以下の記述から明らがになるであろう、それは単に例示の ために提洪され、添付する図面に関連して与えられ、 − 図１は、従来技術に係る表面処理装置の概略的な断面図； − 図２は、本発明に係る表面処理装置のヴェンチュリ効果くびれ部の ない節略化された表現における概略的な断面図；及び − 図３は、本発明に係る表面処理装置の概略的な断面図である。 図１は、コロナ放電によるポリマーフィルムの表面処理装置を示している。 この表面処理装置は、円柱状の外形を有し且つ接地され、この図１においては 人為的に短縮された第１の金属電極１０と、平行六面体状の断面を有し、第１の 電極１０の軸に平行に伸び、参照番号１４に示される高周波高圧ＡＣ電源に接続 された第２の金属電極１２とを有している。 第１の電極１０は、例えばセラミック層のような誘電体層１６でコートされ、 その上を処理されるべきポリマーフィルム１８が走行する。 この図１は、第２の金属電極１２が、ポリマーフィルム１８と誘電体層１６と の接触帯域の前に配置され、第１の電極１０と数ミリメートルのオーダーの電極 間スペースにより隔てられていることを示している。 この装置は、処理ガス（最も頻繁には空気）を電極間ゾーン２０の中に供給す るように設計された処理ガス混合物の供給源（図示せず）を追加される。 操作の間、電極１０及び１２は、それらの間に電位差を有し、フィルム１８を 表面処理してその湿潤性を変更するのに適した励起或いは不安定化学種（特に帯 電種）を形成することを目的として、ガス中に放電を生じさせる。 上述されるように、そのような装置は、ポリマーフィルムの表面を効果的に処 理するが、２つの金属電極１０及び１２間の短い距離の必要性のために、大きな 体積を有する物品の表而を処理するのには適していない。 図２は、この欠点を克服することを可能とし、参照番号２２であらわされた表 面処理装置を示している。 図２の装置は、ヴェンチュリ効果くびれ部を有していない簡略化された構造を 有しており、処理に伴う様々なガスのクリアビューを提供する。 この装置は、ポリマー製のカップ２４の表面をその湿潤性を変更するために処 理する場合においてここに図解される。 この図２は、処理装置２２が、励起或いは不安定ガス種を形成することが意図 され且つ第１のガス供給源２８により第１のガスを供給される機器２６を有して いること、及び内部に搬送システム３２（非常に概略的に示される）を配置され た筐体３０連絡していることを示しており、この搬送システム３２は、対象物／ カップ２４を、その全ての表面を励起或いは不安定ガス種を形成するための機器 ２６のガス引出口の前に現させるように移動させるのに適している。 励起成いは不安定ガス種を形成するための機器２６は、示される態様に関して は、円筒形であり且つ金属製の内側の第１の励起電極３４を有している。それは 、ここでは、外測を誘電体、例えばセラミックの層３６で被覆されている。 機器２６は、さらに、やはり円筒形の外側の第２の励起電極３８を有している 。この外測の第２の電極３８は、長手方向に伸び、互いに対向し且つ離れて配置 された２つの相補部品４２及び４４の組合わせにより形成された金属ブロック４ ０の凹状の内面により形成される。 本発明のプロセスを実行するのに適した励起或いは不安定ガス種を形成するた めの機器の他の例を得るために、上記で引用された２つのドキュメントへの参照 がなされてもよい。 図２はまた、２つの励起電極３４及び３８が、ガス励起チャンバー４６に境界 をつけるために第２の励起電極３８が誘電体層３６から離されるように、同軸上 に配置され且つ互いに離されていることを示している。 上述したように、金属ブロック４０の２つの構成部３４及び３８は離され、ガ スを励起チャンバー４６の中に入れることが意図され且つ第１のガス供給源２８ と連絡した引入路４８と、筐体３０の内部空間と連絡した第２のガス引出路５０ 、その前に処理されるべき対象物２４が配置される成いはもたらされる、とに境 界をつけている。 最後に、この図２は、表面処理装置２２は、内側の励起電極３４と外側の励起 電極３８との間に電位差を形成するためにそれらに接続された高周波高圧ＡＣ電 源５２を補足される。 この装置は以下のようにして稼動する： 第１のガス供給源により供給されるガスは、数バールのオーダーの圧力で提供 される。それは、好ましくは、適切な公知技術を用いて、ガス引入路４８に沿っ て一定の流量で供給される。 このガスは、例えば空気或いは窒素或いは水素のような不活性或いは酸化性或 いは還元性のタイプ（或いはその代わりにそのようなガスのタイプの混合物）で あろうと、当該使用に適したガスである。 源２８により提供される第１のガスは、内側の及び外側の励起電極３４，３８ 問の励起チャンバ−４６を通って流れる。 公知の流儀で、高圧電源５２により電位差を提供された電極３４及び３６は、 励起チャンバー４６の引出口において不安定或いは励起ガス種を含む（第２のと 呼ばれる）ガス混合物或いはガス、このガス或いはガス混合物はここでは実質的 に帯電種を含有しない、を生成するために、このチャンバ−４６内を流れるガス 或いはガス混合物中に放電を生じさせる。 