JP3038658B1 - 連続式プラズマ・グラフト処理装置 - Google Patents
連続式プラズマ・グラフト処理装置Info
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Abstract
【要約】
【課題】 高機能化付与に適した蒸気圧の低いモノマー
を用いる場合も、プラズマ処理による活性化及びグラフ
ト重合またはグラフト化処理を能率的に、かつ均一良好
に行なえ、また、全体構造の簡素化及び低コスト化が図
れるようにする。 【解決手段】 高分子素材Ｓを水平面に沿って連続搬送
する搬送装置１の搬送経路に沿いその搬送上手側から下
手側にかけて、高分子素材Ｓの表面を活性化するプラズ
マ発生装置２と、活性化された高分子素材Ｓの表面に反
応性モノマーを供給し付着するモノマー供給装置３と、
反応を促進するように表面を加熱するする高周波誘電加
熱装置４と、未反応モノマーを除去するように表面を加
熱乾燥する高周波乾燥装置５とを順番に配設している。
を用いる場合も、プラズマ処理による活性化及びグラフ
ト重合またはグラフト化処理を能率的に、かつ均一良好
に行なえ、また、全体構造の簡素化及び低コスト化が図
れるようにする。 【解決手段】 高分子素材Ｓを水平面に沿って連続搬送
する搬送装置１の搬送経路に沿いその搬送上手側から下
手側にかけて、高分子素材Ｓの表面を活性化するプラズ
マ発生装置２と、活性化された高分子素材Ｓの表面に反
応性モノマーを供給し付着するモノマー供給装置３と、
反応を促進するように表面を加熱するする高周波誘電加
熱装置４と、未反応モノマーを除去するように表面を加
熱乾燥する高周波乾燥装置５とを順番に配設している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は連続式プラズマ・グ
ラフト処理装置に関し、詳しくは、例えばポリエチレン
やポリプロピレン、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）
などのプラスチックや紙、織物、編物、不織布などの繊
維を含む高分子素材の表面をプラズマ処理して活性化し
た後、その活性化された高分子素材の表面に反応性モノ
マーを供給し付着させてグラフト重合反応またはグラフ
ト化反応により薄い膜を被覆させることによって、高分
子素材の表面の親水性や疎水性、濡れ性（接着性）等を
改質したり、各種の透析膜や隔膜、イオン交換膜、医用
高分子膜など先端産業分野で活用及び応用が可能な高機
能化を付与したりするために用いられる連続式プラズマ
・グラフト処理装置に関するものである。
ラフト処理装置に関し、詳しくは、例えばポリエチレン
やポリプロピレン、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）
などのプラスチックや紙、織物、編物、不織布などの繊
維を含む高分子素材の表面をプラズマ処理して活性化し
た後、その活性化された高分子素材の表面に反応性モノ
マーを供給し付着させてグラフト重合反応またはグラフ
ト化反応により薄い膜を被覆させることによって、高分
子素材の表面の親水性や疎水性、濡れ性（接着性）等を
改質したり、各種の透析膜や隔膜、イオン交換膜、医用
高分子膜など先端産業分野で活用及び応用が可能な高機
能化を付与したりするために用いられる連続式プラズマ
・グラフト処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上記のプラズマ・グラフト処理方法は、
高分子素材の表面を活性化すると同時に高分子ラジカル
を生成するプラズマ処理という物理的加工プロセスを経
た後、その活性表面にモノマーを供給することで高分子
ラジカルを開始点としてグラフト重合反応またはグラフ
ト化反応という化学的加工プロセスとの２段階プロセス
からなり、このような２段階プロセスを連続的に行なう
ための装置として、従来、例えば特公昭６０−３１９３
７号公報や、特開平４−１３２７１３号公報などに開示
されているような構成のものが知られている。
高分子素材の表面を活性化すると同時に高分子ラジカル
を生成するプラズマ処理という物理的加工プロセスを経
た後、その活性表面にモノマーを供給することで高分子
ラジカルを開始点としてグラフト重合反応またはグラフ
ト化反応という化学的加工プロセスとの２段階プロセス
からなり、このような２段階プロセスを連続的に行なう
ための装置として、従来、例えば特公昭６０−３１９３
７号公報や、特開平４−１３２７１３号公報などに開示
されているような構成のものが知られている。
【０００３】上記公報などに開示されている従来の連続
式プラズマ・グラフト処理装置の概要構成は、被処理高
分子素材を外部から連続的に導入し通過移動させること
が可能な搬送装置及び真空ポンプなどの排気手段を備え
ている真空反応器本体内に搬送装置による搬送経路に沿
いその搬送上手側から下手側にかけて加熱乾燥装置とプ
ラスマ発生装置とグラフト重合装置とを順に配設してな
るものである。
式プラズマ・グラフト処理装置の概要構成は、被処理高
分子素材を外部から連続的に導入し通過移動させること
が可能な搬送装置及び真空ポンプなどの排気手段を備え
ている真空反応器本体内に搬送装置による搬送経路に沿
いその搬送上手側から下手側にかけて加熱乾燥装置とプ
ラスマ発生装置とグラフト重合装置とを順に配設してな
るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
概要構成を持つ従来の連続式プラズマ・グラフト処理装
