JP2017176927A - 表面処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放電エネルギーによって処理対象であるフィルムや処理ローラが高温になりすぎることがなく、安定して目的の表面処理が実現できる表面処理装置を提供すること。【解決手段】 接地された処理ローラ１に放電電極５を対向させ、上記処理ローラ１に接触して移動するフィルムＦの表面を上記放電電極による放電エネルギーによって処理する表面処理装置を前提とし、上記フィルムＦの幅方向に長さを有する放電電極５が処理ローラ１の周方向に複数配置され、これら複数の放電電極５のうち、上記周方向に隣り合う特定の複数の放電電極を一つの電極グループＧ１，Ｇ２とした複数の電極グループが設けられるとともに、上記電極グループＧ１，Ｇ２間に空間Ｓが設けられ、上記各電極グループＧ１，Ｇ２の放電エネルギーであって、上記処理ローラ１に向かう放電エネルギー以外の放電エネルギーが上記空間Ｓに放出される構成にした。【選択図】 図１

Description

この発明は、移動するフィルム表面を放電によって処理する表面処理装置に関する。

従来から、放電を利用して樹脂製のフィルムの表面を改質する表面処理装置が知られている（特許文献１参照）。
図３に示す従来の表面処理装置は、設置された処理ローラ１の外周に沿って設けた処理チャンバ２とからなる。そして、上記処理ローラ１には処理対象となるフィルムＦを接触させ、処理ローラ１の回転にともなってフィルムＦが移動するようにしている。
また、上記処理チャンバ２は、金属製の一対の支持部３に樹脂製のカバー部４を連結して構成され、上記カバー部４の開口に処理ローラ１を臨ませている。このようなカバー部４を設けているのは、処理チャンバ２内で生成されるオゾンなどのガスを処理チャンバ２の外部に流出させないようにするためである。

処理チャンバ２内には、上記フィルムＦの幅をまたぐ長さの棒状の放電電極５が複数設けられている。これら放電電極５は上記処理ローラ１に接触したフィルムＦに沿って等間隔で電極ホルダー６に保持されている。この電極ホルダー６は碍子７を介して図示しないベースに固定されている。上記各放電電極５には、図示しない高電圧源が接続され、高電圧を印加可能にしている。
また、処理チャンバ２の上記支持部３には、角管からなる排気管８が挟持されている。この排気管８は、処理チャンバ２と連通する図示しない排気孔を備えるとともに、吸気手段に接続され、上記処理チャンバ２内に生成したオゾンや反応ガスなどを破線の矢印のように排気するようにしている。

このような表面処理装置において、上記放電電極５に高電圧を印加して処理ローラ１との間で放電させると、図４に示すように、放電電極５に対応した破線で囲まれた放電エリアＡが形成され、上記フィルムＦは、この放電エリアＡを通過する過程で表面処理されることになる。上記放電エリアＡは、各放電電極５と処理ローラ１との間に形成される放電が連続して一体化したエリアである。

特開２０１０−０４３２１５号公報

図４に示すように、上記従来の表面処理装置では、複数、例えば８本の放電電極５が処理ローラ１の外周に沿って、等間隔に近接して設けられている。
各放電電極５には、それぞれ同じ高電圧が印加されるので、放電電極５は全て同電位である。このような同電位の放電電極５が近接して設けられているため、放電は、隣接する放電電極５に向かって広がり難くなっている。そのため、上記放電エリアＡの放電エネルギーの内、処理ローラ１に向かう以外の放電エネルギーは、上記放電エリアＡの両端からのみ外側に広がって、ヒゲ部ａ１，ａ２が形成される。

上記ヒゲ部ａ１，ａ２は、全ての放電電極５による放電エネルギーのうち処理ローラ１へ向かう以外のエネルギーの合計エネルギーを備えた部分であり、熱アーク状の放電となって他の部分よりも高温になる。
このよう高温のヒゲ部ａ１，ａ２が形成されると、そこを通過する上記フィルムＦが熱によって変質してしまうことがある。
例えば、フィルムＦが、上記ヒゲ部ａ１，ａ２の温度よりも低いガラス転移点を有する材質の場合には、熱収縮して硬化してしまうし、融点が低い材質の場合には、溶けてしまうこともあった。

さらに、処理ローラ１や放電電極５が高温になって熱膨張すれば、両者の間隔が変化してしまう。放電電極５と処理ローラ１との間隔が狭くなれば、放電電極５がフィルムＦに接触してフィルムＦを傷つけてしまうこともある。さらに、上記間隔が部分的に変化すればフィルムＦに対する処理が不均一になってしまう。
だからといって、高温になる上記ヒゲ部の生成を抑えるために、放電電極５への印加電圧を低めに設定した場合には、放電度が不足して、目的の処理ができないこともあった。
この発明の目的は、放電エネルギーによって処理対象であるフィルムや処理ローラが高温になりすぎることがなく、安定して目的の表面処理が実現できる表面処理装置を提供することである。