処理雰囲気における帯電種の実質的な欠如は、絶縁体における静電気の問題を 避けるためであろうと、さもなければ、イオン衝撃の誘発及びそれによる表面の スパッタリング効果、それは処理されるべき表面が劣化されるべきでないコーテ ィングで被覆されている場合に有害であることを証明するかもしれない、を避け るためであろうと、多くの場合において非常に有利であることが見出されている 。 図２の範囲内において記述した及び例証した構造は、以下の多くの利益を有す る「リモート」構造とみなされるかもしれない： − 処理を実行するのに使用される第２のガスが、機器からの排気とし て及びそれゆえに帯電種の実質的な再結合の後に集められるという既に指摘され た事実； − この構造が、励起或いは不安定ガス種が生成される（放電）場所と 、それらが使用される場所との間の明確な分離を許容し、それが、表面処理操作 に起因する様々な放出物（releases）のために電極を汚染するというリスクを相 当に制限するという事実； − 最後に、処理されるべき対象物が機器内で（電極間の放電中で）処 理されないので、図１の装置に関しては、本発明のプロセスは、距離について、 それゆえに処理され得る対象物の体積についてより良好な適応性の恩恵を被ると いう事実。 ガス引出路５０により供給される第２のガスは、それゆえに、実質的に帯電種 を含有しない大気圧の或いは大気圧に非常に近いガスからなる。カップ２４は、 その後、搬送システム３２により、励起された第２のガスと接触するように引出 路５０の前に位置される。 搬送システム３２を用いることにより、カップ２４の全ての表面を励起ガスに 接触するように位置させることが可能となる。 空気或いは窒素からなる第１のガスを用い、１０ｍ³／ｈのオーダーの流量で 及び放電パワーを８５０Ｗに固定してプラスチック製のカップについて実行され た試験は、プラスチック表面の湿潤性は非常にしっかりと改善されたことを示し た。 このようにして処理され及び水中に浸漬されたカップは、その表面に水の連続 膜を呈し、液滴は実質的に検出されなかった。 図３は、ヴェンチュリ効果くびれ部を含む、本発明に係るポリマー物品の表面 を処理するための装置を示している。 図２に関して記述した上記例証的な態様と同様に、この処理装置は、第１のガ ス供給源５６によりガスを供給され且つ内部に搬送システム６０が配置された筺 本５８と下流で連絡する励起装置５４を有しており、その搬送システム６０は、 機器５４のガス引出口７８の前に対象物６２を搬送させることが意図されている 。 この処理装置は、図２に関して記述した処理装置とは、ヴェンチュリ効果くび れ部が存在する点で異なっている。 上述したのと同様に、励起機器５４は、誘電体層６６をコートされた円筒形の 内側の第１の励起電極を有している。それは、やはり円筒形の外側の第２の励起 電極６８の内測に配置される。２つの励起電極６４及び６８は、同軸上に配置さ れ、それらの間で、第１のガス供給源５６と連絡するガス励起チャンバー７０に 境界をつけている。 外側の第２の電極６８は、ここでは、長手方向に伸び、互いに対向し且つ離れ て配置された２つの相補部品７４及び７６の組合わせにより形成された金属ブロ ック４０の凹状の内面により形成される。 ２つの部品７４及び７６は、それぞれ、２つの通路７８及び８０により互いに 離れており、それらは、それぞれ、ガスを励起チャンバー中に導入する引入路８ ０及び筐体５８と連絡したガス引出路７８を形成する。 ２つの電極は、それらの間に電位差を生成するために、高周波高圧ＡＣ電源８ ２に接続される。 金属ブロック７２は、ケージ８４内に配置され、引入路８０の前に配置されガ ス源５６に連絡した長手方向の溝８６を提供される。 ケージ８４中の溝８６は実質的にＶ型の縦断面を有しており、それは、公知の 流儀で、源５６により励起チャンバー７０に供給されるガスの速度の増加ととも に、それに対応するこのガスの圧力の減少を生じさせるヴェンチュリ効果くびれ 部に境界をつけている。 ケージ８４及び金属ブロック７２は離され、及びガス取入チャネル８８、それ はここでは湾曲した形状であり、ガス引入路８０、ヴェンチュリ効果くびれ部８ ６の下流、及び筺体５８の間に伸びている、に境界をつけている。 稼動中、ヴェンチュリ効果くびれ部８６の働きのもとで、ガスは上述したよう に減圧を引き起こす。この減圧は、ヴェンチュリ効果により、取入チャネル８８ 中に存在するガスの、それゆえに筐体５８中に存在するガスの取入れを生じさせ る。 それゆえに、対象物６２を処理した後に、ガスが循環を引き起こし、及び図２ に関して上述したように、それを再励起するために励起チャンバー７０中に（引 入路を介して）再注入されることが見られ得る。 本態様によると、上述した表面処理装置は、筐体５８内に存在する下方遷移さ れたガスが励起チャンバー７０中に再注入される（及びそれゆえに再使用される ）ので、第１の処理ガスの相当な節約を可能とする。 