JPH10130851A - Continuous treatment of sheet-like substrate and its apparatus - Google Patents

Continuous treatment of sheet-like substrate and its apparatus

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JPH10130851A
JPH10130851A JP8283973A JP28397396A JPH10130851A JP H10130851 A JPH10130851 A JP H10130851A JP 8283973 A JP8283973 A JP 8283973A JP 28397396 A JP28397396 A JP 28397396A JP H10130851 A JPH10130851 A JP H10130851A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sheet
gas
counter electrodes
substrate
electric field
Prior art date
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Application number
JP8283973A
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Japanese (ja)
Inventor
Motokazu Yuasa
基和 湯浅
Takuya Yara
卓也 屋良
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a continuous treatment method of a sheet-like substrate under a pressure near an atm. pressure. SOLUTION: A pair of counter electrodes 3, 4, are disposed in a treating vessel 2 having a sheet introducing port 7 and sheet discharge port 8 sealed to a non-hermetic state to the extent of permitting the leakage of gas. The opposite surface of one or both of these counter electrodes are coated with solid dielectric substances 9. The sheet-like substrate 6 is made to travel continuously between the counter electrodes and simultaneously gases for treatment are continuously brought into contact with the sheet-like base material 6 from the direction reverse from the traveling direction of the substrate. In addition, pulsed electric fields are impressed between the counter electrodes, by which discharge plasma is generated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シート状基材の連
続処理方法及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for continuously treating a sheet-like substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラスチック、金属、紙、繊維等からな
るシート状基材は、家電部材、自動車部品等として汎用
されているが、これらシート状基材の利用価値を高める
目的で、シート状基材成形後にその表面処理が行われる
ことが多い。このような表面処理としては、例えば、シ
ート状基材表面に官能基層を形成したり、放電プラズマ
によりラジカル層を形成したりしてシート状基材表面エ
ネルギーを制御し、また、親水性、撥水性等を付与して
濡れ性、接着性等を改質し、更には、電気特性、光学特
性等に優れた機能を有する膜を形成させる等が挙げられ
る。
2. Description of the Related Art Sheet-like base materials made of plastic, metal, paper, fiber, etc. are widely used as home electric parts, automobile parts and the like. The surface treatment is often performed after the material is formed. As such a surface treatment, for example, a functional group layer is formed on the surface of the sheet-like base material, or a radical layer is formed by discharge plasma to control the surface energy of the sheet-like base material. Examples of the method include imparting water and the like to improve wettability, adhesiveness, and the like, and further forming a film having a function excellent in electric characteristics, optical characteristics, and the like.

【0003】従来、シート状基材の表面を改質し、優れ
た機能を有する膜を表面に形成する方法としては、大気
圧下でのコロナ放電処理による方法、減圧下でのグロー
放電によるプラズマ処理法、プラズマ重合法、プラズマ
CVD法等が知られている。
Conventionally, as a method of modifying the surface of a sheet-like base material to form a film having excellent functions on the surface, a method by corona discharge treatment under atmospheric pressure, a plasma by glow discharge under reduced pressure, A processing method, a plasma polymerization method, a plasma CVD method and the like are known.

【0004】大気圧下でのコロナ放電処理による方法
は、シート状基材の表面処理のドライプロセスとして実
用化されているが、この方法は、シート状基材の表面を
酸化させ、親水化させるのみであり、例えば、撥水性に
改良したり、薄膜をコーティングする等は困難であっ
た。
[0004] A method using corona discharge treatment under atmospheric pressure has been put to practical use as a dry process for surface treatment of a sheet-like substrate, but this method oxidizes the surface of the sheet-like substrate to make it hydrophilic. For example, it was difficult to improve water repellency or coat a thin film.

【0005】減圧下でのグロー放電によるプラズマ処理
法は、表面処理の種々の目的に対応し得る処理方法とし
て、産業的にも広く応用されている。しかし、この処理
方法は、0.01〜10Torrの低圧領域でのグロー
放電プラズマを用いるので、密閉槽、ポンプ等が必要に
なり、装置が大掛かりなものになる等の欠点を有してい
た。
[0005] The plasma processing method using glow discharge under reduced pressure is widely applied industrially as a processing method capable of meeting various purposes of surface treatment. However, since this processing method uses glow discharge plasma in a low pressure range of 0.01 to 10 Torr, a closed tank, a pump, and the like are required, and the apparatus has a drawback that the apparatus becomes large-sized.

【0006】また、連続的にシート状基材の表面処理を
行う方法としては、長尺のシート状基材をロール状に巻
き上げたものを真空チャンバー内に入れ、チャンバー内
でロールからシート状基材を随時に引き出してシート状
基材表面に随時処理を施すバッチ方式、大気圧下から減
圧下へ徐々に排気を行う差動排気方式により処理する方
法等が知られている。しかし、これらの連続処理方法に
ついても、処理室内を排気するために大容量を有する非
常に大きなポンプが必要になるので、処理装置の大型化
が避けられない欠点を有している。
As a method for continuously treating the surface of a sheet-like base material, a roll of a long sheet-like base material is put into a vacuum chamber, and the sheet-like base material is rolled from the roll in the chamber. There are known a batch method in which a material is drawn out as needed and the surface of the sheet-like substrate is treated as needed, and a differential treatment method in which the material is gradually evacuated from atmospheric pressure to reduced pressure. However, these continuous processing methods also have a drawback that a very large pump having a large capacity is required for exhausting the inside of the processing chamber, so that an increase in the size of the processing apparatus is inevitable.

【0007】例えば、シート状基材表面の連続処理を、
種々の目的に対応し得るように減圧下でのグロー放電に
より行う場合には、上述のバッチ方式が用いられるが、
この処理方法では、例えば、表面処理を施すシート状基
材が吸水性の高いプラスチック製シート状基材等である
場合、真空引きに長時間を要したり、ロール等の走行系
が高価になるために、処理品がコスト高となる欠点があ
った。
For example, continuous treatment of the surface of a sheet-like substrate is performed by
When performing by glow discharge under reduced pressure so that it can correspond to various purposes, the above-described batch method is used,
In this treatment method, for example, when the sheet-like substrate to be subjected to the surface treatment is a highly water-absorbent plastic sheet-like substrate or the like, a long time is required for evacuation or a traveling system such as a roll becomes expensive. Therefore, there is a disadvantage that the cost of the processed product is high.

