JP2014073670A - 工作物を収容可能なメッシュ構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 液透過性が改善されたメッシュ構造体を提供する。
【解決手段】 本発明の一実施形態に係るメッシュ構造体は、工作物を収容する収容空間を画するメッシュ基体と、前記メッシュ基体の表面に形成され、当該メッシュ基体よりも高い撥水性を有するコーティング薄膜と、を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、工作物を収容可能なメッシュ構造体に関し、特に電子部品等の小型の工作物を収容可能なメッシュ構造体に関する。これらのメッシュ構造体は、例えば、工作物を洗浄する洗浄装置や工作物にめっき処理を行うめっき装置において用いられる。

電子部品等の小型の工作物を洗浄する洗浄装置として、バレル洗浄装置が知られている。例えば、特開平７−２０５０１８号公報（特許文献１）や特開２００３−５３２７９号公報（特許文献２）には、工作物を収容するメッシュ状のバスケットを備えたバレル洗浄装置が開示されている。一般のバレル洗浄装置においては、工作物が収容されたバスケットを洗浄液に浸漬し、洗浄液の中で当該バスケットを回転させることにより、洗浄液中で工作物を攪拌して当該工作物に付着した汚れを洗浄する。

特開平７−２０５０１８号公報 特開２００３−５３２７９号公報

収容される工作物が小型の場合には、その工作物の寸法に応じてバスケットを構成するメッシュの開口部を小さくする必要がある。しかしながら、メッシュの開口部を小さくすると、バスケットを洗浄液へ浸漬したときに表面張力の作用でメッシュの開口部に洗浄液の膜が形成され、その結果、メッシュを介したバスケット内部と外部洗浄槽や空気などの気体（雰囲気）との間で洗浄液がスムーズに出入りできなくなる。このため、バスケット内部に洗浄液を取り込むまでの時間が長くなり、洗浄作業の効率が悪化してしまう。これに加えて、メッシュの開口部が小さくなると、バスケットを洗浄槽から引き上げる際にメッシュの開口部に洗浄液が残存しやすくなり、液抜けが悪くバスケットを引き上げるための引き上げ機構にかかる荷重が増加してしまう。また、メッシュに残存した洗浄液や処理液は、放置後に乾燥固化してメッシュの目開きの閉塞を起こしたり、別工程の処理環境に対する汚染源となるおそれがある。

工作物を収容可能なメッシュ状のバスケットは、めっき装置においても用いられる。めっき装置においては、電子部品等の工作物を収容したバスケットをめっき液に浸漬し、当該電子部品に対してめっき処理を行う。この種のめっき装置においても、上述した洗浄装置と同様に、メッシュの開口部を小さくすることによる様々な不具合が生じ得る。

そこで、本発明の様々な実施形態によって、液透過性が改善されたメッシュ構造体を提供する。このメッシュ構造体は、例えば、電子部品等の工作物を洗浄する洗浄装置や、電子部品等の工作物にめっき処理を行うめっき処理装置に適した形状に構成される。

本発明の一実施形態に係るメッシュ構造体は、工作物を収容する収容空間を画するメッシュ基体と、前記メッシュ基体の表面に形成され、当該メッシュ基体よりも高い撥水性を有するコーティング薄膜と、を備える。工作物を収容する収容空間を画するメッシュ基体の表面に当該メッシュ基体の撥水性よりも高い撥水性を有するコーティング薄膜を設けることにより、工作物を収容する収容空間内部と外部との間で洗浄液やめっき液等の液体が透過しやすくなる。他の実施形態に係るメッシュ構造体は、工作物を収容する収容空間を画するメッシュ基体を備え、当該メッシュ基体の表面の少なくとも一部が当該表面の他の部分よりも高い撥水性を有するように構成される。かかる実施形態によれば，メッシュ基体の表面の一部が高い撥水性を有することにより，工作物を収容する収容空間内部と外部との間で洗浄液やめっき液等の液体が透過しやすくなる。

本発明の他の実施形態に係るメッシュ構造体は、メッシュ基体の表面に、ドライプロセスにより形成されるプライマー薄膜を備える。この場合、撥水性のコーティング薄膜は、当該プライマー薄膜の表面に形成される。プライマー薄膜として液体状のプライマーを用いると、メッシュ基体の開口部（メッシュ基体を構成する糸部材の間の隙間）に液体状のプライマーが濡れ広がり、その開口部が閉塞されるおそれがある。そこで、本発明の一実施形態においては、液体状のプライマーではなく、ＣＶＤ法等のドライプロセスによりプライマー薄膜がメッシュ基体上に形成される。このように、メッシュ基体上に、プライマー薄膜を介してコーティング薄膜を形成することにより、メッシュ基体の開口部を閉塞することなく、コーティング薄膜の定着性を向上させることができる。コーティング薄膜は、例えば、フッ素含有シランカップリング剤から成るコーティングである。

一態様におけるプライマー薄膜は、Ｓｉ，Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ及びこれらの酸化物から成る群より選択される少なくとも１つの物質を含む。ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏｘ（ｘは、任意の数である。）），又はジルコニウム（Ｚｒ）を含むプライマー組成物層は、フッ素を含有するシランカップリング剤と強固に結合する（特願２０１２−２９０９０を参照）。このプライマー薄膜においては，ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏｘ），もしくはジルコニウム（Ｚｒ）、又はこれらの酸化物に由来する水酸基が，フッ素含有シランカップリング剤の官能基と，脱水縮合反応による共有結合、水素結合，及び／又はこれら以外の結合を形成するため，プライマー薄膜とフッ素含有シランカップリング剤とが強固に結合すると考えられる。このプライマー薄膜は、基体上に直接形成されてもよく、中間層を介して間接的に形成されてもよい。

