JPH0630877Y2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はプラズマ処理装置に関する。更に詳しくは、
膜，フィルム，シート及び布或いは繊維等の平面状或い
は比較的厚さが薄い長尺物のプラズマ処理に好適な装置
に関する。

（従来の技術） プラズマ処理装置、特に平面状シート状物や長尺物のプ
ラズマ処理装置としては、従来数多くの提案がなされて
いる。例えば特公昭６０−１１１４９号、同６０−３１
９３９号各公報には、大面積の一対の対向電極の間に布
帛を通して処理するプラズマ処理装置が提案されてお
り、また特開昭６０−１３４０６１号、同６１−２２８
０２８号、特公昭６０−５９２５１号，同６１−３６８
６２号各公報には、複数個の非接地電極を円筒状接地電
極の周りに配設したプラズマ処理装置が提案されてい
る。さらに特公昭６０−１１１５０号、同６０−５４４
２８号各公報には、多層化平行平板電極を有するプラズ
マ処理装置の提案がある。

（考案が解決しようとする問題点） しかし乍ら、上記特公昭６０−１１１４９号、同６０−
３１９３９号各公報の提案は、大面積の電極面における
処理程度の局部的バラツキによる不均一処理や、電極の
上下・左右空間にプラズマ放電が発生することによる処
理効率の低下等の問題がある。また前記特開昭６０−１
３４０６１号公報その他の提案においては、電極の処理
面積を余り大きくすることができず、また非接地電極周
りでの放電ロスが避けられない。前記特公昭６０−１１
１５０号、同６０−５４４２８号各公報の提案では、多
層化した各電極上で高周波等の位相にズレを生じ、電極
間で相互干渉して、安定した運転及び品質を得る上に問
題がある。

このように従来公知のプラズマ処理装置のいずれにも運
転の安全性、品質の均一性、および投入電力に対する処
理効率のすべてを充分満足し得るものはない。

本発明者等は、これら従来提案された装置の欠点を解消
すべく、真空容器とその中に配設され被処理物の走行方
向に関して膨出した曲面状処理表面を有する複数個の非
接地電極と該非接地電極処理表面に対向して設けられた
接地電極とよりなり、被処理物を上記非接地電極と接地
電極との間に通すための案内手段を具備したプラズマ処
理装置を特願昭６２−１７１４６４号（特開平１−７７
８３８号参照）として提案した。この提案になる装置は
従来公知の装置に附帯する種々の技術的課題の多くを解
決することに成功したが、引続き研究を重ねた結果、処
理効率の向上、処理の均一化等の面において尚改良の必
要を見出し、本考案を完成するに至った。

本考案の目的は、より安定した運転ができ、かつ高品位
で均一な処理物をより効率よく製造できる装置を提供す
るにある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、被処理物の走行方向に関して膨出した曲面状
の表面を持つ複数の温調可能な非接地電極（１）と、該
非接地電極群の外側に温調可能な接地電極（２）とを配
置し、かつ被処理物（８）を該非接地電極に接触させる
為の案内手段（６）とを真空容器（３）中に具備したプ
ラズマ処理装置である。

本考案で適用される被処理物としては膜，フィルム，シ
ートおよび布或いは繊維，糸等の長尺状、平面状或いは
比較的厚さが薄い物であれば特に限定されない。

以下添付図面に示す実施態様に基づいて本考案を詳述す
る。

第１図は本考案の一具体例を示す箱形のプラズマ処理装
置の正面概要図であり、第２図は電極群の正面概要図で
ある。第１図において１は非接地電極であり、該非接地
電極が２個以上、好ましくは２〜５個、更に好ましくは
３〜４個隣接して配置される。２個未満では処理スペー
ス及び処理効率の点で劣り、又５個より多くなると、処
理の不均一性、効率が低下してくる。

２は非接地電極の外側に配置する接地電極である。接地
電極はプラズマの発生空間を限定し、処理能力の向上及
び均一性の向上という点で重要である。接地電極は非接
地電極の両側に１枚づつあればよい。

前記複数個の非接地電極とその両側に存在する接地電極
とで単位処理ユニットを構成するが、このユニットは必
要であれば複数個配置できる。配置の仕方は真空容器の
スペース、形状により任意に可能であり且つ、目的に応
じて配置できる。このユニットを直列に近接して配置す
る場合、ユニット間の接地電極は１枚で双方のユニット
の接地電極を併用してもよい。

非接地電極間の距離、及び非接地電極と接地電極の距離
はプラズマ処理により異なるが、一般的に圧力が高く、
プラズマ出力が小さいほど狭くでき、プラズマ出力が大
きい程広げる。本考案においては、非接地電極の距離は
通常５０mm以下、好ましくは１５〜３５mmであり、非接
地電極と接地電極との間の距離は通常１００mm以下、好
ましくは７０mm以下、更に好ましくは４０〜５０mmであ
る。

