JP3034720B2 - 表面洗浄方法もしくは表面改質方法 - Google Patents

表面洗浄方法もしくは表面改質方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックス、ガラ
ス、セラミックスなどの表面から有機不要物を除く表面
洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】広範な産業界で使用されているプラスチ
ックス、ガラス、セラミックスなどは一般に、オイルポ
ンプのオイルや機械油などの炭化水素系の物質で、その
表面が汚れている。通常これらの有機不要物はフレオン
系の溶剤で溶解除去していた。その理由は、フレオンが
広い対象の物質に対して大きな溶解性があること、除去
速度が早いこと、除去後の被処理物体表面の乾燥速度が
高く、すぐに次の工程に移れることなどの多数の長所を
有していることによる。しかし、フレオンおよびその代
替品は上層大気圏のオゾン層の破壊を引き起こすため、
産業上の使用が好ましくないとされている。
【0003】他方、プラスチックスへの印刷インキの
「乗り」を良くするための洗浄とか、液晶表示板用のガ
ラスの精密洗浄などでは、それらの被処理物の表面をオ
ゾン含有雰囲気のもとで紫外線照射し、表面の有機不要
物を除去することが提案されている。しかしながら、汚
染物の除去速度はあまり高くない。これに関連する技術
は、例えば、特開昭60−57937,特開昭60−5
8238など多数発表されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
み、なされたものであってその目的とするところは、有
機物の除去速度が大きく、かつ精密洗浄に適した表面洗
浄方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、過酸化水素の蒸気もしくは過酸化水素水
、エキシマランプから放射される波長172、14
6、126nmの紫外光とを組み合わせて被処理物の表
面を洗浄することを特徴とする。更に、過酸化水素の蒸
気にオゾンを混合しておくかもしくは過酸化水素水にオ
ゾンを溶解しておいて、そのうえでエキシマランプから
放射される波長172、146、126nmの紫外光と
組み合わせて被処理物の表面を洗浄することを特徴とす
る。
【0006】
【作用】過酸化水素の蒸気に、エキシマランプから放射
される波長172、146、126nmの紫外線を照射
すると、非常に活性の強いOHラジカルが生成される。
このOHラジカルが、炭化水素系の有機物(Cl Hm
On )と反応し、有機物を炭酸ガスと水とに分解す
る。オゾンが共存すると、原子状のOも生成する。式で
示すと次のとうりである。 H2 O2 +(O3 )+紫外光→2(OH)+
(O)+(O2 )+(H2 O) OH+Cl Hm On →CO2 +H2 O 過酸化水素水もしくはオゾンを溶解した過酸化水素水の
場合も、上記の化学反応式は同じである。
【0007】ところで、過酸化水素は、紫外光の吸収帯
として波長300nm以下にその存在が知られ、それら
は、nmで示すと、365,308,265,254,
248,229,222,214,185,172,1
46,126である。しかもこれらの波長の紫外光を良
好に放射するランプも知られ、例えば高圧水銀ランプ、
低圧水銀ランプ、その他特開平1−144560「高出
力放射器」に開示されたエキシマランプがある。したが
って、これら紫外光を良好に放射するランプと過酸化水
素とを組み合わせると被処理物の表面洗浄は効率良く達
成される。
【0008】更に上記化学反応で生成されるOH基はプ
ラスチックスの表面改質にも役立つ。一般にプラスチッ
クスは炭素結合を骨格としているので、活性の高いOH
基と接触すると炭素結合の一部が切れ、被処理物の表面
にはOHが付加した状態になる。式で示すと次のとうり
である。 =C= → ≡C−OH もしくは =C= → −C(=O)−H である。すなわち、表面が化学構造的に変化するので、
この化学反応を利用するとプラスチックスの表面が改質
できる。
【0009】これらの洗浄作用、改質作用は、過酸化水
素の蒸気や過酸化水素水などの流体を加熱して昇温して
おいたり、被処理物を超音波場に配置しておいたりする
と、更に洗浄、改質の速度は大きくなる。また、オゾン
の共存も洗浄や改質の速度の増大に役立ち、いずれも、
非金属の酸化に対して比較的強く作用することができ
る。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例の説明図であ
って、パラフィンの除去方法の説明図である。図におい
て、1はガラス製の容器、2は過酸化水素の1モル%の
水溶液である。3は石英ガラス製のジャケットであっ
て、その中に高圧水銀ランプ4を配置する。5は被処理
物であって、実施例では、ポリエチレンテレフタレート
(以下PETという。)の表面に厚さ0.1μmの流動
パラフィンが塗布されている。ランプ4は、電源6によ
って、アーク長1cm当たり160Wで点灯され、PE
Tの表面で100mW/cm2 の照射強度になるように
する。ランプ4からは、240nmから270nmにま