本発明の他の態様においては、プライマー薄膜は、Ｏ、Ｎ、及びＳｉから成る群から選択される少なくとも１つの物質を含む非晶質炭素膜であってもよい。Ｏ、Ｎ、又はＳｉのいずれか１つを含む非晶質炭素膜は、脱水縮合反応等の共有結合又は水素結合等により、シランカップリング剤と強固に結合するので、かかるシランカップリング剤を定着性良く保持することができる（特願2010-123558号参照）。コーティング薄膜として、例えばフッ素含有シランカップリング剤を用いることにより、かかるコーティング薄膜をメッシュ基体上に、非晶質炭素膜を介して強固に定着させることができる。

このように、本発明の様々な実施形態によって、本発明の様々な実施形態によって、液透過性が改善されたメッシュ構造体が提供される。本発明の他の効果については、本明細書全体を参照にすることにより明らかとなる。

本発明の一実施形態に係るメッシュ構造体を備えるバレル洗浄装置の正面図 本発明の一実施形態に係るメッシュ構造体の断面図 本発明の一実施形態に係るメッシュ構造体の糸部材の断面図 本発明の他の実施形態に係るメッシュ構造体の糸部材の断面図

本発明の様々な実施形態について添付図面を参照して説明する。これらの図面において、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の参照符号を付し、その同一又は類似の構成要素についての詳細な説明は適宜省略する。また、これらの図面は、本発明の実施形態を模式的に示すものであり、その寸法は必ずしも正確に図示されていない点に留意されたい。

図１は、本発明の一実施形態に係るメッシュ構造体を備えるバレル洗浄装置の正面図である。図示の実施形態におけるバレル洗浄装置は、電子部品等の工作物を収容するバスケット１０と、当該バスケット１０をその両端で支持する支持アーム１２と、を備える。バスケット１０は、本発明に係るメッシュ構造体の一例である。支持アーム１２は、バスケット１０を、昇降可能に、また、その中心軸の回りで回転可能に支持することができる。

図２は、図１に示したバスケット１０の断面図である。図示の実施形態においては、バスケット１０は円筒形状に構成されている。そして、このバスケット１０内部の収容空間には、複数の工作物２０が収容されている。この工作物２０は、例えば、コンデンサ、インダクタ、コネクタ、フィルタ、ファイバ等の様々な電子部品である。工作物２０は、様々な形状、例えば、繊維状の形状（カーボンナノチューブ等）、微粒子の形状、パウダーなどの粉体形状、又はプローブ状の形状（エミッタ、コネクタ等）をとり得る。さらには精密ネジ、バネ、ギア、探針、ボールベアリングなどの微小機械部品、注射針、カテーテルなどの医療用品、薬品、貴金属、レアメタル、セラミクスなどの微粒子、コロイダルシリカやガラスビーズなどの各種担体、植物被子など様々な微小形状物であってもかまわない。バスケット１０を降下させて洗浄液２４に浸漬させると、バスケット１０を構成するメッシュ部材の開口部から洗浄液２４がバスケット１０内の収容空間に流入する。バスケット１０内が洗浄液２４で満たされた状態でバスケット１０を回転させることにより、工作物２０は洗浄液２４中で攪拌され、工作物２０に付着した汚れ（又はめっき液などの処理液や反応液）が洗浄される。

バスケット１０は、例えば、形状を定めるための枠体に、後述のメッシュ部材（例えばメッシュ状の板）を張り付けて構成される。バスケット１０は、例えば、一組のリング状の枠（不図示）を棒状の枠（不図示）で連結し、これらの枠の間に円板状及び長方形のメッシュ板を張り付けることによって円筒状に構成される。バスケット１０の形状はその用途に応じて任意に定められ、円筒形状の他にも直方体形状、立方体形状、多角柱形状、梅型と呼ばれる多面体形状、円錐形状、三角錐形状、四角錐形状、球状、ドーナツ形状などの様々な形状に構成され得る。また、バスケット１０は、メッシュ、多孔性シート、孔が形成されたフィルムなどからなる袋状の部材であってもよい。この場合、バスケット１０は、不定形であってもよい。

バスケット１０を構成するメッシュ部材は、様々な材質や線径の糸を編み込んで作成される。当該メッシュ部材を構成する糸の表面粗さ、断面形状、及び折り方は、その用途等に応じて適宜変更され得る。図３は、バスケット１０のメッシュ部材を構成する糸部材の断面図である。図示のとおり、本発明の一実施形態に於いてメッシュ部材を構成する糸部材は、基体１４と、基体１４の表面に形成されたプライマー薄膜１６と、プライマー薄膜１６の表面に形成され、基体１４よりも高い撥水性を有するコーティング薄膜１８とがこの順に積層されて構成される。バスケット１０を構成するために、メッシュ部材に代えて、多孔性のシート状部材やスリット状、丸型、楕円形、四角形、星形、テーパー形状、その他様々な不定形の孔を有するシート状部材を用いることができる。かかる多孔性又はスリット等の孔を有するシート状部材は、電鋳法、レーザ加工、エッチング加工、又はドリルもしくはプレス等の機械加工により形成され得る。

基体１４は、例えば、チタニウム、銅、もしくはタングステン等の合金、ステンレス鋼や鉄鋼等の合金、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、もしくはビニル等の化学繊維、レーヨン等の混紡繊維、炭素繊維やガラス繊維等の無機材料、または羊毛、絹、綿、もしくはセルロース等の天然素材繊維から成る。一実施形態においては，基体１４の表面の少なくとも一部を撥水性材料から形成することができる。基体１４の表面の撥水性材料から形成される部分は，当該表面の他の部分よりも高い撥水性を有する。この撥水性材料としは，例えば，市販の各種シリコーン樹脂，又は，市販の各種フッ素樹脂材料（トヨフロン（商標）やテフロン（商標）等）を用いることができる。このように，基体１４の表面の少なくとも一部を撥水性材料から形成する場合には，必ずしもコーティング薄膜１８を設ける必要がない。