置は、真空雰囲気下でのプラズマ発生及びグラフト重合
またはグラフト化処理であるために、沸点が低い（蒸気
圧が高い）モノマーを用いることで、高分子素材の表面
の親水性や濡れ性等を改善する用途には適用できるとし
ても、透析膜や隔膜、イオン交換膜などのような高機能
化が要求される用途には実質的に適用できず、その応用
範囲が制約される。その理由は、高機能化を付与するた
めには蒸気圧の低いモノマーを気相（ガス）状態で供給
し長時間かけてグラフト重合またはグラフト化を進行さ
せる必要があるが、そうすると、処理能力が非常に悪く
なるばかりでなく、経時的に素材からガスが放出された
り、外部の空気が混入したりして高分子素材の最初と最
後の部分でグラフト重合またはグラフト化が不均一にな
るからである。
概要構成を持つ従来の連続式プラズマ・グラフト処理装
置は、真空雰囲気下でのプラズマ発生及びグラフト重合
またはグラフト化処理であるために、沸点が低い（蒸気
圧が高い）モノマーを用いることで、高分子素材の表面
の親水性や濡れ性等を改善する用途には適用できるとし
ても、透析膜や隔膜、イオン交換膜などのような高機能
化が要求される用途には実質的に適用できず、その応用
範囲が制約される。その理由は、高機能化を付与するた
めには蒸気圧の低いモノマーを気相（ガス）状態で供給
し長時間かけてグラフト重合またはグラフト化を進行さ
せる必要があるが、そうすると、処理能力が非常に悪く
なるばかりでなく、経時的に素材からガスが放出された
り、外部の空気が混入したりして高分子素材の最初と最
後の部分でグラフト重合またはグラフト化が不均一にな
るからである。
【０００５】また、真空雰囲気下での処理であるから、
プラズマ処理により高分子素材の表面を事後のグラフト
重合またはグラフト化に適応するように活性化させるに
は低温プラズマ発生装置を用いる必要があるが、このよ
うな低温プラズマ処理により活性化された素材表面は、
その活性化されている期間（ライフ）が極めて短いため
にモノマーの反応不良等によって所定の処理が行なえな
い可能性があった。さらに、各処理部での真空度が変化
すると、プラズマ発生が不安定になったり、モノマーの
反応が不十分になったりする恐れがあるために、プラズ
マ処理の前処理として高分子素材が含んでいる揮発性物
質を除去するための加熱乾燥装置等を設ける必要がある
とともに、その前処理部とプラズマ処理部との間の厳格
なシール構造など真空漏れ対策にも厳密性が要求され、
その結果、装置全体構造が複雑になり、かつ、コストが
非常に高いものになるという問題があった。
プラズマ処理により高分子素材の表面を事後のグラフト
重合またはグラフト化に適応するように活性化させるに
は低温プラズマ発生装置を用いる必要があるが、このよ
うな低温プラズマ処理により活性化された素材表面は、
その活性化されている期間（ライフ）が極めて短いため
にモノマーの反応不良等によって所定の処理が行なえな
い可能性があった。さらに、各処理部での真空度が変化
すると、プラズマ発生が不安定になったり、モノマーの
反応が不十分になったりする恐れがあるために、プラズ
マ処理の前処理として高分子素材が含んでいる揮発性物
質を除去するための加熱乾燥装置等を設ける必要がある
とともに、その前処理部とプラズマ処理部との間の厳格
なシール構造など真空漏れ対策にも厳密性が要求され、
その結果、装置全体構造が複雑になり、かつ、コストが
非常に高いものになるという問題があった。
【０００６】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、蒸気圧の低いモノマーを用いる場合であって
も、プラズマ処理による活性化及びグラフト重合または
グラフト化処理を能率的に、かつ均一良好に行なえて高
機能化が要求される用途にも適用でき、その上、全体構
造の簡素化及び低コスト化を図ることができる連続式プ
ラズマ・グラフト処理装置を提供することを目的として
いる。
たもので、蒸気圧の低いモノマーを用いる場合であって
も、プラズマ処理による活性化及びグラフト重合または
グラフト化処理を能率的に、かつ均一良好に行なえて高
機能化が要求される用途にも適用でき、その上、全体構
造の簡素化及び低コスト化を図ることができる連続式プ
ラズマ・グラフト処理装置を提供することを目的として
いる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る連続式プラズマ・グラフト処理装置
は、少なくともヘリウムまたは水素を含む不活性ガスと
酸素、含フッ素化合物（フルオロカーボン系）ガスまた
はアンモニアを含む反応性気体との混合反応ガスを大気
圧もしくは大気圧近傍圧力下で高圧電極と接地電極との
間に形成される放電部に導入し通過させるとともに両電
極に高周波電力を供給することにより、上記放電部にグ
ロー放電プラズマを発生させて該プラズマにより生成さ
れる化学的に活性な励起種を含むガス流を高分子素材の
表面に向けて噴出させて該高分子素材の表面を活性化す
るプラズマ発生装置と、このプラズマ発生装置により活
性化された高分子素材の表面にグラフト重合反応性モノ
マーまたはグラフト化反応性モノマーを供給し付着させ
るモノマー供給装置と、このモノマー供給装置により反
応性モノマーが付着された高分子素材の表面を高周波加
熱して反応を促進する高周波加熱装置とが、高分子素材
を連続搬送する搬送装置の搬送経路に沿いその搬送上手
側から下手側にかけて順に配設されていることを特徴と
するものである。
に、本発明に係る連続式プラズマ・グラフト処理装置
は、少なくともヘリウムまたは水素を含む不活性ガスと