【0008】特開平3−143930号公報には、大気
圧下でシート状基材を連続的に表面処理するために、処
理容器内をヘリウムガス等の処理用ガスに置換した後、
処理用ガスを連続的に導入しつつ大気圧下にシート状基
材を非気密状態にシールされた導入口から導入してプラ
ズマ放電処理を連続的に施す技術が開示されている。し
かしながら、この方法では、シート状基材の走行速度が
約3m/分を超えると、外部空気の巻き込みにより、放
電プラズマ中に空気が混入し、目的を達成することが困
難となる欠点を有していた。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-143930 discloses that after the inside of a processing vessel is replaced with a processing gas such as helium gas in order to continuously surface-treat a sheet-like substrate under atmospheric pressure,
There is disclosed a technique for continuously performing a plasma discharge process by introducing a sheet-shaped substrate under an atmospheric pressure from a non-hermetically sealed inlet while continuously introducing a processing gas. However, this method has a drawback that when the traveling speed of the sheet-shaped substrate exceeds about 3 m / min, air is mixed into the discharge plasma due to entrainment of external air, and it is difficult to achieve the object. I was

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、大気圧近傍の圧力下においても、かつシート状基材
走行速度を速くしても、連続的にシート状基材の表面処
理が可能であるシート状基材の連続処理方法及びその装
置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the present invention provides a method for continuously treating the surface of a sheet-like substrate even at a pressure near the atmospheric pressure and at a high traveling speed of the sheet-like substrate. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for continuous treatment of a sheet-like substrate which are possible.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のシート状基材の
連続処理方法は、気体の漏れを許容しうる程度の非気密
状態にシールされたシート導入口及びシート排出口を備
えた処理容器内に、一対の対向電極を配設し、前記対向
電極の一方又は両方の対向面を固体誘電体で覆い、前記
対向電極の間にシート状基材を連続的に走行させると同
時に、前記シート状基材の走行方向と逆の方向から処理
用ガスを連続的に接触させ、かつ、前記対向電極間にパ
ルス化された電界を印加することにより放電プラズマを
発生させることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a method for continuously treating a sheet-like substrate, comprising a sheet inlet and a sheet outlet which are sealed in a non-hermetic state to such an extent that gas leakage can be tolerated. Inside, a pair of opposing electrodes is provided, one or both opposing surfaces of the opposing electrodes are covered with a solid dielectric, and a sheet-like base material is continuously run between the opposing electrodes, and at the same time, the sheet A discharge plasma is generated by continuously contacting a processing gas from a direction opposite to the running direction of the substrate and applying a pulsed electric field between the opposed electrodes.

【0011】本発明では、上記処理容器内を大気圧近傍
の圧力下において、プラズマ処理が可能である。上記大
気圧近傍の圧力下とは、100〜800Torrの圧力
下を指す。圧力調整が容易で、装置が簡便になる700
〜780Torrの範囲が好ましい。
In the present invention, the plasma processing can be performed in the processing container under a pressure near the atmospheric pressure. The above-mentioned pressure near the atmospheric pressure refers to a pressure of 100 to 800 Torr. Easy pressure adjustment and simple equipment 700
The range of -780 Torr is preferable.

【0012】上記対向電極としては、銅、アルミニウム
等の金属単体、ステンレス、真鍮等の合金、金属間化合
物等からなるものが挙げられる。上記固体誘電体は、電
極の対向面の一方又は双方に、対向面と密着させて配設
する。この際に、固体誘電体によって覆われずに電極同
士が直接対向する部位があるとそこからアーク放電が生
じるため、対向面を完全に覆うように配設する。固体誘
電体の形状は、シート状基材状でもフィルム状でもよい
が、厚すぎると放電プラズマを発生するのに高電圧を要
し、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起こりアーク放
電が発生するため、0.05〜4mmの厚みにすること
が好ましい。
Examples of the counter electrode include those made of a single metal such as copper and aluminum, alloys such as stainless steel and brass, and intermetallic compounds. The solid dielectric is disposed on one or both of the opposing surfaces of the electrode in close contact with the opposing surface. At this time, if there is a portion where the electrodes directly face each other without being covered by the solid dielectric, an arc discharge occurs therefrom. Therefore, the electrodes are disposed so as to completely cover the facing surface. The shape of the solid dielectric may be a sheet-like substrate or a film, but if it is too thick, a high voltage is required to generate discharge plasma, and if it is too thin, dielectric breakdown occurs when a voltage is applied and an arc discharge occurs. Therefore, the thickness is preferably set to 0.05 to 4 mm.

【0013】上記固体誘電体としては、ポリテトラフル
オロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラス
チック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸
化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン
酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。
Examples of the solid dielectric include plastics such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, glass, metal oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide and titanium dioxide, and double oxides such as barium titanate. No.

【0014】特に、25℃環境下における比誘電率が1
0以上のものである固体誘電体を用いれば、低電圧で高
密度の放電プラズマを発生させることができ、高速連続
処理や高速表裏処理に適している。比誘電率の上限は特
に限定されるものではないが、現実の材料では18,5
00程度のものが入手可能であり、本発明に使用できる
特に好ましくは比誘電率が10〜100の固体誘電体で
ある。上記比誘電率が10以上である固体誘電体の具体
例としては、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金
属酸化物、チタン酸バリウム等の複酸化物を挙げること
が出来る。
In particular, the relative dielectric constant under an environment of 25 ° C. is 1
The use of a solid dielectric having a value of 0 or more can generate a high-density discharge plasma at a low voltage, and is suitable for high-speed continuous processing and high-speed front and back processing. The upper limit of the relative permittivity is not particularly limited, but is 18,5 in actual materials.
A solid dielectric having a relative dielectric constant of about 10 to 100 which can be used in the present invention is available on the order of about 00. Specific examples of the solid dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more include metal oxides such as zirconium dioxide and titanium dioxide, and double oxides such as barium titanate.

【0015】チタン酸化合物は強誘電体として知られて
おり、TiO2 単体の場合は、結晶構造で比誘電率が異
なり、ルチル型結晶構造では比誘電率80程度である。
又、Ba,Sr,Pb,Ca,Mg,Zr等の金属の酸
化物とTiO2 との化合物の場合は、比誘電率は約2,
000〜18,500であり、その比誘電率は純度や結
晶性によって変化させることが出来る。
A titanate compound is known as a ferroelectric substance. In the case of TiO 2 alone, the relative permittivity differs depending on the crystal structure, and the relative permittivity is about 80 in the rutile type crystal structure.
In the case of a compound of a metal oxide such as Ba, Sr, Pb, Ca, Mg, and Zr and TiO 2 , the relative dielectric constant is about 2,
000-18,500, and its relative permittivity can be changed by purity or crystallinity.