プライマー薄膜１６は、基体１４の表面にドライプロセスにより形成された薄膜であり、ケイ素（Ｓｉ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_Ｘ）、チタン（Ｔｉ）、酸化チタン（ＴｉＯ_Ｘ）、アルミニウム、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_Ｘ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、又は酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_Ｘ）のうち少なくとも１つの物質を含む。プライマー薄膜１６をドライプロセスによって形成することにより、基体１４を構成するメッシュ糸の特定の面にのみプライマー薄膜１６を形成することができる。液体プライマーを用いると、特定の面にのみプライマー薄膜を形成しようと試みても、所望の面以外の面にも液体プライマーが回り込んでしまう。基体１４の特定の面へのプライマー薄膜１６の形成については、図４を参照して後述する。

プライマー薄膜１６は、基体１４の表面に、例えば、２極スパッタリング法、３極スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、対抗ターゲット式スパッタリング法などの様々なプラズマスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法などの様々なイオンビームスパッタリング法、直流（ＤＣ）プラズマＣＶＤ法、低周波プラズマＣＶＤ法、高周波（ＲＦ）プラズマＣＶＤ法、パルス波プラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、大気圧プラズマ法（例えば誘電体バリア放電方式）、準大気圧プラズマ法などの様々なプラズマＣＶＤ法、直流印加式（ＤＣ）イオンプレーティング法、ホロカソード放電法（ＨＣＤ法）、高周波励起法（ＲＦ法）などのプラズマを利用する様々なイオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法（ＩＢＤ法）、イオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ法）、イオン蒸着薄膜形成法（ＩＶＤ法）などのイオンビームを利用する様々なイオンプレーティング法、又はこれらの組み合わせなどの様々な公知のドライプロセスにより形成される。

本発明の一態様においては、基体１４が設置された成膜装置に所定のガス圧・流量のスパッタガス（例えば、アルゴンガスなどの不活性ガス）を導入し、当該成膜装置内においてＳｉターゲット、Ｔｉターゲット、Ａｌターゲット、Ａｌ_２Ｏ_３ターゲット，又はＺｒターゲットなどをスパッタリングすることで、基体１４の表面に、Ｓｉ，Ｔｉ、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、又はＺｒのいずれかから成るプライマー薄膜１６を形成することができる。また、このスパッタガスに酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）又はそれらの混合ガスを混合することで、反応性スパッタリング法により、ケイ素、チタン、アルミニウム、酸化アルミニウム，又はジルコニウムとＯ又はＮとの生成物（例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ_２、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ_２、ＺｒＯ_２など）から成るプライマー薄膜１６を形成してもよい。

本発明の他の態様においては、ガスを原料とする化学蒸着法（プラズマＣＶＤ法）を用いる場合は、ワークを配置して真空減圧したプラズマＣＶＤ装置に、シラン（ＳｉＨ_４）やテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）などのＳｉプライマー薄膜用主原料ガス、又は、チタンクロライド（ＴｉＣｌ_４）、チタンアイオダイド（ＴｉＩ_４）、チタンイソプロポキシドＴｉ（ｉ−ＯＣ_３Ｈ_７）_４などのＴｉプライマー薄膜用主原料ガスを使用することにより、Ｓｉ又はＴｉを含むプライマー薄膜１６を形成することができる。また、一実施形態においては、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ_３））_３）、アルミニウムクロライド（ＡｌＣｌ_３）などの主原料ガスに、必要に応じて酸素ガス又は窒素ガスを混合することにより、アルミニウム及び酸素又は窒素を含むプライマー薄膜１６を形成することができる。

また、本発明のさらに他の態様においては、基体１４上に形成されたケイ素、チタン、アルミニウム、酸化アルミニウム，又はジルコニウムのうち少なくとも１つを含む薄膜に、酸素プラズマ又は窒素プラズマを照射することにより、これらの薄膜に酸素又は窒素の双方又は一方を含有させたプライマー薄膜１６を形成することもできる。一実施形態においては、上記のようにプライマー薄膜１６に酸素又は窒素の双方又は一方を含有させることにより、プライマー薄膜１６に極性が付与されるので、コーティング薄膜１８がフッ素含有シランカップリング剤から成る場合に、当該コーティング薄膜１８の定着性をより高めることができる。

本発明のさらに他の態様におけるプライマー薄膜１６は、非晶質炭素膜から成る。非晶質炭素膜は、たとえば、アセチレン等の炭化水素ガスを原料ガスとして用い、プラズマCVD法により形成される。この非晶質炭素膜は、Ｏ、Ｎ、又はＳｉのうちの少なくとも１つの元素を含んでもよい。Ｓｉを含有する非晶質炭素膜は、たとえば、炭化水素ガスと、テトラメチルシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジメトキシジオメチルシラン、及びテトラメチルシクロテトラシロキサンなどのケイ素を含有するSi原料ガスとの混合ガスを用いて、プラズマCVD法により形成される。例えば、Ｏを含有する非晶質炭素膜は、アセチレンなどの炭化水素ガスをプラズマ化して非晶質炭素膜を形成した後、酸素ガスをプラズマ照射するプラズマCVD法により形成される。Ｎを含有する非晶質炭素膜は、炭化水素ガスをプラズマ化して非晶質炭素膜を形成した後、窒素ガスをプラズマ照射するプラズマCVD法により形成される。

非晶質炭素膜は延伸性が高く、樹脂やステンレス鋼製メッシュなどから成る基体１４に対する密着性が高い。したがって、プライマー薄膜１６は、基体１４の変形に追従して対して変形することができる。また、非晶質炭素膜は、軟質金属と凝着しにくいため、工作物２０が軟質金属から成る場合であっても、工作物２０がメッシュ部材に凝着することを防止できる。

上述のようにして基体１４上に形成されたプライマー薄膜１６の表面の少なくとも一部分には、撥水性のコーティング薄膜１８が形成される。コーティング薄膜１８は、例えばフッ素を含有するフッ素含有カップリング剤から成る。フッ素含有カップリング剤の一例は、フッ素含有シランカップリング剤である。このようなフッ素含有シランカップリング剤として、例えば、フロロサーフ社のFG-5010Z130-0.2が知られている。このコーティング薄膜１８は、メッシュ部材の開口部を透過する液体（洗浄液やめっき液）の透過性に実質的な影響を与えないほど薄く形成される。シランカップリング剤は、プライマー薄膜１６に含まれるケイ素、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、又はこれらの元素の酸化物に由来する水酸基と化学結合（例えば、脱水縮合反応による結合又は水素結合など）により結合する。これにより、プライマー薄膜１６の表面に強固な結合架橋層を伴う連続性のある面状のフッ素樹脂膜が形成され、メッシュ部材の基材１４表面に優れた撥水性を付与することができる。

コーティング薄膜１８は、バスケット１０の一部にのみ形成されてもよい。図４は、バスケット１０のメッシュ部材を構成する糸部材の断面図である。図４に示す実施形態においては、糸部材のうちの収容空間外側（図２に矢印Ｂで示すように外側に露出する側）にのみコーティング薄膜１８が形成されており、収容空間内側（図２に矢印Ａで示すように収容空間に臨む側）にはコーティング薄膜１８が形成されず、プライマー薄膜１６が露出している。プライマー薄膜１６は、コーティング薄膜１８と同様に、収容空間外側にのみ形成されてもよい。この場合、収容空間内側においては、基材１４が露出する。

バスケット１０の収容空間内側の表面は、洗浄時に工作物２０と頻繁に接触するので、この工作物との摩擦により当該収容空間内側の表面に形成したプライマー薄膜１６やコーティング薄膜１８が脱落し易い。一方、バスケット１０の収容空間外側の表面は、工作物２０と直接接触しないので、プライマー薄膜１６やコーティング薄膜１８が脱落しにくい。そこで、プライマー薄膜１６及びコーティング薄膜１８を、基材１４の収容空間外側に形成することにより、基材１４に効率よく撥水性を付与して基材１４の液透過性を向上させることができる。また、基材１４は、工作物２０を効率良く攪拌するために適した摩擦係数を有する材料から成る。したがって、プライマー薄膜１６及びコーティング薄膜１８を基材１４の収容空間外側のみに形成することにより、基材１４の摩擦係数を変化させることなく（従って攪拌性能を劣化させることなく）、基材１４に撥水性を付与して基材１４の液透過性を向上させることができる。

また、親水性のメッシュを通過する液体には細かな気泡が発生しにくいので、細かな気泡が工作物２０に付着することによる浮き上がりやバスケットへの付着を抑制することができる。よって、バスケット１０の一部の面（バスケット１０が六角柱形状の場合には、当該鹵獲中継状の８つの面のうちの１つの面）を図３に示すようにプライマー薄膜１６及びコーティング薄膜１８が形成された撥水性のメッシュ部材とし、他の面（例えば、六角柱形状の他の７面）をプライマー薄膜１６のみが形成された親水性のメッシュ部材とすることにより、洗浄液２４は当該撥水性のメッシュ部材をスムーズに透過するとともに、親水性メッシュによって細かな気泡の発生を抑制することもできる。また、バスケット１０の１つの面の一部分のみを撥水性のメッシュ部材から構成し、当該面の他の部分を親水性のメッシュ部材から構成してもよい。

バスケット１０のメッシュ部材を構成する糸部材の一部にのみコーティング薄膜１８を形成することにより、洗浄液等の液体は、当該コーティング薄膜１８の撥水性によりバスケット１０内外へスムーズに流入・排出されるとともに、コーティング薄膜１８が形成されていない部分の親水性によって細かな気泡の発生を抑制することができる。また、コーティング薄膜１８がバスケット１０の一部にのみ形成される他の例として、バスケット１０が円筒形状に構成される場合には、その側面にのみコーティング薄膜１８を形成してもよい。これにより、コーティング薄膜１８が形成されないバスケット１０の上面及び底面の表面には親水性のプライマー薄膜１６が露出している。親水性のメッシュを通過する液体には細かな気泡が発生しにくいので、バスケット１０の一部にコーティング薄膜１８を形成することにより、洗浄液等の液体は、当該コーティング薄膜１８が形成された撥水性の部分からスムーズに流入・排出されるとともに、コーティング薄膜１８が形成されていない親水性の部分によって細かな気泡の発生を抑制することができる。

コーティング薄膜１８は、様々な方法でプライマー薄膜１６の表面に設けられる。コーティング薄膜１８は、例えば、不織布等の布、スポンジ、スポンジ状ローラ、刷毛、及び／又はこれら以外の様々な塗布用具を用いてプライマー薄膜１６の表面に塗布される。また、コーティング薄膜１８は、フッ素含有カップリング剤を霧状にして噴霧することによって形成することもできる。これら以外にも、ディッピング法、抵抗加熱法、蒸着法、及び／又はこれら以外の様々な方法によって形成され得る。図４に示す構造は、プライマー薄膜１６が形成された基体１４の一方の面（例えば、組み立て時に収容空間外側に露出する面）にのみコーティング薄膜１８を塗布することにより得られる。

