JP2006120629A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチックシートの均一なコロナ処理が可能なコロナ処理装置を提供する。
【解決手段】電極セグメント６が、プラスチックシートの走行方向において離間された個々の放電先端部７を有する。放電先端部７が電極セグメント６の下で互いにずらされて交互に並んでいる。プラスチックシートのより幅の広い範囲で縞模様が生じる。縞模様がプラスチックシート表面処理の均一化ができる。プラスチックシートの均一な表面活性化を達成できる。電極セグメント６の直角曲げまたは交差は、電極セグメント６の処理領域でのオーバーラップをもたらす。オーバーラップによってプラスチックシートの表面加工の均一化ができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気絶縁材料をプラズマ処理するプラズマ処理装置に関する。

従来、この種のプラズマ処理装置は、様々な実施形態が知られている。そして、この種のプラズマ処理装置は、プラスチックシートまたはプラスチック薄膜の加工および製造において、プラスチックシートまたはプラスチック薄膜の表面を、プラズマ処理、いわゆるコロナ処理にて活性化させている。この活性化は、空気をプロセスガスとして用いて処理したり、外部ガス雰囲気内でも処理したりしており、放電過程の際に生じるガスであるオゾンを吸引させている。

さらに、この種のプラズマ処理装置は、１つの高電圧電極と、１つの対向電極とで構成されている。一般的に、この対向電極は、ロール状に形成されており、このロール状の部分にプラスチックシートが気密に接触されて案内される。一方、高電圧電極は、ロール状の対向電極に対して平行に配置されており、この高電圧電極には、約２０ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下の周波数の下で、約１０ｋＶの高電圧が印加される。

このロール状の対向電極は、アース電位と接続されている。そして、この高電圧電極と、プラスチックシートが接触された対向電極との間の間隙での電位差によってコロナ放電が発生され、このコロナ放電によってプラスチックシートの表面が活性化されて、このプラスチックシートの表面が酸化される。

そして、このプラスチックシートの表面の活性化によって、このプラスチックシートの表面張力が増加し、印刷インキおよび接着剤に対する十分な密着性を確保できる。特に、このプラスチックシートが、袋、バッグあるいはカバンなどの原料となる出発材料である場合には、このプラスチックシートのシール継ぎ目の範囲でコロナ処理される。すなわち、このコロナ処理によって、プラスチックシートのシール継ぎ目の強度が著しく低下するためである。

この強度の低下の問題を達成するために、コロナ放電をプラスチックシートの案内方向においてシール継ぎ目の範囲で停止させなければならない。したがって、隙間なく互いに並んで配置された複数の電極セグメントを外側に旋回させたり、回転させて離したり、押し退けたりすることによって高電圧電極のセグメント化を達成させている。これら複数の電極セグメントを外側に旋回させた範囲においては、対向電極に対する間隔でコロナ放電がなされない。すなわち、この範囲では、電位差が十分でないからである。したがって、これら複数の電極セグメントを外側に旋回させていない範囲で、プラスチックシートがコロナ放電されて処理される。すなわち、プラスチックシートは、大抵の場合に印刷されていたり、接着剤で覆われていたりするからである。

上述したように、上記セグメント電極でプラスチックシートの表面を活性化させた場合には、このプラスチックシートの案内方向で均一でない。すなわち、このプラスチックシートの表面に縞模様が現れ、この縞模様は、表面張力の減少を示しており、この縞模様が現れている範囲では印刷の密着性が保証されない。このような活性化の不均一性は、互いに並んで配置された電極セグメントの側面に起因している。すなわち、これら電極セグメントの突き合せ個所の鋭利な角部で、プラスチックシートの案内方向に対して横方向に比較的著しい放電がなされるからである。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、電気絶縁材料の均一なプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のプラズマ処理装置は、処理する電気絶縁材料が案内される対向電極と、前記電気絶縁材料の案内方向に沿って設けられ前記電気絶縁材料を処理する範囲から、この電気絶縁材料の案内方向に対して直角に旋回可能な複数の電極セグメントにて構成され、前記電気絶縁材料の案内方向に対して交差する方向に延びた主電極とを有し、前記電気絶縁材料をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、前記複数の電極セグメントは、放電部を有し、これら放電部は、前記電気絶縁材料の案内方向に離間され、かつ前記電気絶縁材料に沿って突出した複数の放電先端部に分割され、これら放電先端部は、前記電気絶縁材料の案内方向に沿って互いにずらされて交互に並設されているものである。