酸素、含フッ素化合物（フルオロカーボン系）ガスまた
はアンモニアを含む反応性気体との混合反応ガスを大気
圧もしくは大気圧近傍圧力下で高圧電極と接地電極との
間に形成される放電部に導入し通過させるとともに両電
極に高周波電力を供給することにより、上記放電部にグ
ロー放電プラズマを発生させて該プラズマにより生成さ
れる化学的に活性な励起種を含むガス流を高分子素材の
表面に向けて噴出させて該高分子素材の表面を活性化す
るプラズマ発生装置と、このプラズマ発生装置により活
性化された高分子素材の表面にグラフト重合反応性モノ
マーまたはグラフト化反応性モノマーを供給し付着させ
るモノマー供給装置と、このモノマー供給装置により反
応性モノマーが付着された高分子素材の表面を高周波加
熱して反応を促進する高周波加熱装置とが、高分子素材
を連続搬送する搬送装置の搬送経路に沿いその搬送上手
側から下手側にかけて順に配設されていることを特徴と
するものである。
【０００８】上記構成の本発明によれば、高分子素材を
搬送装置を介して一定の搬送経路に沿って連続搬送させ
るだけで、まず、プラズマ発生装置における放電部で発
生されるグロー放電プラズマにより生成された化学的に
活性な励起種を含むガス流の噴出によって高分子素材の
表面が活性化されると同時に高分子ラジカルが生成さ
れ、その直後に活性化された高分子素材の表面に反応性
モノマーが供給付着されて高分子ラジカルを開始点とし
てグラフト重合反応またはグラフト化反応が生起され、
続いて、高周波加熱装置による素材表面の加熱によって
反応が促進されるといったように、プラズマ処理とグラ
フト重合またはグラフト化処理を連続的に進行すること
が可能であるために、蒸気圧の低いモノマーを用いる場
合であっても、全体の処理能力を低下させることなく、
所定のグラフト重合またはグラフト化処理を均一かつ良
好に行なえ、それゆえに、例えば透析膜や隔膜、イオン
交換膜などのような高機能化が要求される用途にも適用
することができる。
搬送装置を介して一定の搬送経路に沿って連続搬送させ
るだけで、まず、プラズマ発生装置における放電部で発
生されるグロー放電プラズマにより生成された化学的に
活性な励起種を含むガス流の噴出によって高分子素材の
表面が活性化されると同時に高分子ラジカルが生成さ
れ、その直後に活性化された高分子素材の表面に反応性
モノマーが供給付着されて高分子ラジカルを開始点とし
てグラフト重合反応またはグラフト化反応が生起され、
続いて、高周波加熱装置による素材表面の加熱によって
反応が促進されるといったように、プラズマ処理とグラ
フト重合またはグラフト化処理を連続的に進行すること
が可能であるために、蒸気圧の低いモノマーを用いる場
合であっても、全体の処理能力を低下させることなく、
所定のグラフト重合またはグラフト化処理を均一かつ良
好に行なえ、それゆえに、例えば透析膜や隔膜、イオン
交換膜などのような高機能化が要求される用途にも適用
することができる。
【０００９】また、上述のような連続処理を大気圧また
は大気圧近傍圧力下で行なえるために、従来の真空雰囲
気下での連続処理の場合にように、各処理部間に厳格な
シール構造を設けるなど圧力保持対策のための特別な構
成が不要となり、装置全体構造を簡素化し、かつ、コス
トの低減を図ることが可能となる。
は大気圧近傍圧力下で行なえるために、従来の真空雰囲
気下での連続処理の場合にように、各処理部間に厳格な
シール構造を設けるなど圧力保持対策のための特別な構
成が不要となり、装置全体構造を簡素化し、かつ、コス
トの低減を図ることが可能となる。
【００１０】上記構成の連続式プラズマ・グラフト処理
装置において、請求項２に記載のように、上記高周波加
熱装置の搬送下手側に、高周波加熱により反応促進され
た高分子素材の表面に残留する未反応モノマーを高周波
乾燥により除去する高周波乾燥装置を設ける構成を採用
することによって、表面が改質あるいは高機能化の付与
された最終製品を一層能率よく得ることができる。
装置において、請求項２に記載のように、上記高周波加
熱装置の搬送下手側に、高周波加熱により反応促進され
た高分子素材の表面に残留する未反応モノマーを高周波
乾燥により除去する高周波乾燥装置を設ける構成を採用
することによって、表面が改質あるいは高機能化の付与
された最終製品を一層能率よく得ることができる。
【００１１】また、上記構成の連続式プラズマ・グラフ
ト処理装置においては、搬送装置の搬送経路に沿って配
設された各装置のうち必要な装置のみを個々にカバーで
覆う構成としてもよいが、特に、請求項３に記載のよう
に、各装置を単一のカバーで覆い、その単一カバーの内
部空間を不活性ガス雰囲気に保持するような構成を採用
することによって、プラズマ発生装置で用いるヘリウム
などの不活性ガスをそのまま不活性雰囲気の保持ガスに
有効利用して高分子素材を空気雰囲気に晒すことなく、
所定のプラズマ・グラフト処理を連続的に、かつ確実に
行なえるうえ、使用済みガスの回収も容易に行なえる。
ト処理装置においては、搬送装置の搬送経路に沿って配
設された各装置のうち必要な装置のみを個々にカバーで
覆う構成としてもよいが、特に、請求項３に記載のよう
に、各装置を単一のカバーで覆い、その単一カバーの内
部空間を不活性ガス雰囲気に保持するような構成を採用
することによって、プラズマ発生装置で用いるヘリウム
などの不活性ガスをそのまま不活性雰囲気の保持ガスに
有効利用して高分子素材を空気雰囲気に晒すことなく、
所定のプラズマ・グラフト処理を連続的に、かつ確実に
行なえるうえ、使用済みガスの回収も容易に行なえる。
