JP3592872B2 - Total surface treatment method and total surface treatment device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電による総表面の処理方法及び総表面の処理装置に関する。本発明によれば、被処理体が導電性材料であるか非導電性材料であるかを問わず、被処理体の総表面に、例えば、親水性、疎水性、又は接着性を付与したり、総表面の親水性、疎水性、又は接着性を向上させたり、あるいは被処理体の総表面に粗面加工を施したりすることができる。
【0002】
【従来の技術】
従来、放電による被処理体の表面処理方法としては、例えば、交流コロナ放電又は直流コロナ放電を利用する方法、低圧グロー放電を利用する方法、及び大気圧グロー放電を利用する方法などが知られていた。
交流コロナ放電を利用する方法は、平板電極などの対電極(誘起電極)の表面上に面接触して設けた誘電体表面上に、被処理体を接触させ、前記被処理体と所定間隔(通常は約1mm〜数mm)を隔てて、ワイヤー電極又は針状電極などの放電極を配置し、空気中又は所定の気体中で、前記放電極と前記対電極との間に交流高電圧を印加し、放電極から発生する線状コロナの作用により前記被処理体の表面処理を行なう方法である。発生する線状コロナを安定化するために、前記のように被処理体と対電極との間に誘電体を挿入することが一般的である。前記気体としては、被処理体の表面に導入する官能基の種類に応じて適宜選択する。交流高電圧の代わりに直流高電圧を印加することにより発生する直流コロナ放電を利用しても、被処理体の表面処理を行なうことができる。
この方法では、コロナ放電を発生させるために、放電極と対電極との間に或る一定以上の電界強度、すなわち、コロナ開始電圧以上の高電圧を印加する必要があるが、あまり高電圧にしすぎると、被処理体の弱い箇所を通じて電極間でスパーク放電に至り、被処理体に大きな穴を開けるなどの損傷を生じることがある。また、凹凸のある被処理体を処理する場合には、均一に放電することができず、処理むらが生じたり、被処理体に穴が開くなどの損傷を生じることがある。
【0003】
低圧グロー放電を利用する方法は、減圧することができる放電容器の内部に、対向する一対の電極を設け、それらの電極間に被処理体を配置し、減圧装置により放電容器内の空気又は所定の気体の気圧を約10−2〜約10Torr程度に保った状態で、前記電極間に通常、数KHz〜数十KHzの交流電圧を印加し、それらの電極間に発生するグロー放電の作用により前記被処理体の表面処理を行なう方法である。この方法においては、被処理体は、電極と接触しないように配置された状態で、あるいは一方の電極のみと接触するように配置された状態で交流電圧を印加される。この方法では、パッシェンの法則から、低圧下の放電は電極間の距離を或る程度あけた方が起こりやすいため、交流コロナ放電を利用する前記の方法に比べて電極間の間隔を広くとることができる。しかも、低圧においては電離化学種が失活しにくく、火花放電も起こしにくいので、放電に使用することのできる気体の種類も多い。しかし、放電容器内の気圧を低圧にするための減圧装置を必要とし、連続加工には不向きである。また、被処理体が、揮発性物質、例えば、水又は可塑剤などを含む場合には、圧力コントロールが難しい。
【0004】
大気圧グロー放電を利用する方法〔例えば、工業加熱,第27巻,第1号(1990)、特開平4−74525号公報に記載〕は、密封することのできる放電容器の内部に、所定間隔(通常は数mm)を隔てて対向する一対の電極を設け、希ガス、特に、ヘリウムを主成分とし、官能基導入のために使用される所定の気体を同時に含む混合ガスを放電容器に供給しながら、前記電極間に通常、数KHz〜数十MHzの交流電圧を印加し、それらの電極間に発生するグロー放電の作用により被処理体の表面処理を行なう方法である。この方法においては、発生するグロー放電を安定化するために、いずれか一方の電極の表面に誘電体を接触して設けることが一般的である。被処理体は、電極及び/又は誘電体のいずれとも接触しないように配置された状態で、あるいは誘電体又は電極のいずれか一方とのみ接触するように配置された状態で交流電圧を印加される。この方法では、高価な希ガスを必要とし、安定に放電を発生することのできる気体の種類が制限されると共に、官能基導入のために使用する気体の量を多くすると放電が不安定になるため、気体の量も制限される。一般的には反応性ガスは10%程度までしか混入することができない。また、多孔質体を処理する場合には、被処理体内部の空隙にガスが入り込まないためか、多孔質体の総表面を均一に処理することが難しかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、スパーク放電等による被処理体の損傷、又は処理むらなどが起こりにくく、任意の種類の気体を利用することができ、連続的に処理することが可能な、放電による総表面を処理する手段を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記の目的は、本発明により、
対向して配置した、誘電体層を対向表面側に設けた第1の電極と、第2の電極との間に多孔質被処理体を配置し、ここで、前記第1電極上に設けた誘電体層は、対向表面側の多孔質誘電体層と第1電極側の非多孔質誘電体層とからなるものとし、
そして、前記第1電極と前記被処理体とを直接に接触させず、前記第1電極に設けた多孔質誘電体層及び前記第2電極のそれぞれと、前記被処理体の外側表面とを直接に接触させた状態で、前記両電極間に交流電圧を印加して、両電極間に挟まれた多孔質誘電体層の内部空隙及び多孔質被処理体の内部空隙で放電を発生させることを特徴とする、多孔質被処理体の総表面の処理方法によって達成することができる。
また、前記の目的は、本発明により、
対向して配置した、誘電体層を対向表面側に設けた第1の電極と、対向表面側に誘電体層を設けた第2の電極との間に多孔質被処理体を配置し、ここで、前記第1電極上に設けた誘電体層は、対向表面側の多孔質誘電体層と第1電極側の非多孔質誘電体層とからなるものとし、
そして、前記両電極のそれぞれと前記被処理体とを直接に接触させず、前記第1電極に設けた多孔質誘電体層及び前記第2電極に設けた誘電体層のそれぞれと、前記被処理体の外側表面とを直接に接触させた状態で、前記両電極間に交流電圧を印加して、両電極間に挟まれた多孔質誘電体層の内部空隙及び多孔質被処理体の内部空隙で放電を発生させることを特徴とする、多孔質被処理体の総表面の処理方法によっても達成することができる。
また、更に、前記の目的は、本発明により、
(1)対向して配置した第1の電極及び第2の電極、
(2)前記第1電極の対向表面側に配置し、対向表面側の多孔質誘電体層と、第1電極側の非多孔質誘電体層とからなる誘電体層、
(3)前記第1電極とは直接に接触しないが、前記第1電極に設けた多孔質誘電体層及び前記第2電極のそれぞれと、外側表面が直接に接触するように多孔質被処理体を配置することのできる手段、及び
(4)前記両電極に電気的に接続して、両電極間に交流電圧を印加することのできる手段を含むことを特徴とする、多孔質被処理体の総表面の処理装置によっても達成することができる。
【0007】
本明細書において、「総表面」とは、被処理体のすべての表面を意味する。すなわち、被処理体である多孔質体の外側表面及び内側表面の両方を含む概念である。多孔質体の外側表面とは、被処理体に外接する平滑表面を有する仮想立体と接する被処理体の表面を意味する。また、多孔質体の内側表面とは、多孔質体の前記仮想立体の内部に含まれるすべての内部空隙の全表面を意味する。従って、多孔質体の内側表面とは、発泡体型多孔質体においては各気泡(cell)の表面であり、フィルム型多孔質体においては凹部構造(例えば、くぼみ又は溝など)又は貫通孔の表面であり、繊維質型多孔質体においては構成繊維によって形成される内部空間の表面、すなわち、各構成繊維の全表面が含まれる。また、気泡には、開放気泡(open−cell)及び独立気泡(closed−cell)の両方が含まれる。
【0008】
本明細書において、「総表面の処理」とは、被処理体の総表面の少なくとも一部を化学的又は物理的に処理することを意味する。
化学的処理とは、被処理体の総表面を化学的に変性することを意味し、例えば、被処理体を構成する化合物に所望の官能基を導入する処理を挙げることができ、被処理体の総表面に親水性、疎水性、又は接着性を付与するか、あるいは親水性、疎水性、又は接着性を向上させることができる。所望の官能基を導入することができる総表面処理用ガスの存在下にて、被処理体の外側表面と、多孔質誘電体部分とを接触させた状態で、前記多孔質誘電体部分の内部空隙で放電を発生させることによって、所望の官能基を導入する化学的処理を行なうことができる。
【0009】
物理的処理とは、被処理体の総表面を物理的に変性することを意味し、例えば、プラズマ処理による粗面加工を挙げることができる。粗面加工は、空気などの総表面処理用ガス中で放電を発生させることによって実施することができる。なお、化学的処理と物理的処理とを同時に実施することができる。例えば、総表面処理用ガスとして空気を用いると、被処理体の親水性を向上させると共に粗面加工を行なうことができる。一般に物理的処理を行なう場合には、化学的処理も同時に伴って起きるが、化学的処理を選択的に実施することが必要である場合には、処理条件、例えば、印加電圧、印加時間、及び/又は総表面処理用ガスの種類などを総表面の処理の目的に応じて適宜選択することによって、化学的処理を主として実施することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明においては、対向して配置する一対の電極の内、少なくとも一方の電極の対向表面側に誘電体層を設ける。電極の対向表面側に設けた前記誘電体層は、対向表面側の多孔質誘電体層と、電極側の非多孔質誘電体層とからなる。
【0011】
本発明においては、対向して配置する一対の電極の内、一方の電極は、対向表面側に誘電体層を担持していることが必要であり、もう一方の電極は、誘電体層を担持していることも、担持していないこともでき、対向して配置する両電極が誘電体層を担持していることが好ましい。
対向して配置する一対の電極のそれぞれが、対向表面側に誘電体層を担持している場合には、これらの一対の電極の内、一方の電極の誘電体層は多孔質誘電体層を含有することが必要である。以下、この電極を第1電極と称することがある。
【0012】
もう一方の電極上に担持されている誘電体層は、多孔質被処理体と接触する表面の一部に多孔質誘電体部分を含有していることも、含有していないこともできる。この電極を、以下、第2電極と称することがある。従って、この第2電極に設ける誘電体層としては、任意の誘電体層、例えば、全体が非多孔質誘電体層からなる誘電体層、少なくともその対向表面側の表面の一部に多孔質誘電体部分を含む誘電体層、対向表面側の多孔質誘電体層と第2電極側の非多孔質誘電体層とからなる誘電体層、又は全体が多孔質誘電体層からなる誘電体層などを用いることができる。
第1電極だけでなく、第2電極の対向表面側表面の一部に多孔質誘電体部分を含む誘電体層、特には、対向表面側の多孔質誘電体層と、電極側の非多孔質誘電体層とからなる誘電体層、又は全体が多孔質誘電体層からなる誘電体層を設けると、被処理体の外側表面の両方を同時に処理することができる点で好ましい。
【0013】
本発明により総表面を処理することのできる被処理体としては、例えば、任意の導電性材料又は非導電性材料からなる多孔質体を用いることができる。被処理体の形状は、特に限定されるものではないが、第1電極上に担持されている誘電体層と、第2電極上に担持されている誘電体層との間に形成される空間を、被処理体が実質的に満たすことのできる形状であることが好ましい。そのため、粉体や繊維などであっても、第1電極と第2電極との間の空間を実質的に満たすことができるのであれば、処理することができる。
【0014】
導電性材料としては、各種の金属若しくは合金、例えば、アルミニウム、銅、若しくは炭素質材料、又は導電体と絶縁体の複合物、例えば、導電性ゴム若しくは導電性プラスチックを挙げることができる。