たがる波長域の紫外光が強く放射され、被処理物近傍で
過酸化水素からOH基が生成されるため、流動パラフィ
ンは10分の照射時間で除去することができた。
【0011】上記実施例では、過酸化水素とPET表面
上の汚染物とが紫外光を同時に受けるものであるが、あ
らかじめ過酸化水素水に紫外光を照射して活性化してお
いた状態で、前記被処理物を過酸化水素水に浸すという
方法を採用しても同様の効果が得られる。そして前記し
たとうり、この過酸化水素水の温度を加熱しておいた
り、或いは容器1の下側に超音波発生器を配置したりす
ると更に除去時間が短縮されることは言うまでもない。
【0012】第2の実施例は、PETの表面改質を説明
する。第1の実施例における被処理物に代えて、きれい
に洗浄されたPETを過酸化水素水に浸す。この場合
は、容器1の下側に超音波発生器を配置してPETに紫
外線を照射すると、PETは親水性を示すように変化す
る。その表面をESCA(Electron Spectroscopy for
Chemical Analysis の略)で調べると、OH基が多数認
められ、PETの表面はより高い親水性を帯びさせるこ
とができることが理解できる。照射時間は3分間であ
る。
【0013】図2は第3の実施例の説明図であって、P
ETの製造工程中に付着した油脂系の有機物を除去する
方法の説明図である。図において、容器1には、過酸化
水素の3モル%水溶液2を45℃に加熱して入れてあ
る。この容器1は、その下方でオゾン発生器7からのオ
ゾンを含んだ空気もしくは酸素が送り込まれるようにな
っている。尚、10は泡発生器である。オゾン濃度がモ
ル比で10ppm程度で、高圧水銀ランプ4を点灯して
活性化しておき、前記のPETを50秒間漬ける。ラン
プからは250nmから270nmの波長域の紫外光が
放射され、PET表面における照射強度が500mW/
cm2 になるようにする。この50秒間の処理の後PE
Tを50℃の温風で乾燥したものは、印刷インキの「乗
り」が非常に良い。プラスチックスの表面洗浄方法とし
てすぐれていることが理解できる。
【0014】上記した実施例はすべて液相であったが、
過酸化水素と紫外光とを組み合わせた表面洗浄もしくは
表面改質は気相でも全く同様に実施可能である。図3は
第4の実施例の説明図であって、ポリプロピレン(以下
PPという。)の表面を気相処理する表面改質方法の説
明図である。容器1内には被処理物5とランプ8を配置
し、供給する過酸化水素の蒸気圧は7×103 Paであ
る。オゾン発生器7からオゾンを混入する場合は例えば
1×103 Paである。この場合、被処理物はPPであ
り、ランプは高圧水銀ランプである。ランプ8を電源6
で点灯すると、波長域が240nm乃至270nmにま
たがる紫外光が得られる。被処理物表面上における照射
強度は400mW/cm2 である。この状態でPPを1
0分間処理すると水滴接触角法で接触角15度の低下を
きたす。これより本発明の方法で確かに親水性が増した
ことが実証された。
【0015】ところで、気相による乾式洗浄もしくは乾
式改質では、過酸化水素の蒸気圧は102 Paから10
5 Paの範囲であれば、過酸化水素の反応容器外への漏
洩もなく、かつ容器内の蒸気は充分に活性化される。ま
た、オゾンを混入する場合は、その分圧を10Paから
103 Paの範囲を選べば、材料の劣化変質が事実上な
くて反応性ガスを充分に活性化できる利点がある。他
方、液相による湿式洗浄もしくは湿式改質では、過酸化
水素水の濃度は、10-2モル%から8モル%の範囲であ
れば、反応容器内でほぼ均一に反応流体を活性化させる
ことが可能である。また、オゾンを溶解した場合は、モ
ル比で1ppmから100ppmの範囲とすれば、材料
の劣化反応を事実上生じさせることなく反応流体を充分
に活性化できる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、過酸化
水素と、エキシマランプから放射される波長172、1
46、126nmの紫外光との組み合わせに着目するこ
とによってすぐれた表面洗浄効果もしくはプラスチッッ
クスの表面改質効果を得たものであり、産業上著しく有
益な方法である。特に、過酸化水素とエキシマランプか
ら放射される波長172、146、126nmの紫外光
との組み合わせによる洗浄は、非金属の酸化に比較的強
い作用をするので、プラスチックス、ガラス、セラミッ
クスの表面洗浄に適する。
【図面の簡単な説明】
【図1】パラフィンの除去の方法の説明図である。
【図2】油脂系の有機物の除去の方法の説明図である。
【図3】ポリプロピレンの表面の改質方法の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 容器 2 過酸化水素水 3 ジャケット 4 高圧水銀ランプ 5 被処理物 6 電源 7 オゾン発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C01B 15/00 C01B 15/00 C08J 7/00 304 C08J 7/00 304 審査官 鈴木 正紀 (56)参考文献 特開 平5−311474(JP,A) 特開 平4−59042(JP,A) 特表 平4−504594(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23G 5/00 B01J 19/12 B05C 9/12 B08B 3/08 C01B 15/00 C08J 7/00