【0016】一方、上記TiO2 単独の場合は、加熱環
境下では組成変化が激しいため使用環境が制限された
り、通常の皮膜形成方法で得られる皮膜は、固有抵抗が
104Ω・cm程度であるためアーク放電に移行し易く
なるという注意を要する。このためTiO2 単独よりも
Al2 3 を含有させて用いた方がよい。TiO2 とA
2 3 の混合物は、熱的にも安定であるため実用上も
好適である。好ましくは、酸化チタン5〜50重量%、
酸化アルミニウム50〜95重量%で混合された金属酸
化物被膜である。酸化アルミニウムの割合が50重量%
未満であると、アーク放電が発生し易く、95重量%を
超えると放電プラズマ発生に高い印加電圧が必要とな
る。このような皮膜は、比誘電率が10〜14程度、固
有抵抗が10 10程度となり本発明で用いる固体誘電体と
して好適である。
On the other hand, the TiOTwoWhen used alone, heating ring
Use environment was restricted due to drastic composition change in the environment
Therefore, the film obtained by the normal film forming method has a specific resistance
10FourIt is easy to shift to arc discharge because it is about Ωcm
Be careful. For this reason TiOTwoThan alone
AlTwoOThreeIt is better to use it by incorporating it. TiOTwoAnd A
lTwoOThreeThe mixture is thermally stable because it is thermally stable.
It is suitable. Preferably, 5 to 50% by weight of titanium oxide,
Metallic acid mixed with 50-95% by weight of aluminum oxide
Oxide film. 50% by weight of aluminum oxide
If it is less than 95%, arc discharge is likely to occur.
If it exceeds, a high applied voltage is required for discharge plasma generation.
You. Such a film has a relative dielectric constant of about 10 to 14,
Resistance is 10 TenAnd the solid dielectric used in the present invention
It is suitable.

【0017】又、上記酸化ジルコニウムは、単独の場
合、比誘電率は約12程度であり、低い電圧で放電プラ
ズマを発生させるのに有利である。通常、酸化ジルコニ
ウムは酸化イットリウム(Y2 3 )、炭酸カルシウム
(CaCO3 )、酸化マグネシウム(MgO)等を30
重量%以内で添加して、結晶変態による膨張、収縮を防
止し安定化されるているが、このような添加物が添加さ
れてもよい。比誘電率は、添加物の種類や金属酸化物の
結晶性によって決定されるが、少なくとも70重量%は
酸化ジルコニウムであるのが好ましい。例えば、酸化イ
ットリウムが4〜20重量%添加された酸化ジルコニウ
ム被膜は比誘電率が8〜16程度となり、本発明の固体
誘電体として好適である。
When zirconium oxide alone is used, it has a relative dielectric constant of about 12, which is advantageous for generating discharge plasma at a low voltage. Normally, zirconium oxide is composed of 30 parts of yttrium oxide (Y 2 O 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), magnesium oxide (MgO) or the like.
It is added within the range of weight% to prevent expansion and shrinkage due to crystal transformation and is stabilized, but such an additive may be added. The relative dielectric constant is determined by the type of the additive and the crystallinity of the metal oxide, and it is preferable that at least 70% by weight be zirconium oxide. For example, a zirconium oxide film containing 4 to 20% by weight of yttrium oxide has a relative dielectric constant of about 8 to 16, and is suitable as the solid dielectric of the present invention.

【0018】上記固体誘電体の形状は、シート状でもフ
ィルム状でもよいが、厚みが0.01〜4mmであるこ
とが好ましい。厚すぎると誘放電プラズマを発生するの
に高電圧を要し、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起
こりアーク放電が発生するためである。上記固体誘電体
は炭素鋼等の導電体上に、又は、電極上に直接、被膜状
態に形成して用いてもよい。この場合、被膜の厚みは、
薄い方が放電プラズマを発生し易いが、薄すぎるとアー
ク放電が生じ、厚すぎると誘電損失が大きくなり放電プ
ラズマが発生し難く、かつ高温度になったり、被膜にク
ラックが生じたりするため、10〜1,000μmの間
が好ましく、50〜700μmがより好ましい。金属酸
化物被膜は、厚みが均一である方が得られる放電プラズ
マが均一になるので好ましい。
The solid dielectric may be in the form of a sheet or a film, but preferably has a thickness of 0.01 to 4 mm. If the thickness is too large, a high voltage is required to generate the induced discharge plasma. If the thickness is too small, dielectric breakdown occurs when a voltage is applied, and arc discharge occurs. The solid dielectric may be used in the form of a film on a conductor such as carbon steel or directly on an electrode. In this case, the thickness of the coating is
If the thickness is too thin, discharge plasma is easily generated, but if it is too thin, arc discharge occurs, and if it is too thick, dielectric loss increases, discharge plasma hardly occurs, and it becomes high temperature or cracks occur in the coating, It is preferably between 10 and 1,000 μm, more preferably between 50 and 700 μm. It is preferable that the metal oxide film has a uniform thickness because the obtained discharge plasma becomes uniform.

【0019】本発明は、上記対向電極間にパルス化され
た電界を印加することにより放電プラズマを発生させる
ところにひとつの特徴がある。図1にパルス電圧波形の
例を示す。波形(a)、(b)はインパルス型、波形
(c)はパルス型、波形(d)は変調型の波形である。
図1には電圧印加が正負の繰り返しであるものを挙げた
が、正又は負のいずれかの極性側に電圧を印加するタイ
プのパルスを用いてもよい。
The present invention has one feature in that discharge plasma is generated by applying a pulsed electric field between the opposed electrodes. FIG. 1 shows an example of a pulse voltage waveform. The waveforms (a) and (b) are impulse waveforms, the waveform (c) is a pulse waveform, and the waveform (d) is a modulation waveform.
Although FIG. 1 shows a case where the voltage application is repeated positive and negative, a pulse of a type that applies a voltage to either the positive or negative polarity side may be used.

【0020】本発明におけるパルス電圧波形は、ここで
挙げた波形に限定されないが、パルスの立ち上がり時間
及び立ち下がり時間が短いほどプラズマ発生の際のガス
の電離が効率よく行われる。特に、パルスの立ち上がり
時間及び立ち下がり時間が40ns〜100μsである
ことが好ましい。40ns未満では現実的でなく、10
0μsを超えると放電状態がアークに移行しやすく不安
定なものとなる。より好ましくは50ns〜5μsであ
る。なお、ここでいう立ち上がり時間とは、電圧変化が
連続して正である時間、立ち下がり時間とは、電圧変化
が連続して負である時間を指すものとする。さらに、パ
ルス波形、立ち上がり時間、周波数の異なるパルスを用
いて変調を行ってもよい。このような変調は高速連続表
面処理を行うのに適している。
The pulse voltage waveform in the present invention is not limited to the above-mentioned waveforms, but the shorter the rise time and the fall time of the pulse, the more efficient the ionization of the gas during plasma generation. In particular, the rise time and fall time of the pulse are preferably 40 ns to 100 μs. Less than 40 ns is not realistic and 10
If it exceeds 0 μs, the discharge state easily shifts to an arc and becomes unstable. More preferably, it is 50 ns to 5 μs. Here, the rise time refers to the time during which the voltage change is continuously positive, and the fall time refers to the time during which the voltage change is continuously negative. Further, the modulation may be performed using pulses having different pulse waveforms, rise times, and frequencies. Such modulation is suitable for performing high-speed continuous surface treatment.

