JP3093072B2 - 表面改質方法 - Google Patents
表面改質方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
- C08J7/12—Chemical modification
- C08J7/123—Treatment by wave energy or particle radiation
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
- B29C59/14—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment
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- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高分子材料の表面改
質方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、高分子材料表面の疎水性／親水性の制御と、表面特
性の改質を可能とする新しい表面改質方法に関するもの
である。
質方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、高分子材料表面の疎水性／親水性の制御と、表面特
性の改質を可能とする新しい表面改質方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、励起された原子や
分子、ラジカル等が存在するグロー放電低温プラズマに
ついては、化学的にきわめて活性な性質が注目され、エ
レクトロニクスをはじめとする様々な分野に応用展開さ
れてきている。たとえば、ａ−ＳｉＣ薄膜、ダイヤモン
ド薄膜、有機薄膜等の薄膜形成や基板表面のエッチング
などに利用されている。このプラズマ応用技術により得
られた薄膜は、表面コーティング膜、気体透過膜、半導
体特性膜等としてそのさらなる応用が期待されているも
のでもある。
分子、ラジカル等が存在するグロー放電低温プラズマに
ついては、化学的にきわめて活性な性質が注目され、エ
レクトロニクスをはじめとする様々な分野に応用展開さ
れてきている。たとえば、ａ−ＳｉＣ薄膜、ダイヤモン
ド薄膜、有機薄膜等の薄膜形成や基板表面のエッチング
などに利用されている。このプラズマ応用技術により得
られた薄膜は、表面コーティング膜、気体透過膜、半導
体特性膜等としてそのさらなる応用が期待されているも
のでもある。
【０００３】しかしながら、プラズマの物理的挙動やそ
の化学的性質についての詳細な検討は未だ途上の段階に
あり、様々な機能性表面の創製を可能とするために、今
後もさらなる検討が必要とされている。なかでも、プラ
ズマ活性種、活性反応成分についてはその探索が強く求
められている。この発明は、以上の通りの事情に鑑みて
なされたものであり、プラズマの高度利用を図り、プラ
ズマ処理により新たな高分子材料の表面改質を可能とす
る新しい方法を提供することを目的としている。
の化学的性質についての詳細な検討は未だ途上の段階に
あり、様々な機能性表面の創製を可能とするために、今
後もさらなる検討が必要とされている。なかでも、プラ
ズマ活性種、活性反応成分についてはその探索が強く求
められている。この発明は、以上の通りの事情に鑑みて
なされたものであり、プラズマの高度利用を図り、プラ
ズマ処理により新たな高分子材料の表面改質を可能とす
る新しい方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、ポリオレフィン材料表面をヨウ
素プラズマで処理してヨウ素付加することにより表面親
水化することを特徴とする高分子材料の表面改質方法を
提供する。
を解決するものとして、ポリオレフィン材料表面をヨウ
素プラズマで処理してヨウ素付加することにより表面親
水化することを特徴とする高分子材料の表面改質方法を
提供する。
【０００５】
【作用】この発明のヨウ素プラズマによる表面改質方法
は、ヨウ素のグロー放電プラズマによって活性化された
ヨウ素が高分子表面に付加され、この付加反応によって
様々な改質が可能とされる。ヨウ素の蒸発分子をプラズ
マ化し、活性化する反応ばかりでなく、ヨウ素原子を結
合した各種の有機化合物（モノマーまたはポリマー）を
使用することにより、ヨウ素付加による改質から付加ヨ
ウ素原子の置換による表面修飾等が各種の高分子（ポリ
オレフィン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリウ
レタン、ポリエーテル等）材料について可能とされる。
は、ヨウ素のグロー放電プラズマによって活性化された
ヨウ素が高分子表面に付加され、この付加反応によって
様々な改質が可能とされる。ヨウ素の蒸発分子をプラズ
マ化し、活性化する反応ばかりでなく、ヨウ素原子を結
合した各種の有機化合物（モノマーまたはポリマー）を
使用することにより、ヨウ素付加による改質から付加ヨ
ウ素原子の置換による表面修飾等が各種の高分子（ポリ
オレフィン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリウ
レタン、ポリエーテル等）材料について可能とされる。
【０００６】代表的には、ヨウ素付加により疎水性／親
水性の制御が可能となる。このヨウ素を、ポリエチレン
等のポリオレフィン材料表面に付加する場合には、疎水
性表面を親水性表面へと改質することが可能となる。ま
た、高分子材料表面は、この発明のプラズマ処理に先立
って各種物質による処理をあらかじめ行っておいてもよ
い。
水性の制御が可能となる。このヨウ素を、ポリエチレン
等のポリオレフィン材料表面に付加する場合には、疎水
性表面を親水性表面へと改質することが可能となる。ま
た、高分子材料表面は、この発明のプラズマ処理に先立
って各種物質による処理をあらかじめ行っておいてもよ
い。
【０００７】ヨウ素プラズマによる処理には、たとえば
図１に示したプラズマ装置を用いることができる。この
プラズマ装置においては、反応容器（１）の内部に左右
一対の対向電極（２）（３）を設けている。これらの電
極（２）（３）は、可変抵抗器（４）およびネオン変圧
器（５）を介して商用電源（６）または交番電界を有す
る電源に接続している。商用電源（６）には、たとえば
５０Ｈｚ，１００Ｖ等を用いることができる。
図１に示したプラズマ装置を用いることができる。この
プラズマ装置においては、反応容器（１）の内部に左右
一対の対向電極（２）（３）を設けている。これらの電
極（２）（３）は、可変抵抗器（４）およびネオン変圧
器（５）を介して商用電源（６）または交番電界を有す
る電源に接続している。商用電源（６）には、たとえば
５０Ｈｚ，１００Ｖ等を用いることができる。
【０００８】また反応容器（１）には、真空排気系
（７）およびガス供給系（８）（９）を配備してもい
る。真空排気系（７）により反応容器（１）内部を真空
排気することができる。ガス供給系（８）からは、プラ
ズマ処理に使用するヨウ素ガスが反応容器（１）内部に
導入される。もう一方のガス供給系（９）からは、必要
に応じてヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス等の希
ガスを導入することができる。
（７）およびガス供給系（８）（９）を配備してもい
る。真空排気系（７）により反応容器（１）内部を真空
排気することができる。ガス供給系（８）からは、プラ
ズマ処理に使用するヨウ素ガスが反応容器（１）内部に
導入される。もう一方のガス供給系（９）からは、必要
に応じてヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス等の希
ガスを導入することができる。
【０００９】ヨウ素プラズマにより表面処理される高分
子材料基板（１０）は、上記のプラズマ装置の反応容器
（１）内の底部に挿入することができ、電極（２）
（３）間に配置される。高分子材料基板（１０）の表面
改質を行う場合には、反応容器（１）内部を真空排気系
（７）で所定の圧力にまで排気する。次いで、ガス供給
系（８）（９）からヨウ素ガスと、必要に応じてのアル
ゴンガス等の希ガスを反応容器（１）内に導入する。そ
して、商用電源（６）より電圧を印加し、ネオン変圧器
（５）で増幅して対向電極（２）（３）間にヨウ素プラ
ズマを発生させる。このヨウ素プラズマで高分子材料基
板（１０）の表面を処理すると、その表面にヨウ素が付
加され、親水性が大きく向上する。高分子材料基板（１
０）の表面が改質される。
子材料基板（１０）は、上記のプラズマ装置の反応容器
（１）内の底部に挿入することができ、電極（２）
（３）間に配置される。高分子材料基板（１０）の表面
改質を行う場合には、反応容器（１）内部を真空排気系
（７）で所定の圧力にまで排気する。次いで、ガス供給
系（８）（９）からヨウ素ガスと、必要に応じてのアル
ゴンガス等の希ガスを反応容器（１）内に導入する。そ
して、商用電源（６）より電圧を印加し、ネオン変圧器
（５）で増幅して対向電極（２）（３）間にヨウ素プラ
ズマを発生させる。このヨウ素プラズマで高分子材料基
板（１０）の表面を処理すると、その表面にヨウ素が付
加され、親水性が大きく向上する。高分子材料基板（１
０）の表面が改質される。
【００１０】もちろん、この図１以外の装置を用いるこ
とができることは言うまでもない。コイル状電極による
高周波励起方式や、ＥＣＲ方式、ホロカソード方式等の
各様の装置が使用可能である。以下、実施例を示し、さ
らに詳しくこの発明の表面改質方法について説明する。
とができることは言うまでもない。コイル状電極による
高周波励起方式や、ＥＣＲ方式、ホロカソード方式等の
各様の装置が使用可能である。以下、実施例を示し、さ
らに詳しくこの発明の表面改質方法について説明する。
【００１１】
【実施例】図１に例示したプラズマ装置の反応容器
（１）内部の対向電極（２）（３）間に、ポリエチレン
基板を配置し、５０Ｈｚ，１００Ｖの商用電源を投入し
て発生させたヨウ素（Ｉ2 ）プラズマにより１時間表面
処理を行った。対向電極（２）（３）に印加する電圧は
３．０ｋＶ，３．６ｋＶ，４．２ｋＶおよび４．８ｋＶ
とし、これら各々の印加電圧においてヨウ素プラズマ処
理を行った。処理後のポリエチレン基板表面をＥＳＣＡ
によって分析した。その結果を示したものが表１であ
る。
（１）内部の対向電極（２）（３）間に、ポリエチレン