また、プライマー薄膜１６は、メッシュ部材を構成する糸部材の収容空間外側（又は収容空間内側）にのみ形成されてもよい。これにより、撥水性を付与するコーティング薄膜１８は一般に基材１４から剥離しやすいため、プライマー薄膜１６を糸部材の一部分（収容空間外側又は内側）にのみ形成することにより、プライマー薄膜１６が形成されていない部分にコーティング薄膜１８が意図せずに形成された場合には、当該コーティン薄膜１８は容易に除去され得る。

プライマー薄膜１６及び／又はコーティング薄膜１８は、メッシュ部材を構成する糸部材の周方向の一部分に形成され得る。図４は、糸部材の周方向の一部（収容区間外側）のみにプライマー薄膜１６及びコーティング薄膜１８が形成された糸部材の一例を示すものである。図４に例示した態様以外にも、プライマー薄膜１６及び／又はコーティング薄膜１８は、糸部材の周方向の任意の一部に形成され得る。

また、上述した反応性スパッタリング法や酸素プラズマ又は窒素プラズマの照射により、プライマー薄膜１６に酸素又は窒素を含有させてプライマー薄膜に電気的極性を付与することができる。この電気的極性によりプライマー薄膜とフッ素含有シランカップリング剤との間に極性による結合が生じ、この結合によってもフッ素含有カップリング剤をプライマー薄膜に強固に定着させることができる。

上述のようにして形成されるプライマー薄膜１６及びコーティング薄膜１８は、非常に薄く（例えば数十ｎｍ程度）形成されるので、微細な構造を有するメッシュへの応用に適している。つまり、本発明の実施形態に係るプライマー薄膜１６及びコーティング薄膜２０がメッシュの開口部に付着しても、液体の透過性には実質的に影響を与えない。

本発明の実施形態においては，プライマー薄膜１６中のケイ素、チタン、アルミニウム、酸化アルミニウム，又はジルコニウムのうち少なくとも１つに由来する水酸基と脱水縮合反応により結合可能な任意のフッ素含有カップリング剤又はフッ素コート剤を用いることができる。例えば、一実施形態におけるフッ素含有カップリング剤は、プライマー薄膜１６と−Ｏ−Ｍ結合（ここで、Ｍは、Ｔｉ、Ａｌ、又はＺｒ）可能な元素Ｍを含むカップリング剤であっても良い。

コーティング薄膜１８は、カップリング剤を主成分とする第１層と、撥水性材料を主成分とする第２層と、から成る２層構造であってもよい。コーティング薄膜１８に於ける第１層として用いることができるカップリング剤には、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、及びジルコニア系カップリング剤が含まれる。シランカップリング剤は、例示するまでもなく広く普及している。市販されている様々なシランカップリング剤を薄膜２０の第１層として用いることができる。本発明に適用可能なシランカップリング剤の一例は、デシルトリメトキシシラン（商品名「ＫＢＭ−３１０３」信越化学工業（株））である。本発明に適用可能なチタネート系カップリング剤には、例えばテトラメトキシチタネート、テトラエトキシチタネート、テトラプロポキシチタネート、及びテトライソプロポキシチタネートが含まれる。一態様においては、商品名「プレンアクト３８Ｓ」（味の素ファインテクノ株式会社）を、コーティング薄膜１８として用いることができる。

コーティング薄膜１８における第１層として用いることができるアルミネート系カップリング剤には、アルミニウムアルキルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムイソプロピレート等が含まれる。一態様においては、商品名「プレンアクトＡＬ−Ｍ」（アルキルアセテートアルミニウムジイソプロピレート、味の素ファインテクノ（株）製）を、コーティング薄膜１８として用いることができる。

コーティング薄膜１８における第１層として用いることができるジルコニア系カップリング剤には、ネオペンチル（ジアリル）オキシ，トリメタクリルジルコネイト、テトラ（２，２ジアリロキシメチル）ブチル、ジ（ジトリデシル）ホスフェイトジルコネイト、及びシクロ［ジネオペンチル（ジアリル）］ピロホスフェイトジネオペンチル（ジアリル）ジルコネートが含まれる。一態様においては、商品名「ケンリアクトＮＺ０１」（ケンリッチ社）を、コーティング薄膜１８として用いることができる。

フッ素含有カップリング剤は、その分子構造内にフッ素の置換基を有するカップリング剤を意味し、一般に撥水性、撥油性を有する。コーティング薄膜１８として使用可能なフッ素含有カップリング剤には、以下のものが含まれる。
(i) ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃
(ii) ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃Ｃｌ₂
(iii）ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂
(iv)（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＳＯ₂ ＣＦ₃
(v) ＣＦ₃ＣＯＮ（ＣＨ₃）ＳｉＣＨ₃
(vi) ＣＦ₃ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃
(vii) ＣＦ₃ＣＨ₂ ＳｉＣｌ₃
(Viii) ＣＦ₃ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣｌ₃
(ix) ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃
(x)ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣｌ₃

これらのフッ素含有カップリング剤はあくまで一例であり、本発明に適用可能なフッ素含有カップリング剤はこれらの例に限定されるものではない。フッ素含有カップリング剤としては、例えば、フロロサーフ社から販売されているＦＧ−５０１０Ｚ１３０−0.2（フッ素樹脂0.02〜0.2％、フッ素系溶剤99.8%〜99.98%）を用いることができる。

また、コーティング薄膜１８は、カップリング剤を主成分とする第１層と、撥水性材料を主成分とする第２層と、から成る２層構造であってもよい。この第１層は、例えば、プライマー薄膜１６と水素結合及び／又は縮合反応による−Ｏ−Ｍ結合（ここで、Ｍは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＺｒから成る群より選択されるいずれかの元素。）を形成可能なカップリング剤から成る薄膜である。かかるカップリング剤には、例えば、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、及びジルコネート系カップリング剤が含まれる。これらのカップリング剤は、他の種類のカップリング剤と混合して用いることもできる。第２層は、例えば、メチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のアルキルクロロシラン類、ジメチルジメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のアルキルメトキシシラン類、ヘキサメチルジシラザンおよびシリル化剤、及びシリコーン等の撥水性材料から成る薄膜である。また、上述したフッ素含有シランカップリング剤から成る薄膜を第２層として用いることもできる。第２層として利用可能な撥水性材料は、本明細書で明示されたものに限定されない。