【0021】パルス電界の周波数は、1kHz〜100
kHzであることが好ましい。1kHz未満であると処
理に時間がかかりすぎ、100kHzを超えるとアーク
放電が発生しやすくなる。また、ひとつのパルス電界が
印加される時間は、1μs〜1000μsであることが
好ましい。1μs未満であると放電が不安定なものとな
り、1000μsを超えるとアーク放電に移行しやすく
なる。より好ましくは、3μs〜200μsである。上
記ひとつのパルス電界が印加される時間とは、図1中に
例を示してあるが、ON、OFFの繰り返しからなるパ
ルス電界における、ひとつのパルスの連続するON時間
を言う。
The frequency of the pulse electric field is 1 kHz to 100
Preferably, it is kHz. If it is less than 1 kHz, it takes too much time for the treatment, and if it exceeds 100 kHz, arc discharge is likely to occur. Further, the time during which one pulse electric field is applied is preferably 1 μs to 1000 μs. If it is less than 1 μs, the discharge becomes unstable, and if it exceeds 1000 μs, it tends to shift to arc discharge. More preferably, it is 3 μs to 200 μs. The time during which the one pulse electric field is applied is shown in FIG. 1 as an example, but refers to a continuous ON time of one pulse in a pulse electric field composed of repetition of ON and OFF.

【0022】上記対向電極に印加する電圧の大きさは適
宜決められるが、電極に印加した際に電界強度が1〜1
00kV/cmとなる範囲にすることが好ましい。1k
V/cm未満であると処理に時間がかかりすぎ、100
kV/cmを超えるとアーク放電が発生しやすくなる。
また、直流が重畳されたパルス電界を印加してもよい。
The magnitude of the voltage applied to the above-mentioned counter electrode can be appropriately determined.
It is preferable to set the range to be 00 kV / cm. 1k
If it is less than V / cm, processing takes too long,
If it exceeds kV / cm, arc discharge is likely to occur.
Further, a pulse electric field on which a direct current is superimposed may be applied.

【0023】本発明においては、表面処理に供されるシ
ート状基材は、上記対向電極間の空間を連続的に走行さ
せるように処理容器内に導入され、排出される。上記シ
ート状基材の導入及び排出は、公知の方法により行うこ
とができる。本発明では、処理容器内は大気圧近傍の圧
力下にあるため、処理容器のシート導入口及びシート排
出口は、気体の漏れを許容しうる程度の非気密状態にシ
ールされればよく、処理容器内の気体が外に漏れること
を遮断する程度までは必要ない。
In the present invention, the sheet-like base material to be subjected to the surface treatment is introduced into the processing vessel so as to continuously travel in the space between the opposed electrodes, and is discharged. The introduction and discharge of the sheet-like substrate can be performed by a known method. In the present invention, since the inside of the processing container is under a pressure close to the atmospheric pressure, the sheet introduction port and the sheet discharge port of the processing container may be sealed in a non-hermetic state enough to allow gas leakage. It is not necessary to prevent gas in the container from leaking out.

【0024】本発明のシート状基材の連続処理において
は、放電プラズマを発生させる対向電極間の空間に存在
する気体(以下、処理用ガスという。)の選択により任
意の処理が可能である。
In the continuous treatment of the sheet-like base material of the present invention, any treatment can be performed by selecting a gas (hereinafter, referred to as a processing gas) existing in a space between the opposed electrodes for generating discharge plasma.

【0025】上記処理用ガスとしてフッ素含有化合物ガ
スを用いることによって、基材表面にフッ素含有基を形
成させて表面エネルギーを低くし、撥水性表面を得るこ
とが出来る。上記フッ素元素含有化合物としては、4フ
ッ化炭素(CF4 )、6フッ化炭素(C2 6 )、6フ
ッ化プロピレン(CF3 CFCF2 )、8フッ化シクロ
ブタン(C4 8 )等のフッ素−炭素化合物、1塩化3
フッ化炭素(CClF 3 )等のハロゲン−炭素化合物、
6フッ化硫黄(SF6 )等のフッ素−硫黄化合物等が挙
げられる。安全上の観点から、有害ガスであるフッ化水
素を生成しない4フッ化炭素、6フッ化炭素、6フッ化
プロピレン、8フッ化シクロブタンを用いることが好ま
しい。
As the processing gas, a fluorine-containing compound gas is used.
To form a fluorine-containing group on the substrate surface.
To reduce the surface energy and obtain a water-repellent surface.
Can be. As the fluorine element-containing compound, 4
Carbon (CF)Four), Carbon hexafluoride (CTwoF6), 6F
Propylene nitride (CFThreeCFCFTwo), Octafluorocyclo
Butane (CFourF8) And other fluorine-carbon compounds, monochloride 3
Fluorocarbon (CCIF) ThreeHalogen-carbon compounds such as
Sulfur hexafluoride (SF6) And other fluorine-sulfur compounds
I can do it. Fluorinated water, a harmful gas, from a safety perspective
Fluorocarbon, Hexafluorocarbon, Hexafluoride that does not generate element
It is preferable to use propylene and octafluorocyclobutane.
New

【0026】また、処理用ガスとして以下のような酸素
元素含有化合物、窒素元素含有化合物、硫黄元素含有化
合物を用いて、基材表面にカルボニル基、水酸基、アミ
ノ基等の親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高
くし、親水性表面を得ることが出来る。
Further, a hydrophilic functional group such as a carbonyl group, a hydroxyl group or an amino group is formed on the surface of a substrate by using the following oxygen element-containing compound, nitrogen element-containing compound and sulfur element-containing compound as a processing gas. As a result, the surface energy can be increased, and a hydrophilic surface can be obtained.

【0027】上記酸素元素含有化合物としては、酸素、
オゾン、水、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、二
酸化窒素の他、メタノール、エタノール等のアルコール
類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メタ
ナール、エタナール等のアルデヒド類等の酸素元素を含
有する有機化合物等が挙げられる。これらは単独でも2
種以上を混合して用いてもよい。さらに、上記酸素元素
含有化合物と、メタン、エタン等の炭化水素化合物のガ
スを混合して用いてもよい。また、上記酸素元素含有化
合物に50体積%以下でフッ素元素含有化合物を添加す
ることにより親水化が促進される。フッ素元素含有化合
物としては上記例示と同様のものを用いればよい。上記
窒素元素含有化合物としては、窒素、アンモニア等が挙
げられる。上記窒素元素含有化合物と水素を混合して用
いてもよい。上記硫黄元素含有化合物としては、二酸化
硫黄、三酸化硫黄等が挙げられる。また、硫酸を気化さ
せて用いることも出来る。これらは単独でも2種以上を
混合して用いてもよい。
As the oxygen element-containing compound, oxygen,
Contains oxygen elements such as ozone, water, carbon monoxide, carbon dioxide, nitric oxide, nitrogen dioxide, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and aldehydes such as methanal and ethanal. Organic compounds and the like can be mentioned. These alone are 2
Mixtures of more than one species may be used. Further, the oxygen-containing compound and a gas of a hydrocarbon compound such as methane and ethane may be mixed and used. Addition of the fluorine element-containing compound to the oxygen element-containing compound at 50% by volume or less promotes hydrophilicity. As the fluorine element-containing compound, the same compounds as those exemplified above may be used. Examples of the nitrogen element-containing compound include nitrogen and ammonia. The nitrogen element-containing compound and hydrogen may be used as a mixture. Examples of the sulfur element-containing compound include sulfur dioxide and sulfur trioxide. Further, sulfuric acid can be vaporized and used. These may be used alone or in combination of two or more.

【0028】また、分子内に親水性基と重合性不飽和結
合を有するモノマーの雰囲気下で処理を行うことによ
り、親水性の重合膜を堆積させることも出来る。上記親
水性基としては、水酸基、スルホン酸基、スルホン酸塩
基、1級若しくは2級又は3級アミノ基、アミド基、4
級アンモニウム塩基、カルボン酸基、カルボン酸塩基等
の親水性基等が挙げられる。また、ポリエチレングリコ
ール鎖を有するモノマーを用いても同様に親水性重合膜
を堆積することが出来る。上記モノマーとしては、(メ
タ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ
メチルアクリルアミド、(メタ)アクリル酸ナトリウ
ム、(メタ)アクリル酸カリウム、スチレンスルホン酸
ナトリウム、アリルアルコール、アリルアミン、ポリエ
チレングリコールジ(メタ)アクリル酸エステル等が挙
げられる。これらのモノマーは、単独または混合して用
いられる。
Further, by performing the treatment in an atmosphere of a monomer having a hydrophilic group and a polymerizable unsaturated bond in the molecule, a hydrophilic polymer film can be deposited. Examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a sulfonic group, a sulfonic group, a primary or secondary or tertiary amino group, an amide group,
And hydrophilic groups such as quaternary ammonium bases, carboxylic acid groups and carboxylic acid groups. In addition, a hydrophilic polymer film can be similarly deposited by using a monomer having a polyethylene glycol chain. Examples of the monomer include (meth) acrylic acid, (meth) acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, sodium (meth) acrylate, potassium (meth) acrylate, sodium styrenesulfonate, allyl alcohol, allylamine, and polyethylene glycol diamine. (Meth) acrylic acid esters and the like. These monomers are used alone or as a mixture.

【0029】さらに、Si、Ti、Sn等の金属の金属
−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラー
ト等の処理用ガスを用いて、SiO2 、TiO2 、Sn
2等の金属酸化物薄膜を形成させ、基材表面に電気
的、光学的機能を与えることが出来る。
Further, using a processing gas such as a metal-hydrogen compound, a metal-halogen compound, or a metal alcoholate of a metal such as Si, Ti, or Sn, SiO 2 , TiO 2 , Sn
By forming a thin film of a metal oxide such as O 2 , electrical and optical functions can be given to the substrate surface.

【0030】経済性及び安全性の観点から、上記処理用
ガスが不活性ガスによって希釈された雰囲気中で処理を
行うことが好ましい。不活性ガスとしては、ヘリウム、
ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス、窒素気体等が
挙げられる。これらは単独でも2種以上を混合して用い
てもよい。従来、大気圧近傍の圧力下においては、ヘリ
ウムの存在下の処理が行われてきたが、本発明のパルス
化された電界を印加する方法によれば、ヘリウムに比較
して安価なアルゴン、窒素気体中における安定した処理
が可能である。
From the viewpoint of economy and safety, it is preferable to perform the treatment in an atmosphere in which the treatment gas is diluted with an inert gas. Helium, as an inert gas,
Rare gases such as neon, argon, and xenon, and nitrogen gas are exemplified. These may be used alone or in combination of two or more. Conventionally, treatment has been performed in the presence of helium under a pressure near atmospheric pressure. However, according to the method of applying a pulsed electric field of the present invention, argon and nitrogen are inexpensive compared to helium. Stable processing in gas is possible.

【0031】本発明においては、対向電極の間にシート
状基材を連続的に走行させると同時に、上記処理用ガス
を処理容器内に供給する。この際に、上記処理用ガス
を、シート状基材の走行方向と逆の方向から連続的に接
触させるところに、本発明のひとつの特徴がある。上記
処理用ガスを、上記シート状基材の走行方向と逆の方向
から連続的に接触させるように供給することにより、放
電プラズマが発生する空間中に空気を巻き込むことを減
少させることができ、これにより処理能力の低下を未然
に防ぐことができる。上記逆の方向については、後に詳
しく例示をもって説明する。
In the present invention, the above-mentioned processing gas is supplied into the processing vessel at the same time as the sheet-like substrate is continuously run between the counter electrodes. At this time, one feature of the present invention resides in that the processing gas is continuously brought into contact with the sheet-like substrate in a direction opposite to the running direction. By supplying the processing gas so as to continuously contact from the direction opposite to the running direction of the sheet-like substrate, it is possible to reduce the entrapment of air into the space where discharge plasma is generated, As a result, a reduction in processing capacity can be prevented. The opposite direction will be described later in detail with examples.

