JP3192655B2 - 繊維の処理、装置及び得られる生成物 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の主題 本発明は、繊維に特に耐汚染性及び耐湿潤性の付与を
可能にする、重合により得られる膜の析出による繊維の
表面処理に関する。
可能にする、重合により得られる膜の析出による繊維の
表面処理に関する。
また本発明は、該方法を実行するための装置に関す
る。
る。
最後に本発明は、該方法により得られる生成物、特に
重合により得られる被膜で被覆された繊維に関する。
重合により得られる被膜で被覆された繊維に関する。
先行技術の説明 織物の処理技術は、床及び／又は壁用被覆材工業に於
ける仕上げ操作で重要な役割を負ってきた。特に斯かる
技術により、例えば耐湿潤性又は耐汚れ性など有利な最
終的性質を得ることが可能になる。
ける仕上げ操作で重要な役割を負ってきた。特に斯かる
技術により、例えば耐湿潤性又は耐汚れ性など有利な最
終的性質を得ることが可能になる。
樹脂の析出により織物被覆材を構成する繊維を“包
む”ことを可能にする、フッ化樹脂の噴霧を用いて、繊
維に耐湿潤性を付与して織物被覆材を仕上げすることは
既知である。
む”ことを可能にする、フッ化樹脂の噴霧を用いて、繊
維に耐湿潤性を付与して織物被覆材を仕上げすることは
既知である。
しかし、この方法は非常に満足すべき結果をもたらさ
ない。事実、この噴霧析出では繊維の表面で不均質な処
理が発生する。
ない。事実、この噴霧析出では繊維の表面で不均質な処
理が発生する。
更にこの種の被覆物は、輸送により生じる摩耗に対す
る抵抗性が低く、従ってクラックを形成する傾向にあ
り、汚れの原因となる物質が樹脂層と繊維間で濾過され
ず、従って汚れを被覆材から除去することを不可能にす
る。
る抵抗性が低く、従ってクラックを形成する傾向にあ
り、汚れの原因となる物質が樹脂層と繊維間で濾過され
ず、従って汚れを被覆材から除去することを不可能にす
る。
改良された技術として合成タンニン（汚れ除去）を使
用することも既知であるが、これは特に使用がやっかい
な工程を含む。
用することも既知であるが、これは特に使用がやっかい
な工程を含む。
文献EP−A0068775（東レ インダストリーズ）で、低
温プラズマを使用して表面繊維に外部不規則性（クレー
ター）を生じさせ、その染色性を向上することが提案さ
れた。この文献は単量体の使用を含まず、本発明の目的
とする性質を改良するものではない。
温プラズマを使用して表面繊維に外部不規則性（クレー
ター）を生じさせ、その染色性を向上することが提案さ
れた。この文献は単量体の使用を含まず、本発明の目的
とする性質を改良するものではない。
文献US−A4870030（MARKUNAS）から、非局在化された
放電（遠隔プラズマ）技術を用いて基体に半導体の層を
生成する技術が既知である。
放電（遠隔プラズマ）技術を用いて基体に半導体の層を
生成する技術が既知である。
該方法は単量体の重合を含まず、非有機の前駆物質を
使用する薄膜の析出に関する。使用される発生器は13.5
6MHz RF（高周波）発生器であり、該方法は非連続的で
ある。
使用する薄膜の析出に関する。使用される発生器は13.5
6MHz RF（高周波）発生器であり、該方法は非連続的で
ある。
金属膜（タングステン、ケイ素その他）の析出に関す
る遠隔プラズマ改良化学蒸着技術（RPECVD）技術が、M.
M.MOSLEHI他による“急速熱／マイクロ波遠隔−プラズ
ママルチプロセシングによるMOSゲートの形成”、IEEE
電子装置レター、EDL−８巻、第９号、1987年９月、p.4
21〜424、ニューヨーク、U.S.、に記載されている。
る遠隔プラズマ改良化学蒸着技術（RPECVD）技術が、M.
M.MOSLEHI他による“急速熱／マイクロ波遠隔−プラズ
ママルチプロセシングによるMOSゲートの形成”、IEEE
電子装置レター、EDL−８巻、第９号、1987年９月、p.4
21〜424、ニューヨーク、U.S.、に記載されている。
該析出はタングステン（UV）ランプによる強力な照明
と基体の実質的な加熱（450〜1150℃）により援助され
る。これは重合に適用されない。
と基体の実質的な加熱（450〜1150℃）により援助され
る。これは重合に適用されない。
重合のために放電プラズマを使用することは更にH.V.