この発明は、接地された処理ローラに放電電極を対向させ、上記処理ローラに接触して移動するフィルムの表面を上記放電電極による放電エネルギーによって処理する表面処理装置を前提として、上記フィルムの幅方向に長さを有する放電電極が処理ローラの周方向に複数配置され、これら複数の放電電極のうち、上記周方向に隣り合う特定の複数の放電電極を一つの電極グループとした複数の電極グループが設けられるとともに、上記電極グループ間に空間が設けられ、上記各電極グループの放電エネルギーであって、上記処理ローラに向かう放電エネルギー以外の放電エネルギーが上記空間に放出される構成にしたことを特徴とする。
なお、この装置の処理対象であるフィルムは、上記処理ローラに接触し、その回転によって移動可能なものであれば、材質や厚みは限定されない。例えば、ＪＩＳ規格で規定されている２５０〔μｍ〕以上の厚みのものも処理対象となる。

この発明によれば、複数の電極グループ間に設けた空間に、放電エネルギーを放出させることによって、超高温となる部分が形成されないようにできる。そのため、フィルムが熱で損傷することを防止できる。
また、処理ローラや放電電極の熱膨張によって、放電条件が狂ってしまうことを防止でき、安定して目的の表面処理を実現できる。

この発明の実施形態の装置の概略図である。 実施形態の放電エリア部分の展開図である。 従来の表面処理装置の概略図である。 従来装置の放電エリア部分の展開図である。

図１，２に示すこの発明の実施形態は、処理チャンバ２内の放電電極５の配置が図３に示す従来例と異なるが、その他の構成は上記従来例と同じである。したがって、従来と同じ構成要素には、図３と同じ符号を用い、各構成要素の詳細な説明は省略する。
この実施形態では、図１に示すように処理チャンバ２内に８本の棒状の放電電極５が設けられているが、これら８本の放電電極５が４本ずつ、第１，２の電極グループＧ１，Ｇ２に区分されている。

そして、第１，２の電極グループＧ１，Ｇ２は、それぞれ等間隔に配置された４本の放電電極５からなり、上記各電極グループにおいて隣接する放電電極５，５は、図３に示す従来装置の場合と同等に近接している。
また、上記第１の電極グループＧ１と第２の電極グループＧ２との間には、一点鎖線で囲んだ空間Ｓが設けられている（図１，２参照）。つまり、電極ホルダー６は、その中央部に上記空間Ｓを保持して、この空間Ｓを挟んだ両側に上記第１，２の電極グループＧ１，Ｇ２を保持している。

上記空間Ｓは、後で説明する放電エネルギーの放出を可能にするものであって、この空間Ｓの中央部が、両側に位置する放電電極５，５に対して実質的な電位差が生じる程度の距離を保っている。
なお、上記処理チャンバ２は、処理ローラ１にフィルムＦを架け回す際に、処理ローラ１から退避可能に設けられている。

上記のように構成されたこの実施形態の表面処理装置の作用を以下に説明する。
処理ローラ１に接触させたフィルムＦを矢印方向に移動させながら、全ての放電電極５に高電圧を印加すると、放電電極５から処理ローラ１へ向かう電界によって放電が起こる。上記フィルムＦの表面には、図２に示すように第１の電極グループＧ１による放電エリアＢと第２の電極グループＧ２による放電エリアＣとが形成される。

各放電エリアＢ，Ｃには、上記従来の放電エリアＡと同様に、その両脇から外方へ広がるヒゲ部ｂ１，ｂ２と、ヒゲ部ｃ１，ｃ２とが形成される。
このようなヒゲ部ｂ１，ｂ２、ｃ１，ｃ２は、処理ローラ１へ向かう以外の放電エネルギーによるものであるが、第１電極グループＧ１と第２電極グループＧ２との間には、放電電極５が配置されていない空間Ｓが設けられているので、この空間Ｓに放電エネルギーが放出され、上記ヒゲ部ｂ２及びｃ２が形成されることになる。

そして、上記放電エリアＢの両脇に形成されるヒゲ部ｂ１，ｂ２は、第１の電極グループＧ１の４本の放電電極５による放電エネルギーの内、処理ローラ１に向かう以外のエネルギーによるものであり、それぞれのヒゲ部ｂ１，ｂ２が保持しているエネルギーは、図４に示すように８本の放電電極５の両脇に形成される従来のヒゲ部ａ１，ａ２のエネルギーの二分の一程度である。したがって、温度も上記ヒゲ部ａ１，ａ２ほど高温にはならない。
同様に、上記放電エリアＣの両脇にも、ヒゲ部ｃ１，ｃ２が形成されるが、これらのヒゲ部ｃ１，ｃ２も第２の電極グループＧ２の4本の放電電極５によるもので、上記従来のヒゲ部ａ１，ａ２ほど高温にはならない。