【0032】本発明2のシート状基材の連続処理装置
は、気体の漏れを許容しうる程度の非気密状態にシール
されたシート導入口及びシート排出口を備えた処理容器
内に、一対の対向電極が配設され、前記対向電極の一方
又は両方の対向面が固体誘電体で覆われており、前記対
向電極の間にシート状基材を連続的に走行させるように
なされており、前記シート状基材の走行方向と逆の方向
から処理用ガスを連続的に接触させるように配設したガ
ス流発生機構を有し、前記対向電極間にパルス化された
電界を印加することにより放電プラズマが発生するよう
になされていることを特徴とする。
The continuous processing apparatus for a sheet-like substrate according to the second aspect of the present invention includes a pair of a processing container having a sheet inlet and a sheet outlet sealed in a non-hermetic state capable of permitting gas leakage. An opposing electrode is provided, one or both opposing surfaces of the opposing electrode are covered with a solid dielectric, and a sheet-shaped substrate is continuously run between the opposing electrodes, It has a gas flow generating mechanism arranged to continuously contact the processing gas from the direction opposite to the running direction of the sheet-like substrate, and discharges by applying a pulsed electric field between the counter electrodes. It is characterized in that plasma is generated.

【0033】上記シート状基材の連続処理装置として
は、以下のようなものが挙げられる。図2は、上記シー
ト状基材の連続処理装置の一例の断面図である。図2の
装置は、電源部1、処理容器2、上部電極3、下部電極
4、ターボブロアーによるガス流発生機構5、シート状
基材6、シート導入口7、シート排出口8、固体誘電体
9、ガス導入管10、ガス排出口11、固体誘電体製側
壁12、ガス流路13、及び、シート状基材走行系一式
から構成される。固体誘電体側壁12は、対向電極間の
放電プラズマが発生する空間を囲むように、シート状基
材の走行方向に沿って設けられ、処理用ガスが周囲に拡
散するのを防止するものである。
Examples of the continuous processing apparatus for the sheet-like base material include the following. FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of the continuous sheet-like substrate processing apparatus. The apparatus shown in FIG. 2 includes a power supply unit 1, a processing vessel 2, an upper electrode 3, a lower electrode 4, a gas flow generating mechanism 5 using a turbo blower, a sheet-like substrate 6, a sheet inlet 7, a sheet outlet 8, a solid dielectric. 9, a gas inlet tube 10, a gas outlet 11, a solid dielectric side wall 12, a gas flow path 13, and a set of sheet-like substrate traveling systems. The solid dielectric side wall 12 is provided along the running direction of the sheet-shaped base material so as to surround a space where discharge plasma is generated between the opposed electrodes, and prevents the processing gas from diffusing to the surroundings. .

【0034】図2では、1組の電極しか示されていない
が、必要に応じて、多数組の電極を設置し、上記シート
状基材6が放電プラズマに接触する距離を長くし、高速
で上記シート状基材を走行させてもよい。図3は多数組
の電極を有する処理装置の例である。各々の電極間に異
なる種類の処理用ガスを導入して、処理層を多段に形成
させることも出来る。
Although only one set of electrodes is shown in FIG. 2, a large number of sets of electrodes may be provided as necessary to increase the distance at which the sheet-shaped substrate 6 comes into contact with the discharge plasma, thereby increasing the speed. The sheet-like substrate may be run. FIG. 3 is an example of a processing apparatus having many sets of electrodes. By introducing different types of processing gases between the electrodes, the processing layers can be formed in multiple stages.

【0035】上記電源部1は、上述した範囲のパルス化
された電界を印加することが出来るものである。以下、
電源部1について詳述する。図4に、このようなパルス
電界を印加する際の電源のブロック図を示す。さらに、
図5に、電源の等価回路図の一例を示す。図5にSWと
記されているのはスイッチとして機能する半導体素子で
ある。上記スイッチとして500ns以下のターンオン
時間及びターンオフ時間を有する半導体素子を用いるこ
とにより、上述のような電界強度が1〜100kV/c
mであり、かつ、パルスの立ち上がり時間及び立ち下が
り時間が40ns〜100μsであるような高電圧かつ
高速のパルス電界を実現することが出来る。
The power supply unit 1 can apply a pulsed electric field in the above-described range. Less than,
The power supply unit 1 will be described in detail. FIG. 4 shows a block diagram of a power supply when such a pulsed electric field is applied. further,
FIG. 5 shows an example of an equivalent circuit diagram of the power supply. In FIG. 5, SW is a semiconductor element functioning as a switch. By using a semiconductor element having a turn-on time and a turn-off time of 500 ns or less as the switch, the electric field strength as described above is 1 to 100 kV / c.
m, and a high-voltage and high-speed pulsed electric field having a pulse rise time and a fall time of 40 ns to 100 μs can be realized.

【0036】以下、図5の等価回路図を参照して、電源
の原理を簡単に説明する。+Eは、正極性の直流電圧供
給部、−Eは、負極性の直流電圧供給部である。SW1
〜4は、上記のような高速半導体素子から構成されるス
イッチ素子である。D1〜4はダイオードを示してい
る。I1 〜I4 は電流の流れ方向を表している。
Hereinafter, the principle of the power supply will be briefly described with reference to the equivalent circuit diagram of FIG. + E is a positive DC voltage supply unit, and -E is a negative DC voltage supply unit. SW1
Reference numerals 4 to 4 denote switch elements composed of the high-speed semiconductor elements as described above. D1 to D4 indicate diodes. I 1 to I 4 indicate the direction of current flow.

【0037】第一に、SW1がONにすると、正極性の
負荷が電流I1 の流れ方向に充電する。次に、SW1が
OFFになってから、SW2を瞬時にONにすることに
より、充電された電荷が、SW2とD4を通ってI3
方向に充電される。また次に、SW2がOFFになって
から、SW3をONにすると、負極性の負荷が電流I2
の流れ方向に充電する。次に、SW3がOFFになって
から、SW4を瞬時にONにすることにより、充電され
た電荷が、SW4とD2を通ってI4 の方向に充電され
る。上記一連の操作を繰り返し、図6の出力パルスを得
ることが出来る。表1にこの動作表を示す。
[0037] First, SW1 is when ON, the positive load is charged in the flow direction current I 1. Then, the SW1 is turned OFF, by turning ON the SW2 instantaneously, the electric charge charged is charged in the direction of I 3 through SW2 and D4. Next, when the switch SW3 is turned on after the switch SW2 is turned off, the load having the negative polarity causes the current I 2
Charge in the direction of flow. Next, the SW3 is turned OFF, by turning ON the SW4 instantaneously, the electric charge charged is charged in the direction of I 4 through SW4 and D2. By repeating the above series of operations, the output pulse of FIG. 6 can be obtained. Table 1 shows this operation table.