以下に示す方法によって、本発明の一実施形態に係るメッシュ構造体に備えられるプライマー薄膜が親水性を有すること、及び、コーティング薄膜が撥水性を有することを確認した。

まず、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）から成る基材を、各試料の基材として準備した。具体的には、各辺が３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さが１ｍｍの矩形形状のＳＵＳ３０４を準備した。この基材は、表面粗さがＲａ：０，０３５μｍに調整されており、非常に平滑な表面を有する。

（１）試料１−１、試料１−２の作成
まず、高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ装置に上記ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）基材及び市販のＳｉターゲットを設置し、当該ＣＶＤ装置においてスパッタリングを行い、Ｓｉの薄膜（プライマー薄膜）をＳＵＳ３０４基材の表面に堆積させた。次に、Ｓｉ薄膜が形成された基材を別の高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ装置に設置し、窒素ガスを当該ＣＶＤ装置に導入した。当該ＣＶＤ装置において、基材表面に窒素プラズマを照射して、Ｓｉ薄膜に窒素を含有させ、試料１−１を得た。このようにして得られた試料１−１に、市販のフッ素系シランカップリング剤の溶液をディップ塗布し、室温にて乾燥させて、試料１−２を得た。

（２）試料２−１、試料２−２の作成
まず、スパッタリング装置に上記ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）基材及び市販のＴｉターゲットを設置し、当該スパッタリング装置においてスパッタリングを行い、Ｔｉの薄膜（プライマー薄膜）をＳＵＳ３０４基材の表面に堆積させた。次に、Ｔｉ薄膜が形成された基材を別の高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ装置に設置し、窒素ガスを当該ＣＶＤ装置に導入した。当該ＣＶＤ装置において、基材表面に窒素プラズマを照射して、Ｔｉ薄膜に窒素を含有させ、試料２−１を得た。このようにして得られた試料２−１に、市販のフッ素系シランカップリング剤の溶液をディップ塗布し、室温にて乾燥させて、試料２−２を得た。

（３）試料３−１、試料３−２の作成
まず、スパッタリング装置に上記ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）基材及び市販のＡｌ_２Ｏ_３ターゲットを設置し、当該スパッタリング装置においてスパッタリングを行い、Ａｌ_２Ｏ_３の薄膜（プライマー薄膜）をＳＵＳ３０４基材の表面に堆積させた。次に、Ａｌ_２Ｏ_３薄膜が形成された基材を別の高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ装置に設置し、窒素ガスを当該ＣＶＤ装置に導入した。当該ＣＶＤ装置において、基材表面に窒素プラズマを照射して、Ａｌ_２Ｏ_３薄膜にさらに窒素を含有させ、試料３−１を得た。このようにして得られた試料３−１に、市販のフッ素系シランカップリング剤の溶液をディップ塗布し、室温にて乾燥させて、試料３−２を得た。

（４）試料４−１、試料４−２の作成
まず、高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ装置に上記ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）基材を設置し、当該ＣＶＤ装置を真空減圧した。真空減圧された当該ＣＶＤ装置にトリメチルシランを導入し、ＳＵＳ３０４基材の表面に、Ｓｉを含む非晶質炭素膜を形成した。次に、トリメチルシランを排気した後、酸素ガスを導入し、基材表面に酸素プラズマを照射して、Ｓｉを含む非晶質炭素膜にさらに酸素を含有させた。このようにして得られた試料４−１に、市販のフッ素含有シランカップリング剤の溶液をディップ塗布し、室温にて乾燥させて、試料４−２を得た。

（５）試料５−１、試料５−２の作成
まず、スパッタリング装置に上記ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）基材及び市販のＡｌターゲットを設置し、当該スパッタリング装置においてスパッタリングを行い、Ａｌの薄膜（プライマー薄膜）をＳＵＳ３０４基材の表面に堆積させた。次に、Ａｌ薄膜が形成された基材を別の高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ装置に設置し、窒素ガスを当該ＣＶＤ装置に導入した。当該ＣＶＤ装置において、基材表面に窒素プラズマを照射して、Ａｌ薄膜にさらに窒素を含有させ、試料５−１を得た。このようにして得られた試料５−１のに、市販のフッ素系シランカップリング剤の溶液をディップ塗布し、室温にて乾燥させて、試料５−２を得た。

このようにして準備された試料１−１〜５−２の各々について、水(純水)との接触角を試料上の異なる１０点で測定した。接触角の測定は、市販の接触角計（協和界面科学株式会社 ポータブル接触角計 PCA-1）を使用して、室温（ ２ ５ ± ５ ℃ ） 、５ ０ ± １ ０ ％ Ｒ Ｈ の条件下にて行った。シランカップリング剤が塗布されていない試料１−１、２−１、３−１、４−１、５−１については、各々の接触角の平均値は２７°〜６０°程度であった。一方、シランカップリング剤が塗布されている試料１−２、２−２、３−２、４−２、５−２については、接触角の平均値は１０５°〜１１４°程度であった。これにより、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、又は非晶質炭素膜から成り、窒素、または酸素をプラズマ照射されたプライマー薄膜は親水性を有すること、及び、プライマー薄膜上に形成されたフッ素含有シランカップリングは撥水性を有することが確認できた。

