JPH02131786A - 回転体の表面処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は球状物や円筒状物などの回転体を成す被処理物
の表面を連続的にプラズマ処理する表面処理装置に関す
る． 〔従来の技術〕 物品の表面仕上げとして顔料入りペイントやクリヤーペ
イントなどの塗料被覆層を形成する塗装が広く行われて
いる． このような塗装においては、塗料の密着性を向上させて
剥離強度および耐衝撃性にすぐれた被覆層を得るための
前処理として、被処理物の表面を粗面化する方法が採用
されている。

前記粗面化処理としては、例えば、粒状物質を高速で吹
き付けるサンドプラストやショットピーニングが採用さ
れている。

一方、微細な表面粗面化および表面改質を同時に行いう
るプラズマ処理技術も塗装の前処理方法として採用され
始めている。

本発明は、球または円筒などの回転体を成す被処理物の
表面をプラズマ処理する装置に関する。

本発明による装置で表面処理するのに好通な被処理物と
して、例えばゴルフボールを挙げることができる． ゴルフボール等の表面処理（下地処理）に採用されるプ
ラズマ処理は、一般に低温プラズマ処理と呼ばれるもの
であり、チャンバー内を真空（負圧を含む）にして非プ
ラズマ重合性ガスを導入し、プラズマ処理域に電圧を印
加することで低温プラズマ（いわゆるグロー放電プラズ
マ）を発生させることにより行われる． 非プラズマ重合性ガス（処理用ガス）としては、例えば
、アルゴン、酸素、窒素、ヘリウム等を使用することが
でき、その他にもプラズマを発生させうるガスであれば
種々のものを使用することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ゴルフボールなどの球状物や、円筒状物などの回転体を
プラズマ表面処理する従来の装置としては、例えば特開
昭６１−４８３８６号に見られるように、真空チャンバ
ー内に回転または振動可能なかごまたは枠を設け、被処
理物を前記かごまたは枠内に挿入して回転または振動さ
せることで表面を均一にプラズマ処理していた。

しかし、このような従来の表面処理装置では、かごを回
転させる際にプラズマ処理された回転体が他の回転体や
かごの枠に衝突して擦られるため、プラズマ処理効果が
低減してしまうという問題があった． さらに、生産性の点から回転体（被処理物）を多量に入
れたチャンバーを用いて空気抜き、プラズマ処理および
パージ（大気に戻すこと）という独立した各工程から成
る処理を実施するので、タイムロスが大きく、生産性を
向上させえないという問題があった． また、プラズマ処理域を一定の真空度に保ち、プラズマ
を発生し続け、被処理物の出し入れを予備真空室を介し
て行うロードロック方式も採用されていたが、前述の特
開昭６１−４８３８６号の第５図にも見られるように、
装置の構造が複雑になり、被処理物を移動させる際に玉
詰まりが多発するという問題もあった． 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決でき、簡
単な構造で、球や円筒などの回転体を成す被処理物の表
面のプラズマ処理を、玉詰まり等を生じることなく、能
率よく連続的にしかも均一に行うことができる回転体の
表面処理装置を提供することである。

〔課題解決のための手段〕

本発明は、予備真空室を使用したロードロック方式のプ
ラズマ処理用チャンバーを右から左へ傾斜をつけること
により、回転体を成す被処理物を自重で転動させながら
連続的に処理し、これによって均一な表面処理を可能に
するものである。

すなわち、本発明は、バルブで開閉される入口および出
口を有しかつ内部にプラズマ処理域が設けられた本体チ
ャンバーと、前記入口に接続された入口側予備真空室と
を備え、前記本体チャンバーを前記入口が上で前記出口
が下になる方向に傾斜させ、前記入口側予備真空室に供
給された回転体を自重で転動させながら前記本体チャン
バー内を通過させてプラズマ処理を施し、処理後の回転
体を前記出口から取出すことにより連続的にプラズマ処
理することを特徴とする回転体の表面処理装置によって
、上記目的を達成するものである．前記表面処理装置に
おいては、プラズマ処理用のチャンバーを円形断面また
は角形断面等の通孔を有する円筒状または角筒状の構造
体で形成することにより、被処理物の流れをスムーズに
し、玉詰まりを起こすことなく連続的にかつ均一に処理
するよう構成することが好ましい。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明による回転体の表面処理装置の一実施例
を示す模式図である。