【表1】 この回路の利点は、負荷のインピーダンスが高い場合で
あっても、充電されている電荷をSW2とD4又はSW
4とD2を動作させることによって確実に放電すること
が出来る点、及び、高速ターンオンのスイッチ素子であ
るSW1、SW3を使って高速に充電を行うことが出来
る点にあり、このため、図6のように立ち上がり時間、
立ち下がり時間の非常に早いパルス信号を得ることが出
来る。
[Table 1] The advantage of this circuit is that even if the impedance of the load is high, the charged charge is transferred to SW2 and D4 or SW4.
4 and D2 can be reliably discharged, and high-speed charge can be performed using SW1 and SW3 which are high-speed turn-on switch elements. So the rise time,
A pulse signal having a very fast fall time can be obtained.

【0038】上記処理容器2としては特に限定されず、
例えば、ステンレス製のもの(SUS304)、他の金
属製のもの、ガラス製のもの、プラスチック製のもの等
があげらる。上記処理容器2には、その両側壁に、上記
シート状基材6が導入されるシート導入口7と上記シー
ト状基材6の表面処理終了部が排出されるシート排出口
8とがそれぞれ設けられている。上記シート状基材6
は、上記処理容器2外部に設けられたロールによって、
上記シート導入口7から上記シート排出口8へと搬送さ
れる。上記シート導入口7及び上記シート排出口8は、
上記処理容器2内部の充満ガスの漏れを許容しうる程度
の非気密状態にシールされており、例えば、ポンプによ
りわずかに連続的に排気可能である構造を有しているも
の等が好ましい。
The processing vessel 2 is not particularly limited.
For example, stainless steel (SUS304), other metal, glass, plastic, and the like can be given. The processing container 2 is provided on both side walls thereof with a sheet inlet 7 into which the sheet-shaped substrate 6 is introduced and a sheet outlet 8 through which a surface treatment end portion of the sheet-shaped substrate 6 is discharged. Have been. The above-mentioned sheet substrate 6
Is provided by a roll provided outside the processing container 2.
The sheet is conveyed from the sheet inlet 7 to the sheet outlet 8. The sheet inlet 7 and the sheet outlet 8 are
It is preferable that the processing container 2 be sealed in a non-hermetic state to the extent that leakage of the filling gas inside the processing container 2 can be tolerated.

【0039】上記上部電極3及び上記下部電極4の配置
構造としては、図2に示された平行平板型構造のほか、
同軸円筒型、円筒対向平板型、球対向平板型、双曲面対
向型等の構造でもよい。上部電極3と下部電極4との間
の距離は、固体誘電体9の厚み、シート状基材6の厚
み、印加電圧の大きさ等により異なるが、走行中のシー
ト状基材6が上部電極3に触れず、放電プラズマの均一
性が損なわれない範囲である、1〜50mm程度が好ま
しい。
As the arrangement structure of the upper electrode 3 and the lower electrode 4, in addition to the parallel plate type structure shown in FIG.
A structure such as a coaxial cylindrical type, a cylindrical opposed flat plate type, a spherical opposed flat plate type, and a hyperboloid opposed type may be used. The distance between the upper electrode 3 and the lower electrode 4 varies depending on the thickness of the solid dielectric 9, the thickness of the sheet-like substrate 6, the magnitude of the applied voltage, and the like. No. 3 is preferred, which is within a range where the uniformity of the discharge plasma is not impaired, that is, about 1 to 50 mm.

【0040】上記固体誘電体9は、上記下部電極4の上
記上部電極3に臨む面を完全に覆うように配設されてい
る。逆に、上記上部電極3の上記下部電極4に臨む面に
配設されてもよい。上記シート状基材6が金属等の導電
性材料の場合には、上部電極3及び下部電極4の両方の
対向面に配設することが好ましい。
The solid dielectric 9 is provided so as to completely cover the surface of the lower electrode 4 facing the upper electrode 3. Conversely, it may be arranged on the surface of the upper electrode 3 facing the lower electrode 4. When the sheet-shaped substrate 6 is made of a conductive material such as a metal, it is preferable to dispose the sheet-shaped substrate 6 on both surfaces of the upper electrode 3 and the lower electrode 4.

【0041】図2のシート状基材の連続処理装置は、上
記処理用ガスを上記シート状基材6の表面にその走行方
向と逆の方向から連続的に接触させるように配設したガ
ス流発生機構を有している。上記ガス流発生機構として
は、例えば、図2に示されるシート状基材排出側から導
入側にポンプやブロアー等で電極間の空間に存在する処
理用ガスを循環させるガス流発生機構5のほか、例え
ば、図7に示されるノズル状のガス供給器によってガス
を吹き出すガス流発生機構、図8に示されるシート状基
材の処理面に対向する電極に所望の方向に上記処理用ガ
スを供給する孔を設けて、ガスを吹き出すガス流発生機
構、図9に示されるシート状基材導入側電極端部付近か
らポンプで吸い込むガス流発生機構、図10に示される
シート状基材排出側電極端部付近からポンプやブロアー
等でガスを吹き出すガス流発生機構、図11に示される
ファンで送風するガス流発生機構等が挙げられる。
In the apparatus for continuously treating a sheet-like substrate shown in FIG. 2, a gas flow disposed so that the above-mentioned processing gas is continuously brought into contact with the surface of the above-mentioned sheet-like substrate 6 in a direction opposite to the running direction. It has a generating mechanism. Examples of the gas flow generating mechanism include a gas flow generating mechanism 5 that circulates a processing gas existing in the space between the electrodes by a pump, a blower, or the like from the sheet-shaped base material discharge side to the introduction side shown in FIG. For example, a gas flow generating mechanism that blows out gas by a nozzle-shaped gas supply device shown in FIG. 7, and supplies the processing gas in a desired direction to an electrode facing a processing surface of a sheet-like substrate shown in FIG. A gas flow generating mechanism that blows out a gas by providing holes, a gas flow generating mechanism that pumps in from the vicinity of the sheet-like base material introduction side electrode end shown in FIG. 9, and a sheet-like base material discharge side electrode shown in FIG. A gas flow generating mechanism that blows out gas from the vicinity of the extreme part by a pump, a blower, or the like, a gas flow generating mechanism that blows air by a fan shown in FIG.

【0042】図7の14、図8の15、図9、図10の
16、図11の17は、上記ガス流発生機構をそれぞれ
表す。図11の17は、送風機である。
Reference numerals 14 in FIG. 7, 15 in FIG. 8, FIG. 9, 16 in FIG. 10, and 17 in FIG. Reference numeral 17 in FIG. 11 denotes a blower.