【００１２】さらに、請求項２に記載のような構成を持
つ連続式プラズマ・グラフト処理装置において、請求項
４に記載のように、高周波加熱装置及び高周波乾燥装置
の各電極に、単一の高周波電源で発生された高周波電力
を所定の割合に分割して供給する高周波電力デバイダー
を設けることによって、両装置に個別に高周波電源を装
備させる必要がなくなり、その分だけ装置全体の低コス
ト化並びに小形化が図れるとともに、両高周波装置の同
時並行によって消費エネルギーの削減も図ることが可能
である。
つ連続式プラズマ・グラフト処理装置において、請求項
４に記載のように、高周波加熱装置及び高周波乾燥装置
の各電極に、単一の高周波電源で発生された高周波電力
を所定の割合に分割して供給する高周波電力デバイダー
を設けることによって、両装置に個別に高周波電源を装
備させる必要がなくなり、その分だけ装置全体の低コス
ト化並びに小形化が図れるとともに、両高周波装置の同
時並行によって消費エネルギーの削減も図ることが可能
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明に係る連続式プラ
ズマ・グラフト処理装置の概略構成図である。この連続
式プラズマ・グラフト処理装置は、被処理物である高分
子素材Ｓを水平面に沿って連続的に載置搬送するベルト
コンベア等の搬送装置１の搬送経路に沿わせてその搬送
上手側から下手側にかけて、高分子素材Ｓの表面を活性
化処理するためのプラズマ発生装置２と、このプラズマ
発生装置２により活性化処理された高分子素材Ｓの表面
にグラフト重合反応性モノマーを供給し付着させるモノ
マー供給装置３と、反応性モノマーが供給された高分子
素材Ｓの表面を高周波加熱して重合反応を促進する高周
波誘電加熱装置４と、高周波誘電加熱により重合反応が
促進された後の高分子素材Ｓの表面に残留する未反応モ
ノマーを高周波誘電加熱乾燥により除去する高周波誘電
乾燥装置５とを順番に配設してなる。
にもとづいて説明する。図１は本発明に係る連続式プラ
ズマ・グラフト処理装置の概略構成図である。この連続
式プラズマ・グラフト処理装置は、被処理物である高分
子素材Ｓを水平面に沿って連続的に載置搬送するベルト
コンベア等の搬送装置１の搬送経路に沿わせてその搬送
上手側から下手側にかけて、高分子素材Ｓの表面を活性
化処理するためのプラズマ発生装置２と、このプラズマ
発生装置２により活性化処理された高分子素材Ｓの表面
にグラフト重合反応性モノマーを供給し付着させるモノ
マー供給装置３と、反応性モノマーが供給された高分子
素材Ｓの表面を高周波加熱して重合反応を促進する高周
波誘電加熱装置４と、高周波誘電加熱により重合反応が
促進された後の高分子素材Ｓの表面に残留する未反応モ
ノマーを高周波誘電加熱乾燥により除去する高周波誘電
乾燥装置５とを順番に配設してなる。
【００１４】上記プラズマ発生装置２は、例えば図２〜
図４に示すように、中実帯板状に形成された高圧電極２
０と、この高圧電極２０の厚み方向の両側にそれぞれ帯
状の絶縁体２１を介して電気的に隔離してアース接地さ
れた一対の帯板状接地電極２２と、これら高圧電極２
０、接地電極２２及び絶縁体２１のうち幅方向一端部側
で高圧電極２０と接地電極２２との間に形成される放電
部２３を除く全体を包囲するように角Ｕ字形状に形成さ
れたアルミニウム製等のカバーケーシング２４とからな
り、上記高圧電極２０の中実内部に形成した反応ガス供
給通路２５にヘリウムガスまたは水素を含む不活性ガス
と酸素または含フッ素化合物（フルオロカーボン系）ガ
スを含む反応性気体との混合ガスを大気圧下で供給し、
これを放電部２３に導入するとともに上記高圧電極２０
に高周波電力（１０ＫＨｚ〜５００ＭＨｚ）を供給する
ことによって、上記放電部２３に大気圧下でグロー放電
プラズマを発生させ、該プラズマにより生成されるイオ
ン、ラジカルなどの化学的に活性な励起種を含む反応性
ガス流を高分子素材Ｓの表面に向け略直線状に噴出させ
るように構成されている。
図４に示すように、中実帯板状に形成された高圧電極２
０と、この高圧電極２０の厚み方向の両側にそれぞれ帯
状の絶縁体２１を介して電気的に隔離してアース接地さ
れた一対の帯板状接地電極２２と、これら高圧電極２
０、接地電極２２及び絶縁体２１のうち幅方向一端部側
で高圧電極２０と接地電極２２との間に形成される放電
部２３を除く全体を包囲するように角Ｕ字形状に形成さ
れたアルミニウム製等のカバーケーシング２４とからな
り、上記高圧電極２０の中実内部に形成した反応ガス供
給通路２５にヘリウムガスまたは水素を含む不活性ガス
と酸素または含フッ素化合物（フルオロカーボン系）ガ
スを含む反応性気体との混合ガスを大気圧下で供給し、
これを放電部２３に導入するとともに上記高圧電極２０
に高周波電力（１０ＫＨｚ〜５００ＭＨｚ）を供給する
ことによって、上記放電部２３に大気圧下でグロー放電
プラズマを発生させ、該プラズマにより生成されるイオ
ン、ラジカルなどの化学的に活性な励起種を含む反応性
ガス流を高分子素材Ｓの表面に向け略直線状に噴出させ
るように構成されている。
【００１５】また、上記高周波誘電加熱装置４及び高周
波誘電乾燥装置５は共に、図１に示すように、高分子素
材Ｓの搬送方向に所定の間隔を隔てて複数本のロール状
電極４０、５０が互いに平行姿勢で並列配置され、これ
らロール状電極４０、５０群のうち搬送方向に一つ置き
に位置する電極４０ａ、５０ａをプラスとし、他の電極
４０ｂ、５０ｂをマイナスとして搬送方向で相隣接する
複数組のプラス及びマイナス電極４０ａ，４０ｂ、５０
ａ，５０ｂ間にそれぞれ高周波電力を供給することによ
って、誘電体損失により高分子素材Ｓに熱が発生され、
この熱が高分子素材Ｓの表面に付与されて該表面を加熱
して活性化したり、加熱乾燥したりするように構成され
ている。
波誘電乾燥装置５は共に、図１に示すように、高分子素
材Ｓの搬送方向に所定の間隔を隔てて複数本のロール状
電極４０、５０が互いに平行姿勢で並列配置され、これ
らロール状電極４０、５０群のうち搬送方向に一つ置き
に位置する電極４０ａ、５０ａをプラスとし、他の電極
４０ｂ、５０ｂをマイナスとして搬送方向で相隣接する
複数組のプラス及びマイナス電極４０ａ，４０ｂ、５０
ａ，５０ｂ間にそれぞれ高周波電力を供給することによ
って、誘電体損失により高分子素材Ｓに熱が発生され、
この熱が高分子素材Ｓの表面に付与されて該表面を加熱
して活性化したり、加熱乾燥したりするように構成され
ている。
【００１６】上記構成の高周波誘電加熱装置４のロール
状電極４０ａ及び高周波誘電乾燥装置５のロール状電極
５０ａには、数１０ＭＨｚの単一高周波電源６で発生さ
れた高周波電力を高周波電力デバイダー７により所定の
割合に分割した上、それら分割電力をそれぞれ整合器
８，９を通して供給するように構成されている。上記高
周波電力デバイダー７は、高周波電力を重合反応の促進
及び未反応モノマーの除去に適した範囲の分配割合に自
由に調整可能に構成されている。
状電極４０ａ及び高周波誘電乾燥装置５のロール状電極
５０ａには、数１０ＭＨｚの単一高周波電源６で発生さ
れた高周波電力を高周波電力デバイダー７により所定の
割合に分割した上、それら分割電力をそれぞれ整合器
８，９を通して供給するように構成されている。上記高
周波電力デバイダー７は、高周波電力を重合反応の促進
及び未反応モノマーの除去に適した範囲の分配割合に自
由に調整可能に構成されている。
【００１７】なお、グラフト重合反応性モノマーとして
は、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミドなどの
水溶性系、メタクリル酸メチル、アクリロニトリルなど
の非水溶性系、あるいはメタクリル酸メチルとメタクリ
ル酸の混合組成などが用いられる。また、上記プラズマ
発生装置２及びモノマー供給装置３は個別のカバー１
０，１１で覆われ、それらカバー１０，１１の内部空間
は不活性ガス雰囲気に保持されるように構成されてい
る。
は、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミドなどの
水溶性系、メタクリル酸メチル、アクリロニトリルなど
の非水溶性系、あるいはメタクリル酸メチルとメタクリ
ル酸の混合組成などが用いられる。また、上記プラズマ
発生装置２及びモノマー供給装置３は個別のカバー１
０，１１で覆われ、それらカバー１０，１１の内部空間
は不活性ガス雰囲気に保持されるように構成されてい
る。
【００１８】上記のように構成された連続式プラズマ・
グラフト処理装置においては、高分子素材Ｓを搬送装置
１を介して一定の搬送経路に沿って連続搬送させること
によって、まず、プラズマ発生装置２における放電部２
３で発生されるグロー放電プラズマにより生成された化
学的に活性な励起種を含むガス流が高分子素材Ｓの表面
に向けて噴出されて該表面が活性化されると同時に高分
子ラジカルが生成される。続けて、その直後に活性化さ
れた高分子素材Ｓの表面にモノマー供給装置３からグラ
フト重合反応性モノマーが供給付着されて上記の高分子
ラジカルを開始点としてグラフト重合反応が生起され
る。
グラフト処理装置においては、高分子素材Ｓを搬送装置
１を介して一定の搬送経路に沿って連続搬送させること
によって、まず、プラズマ発生装置２における放電部２
３で発生されるグロー放電プラズマにより生成された化
学的に活性な励起種を含むガス流が高分子素材Ｓの表面
に向けて噴出されて該表面が活性化されると同時に高分
子ラジカルが生成される。続けて、その直後に活性化さ
れた高分子素材Ｓの表面にモノマー供給装置３からグラ
フト重合反応性モノマーが供給付着されて上記の高分子
ラジカルを開始点としてグラフト重合反応が生起され
る。
【００１９】続いて、グラフト重合反応が生起された高
分子素材Ｓは搬送装置１を介して高周波誘電加熱装置４
のところにまで搬送され、ここで高分子素材Ｓの表面が
誘電加熱されることによってグラフト重合反応が促進さ
れて該表面の親水性や濡れ性等が改質されたり、透析膜
や隔膜、イオン交換膜などの高機能膜が形成されること
になる。これに続けて最後に高分子素材Ｓが搬送装置１
を介して高周波誘電乾燥装置５のところに搬送され、こ
こで高分子素材Ｓの表面に残留する未反応モノマーが高
周波誘電加熱乾燥により除去される。
分子素材Ｓは搬送装置１を介して高周波誘電加熱装置４
のところにまで搬送され、ここで高分子素材Ｓの表面が
誘電加熱されることによってグラフト重合反応が促進さ
れて該表面の親水性や濡れ性等が改質されたり、透析膜
や隔膜、イオン交換膜などの高機能膜が形成されること
になる。これに続けて最後に高分子素材Ｓが搬送装置１
を介して高周波誘電乾燥装置５のところに搬送され、こ
こで高分子素材Ｓの表面に残留する未反応モノマーが高
周波誘電加熱乾燥により除去される。
【００２０】上記したように高分子素材Ｓの表面を活性
化するためのプラズマ処理、重合反応性モノマーの供給
付着、グラフト重合反応促進のための高周波誘電加熱及
び未反応モノマーの除去のための加熱乾燥という一連の
処理を連続的かつ同時並行的に行なえることによって、
例えば透析膜や隔膜、イオン交換膜などのような高機能