基板を配置し、５０Ｈｚ，１００Ｖの商用電源を投入し
て発生させたヨウ素（Ｉ2 ）プラズマにより１時間表面
処理を行った。対向電極（２）（３）に印加する電圧は
３．０ｋＶ，３．６ｋＶ，４．２ｋＶおよび４．８ｋＶ
とし、これら各々の印加電圧においてヨウ素プラズマ処
理を行った。処理後のポリエチレン基板表面をＥＳＣＡ
によって分析した。その結果を示したものが表１であ
る。
【００１２】
【表１】
【００１３】印加電圧にともなって、ポリエチレン基板
に結合するヨウ素量が増加することが確認された。比較
のために、プラズマを発生させずにヨウ素ガスだけを反
応容器（１）内に導入した場合のポリエチレン基板につ
いてもＥＳＣＡ分析した。プラズマを発生させないとヨ
ウ素がポリエチレン基板表面に結合しないことが確認さ
れた。
に結合するヨウ素量が増加することが確認された。比較
のために、プラズマを発生させずにヨウ素ガスだけを反
応容器（１）内に導入した場合のポリエチレン基板につ
いてもＥＳＣＡ分析した。プラズマを発生させないとヨ
ウ素がポリエチレン基板表面に結合しないことが確認さ
れた。
【００１４】以上のヨウ素プラズマ処理後のポリエチレ
ン基板について、表面の親・疎水性を水との接触角の測
定により検討した。その結果を示したものが表２であ
る。
ン基板について、表面の親・疎水性を水との接触角の測
定により検討した。その結果を示したものが表２であ
る。
【００１５】
【表２】
【００１６】この表２からも明らかなように、ヨウ素プ
ラズマ処理後には水の接触角が大きく減少し、親水性が
向上した。この水の接触角は、微量のヨウ素でもポリエ
チレン基板表面に結合するだけで大きく減少することが
確認された。実施例２ 実施例１と同様の装置を用い、３．０ｋＶ，３．６ｋＶ
の印加電圧において発生させたヨウ素（Ｉ2 ）プラズマ
によりポリエチレン基板の表面を１時間処理した。この
後に、ヨウ素ガスのみをプラズマ装置の反応容器（１）
内にガス供給系（８）より導入し、１時間基板表面に接
触させた。処理後のポリエチレン基板の表面をＥＳＣＡ
によって分析した。その結果を示したものが表３であ
る。
ラズマ処理後には水の接触角が大きく減少し、親水性が
向上した。この水の接触角は、微量のヨウ素でもポリエ
チレン基板表面に結合するだけで大きく減少することが
確認された。実施例２ 実施例１と同様の装置を用い、３．０ｋＶ，３．６ｋＶ
の印加電圧において発生させたヨウ素（Ｉ2 ）プラズマ
によりポリエチレン基板の表面を１時間処理した。この
後に、ヨウ素ガスのみをプラズマ装置の反応容器（１）
内にガス供給系（８）より導入し、１時間基板表面に接
触させた。処理後のポリエチレン基板の表面をＥＳＣＡ
によって分析した。その結果を示したものが表３であ
る。
【００１７】
【表３】
【００１８】ヨウ素プラズマ処理後のヨウ素ガス処理に
よりポリエチレン基板にさらに多くのヨウ素が結合し
た。処理後のポリエチレン基板について、表面親・疎水
性を実施例１と同様にして水との接触角の測定により検
討した。その結果を示したものが表４である。
よりポリエチレン基板にさらに多くのヨウ素が結合し
た。処理後のポリエチレン基板について、表面親・疎水
性を実施例１と同様にして水との接触角の測定により検
討した。その結果を示したものが表４である。
【００１９】
【表４】
【００２０】この表４からも明らかなように、処理後に
は水の接触角が大きく減少し、親水性が向上した。ま
た、水の接触角は、ヨウ素のポリエチレン基板表面への
結合により大きく減少することが確認された。実施例３ ３．６ｋＶの印加電圧において発生させたヨウ素
（Ｉ2 ）プラズマによりポリエチレン基板の表面を１時
間処理した。その後、ヨウ素ガスのみによって１時間処
理し、さらにその表面を２−アミノエタノールによって
処理した。
は水の接触角が大きく減少し、親水性が向上した。ま
た、水の接触角は、ヨウ素のポリエチレン基板表面への
結合により大きく減少することが確認された。実施例３ ３．６ｋＶの印加電圧において発生させたヨウ素
（Ｉ2 ）プラズマによりポリエチレン基板の表面を１時
間処理した。その後、ヨウ素ガスのみによって１時間処
理し、さらにその表面を２−アミノエタノールによって
処理した。
【００２１】処理後の表面について、このアミンの処理
時間（分）との関係としてその水との接触角を検討し
た。その結果を示したものが表５である。プラズマ処理
およびヨウ素ガス処理しない場合の結果を示したものが
表６である。
時間（分）との関係としてその水との接触角を検討し
た。その結果を示したものが表５である。プラズマ処理
およびヨウ素ガス処理しない場合の結果を示したものが
表６である。
【００２２】
【表５】
【００２３】
【表６】
【００２４】この表５および表６により、プラズマ処理
が親水性の向上に大きく寄与していることがわかる。も
ちろんこの発明は、以上の例によって限定されるもので
はない。プラズマ装置、反応条件等の細部については様
々な態様が可能であることはいうまでもない。
が親水性の向上に大きく寄与していることがわかる。も
ちろんこの発明は、以上の例によって限定されるもので
はない。プラズマ装置、反応条件等の細部については様