非導電性有機材料としては、各種の有機高分子化合物、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、フッ素化エチレンプロピレン共重合体(FEP)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、又はフッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体等を挙げることができる。
非導電性無機材料としては、各種セラミックス(例えば、アルミナ、シリカ、若しくはシリカアルミナ等)、又はガラス類(例えば、ソーダガラス若しくはシリカガラス等)などを挙げることができる。
【0015】
前記各種材料からなる多孔質体としては、例えば、繊維質型多孔質体、フィルム型多孔質体、又は発泡体型多孔質体などを挙げることができる。なお、本発明により処理することのできる多孔質体は、必ずしも一体の成形体である必要はなく、不定形状の粉粒体や繊維などの単なる集合体であることもできる。なお、粉粒体や繊維などの単なる集合体の場合には、処理時に一定の厚みに調整されていることが望ましい。
繊維質型多孔質体としては、例えば、織物、編物、繊維状ポーラスフィルム、又は不織布などを挙げることができる。不織布としては、例えば、乾式不織布(例えば、スパンボンド不織布、メルトブロー不織布、若しくは水流絡合不織布)又は湿式不織布などを挙げることができる。
また、発泡体型多孔質体としては、例えば、ポリオレフィン系、ポリエステル系、又はポリウレタン系などの樹脂からなる開放気泡型発泡体又は独立気泡型発泡体などを挙げることができる。
また、フィルム型多孔質体としては、凹凸構造をもつフィルムや穴あきフィルムなどを挙げることができる。
【0016】
被処理体が、非導電性材料からなる場合には、被処理体の厚さとしては1mm以下であることが好ましい。
【0017】
厚みがある場合には、圧縮して1mm以下となるようなものを使用することが好ましい。なお、被処理体が導電性材料からなる場合には、この限りではない。
【0018】
以下、添付図面に沿って本発明を説明する。
本発明の基本的原理を図1に示す。図1に示すように、平板状電極などからなる電極21,22を対向するように配置する。第1電極である電極21は、その対向表面側に誘電体層71を担持し、誘電体層71は、電極21の側の非多孔質誘電体層31と、対向表面側の多孔質誘電体層41とからなる。第2電極である電極22は、その対向表面側に非多孔質誘電体層32を担持する。更に、電極21,22のいずれとも接触しないが、多孔質誘電体層41及び非多孔質誘電体層32のそれぞれと外側表面が直接接触するように、多孔質誘電体層41と非多孔質誘電体層32との間に、被処理体11を配置する。この際に、電極21と電極22とを、適当な圧力で押圧することにより、多孔質誘電体層41と被処理体11との間、及び被処理体11と非多孔質誘電体層32との間に、実質的に空間(隙間)が形成されないように面接触させる。誘電体層と被処理体との間に空間が形成されると、放電が均一に発生しなくなり、被処理体に穴があくことがある。電極21,22の大きさを、それぞれが担持する非多孔質誘電体層31,32の大きさよりも小さくなるようにすると、電極21,22が被処理体11と接触することがないので好ましい。また、電極21,22の大きさが、それぞれが担持する非多孔質誘電体層31,32の大きさと同じ場合には、電極の周囲に誘電性材料からなる被覆材(例えば、ビニールテープ)などを設けることにより、電極21,22と被処理体11とが接触することを防ぐことができる。一方の電極、例えば、電極21を交流電源51に接続し、他方の電極、例えば、電極22をアースする。
【0019】
多孔質被処理体11に対して、交流電源51から交流高電圧を印加すると、多孔質誘電体層41の内部空隙だけでなく、被処理体である多孔質体の内部空隙でも放電が起こり、プラズマが生成される。多孔質誘電体層41の内部空隙で発生したプラズマが、被処理体11の外側表面の内、多孔質誘電体層41と直接に接触している外側表面(以下、多孔質誘電体層接触外側表面と称する)、及び被処理体11の内側表面の内、多孔質誘電体層接触外側表面の近傍の内側表面に作用することにより、被処理体11の多孔質誘電体層接触外側表面及び内側表面の一部が処理され、改質が行なわれる。また、このとき同時に、被処理体である多孔質体の内部空隙で発生したプラズマが、被処理体である多孔質体の内側表面、及び被処理体11の外側表面の内、誘電体層32と直接に接触している外側表面(以下、誘電体層接触外側表面と称する)に作用することにより、被処理体11の内側表面、及び誘電体層接触外側表面の改質が行なわれる。
【0020】
本発明では、多孔質誘電体部分の内部空隙、及び被処理体である多孔質体の内部空隙で放電が発生するので、被処理体が多孔質であっても、スパーク放電等による被処理体の損傷が起こりにくい。また、本発明では、誘電体を介しており、しかも、誘電体と被処理体とが接触しているので、スパーク放電が生じることなく均一に放電が生じ、結果として処理むらを起こさずに被処理体を処理することができる。
【0021】
被処理体が多孔質体であるので、誘導体層71全体が多孔質誘電体層41からなると、スパークが生じやすいために被処理体に穴が空くことがある。そのため、非多孔質誘電体層31を有する誘電体層71を用いる必要がある。
【0022】
本発明において、交流電源により放電を発生させるために印加する交流電圧の下限は、誘電体層を含めた電極間の距離や、総表面処理に用いる後記のガスの種類に依存するので、特に限定されるものではないが、好ましくは0.5KVp−p以上、より好ましくは1KVp−p以上である(KVp−pは、交流電圧の最大値ピークから最小値ピークまでの電圧差を示す)。電圧が0.5KVp−p未満になると実質的に放電が起こらなくなるからである。また、交流電圧の上限も、被処理体の損傷が生じることのない電圧である限り、特に限定されるものではない。周波数は、特に限定されるものではないが、好ましくは0.1〜100KHz、より好ましくは1〜50KHzである。周波数が0.1KHz未満になると放電による処理効率が低下し、100KHzを越えると誘電加熱により被処理体が過熱状態になって破壊するおそれが生じるなどの問題がある。なお、これらの値は、各電極の形状や被処理体の材質や放電電圧波形、更には処理時間にも大きく依存するので、前記範囲からはずれて使用されることもある。
【0023】
図1には、電極21に交流電源51を接続し、電極22をアースする態様を示したが、本発明においては、逆に、電極22に交流電源51を接続し、電極21をアースしてもよい。
【0024】
本発明に用いることのできる電極の材質としては、比抵抗が、好ましくは103 Ω・cm以下、より好ましくは100 Ω・cm以下の導電体を用いることができ、例えば、金属(例えば、ステンレススチール、アルミニウム、若しくはタングステン等)、導電性金属酸化物、カーボン、又は導電体(例えば、金属粉末若しくはカーボン粉末等)とゴムとを複合した導電性ゴムなどを用いることができる。
また、電極の形状としては、例えば、針状電極、シート状電極、板状電極、又は円柱状電極を用いることができる。後記の図2〜図5に示す態様のように、被処理体と電極との接触位置が相対的に移動する場合には、被処理体の表面に傷をつけにくくなるように、被処理体の平行移動に同期して、その円柱中心軸を回転軸としてそれ自体が回転することのできる円柱状電極が好ましい。
【0025】
本発明において、両電極間にかける押圧の下限は、誘電体層と被処理体との間の面接触を保証し、実質的に空間を形成させない圧力である。また、その上限は、被処理体の形状を破壊することのない圧力である。
【0026】
本発明に用いることのできる誘電体としては、任意の非導電性の有機材料又は無機材料からなる誘電体を挙げることができる。
有機材料としては、各種の有機高分子化合物、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリテトラフロロエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、フッ素化エチレンプロピレン共重合体(FEP)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、シリコーンゴム、又はクロロプレンゴム等を挙げることができる。
無機材料としては、各種セラミックス(例えば、アルミナ、シリカ、若しくはシリカアルミナ等)、又はガラス類(例えば、ソーダガラス若しくはシリカガラス等)などを挙げることができる。
【0027】
本発明に用いることのできる多孔質誘電体としては、誘電体として使用することのできる前記各種材料からなる多孔質体を用いることができ、例えば、繊維質型多孔質誘電体、フィルム型多孔質誘電体、又は発泡体型多孔質誘電体などを挙げることができる。
繊維質型多孔質誘電体としては、例えば、織物、編物、繊維状ポーラスフィルム、又は不織布などを挙げることができる。不織布としては、例えば、乾式不織布(例えば、スパンボンド不織布、メルトブロー不織布、若しくは水流絡合不織布など)又は湿式不織布などを挙げることができる。
また、発泡体型多孔質誘電体としては、例えば、ポリオレフィン系、ポリエステル系、又はポリウレタン系などの樹脂からなる開放気泡型発泡体又は独立気泡型発泡体などを挙げることができる。
また、フィルム型多孔質誘電体としては、凹凸構造をもつフィルムや穴あきフィルムなどを挙げることができる。
【0028】
本発明では、多孔質誘電体部分の内部空隙の大きさの上限は特に限定されるものではないが、厚さ方向における、平均空隙高さが500μm以下の空隙であることが好ましい。平均空隙高さが500μmを越えると、アーク放電が起きて被処理体を損傷する場合があるからである。ただし、平均空隙高さが500μmを越えていても、処理時に圧縮して平均空隙高さを500μm以下にできるものであればよい。内部空隙の大きさの下限は、多孔質誘電体部分の内部空隙で放電を発生させることができる大きさであれば、特に限定されるものではないが、平均空隙高さが10μm以上であることが好ましい。
【0029】
非多孔質誘電体層の厚さは、特に限定されるものではないが、0.05〜5mm程度であることが好ましい。5mmより厚いと、放電させるのに非常に高い電圧が必要であり、0.05mm未満では機械的強度が低下し、絶縁破壊が生じやすくなるからである。
多孔質誘電体部分又は多孔質誘電体層の厚さも、誘電体層全体の厚さや被処理体の種類などによって好適な厚さが変化するので、特に限定されるものではないが、10μm〜0.5mmであることが好ましい。0.5mmを越えると、アーク放電を起こしやすくなるとともに高い放電電圧が必要となるからであり、10μm未満では、多孔質部分における放電が生じにくいことがあるからである。
【0030】
本発明は、一般的に開放系(空気中)で実施するが、多孔質誘電体部分の内部空隙、多孔質誘電体部分と被処理体との接触領域、及びその近傍、並びに多孔質被処理体の内部空隙(以下、これらを処理領域と称する)に、空気以外の総表面処理用ガスを供給しながら、放電を発生させることもできる。処理領域に総表面処理用ガスを供給する手段として、例えば、処理領域に総表面処理用ガスを強制的に送り込む方法、処理領域に総表面処理用ガスを噴き付ける方法、又は処理領域の周囲を総表面処理用ガスの雰囲気にする方法などを挙げることができる。
【0031】
例えば、ガス供給管などを用いて、総表面処理用ガスを処理領域に供給しながら、交流高電圧を印加させることにより放電を発生させると、多孔質誘電体部分の内部空隙、及び被処理体の内部空隙に発生したプラズマの作用により、被処理体の総表面と総表面処理用ガスとが反応し、被処理体の総表面の改質、例えば、所望の官能基を導入することができる。
【0032】