Boenigによる“プラズマ化学と技術の基礎"technomicpu
b.Co.ランカスター−バーゼル（1988）;H.Yasudaによる
プラズマ重合、Academic プレス、ニューヨーク（198
5）;G.AkovaliとN.Dilsizによる、Polymer Eng.Sci.、3
0、485（1990）に記載されている。
Boenigによる“プラズマ化学と技術の基礎"technomicpu
b.Co.ランカスター−バーゼル（1988）;H.Yasudaによる
プラズマ重合、Academic プレス、ニューヨーク（198
5）;G.AkovaliとN.Dilsizによる、Polymer Eng.Sci.、3
0、485（1990）に記載されている。
これらの文献は何れも、繊維に耐汚れ性又は耐湿潤性
を付与することにある本発明の基本的な問題を解決する
ものでない。
を付与することにある本発明の基本的な問題を解決する
ものでない。
何れの文献も、経済的な観点から十分な速度で繊維を
処理できる工業的規模の方法に置き換えるための解決策
を提案するものではない。
処理できる工業的規模の方法に置き換えるための解決策
を提案するものではない。
事実、経済的に満足すべき技術として、活性（励起）
種の寿命とそれらが占める体積は、単量体又はプレポリ
マーなどの処理剤が十分な高速度で作用できるために十
分なものでなければならない。更に、繊維又は単量体の
重合により形成された析出物の破壊を避けることが得策
である。
種の寿命とそれらが占める体積は、単量体又はプレポリ
マーなどの処理剤が十分な高速度で作用できるために十
分なものでなければならない。更に、繊維又は単量体の
重合により形成された析出物の破壊を避けることが得策
である。
発明の目的 本発明は、先行技術の欠点を避けながら、繊維に特別
な性質、特に耐汚れ性を付与するため繊維の表面処理に
よって被膜を析出する方法を提供することを目的とす
る。
な性質、特に耐汚れ性を付与するため繊維の表面処理に
よって被膜を析出する方法を提供することを目的とす
る。
他の目的は、工業的規模で適用できる方法を提供する
ことである。
ことである。
本発明の更なる目的は、繊維の表面に均質な析出物を
生成することである。
生成することである。
また本発明は、該方法を実行するための装置を提供す
ることを目的とし、特に繊維からなるヤーンの連続処理
のための装置を提供することを目的とする。
ることを目的とし、特に繊維からなるヤーンの連続処理
のための装置を提供することを目的とする。
他の目的と利益は、次の説明で明らかになろう。
発明の特徴的要素 本発明によれば、繊維表面を処理する方法であって、
単量体又はプレポリマーの重合反応により繊維の表面に
付着するシースを形成させるプロセス工程を含むものに
おいて、繊維が窒素プラズマ発生ガスのマイクロ波放電
によって得られる低温流体プラズマからなる反応媒体を
通過させる第１工程及び前記低温流体窒素プラズマ、及
び単量体及び／又はプレポリマーからなる反応媒体を通
過させる第２工程からなる連続したプロセス工程に供せ
られ、プロセスの前記第１工程は非局在化された放電ゾ
ーン中で行われるものであり、繊維の接着性を増すため
繊維表面を前処理することであり、及びプロセスの前記
第２工程はポスト−放電ゾーン中で行われるものであ
り、単量体／プレポリマーの重合反応を前記低温流体窒
素プラズマの活性種により誘起させて繊維表面に付着す
るシースを形成させることであることを特徴とする方法
が提供される。
単量体又はプレポリマーの重合反応により繊維の表面に
付着するシースを形成させるプロセス工程を含むものに
おいて、繊維が窒素プラズマ発生ガスのマイクロ波放電
によって得られる低温流体プラズマからなる反応媒体を
通過させる第１工程及び前記低温流体窒素プラズマ、及
び単量体及び／又はプレポリマーからなる反応媒体を通
過させる第２工程からなる連続したプロセス工程に供せ
られ、プロセスの前記第１工程は非局在化された放電ゾ
ーン中で行われるものであり、繊維の接着性を増すため
繊維表面を前処理することであり、及びプロセスの前記
第２工程はポスト−放電ゾーン中で行われるものであ
り、単量体／プレポリマーの重合反応を前記低温流体窒
素プラズマの活性種により誘起させて繊維表面に付着す
るシースを形成させることであることを特徴とする方法
が提供される。
低温流体プラズマは、好ましくは出来る限りドープさ
れた窒素であるプラズマ発生ガス中で、マイクロ波共振
キャビティを構成し及びマイクロ波発生器に接続された
カップラーと呼ばれる装置で放電して得られる。マイク
ロ波放電周波数は、好ましくは433MHz、915MHz、2450MH
z又は他のあらゆる工業用周波数である。
れた窒素であるプラズマ発生ガス中で、マイクロ波共振
キャビティを構成し及びマイクロ波発生器に接続された
カップラーと呼ばれる装置で放電して得られる。マイク
ロ波放電周波数は、好ましくは433MHz、915MHz、2450MH
z又は他のあらゆる工業用周波数である。
この共振キャビティは中心管を有し、プラズマ発生ガ
スを運ぶガラス管が該中心管を通り、また放電に必要な
高電界が位置する隙間（開き）を有する。
スを運ぶガラス管が該中心管を通り、また放電に必要な
高電界が位置する隙間（開き）を有する。
プラズマ発生ガスは、好ましくはドープされた窒素ガ
ス（N2）であるが、他のガス（Ar、Xe、NO又はO2）も使
用してよい。
ス（N2）であるが、他のガス（Ar、Xe、NO又はO2）も使
用してよい。
Neの存在下、重合の補助因子として作用するプラズマ
の酸素及び／又は水蒸気の存在は、特に有利であると判
明した。それらは単量体又はプレポリマーの噴射の上流
側で、又は単量体又はプレポリマーと同時に噴射してよ
い。
の酸素及び／又は水蒸気の存在は、特に有利であると判
明した。それらは単量体又はプレポリマーの噴射の上流
側で、又は単量体又はプレポリマーと同時に噴射してよ
い。
二酸素（O2）は、好ましくはプラズマ発生ガス流速の
0.1〜20％の範囲にある流速で使用される。
0.1〜20％の範囲にある流速で使用される。
繊維の表面を処理する該方法は、好ましくはヤーンの
形の繊維からなる材料で連続的に遂行してよい。
形の繊維からなる材料で連続的に遂行してよい。
単量体又はプレポリマーとしてケイ素誘導体、好まし
くはシロキサン又はシラザンが特に適切である。
くはシロキサン又はシラザンが特に適切である。
該方法は、処理の如何に拘らず殆どの合成、半合成又
は天然の繊維、特に、好ましくはポリアミド、ポリプロ
ピレン又ポリエステルの有機重合体材料からなる繊維に
適用できる。
は天然の繊維、特に、好ましくはポリアミド、ポリプロ
ピレン又ポリエステルの有機重合体材料からなる繊維に
適用できる。
また本発明は前述に従って該方法を実行するための装
置において、該装置が低温窒素流体プラズマの非局在化
された放電ゾーンと、処理すべきヤーンが続いてまた連
続的に移動通過する反応器であって単量体及び／又はプ
レポリマーが供給される反応器とを含み、窒素プラズマ
発生ガスの放電がマイクロ波発生器に接続された共振キ
ャビティを構成するカップラーで得られることを特徴と
する装置に関する。
置において、該装置が低温窒素流体プラズマの非局在化
された放電ゾーンと、処理すべきヤーンが続いてまた連
続的に移動通過する反応器であって単量体及び／又はプ
レポリマーが供給される反応器とを含み、窒素プラズマ
発生ガスの放電がマイクロ波発生器に接続された共振キ
ャビティを構成するカップラーで得られることを特徴と
する装置に関する。
発明の他の特徴と利益は、次の発明の好ましい実施態
様を読む時明らかになろう。
様を読む時明らかになろう。
図面の簡単な説明 図１は、低温プラズマの場合の、圧力の関数としての
重い粒子と電子の並進温度を示し、 図２は、流体窒素プラズマの場合の、並進及び振動温
度の相対的な変動を示し、 図３は、本発明による装置の全体的な線図を示し、 図４は、433MHzカップラーの縦断面を示し、 図５は、433MHzカップラーの電界線を示し、 図６は、433MHzキャビティとそのカップリングの等価
の電子回路を示し、 図７は、水蒸気の存在下及び存在しない時の、プラズ
マ発生ガスとして使用する窒素中の酸素含量の関数とし
ての析出速度値を示す。
重い粒子と電子の並進温度を示し、 図２は、流体窒素プラズマの場合の、並進及び振動温
度の相対的な変動を示し、 図３は、本発明による装置の全体的な線図を示し、 図４は、433MHzカップラーの縦断面を示し、 図５は、433MHzカップラーの電界線を示し、 図６は、433MHzキャビティとそのカップリングの等価
の電子回路を示し、 図７は、水蒸気の存在下及び存在しない時の、プラズ
マ発生ガスとして使用する窒素中の酸素含量の関数とし
ての析出速度値を示す。
定義 低温プラズマ、特に熱プラズマと比較して低温流体プ
ラズマの正確な定義を与えることは適切である。
ラズマの正確な定義を与えることは適切である。
プラズマは、電気的に中性で、従って正イオン、負イ
オン及び電子をそれらの電荷の代数和がゼロになるよう
に含むイオン化された気体媒体として定義される。更に
プラズマは励起原子又は分子種を含有する。プラズマは
純粋な気体又は気体混合物を、最も一般的には電気的な
外部励起に供して実験的に得られる。
オン及び電子をそれらの電荷の代数和がゼロになるよう
に含むイオン化された気体媒体として定義される。更に
プラズマは励起原子又は分子種を含有する。プラズマは
純粋な気体又は気体混合物を、最も一般的には電気的な
外部励起に供して実験的に得られる。
熱プラズマと低温プラズマは区別される。
熱プラズマは、100mbより高い圧力で、一般には電気
エネルギーの強力な注入（プラズマトーチなど）により
得られ、熱力学的に平衡にあり、各粒子の速度エネルギ
ーは次の形で表現できよう。
エネルギーの強力な注入（プラズマトーチなど）により
得られ、熱力学的に平衡にあり、各粒子の速度エネルギ
ーは次の形で表現できよう。
εｃ＝3/2kT 式中、ｋはボルツマンの定数、Ｔは熱力学的平衡の場
合の温度を定める係数である。
合の温度を定める係数である。
係数Ｔは全粒子に対し平衡時の温度が同じになるよう
な係数である。これはまた電子の温度、及び分子又は分
子イオンの場合、分光実験によって測定できる振動又は
回転温度についてもあてはまり、該温度それぞれはT
elec、Tv及びTrで示される。
な係数である。これはまた電子の温度、及び分子又は分
子イオンの場合、分光実験によって測定できる振動又は
回転温度についてもあてはまり、該温度それぞれはT
elec、Tv及びTrで示される。
２種類の低温プラズマに区別できよう。
ａ） 圧力が100mbより低い常に部分的にイオン化され
た気体である厳密な意味での低温プラズマ。該低温プラ
ズマは放電で得られ、現在の工業技術では、高周波（1
3.56MHz）又はマイクロ波（フランスでは2450MHz又は43
3MHz−英国及び米国では915MHz）放電が使用できる。該
放電は電界で、特に非電気的媒体の動的システムの周辺
で観察できると指摘すべきである。
た気体である厳密な意味での低温プラズマ。該低温プラ
ズマは放電で得られ、現在の工業技術では、高周波（1
3.56MHz）又はマイクロ波（フランスでは2450MHz又は43
3MHz−英国及び米国では915MHz）放電が使用できる。該
放電は電界で、特に非電気的媒体の動的システムの周辺
で観察できると指摘すべきである。
実際にこれらのプラズマは圧力が10-2〜2mBの間にあ
る場合に得られる。
る場合に得られる。
図１は、圧力の関数として、重い粒子（原子、分子、
イオン）の並進温度TGと電子の並進温度Teを特徴づける
図である。
イオン）の並進温度TGと電子の並進温度Teを特徴づける
図である。
この線図は、低圧ではガス（重い粒子の並進）の温度
が相対的に低い状態にある。ｐ＜10-1mbの時雰囲気温度
は10000K程度であり、ｐ＝1mbの時1000K程度であるが、
一方電子の温度、従って運動エネルギーははるかに高
い。
が相対的に低い状態にある。ｐ＜10-1mbの時雰囲気温度
は10000K程度であり、ｐ＝1mbの時1000K程度であるが、
一方電子の温度、従って運動エネルギーははるかに高
い。
ｂ） 低温流体プラズマ この反応性媒体は、膨張後前述のプラズマから励起さ
れた原子又はイオン種を、電界外部の容器中の動的ゾー
ンに抜き出して得られる。
れた原子又はイオン種を、電界外部の容器中の動的ゾー
ンに抜き出して得られる。
言語学的な観点からプラズマなる術語に関して不一致
があり、特に斯かる反応媒体に対しては［sic］以前に
は“原子ガス”の名称で示され、この術語は水素の場合
を除き全体的に不適切である。他方、“遠隔プラズマ”
なる言葉が英国系米国人の科学文献に現れた。この精密
で正確なフランス語の術語は、ポスト放電の流体プラズ
マ又は更に簡単には遅延プラズマとすべきである。
があり、特に斯かる反応媒体に対しては［sic］以前に
は“原子ガス”の名称で示され、この術語は水素の場合
を除き全体的に不適切である。他方、“遠隔プラズマ”
なる言葉が英国系米国人の科学文献に現れた。この精密
で正確なフランス語の術語は、ポスト放電の流体プラズ
マ又は更に簡単には遅延プラズマとすべきである。
この反応媒体は、 １） 分子を含む気体での放電から活性種を抜き出し、
流体で得られる。この性質は全く一般的でないこと、及
び単原子気体が準安定な励起原子状態に伴うエキシマー
分子の生成により遅延プラズマを与えられることを強調
すべきである。
流体で得られる。この性質は全く一般的でないこと、及
び単原子気体が準安定な励起原子状態に伴うエキシマー
分子の生成により遅延プラズマを与えられることを強調
すべきである。
２） 該反応媒体は、認め得る量でイオン及び電子を含
有せず、一般に基底状態の自由原子からなり、その反応
性はラジカルに似た特性に由来する。
有せず、一般に基底状態の自由原子からなり、その反応
性はラジカルに似た特性に由来する。
例:H（2S）単一フリーラジカル Ｏ（3P）二重フリーラジカル Ｎ（4S）三重フリーラジカル 電子的に又は振動によって励起され、比較的長い緩和
時間をもつ二原子分子 例：二窒素:N2 1Σｖ振動によって励起された基底状態 N2 3Σ二重ラジカル特性をもつ１次三重項
状態 二酸素:O2（１Σ）及びO2（１Δ）二酸素の化学的
に反応性をもつ準安定状態 ３） 次の方法によって定量化できる有意な熱力学的非
平衡により特徴づけられる。
時間をもつ二原子分子 例：二窒素:N2 1Σｖ振動によって励起された基底状態 N2 3Σ二重ラジカル特性をもつ１次三重項
状態 二酸素:O2（１Σ）及びO2（１Δ）二酸素の化学的
に反応性をもつ準安定状態 ３） 次の方法によって定量化できる有意な熱力学的非
平衡により特徴づけられる。
周囲温度に密接する原子及び分子の並進温度をTg、 該分子の原子に解離する温度をTD、 振動温度をTv、 二原子分子の電子励起温度をTelecと称すると、 TD、Tv、Telecの値は非常に高く、予想されるシステ
ムに従って変動できる。これらの値は衝突によって緩和
されるため圧力と共に減少する。
ムに従って変動できる。これらの値は衝突によって緩和
されるため圧力と共に減少する。
例として、図２に示された曲線は、窒素プラズマの並
進及び振動温度の比較による変動を示す。
進及び振動温度の比較による変動を示す。
ポスト−放電プラズマは、主に等核二原子ガスを用い
て得られる。
て得られる。
O2（活性種:O（3P）、O2（１Δ）、O2（１Σ）） N2（活性種:N（4S）、励起されたN2（１Σ）ｖ、N2（
３Σ）） 窒素プラズマはその特別な力学的挙動により例えば酸
素よりもかなり大きい“寿命”及び体積の広がりをもつ
ことができることに注目すべきである。更に、CO、C
O2、NO2、その他など興味深い他のプラズマ発生ガスの
存在も注目すべきである。
３Σ）） 窒素プラズマはその特別な力学的挙動により例えば酸
素よりもかなり大きい“寿命”及び体積の広がりをもつ
ことができることに注目すべきである。更に、CO、C
O2、NO2、その他など興味深い他のプラズマ発生ガスの
存在も注目すべきである。
最後に、プラズマの性質は、例えばNF3、CF4、ハロゲ
ンガスなどのドーピング剤、特に窒素ポスト−放電プラ
ズマの場合、NH3により影響されよう。
ンガスなどのドーピング剤、特に窒素ポスト−放電プラ
ズマの場合、NH3により影響されよう。
また最後に、窒素遅延プラズマは、非常に粘度が低
く、如何なる種類の形状にもその作用が可能になる。
く、如何なる種類の形状にもその作用が可能になる。
要約すると、放電プラズマとポスト−放電プラズマは
次の方法で区別できる： 放電プラズマ：主効果：速い電子の衝撃。実験的に観
察される酸化の発端は、電子の衝撃によってプラスチッ
ク基体の表面に発生するフリーラジカルに原子状又は分
子状の酸素が作用することである。
次の方法で区別できる： 放電プラズマ：主効果：速い電子の衝撃。実験的に観
察される酸化の発端は、電子の衝撃によってプラスチッ
ク基体の表面に発生するフリーラジカルに原子状又は分
子状の酸素が作用することである。
作用圧：＜1mb プラズマの粘度：高い ポスト−放電プラズマ、主効果：基体の表面の機能化を
促進する効果を生じる、遊離原子又は励起分子の表面ラ
ジカル反応 作用圧：＜50mb（窒素プラズマ） プラズマの粘度：低い 体積の広がり：高い（窒素プラズマ） 発明の好ましい実施態様の説明 本発明は、二つの別個の方法を含む。該方法はこの好
ましい実施態様に従って好ましくは連続するものであ
る。
促進する効果を生じる、遊離原子又は励起分子の表面ラ
ジカル反応 作用圧：＜50mb（窒素プラズマ） プラズマの粘度：低い 体積の広がり：高い（窒素プラズマ） 発明の好ましい実施態様の説明 本発明は、二つの別個の方法を含む。該方法はこの好
ましい実施態様に従って好ましくは連続するものであ
る。
１） 繊維を低温流体窒素プラズマに通過させることに
ある１番目の方法の目的は、繊維の湿潤性、その結果と
して接着性を増すことである。
ある１番目の方法の目的は、繊維の湿潤性、その結果と
して接着性を増すことである。
２） 第２の方法は、被覆物の形で繊維上に重合体の析
出物を生成することに関する。この重合は、低温流体窒
素プラズマの活性種（ラジカル又はその他）により誘起
される。
出物を生成することに関する。この重合は、低温流体窒
素プラズマの活性種（ラジカル又はその他）により誘起
される。
433MHzで発生した低温流体プラズマは、三つのゾーン
に大別される。
に大別される。
−カップラー４に局在化された放電ゾーン −非局在化された放電ゾーン14 −ポスト−放電ゾーン25 本発明に従って該方法を実行するのに適切な装置を図
３に示す。
３に示す。
この装置で、該方法は、好ましくはポリアミドの繊維
から構成されるヤーンを連続的に処理することにある。
から構成されるヤーンを連続的に処理することにある。
他のあらゆる重合体有機材料、特にポリプロピレン又
はポリエステルからなる繊維も、本適用に適切である。
はポリエステルからなる繊維も、本適用に適切である。
ヤーン１を入口ボビン20から、耐漏れ性のシール６で
部分的に真空状態に保たれ、高さ760mmのＵ字形水銀カ
ラムからなる装置に導入する。
部分的に真空状態に保たれ、高さ760mmのＵ字形水銀カ
ラムからなる装置に導入する。
その後ヤーンをワイピング機構７で拭かれ清浄にさ
れ、低温流体プラズマの非局在化放電14ゾーンに運ばれ
る。
れ、低温流体プラズマの非局在化放電14ゾーンに運ばれ
る。
プラズマ発生ガス２は、出来る限り酸素又は希ガスで
ドープされた窒素からなる。
ドープされた窒素からなる。
該ガスは膨張され、ポンプを使用して吸引される。ガ
スの流速は流量計で調節される。プラズマ発生ガス２
を、カップラー４を形成する共振キャビティを通るパイ
レックス放電管に導く。マイクロ波発生器５で与えられ
たエネルギーをプラズマ発生ガスに移して放電を発生す
る。非局在化放電14のゾーンはこの場合キャビティの下
流側で生じる。
スの流速は流量計で調節される。プラズマ発生ガス２
を、カップラー４を形成する共振キャビティを通るパイ
レックス放電管に導く。マイクロ波発生器５で与えられ
たエネルギーをプラズマ発生ガスに移して放電を発生す
る。非局在化放電14のゾーンはこの場合キャビティの下
流側で生じる。
接着性が増す、低温流体プラズマの非局在化された放
電14のこれらのゾーンを通過した後、ヤーン１は反応器
13に運ばれる。
電14のこれらのゾーンを通過した後、ヤーン１は反応器
13に運ばれる。
気体状態の単量体又はプレポリマーが噴射ノズルを介
してこの反応器13に噴射される。単量体又はプレポリマ
ーが温度と圧力の通常の条件下で液状であれば、タンク
３に含まれる単量体を、加熱リード17で包囲され、レオ
スタット16で調整される蒸発器８で前もって加熱する。
凝縮器18で、凝縮した単量体を集めてよい。
してこの反応器13に噴射される。単量体又はプレポリマ
ーが温度と圧力の通常の条件下で液状であれば、タンク
３に含まれる単量体を、加熱リード17で包囲され、レオ
スタット16で調整される蒸発器８で前もって加熱する。
凝縮器18で、凝縮した単量体を集めてよい。
ヤーンが、反応器13の狭い部分15に入り、そこで単量
体又はプレポリマーが重合され、ヤーン１の表面に付着
するシースを形成する。
体又はプレポリマーが重合され、ヤーン１の表面に付着
するシースを形成する。
ヤーンは６と同様の耐漏れ性シール６′及びワイピン
グ機構７′を通過し再び現れ、ボビン巻取機22によりボ
ビン21に巻かれる。
グ機構７′を通過し再び現れ、ボビン巻取機22によりボ
ビン21に巻かれる。
圧力センサー11により、装置に広がる圧力の測定が可
能になる。
能になる。
使用される単量体は、好ましくはケイ素誘導体であ
り、特に一般式 （式中、R1とR4は脂肪族基、R2はメチル、ヒドロキシ、
エチル又はカルボキシル基、R3はメチル基、ｎは１から
40の間である）のシロキサンであるか、又は択一的にオ
クタメチルテトラシクロシロキサン［sic］ （式中、Meはメチルラジカルである）などの環状単量体
である。
り、特に一般式 （式中、R1とR4は脂肪族基、R2はメチル、ヒドロキシ、
エチル又はカルボキシル基、R3はメチル基、ｎは１から
40の間である）のシロキサンであるか、又は択一的にオ
クタメチルテトラシクロシロキサン［sic］ （式中、Meはメチルラジカルである）などの環状単量体
である。
ハロゲン化、好ましくはフッ化有機化合物もこの処理
に適切である。
に適切である。
重合ゾーン15で開始される単量体の重合により、繊維
の表面に付着するシースを構成する重合体膜を得ること
が可能になる。
の表面に付着するシースを構成する重合体膜を得ること
が可能になる。
圧力センサー11により圧力のモニターが可能になり、
圧力は0.10mbarに近い値に保たなければならない。
圧力は0.10mbarに近い値に保たなければならない。
ヤーン１は、第２の耐漏れ性システム６を通過し、そ
れ自体がモータで駆動されるボビン巻取機21に載置され
た出口ボビン22に巻取られる前に、ワイピング機構７で
拭かれ清浄にされる。
れ自体がモータで駆動されるボビン巻取機21に載置され
た出口ボビン22に巻取られる前に、ワイピング機構７で
拭かれ清浄にされる。
図４は、433MHzカップラーをより詳細に示す。
カップラーを構成する433MHz共振キャビティは、同軸
のタイプであり、プラズマ発生ガスを運ぶガラス放電管
が通過できる中央同軸管403を有する。この中央管403
は、放電に必要な強力な電界が位置される“隙間”と呼
ばれる開き404を有する。キャビティの電界線を図５に
示す。
のタイプであり、プラズマ発生ガスを運ぶガラス放電管
が通過できる中央同軸管403を有する。この中央管403
は、放電に必要な強力な電界が位置される“隙間”と呼
ばれる開き404を有する。キャビティの電界線を図５に
示す。
最大電力400Wの場合中央管403の電位は310Vであり、
また外部表面408の電位は0Vにある。
また外部表面408の電位は0Vにある。
この電位は、プラズマが存在しない時、最大電力の場
合の形状の関数として計算により決定される。
合の形状の関数として計算により決定される。
外部表面408の半径と中央管403の半径との比もまたプ
ラズマにおいて最大表面電流が得られるように選択され
る。
ラズマにおいて最大表面電流が得られるように選択され
る。
同調コンデンサー402をキャビティの入口に設置す
る。細いスレッド（糸）を有するボタン401によりコン
デンサー402の値の調整ができ、回路の反応部分の同調
を可能にする。キャビティとその結合の等価回路線図を
図６に示す。図中、Ｃは可変同調するコンデンサーを示
し、CcとLcはキャビティのコンデンサーと自己インダク
タンスをそれぞれ示し、Zpはプラズマのインピーダンス
を示し、Ｇはマイクロ波発生器を示す。
る。細いスレッド（糸）を有するボタン401によりコン
デンサー402の値の調整ができ、回路の反応部分の同調
を可能にする。キャビティとその結合の等価回路線図を
図６に示す。図中、Ｃは可変同調するコンデンサーを示
し、CcとLcはキャビティのコンデンサーと自己インダク
タンスをそれぞれ示し、Zpはプラズマのインピーダンス
を示し、Ｇはマイクロ波発生器を示す。
更に４個の溝穴406により、隙間404の長さを変化する
ことを可能にし、それが等価回路のインピーダンスZeを
変える。
ことを可能にし、それが等価回路のインピーダンスZeを
変える。
外部に対しエネルギー損失を制限するため波動トラッ
プ405も設ける。
プ405も設ける。
放電管は、圧縮空気通路407を介して冷却される。
実施例 プラズマ発生ガスN2の流速に関して変動可能な流速で
のO2の存在がテトラメチルジシロキサン（TMDS）の析出
に及ぼす影響を、無水亜鉛板及び湿った亜鉛板（0.5％R
H）上の重合体を集めて研究した。
のO2の存在がテトラメチルジシロキサン（TMDS）の析出
に及ぼす影響を、無水亜鉛板及び湿った亜鉛板（0.5％R
H）上の重合体を集めて研究した。
推定された補助薬品ガスの役割は、それがプラズマの
エネルギーキャリヤーに与える影響によって説明できる
と思われる。
エネルギーキャリヤーに与える影響によって説明できる
と思われる。
反応（１）と（２）は競合的であり、（２）が優勢で
ある。
ある。
反応（２）は（１）よりも大きいエネルギーをもつ。
N2（A3Σu +）のO2による制御は、Ｎ（4S）の再結合の
促進と不均衡であり、よりエネルギーの大きいプラズマ
を得ることを可能にする。
促進と不均衡であり、よりエネルギーの大きいプラズマ
を得ることを可能にする。
補助薬品ガスの程度の増大は、Ｎ（4S）を不活性化し
（式（３）と（４））、それ故プラズマのエネルギーキ
ャリヤーの濃度を減少する傾向にある。
（式（３）と（４））、それ故プラズマのエネルギーキ
ャリヤーの濃度を減少する傾向にある。
N2（A3Σu +）の抑制とＮ（4S）の不活性化とが平衡に
ある時エネルギーの最大値が得られよう。
ある時エネルギーの最大値が得られよう。
表１ 表は、好ましい実施態様に従って得られた各種の析出
速度値を示す。
速度値を示す。
これらの実験結果は、図７に再現されている。上方の
曲線（黒点）は湿った亜鉛板で得られたものである。下
方の曲線（白色の四角形）は、無水亜鉛板の場合に得ら
れる。
曲線（黒点）は湿った亜鉛板で得られたものである。下
方の曲線（白色の四角形）は、無水亜鉛板の場合に得ら
れる。
フロントページの続き (72)発明者 ドゥソー，オディール フランス，エフ―59800 リール，ル ド スタスィオン，84 (72)発明者 グーマン ピエール フランス，エフ―59800 リール，パル ク サン モール，ル シトー，２／53 (56)参考文献 特開 昭62−231086（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 D06M 1/00 - 11/18 D06M 13/00 - 15/72 D06M 19/00 - 21/24
Claims (15)
- 【請求項１】繊維表面を処理する方法であって、単量体
又はプレポリマーの重合反応により繊維の表面に付着す
るシースを形成させるプロセス工程を含むものにおい
て、繊維が窒素プラズマ発生ガスのマイクロ波放電によ
って得られる低温流体プラズマからなる反応媒体を通過
させる第１工程及び前記低温流体窒素プラズマ、及び単
量体及び／又はプレポリマーからなる反応媒体を通過さ
せる第２工程からなる連続したプロセス工程に供せら
れ、プロセスの前記第１工程は非局在化された放電ゾー
ン中で行われるものであり、繊維の接着性を増すため繊
維表面を前処理することであり、及びプロセスの前記第
２工程はポスト−放電ゾーン中で行われるものであり、
単量体／プレポリマーの重合反応を前記低温流体窒素プ
ラズマの活性種により誘起させて繊維表面に付着するシ
ースを形成させることであることを特徴とする方法。 - 【請求項２】該放電が、433MHz、915MHz又は2450MHzの
周波数で生じることを特徴とする請求の範囲第１項の繊
維の表面を処理する方法。 - 【請求項３】該プラズマ発生ガスがドープされた窒素ガ
スであることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項
の繊維の表面を処理する方法。 - 【請求項４】重合補助因子として酸素及び／又は水蒸気
を使用することを特徴とする請求の範囲第３項の繊維の
表面を処理する方法。 - 【請求項５】重合補助因子の噴射を、単量体又はプレポ
リマーの噴射の上流で、又は単量体又はプレポリマーの
噴射と同時に行うことを特徴とする請求の範囲第４項の
繊維の表面を処理する方法。 - 【請求項６】該処理がヤーンの形の繊維からなる材料に
対して連続的に行われることを特徴とする請求の範囲第
１項から第５項の何れかの繊維の表面を処理する方法。 - 【請求項７】該繊維が、有機重合体材料特にポリアミ
ド、ポリプロピレン又はポリエステルからなることを特
徴とする請求の範囲第１項から第６項の何れかの繊維の
表面を処理する方法。 - 【請求項８】該単量体又はプレポリマーがケイ素誘導体
特にシロキサン又はシラザンであることを特徴とする請
求の範囲第１項から第７項の何れかの繊維の表面を処理
する方法。 - 【請求項９】請求の範囲第１項から第８項の何れかの方
法を実行するための装置において、該装置が低温窒素流
体プラズマの非局在化された放電（14）ゾーンと、処理
すべきヤーン（１）が続いてまた連続的に移動通過する
反応器であって単量体及び／又はプレポリマーが供給さ
れる反応器（13）とを含み、窒素プラズマ発生ガス
（２）の放電が、マイクロ波発生器（５）に接続された
共振キャビティを構成するカップラー（４）で得られる
ことを特徴とする装置。 - 【請求項１０】該装置が、高さ760mmのＵ字型水銀カラ
ムからなるシール（６と６′）を用いて部分的な真空下
に保たれることを特徴とする請求の範囲第９項の装置。 - 【請求項１１】該マイクロ波カップラーが中央同軸管
（403）からなり、プラズマ発生ガスを運ぶガラス放電
管が該中央同軸管（403）を通って通過し、及び該中央
同軸管（403）は隙間（404）を有し、そこに放電に必要
な電界が位置されることを特徴とする請求の範囲第９項
又は第10項の装置。 - 【請求項１２】該カップラーが、キャビティの入口に設
置された同調コンデンサー（402）であって回路の反応
部分を同調するように調整される同調コンデンサーを含
むことを特徴とする請求の範囲第11項の装置。 - 【請求項１３】四つの溝穴（406）が、隙間（404）の長
さを変えることを可能にすることを特徴とする請求の範
囲第11項又は第12項の装置。 - 【請求項１４】該カップラーが、外部に対してエネルギ
ー損失を制限する波動トラップ（405）を含むことを特
徴とする請求の範囲第12項又は第13項の装置。 - 【請求項１５】該放電管が圧縮空気通路（407）を介し
て冷却されることを特徴とする請求の範囲第11項から第
14項の何れかの装置。
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| US6146462A (en) * | 1998-05-08 | 2000-11-14 | Astenjohnson, Inc. | Structures and components thereof having a desired surface characteristic together with methods and apparatuses for producing the same |
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