請求項２記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、複数の電極セグメントは、電気絶縁材料の案内方向に交差する方向に離間されているものである。

請求項３記載のプラズマ処理装置は、請求項１または２記載のプラズマ処理装置において、複数の電極セグメントの間隔は、これら電極セグメントの厚みの１倍以上３倍以下であるものである。

請求項４記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし３いずれか記載のプラズマ処理装置において、複数の電極セグメントは、電気絶縁材料の案内方向に交差する方向に曲げられあるいは交差しているものである。

請求項５記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし４いずれか記載のプラズマ処理装置において、複数の電極セグメントは、ステンレススチールにて製造されているものである。

請求項１記載のプラズマ処理装置によれば、複数の電極セグメントの放電部のそれぞれが、電気絶縁材料の案内方向に離間され、かつ電気絶縁材料に沿って突出した複数の放電先端部に分割されており、これら放電先端部は、隣接する電極セグメント間で、電気絶縁材料の案内方向に沿って互いにずらされて交互に並設されている。これによって、電気絶縁材料のより均一な表面処理が可能になる。

請求項２記載のプラズマ処理装置によれば、請求項１記載のプラズマ処理装置の効果に加え、複数の電極セグメントは、電気絶縁材料の案内方向に交差する方向に離間されているので、例えば空気や外部ガスなどの処理ガスを、主電極を通じて均一に吸引できるから、これら電極セグメントの冷却をより効果的にできる。

請求項３記載のプラズマ処理装置によれば、請求項１または２記載のプラズマ処理装置の効果に加え、複数の電極セグメントの間隔を、これら電極セグメントの厚みの１倍以上３倍以下とすることにより、電気絶縁材料のより均一な表面処理が可能になる。

請求項４記載のプラズマ処理装置によれば、請求項１ないし３いずれか記載のプラズマ処理装置の効果に加え、複数の電極セグメントを電気絶縁材料の案内方向に交差する方向に曲げたり交差させたりすることにより、これら電極セグメントの放電先端部が１本の直線状にならない。よって、電気絶縁材料の案内方向に対して電極セグメントの放電先端部がずらされているので、より幅の広い縞模様が生じるから、電気絶縁材料の表面処理をより均一化できる。

請求項５記載のプラズマ処理装置によれば、請求項１ないし４いずれか記載のプラズマ処理装置の効果に加え、複数の電極セグメントがステンレススチールにて製造されているので、電気絶縁材料のより均一な表面処理が可能になる。

以下、本発明のプラズマ処理装置の一実施の形態の構成を図１ないし図３を参照して説明する。

図１ないし図３に示すプラズマ処理装置は、コロナ処理装置であって、主電極としての１つの高電圧電極１を有している。この高電圧電極１は、吸引ユニオン４を有する負圧ハウジング３内に配置されている。さらに、この高電圧電極１に対向して対向電極２が配置されている。この対向電極２は、ローラ状の電極である。そして、この対向電極２を介して処理されるべき図示しない電気絶縁材料である絶縁シートとしてのプラスチックシートが案内される。このプラスチックシートは、対向電極２の外周面に気密に密着されて、この対向電極２の回転に伴って案内されて、この対向電極２と負圧ハウジング３との間である高電圧電極１に対向した位置へと案内される。