なお、空気以外の総表面処理用ガスを処理領域に供給する場合には、処理領域の周囲を特定のガスで充満させ、空気との接触が起きないようにし、目的外の反応が生じないようにすることが好ましい。また、処理領域の周囲を総表面処理用ガスの雰囲気にする場合には、例えば、被処理体、電極、及び誘電体層を気密性の容器中に配置し、その中に総表面処理用ガスを封入した状態で、放電処理を行なうことができる。この場合には、処理領域を特定のガスで充満させることができ、空気との接触が起きないので好ましい。
【0033】
本発明で用いることのできる「総表面処理用ガス」は、特に限定されず、公知の表面処理用ガスの内から所望の表面処理に応じて適宜選択することができる。被処理体に親水性を付与するか、又は親水性を向上させる表面処理を行なう場合には、例えば、空気、酸素ガスを用いることができ、被処理体に疎水性を付与するか、又は疎水性を向上させる表面処理を行なう場合には、例えば、テトラフルオロメタン(CF4 )を用いることができる。
また、総表面処理用ガスの濃度も、特に限定されず、所望の総表面処理に応じて適宜選択することができる。更には、総表面処理用ガスの種類及び/又は濃度は、変化させずに一定の条件下で、あるいは経時的に変化させて、被処理体の総表面処理を実施することができる。
【0034】
被処理体の総表面に物理的処理、例えば、粗面加工を施す場合には、総表面処理用ガスを供給しながら放電処理を行なう化学的処理のみの場合に比べて、より高い電圧の交流電圧を印加することが好ましく、また、放電処理時間を長くすることが好ましい。なお、特に被処理体の撥水性を保ったままで粗面加工したい場合には、総表面処理用ガスとして撥水性を付与するガス(例えば、テトラフルオロメタン)を供給しながら処理を行なうことが好ましい。
【0035】
また、本発明によれば、被処理体は、一対の電極に挟まれた部分の総表面のみが実質的に処理されるので、少なくとも一方の電極の形状を変化させることによって、被処理領域の形状を任意に変化させることができる。例えば、電極の一方を平板状電極とし、電極のもう一方を所定の形状の電極、例えば、網状電極又は線状電極とすることにより、所定の形状と同じパターン、例えば、網状パターン又は線状パターンに被処理体を選択的に処理することができる。
【0036】
本発明においては、一方の電極にのみ、多孔質誘電体層を設けることもできるが、対向するもう一方の電極に、少なくともその表面の一部に多孔質誘電体部分を含む誘電体層(例えば、対向表面側の多孔質誘電体層と第2電極側の非多孔質誘電体層とからなる誘電体層、又は全体が多孔質誘電体層からなる誘電体層など)を設けると、被処理体の外側表面の両方を同時に処理することができる。この場合には、両電極のそれぞれと被処理体とを直接に接触させず、多孔質誘電体層及び多孔質誘電体部分のそれぞれと前記被処理体の外側表面とを直接に接触させた状態で、両電極間に交流電圧を印加して、両電極間に挟まれた多孔質誘電体部分の内部空隙で放電を発生させることによって、被処理体の外側表面の両方を同時に処理することができる。
被処理体が多孔質体であるので、両電極に設けた両方の誘導体層全体が多孔質誘電体層からなると、スパークが生じやすいために被処理体に穴が空くことがある。そのため、対向する電極の間に少なくとも1層の非多孔質誘電体層を設ける必要がある。
【0037】
本発明においては、被処理体を静止させた状態で放電を発生させる図1に示す態様に限定されず、被処理体を移動させながら、連続的に被処理体の表面処理を行なうこともできる。このような本発明の別の態様を図2に示す。
この態様では、円柱状の電極21と円柱状の電極22とを対向するように配置する。電極21,22は、その表面が誘電体層71,72にそれぞれ覆われ、誘電体層71,72はそれぞれ、非多孔質誘電体層31,32と多孔質誘電体層41,42とからなる。電極21,22は、その円柱中心軸を回転軸としてそれ自体が回転することができるものであっても、回転せずに固定されているものであってもよく、被処理体11が移動する際に、被処理体11の表面に傷をつけにくくなる点で、その円柱中心軸を回転軸としてそれ自体が回転することができる電極であることが好ましい。
【0038】
電極21を交流電源51に接続し、電極22をアースする。被処理体11は、電極21,22の上流に設けた移送手段(例えば、一対の送出ローラー:図示せず)によって、電極21,22の表面上に非多孔質誘電体層31,32を介してそれぞれ担持された多孔質誘電体層41,42の間に、矢印Aで示す方向に所定速度で連続的に供給され、それらと接触しながら多孔質誘電体層41,42の間を通過する。多孔質誘電体層41,42の間を通過した被処理体11は、電極21,22の下流に設けた移送手段(例えば、一対の送出ローラー:図示せず)によって、所定速度で連続的に移送される。
被処理体11の前記供給速度及び前記移送速度は、特に制限されず、一定速度、又は周期的若しくは不規則に変化する速度であることができる。これらの速度は、一定速度であって、被処理体の表面処理時間が0.1秒以上になるような速度であることが好ましい。この速度より速いと十分な総表面処理効果が得られないからである。
また、総表面を処理する場合には、供給速度及び移送速度のそれぞれと、電極21,22に担持された多孔質誘電体層41,42の移動速度とが同じ速度であることもできるし、被処理体11のすべての外側表面が、プラズマを生成することのできる多孔質誘電体層41,42の表面に少なくとも一度接触することができるように、供給速度及び移送速度のそれぞれが、電極21,22に担持された多孔質誘電体層41,42の移動速度と異なる速度であることもできる。
【0039】
多孔質被処理体11が多孔質誘電体層41,42の間をそれらと接触しながら通過する際に、交流電源51から交流高電圧を印加すると、両電極間に挟まれた、多孔質誘電体層41,42の内部空隙及び被処理体である多孔質体の内部空隙で放電が発生し、プラズマが生成する。
【0040】
従って、多孔質誘電体層41,42の内部空隙に発生したプラズマと、被処理体である多孔質体の内部空隙で発生したプラズマとによって、被処理体11の外側表面、及び被処理体11の内側表面の改質を行なうことができる。
【0041】
被処理体11は所定速度で連続的に移送されているので、総表面の改質が行なわれた、又は行なわれている被処理体11は、矢印Aで示す方向に移送される一方、未処理の被処理体11が、多孔質誘電体層41,42の間に新たに供給される。交流電源51による交流高電圧は継続して印加されているので、前記と同じようにして、新たに供給される被処理体11の総表面の改質が行なわれる。このようにして、未処理の被処理体11が多孔質誘電体層41,42の間に連続的に供給される一方、総表面の改質が行なわれた、又は行なわれている被処理体11が多孔質誘電体層41,42の間から連続的に供出されるので、被処理体11の総表面処理を連続的に行なうことができる。
【0042】
交流電源により放電を発生させるために印加する交流電圧は、特に限定されるものではないが、前記と同様の理由により、前記の交流電圧及び周波数と同様の範囲であることが好ましい。また、図2に示す態様は、電極21に交流電源51を接続し、電極22をアースするものであるが、逆に、電極22に交流電源51を接続し、電極21をアースしてもよい。
図2に示す態様は、一般的には開放系(空気中)で実施するが、所望の総表面処理に応じて空気以外の総表面処理用ガスを使用する必要がある場合には、総表面処理用ガスを処理領域に供給しながら、放電を発生させることができる。
【0043】
図2に示す態様では、その表面に非多孔質誘電体層31及び多孔質誘電体層41を担持する円柱状の電極21を1個だけ設けるものであるが、電極21の数は特に限定されるものではなく、1個又は複数個設けることができる。被処理体の外側表面上の任意の一点が、被処理体の移送方向に沿って、電極の表面に担持される多孔質誘電体層と複数回接触することができるように、多孔質誘電体層を担持する電極を複数個設けることが、処理効果を高め、処理速度を上げることができる点で好ましい。
【0044】
非多孔質誘電体層と多孔質誘電体層とからなる誘電体層を表面上に担持し、直径が小さな円柱状の電極5個を、直径が大きな円柱状の電極表面上に担持された非多孔質誘電体層と多孔質誘電体層とからなる誘電体層の表面に沿って所定の間隔を設けて平行に配置した、本発明の更に別の態様を図3に示す。5個の円柱状の電極21(上流側から21a,21b,21c,21d,及び21eと称することがある)を、それらの電極よりも直径が大きな円柱状の電極22の表面に担持される誘電体層(非多孔質誘電体層32と多孔質誘電体層42とからなる)の表面に沿って所定の間隔を設けて平行に配置し、電極21,22が対向するように配置する。電極21a〜21eは、それらの電極と接触して設けた非多孔質誘電体層31a〜31e(以下、併せて非多孔質誘電体層31と称することがある)と、更にその表面に接触して設けた多孔質誘電体層41a〜41e(以下、併せて多孔質誘電体層41と称することがある)とからなる誘電体層でそれぞれ覆われている。電極21,22は、その円柱中心軸を回転軸としてそれ自体が回転することができるものであっても、回転せずに固定されているものであってもよく、被処理体11と電極21,22とが相対的に移動する際に、被処理体の表面に傷をつけにくくなる点で、その円柱中心軸を回転軸としてそれ自体が回転することができる電極であることが好ましい。
【0045】
5個の電極21を1個の交流電源51に接続し、電極22をアースする。なお、電極21が同一の交流電源と接続されている場合には、各電極同士が互いに接触するような配置となっていてもよい。図3に示す態様は、5個の電極21を1個の交流電源51に接続し、5個の電極21のすべてに同一の交流高電圧を印加するものであるが、異なる電極21を異なる交流電源に接続することによって、異なる交流高電圧を電極に印加してもよい。ただし、異なる電極を異なる交流電源に接続する場合には、電極同士が接触しないように充分離して配置する必要がある。
【0046】
被処理体11は、電極21,22の上流に設けた移送手段(例えば、一対の送出ローラー:図示せず)によって、電極21,22の表面上に非多孔質誘電体層31,32を介してそれぞれ担持された多孔質誘電体層41,42の間に、矢印Aで示す方向に所定速度で連続的に供給され、一方の表面を電極22の表面に担持される多孔質誘電体層42と常時接触し、同時にそれとは反対の表面を多孔質誘電体層41a,41b,41c,41d,及び41eと順次接触しながら、多孔質誘電体層41eと多孔質誘電体層42との間を通過する。多孔質誘電体層41,42の間を通過した被処理体11は、電極21,22の下流に設けた移送手段(例えば、一対の送出ローラー:図示せず)によって、所定速度で連続的に移送される。
被処理体11の前記供給速度及び前記移送速度は、特に制限されず、一定速度、又は周期的若しくは不規則に変化する速度であることができる。この態様では、一定速度であって、被処理体の表面処理時間の合計が0.1秒以上になるような速度であることが好ましい。この速度より速いと十分な総表面処理効果が得られないからである。
【0047】
被処理体11が、多孔質誘電体層41,42の間をそれらと接触しながら通過する際に、交流電源51から交流高電圧を印加すると、両電極間に挟まれた多孔質誘電体層41,42の内部空隙と、更に被処理体である多孔質体の内部空隙とで放電が発生し、プラズマが生成する。図2に示す態様で説明したように、これらのプラズマの作用により、被処理体11の総表面の改質が行なわれる。
この態様では、被処理体11の外側表面上の任意の一点が、被処理体11の移送方向(矢印Aで示す方向)に沿って、多孔質誘電体層と複数回接触することができるように、その表面に多孔質誘電体層41を担持する5個の電極21を設けている。従って、電極21aの表面に担持される多孔質誘電体層41a及び42により総表面の改質が行なわれた、又は行なわれている被処理体11は、矢印Aで示す方向に移送され、電極21bの表面に担持される多孔質誘電体層41bと、多孔質誘電体層42との間に供給され、再び多孔質誘電体層41b及び42により総表面の改質が行なわれ、以下、41c,41d,及び41eと多孔質誘電体層42との間に供給され、順次、総表面の改質が行なわれ、多孔質誘電体層41eと多孔質誘電体層42との間から供出される。
被処理体11は所定速度で連続的に移送されているので、未処理の被処理体11が多孔質誘電体層41aと多孔質誘電体層42との間に連続的に供給される一方、表面の改質が行なわれた、又は行なわれている被処理体11が多孔質誘電体層41eと多孔質誘電体層42との間から連続的に供出され、被処理体11の総表面処理を連続的に行なうことができる。
【0048】
図3に示す態様は、一般的には開放系(空気中)で実施するが、所望の総表面処理に応じて空気以外の総表面処理用ガスを使用する必要がある場合には、総表面処理用ガスを処理領域に供給しながら、放電を発生させることができる。例えば、被処理体、電極、及び誘電体層を気密性の容器中に配置し、その中に所望の総表面処理用ガスを封入した状態で、放電処理を行なうことができる。また、総表面処理用ガスを処理領域に供給することができる手段として、例えば、所望の総表面処理に応じて適宜選択することのできる総表面処理用ガスを供給することのできるガス供給管を、処理領域にそのガスを供給することができる位置に配置してもよい。ガス供給管の数は、処理領域に充分にガスを供給することができるのであれば特に限定されず、例えば、1組の電極及び誘電体層に対して1個ずつ設けても、又は複数組の電極及び誘電体層に対して1個ずつ設けてもよい。また、ガス供給管毎に供給する総表面処理用ガスの種類及び/又は濃度を変えて、総表面処理を行なうことができる。更には、前記ガスの種類及び/又は濃度を経時的に変化させて総表面処理を実施してもよい。総表面処理用ガスの種類及び/又は濃度を変化させると、総表面処理の状態(例えば、親水性又は疎水性の状態)やその程度を制御することができる。
【0049】
図3に示す5組の電極21、非多孔質誘電体層31、及び多孔質誘電体層41の代わりに、電極層と非多孔質誘電体層と多孔質誘電体層とのベルト状積層体、例えばベルト状のアルミニウム蒸着フィルムを用いる本発明の更に別の態様を図4に示す。
4個の固定ローラー91a,91b,91c,及び91dを軸方向が相互に平行になるように、かつ4個の固定ローラーが、軸方向から見て、長方形の各頂点の位置にくるように配置する。固定ローラー91aは、円柱状電極22上の多孔質誘電体層42に近接して設け、固定ローラー91bは、固定ローラー91aの下流で、しかも前記多孔質誘電体層42に近接して設ける。固定ローラー91c,91dは、前記多孔質誘電体層42から離して配置する。ポリエステル製誘導体フィルム層33の一方の表面に多孔質誘導体層43を貼付け、もう一方の表面にアルミニウムを蒸着させることによってアルミニウム層23を形成させた、エンドレスベルト状のアルミニウム蒸着フィルム63を、4個の固定ローラー91a,91b,91c,及び91dの外側を通過するように配置する。この際、アルミニウム蒸着フィルム63のアルミニウム層23を内側に(すなわち、固定ローラー91a,91b,91c,及び91dと接触することができるように)、かつ多孔質誘導体層43が外側に(すなわち、固定ローラー91aと91bとの間を通過するアルミニウム蒸着フィルム63の多孔質誘導体層43と、円柱状の電極22の表面に非多孔質誘電体層32を介して担持される多孔質誘電体層42とが対向するように)なるように配置する。
【0050】
一方、非多孔質誘電体層32と多孔質誘電体層42とからなる誘電体層を表面上に担持する電極22は、固定ローラー91aから91bまでの間の全領域で、エンドレスベルト状アルミニウム蒸着フィルム63と多孔質誘電体層42とが被処理体を介して連続的に面接触するように配置する。なお、本態様においては、必ずしも固定ローラー91aから91bまでの間の全領域で面接触する必要はなく、エンドレスベルト状アルミニウム蒸着フィルム63と電極22との距離を調整することによって、固定ローラー91aから91bまでの間の少なくとも一部の領域と多孔質誘電体層42とが被処理体を介して接触していればよい。電極22は、その円柱中心軸を回転軸としてそれ自体が回転することができる。また、固定ローラー91a,91b,91c,及び91dも、その円柱中心軸を回転軸としてそれ自体が回転することができるので、その外側に配置したアルミニウム蒸着フィルム63は一方向(例えば、矢印Bで示す方向)に移行することができる。アルミニウム蒸着フィルム63のアルミニウム層23を交流電源51に接続し、電極22をアースする。図4に示す態様は、アルミニウム層23に交流電源51を接続し、電極22をアースするものであるが、逆に、電極22に交流電源51を接続し、アルミニウム蒸着フィルム63をアースしてもよい。
【0051】
被処理体11は、固定ローラー91a及び電極22の上流に設けた移送手段(例えば、一対の送出ローラー:図示せず)によって、電極22の表面上に非多孔質誘電体層32を介して担持された多孔質誘電体層42と、固定ローラー91aとの間に、矢印Aで示す方向に所定速度で連続的に供給され、一方の表面を電極22に担持される多孔質誘電体層42と連続的に接触し、同時にそれとは反対の表面を多孔質誘導体層43と連続的に接触しながら、多孔質誘電体層42と固定ローラー91bとの間を通過する。多孔質誘電体層42と固定ローラー91bとの間を通過した被処理体11は、固定ローラー91b及び電極22の下流に設けた移送手段(例えば、一対の送出ローラー:図示せず)によって、所定速度で連続的に移送される。この態様においても、図3に示す態様と同様にして被処理体11の総表面処理を連続的に行なうことができる。図4に示す態様は、図3に示す態様よりも更に放電面積が大きいので、処理効果を高め、処理速度を上げることができる。
図4に示す態様は、一般的には開放系(空気中)で実施するが、所望の総表面処理に応じて空気以外の総表面処理用ガスを使用する必要がある場合には、総表面処理用ガスを処理領域に供給しながら、放電を発生させることができる。
なお、図4に示す態様の一例として、電極層と非多孔質誘電体層と多孔質誘電体層とのベルト状積層体としてベルト状アルミニウム蒸着フィルムを用いる例を示したが、前記ベルト状積層体の電極としては、例えば、金属箔、金属シート、又は導電性物質を含む導電性樹脂シートなどを挙げることができ、前記ベルト状積層体の非多孔質誘電体としては、例えば、樹脂フィルム、又は樹脂シートなどを挙げることができ、前記ベルト状積層体の多孔質誘電体としては、例えば、前記の繊維質型多孔質誘電体、発泡体型多孔質誘電体、又はフィルム型多孔質誘電体などを挙げることができ、それらを適宜積層して使用することができる。また、当然、アルミニウム以外の金属蒸着フィルムを用いることもできる。
【0052】
1組の電極及び誘電体層として、平板状の電極22及び誘電性搬送体64を用いる本発明の更に別の態様を図5に示す。
所定の間隔を隔てて配置される一対のローラー92a,92bにより、一定方向(矢印Aで示す方向)に被処理体11を搬送することができる誘電性搬送体64と、その誘電性搬送体64の表面に沿って所定の間隔を設けて平行に配置する5個の円柱状の電極21(上流側から21a,21b,21c,21d,及び21eと称することがある)とを、対向するように配置する。誘電性搬送体64は、非多孔質誘電体層34と多孔質誘電体層44とからなり、多孔質誘電体層44が外側に、非多孔質誘電体層34が内側になるように配置する。電極21a〜21eは、非多孔質誘電体層31a〜31e(以下、併せて非多孔質誘電体層31と称することがある)と、更にその表面に接触して設けた多孔質誘電体層41a〜41e(以下、併せて誘電体層41と称することがある)とからなる誘電体層でそれぞれ覆われている。電極21は、その円柱中心軸を回転軸としてそれ自体が回転することができるものであっても、回転せずに固定されているものであってもよく、被処理体と電極とが相対的に移動する際に、被処理体の表面に傷をつけにくくなる点で、その円柱中心軸を回転軸としてそれ自体が回転することができる電極であることが好ましい。誘電性搬送体64に関して、電極21の反対側に電極21と対向するように平板状電極などからなる電極22を配置する。図5に示すような装置を用いると、被処理体が粉体や繊維単体であっても容易に処理することができる。これらの被処理体を処理する場合には、放電領域に供給する前に、一定厚さに調節する手段、例えばロール(図示せず)を併設することが好ましい。
【0053】
5個の電極21を1個の交流電源51に接続し、電極22をアースする。図5に示す態様は、電極21に交流電源51を接続し、電極22をアースするものであるが、逆に、電極22に交流電源51を接続し、電極21をアースしてもよい。また、図5に示す態様は、5個の電極21を1個の交流電源51に接続し、5個の電極21のすべてに同一の交流高電圧を印加するものであるが、異なる電極21を異なる交流電源に接続することによって、異なる交流高電圧を各電極21に印加してもよい。
【0054】
被処理体11は、電極21,22の上流に設けた移送手段(例えば、一対の送出ローラー:図示せず)によって誘電性搬送体64上に移送され、その誘電性搬送体64により電極21aと電極22との間に矢印Aで示す方向に所定速度で連続的に供給され、一方の表面を誘電性搬送体64の多孔質誘導体層44と常時接触し、同時にそれとは反対の表面を電極21a,21b,21c,21d,及び21eと順次接触しながら、電極21eと電極22との間を通過する。電極21eと電極22との間を通過した被処理体11は、誘電性搬送体64上を移送され、電極21,22の下流に設けた移送手段(例えば、一対の送出ローラー:図示せず)によって、所定速度で連続的に移送される。
この態様においても、図3に示す態様と同様にして被処理体11の総表面処理を連続的に行なうことができる。この態様では、誘電性搬送体を使用することによって、通常の平板状電極を誘起電極として用いることができる。
【0055】
図5に示す態様は、一般的には開放系(空気中)で実施するが、所望の総表面処理に応じて空気以外の総表面処理用ガスを使用する必要がある場合には、総表面処理用ガスを処理領域に供給しながら、放電を発生させることができる。
図5に示す態様では、電極と誘電体層との組合せとして、平板状の電極22と誘電性搬送体64との組合せ、及び電極21a〜21eと非多孔質誘電体層31a〜31eと多孔質誘電体層41a〜41eとの組合せを用いているが、そのいずれか一方、又は両方に代えて、図4に示す電極層と非多孔質誘電体層と多孔質誘電体層とのベルト状積層体を使用することができる。
【0056】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【参考例1】
被処理体としては、ポリエステルフィルム(幅=200mm,長さ=250mm,厚さ=50μm)を用いた。
総表面の処理装置としては、図1に示す装置と同様の装置を用いた。多孔質誘電体層にはガラス不織布(幅=200mm,長さ=250mm,厚さ=0.2mm,厚さ方向における空隙の高さ=100μm以下)を用い、非多孔質誘電体層にはテフロンシート(幅=200mm,長さ=250mm,厚さ=0.1mm)を用い、電極には平板状ステンレススチール(幅=160mm,長さ=210mm)を使用した。
総表面処理は、インパルス電源(周波数=5KHz)を用いて、400Wの交流を1秒間印加することにより、大気中で実施した。
フェース(Face)接触角計[協和界面科学(株)製;コンタクタングルメーターCA−S−ミクロII型]を用いて、総表面処理前及び処理後のポリエステルフィルムの接触角を測定したところ、処理前の水との接触角が63.8°であったのに対して、処理後の水との接触角は36.6°であり、親水性が向上した。
【0057】
【参考例2】
被処理体としてアルミニウム箔(幅=200mm,長さ=250mm,厚さ=20μm)を用いて総表面処理を実施したこと以外は、実施例1と同様の操作を実施した。
総表面処理前及び処理後のアルミニウム箔の接触角を測定したところ、処理前の水との接触角が52.1°であったのに対して、処理後の水との接触角は15.5°であり、親水性が向上した。
【0058】
【実施例1】