化が要求される用途にも対応できるように蒸気圧の低い
モノマーを用いる場合であっても、全体の処理能力を低
下させることなく、所定のグラフト重合処理を均一かつ
良好に行なえる。
化するためのプラズマ処理、重合反応性モノマーの供給
付着、グラフト重合反応促進のための高周波誘電加熱及
び未反応モノマーの除去のための加熱乾燥という一連の
処理を連続的かつ同時並行的に行なえることによって、
例えば透析膜や隔膜、イオン交換膜などのような高機能
化が要求される用途にも対応できるように蒸気圧の低い
モノマーを用いる場合であっても、全体の処理能力を低
下させることなく、所定のグラフト重合処理を均一かつ
良好に行なえる。
【００２１】また、上記のように高周波誘電加熱装置４
及び高周波誘電乾燥装置５の各電極４０ａ及び５０ａ
に、単一の高周波電源６で発生された高周波電力を高周
波電力デバイダー７で所定の割合に分割した上、それら
分割電力をそれぞれ整合器８，９を通して供給するよう
に構成することによって、両装置４，５に個別に高周波
電源を装備させる場合に比べて、装置全体の設備コスト
の低減化及び小形化が図れるとともに、加熱と乾燥との
両処理の同時並行による消費エネルギーの節減も図れ、
さらに、両装置４，５それぞれにおいて負荷インピーダ
ンスと供給インピーダンスとの整合によって所定の加熱
及び乾燥機能を適正かつ安定よく行わせることが可能で
ある。
及び高周波誘電乾燥装置５の各電極４０ａ及び５０ａ
に、単一の高周波電源６で発生された高周波電力を高周
波電力デバイダー７で所定の割合に分割した上、それら
分割電力をそれぞれ整合器８，９を通して供給するよう
に構成することによって、両装置４，５に個別に高周波
電源を装備させる場合に比べて、装置全体の設備コスト
の低減化及び小形化が図れるとともに、加熱と乾燥との
両処理の同時並行による消費エネルギーの節減も図れ、
さらに、両装置４，５それぞれにおいて負荷インピーダ
ンスと供給インピーダンスとの整合によって所定の加熱
及び乾燥機能を適正かつ安定よく行わせることが可能で
ある。
【００２２】なお、上記実施の形態では、上記プラズマ
発生装置２及びモノマー供給装置３を個別のカバー１
０，１１で覆った構成としたが、図５に示すように、各
装置２，３，４，５を単一の大きいカバー１２で覆い、
このカバー１２の内部空間に、プラズマ発生装置２で用
いるヘリウムなどの不活性ガスを導入して内部空間の全
域を不活性ガス雰囲気に保持するように構成してもよ
い。この場合は個別カバーで覆うものに比べて、高分子
素材Ｓが空気雰囲気に晒されることが全くなくなり、所
定のプラズマ・グラフト処理を一層迅速確実に行なえる
うえ、使用済みガスの回収も容易に行なえる。
発生装置２及びモノマー供給装置３を個別のカバー１
０，１１で覆った構成としたが、図５に示すように、各
装置２，３，４，５を単一の大きいカバー１２で覆い、
このカバー１２の内部空間に、プラズマ発生装置２で用
いるヘリウムなどの不活性ガスを導入して内部空間の全
域を不活性ガス雰囲気に保持するように構成してもよ
い。この場合は個別カバーで覆うものに比べて、高分子
素材Ｓが空気雰囲気に晒されることが全くなくなり、所
定のプラズマ・グラフト処理を一層迅速確実に行なえる
うえ、使用済みガスの回収も容易に行なえる。
【００２３】また、上記実施の形態では、プラズマ発生
装置２として、図２〜図４に例示したように、化学的に
活性な励起種を含む反応性ガス流を高分子素材Ｓの表面
に向けて略直線状に噴出可能な形態のものを使用した
が、これ以外に、例えば外形が角形あるいは丸形で平板
型のプラズマ発生装置を用いても、トーチ形のプラズマ
発生装置の複数個を搬送経路を横断するように列状に配
置したものを用いてもよい。
装置２として、図２〜図４に例示したように、化学的に
活性な励起種を含む反応性ガス流を高分子素材Ｓの表面
に向けて略直線状に噴出可能な形態のものを使用した
が、これ以外に、例えば外形が角形あるいは丸形で平板
型のプラズマ発生装置を用いても、トーチ形のプラズマ
発生装置の複数個を搬送経路を横断するように列状に配
置したものを用いてもよい。
【００２４】さらに、上記実施の形態では、反応性モノ
マーとして、グラフト重合反応性モノマーを使用する場
合について説明したが、高分子素材の表面をアンモニア
あるいは窒素−水素の混合ガスでプラズマ処理を施し、
その表面にアミノ基を導入した後、他の化合物をグラフ
トするといったグラフト化のための反応性モノマーを使
用してもよい。
マーとして、グラフト重合反応性モノマーを使用する場
合について説明したが、高分子素材の表面をアンモニア
あるいは窒素−水素の混合ガスでプラズマ処理を施し、
その表面にアミノ基を導入した後、他の化合物をグラフ
トするといったグラフト化のための反応性モノマーを使
用してもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高分子
素材を搬送装置を介して一定の搬送経路に沿って連続搬
送させるだけで、高分子素材表面の活性化と高分子ラジ
カルの生成のためのプラズマ処理と、高分子ラジカルを
開始点とするグラフト重合反応またはグラフト化反応を
生起するための反応性モノマーの供給付着と、グラフト
重合反応またはグラフト化反応促進のための高周波誘電
加熱といった表面改質や高機能化付与のための一連の処
理を連続的かつ同時並行的に進行することが可能であ
り、したがって、蒸気圧の低いモノマーを用いる場合で
も、全体の処理能力を低下させることなく、所定のプラ
ズマ・グラフト処理を能率的に、かつ均一良好に行なう