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理物の表面を、過酸化水素の蒸気、も
    しくは過酸化水素の蒸気とオゾンの混合ガス、もしくは
    過酸化水素水、もしくはオゾンを溶解した過酸化水素水
    に接触させておいたうえでエキシマランプからの波長1
    72、146、126nmのうち少なくとも一つの紫外
    線を照射しこれらを活性化して、該表面の不要有機物を
    除去することを特徴とする表面洗浄方法。
  2. 【請求項2】過酸化水素の蒸気、もしくは過酸化水素の
    蒸気とオゾンの混合ガス、もしくは過酸化水素水、もし
    くはオゾンを溶解した過酸化水素水にエキシマランプか
    らの波長172、146、126nmのうち少なくとも
    一つの紫外線を照射して活性化せしめ、しかる後、被処
    理物の表面を活性化されたそれらに接触せしめて、該表
    面の不要有機物質を除去することを特徴とする表面洗浄
    方法。
  3. 【請求項3】被処理物が超音波場に配置されてなる請求
    項1もしくは2記載の表面洗浄方法。
  4. 【請求項4】過酸化水素の蒸気、もしくは過酸化水素の
    蒸気とオゾンの混合ガス、もしくは過酸化水素水、もし
    くはオゾンを溶解した過酸化水素水を、室温よりも高い
    温度に加熱せしめておくことを特徴とする請求項1もし
    くは2記載の表面洗浄方法。
  5. 【請求項5】過酸化水素の蒸気において、その圧力が1
    02 Pa乃至105 Paに規定してなる請求項1も
    しくは2記載の表面洗浄方法。
  6. 【請求項6】過酸化水素の蒸気とオゾンの混合ガスにお
    いて、過酸化水素の蒸気の分圧が102 Pa乃至10
    5 Paに、オゾンの分圧が10Pa乃至104 Pa
    にそれぞれ規定されてなる請求項1もしくは2記載の表
    面洗浄方法。
  7. 【請求項7】過酸化水素水において、過酸化水素の濃度
    が10−2モル%乃至8モル%に規定してなる請求項1
    もしくは2記載の表面洗浄方法。
  8. 【請求項8】オゾンを溶解した過酸化水素水において、
    過酸化水素の濃度が10−2モル%乃至8モル%に、オ
    ゾンの濃度がモル比で1ppm乃至100ppmに規定
    してなる請求項1もしくは2記載の表面洗浄方法。
  9. 【請求項9】被処理物の表面を、過酸化水素の蒸気、も
    しくは過酸化水素の蒸気とオゾンの混合ガス、もしくは
    過酸化水素水、もしくはオゾンを溶解した過酸化水素水
    に接触させておいたうえでエキシマランプからの波長1
    72、146、126nmのうち少なくとも一つの紫外
    線を照射しこれらを活性化して、該表面の特性を化学的
    に改質させることを特徴とする表面改質方法。
  10. 【請求項10】過酸化水素の蒸気、もしくは過酸化水素
    の蒸気とオゾンの混合ガス、もしくは過酸化水素水、も
    しくはオゾンを溶解した過酸化水素水にエキシマランプ
    からの波長172、146、126nmのうち少なくと
    も一つの紫外線を照射して活性化せしめ、しかる後、被
    処理物の表面を活性化されたそれらに接触せしめて、該
    表面の特性を化学的に改質させることを特徴とする表面
    改質方法。
  11. 【請求項11】被処理物が超音波場に配置されてなる請
    求項9もしくは10記載の表面改質方法。
  12. 【請求項12】過酸化水素の蒸気、もしくは過酸化水素
    の蒸気とオゾンの混合ガス、もしくは過酸化水素水、も
    しくはオゾンを溶解した過酸化水素水を、室温よりも高
    い温度に加熱せしめておくことを特徴とする請求項9も
    しくは10記載の表面改質方法。
  13. 【請求項13】過酸化水素の蒸気において、その圧力が
    102 Pa乃至105 Paに規定してなる請求項9
    もしくは10記載の表面改質方法。
  14. 【請求項14】過酸化水素の蒸気とオゾンの混合ガスに
    おいて、過酸化水素の蒸気の分圧が102 Pa乃至1
    05 Paに、オゾンの分圧が10Pa乃至104 P
    aにそれぞれ規定されてなる請求項9もしくは10記載
    の表面改質方法。
  15. 【請求項15】過酸化水素水において、過酸化水素の濃
    度が10−2モル%乃至8モル%に規定してなる請求項
    9もしくは10記載の表面改質方法。
  16. 【請求項16】オゾンを溶解した過酸化水素水におい
    て、過酸化水素の濃度が10−2モル%乃至8モル%
    に、オゾンの濃度がモル比で1ppm乃至100ppm
    に規定してなる請求項9もしくは10記載の表面改質方
    法。
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