被処理体としては、ポリプロピレンとポリエチレンとの質量比が50:50であるポリプロピレン/ポリエチレン分割繊維を湿式抄造した後、水流絡合処理により分割繊維を分割させると共に、絡合させた不織布(幅=200mm,長さ=250mm,厚さ=0.3mm)を用いた。総表面の処理装置は、参考例1で使用した装置を使用した。
総表面処理は、インパルス電源(周波数=5KHz)を用いて、800Wの交流を10秒間印加することにより、大気中で実施した。
総表面処理前の不織布は、水に浸漬しても非常に濡れにくいものであったのに対して、処理後の不織布は、水に浸漬すると、内部まで瞬時に濡れるものであった。
【0059】
【発明の効果】
本発明によれば、多孔質被処理体の総表面を処理することができる。また、本発明によれば、スパーク放電等による被処理体の損傷、又は処理むらなどが起こりにくく、任意の種類の総表面処理用ガスを利用することができ、連続的に被処理体の総表面処理を行なうことが可能である。
更に、本発明によれば、特定のガスを使用する必要がなく、どのような総表面処理用ガスを使用しても、被処理体の総表面を均一に処理することができる。
更にまた、本発明によれば、被処理体は、一対の電極に挟まれた部分の総表面のみが実質的に処理されるので、電極の一方を平板状電極とし、電極のもう一方を所望の形状の電極、例えば、網状電極又は線状電極とすることにより、所望の形状と同じパターンに、被処理体の表面を選択的に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の基本的原理を模式的に示す断面図である。
【図2】本発明装置の一態様を模式的に示す斜視図である。
【図3】本発明装置の別の一態様を模式的に示す断面図である。
【図4】本発明装置の更に別の一態様を模式的に示す断面図である。
【図5】本発明装置の更に別の一態様を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
11・・被処理体;21,22・・電極;23・・アルミニウム層;
31,32,34・・非多孔質誘電体層;
33・・ポリエステル製誘電体フィルム層;
41,42,43,44・・多孔質誘電体層;51・・交流電源;
63・・アルミニウム蒸着フィルム;64・・誘電性搬送体;
71,72・・誘電体層;91a,91b,91c,91d・・固定ローラー;92a,92b・・ローラー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for treating a total surface by electric discharge and a device for treating a total surface. According to the present invention, regardless of whether the object to be processed is a conductive material or a non-conductive material, the entire surface of the object to be processed is, for example, imparted with hydrophilicity, hydrophobicity, or adhesion. The hydrophilicity, hydrophobicity, or adhesiveness of the entire surface can be improved, or the entire surface of the object can be roughened.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a surface treatment method of an object to be treated by discharge, for example, a method using an AC corona discharge or a DC corona discharge, a method using a low-pressure glow discharge, a method using an atmospheric pressure glow discharge, and the like are known. Was.
In the method using the AC corona discharge, an object to be processed is brought into contact with a surface of a dielectric provided in surface contact with a surface of a counter electrode (induction electrode) such as a plate electrode, and a predetermined distance ( A discharge electrode such as a wire electrode or a needle electrode is arranged at a distance of about 1 mm to several mm), and an AC high voltage is applied between the discharge electrode and the counter electrode in air or a predetermined gas. This is a method of performing a surface treatment of the object to be processed by the action of a linear corona generated from an applied and discharged electrode. In order to stabilize the generated linear corona, it is general to insert a dielectric between the object to be processed and the counter electrode as described above. The gas is appropriately selected according to the type of the functional group introduced to the surface of the object. The surface treatment of the object to be processed can be performed by using a DC corona discharge generated by applying a DC high voltage instead of an AC high voltage.
In this method, in order to generate a corona discharge, it is necessary to apply a certain or more electric field strength between the discharge electrode and the counter electrode, that is, a high voltage equal to or higher than the corona starting voltage. If it is too much, spark discharge may occur between the electrodes through a weak portion of the object to be processed, which may cause damage such as making a large hole in the object to be processed. Further, in the case of processing a processing object having irregularities, the discharge cannot be performed uniformly, which may cause processing unevenness or damage such as a hole in the processing object.
[0003]
In a method using low-pressure glow discharge, a pair of electrodes facing each other are provided inside a discharge vessel that can be decompressed, a target object is arranged between the electrodes, and air or a predetermined pressure in the discharge vessel is reduced by a decompression device. Gas pressure of about 10-2While maintaining the pressure to about 10 Torr, an AC voltage of several KHz to several tens KHz is usually applied between the electrodes, and the surface treatment of the workpiece is performed by the action of a glow discharge generated between the electrodes. Is the way. In this method, an AC voltage is applied to the object to be processed in a state where the object is arranged so as not to contact the electrode or in a state where the object is arranged so as to contact only one of the electrodes. According to this method, it is more likely that a certain distance between the electrodes is generated in the discharge under low pressure according to Paschen's law, so that the distance between the electrodes should be wider than in the above-described method using AC corona discharge. Can be. In addition, at low pressure, ionized chemical species are hardly deactivated and spark discharge is unlikely to occur, so that there are many types of gases that can be used for discharge. However, it requires a decompression device for reducing the atmospheric pressure in the discharge vessel, and is not suitable for continuous machining. Further, when the object to be treated contains a volatile substance, for example, water or a plasticizer, it is difficult to control the pressure.