上記のように、この実施形態では、放電エリアＢ，Ｃのヒゲ部ｂ１，ｂ２、ｃ１，ｃ２が、従来のヒゲ部ａ１，ａ２ほど高温になることがないので、放電エリアＢ，Ｃに接触するフィルムＦが、熱によって変質してしまうようなことはない。
また、処理ローラ１や放電電極５が熱膨張によって変形してしまったり、両者の間隔が狂ってしまったりすることもない。

この実施形態の放電エリアＢ，Ｃがそれほど高温にならないことを確認するため、図３の従来の装置とこの実施形態の装置とについて、放電後の処理ローラ１の温度を測定する確認実験を行なった。
放電電極５に高電圧を印加して、所定時間放電状態を維持した後に処理ローラ１の温度を測定したところ、従来装置では上記処理ローラ１が１６０〔℃〕になっていたのに対し、この実施形態の装置では１３０〔℃〕であった。
このように、この実施形態の装置によれば、処理ローラ１の温度上昇が抑えられることが分かった。このことから、上記ヒゲ部を含めた放電エリアＢ，Ｃの温度が従来よりも低くなっていることが想定できる。
なお、いずれの確認実験もフィルムＦを設けず、処理ローラ１を回転させた状態で行なった。

上記のように、処理ローラ１の温度上昇が抑えられることは確認できたが、特に、電極ホルダー６の両外側に位置するヒゲ部ｂ１，ｃ１はカバー部４に接近しているので、上記ヒゲ部ｂ１，ｃ１が高温になれば、樹脂製のカバー部４が変形してしまう可能性がある。カバー部４が変形すれば、処理チャンバ２内のオゾンなどが外部に流出する可能性もあるが、この実施形態ではカバー部４が変形してオゾンなどが処理チャンバ２の外部へ流出する可能性も低くできる。

また、上記処理ローラ１の温度上昇を抑えるために、処理ローラ１の内部に冷却水を供給することがあるが、放電エリアの温度を下げられれば、その分、冷却水の供給量を減らすこともできる。
さらに、処理ローラ１の温度上昇を抑えるために、処理ローラ１の直径を大きくすることも考えられるが、処理ローラ１の直径が大きくなれば、装置全体が大型化して、装置の設置個所の自由度がなくなるという問題も発生するが、この実施形態によれば、そのような問題もない。

なお、上記実施形態では、８本の棒状の放電電極５を用いているが、放電電極の形態や数はこれに限らない。フィルムＦの幅方向に長さを有する、ワイヤー電極や板状電極のほか、複数の電極針を直線状に並べて、１本の放電電極を構成してもよい。
また、処理ローラ１の周に沿って配置される放電電極の数は、フィルムＦの材質や移動速度、目的の表面処理に応じた放電度などに基づいて設定すればよいし、電極グループの数も限定されない。
さらに、空間Ｓは、当該空間Ｓの両側に位置する電極グループからの放電エネルギーの放出が可能な大きさであればよい。

また、図１では、処理ローラ１の下方に処理チャンバ２を設けているが、処理チャンバ２と処理ローラ１との位置関係はこれに限らない。処理チャンバ２が、処理ローラ１の上下、左右、斜め上下など、どこに配置されていたとしても、複数の電極グループ間に空間Ｓを設けることによるこの発明の効果は発揮される。
ただし、上記排気管８を、処理チャンバ２に対して重力方向下方に設ければ、空気よりも重いオゾンガスをより効率的に排気することができるというメリットはある。
また、この実施形態の表面処理装置の処理対象であるフィルムＦは、上記処理ローラに接触し、その回転によって移動可能なものであれば、材質や厚みは限定されない。例えば、樹脂のほか、金属や紙なども処理可能である。

特に、複数の放電電極を備えた表面処理装置に有用である。

１ 処理ローラ
２ 処理チャンバ
５ 放電電極
Ｂ，Ｃ 放電エリア
Ｆ フィルム
Ｇ１ 電極グループ
Ｇ２ 電極グループ
Ｓ 空間

Claims (1)

1. 接地された処理ローラに放電電極を対向させ、
   上記処理ローラに接触して移動するフィルムの表面を上記放電電極による放電エネルギーによって処理する表面処理装置において、
   上記フィルムの幅方向に長さを有する放電電極が処理ローラの周方向に複数配置され、
   これら複数の放電電極のうち、上記周方向に隣り合う特定の複数の放電電極を一つの電極グループとした複数の電極グループが設けられるとともに、
   上記電極グループ間に間隔が設けられ、
   上記各電極グループの放電エネルギーであって、上記処理ローラに向かう放電エネルギー以外の放電エネルギーが上記間隔に放出される構成にした表面処理装置。

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