JPH04110467A - 機能性膜の製造方法およびその製造装置 - 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〕 本発明は機能性膜の製造方法およびその製造装置に係り
、特にポリプロピ１／ンやポリフッ化ビニリデン等を素
材とした高分子多孔質膜を改質するとともに表面に抗菌
膜を形成してなる機能性膜の製造方法および製造装置に
関する。

〔従来の技術〕

高分子多孔質膜は、その操作性、経済性等の多くの利点
を有するために、濾過、透析等の物質分離用の膜として
多くの分野で応用されている。

ところで、近年、このような既存の高分子多孔質膜の表
面をさまざまな方法により加工して、表面の改良を行う
加工技術、すなわｌ：３．１７１料表面の高機能化技術
が非常に盛んになってきた。たとえば、疏水性多孔質膜
の親水化処理のためにプラズマグラフト重合装置が用い
られている。プラスマグラフト重合では、ポリプロピレ
ンやポリフッ化ビニリデン等を素材とした高分子多孔質
膜の最表面に、重合開始点となる分子またはラジカルの
存在が重要どなる。そのため、重合開始時には膜表面に
含まれる吸着分子のような重合に支障をきたす不純物を
予め除去しておく必要がある。また、この後、連鎖重合
可能な単量体を反応させてグラフト鎖としたグラフト重
合層を形成させるために、プラズマ用ガスを供給し、真
空プラズマ放電を行うが、このプロセス中は反応槽壁あ
るいはフィルム搬送用の機械も含め極力真空中ての汚染
不純物の発生を抑える必要がある。一般に、ポリプロピ
ｌノン等の多孔質膜フィルムは、処理前は大気に放置さ
れることが多く、従来は重合の際に予め真空何１にセッ
トシ、真空排気することで大気中で吸着した水や種々の
汚染物を除去している。また、多孔質膜フィルムへの重
合膜の形成にはプラズマ重合も行われるが、このプラズ
マ重合においても処理前の事情は同じである。

一方、このような多孔質膜フィルムに抗菌性の効果を持
たせるために、上述の重合の前に、スパッタリング装置
により多孔質膜フィルムの表面にスパッタリング膜を形
成する場合がある。このスパッタリングにおいても、処
理前の事情はグラフト重合の場合と同様である。通常、
このプロセスの順序としては、多孔質膜フィルムにスパ
ッタリングにより金属、たとえば銀の成膜を行い、この
後にプラズマグラフト重合の処理を行うことが多い。

〔発明が解決しようとする課題」 しかしながら、従来、このスパッタ装置とグラフト重合
装置とは別個の装置であるため、スパッタ処理の後、ス
パッタ装置から処理された多孔質膜フィルムを一旦大気
中に取り出し、さらにグラフ）・重合装置にセラ）・シ
、真空状態にしなければならない。このため、その間に
多孔質膜フィルムの表面に変質が生じたり、不純物で汚
染されるおそれがあった。また、その都度大気中に取り
出して再度セラ）・するのでは、多くの時間を要する。

また、処理方法によっては、両プロセスを交互に繰り返
したり、各々のパラメークの変更を行い、同一プロセス
を重複して行うこともあるが、このような場合には益々
これらの不都合が増すとし）う問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、真空状態を保持したままスパッタ室とグラフト重
合室との間で多孔質膜フィル７−等の基材を任意の方向
に移送させ、短時間でスパッタリングおよびプラズマ重
合の処理を行うことができるとともに、膜表面に変質が
生じたり、不純物で汚染されるおそれがなく、安定した
機能性膜を製造できる機能性膜の製造方法およびその製
造装置を提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕 本発明による機能性膜の製造方法は、真空雰囲気中にお
いて被処理基材にプラズマを照射して重合を行うことに
より被処理基材の表面に重合膜を形成する工程と、前記
重合膜を形成した後もしくは前に、真空雰ｔｉＶ＋気中
においてスパッタリングを行うことにより、被処理基材
の表面にスパッタリング膜を形成する工程と、前記重合
が行われる位置とスパッタリングが行われる位置との間
で被処理基材を真空雰囲気を保持した状態で移送させる
工程とを備えている。

この方法では、被処理基＋３への重合膜の形成およびス
パッタリングの各プロセスが真空雰囲気中で連続しで行
われるため、各工程間で被処理基材が大気中にふれろこ
とがなく、よって膜表面に変質が生じたり、不純物で汚
染されることがない。

また、本発明による機能性膜の製造方法は、前記重合膜
およびスパッタリンク膜を形成する前に、真空プラズマ
放電により前記被処理基材の清浄化を行う工程をさらに
備えている。

この方法によれば、被処理基材の表面の清浄化を確実に
行うことができ、スパッタリング等のプロセスを安定し
て行うことができる。

また、本発明による機能性膜の製造装置は、内部に一対
の準備室を有するとともに重合室およびスパッタ室を有
する真空槽本体と、この真空槽本体内の各部屋を排気す
る排気手段と、被処理基材を前記準備室、重合室および
スパッタ室間で往復移動可能に移送させる移送機構と、
前記重合室に設けられ、被処理基材にプラズマを照射し
て重合を行うことにより被処理基材の表面に重合１漢を
形成する重合手段と、前記スパッタ室に設けられ、被処
理基＋Ｊの表面にスパッタリング膜を形成するスパッタ
リング手段とを備えている。

さらに、本発明による機能性膜の製造装置は、真空槽本
体の各部屋間にそれぞれ開閉可能に設けられるとともに
、被処理基材が通過可能な開口部を有する仕切手段をさ
らに備えている。また、本発明の機能性膜の製造装置は
、移送機構が、前記−組の準備室にそれぞれ配設される
とともに、被処理基材の巻取りおよび巻出しを行う一対
の巻取・巻出機構と、これらの巻取・巻出機構により移
送される被処理基材の走行速度を制御ずろ速度制御機構
と、移送される被処理基材の張力を制御する張力制御機
構とにより構成されている３゜この装置では、被処理基
材を準備室、グラフ）・重合室およびスパッタ室間に一
定の速度かつ適度な張力をもって安定に供給することが
でき、重合およびスパッタリングの各プロセスを安定し
て行うことができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる機能性膜の製造装置
の内部構造を表わし、第２図はその外観構造を表わずも
のである。図中、１１は真空槽本体であり、この真空槽
本体１１の内部の両側にはそれぞれ準備室１２．１３が
設けられ、これらの準備室１２．１３間にグラフ）・重
合室１４およびスパッタ室１５が隣接して設けられてい
る。準備室１２．１３、グラフト重合室１４およびスパ
ッタ室１５の底面部にはそれぞれ図示しない真空ポンプ
にＶ続された排気口１６ａ、１６１）、１７ａ１］、　
７　ｂが設けられ、真空槽本体１１内の排気を行うよう
になっている。真空度としては、１０−６１”　Ｏｒ　
ｒ以下の高真空雰囲気にすることが好ましく、その真空
ポンプとしては、炭化水素による汚染を防止するために
トライポンプであるターボ分子ポンプやクライオポンプ
を用いることが好ましい。

グラフト重合室１４にはクラフト重合装置１８が設げら
れている。このグラフト重合装置１８は、平板電極１９
．２０、トリガ電極２１、プラズマ用ガス導入口２２お
よび重合用単量体導入口２３を有し、真空槽本体１１の
夕）部に設けられた電源２４により平板電極１９．２０
間にプラズマ放電を生じさせ被処理基本３、たとえばポ
リプロピレンの多孔質膜フィルム２５の最表面にクラフ
ト重合膜をｙｂ成する。プラズマグラフ）・重合の主な
パラメータは、供給ガスの種類と流量、放電動作圧力等
であるが、装置はこれらパラメータを独立して制御でき
なければならない。これらのバラメークの精密な制御は
以下の方法で行われる。

（１）供給ガス プラズマ用ガス導入口２２からプラズマ用の不活性ガス
としてアルゴン（△ｒ）、また重合用単量体導入口２３
からグラフト重合に必要なガス、たとえばメトキシエチ
ルアクリレ−）　　（ＭＥΔ）を供給する。アルゴンガ
スを導入するのは、グラフト重合の供給ガスを希釈する
だけでなく、多孔質膜フィルム２５をアルゴンプラズマ
放電中に曝して、膜表面のプラズマクリーニングを行う
ことも目的としている。また、グラフト重合でガスを替
える際には、多孔質膜フィルム２５をセットせずにアル
ゴンプラズマ放電をさせ、真空槽壁や真空中にある種々
の装置のクリーニングを行い、異ガスおよび反応生成物
の残留成分による干渉を極力減らす。

（２）供給ガス流量 グラフト重合に用し）るガスの流量は、マスフローコン
トローラ（ＭＦＣ）により正確に制御する。マスフロー
コン）・ローラは真空槽本体１１と図示しないガスボン
ベとの間に配設され、流路に設けたヒータが流れるガス
季に依存して奪われる熱量を抵抗値の変化で検出し、常
にこの値を一定にするなどの方法によりガス量を調整す
る。

（３）放電動作圧力 プラズマ用ガス導入口２２からアルゴン、また重合用単
量体導入］コ２３からグラフト重合に必要なガス、たと
えばメトキシエチルアクリレートをそれぞれ真空樽本体
］１内に流しながら、圧力を定に保持してプラズマ放電
を行う必要がある。

通常、動作圧力は０．０１〜数Ｔｏｒｒであり、このと
きの真空排気の主ポンプはこの範囲で排気能力の大きい
メカニカル・ブースタ・ポンプ（ＭＢＰ）を用いる。こ
の圧力を一定に保持することはガス流量に係わるが、ガ
ス流量の調整は排気系に開口可変バルブ（コンダクタン
スバルブ）を設け、コンダクタンスを調整するこ止によ
り行う。

１５、スパッタ室１５には平行平板型のスパッタ装置２
６が配設されている。このスパッタ装置２Ｇは、アノー
ド電極２７とこれに対向したカソード電極２８とを有し
、カソード電極２８側にたとえば銀（Δｇ）からなるク
ーゲット２９を配設しており、真空槽本体１１の外部に
配設された電源３０によりアノード電極２７とカソード
電極２８との間にプラズマ放電を生じさせ、ターゲラト
２９のスパッタリングを行い、これにより多孔質膜フィ
ルム２５の表面に銀の薄膜を形成して抗菌性を持たせる
ものである。その他の構成はプラズマ重合室１４の場合
と同様であるので、その説明は省略する。

準備室１２．１３にはそれぞれ一対の巻取・巻出機構３
１．３２が配設されている。一方の巻取・巻出機構３１
は、多孔質膜フィルム２５を巻き付けるためのアルミニ
ウム製のボビン３３と、多孔質膜フィルム２５を案内す
るためのガイドローラ３４．３５とにより構成されてい
る。他方の巻取・巻出機構３２は、ボビン３６、ガイド
ローラ３７．３８．３９および張力制御機構４０により
構成されている。張力制御機構４０は、ガイドローラ３
８を軸４１により回動可能に支持するとともにその中央
部において軸４２により支持部材４３に回動可能に軸支
されたテンションアーム４４と、このア−１・４４の他
端部に取りイづけられた重り４５とにより構成される。

この張力制御機構、４　Ｑは、走行中の多孔質膜フィル
ム２５の張力を重り４５で設定し、その大ぎさをテンシ
ョンアム４４で検知するもので、このテンシコンアーム
４４の水平方向に刻する角度、ずなわら多孔質膜フィル
ム２５の張力が常時一定になるように図示しないハック
テンション用のモーフの１−　、ｌレフを自動的に調整
するものである。また、多孔質膜フィルム２５の走行速
度はプラズマにさらす時間を決定する重要なパラメータ
になる。この走行速度は１〜１０　　（ｍｍ／ｍ１ｎ）
の範囲で任意に選択される。

走行速度の検知は、ガイドローラ３５と同軸に取り付け
た図示しないエンコーダにより行われる。

このエンコーダの出力とモーフ駆動回路の設定値とが絶
えず比較されフィードバックががけられ、これにより多
孔質膜フィルム２５が一定の速度で移送されるようにな
っている。

グラフト重合室１４とスパンク室１５との開、グラフト
重合室１４と準備室１２どの間、スパンタ室１５と準（
浦室１３との間にはそれぞれ仕切手段としての仕切板４
日、４７．４８が設（′ｊられており、これらの仕切板
７１６〜４８により各プロセ１１′１ スの他のプロセスへの影響を防止している。これら仕切
板４６〜４８にはそれぞれ多孔質膜フィルム２５が通過
可能な窓４９が形成されている。画側の仕切板４７．４
８の」二半分は図示しないエアシリンダ等によりそれぞ
れ軸５０を中心に準備室１２．１３側に向けて開閉可能
となっており、これにより真空槽本体１１の真空排気や
内部のクリーニングが容易になっている。

また、真空槽本体１１の前面にはレール５１に沿って上
下に移動可能な開閉扉５２が設けられ、この開閉扉５２
には観察用の窓５３が設けられている。

このような構成において、本実施例の機能性膜の製造装
置では、先ず、多孔質膜フィルム２５を準備室１２．１
３の巻取・巻出機構３１．３２間にセラｌ−１，た後、
真空槽本体１１の内部を真空状態に排気して大気中で吸
着した水や汚染物を除去する。多孔質膜フィルム２５の
表面の清浄化をさらに行う必要がある場合には、巻取・
巻出機構３１．３２により多孔質膜フィルム２５を巻き
取りながら、グラフト重合室１４またはスパッタ室１５
でアルゴンプラズマ処理を行い、不純物の除去を促進さ
せる。そして、この多孔質膜フィルム２５の表面の清浄
化が終了すると、巻取・巻出機構３１．３２を駆動させ
、多孔質膜フィルム２５をスパッタ室１５へ移送させる
。スパッタ室１５では銀のスパッタリングが行われ、多
孔質膜フィルム２５の表面に抗菌性の銀の薄膜が形成さ
れる。

続いて、この多孔質）模フィルム２５はグラフｌ−重合
室１４へ移送され、ここでプラズマ放電によりその表面
にグラフト重合膜が形成される。その後、この多孔質膜
フィルム２５は準備室１３側の巻取・巻出機構３１に巻
き取られた後、外部に取り出される。

本実施例の機能性膜の製造装置では、スパッタ室１５で
多孔質膜フィルム２５の表面に銀の薄膜を形成した後、
この多孔質膜フィルム２５を大気中に取り出すことなく
、真空を保持したままグラフト重合室１４へ移行させて
グラフト重合を行うことができ、両プロセスを連続して
短時間に行う１に とができる。また、膜表面に変質が生じたり、不純物で
汚染されるおそれがなく、抗菌性を有し、かつ親水性の
機能性膜を安定して製造することができる。

なお、上記実施例においては、スパッタ室１５での処理
を先に行い、その後グラフト重合室１４での処理を行う
ようにしたが、この順序は任意であり、巻取・巻出機構
３１．３２により多孔質膜フィルム２５の進行方向を制
御することにより、方のプロセスのみを行ったり、両プ
ロセスを交互に繰り返す等の選択を自由に行うことがで
きる。

また、上記実施例においては、グラフト重合室１４とス
パッタ室１５との間に仕切壁４６を設ける構成としたが
、これは必須のものではなく、同一の部屋内でグラフト
重合とスパッタリングの処理をそれぞれ行う構成として
もよい。

また、」１記実施例においては被処理基材として高分子
の多孔質膜フィルム２５を用いて説明したが、フィルム
状のものに限らず、糸状、チューブ状等のものでもよく
、さらには金属フィルムたとえばアルミニウム箔や鉄板
等を用いることも可能である。

また、上記実施例においては、スパッタリングおよびプ
ラズマグラフト重合を行う装置を例にして説明したが、
重合過程中にプラズマ放電を続（・づることにより、６
フツ化プロピ１／ン、４フツ化エタン、３フツ化エクン
、アリルアミン等のプラズマ重合を行うことも可能であ
り、これによりスパッタリングおよびプラズマ重合の両
プロセスを行う装置を実現できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように請求項１記載の機能性膜の製造方法
によれば、グラフト重合室からスパッタ室へ被処理基材
を真空雰囲気を保持した状態で移送させるようにしたの
で、両プロセスを短時間で行うことができるとともに、
被処理基材が両プロセス間で大気中に触れることがなく
、膜表面に変質が生じたり、不純物で汚染されるおそれ
がなく、抗菌性を有し、かつ親水性の機能性膜を安定し
て製造することができる。

１！、ｌ 請求項２記載の機能性膜の製造方法によれば、真空プラ
ズマ放電により清浄化を行うようにしたので、被処理基
材の表面の不純物の除去を確実に行うことができ、スパ
ッタリング等の処理を安定して行うことができる。

また、請求項３記載の機能性膜の製造装置によれば、請
求項１および２記載の方法を容易に実現することができ
る。さらに請求項４記載の機能性膜の製造装置によれば
、各プロセスの他のプロセスへの影響を防止することが
できるとともに内部のクリーニングが容易になる。また
、請求項５記載の機能性膜の製造装置によれば、被処理
基材を安定した速度で、しかも適度な張力をもって走行
させることができるので、各プロセスを安定して行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を表すもので、第１図は機能性
膜の製造装置の縦断面図、第２図はその斜視図である。 １１・・・真空槽本体 ２．１３・・準備室 ４・・・グラフト重合室 ５・・・スパッタ室 ６ａ、１６ｂ、］、７ａ、、１７ｂ ８・・・グラフ）・重合装置 ５・・・多孔質膜フィルム ６・・・スパッタ装置 １．３２・・巻取・巻出機構 ０・・・張力制御機構 ６〜４８・・・仕切板 ９・・開口部。 排気１コ 出　　願　　人 代　　理　　人 テ　　ル　　モ　　株

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．真空雰囲気中において被処理基材にプラズマを照射
   して重合を行うことにより被処理基材の表面に重合膜を
   形成する工程と、 前記重合膜を形成した後もしくは前に、真空雰囲気中に
   おいてスパッタリングを行うことにより、被処理基材の
   表面にスパッタリング膜を形成する工程と、 前記重合が行われる位置とスパッタリングが行われる位
   置との間で被処理基材を真空雰囲気を保持した状態で移
   送させる工程 とを備えたことを特徴とする機能性膜の製造方法。
2. ２．前記重合膜およびスパッタリング膜を形成する前に
   、真空プラズマ放電により前記被処理基材の清浄化を行
   う工程をさらに備えてなる請求項１記載の機能性膜の製
   造方法。
3. ３．内部に一対の準備室を有するとともに重合室および
   スパッタ室を有する真空槽本体と、この真空槽本体内の
   各部屋を排気する排気手段と、 被処理基材を前記準備室、重合室およびスパッタ室間で
   往復移動可能に移送させる移送機構と、前記重合室に設
   けられ、被処理基材にプラズマを照射して重合を行うこ
   とにより被処理基材の表面に重合膜を形成する重合手段
   と、 前記スパッタ室に設けられ、被処理基材の表面にスパッ
   タリング膜を形成するスパッタリング手段 とを備えたことを特徴とする機能性膜の製造装置。
4. ４．前記真空槽本体の各部屋間にそれぞれ開閉可能に設
   けられるとともに、被処理基材が通過可能な開口部を有
   する仕切手段をさらに備えてなる請求項３記載の機能性
   膜の製造装置。
5. ５．前記移送機構が、前記一組の準備室にそれぞれ配設
   されるとともに、被処理基材の巻取りおよび巻出しを行
   う一対の巻取・巻出機構と、これらの巻取・巻出機構に
   より移送される被処理基材の走行速度を制御する速度制
   御機構と、移送される被処理基材の張力を制御する張力
   制御機構とにより構成されてなる請求項３または４記載
   の機能性膜の製造装置。