第１図において、１は本体チャンバー、２は前記本体チ
ャンバー内に構成されたプラズマ処理域、３は前記本体
チャンバー１の入口（上流側開口）６に接続された入口
側予備真空室、４は前記本体チャンバー１の出口（下流
側開口）８に接続された出口側予備真空室、５は球状や
円筒状あるいはつづみ状等の回転体の形状をした被処理
物、をそれぞれ示す。

前記本体チャンバー１の入口６は真空バルブ７で開閉さ
れ、前記予備真空室３との連通および遮断が制御される
。

また、前記本体チャンバー１の出口８は真空バルブ９で
開閉され、前記予備真空室４との連通および遮断が制御
される。

前記入口側予備真空室３の入口（上流側開口）１０は真
空バルブ１１で開閉され、前記出口側予備真空室４の出
口（下流側開口）１２は真空バルブ１３で開閉される。

前記入口側予備真空室３、本体チャンバー１および出口
側予備真空室４は、図示のように、上流側から下流側へ
低くなるように所定の角度θの傾斜をつけて略直線状に
接続されており、それらの内部に形成した通孔内を前記
回転体（被処理物）５が自重で転動しながら連続的に移
動しうるように構成されている。

前記各室３、１、４内の通孔の断面は、回転体を成す被
処理物５の形状および寸法に通したものにされ、複数の
回転体５が玉詰まりを生じることなくスムーズに転動し
うるように設計されている．また、前記予備真空室３、
本体チャンバー１および予備真空室４は、それぞれ個別
の開閉バルブｌ４、１５、１６を介して真空ボンプ１７
、１７Ａに連通され、個別に内部の空気を吸引しうるよ
う構成されている． 前記本体チャンバー１のガラス壁部ＩＡの表面には電源
１８によって所定電圧が印加される電極ｌ９、２０が配
設され、これらの電極ｌ９、２０間のガラス壁部ＩＡ内
の空間で前記プラズマ処理域２が形成されている。

また、前記本体チャンバー１内の前記プラズマ処理域２
を含む内部空間には、開閉バルブ２１を介して、プラズ
マ処理用のガスを供給する処理ガス供給源２２が接続さ
れている。

第１図中の１０は本体チヤパー１内のり空度を測定する
真空針を示す。

第１図中のプラズマ処理域２で行われる処理は低温プラ
ズマ処理と呼ばれるもので、チャンバー１内の空気を引
いて真空を形成するとともに非プラズマ重合性ガスを導
入し、その状態で前記電極１９、２０間に電圧を印加す
ることによりプラズマを発生させる。

この場合の真空度はガスを導入した状態で例えばｌＯ〜
Ｑ，Ｑｌｔｏｒｒ程度に設定される。しかし、この真空
度はプラズマが発生できるガス圧であれば前記範囲に制
限さえるものではない。

プラズマ処理用のガスの種類としては、例えば、アルゴ
ン、酸素、窒素、ヘリウムあるいはこれらの混合ガスを
使用することができ、さらに、その他にもプラズマを発
生させうるものであれば種々のガスを使用することがで
きる。

電極１９、２０間に電界を形成する電源１８としたは、
プラズマを発生させうるちのであれば直流および交流に
かかわらず種々の波形のものを所要することができる。

また、被処理物（回転体）５の材質としては、適切なプ
ラズマ表面処理（粗面化処理）を施しうるものであれば
、金属、プラスチック、セラミック等種々のものに通用
することができ、特に制限はない。

さらに、前記回転体を成す゛被処理物５の形状としたは
、球、円筒、つづみ状のどの回転体であれば滑らかな表
面のものの他表面に均一な凹凸等を有するものであって
もよ《、寸法的には、球径が１００〜１００鶴程度のボ
ール状のもの、あるいは直径が１０〜１００ｍ程度で長
さが１０〜１００酊零度の円筒状のものに対して実施し
たところ、きわめて良好な結果が得られた． 第１図の表面処理装置で回転体５をプラズマ処理する際
は、まず、本体チャンバー１の出入口を構成する真空バ
ルブ７、９を閉じてこれらの空間を大気から遮断し、空
気吸引用のバルブ１５を開くとともに真空ポンプ１７Ａ
を作動させて仕切り空間１がら空気を引いて真空にする
。