[0004]
A method using an atmospheric pressure glow discharge (for example, described in Industrial Heating, Vol. 27, No. 1 (1990), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-74525) discloses a method in which a predetermined distance is provided inside a discharge vessel that can be sealed. A pair of electrodes facing each other (usually several mm) are provided, and a rare gas, particularly a mixed gas containing helium as a main component and a predetermined gas used for introducing a functional group is supplied to the discharge vessel at the same time. In this method, an AC voltage of several KHz to several tens of MHz is usually applied between the electrodes, and the surface of the object is subjected to a surface treatment by the action of a glow discharge generated between the electrodes. In this method, in order to stabilize the generated glow discharge, a dielectric is generally provided in contact with the surface of one of the electrodes. An AC voltage is applied to the object to be processed in a state where it is arranged so as not to contact with any of the electrode and / or the dielectric, or in a state where it is arranged so as to contact only one of the dielectric and the electrode. . In this method, an expensive rare gas is required, the types of gases capable of generating a stable discharge are limited, and the discharge becomes unstable when the amount of gas used for introducing a functional group is increased. Therefore, the amount of gas is also limited. Generally, a reactive gas can be mixed only up to about 10%. Further, when treating a porous body, it is difficult to uniformly treat the entire surface of the porous body, probably because gas does not enter the voids inside the body to be treated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to prevent damage to a processing target by spark discharge or the like, or to prevent processing unevenness, to use any kind of gas, and to perform continuous processing, It is to provide a means for treating the total surface.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above objects are achieved by the present invention.,
Placed opposite, InvitationBetween a first electrode provided with an electric conductor layer on the facing surface side and a second electrodePorousPlace the objectHere, the dielectric layer provided on the first electrode includes a porous dielectric layer on the facing surface side and a non-porous dielectric layer on the first electrode side.
AndA porous dielectric material provided on the first electrode without directly contacting the first electrode and the object to be processed;layerAnd applying an AC voltage between the two electrodes in a state where each of the second electrodes and the outer surface of the object to be processed are in direct contact with each other, and a porous dielectric material sandwiched between the two electrodes.layerInternal void ofAnd internal voids of the porous objectGenerating a discharge atPorousThis can be achieved by a method of treating the entire surface of the object.
Further, the above object is achieved by the present invention
A porous object is placed between a first electrode provided with a dielectric layer on the facing surface side and a second electrode provided with a dielectric layer on the facing surface side. The dielectric layer provided on the first electrode includes a porous dielectric layer on the facing surface side and a non-porous dielectric layer on the first electrode side.
Then, without directly contacting each of the two electrodes and the object to be processed, each of the porous dielectric layer provided on the first electrode and the dielectric layer provided on the second electrode, An AC voltage is applied between the two electrodes in a state where the outer surface of the body is in direct contact with the outer surface of the body, so that the internal gap of the porous dielectric layer and the internal gap of the porous object to be processed are sandwiched between the two electrodes. This can also be achieved by a method for treating the entire surface of the porous object, characterized in that a discharge is generated by the method.
Also,Furthermore,The above objects are achieved by the present invention.,
(1) a first electrode and a second electrode that are arranged to face each other,
(2) disposed on the side facing the first electrode;Consisting of a porous dielectric layer on the opposite surface side and a non-porous dielectric layer on the first electrode sideDielectric layer,
(3) A porous dielectric material that does not directly contact the first electrode but is provided on the first electrodelayerAnd the outer surface is in direct contact with each of the second electrodes.PorousMeans for arranging the object to be processed, and
(4) a means for electrically connecting to the two electrodes and applying an AC voltage between the two electrodes;PorousThis can also be achieved by a processing device for the entire surface of the object to be processed.
[0007]
In this specification, the “total surface” means all surfaces of the object. That is, the object to be processedIsA concept that includes both the outer and inner surfaces of a porous bodyis there.Porous bodyWhat is the outer surface,The surface of the object to be processed is in contact with a virtual solid having a smooth surface circumscribing the object. The inner surface of the porous body means the entire surface of all the internal voids included in the virtual solid of the porous body. Therefore, the inner surface of the porous body is the surface of each cell in the foam-type porous body, and the surface of the concave structure (for example, a hollow or a groove) or the surface of the through-hole in the film-type porous body. In the fibrous porous body, the surface of the internal space formed by the constituent fibers, that is, the entire surface of each constituent fiber is included. In addition, the bubbles include both open-cells and closed-cells.
[0008]
In this specification, “treatment of the total surface” means that at least a part of the total surface of the object is chemically or physically treated.
The chemical treatment means chemically modifying the entire surface of the object to be treated, and includes, for example, a process of introducing a desired functional group into a compound constituting the object to be treated. Can impart hydrophilicity, hydrophobicity, or adhesiveness to the total surface of, or can improve hydrophilicity, hydrophobicity, or adhesiveness. In the presence of the total surface treatment gas capable of introducing a desired functional group, the outer surface of the object to be processed is brought into contact with the porous dielectric portion, and the inside of the porous dielectric portion is By generating a discharge in the gap, a chemical treatment for introducing a desired functional group can be performed.
[0009]
The physical treatment means physically modifying the entire surface of the object to be treated, and includes, for example, rough surface processing by plasma treatment. Roughening can be performed by generating a discharge in a total surface treatment gas such as air. Note that the chemical treatment and the physical treatment can be performed simultaneously. For example, when air is used as the total surface treatment gas, the hydrophilicity of the object to be treated can be improved and rough surface processing can be performed. In general, when performing a physical treatment, a chemical treatment also occurs at the same time, but when it is necessary to selectively perform a chemical treatment, treatment conditions, such as an applied voltage, an applied time, and The chemical treatment can be mainly performed by appropriately selecting the type of the total surface treatment gas and the like according to the purpose of the treatment of the total surface.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, a dielectric layer is provided on a facing surface side of at least one of a pair of electrodes arranged to face each other. Provided on the opposite surface side of the electrodeThe dielectric layer,Consists of a porous dielectric layer on the facing surface side and a non-porous dielectric layer on the electrode side.
[0011]
In the present invention, one of the pair of electrodes arranged opposite to each other needs to carry a dielectric layer on the facing surface side, and the other electrode carries the dielectric layer. Do not carry, or do not carryComeIt is preferable that both electrodes arranged opposite to each other carry a dielectric layer.
When each of the pair of electrodes arranged opposite to each other carries a dielectric layer on the facing surface side, the dielectric layer of one of the pair of electrodes is a porous dielectric.layerMust be contained. Hereinafter, this electrode may be referred to as a first electrode.You.
[0012]
The dielectric layer carried on the other electrode may or may not contain a porous dielectric portion on a part of the surface in contact with the porous object. This electrode may be hereinafter referred to as a second electrode. Therefore, the dielectric layer provided on the second electrode may be any dielectric layer, for example, a dielectric layer made entirely of a non-porous dielectric layer, and a porous dielectric layer may be formed on at least a part of the surface on the opposite surface side. A dielectric layer including a body portion, a dielectric layer including a porous dielectric layer on the facing surface side and a non-porous dielectric layer on the second electrode side, or a dielectric layer entirely including a porous dielectric layer Can be used.
In addition to the first electrode, a dielectric layer including a porous dielectric portion on a part of the opposing surface side of the second electrode, in particular, a porous dielectric layer on the opposing surface side and a non-porous dielectric layer on the electrode side It is preferable to provide a dielectric layer composed of a dielectric layer or a dielectric layer composed entirely of a porous dielectric layer, since both of the outer surfaces of the object can be treated at the same time.
[0013]
The object to be treated whose entire surface can be treated according to the present invention includes, for example, a porous material made of any conductive material or non-conductive material.BodyCan be used. The shape of the object to be processed is not particularly limited, but a space formed between the dielectric layer carried on the first electrode and the dielectric layer carried on the second electrode. Is preferably a shape that can be substantially satisfied by the object to be processed. Therefore, even powder or fiber can be treated as long as the space between the first electrode and the second electrode can be substantially filled.
[0014]
Examples of the conductive material include various metals or alloys, for example, aluminum, copper, or a carbonaceous material, or a composite of a conductor and an insulator, for example, conductive rubber or conductive plastic.
Examples of the non-conductive organic material include various organic polymer compounds, for example, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl chloride, fluorinated ethylene propylene copolymer (FEP), polyvinylidene fluoride (PVDF), Or a vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer etc. can be mentioned.
Examples of the non-conductive inorganic material include various ceramics (for example, alumina, silica, and silica-alumina), and glasses (for example, soda glass and silica glass).
[0015]
Examples of the porous body made of the various materials include a fibrous porous body, a film porous body, and a foamed porous body. Note that the porous body that can be treated according to the present invention does not necessarily need to be an integral molded body, but may be a mere aggregate such as an irregularly shaped powder or fiber. In the case of a simple aggregate such as a powder or a granule or a fiber, it is desirable that the thickness is adjusted to a certain value at the time of processing.
Examples of the fibrous porous body include a woven fabric, a knitted fabric, a fibrous porous film, and a nonwoven fabric. Examples of the nonwoven fabric include a dry nonwoven fabric (for example, a spunbonded nonwoven fabric, a meltblown nonwoven fabric, or a hydroentangled nonwoven fabric), a wet nonwoven fabric, and the like.
Examples of the foam-type porous body include an open-cell foam and a closed-cell foam made of a resin such as a polyolefin-based, polyester-based, or polyurethane-based resin.
Examples of the film-type porous body include a film having an uneven structure and a perforated film.
[0016]
When the object to be processed is made of a non-conductive material, the thickness of the object to be processed is preferably 1 mm or less.
[0017]
ThickIf there is only one, it is preferable to use one that is compressed to 1 mm or less. Note that this does not apply when the object to be processed is made of a conductive material.
[0018]
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows the basic principle of the present invention. As shown in FIG. 1,
[0019]
When an AC high voltage is applied from the
[0020]
BookIn the invention, ManyDischarge occurs in the internal voids of the porous dielectric portion and the internal voids of the porous body that is the processing target, so that the processing target is porous.Even soIn addition, the object to be processed is not easily damaged by spark discharge or the like. Further, in the present invention, since the dielectric is interposed and the dielectric and the object to be processed are in contact with each other, the discharge is uniformly generated without generating spark discharge, and as a result, the processing is performed without causing uneven processing. The processing object can be processed.