非接地電極１および接地電極２の材質は、導電性の高い
金属例えばアルミニウム，銅，鉄，ステンレス鋼，およ
びそれらの各種金属メッキ物などが好ましい。形状とし
ては平板，パンチング板或いはメッシュ（金網）等が使
用できるが、入力電力が0.1Ｗ／cm²以上では孔、凹凸の
ない平板が好ましい。

非接地電極１および接地電極２は内部に温調用媒体の通
路を設けて温調可能、特に冷却可能にすることが好まし
い。媒体としては流動性のあるものならばすべて使用し
うるが、電気的に絶縁物である純水，有機溶媒や各種熱
交換用のガス，蒸気が好ましい。また温調装置或いは冷
却装置としては、第１図に示すように冷媒の通った蛇管
７或いはジャケットを電極に設置するのが好ましい。電
極を温調することにより、各種のプラズマ処理（例えば
プラズマ重合，プラズマＣＶＤ，プラズマエッチング
等）に応じた最も適切な温度に基板温度を設定できる。
こうして非接地電極の温度を任意に設定できることと、
それによって被処理物８を非接地電極上に接触可能とす
ることにより長時間にわたって安定な処理が可能とな
る。

非接地電極１は、被処理物８例えば布帛を効率よく安定
してその表面に接触させるために、処理布帛の走行方向
に関して膨出した処理表面を有する形状とすることが好
ましい。膨出曲面の曲率、形状は電極の長さや前後のガ
イドローラーの径および処理布帛の変形のし易さや、作
用張力によって適宜に選定する必要があるが、電極長に
対して中央部の高さは１／１００以上であれば充分であ
り、１／５０以上であれば更に好ましい。被処理物の案
内手段６例えばガイドローラーは、被処理物を非接地電
極によりよく接触させる位置に設ける。

非接地電極１の外側に配置する接地電極２は棒状でも平
板状でもよいが、好ましくは非接地電極の膨出面に対応
する凹曲面を有し、更に好ましくは同じ曲率の凹面を有
する。これによって、プラズマ放電の電極間での均一性
が向上し、被処理物の品質の均一性向上が可能となる。

真空容器Ａ内にはまた、供給ローラー４から供給される
被処理物８例えば布帛を接地電極と非接地電極との間の
空隙へ順次導き、巻取ローラー５へ巻取るための案内手
段６例えばガイドバー，ガイドローラー等が、各電極基
部および先端部近傍の適宜な位置に配設される。これら
案内手段は固定ロール，従動ロール，駆動ロールあるい
はそれらの組合せを布帛の目付け，走行速度，テンショ
ン等の条件により適宜に用いることができ、処理布帛が
非接地電極に摺接して走行し得るよう調整して配設す
る。

被処理物をプラズマ空間を走行させるための案内手段６
の材質は、処理布帛に比べてエッチング性の小さい、耐
熱性にすぐれた、例えば金属，セラミック，金属コーテ
ィングセラミック或いはＮＢＲ，シリコーン等のゴムコ
ーティング等がよい。また案内手段は接地されている方
がよい。例えばローラーの表面は、処理布帛のスリップ
を防止するために、鏡面加工のものが好ましい。更に好
ましくは被処理物の走行安定性、加熱防止のために、シ
リコーンゴム，ＮＢＲゴム，ＳＢＲゴム，フッ素ゴム
等、ゴムコーティング或いはゴムチューブで被覆したも
のがよい。

本発明のプラズマ処理装置には、真空容器（３）中にプ
ラズマ発生用の電力導入部，プラズマ用のガス導入部，
圧力センサー，プラズマ診断センサー，被処理物の走行
状態をチェックするセンサー等の各種モニタリング装置
を有する事は勿論可能である。

低温ガスプラズマの安定した発生のためには、数KHzか
ら数百KHzの低周波或いは高周波が好ましいが、13.56MH
zの高周波が処理効率、処理コスト等の点で特に好まし
い。また、低周波或いは高周波の入力エネルギーは電極
形状，電極間距離，真空度，処理速度等によって変化す
るが、通常単位面積当り0.01Ｗ／cm²以上、好ましくは
0.2〜１０Ｗ／cm²、更に好ましくは0.1〜１Ｗ／cm²であ
る。

低温ガスプラズマを発生させるガスとしては、酸素，窒
素，アルゴン，ヘリウム，水素等の非重合性ガスやメタ
ン，エタン，プロパン，ブタン或いはベンゼン，アクリ
ル酸，スチレン等の重合性有機モノマーガスを用いるこ
とができ、目的に応じて選択する。例えばポリエステル
繊維等のプラズマエッチングには、酸素，空気，窒素，
アルゴン，水素，炭酸ガス，ヘリウムやＣＦ_４，Ｃ
Ｆ_２，Ｃｌ_２，ＣＦＣｌ_３，ＣＨＦ_３等のハロゲン化炭
化水素およびその誘導体の単独あるいは混合ガスが使用
できる。

