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Info
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Description
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。
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。
「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。
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。
に、本発明は、過酸化水素の蒸気もしくは過酸化水素水
と、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
る。
Claims (16)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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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- 1993-03-31 JP JP5095092A patent/JP3034720B2/ja not_active Expired - Fee Related
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