[0021]
SufferedThe treated body is a porous bodyBecauseIf the
[0022]
In the present invention, the lower limit of the AC voltage applied to generate a discharge by the AC power source is particularly limited because it depends on the distance between the electrodes including the dielectric layer and the type of gas described later used for the total surface treatment. However, it is preferably 0.5 KVp-p or more, more preferably 1 KVp-p or more (KVp-p indicates a voltage difference from the maximum peak to the minimum peak of the AC voltage). This is because when the voltage is less than 0.5 KVp-p, substantially no discharge occurs. The upper limit of the AC voltage is not particularly limited as long as the voltage does not cause damage to the object. The frequency is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 KHz, more preferably 1 to 50 KHz. When the frequency is less than 0.1 KHz, the processing efficiency due to discharge decreases, and when it exceeds 100 KHz, there is a problem that the object to be processed is overheated by dielectric heating and may be broken. Since these values greatly depend on the shape of each electrode, the material of the object to be processed, the discharge voltage waveform, and the processing time, they may be used outside the above range.
[0023]
FIG. 1 shows an embodiment in which an
[0024]
The material of the electrode that can be used in the present invention has a specific resistance of preferably 103Ω · cm or less, more preferably 100 A conductor of Ω · cm or less can be used. For example, a metal (eg, stainless steel, aluminum, tungsten, or the like), a conductive metal oxide, carbon, or a conductor (eg, a metal powder or a carbon powder) Conductive rubber or the like that is a composite of rubber and rubber can be used.
As the shape of the electrode, for example, a needle electrode, a sheet electrode, a plate electrode, or a columnar electrode can be used. When the contact position between the object and the electrode relatively moves as shown in FIGS. 2 to 5 described later, the object to be processed is hardly damaged. It is preferable to use a columnar electrode which can rotate itself around the central axis of the column in synchronization with the parallel movement of the column.
[0025]
In the present invention, the lower limit of the pressure applied between the electrodes is a pressure that guarantees surface contact between the dielectric layer and the object to be processed and does not substantially form a space. The upper limit is a pressure that does not destroy the shape of the object.
[0026]
Examples of the dielectric that can be used in the present invention include a dielectric made of any non-conductive organic or inorganic material.
Examples of the organic material include various organic polymer compounds, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl chloride, fluorinated ethylene-propylene copolymer (FEP), polyvinylidene fluoride (PVDF) ), Vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, silicone rubber or chloroprene rubber.
Examples of the inorganic material include various ceramics (for example, alumina, silica, or silica-alumina), and glasses (for example, soda glass or silica glass).
[0027]
As the porous dielectric that can be used in the present invention, a porous body composed of the above various materials that can be used as a dielectric can be used. For example, a fibrous porous dielectric, a film porous A dielectric or a foam-type porous dielectric may be used.
Examples of the fibrous porous dielectric include a woven fabric, a knitted fabric, a fibrous porous film, and a nonwoven fabric. Examples of the nonwoven fabric include a dry nonwoven fabric (eg, a spunbonded nonwoven fabric, a meltblown nonwoven fabric, and a hydroentangled nonwoven fabric) and a wet nonwoven fabric.
Examples of the foam-type porous dielectric include an open-cell foam and a closed-cell foam made of a resin such as polyolefin, polyester, or polyurethane.
Examples of the film-type porous dielectric include a film having an uneven structure and a perforated film.
[0028]
In the present invention, the upper limit of the size of the internal void in the porous dielectric portion is not particularly limited, but is preferably a void having an average void height of 500 μm or less in the thickness direction. If the average gap height exceeds 500 μm, arc discharge may occur and damage the workpiece. However, even if the average gap height exceeds 500 μm, any material can be used as long as it can be compressed during processing to make the average gap height 500 μm or less. The lower limit of the size of the internal void is not particularly limited as long as a discharge can be generated in the internal void of the porous dielectric portion, but the average void height is 10 μm or more. Is preferred.
[0029]
The thickness of the non-porous dielectric layer is not particularly limited, but is preferably about 0.05 to 5 mm. If the thickness is more than 5 mm, a very high voltage is required for discharging, and if the thickness is less than 0.05 mm, the mechanical strength is reduced and dielectric breakdown is likely to occur.
The thickness of the porous dielectric portion or the porous dielectric layer is also not particularly limited since a suitable thickness varies depending on the thickness of the entire dielectric layer, the type of the object to be processed, and the like. It is preferably 0.5 mm. If the thickness exceeds 0.5 mm, arc discharge is likely to occur and a high discharge voltage is required. If the thickness is less than 10 μm, discharge in the porous portion may not easily occur.
[0030]
The present invention is generally carried out in an open system (in air). However, the internal gap of the porous dielectric portion, the contact region between the porous dielectric portion and the object, and the vicinity thereof, andPorous objectIt is also possible to generate a discharge while supplying a total surface treatment gas other than air to the internal voids (hereinafter, these are referred to as treatment regions). As a means for supplying the total surface treatment gas to the processing region, for example, a method of forcibly sending the total surface treatment gas to the processing region, a method of spraying the total surface treatment gas to the processing region, or A method of setting the atmosphere of the total surface treatment gas may be used.
[0031]
For example, when a discharge is generated by applying an AC high voltage while supplying a total surface treatment gas to the treatment area using a gas supply pipe or the like, the internal voids of the porous dielectric portion, and theof a bodyBy the action of the plasma generated in the internal voids, the entire surface of the object to be treated reacts with the total surface treatment gas, so that the entire surface of the object to be treated can be modified, for example, a desired functional group can be introduced.
[0032]
When supplying a total surface treatment gas other than air to the treatment area, the periphery of the treatment area is filled with a specific gas so that contact with air does not occur and an unintended reaction does not occur. Is preferable. When the atmosphere around the processing area is set to the atmosphere of the total surface treatment gas, for example, the object to be processed, the electrodes, and the dielectric layer are arranged in an airtight container, and the total surface treatment gas is placed therein. The discharge treatment can be performed in a state where is sealed. In this case, the processing region can be filled with a specific gas, and no contact with air occurs, which is preferable.
[0033]
The “total surface treatment gas” that can be used in the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from known surface treatment gases according to a desired surface treatment. When imparting hydrophilicity to the object to be treated or performing a surface treatment for improving the hydrophilicity, for example, air or oxygen gas can be used to impart hydrophobicity to the object or When performing a surface treatment for improving the property, for example, tetrafluoromethane (CF4 ) Can be used.
Also, the concentration of the total surface treatment gas is not particularly limited, and can be appropriately selected according to a desired total surface treatment. Further, the type and / or concentration of the total surface treatment gas can be subjected to the total surface treatment of the object to be treated under a constant condition without changing or with a change over time.
[0034]
When a physical treatment is performed on the entire surface of the object to be processed, for example, when rough surface processing is performed, a higher voltage AC is applied as compared with a case where only a chemical treatment in which a discharge treatment is performed while supplying a total surface treatment gas. It is preferable to apply a voltage, and it is preferable to lengthen the discharge processing time. In particular, when it is desired to perform rough surface processing while maintaining the water repellency of the object to be processed, it is preferable to perform the treatment while supplying a gas (for example, tetrafluoromethane) that imparts water repellency as a total surface treatment gas. .
[0035]
Further, according to the present invention, since the object to be processed is substantially processed only on the entire surface of the portion sandwiched between the pair of electrodes, by changing the shape of at least one of the electrodes, The shape can be arbitrarily changed. For example, one of the electrodes is a plate-shaped electrode, the other electrode is a predetermined shape of the electrode, for example, by forming a reticulated electrode or a linear electrode, the same pattern as the predetermined shape, for example, a reticulated pattern or a linear pattern The object to be processed can be selectively processed.
[0036]
In the present invention, only one electrode,PorousA dielectric layer can be provided, butTo the other electrodeA dielectric layer including a porous dielectric portion on at least a part of the surface thereof (for example, a dielectric layer including a porous dielectric layer on the facing surface side and a non-porous dielectric layer on the second electrode side, or When a dielectric layer made entirely of a porous dielectric layer is provided, both of the outer surfaces of the object can be processed simultaneously. In this case, without directly contacting each of the two electrodes and the object to be processed,A porous dielectric layer;In a state where each of the porous dielectric portions is directly contacted with the outer surface of the object to be processed, an AC voltage is applied between the two electrodes, and the inside of the porous dielectric portion sandwiched between the two electrodes is applied. By generating a discharge in the gap, both the outer surface of the object to be processed can be processed simultaneously.
The object to be processed is a porous bodyBecauseIf both of the dielectric layers provided on both electrodes are entirely made of a porous dielectric layer, sparks are likely to occur and holes may be formed in the object to be processed. for that reason,versusIt is necessary to provide at least one non-porous dielectric layer between facing electrodes.is there.
[0037]
The present invention is not limited to the mode shown in FIG. 1 in which the discharge is generated in a state where the object to be processed is stationary, and the surface treatment of the object to be processed can be continuously performed while moving the object to be processed. . Another embodiment of the present invention is shown in FIG.
In this embodiment, the
[0038]
The
The supply speed and the transfer speed of the
When the entire surface is treated, the supply speed and the transfer speed may be the same as the moving speed of the porous
[0039]
When an AC high voltage is applied from an
[0040]
SubordinateThus, the plasma generated in the internal voids of the porous
[0041]
SufferedSince the
[0042]
The AC voltage applied to generate the discharge by the AC power supply is not particularly limited, but is preferably in the same range as the AC voltage and the frequency for the same reason as described above. In the embodiment shown in FIG. 2, the
The embodiment shown in FIG. 2 is generally performed in an open system (in air), but if it is necessary to use a total surface treatment gas other than air depending on the desired total surface treatment, the embodiment shown in FIG. Discharge can be generated while supplying the processing gas to the processing region.