空間１内が所定の真空度に達したところで空気吸引を停
止し、バルブ２１を開いてガス供給′ｔＡ２２から本体
チャンバー１内へプラズマ処理用のガスを導入した後、
電源１８によってプラズマ処理域２の電極ｌ９、２０に
電圧を印加し、ガス雰囲気中の電界によってプラズマを
発生させる。

次に、最上流側のバルブ１１を開いて入口側予備真空室
３内へ所定個数の回転体（被処理物）５を供給し、前記
バルブ１ｌを閉じた後、バルブｌ４を開いて真空ポンプ
ｌ７を駆動することにより該予備真空室３内を真空にす
る。

この予備真空室３の真空度が所定値に達したところで、
バルブ７を開いて該真空室３内の回転体５を自重で転動
させながら本体チャンバー１内へ導入し、その内部のプ
ラズマ処理域２を通過させることで各回転体５の表面の
プラズマ処理を行う．供給する回転体５の数は１個づつ
でもよいが、通常では例えば５個〜３０個程度の複数個
を同時に供給し処理することができる。

プラズマ処理が終わったところで、出口側のバルブ９を
開いて表面処理した回転体５を予め真空にしておいた出
口側予備真空室４内へ導入し、必要に応じて本体チャン
バー１の出口のバルブ９を閉じた後、最下流側のバルブ
１３を開いて処理済みの回転体５を装置外へ取り出す。

こうして、所定個数の回転体５のプラズマ処理を完了し
た後、全バルブ１１、７、９、１３を閉じるか閉じてい
ることを確認した後、前述と同じ動作を繰り返して次の
ロフト（所定個数の回転体５）のプラズマ表面処理を連
続して行う。

以上の動作を繰返し実行することにより、回転体を成す
被処理物５のプラスチック処理が連続的に行われる． 以上第１図について説明したような表面処理装置によれ
ば、球、円筒、つづみ状などの回転体を成す被処理物５
を所定数のロフトごとに自重で転動させながらプラズマ
処理域２を所定の速度で通過させることにより、連続的
に均一な表面処理を実現するとかできた。

また、直線状の本体チャンバー１を使用することにより
、複数個の回転体５を！！１列に並べて転動させるので
、該回転体５の形状に応じた断面の通路を形成すること
により、玉詰まりを生じさせることなく、均一な表面処
理を効率よく短時間で実施することができた． 上記表面処理装置は、例えば、ゴルフボールの塗装前処
理として表面処理を行うのに好通なものであり、該装置
によって、プラズマ処理を連続的に行うことが可能にな
った． 次に、第１図で説明した表面処理装置を用いて実際にプ
ラズマ処理を行った試験例を示す。

〔試験例１〕 直径５０鶴のプラスチックボールを酸素プラズマで連続
処理を行った後、水に対する接触角を各ボールごとに表
面上の６点において測定した。

測定点は、任意の中心線を基準として前後、左右、上下
の各直交座標軸上の６点とした。

また、測定したボールは本発明によって処理した１００
個から１０個を抜き取った試料（ｌｋｌ、阻２−・−・
−・・−Ｔｈ　ｌ　Ｏ　’）とし、比較のためプラズマ
処理を行わない未処理のボール（比較例）についても同
じ測定を行った。

第１表は、その測定結果を示す。

第１表に示されるように、本発明通用品（処理品）は比
較例（未処理品）に比べ、水に対する接触角が小さく、
表面処理によって塗料の密着性が大巾に向上することが
判る． また、処理品の測定値については、抜き取ったｌＯ個の
ボール間並びに１つのボールの各測定点の間においてほ
とんど差がなく、連続処理したボールが均一にしかも同
程度に表面処理されたことが判る． 第１表（接触角：度） 〔試験例２〕 熱可塑性アイオノマー樹脂（サーリン樹脂：デュポン社
の商品名）により外被を施され、その表面にディンプル
が形成されかつパリ等が除去されたゴルフポール本体２
００個に対してプラズマ処理を施した。