また、高電圧電極１は、多数の電極セグメント６にて構成されており、これら電極セグメント６はステンレススチールにて製造されている。さらに、これら電極セグメント６の先端部に設けられている放電部としての放電エッジは、連続した凹凸状である櫛歯状に形成されている。さらに、これら放電エッジは、処理されるべきプラスチックシートの走行方向である案内方向に沿って延伸、すなわちロール状の対向電極２の軸方向に対して交差する方向である垂直方向に延びている。

そして、これら個々の電極セグメント６は、１本のシャフト８上に旋回可能あるいは回転可能に固定されている。よって、図１に示すように、これら電極セグメント６は、これら電極セグメント６を対向電極２に対向した位置である処理位置から、この対向電極２に対向せず負圧ハウジング３の内側面に対向した位置である非処理位置6aへと旋回できる。この非処理位置6aでプラスチックシートの表面の活性化がなされない結果、後の時点でシールなどが問題なく接着可能となる。

さらに、これら個々の電極セグメント６は、負圧ハウジング３内に設置されているストッパロッド９に向けて処理位置へと旋回でき、この処理位置にて正確に固定される。これら各電極セグメント６は、取付部としてのノーズ10を有しており、このノーズ10は、処理位置でストッパロッド９に接触して旋回位置が固定される。シャフト８は、ホルダ５にて支持されており、このホルダ５は、負圧ハウジング３内の固定部を形成する。

また、電極セグメント６の放電エッジの先端部には、側面視凸状の放電先端部７をそれぞれ有している。これら放電先端部７は、各電極セグメント６のノーズ10が設けられている側の反対側である先端側に設けられている。さらに、これら放電先端部７は、プラスチックシートの走行方向において互いに離間されており、プラスチックシートへ向かう方向に突出している。放電先端部７の間隔は、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下でよく、好ましくは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。２つの隣接している電極セグメント６の放電先端部７は、プラスチックシートの走行方向に沿って互いにずらされて交互に平行に並べられて並設されている。すなわち、これら放電先端部７は、図１および図２に示すように、交互に並んでそれぞれが等間隔に離間されて平行に配設されている結果、より均一な表面処理を達成できる。

さらに、図２および図３に示すように、放電先端部７を有する放電エッジは、これら放電エッジの平面方向から、この平面方向に交差する方向である横方向に折り曲げられたり、あるいは交差させられたりして構成されている。この結果、これら放電エッジそれぞれの放電先端部７がプラスチックシートの走行方向に沿って１本の直線状とならない。この結果、プラスチックシートの処理の縞模様の幅が広くなり、オーバーラップにて、このプラスチックシートのコロナ放電処理がさらに均一化される。

一般に、これら電極セグメント６としては、２以上２０以下、好ましくは５以上７以下の放電先端部７を有している。これら電極セグメント６は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の厚さを有している。隣接する電極セグメント６間の間隔は、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、好ましくは２．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。したがって、これら電極セグメント６の間の間隔は、これら電極セグメント６の厚みの１倍以上３倍以下である。さらに、これら電極セグメント６と対向電極２上のプラスチックシートとの間の間隔は、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍである。

これらプラスチックシートは、通常大気圧下で高電圧電極１と対向電極２との間の間隙での電位差によるコロナ放電よって、これらプラスチックシートの表面が活性化されて、このプラスチックシートの表面が酸化されて加工される。ところが、これらプラスチックシートを、５００ミリバールの範囲の負圧を発生させたり、正圧のもとで加工したりしても、コロナ放電処理が可能である。

さらに、高電圧電極１には、１０ｋＶ以上６０ｋＶ以下の高電圧が印加され、その際に５ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の高周波でプラスチックシートの表面が加工される。

上述したように、上記一実施の形態によれば、各電極セグメント６が、プラスチックシートの走行方向において離間された個々の放電先端部７を有し、これら放電先端部７が並べられて配置されている電極セグメント６の下で互いにずらされて交互に並べられているので、このプラスチックシートのより幅の広い範囲で縞模様が生じるから、この縞模様によってプラスチックシート表面処理のさらなる均一化ができる。