プラズマ空間の真空度は、低温ガスプラズマが安定して
発生する領域、すなわち通常0.01〜１０mmHg、好ましく
は0.1〜５mmHg、更に好ましくは0.2〜１mmHgに調整す
る。真空度の調整は排気速度と共にガス或いはモノマー
ガスの導入により行うことができるが、目的とする処理
を好ましく行うためには、導入ガスの調整による方が好
ましい。

ガスの導入は、ガス導入管を通じて、被処理物の処理面
側に吹き出すことが好ましい。このことにより、被処理
物の処理面には常に新しい導入ガスが接触し、さらにプ
ラズマ処理により発生した分解ガスは、効率的にプラズ
マ空間より排出される。導入ガスの分解ガスに対する比
は少なくとも１、好ましくは２以上，更に好ましくは４
以上である。プラズマ処理の効率化および異種反応の防
止には導入ガスをいかに効率よくプラズマ化し、被処理
物表面に当てるか、および分解ガスをいかに効率よく被
処理物表面より除去、排出するかに大きく影響される。

本考案装置の好適な実施態様を整理して以下に示す。

(1)非接地電極が被処理物の走行方向に関して膨出した
曲面状の表面を持つ請求項記載の装置。

(2)複数の非接地電極とそれを外側からはさむ接地電極
により構成された電極群が複数個存在する請求項記載の
装置。

（考案の効果） 本考案にかかるプラズマ処理装置は、非接地電極の間に
接地電極を有しないために装置のスペースの節約、放電
による発熱の低下、放電の均一性と、効率のアップが達
成できる。特に多層の平行平板電極を有するプラズマ処
理装置に置いては、効率のアップ、放電の均一性の点で
優れており、安定した操業、品質を得ることが出来る。

（実施例） 実施例１ 通常の紡糸・延伸した４５ｄ／１２ｆのポリエステルフ
ィラメント（セミダル、Ｕ断面）と、３２００ｍ／分の
高速紡糸した７５ｄ／３６ｆのポリエステルフィラメン
ト（ブライト、丸断面）とを合糸してインタレースした
後仮撚加工して、１２０ｄ／４８ｆの複合嵩高系（Ｙ
Ａ）を製造した。次いで、経糸の表にＹＡのＳ、Ｚ撚２
５００Ｔ／Ｍの撚糸を、経糸の裏にＹＡのＳ撚８００Ｔ
／Ｍの撚糸を、緯糸にＹＡのＳ、Ｚ撚２５００Ｔ／Ｍの
撚糸を用いて、経密度２２０本／インチ緯密度８７本／
インチの表梨地ジョーゼット裏サテンの風合いがソフト
な織物を製造した。

この織物を、常法に従ってワッシャーにした後１８０℃
の乾熱中セットし、次いで９０℃の２０％カセイソーダ
水溶液中に浸漬して２０％の減量処理を行い、目付がそ
れぞれ１８０ｇ／ｍ^２の織物とした。これらの織物をカ
ヤロンポリエステルブラックＧＳＦ（日本化薬（株）
製）１５％ｏ．ｗ．ｆ．で染色した後、還元洗浄して黒
染の織物を得た。

該織物に、含フッ素アクリル樹脂とアミノ変性ポリジメ
チルシリコーン樹脂の重量比２：８の混合樹脂水分散液
を調製し、次いで織物重量当り１５％ｏ．ｗ．ｆ．にな
るように浸漬法により付着させ、乾燥後１５０℃で熱処
理を行ない固定した。

次いで、織物を下記の条件で低温プラズマによりエッチ
ング処理を行った。プラズマ処理は、織物サンプルの裏
側を非接地電極に接触させ、プラズマ処理器内を１０
^−２ｔｏｏｒまで脱気後、Ｏ_２ガスを導入して0.3ｔｏ
ｏｒに調整し、13.56MHzの高周波を５０Ｗの出力で印加
して３分、５分間処理した。尚、テストに用いた装置の
電極廻りの概略図を第３図に示すが、電極は直径１００
mmの円板、非接地電極間の距離は１５mm、非接地電極と
接地電極との間の距離は２５mmであった。

処理した織物のエッチング量と深色性（Ｌ値）の結果を
第１表に示す。

尚、深色性（色の深み）は、ＣＩＥ１９７６（Ｌａｂ）
法により、カラーアナライザーで反射率を測定してＹ値
を求め、下記の式よりＬ値を得た。Ｌ値は小さい程深色
化のレベルが高いことを表わしている。

Ｌ＝２５（１００Ｙ／Ｙ_０）^1/3−１６

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の一具体例を示す箱形のプラズマ処
理装置の正面概要図であり、第２図は電極群の正面概要
図である。第３図は、実施例に用いた装置の電極回りの
模式図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理物の走行方向に関して膨出した曲面
   状の表面を持つ温調可能な複数の非接地電極(1)と、該
   非接地電極群の外側に温調可能な接地電極(2)とを配置
   し、かつ被処理物(8)を該非接地電極に接触させる為の
   案内手段(6)とを真空容器(3)中に具備する事を特徴とす
   るプラズマ処理装置。