ことができる。これによって、表面の改質だけでなく、
例えば透析膜や隔膜、イオン交換膜などのような高機能
化膜の形成にも適用可能で、応用範囲の著しい拡大を図
ることができる。
素材を搬送装置を介して一定の搬送経路に沿って連続搬
送させるだけで、高分子素材表面の活性化と高分子ラジ
カルの生成のためのプラズマ処理と、高分子ラジカルを
開始点とするグラフト重合反応またはグラフト化反応を
生起するための反応性モノマーの供給付着と、グラフト
重合反応またはグラフト化反応促進のための高周波誘電
加熱といった表面改質や高機能化付与のための一連の処
理を連続的かつ同時並行的に進行することが可能であ
り、したがって、蒸気圧の低いモノマーを用いる場合で
も、全体の処理能力を低下させることなく、所定のプラ
ズマ・グラフト処理を能率的に、かつ均一良好に行なう
ことができる。これによって、表面の改質だけでなく、
例えば透析膜や隔膜、イオン交換膜などのような高機能
化膜の形成にも適用可能で、応用範囲の著しい拡大を図
ることができる。
【００２６】その上、連続処理を大気圧または大気圧近
傍圧力下で行なえるために、従来の真空雰囲気下での連
続処理の場合にような厳格なシール構造など圧力保持対
策のための特別な構成が不要であり、装置全体構造の簡
素化及びコストの低減を図ることができるという効果を
奏する。
傍圧力下で行なえるために、従来の真空雰囲気下での連
続処理の場合にような厳格なシール構造など圧力保持対
策のための特別な構成が不要であり、装置全体構造の簡
素化及びコストの低減を図ることができるという効果を
奏する。
【００２７】また、請求項２に記載のような構成を採用
することにより上記効果に加えて、高分子素材の表面に
残留する未反応モノマーの除去も効率的に行なえて、表
面が改質あるいは高機能化の付与された最終製品を一層
能率よく得ることができる。
することにより上記効果に加えて、高分子素材の表面に
残留する未反応モノマーの除去も効率的に行なえて、表
面が改質あるいは高機能化の付与された最終製品を一層
能率よく得ることができる。
【００２８】さらに、請求項３に記載のように、各装置
を単一のカバーで覆い、その単一カバーの内部空間を不
活性ガス雰囲気に保持するような構成を採用することに
よって、プラズマ発生装置で用いるヘリウムなどの不活
性ガスをそのまま不活性雰囲気の保持ガスに有効利用し
て高分子素材を空気雰囲気に晒すことなく、所定のプラ
ズマ・グラフト処理を連続的に、かつ確実に行なえるう
え、使用済みガスの回収も容易に行なうことができえ
る。
を単一のカバーで覆い、その単一カバーの内部空間を不
活性ガス雰囲気に保持するような構成を採用することに
よって、プラズマ発生装置で用いるヘリウムなどの不活
性ガスをそのまま不活性雰囲気の保持ガスに有効利用し
て高分子素材を空気雰囲気に晒すことなく、所定のプラ
ズマ・グラフト処理を連続的に、かつ確実に行なえるう
え、使用済みガスの回収も容易に行なうことができえ
る。
【００２９】さらにまた、請求項４に記載のように、高
周波加熱装置及び高周波乾燥装置の各電極に、単一の高
周波電源で発生された高周波電力を所定の割合に分割し
て供給する高周波電力デバイダーを設ける構成を採用す
ることによって、両装置に個別に高周波電源を装備させ
る必要がなくなり、その分だけ装置全体の低コスト化並
びに小形化が図れるとともに、両高周波装置の同時並行
によって消費エネルギーの削減も図ることができる。
周波加熱装置及び高周波乾燥装置の各電極に、単一の高
周波電源で発生された高周波電力を所定の割合に分割し
て供給する高周波電力デバイダーを設ける構成を採用す
ることによって、両装置に個別に高周波電源を装備させ
る必要がなくなり、その分だけ装置全体の低コスト化並
びに小形化が図れるとともに、両高周波装置の同時並行
によって消費エネルギーの削減も図ることができる。
【図１】本発明に係る連続式プラズマ・グラフト処理装
置の実施の形態を示す概略構成図である。
置の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】同連続式プラズマ・グラフト処理装置の構成要
素の一つであるプラズマ発生装置の拡大側面図である。
素の一つであるプラズマ発生装置の拡大側面図である。
【図３】同上プラズマ発生装置の拡大底面図である。
【図４】同上プラズマ発生装置の拡大縦断正面図であ
る。
る。
【図５】本発明に係る連続式プラズマ・グラフト処理装
置の他の実施の形態を示す概略構成図である。
置の他の実施の形態を示す概略構成図である。
１ 搬送装置 ２ プラズマ発生装置 ３ 反応性モノマー供給装置 ４ 高周波誘電加熱装置 ５ 高周波乾燥装置 ６ 高周波電源 ７ 高周波電力デバイダー １０，１１，１２ カバー ２０ 高圧電極 ２３ 放電部 ４０ａ，５０ａ ロール状電極 Ｓ 高分子素材
フロントページの続き (72)発明者 片岡 清一 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業 技術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 佐伯 登 大阪府大阪市住之江区南加賀屋３丁目８ 番13号 パール工業株式会社内 (72)発明者 後藤 公爾 大阪府大阪市住之江区南加賀屋３丁目８ 番13号 パール工業株式会社内 (72)発明者 深田 拓 大阪府大阪市住之江区南加賀屋３丁目８ 番13号 パール工業株式会社内 (72)発明者 巽 拓士 大阪府大阪市中央区島之内１丁目11番32 号 日新繊維株式会社内 (72)発明者 後藤 紀 大阪府大阪市中央区島之内１丁目11番32 号 日新繊維株式会社内 審査官 ▲吉▼澤 英一 (56)参考文献 特開 平10−36537（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−257455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−243626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−120859（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 7/00 - 7/18 D06B 19/00