々な態様が可能であることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、改質された新しい高分子材料表面を得る。
って、改質された新しい高分子材料表面を得る。
【図１】この発明の表面改質方法に用いることのできる
プラズマ装置を例示した構成図である。
プラズマ装置を例示した構成図である。
１ 反応容器 ２，３ 対向電極 ４ 可変抵抗器 ５ ネオン変圧器 ６ 商用電源 ７ 真空排気系 ８，９ ガス供給系 １０ 高分子材料基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−184636（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 7/00 - 7/18
Claims (1)
- 【請求項１】 ポリオレフィン材料表面をヨウ素プラズ
マで処理してヨウ素付加することにより表面親水化する
ことを特徴とする高分子材料の表面改質方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05014212A JP3093072B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 表面改質方法 |
| US08/040,976 US5346728A (en) | 1993-01-29 | 1993-03-31 | Method for reforming surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05014212A JP3093072B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 表面改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06228344A JPH06228344A (ja) | 1994-08-16 |
| JP3093072B2 true JP3093072B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=11854795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05014212A Expired - Fee Related JP3093072B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 表面改質方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5346728A (ja) |
| JP (1) | JP3093072B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MY139405A (en) | 1998-09-28 | 2009-09-30 | Ibiden Co Ltd | Printed circuit board and method for its production |
| DE10201492B4 (de) * | 2002-01-16 | 2007-07-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Optisches Schichtsystem |
| US20050164009A1 (en) * | 2004-01-22 | 2005-07-28 | Rieke Peter C. | Polymer surface with increased hydrophilicity and method of making |
| EP2559806A1 (en) | 2011-08-17 | 2013-02-20 | Center of Excellence Polymer Materials and Technologies (Polimat) | Method for increasing the hydrophilicity of polymeric materials |
| US11439024B2 (en) * | 2020-07-16 | 2022-09-06 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | Method for manufacturing water resistant printed circuit board |
-
1993
- 1993-01-29 JP JP05014212A patent/JP3093072B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-31 US US08/040,976 patent/US5346728A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5346728A (en) | 1994-09-13 |
| JPH06228344A (ja) | 1994-08-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |