JPH06136506A - 金属帯材のプラズマ重合処理方法及び装置 - Google Patents

金属帯材のプラズマ重合処理方法及び装置

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Publication number
JPH06136506A
JPH06136506A JP30777992A JP30777992A JPH06136506A JP H06136506 A JPH06136506 A JP H06136506A JP 30777992 A JP30777992 A JP 30777992A JP 30777992 A JP30777992 A JP 30777992A JP H06136506 A JPH06136506 A JP H06136506A
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JP
Japan
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discharge
chamber
plasma polymerization
transfer chamber
metal strip
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Withdrawn
Application number
JP30777992A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Hiraoka
一幸 平岡
Keiichi Sawatani
啓一 澤谷
Hideyasu Kamikawa
英泰 上川
Tetsuji Inaba
哲二 稲葉
Shigeji Ohashi
茂治 大橋
Hidenori Sunada
英範 砂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Nisshin Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 異常放電,不安定な放電等を抑制しながら、
非接地電位に維持した金属帯材を連続的にプラズマ重合
処理し、良質の被覆層を形成する。 【構成】 搬送チャンバー10から放電チャンバー20
に送り込まれた金属帯材Sに、ロール状電極21と対向
電圧22との間に印加した電圧で発生したプラズマを照
射し、次いで金属帯材Sを搬送チャンバー10に送り返
す。搬送チャンバー10と放電チャンバー20とをシー
ルド板30で仕切り、放電チャンバー20の雰囲気圧P
2 をグロー放電域に維持し、搬送チャンバー10の雰囲
気圧P1 を雰囲気圧P2 より低い非グロー放電域に維持
する。 【効果】 グロー放電が放電チャンバー20内に限られ
るため、搬送チャンバー10側に異常放電,汚染等が生
じることなく、長期間にわたって安定した条件下でプラ
ズマ重合処理することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼帯等の金属帯材の表
面でプラズマ重合を行わせコーティング層を形成するプ
ラズマ重合処理方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】非接地電位に維持された基材に高周波放
電によるプラズマを利用してコーティングを施すとき、
硬度,耐摩耗性等に優れた被覆層が形成される。コーテ
ィングされた製品は、磁気ディスク,光ディスク,超硬
工具等として使用されている。また、鋼帯表面に設けた
塗膜をプラズマ照射すると硬質化し、耐久性,耐食性に
優れた塗装鋼板が得られる。
【0003】プラズマ重合処理の連続化が可能になる
と、生産性が向上する。帯状基材に対するプラズマ重合
処理の連続化は、樹脂フィルム,織布,不織布等の絶縁
材料に対しては比較的容易であり、特開昭58−120
859号公報,特開昭61−21105号公報,特開平
2−103206号公報等で種々の装置が提案されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】基体としての金属帯材
を非接地電位に維持し高周波放電によるプラズマ重合を
行うとき、従来から提案されている連続プラズマ重合処
理装置を採用することができない。すなわち、金属帯材
が導電性を呈することから、放電電力は、電極部分に留
まらず、金属帯材全体及び金属帯材に接触する金属製部
品にも印加される。その結果、これらの部分で異常放電
が発生し、装置内の汚染や不安定な放電の原因となる。
また、金属帯材の表面に形成された被覆層も、粉化,剥
離等の欠陥が生じ易く、膜質が劣化する。
【0005】接地電位に維持した金属帯材を基体とする
とき、プラズマコーティングを行うことは可能である。
たとえば、特開昭63−7872号公報では、プラズマ
照射される金属帯材を接地電位に維持し、この金属帯材
を連続的に送給しながらプラズマ重合処理する装置が紹
介されている。しかし、この場合、非接地電位に維持し
た基材に対するプラズマ重合処理の長所である硬度,耐
摩耗性等に優れた膜質が得られない。
【0006】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、特定の圧力雰囲気の下でプラズマ
放電が生じることを利用することにより、電極部のみに
放電電圧が印加されることを可能にし、プラズマ重合処
理で良質の被覆層を形成することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ重合処
理方法は、その目的を達成するため、搬送チャンバーか
ら放電チャンバーに送り込まれた金属帯材に高周波放電
によるプラズマ重合処理を施し、次いで前記金属帯材を
前記搬送チャンバーに送り返す際、前記放電チャンバー
の雰囲気圧をグロー放電域に維持し、前記搬送チャンバ
ーの雰囲気圧を前記放電チャンバーの雰囲気圧より低い
非グロー放電域に維持することを特徴とする。
【0008】また、プラズマ重合処理装置は、一対の巻
出し・巻取りリールが配置された搬送チャンバーと、ロ
ール状電極及び対向電極が配置された放電チャンバー
と、前記搬送チャンバーと前記放電チャンバーとの間に
設けられたシールド板と、該シールド板に設けられた一
対の差圧シールド部とを備えている。処理される金属帯
材は、一方の巻出し・巻取りリールから送り出され、一
方の差圧シールド部を経て前記放電チャンバーに導入さ
れ、前記ロール状電極で案内されて前記対向電極の近傍
を通過した後、他方の差圧シールド部を経て前記搬送チ
ャンバーに送り返される。
【0009】
【作 用】プラズマ放電は、その放電の種類に応じて特
定された雰囲気圧の下で生じる傾向をもっている。たと
えば、プラズマ重合反応は、一般的に10-3〜10トー
ルの雰囲気圧のときに生じ易く、この雰囲気圧を外れる
ときグロー放電が発生しにくくなる。そこで、導電性の
金属帯材にコーティングする場合にあっても、金属帯材
の搬送領域とグロー放電領域とに区分し、それぞれの領
域を異なった雰囲気圧に維持するとき、電極部ではグロ
ー放電が発生するが、搬送領域における異常放電を抑制
することができる。その結果、非接地電位に維持した金
属帯材に対しても、電極部以外の金属帯材や内部の金属
製部品に対する不測のコーティングが防止され、良好な
膜質の被覆層が形成される。
【0010】以下、図面を参照しながら、本発明を具体
的に説明する。プラズマ重合処理装置は、図1に示すよ
うに搬送チャンバー10及び放電チャンバー20に絶縁
性のシールド板30で区分されている。
【0011】搬送チャンバー10には、コーティングさ
れる金属帯材Sが巻き出され或いは巻き取られる一対の
巻出し・巻取りリール11,12が設けられている。ま
た、走行中に金属帯材Sに一対のテンションロール1
3,14が接触し、所定の張力が付与される。テンショ
ンロール13,14は、搬送チャンバー10の槽壁を貫
通する二股状の支持具15で軸支されている。搬送チャ
ンバー10の槽壁に対して支持具15を抜き差しするこ
とによって、金属帯材Sに付与される張力が調整され
る。搬送チャンバー10の内部は、真空ポンプ(図示せ
ず)に接続された排気管16を介した真空吸引によって
所定雰囲気圧P1 に維持される。
【0012】放電チャンバー20には、ロール状電極2
1が回転自在に設けられている。ロール状電極21の周
面とほぼ同心円状の凹曲面をもった対向電極22が、ロ
ール状電極22に対向配置される。放電チャンバー20
には、給気管23から原料ガスが導入される。また、放
電チャンバー20の雰囲気圧P2 は、真空ポンプ(図示
せず)に接続された排気管24を介した真空吸引によっ
て調整される。
【0013】搬送チャンバー10と放電チャンバー20
とを仕切るシールド板30は、圧力差ΔP (P1 −P2)
に耐える強度をもったフッ素樹脂等の絶縁性材料で作ら
れている。シールド板30には、搬送チャンバー10と
放電チャンバー20との間で金属帯材Sを通過させる差
圧シール31,32が設けられている。差圧シール3
1,32は、金属板Sが通過するとき圧力差ΔPを維持
する差圧シールド部として働く。
【0014】差圧シールド部としては、差圧シール3
1,32を使用する。たとえば、Siゴム等の弾性体の
板にスリットを設け、その弾性力で弾性体が金属帯材S
の表面に押し付けられることにより圧力差を維持する方
法等の種々の形式を使用することができる。
【0015】シールド板30で搬送チャンバー10と放
電チャンバー20とを仕切ることにより、搬送チャンバ
ー10の雰囲気圧P1 と放電チャンバー20の雰囲気圧
2との間に所定の圧力差ΔP (P1 −P2)が維持され
る。たとえば、フッ素樹脂を使用したシールド板30に
差圧シール31,32を組み込んだ場合、放電チャンバ
ー20の雰囲気圧P2 を10-3〜10トールに維持した
とき、搬送チャンバー10の雰囲気圧P1 は二桁ほど低
い値に保たれる。その結果、搬送チャンバー10でのグ
ロー放電が抑制され、放電チャンバー20がグロー放電
に適した雰囲気圧に維持される。
【0016】放電チャンバー20の雰囲気圧P2 は、プ
ラズマ重合処理の条件に応じて定められる。たとえば、
メタンをプラズマ重合してアモルファスカーボンをコー
ティングする場合には、雰囲気圧P2 を10-3〜1トー
ルに維持する。何れの場合も、搬送チャンバー10は、
グロー放電が起こらない雰囲気圧P1 に保たれる。
【0017】処理される金属帯材Sは、一方の巻出し・
巻取りリール11から送り出され、搬送チャンバー10
から差圧シール31を経て放電チャンバー20に送り込
まれる。対向電極22との間で発生するグロー放電に照
射された後、差圧シール32を経て搬送チャンバー10
に返送され、他方の巻出し・巻取りリール12に巻き取
られる。金属帯材Sの走行方向は、これに拘束されるも
のではなく、巻出し・巻取りリール12から巻出し・巻
取りリール11に向けて走行させても良い。更には、巻
出し・巻取りリール11と12との間で金属帯材Sをリ
バーシブル走行させることにより、プラズマ重合処理を
繰返し行うこともできる。
【0018】圧力差ΔPを付けることにより、グロー放
電が放電チャンバー20内に限られる。装置内の汚染,
異常放電,不安定な放電等が抑制され、膜質の劣化等の
問題が発生しない。また、放電する部分の面積が小さく
なることから、放電の電力密度が高く、良好なプラズマ
重合処理が行われる。
【0019】ロール状電極21にシールド板30を可能
な限り近づけて設置することにより、放電面積を減少さ
せることができる。放電面積の減少に伴って、対向電極
22と金属帯材Sとの間に発生するグロー放電の電力密
度が高くなり、プラズマ重合処理が効率よく行われる。
【0020】
【実施例】
実施例1:メタンのプラズマ重合 板厚100μmのステンレス鋼箔SUS430を金属帯
材Sとして巻出し・巻取りリール11に巻き付け、搬送
チャンバー10内にセットした。金属帯材Sの先端を、
テンションロール13,差圧シール31,ロール状電極
21,差圧シール32及びテンションロール14を経て
他方の巻出し・巻取りリール12に固定した。また、ロ
ール状電極21と対向電極22との間の間隙を、50m
mに設定した。
【0021】シールド板30には、厚さ20mmのフッ
素樹脂の板を使用した。シールド板30で搬送チャンバ
ー10と放電チャンバー20とを仕切ることにより、放
電チャンバー20の雰囲気圧P2 を1×10-1トールに
維持したとき、搬送チャンバー10の雰囲気圧P1
2.3×10-4トールに保たれた。
【0022】給気管23から放電チャンバー20に原料
ガスとしてメタンガスを流量10cm3 /分で送り込み
ながら、ロール状電極21に出力100Wの高周波電力
を印加し、発生したプラズマ中でを金属帯材Sの搬送を
開始した。このとき、対向電極22は、接地電位に維持
した。グロー放電は、放電チャンバー20内のロール状
電極21及び対向電極22の近傍に限られ、搬送チャン
バー10側で異常放電の発生がみられなかった。
【0023】プラズマ重合処理を4時間継続しても、放
電チャンバー20内のグロー放電は、安定して継続され
た。また、搬送チャンバー10内部にある各種機器等に
汚染や異常放電が発生しなかった。プラズマ重合処理さ
れた金属帯材Sのプラズマ重合膜は、非常に緻密な表面
層をもち、耐食性,耐久性等に優れたものであった。
【0024】実施例2:テトラメチルシランのプラズマ
重合 板厚100μmのステンレス鋼箔SUS304を金属帯
材Sとして巻出し・巻取りリール11に巻き付け、搬送
チャンバー10内にセットした。金属帯材Sの先端を、
テンションロール13,差圧シール31,ロール状電極
21,差圧シール32及びテンションロール14を経て
他方の巻出し・巻取りリール12に固定した。また、ロ
ール状電極21と対向電極22との間の間隙を、50m
mに設定した。
【0025】シールド板30には、厚さ20mmのフッ
素樹脂の板を使用した。シールド板30で搬送チャンバ
ー10と放電チャンバー20とを仕切ることにより、放
電チャンバー20の雰囲気圧P2 を1×10-1トールに
維持したとき、搬送チャンバー10の雰囲気圧P1
2.3×10-4トールに保たれた。
【0026】給気管23から放電チャンバー20に原料
ガスとしてテトラメチルシランを流量5cm3 /分で送