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくともヘリウムまたは水素を含む不
活性ガスと酸素、含フッ素化合物（フルオロカーボン
系）ガスまたはアンモニアを含む反応性気体との混合反
応ガスを大気圧もしくは大気圧近傍圧力下で高圧電極と
接地電極との間に形成される放電部に導入し通過させる
とともに両電極に高周波電力を供給することにより、上
記放電部にグロー放電プラズマを発生させて該プラズマ
により生成される化学的に活性な励起種を含むガス流を
高分子素材の表面に向けて噴出させて該高分子素材の表
面を活性化するプラズマ発生装置と、 このプラズマ発生装置により活性化された高分子素材の
表面にグラフト重合反応性モノマーまたはグラフト化反
応性モノマーを供給し付着させるモノマー供給装置と、 このモノマー供給装置により反応性モノマーが付着され
た高分子素材の表面を高周波加熱して反応を促進する高
周波加熱装置とが、高分子素材を連続搬送する搬送装置
の搬送経路に沿いその搬送上手側から下手側にかけて順
に配設されていることを特徴とする連続式プラズマ・グ
ラフト処理装置。 - 【請求項２】 上記高周波加熱装置の搬送下手側には、
高周波加熱により反応促進された高分子素材の表面に残
留する未反応モノマーを高周波乾燥により除去する高周
波乾燥装置が設けられている請求項１に記載の連続式プ
ラズマ・グラフト処理装置。 - 【請求項３】 上記搬送装置の搬送経路に沿って配設さ
れた各装置が単一のカバーで覆われ、そのカバーの内部
空間を不活性ガス雰囲気に保持するように構成されてい
る請求項１または２に記載の連続式プラズマ・グラフト
処理装置。 - 【請求項４】 上記高周波加熱装置及び高周波乾燥装置
の各電極に、単一の高周波電源で発生された高周波電力
を所定の割合に分割して供給する高周波電力デバイダー
が設けられている請求項２に記載の連続式プラズマ・グ
ラフト処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11117777A JP3038658B1 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 連続式プラズマ・グラフト処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11117777A JP3038658B1 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 連続式プラズマ・グラフト処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3038658B1 true JP3038658B1 (ja) | 2000-05-08 |
| JP2000309657A JP2000309657A (ja) | 2000-11-07 |
Family
ID=14720076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11117777A Expired - Fee Related JP3038658B1 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 連続式プラズマ・グラフト処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038658B1 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP4254119B2 (ja) * | 2002-03-29 | 2009-04-15 | 東レ株式会社 | カラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法 |
| CN1304677C (zh) * | 2004-02-23 | 2007-03-14 | 大连理工大学 | 丝普纶及化纤织物的常压辉光放电改性应用系统与方法 |
| CN1304678C (zh) * | 2004-02-23 | 2007-03-14 | 大连理工大学 | 丝普纶及化纤常压辉光放电等离子体改性研究系统与方法 |
| KR102702865B1 (ko) | 2020-04-24 | 2024-09-05 | 주식회사 엘지화학 | 후처리 장치 |
-
1999
- 1999-04-26 JP JP11117777A patent/JP3038658B1/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2000309657A (ja) | 2000-11-07 |
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