プラズマ処理条件は、ガスの種類をアルゴン（Ａｒ）と
し、真空度０．５Ｔｏｒｒのもとで、１３．５６ＭＨｚ
の高周波で１００Ｗの出力で２分間処理を行った． このようなプラズマ処理を行った処理ボール並びにプラ
ズマ処理無しの未処理ボールに対し、クリヤーペイント
を塗布した後、クロスパッチテストおよび繰り返し打撃
試験を行って、塗装被膜の密着性を比較評価した． 上記テストは、処理ポール２００個から抜き取った２０
個の処理ボールと２０個の未処理ボールを使用し、１０
個づつの処理ボールおよび未処理ボールに対しクロスパ
ッチテストを行い、残りの１０個づつの処理ボールおよ
び未処理ボールに対し繰り返し打撃試験を行った。

前記クロスパッチテストは、ボールの塗装表面にナイフ
でクロスカットを入れ、このクロスカットを覆ってセロ
ハンテープ（粘着テープ）を圧着し、このテープを急速
に剥がしな時の界面剥離状態を観察する試験法であり、
本試験においてはボール１個当たり任意の中心線を基準
とする直交座標軸上の合計６個所に対しクロスパンチテ
ストを行った． 前記繰り返し打撃試験は、ヘッドスピード７０ｍ／ｓｅ
Ｃでゴルフボールを繰り返し打撃して塗装の剥離状態を
観察して行った。

第２表 第２表は前述の試験結果を示す． 第２表に示すように、サーリン樹脂外被を有するゴルフ
ボールに対して本発明装置によるプラズマ処理を施すと
、未処理ボールに比べ、ペイントとの界面密着力がきわ
めて大きな塗装面が得られることが判った。

また、処理ボールの１個づつにおいて部分的剥離も生じ
ておらず、全てのボールに対してむらなく均一にプラズ
マ処理が施されていることも判った。

さらに、抜き取ったボールについても、各ボールごとの
密着性もすぐれており、本発明による表面処理装置を使
用することにより多量に均一にプラズマ処理，すること
ができた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明による回転体の
表面処理装置は、バルブで開閉される入口および出口を
有しかつ内部にプラズマ処理域が設けられた本体チャン
バーと、前記入口に接続された入口側予備真空室とを備
え、前記本体チャンバーを前記入口が上で前記出口が下
になる方向に傾斜させ、前記入口側予備真空室に供給さ
れた回転体を自重で転動させながら前記本体チャンバー
内を通過させてプラズマ処理を施し、処理後の回転体を
前記出口から取出すことにより連続的にプラズマ処理す
るように構成したので、簡単な構造で、球や円筒などの
回転体を成す被処理物の表面のプラズマ処理を能率よく
連続的にしかも均一に行うことができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回転体の表面処理装置の一実施例
の全体構成を示す模式図である．■−・・・・・・一・
一本体チャンバー、２−・・−・・・・・プラズマ処理
域、３・−−−一−−−・−・入口側予備真空室、４・
−・一・・・−・出口側予備真空室、５・・−・・・・
・一・・回転体（被処理物）、６−−−−−−−−・一
人１口、８−・一・・・・・一・出口、１７、１　７　
Ａ　−−−−−−真空ポンプ、１８−・・・・一・・一
電源、２２−・・・・・・・・処理ガス供給源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルブで開閉される入口および出口を有しかつ内
   部にプラズマ処理域が設けられた本体チャンバーと、前
   記入口に接続された入口側予備真空室とを備え、前記本
   体チャンバーを前記入口が上で前記出口が下になる方向
   に傾斜させ、前記入口側予備真空室に供給された回転体
   を自重で転動させながら前記本体チャンバー内を通過さ
   せてプラズマ処理を施し、処理後の回転体を前記出口か
   ら取出すことにより連続的に均一にプラズマ処理するこ
   とを特徴とする回転体の表面処理装置。