り込みながら、ロール状電極21に出力100Wの高周
波電力を印加し、発生したプラズマ中でを金属帯材Sの
搬送を開始した。このとき、対向電極22は、接地電位
に維持した。グロー放電は、放電チャンバー20内のロ
ール状電極21及び対向電極22の近傍に限られ、搬送
チャンバー10側で異常放電の発生がみられなかった。
【0027】プラズマ重合処理を2時間継続しても、放
電チャンバー20内のグロー放電は、安定して継続され
た。また、搬送チャンバー10内部にある各種機器等に
汚染や異常放電が発生しなかった。プラズマ重合処理さ
れた金属帯材Sのプラズマ重合膜は、非常に緻密な表面
層をもち、耐食性,耐久性,硬度等に優れたものであっ
た。
【0028】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、絶縁性のシールド板で搬送チャンバーと放電チャン
バーとを仕切ることにより、放電チャンバーをグロー放
電に適した雰囲気圧に維持し、搬送チャンバーをグロー
放電が生じない比較的低い雰囲気圧としている。そのた
め、プラズマ重合反応を行わせるグロー放電の発生領域
が放電チャンバーに限られ、異常放電やグロー放電の不
安定化等を招くことなく、金属帯材のプラズマ重合処理
が可能となる。また、グロー放電の電力密度が高くなる
ので、プラズマ重合処理の効果が効率よく発現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に従ったプラズマ重合処理装置の一例
【符号の説明】
10 搬送チャンバー 11,12 巻出し・巻取り
リール 20 放電チャンバー 21 ロール状電極 22 対向電極 30 シールド板 31,32 差圧シール
フロントページの続き (72)発明者 上川 英泰 千葉県市川市高谷新町7番地の1 日新製 鋼株式会社新材料研究所内 (72)発明者 稲葉 哲二 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 (72)発明者 大橋 茂治 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 (72)発明者 砂田 英範 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 搬送チャンバーから放電チャンバーに送
    り込まれた金属帯材に高周波放電によるプラズマ重合処
    理を施し、次いで前記金属帯材を前記搬送チャンバーに
    送り返す際、前記放電チャンバーの雰囲気圧をグロー放
    電域に維持し、前記搬送チャンバーの雰囲気圧を前記放
    電チャンバーの雰囲気圧より低い非グロー放電域に維持
    することを特徴とする金属帯材のプラズマ重合処理方
    法。
  2. 【請求項2】 一対の巻出し・巻取りリールが配置され
    た搬送チャンバーと、ロール状電極及び対向電極が配置
    された放電チャンバーと、前記搬送チャンバーと前記放
    電チャンバーとの間に設けられたシールド板と、該シー
    ルド板に設けられた一対の差圧シールド部とを備え、プ
    ラズマ重合処理される金属帯材は、一方の巻出し・巻取
    りリールから送り出され、一方の差圧シールド部を経て
    前記放電チャンバーに導入され、前記ロール状電極で案
    内されて前記対向電極の近傍を通過した後、他方の差圧
    シールド部を経て前記搬送チャンバーに送り返されるこ
    とを特徴とする金属帯材用プラズマ重合処理装置。
JP30777992A 1992-10-21 1992-10-21 金属帯材のプラズマ重合処理方法及び装置 Withdrawn JPH06136506A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002096956A1 (en) * 2001-05-30 2002-12-05 Lg Electronics Inc. Continuous processing apparatus by plasma polymerization with vertical chamber

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WO2002096956A1 (en) * 2001-05-30 2002-12-05 Lg Electronics Inc. Continuous processing apparatus by plasma polymerization with vertical chamber

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Effective date: 20000104