次に、本発明の実施形態に係るメッシュ構造体の透過性について以下に示す方法によって確認した。直径２００ｍｍの円に内接する６角形の上面及び底面を有し高さが約２７０ｍｍの六角柱の骨格をアクリル製の棒状の部材を用いて作成した。つまり、当該六角柱の各辺に相当する位置に、アクリル製の棒状の部材を配置して、当該六角柱形状を維持するように当該棒状部材を互いに固定した。

次に、線径0.125mm、目開き0.238mm、メッシュカウント７０本／１インチのポリエステル製メッシュ基材を準備した。このメッシュ基材の両面に、試料４−２と同様の方法で、非晶質炭素膜及びフッ素含有シランカップリング剤薄膜を形成した。このようにして非晶質炭素膜及びフッ素含有シランカップリング剤薄膜が形成されたメッシュ部材を、アクリル製の棒状部材で構成された骨格における当該六角柱の面に相当する部分に張り付けた（上面、底面、及び６つの側面に張り付けた）。これにより、メッシュ部材で画された六角柱形状の収容空間を有するバスケットが得られた。このようにして得られた収容空間内側及び外側の両面にフッ素含有シランカップリング剤薄膜が形成されたメッシュ部材から成るバスケットを実施例１とする。

次に、実施例１と同じポリエステル製メッシュ基材の片面に、試料４−１と同様の方法で非晶質炭素膜を形成した。次に、このメッシュ基材の試料４−１と同様の方法で形成した非晶質炭素膜側の片面側にのみフッ素含有シランカップリング剤薄膜を形成した。
このようにして片面に非晶質炭素膜が形成されるとともに同じ片面にのみフッ素含有シランカップリング剤を塗布したメッシュ部材を、実施例１と同じアクリル製の棒状部材で構成された骨格における当該六角柱の面に相当する部分に、フッ素含有シランカップリング剤を塗布した面が収容空間の外側を向くように張り付けた。このようにして得られた収容空間外側に非晶質炭素膜が形成されるとともに収容空間外側にフッ素含有シランカップリング剤薄膜が形成されたメッシュ部材から成るバスケットを実施例２とする。

（撥水性メッシュ及び親水性メッシュを組み合わせて成るバスケットの液透過性の検証）
次に、実施例１と同様の方法で準備したメッシュ部材（両面撥水処理のメッシュ）を、実施例１と同じアクリル製の棒状部材で構成された骨格における当該六角柱の計８面のうち１面のみに相当する部分に、張り付けた。残りの当該六角柱の計７面に相当する部分のメッシュには、内外両面に試料４−１と同様の方法で非晶質炭素膜のみを形成したメッシュ（両面が親水性のメッシュ）を張り付けた。このようにして得られた収容空間の一部（１面両面）が撥水性のメッシュで、他の部分（７面両面）が親水性のメッシュが形成されたメッシュ部材から成るバスケットを実施例３とする。

次に、実施例１と同じポリエステル製メッシュ基材を、実施例１と同じアクリル製の棒状部材で構成された骨格における当該六角柱の面に相当する部分に張り付けた。このようにして得られたポリエステル樹脂が露出したメッシュ部材から成るバスケットを比較例１とする。

（撥水性メッシュから成るバスケットの液透過性の検証）
次に、実施例１ないし実施例３、及び比較例１の各バスケットの収容空間に、スチールショットで形成した直径約０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの鉄球を９００ｃｃ分投入し、この鉄球が収容された各バスケットを、純水で満たされた水槽に水没させた。続いて、公知の引き上げ機構を用いて各バスケットを５５cm/secの速度で引き上げ、その引き上げ時の荷重の経時変化を測定した。その結果、比較例１のバスケットを水面から完全に引き上げた時点（バスケット全体が水面から露出した時点）では、当該引き上げ機構にかかる荷重は約２３ｋｇであったが、約４秒後に約１８ｋｇまで低下した。５ｋｇの荷重低下は、バスケットの中に閉じ込められてバスケットとともに引き上げられた水の重さと考えることができる。したがって、この測定結果から、比較例１のバスケットから水が完全に流出するまでに４秒間要したことが分かる。

実施例１ないし実施例３のバスケットについても、比較例１と同様にして、水槽から引き上げたときの引き上げ機構にかかる荷重の経時変化を測定した。その結果、実施例１及び実施例２、実施霊３のいずれについても、引き上げ機構にかかる荷重は、バスケット全体が水面から露出した時点において約２３ｋｇであったが、約１秒後に約１８ｋｇまで低下した。これにより、バスケットを構成するメッシュ部材の表面の少なくとも収容空間外側の面に撥水性薄膜を形成することにより、又は、バスケットを構成するメッシュの周方向の一部に撥水性薄膜を形成することにより、当該バスケットの液透過性が改善することが確認できた。実施例３の排水性が高いのは、バスケットの一部に形成された撥水性のメッシュ部分には水膜が形成されにくく、該部分からバスケット内部に空気が容易に進入したことにより、バスケット全体の排水性が向上したためと考えられる。

また、実施例３の鉄球が収容されたバスケットを、水槽に再度水没させて、その時の気泡の発生状況を確認した。その結果、バスケットの親水性のメッシュ部分にはほとんど細かな気泡が発生しなかった。一方、撥水性のメッシュ部分には多数の細かな気泡が確認できた。この検証により、バスケットのメッシュの一部のみを撥水性としてバスケットの排水性を確保しながら、細かな気泡の発生は他の親水性メッシュ部分で抑制できることが確認できた。