したがって、このプラスチックシートのより均一な表面活性化を達成できる。これは、プラスチックシートのコロナ放電の点火挙動が改善されるためである。具体的には、コロナ放電を均一に点火させるのに必要な電気エネルギを低減できるにも関わらず、放電が均一のままであるので縞模様が現れにくくなるからである。

さらに、複数の電極セグメント６は、プラスチックシートの案内方向に交差する方向に向けて離間されているので、これら電極セグメント６の長手方向よりも幅方向が狭いのが好ましい。よって、これら個々の電極セグメント６間の間隔は、冷却および吸引のためのより優れた均一な空気の流れを可能にする。したがって、これら電極セグメント６にて、高電圧電極１を通じて、例えば空気や外部ガスなどの処理ガスを均一に吸引できるので、これら電極セグメント６の冷却をより効果的にできる。

また、各電極セグメント６をプラスチックシートの案内方向に対して直角に曲げたり、交差させたりすることによって、これら電極セグメント６の放電先端部７が１本の直線状にならない。したがって、プラスチックシートの案内方向に対して電極セグメント６の放電先端部７がすらされている結果、より幅の広い処理模様が生じ、この幅の広い処理模様によって、プラスチックシート表面処理のさらなる均一化を図ることができる。

すなわち、これら個々の電極セグメント６の直角曲げあるいは交差は、これら電極セグメント６の処理領域でのオーバーラップをもたらすので、このオーバーラップによってプラスチックシートの表面加工のさらなる均一化を図ることができる。

さらに、図４に示す第２の実施の形態のように、各電極セグメント６それぞれの放電エッジの平面方向からの直角曲げがないように構成することもできる。この場合、これら電極セグメント６の放電先端部７だけが互いにずらされて配設されている。すなわち、互いに並んでいる電極セグメント６の下で、これら電極セグメント６の放電先端部７は、交互に並んでいるので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、上記各実施の形態では、処理すべき材料としてプラスチックシートについて説明したが、このプラスチックシート以外の電気的な絶縁性を有する種々の形状の電気絶縁材料であっても対応して用いることができる。また、隣接した電極セグメント６の放電先端部７の個数は、同じである必要はない。

さらに、別の方法で個々の電極セグメント６の平面から、これら電極セグメント６の放電先端部７を外側に移動させて、これら電極セグメント６の放電先端部７を１本の直線状にならなくしても、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置を示す説明断面図である。 同上プラズマ処理装置の高電圧電極を示す下面図である。 同上プラズマ処理装置の高電圧電極を示す左側面図である。 本発明の第２の実施の形態のプラズマ処理装置の一部を示す平面図である。

符号の説明

１ 主電源としての高電圧電極
２ 対向電極
６ 電極セグメント
７ 放電先端部

Claims (5)

1. 処理する電気絶縁材料が案内される対向電極と、
   前記電気絶縁材料の案内方向に沿って設けられ前記電気絶縁材料を処理する範囲から、この電気絶縁材料の案内方向に対して直角に旋回可能な複数の電極セグメントにて構成され、前記電気絶縁材料の案内方向に対して交差する方向に延びた主電極とを有し、
   前記電気絶縁材料をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
   前記複数の電極セグメントは、放電部を有し、これら放電部は、前記電気絶縁材料の案内方向に離間され、かつ前記電気絶縁材料に沿って突出した複数の放電先端部に分割され、これら放電先端部は、前記電気絶縁材料の案内方向に沿って互いにずらされて交互に並設されている
   ことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 複数の電極セグメントは、電気絶縁材料の案内方向に交差する方向に離間されている
   ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 複数の電極セグメントの間隔は、これら電極セグメントの厚みの１倍以上３倍以下である
   ことを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
4. 複数の電極セグメントは、電気絶縁材料の案内方向に交差する方向に曲げられあるいは交差している
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のプラズマ処理装置。
5. 複数の電極セグメントは、ステンレススチールにて製造されている
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載のプラズマ処理装置。

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