上述した様々な態様において、処理されるべき対象物の寸法は筐体のサイズに よってのみ制限される。 それゆえに、この装置を用いることにより、寸法の大きな、特に高い体積の物 品を処理することが可能となる。 本発明は、特定の態様に関して記述されたが、これにより制限されるものでは なく、むしろ、当業者が想起する修飾及び変形を受けてもよい。 例えば、本発明は溝の形状のヴェンチュリ効果くびれ部を使用して特に例証さ れたが、他の構造、例えば、規則正しく間隙を隔てたあるいは規則正しく間隙を 隔てていない、さもなくば定義された及び制御された間隔を有するオリフィスの 列が想像されてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラビア、ステファンヌ フランス国、91190 ジフ―スール―イヴ ェット、アブニュ・デュ・ジェネラル・ル クレール 160、レズィダーンス・デュ・ パルク・デュ・シャトー・ドゥ・クールセ レ 14

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 対象物の少なくとも１つの表面部を乾式表面処理するプロセスであって、 第１のガスが、励起或いは不安定ガス種を形成するための少なくとも１つの機器 （２６；５４）中を通過させられ、前記表面部（２４；６２）は、前記ガス引出 口に供給され励起或いは不安定ガス種を含有する第２のガスでそれを処理するた めに、前記機器（２６；５４）のガス引出口の前にもたらされ、前記機器の引出 口を通って供給され前記処理に使用された第２のガスは、ヴェンチュリ効果によ り再度取り入れられ、前記機器の中に再注入されるプロセス。 ２． 前記第２のガスは、実質的に帯電種を含有しない請求項１に記載のプロセ ス。 ３． 前記第２のガスは、大気圧に近い圧力である請求項１及び２のいずれか１ 項に記載のプロセス。 ４． 前記処理されるべき対象物の表面（２４；６２）は、筐体により定義され る内部空間中を通過する搬送システムにより前記機器の前記ガス引出口の前、そ こは、前記対象物の幅にわたって平行に配列された励起或いは不安定ガス種を形 成するための複数の機器のガス引出口の前、及び／または、連続的に直列に配置 された励起或いは不安定ガス種を形成するための複数の機器のガス引出口の前を 専有する、にもたらされ、前記筐体は、漏洩がないように前記機器に接続された 成いは前記機器を内包する上記請求項のいずれか１項に記載のプロセス。 ５． 前記第１のガスは、少なくとも、不活性ガス及び／または酸化性ガス及び ／または還元性ガスを含有する上記請求項のいずれか１項に記載のプロセス。 ６． 処理されるべき前記表面（２４；６２）はポリマーからなる請求項１〜５ のいずれか１項に記載のプロセス。 ７．請求項１〜６のいずれか１項に記載の表面処理プロセスを実行するための、 対象物の少なくとも１つの表面部（２４；６２）を乾式処理する装置であって、 励起或いは不安定ガス種を形成することが意図され、第１のガス供給源（２８； ５６）と連絡するガス引入路（４８；８６）及び励起或いは不安定種を含む励起 された第２のガスのための引出路（５０；７８）を具備する少なくとも１つの機 器（２６；５４）と、内部空間を定義し、前記機器に漏洩がないように接続され た或いは前記機器を含む筐体（３０；５８）とを有し、前記ガス引出路（５０； ７８）は前記筐体の内部に開口し、前記機器の少なくとも１つにおいて： − 前記第１のガス供給源（５６）と前記引入路（８０）との間のガス のパス上に配置されたヴェンチュリ効果くびれ部（８６）、 − 前記第１のガス供給源により供給される第１のガスの効果のもとで 、ヴェンチュリ効果により前記筐体（５８）内に位置するガスを取り入れること を可能とし、励起或いは不安定ガス種を形成するための当該機器（２６；５４） 中にそれを再注入するために、前記筐体の内部空間と前記くびれ部の下流に位置 するゾーンとを接続するガス循環流路（８８）を有する装置。 ８． 前記対象物を、前記筐体により境界をつけられた内部空間の内側に搬送す るためのシステム（３２；６０）を有し、それは前記対象物の前記表面（２４； ６２）を前記ガス引出路（５０；７８）の前にもたらし得る請求項７に記載の装 置。 ９． 前記励起或いは不安定ガス種を形成するための機器（２６；５４）は、高 周波高圧ＡＣ電源（５２；８２）に接続され、円柱状の内側の第１励起電極（３ ４；６４）と、円柱状の形状を有し且つ前記ガス引入（４８；８０）及び引出（ ５０；７８）路を形成する実質的に対向した縦の溝を提供された外側の第２の励 起電極とを有し、前記第１（３４；６４）及び第２（３８；６８）の電極は、同 軸上に配置され、且つガス励起チャンバ（４６；７０）に境界をつけ、誘電体層 （３６；６６）が前記電極の少なくとも一方の表面に他方の電極と対向して配置 された請求項７または８に記載の装置。