[0043]
In the embodiment shown in FIG. 2, only one
[0044]
A dielectric layer composed of a non-porous dielectric layer and a porous dielectric layer is supported on the surface, and five cylindrical electrodes having a small diameter are supported on the surface of a cylindrical electrode having a large diameter. FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention in which a predetermined interval is provided in parallel along the surface of a dielectric layer composed of a porous dielectric layer and a porous dielectric layer. Five cylindrical electrodes 21 (sometimes referred to as 21a, 21b, 21c, 21d, and 21e from the upstream side) are mounted on a surface of a
[0045]
The five
[0046]
The object to be processed 11 is placed on the surfaces of the
The supply speed and the transfer speed of the
[0047]
When an object to be processed 11 passes between the porous
In this aspect, any one point on the outer surface of the
Since the object to be processed 11 is continuously transferred at a predetermined speed, the unprocessed object to be processed 11 is continuously supplied between the
[0048]
The embodiment shown in FIG. 3 is generally performed in an open system (in air), but if it is necessary to use a total surface treatment gas other than air depending on the desired total surface treatment, the embodiment shown in FIG. Discharge can be generated while supplying the processing gas to the processing region. For example, a discharge treatment can be performed in a state in which an object to be processed, an electrode, and a dielectric layer are arranged in an airtight container, and a desired total surface treatment gas is sealed therein. Further, as a means capable of supplying the total surface treatment gas to the processing region, for example, a gas supply pipe capable of supplying a total surface treatment gas which can be appropriately selected according to a desired total surface treatment is provided. May be arranged at a position where the gas can be supplied to the processing region. The number of gas supply pipes is not particularly limited as long as gas can be sufficiently supplied to the processing region. For example, one gas supply pipe may be provided for each electrode and dielectric layer, or a plurality of gas supply pipes may be provided. One electrode and one dielectric layer may be provided. Further, the total surface treatment can be performed by changing the type and / or concentration of the total surface treatment gas supplied to each gas supply pipe. Furthermore, the total surface treatment may be performed by changing the type and / or concentration of the gas over time. By changing the type and / or concentration of the total surface treatment gas, the state of the total surface treatment (for example, a hydrophilic or hydrophobic state) and its degree can be controlled.
[0049]
Instead of the five sets of
The four
[0050]
On the other hand, the
[0051]
The object to be processed 11 is carried on the surface of the
The embodiment shown in FIG. 4 is generally carried out in an open system (in air), but if it is necessary to use a total surface treatment gas other than air depending on the desired total surface treatment, the embodiment shown in FIG. Discharge can be generated while supplying the processing gas to the processing region.
As an example of the embodiment shown in FIG. 4, an example is shown in which a belt-like aluminum vapor-deposited film is used as a belt-like laminate of an electrode layer, a non-porous dielectric layer, and a porous dielectric layer. Examples of the body electrode include, for example, a metal foil, a metal sheet, or a conductive resin sheet containing a conductive substance.Examples of the non-porous dielectric of the belt-shaped laminate include a resin film, Or a resin sheet. Examples of the porous dielectric of the belt-shaped laminate include the above-mentioned fibrous porous dielectric, foam-type porous dielectric, and film-type porous dielectric. These can be used by appropriately laminating them. Naturally, a metal vapor deposition film other than aluminum can also be used.
[0052]
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention in which a
A pair of
[0053]
The five
[0054]
The object to be processed 11 is transferred onto the
Also in this embodiment, the entire surface treatment of the
[0055]
The embodiment shown in FIG. 5 is generally carried out in an open system (in air), but if it is necessary to use a total surface treatment gas other than air depending on the desired total surface treatment, the embodiment shown in FIG. Discharge can be generated while supplying the processing gas to the processing region.
In the embodiment shown in FIG. 5, as the combination of the electrode and the dielectric layer, a combination of the plate-shaped
[0056]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but these do not limit the scope of the present invention.
[referenceExample 1)
A polyester film (width = 200 mm, length = 250 mm, thickness = 50 μm) was used as the object to be processed.
An apparatus similar to the apparatus shown in FIG. 1 was used as the apparatus for treating the entire surface. A glass nonwoven fabric (width = 200 mm, length = 250 mm, thickness = 0.2 mm, gap height in the thickness direction = 100 μm or less) is used for the porous dielectric layer, and Teflon is used for the non-porous dielectric layer. A sheet (width = 200 mm, length = 250 mm, thickness = 0.1 mm) was used, and flat stainless steel (width = 160 mm, length = 210 mm) was used for the electrode.
The total surface treatment was performed in the air by applying an alternating current of 400 W for 1 second using an impulse power supply (frequency = 5 KHz).
The contact angle of the polyester film before and after the total surface treatment was measured using a Face contact angle meter (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd .; contact angle meter CA-S-micro II type). While the contact angle with water before was 63.8 °, the contact angle with water after treatment was 36.6 °, and the hydrophilicity was improved.
[0057]
[referenceExample 2)
The same operation as in Example 1 was performed except that the total surface treatment was performed using an aluminum foil (width = 200 mm, length = 250 mm, thickness = 20 μm) as an object to be processed.
When the contact angle of the aluminum foil before and after the total surface treatment was measured, the contact angle with water before treatment was 52.1 °, whereas the contact angle with water after treatment was 15.1 °. 5 °, and the hydrophilicity was improved.
[0058]
【Example1]
As an object to be treated, a polypropylene / polyethylene split fiber having a mass ratio of polypropylene to polyethylene of 50:50 is wet-processed, then the split fiber is split by a water entanglement treatment, and the entangled nonwoven fabric (width = 200 mm, length = 250 mm, thickness = 0.3 mm). The total surface treatment equipment isreferenceThe equipment used in Example 1 was used.
The total surface treatment was performed in the atmosphere by applying an alternating current of 800 W for 10 seconds using an impulse power supply (frequency = 5 KHz).
The nonwoven fabric before the total surface treatment was very hard to wet even when immersed in water, whereas the nonwoven fabric after the treatment was instantly wetted to the inside when immersed in water.
[0059]
【The invention's effect】
According to the present invention,CoatThe entire surface of the processing object can be processed. Further, according to the present invention, damage to the object to be processed due to spark discharge or the like, or uneven processing is unlikely to occur, any kind of total surface treatment gas can be used, and the total Surface treatment can be performed.
Further, according to the present invention, it is not necessary to use a specific gas, and the total surface of the object can be uniformly treated regardless of the total surface treatment gas.
Furthermore, according to the present invention, since only the entire surface of the portion of the object to be processed is sandwiched between the pair of electrodes, one of the electrodes is a plate-like electrode, and the other of the electrodes is desired. , For example, a reticulated electrode or a linear electrode, the surface of the object to be processed can be selectively treated in the same pattern as the desired shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view schematically showing the basic principle of the device of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing one embodiment of the device of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the device of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view schematically showing still another embodiment of the device of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing still another embodiment of the device of the present invention.
[Explanation of symbols]
11. Object to be processed; 21, 22. Electrode; 23. Aluminum layer;
31, 32, 34 ··· non-porous dielectric layer;
33. · Polyester dielectric film layer;
41, 42, 43, 44 ··· porous dielectric layer; 51 · · · AC power supply;
63 .. Aluminum vapor-deposited film; 64 .. Dielectric carrier;
71, 72 ··· dielectric layer; 91a, 91b, 91c, 91d ··· fixed roller; 92a, 92b ··· roller
Claims (4)
そして、前記第1電極と前記被処理体とを直接に接触させず、前記第1電極に設けた多孔質誘電体層及び前記第2電極のそれぞれと、前記被処理体の外側表面とを直接に接触させた状態で、前記両電極間に交流電圧を印加して、両電極間に挟まれた多孔質誘電体層の内部空隙及び多孔質被処理体の内部空隙で放電を発生させることを特徴とする、多孔質被処理体の総表面の処理方法。Opposing and disposed, disposed a first electrode provided with induction conductor layer on the opposite surface side, the porous object to be processed between a second electrode, wherein, provided on the first electrode The dielectric layer comprises a porous dielectric layer on the facing surface side and a non-porous dielectric layer on the first electrode side,
Then, without directly contacting the first electrode and the object to be processed, each of the porous dielectric layer and the second electrode provided on the first electrode and the outer surface of the object to be processed are directly In a state where the electrodes are in contact with each other, an AC voltage is applied between the two electrodes to generate a discharge in the internal voids of the porous dielectric layer and the internal voids of the porous workpiece sandwiched between the two electrodes. A method for treating the entire surface of a porous object, which is characterized by the following.
そして、前記両電極のそれぞれと前記被処理体とを直接に接触させず、前記第1電極に設けた多孔質誘電体層及び前記第2電極に設けた誘電体層のそれぞれと、前記被処理体の外側表面とを直接に接触させた状態で、前記両電極間に交流電圧を印加して、両電極間に挟まれた多孔質誘電体層の内部空隙及び多孔質被処理体の内部空隙で放電を発生させることを特徴とする、多孔質被処理体の総表面の処理方法。And oppositely disposed, a first electrode, a porous object to be processed between a second electrode having a dielectric layer on the opposite surface side is arranged provided with induction conductor layer on the opposite surface side, Here, the dielectric layer provided on the first electrode includes a porous dielectric layer on the facing surface side and a non-porous dielectric layer on the first electrode side.
Then, without directly contacting each of the two electrodes and the object to be processed, each of the porous dielectric layer provided on the first electrode and the dielectric layer provided on the second electrode, An AC voltage is applied between the two electrodes in a state where the outer surface of the body is in direct contact with the outer surface of the body, so that the internal gap of the porous dielectric layer and the internal gap of the porous object to be processed are sandwiched between the two electrodes. A method for treating the entire surface of a porous object to be processed, characterized in that:
(2)前記第1電極の対向表面側に配置し、対向表面側の多孔質誘電体層と、第1電極側の非多孔質誘電体層とからなる誘電体層、
(3)前記第1電極とは直接に接触しないが、前記第1電極に設けた多孔質誘電体層及び前記第2電極のそれぞれと、外側表面が直接に接触するように多孔質被処理体を配置することのできる手段、及び
(4)前記両電極に電気的に接続して、両電極間に交流電圧を印加することのできる手段を含むことを特徴とする、多孔質被処理体の総表面の処理装置。(1) a first electrode and a second electrode that are arranged to face each other,
(2) a dielectric layer disposed on the opposing surface side of the first electrode, the dielectric layer comprising a porous dielectric layer on the opposing surface side and a non-porous dielectric layer on the first electrode side ;
(3) wherein the first electrode is not in direct contact with, the respectively first provided on the electrode porous dielectric layer and the second electrode, the porous object to be processed such that the outer surface in direct contact means can be placed, and (4) by connecting the both electrodes electrically, characterized in that it comprises a means capable of applying an alternating voltage between the electrodes, the porous object to be processed Total surface treatment equipment.
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