（撥水性メッシュのめっき液透過性の検証）
次に、実施例１、実施例２、及び比較例１の各バスケットの収容空間に、スチールショットで形成した直径約０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの鉄球を９００ｃｃ分投入し、この鉄球が収容された各バスケットを、公知の硫酸Snめっき液（表面張力：35dyne/cm、ｐＨ：4.0〜4.5）で満たされためっき液槽に浸漬させた。続いて、公知の引き上げ機構を用いて各バスケットを55cm/secの速度で引き上げ、その引き上げ時の荷重の経時変化を測定した。その結果、比較例１のバスケットをめっき液面から完全に引き上げた時点（バスケット全体がめっき液面から露出した時点）では、当該引き上げ機構にかかる荷重は約２２ｋｇであったが、約５秒後に約１８ｋｇまで低下した。４ｋｇの荷重低下は、バスケットの中に閉じ込められてバスケットとともに引き上げられためっき液の重さと考えることができる。したがって、この測定結果から、比較例１のバスケットからめっき液が完全に流出するまでに５秒間要したことが分かる。

実施例１及び実施例２のバスケットについても、比較例１と同様にして、めっき液槽から引き上げたときの引き上げ機構にかかる荷重の経時変化を測定した。その結果、実施例１及び実施例２のいずれについても、引き上げ機構にかかる荷重は、バスケット全体が液面から露出した時点において約２２ｋｇであったが、約１秒後に約１７ｋｇまで低下した。これにより、バスケットを構成するメッシュ部材の表面の少なくとも収容空間外側の面に撥水性薄膜を形成することにより、当該バスケットのめっき液透過性が改善することが確認できた。

上記の実施例によって、バスケットを構成するメッシュ構造体の表面に撥水性を有するコーティング薄膜を形成した場合に、当該バスケットのめっき液透過性が改善することを示した。かかる改善は、メッシュ構造体の表面に撥水性が付与されたことによるものであるから、メッシュ構造体の表面（の少なくとも一部）を撥水性材料から形成した場合にも、コーティング薄膜が形成された実施例と同様に、当該メッシュ構造体を用いて作製されるバスケットのめっき液透過性が改善すると考えられる。

１０：バスケット
１４：基体
１６：プライマー薄膜
１８：コーティング薄膜

Claims (16)

1. 工作物を収容する収容空間を画するメッシュ基体と、
   前記メッシュ基体の表面の少なくとも一部に形成された前記メッシュ基体よりも高い撥水性を有するコーティング薄膜と、
   を備えるメッシュ構造体。
2. 前記メッシュ基体の表面にドライプロセスにより形成されるプライマー薄膜をさらに備え、
   前記コーティング薄膜は、前記プライマー薄膜の表面に形成される、
   請求項１に記載のメッシュ構造体。
3. 前記プライマー薄膜が、Ｓｉ，Ｔｉ、Ａｌ、及びＺｒ並びにこれらの酸化物から成る群より選択される少なくとも１つの物質を含む、請求項２に記載のメッシュ構造体。
4. 前記プライマー薄膜が、酸素及び／又は窒素を含む、請求項３に記載のメッシュ構造体。
5. 前記プライマー薄膜が、Ｏ、Ｎ、及びＳｉから成る群から選択される少なくとも１つの物質を含む非晶質炭素膜である、請求項２に記載のメッシュ構造体。
6. 前記プライマー薄膜が、前記基体よりも高い親水性を有する、請求項２に記載のメッシュ構造体。
7. 前記メッシュ基体が、実質的に矩形平面状の６つのメッシュ板より成る直方体形状に構成されており、
   前記コーティング薄膜は、当該６つのメッシュ板のうちの少なくとも一つの表面に形成されている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のメッシュ構造体。
8. 前記メッシュ基体が円筒形状に構成されており、
   前記コーティング薄膜は、前記円筒形状のメッシュ基体の上面、底面、又は側面のうちの少なくとも一つの面に形成されている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のメッシュ構造体。
9. 前記ドライプロセスは、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ＭＢＥ法、クラスターイオンビーム法、及び高周波イオンプレーティング法から成る群より選択されるいずれか１つのプロセスである請求項２から請求項６のいずれか１項に記載のメッシュ構造体。
10. 前記コーティング薄膜が、前記プライマー薄膜の表面に形成され、前記プライマー薄膜と水素結合及び／又は縮合反応による−Ｏ−Ｍ結合（ここで、Ｍは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＺｒから成る群より選択されるいずれかの元素。）を形成可能なフッ素含有カップリング剤を主成分とする、請求項２から６又は９のいずれか１項に記載のメッシュ構造体。
11. 前記コーティング薄膜が、前記プライマー薄膜の表面に形成され、前記プライマー薄膜と水素結合及び／又は縮合反応による−Ｏ−Ｍ結合（ここで、Ｍは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＺｒから成る群より選択されるいずれかの元素。）を形成可能なフッ素含有シランカップリング剤を主成分とする、請求項２から６又は９のいずれか１項に記載のメッシュ構造体。
12. 前記コーティング薄膜が、
    前記プライマー薄膜と水素結合及び／又は縮合反応による−Ｏ−Ｍ結合（ここで、Ｍは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＺｒから成る群より選択されるいずれかの元素。）を形成可能なカップリング剤を主成分とし、前記プライマー薄膜の表面に形成された第１層と、
    撥水材料を主成分とし、前記第１層の表面に形成された第２層と、
    を備える、
    請求項２から６又は９のいずれか１項に記載のメッシュ構造体。
13. 前記カップリング剤が、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、及びジルコネート系カップリング剤から成る群より選択されるいずれか１つのカップリング剤から成る請求項１２に記載のメッシュ構造体。
14. 工作物を収容する収容空間を画するメッシュ基体を備え、 当該メッシュ基体の表面の少なくとも一部が撥水性材料から形成された、 メッシュ構造体。
15. 前記撥水性材料がフッ素樹脂から成る請求項１４に記載のメッシュ構造体。
16. 前記撥水性材料がシリコーン樹脂から成る請求項１４に記載のメッシュ構造体。

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