【0043】図2のガス流発生機構5は、処理容器側壁
に反射するガス流の影響が少なく、ガスの再利用が容易
であるので、特に好ましい例である。上記ガス発生機構
5として、シート導入口7側にガス吹き出し口より口径
が大きいガス吸い込み口を有し、シート排出口8側にス
リット状のガス吹き出し口を有しているものを用いる
と、高速ガス流を均一に発生しやすくなり、処理用ガス
の消費効率が向上させることが出来る。上記ガス流を効
率良く発生させるために、図2に示されるように、ガス
流が通らない側には、固体誘電体製の側壁を設けてもよ
い。
The gas flow generating mechanism 5 shown in FIG. 2 is a particularly preferable example because the influence of the gas flow reflected on the side wall of the processing vessel is small and the gas can be easily reused. When the gas generating mechanism 5 has a gas inlet on the sheet inlet 7 side and a gas inlet larger in diameter than the gas outlet and a slit-shaped gas outlet on the sheet outlet 8 side, a high speed is used. A gas flow can be easily generated uniformly, and the consumption efficiency of the processing gas can be improved. In order to generate the gas flow efficiently, a side wall made of a solid dielectric may be provided on the side where the gas flow does not pass, as shown in FIG.

【0044】図2の連続処理装置は、上記シート状基材
6の処理を行う片面側にガス流を発生させているが、両
面処理を行う場合には、上記シート状基材6の両側で上
記ガス流を発生させてもよい。また、ガス流路13の途
中に処理用ガス濃度検出用センサーを配置し、ガス流中
の処理用ガス濃度制御を行ったり、不要ガスの分離器を
設けて処理用ガスの純度制御等を行うことも出来る。
In the continuous processing apparatus shown in FIG. 2, a gas flow is generated on one side of the sheet-like substrate 6 where the processing is performed. The gas flow may be generated. In addition, a sensor for detecting the concentration of the processing gas is disposed in the middle of the gas flow path 13 to control the concentration of the processing gas in the gas flow, or to provide a separator for the unnecessary gas to control the purity of the processing gas. You can do it.

【0045】上記処理用ガスは、流量制御され、ガス導
入管10から処理容器2内部に導入される。不活性ガス
により希釈されたガスや、複数種類の混合ガスを用いる
場合、各々のガスの流量や質量の違いを考慮し、充分混
合した後に上記処理容器2内に導入するのが好ましい。
上記処理容器2内の過剰な処理用ガスは、ガス排出口1
1から排出される。この後、大気放出されてもよいし、
再び上記処理容器2内に導入されてもよい。
The processing gas is flow-controlled, and is introduced into the processing vessel 2 from the gas introduction pipe 10. When a gas diluted with an inert gas or a mixed gas of a plurality of types is used, it is preferable that the gas is sufficiently mixed and then introduced into the processing container 2 in consideration of a difference in flow rate and mass of each gas.
Excessive processing gas in the processing container 2 is supplied to the gas outlet 1
Emitted from 1. After this, it may be released to the atmosphere,
It may be introduced again into the processing container 2.

【0046】上記ガス流発生機構から供給される処理用
ガスの流速は、上記シート状基材の走行速度、上記シー
ト状基材の導入に要する導入口の気密性、上記シート状
基材の種類等によって調整される。上記処理用ガスの流
速が、シート状基材の走行速度以上になるようにするこ
とが好ましい。
The flow rate of the processing gas supplied from the gas flow generating mechanism is determined by the running speed of the sheet-like substrate, the airtightness of the inlet required for introducing the sheet-like substrate, and the type of the sheet-like substrate. And so on. It is preferable that the flow rate of the processing gas be equal to or higher than the traveling speed of the sheet-shaped substrate.

【0047】本発明のシート状基材の連続処理方法及び
装置の対象となるシート状基材は特に限定されず、プラ
スチック、金属、ガラス、紙、繊維、不織布等に適用可
能である。
The sheet-like substrate to be subjected to the method and apparatus for continuous treatment of the sheet-like substrate of the present invention is not particularly limited, and is applicable to plastic, metal, glass, paper, fiber, nonwoven fabric and the like.

【0048】[0048]

【作用】本発明のシート状基材の連続処理方法は、処理
用ガスをシート状基材の表面にその走行方向と逆の方向
から連続的に接触させるので、放電プラズマ中の巻き込
み空気が減少され、大気圧近傍の圧力下で高速で連続的
にシート状基材の連続処理を行うことができる。また、
上記放電プラズマは、パルス化された電界を印加するこ
とにより発生されるものであるため、従来の方法よりも
処理用ガスの選択の幅が広く、安定した放電状態を実現
可能な電圧条件等の範囲も広い。さらに、パルス化され
た電界を印加することにより、より高密度の放電プラズ
マを発生させることが可能であり、高速連続処理に対応
するものとなっている。
According to the method for continuously treating a sheet-like substrate of the present invention, the processing gas is continuously brought into contact with the surface of the sheet-like substrate in a direction opposite to the running direction, so that air entrained in the discharge plasma is reduced. Thus, the continuous processing of the sheet-like base material can be continuously performed at a high speed under a pressure close to the atmospheric pressure. Also,
Since the discharge plasma is generated by applying a pulsed electric field, the range of selection of the processing gas is wider than that of the conventional method, and a voltage condition or the like that can realize a stable discharge state. The range is wide. Furthermore, by applying a pulsed electric field, it is possible to generate a higher density discharge plasma, which corresponds to high-speed continuous processing.

【0049】[0049]

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。なお、以下の実施例では、図5の等価回路図
による高電圧パルス電源(ハイデン研究所社製、半導体
素子:IXYS社製、型番IXBH40N160−62
7Gを使用)を用いた。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following embodiment, a high-voltage pulse power supply (manufactured by Heiden Laboratories, semiconductor element: IXYS, model number IXBH40N160-62) according to the equivalent circuit diagram of FIG.
7G).

【0050】実施例1〜3 ガス流発生器5としてターボブロアーで循環させる機構
を具した図2に示した装置(電極幅350×長さ150
mm)を用い、以下に示した操作により、厚み50μ
m、幅300mmのポリエチレンテレフタレート(東レ
社製ルミラーT50、接触角70度)フィルムの表面に
表2に示した処理条件で撥水処理を施した。処理後のフ
ィルム表面の静的接触角を測定した。
Examples 1 to 3 The apparatus shown in FIG. 2 (electrode width 350 × length 150) provided with a mechanism for circulating by a turbo blower as the gas flow generator 5
mm) and a thickness of 50 μm by the operation described below.
A water-repellent treatment was performed on the surface of a polyethylene terephthalate (L, mirror, T50 manufactured by Toray Industries, contact angle 70 °) film having a width of 300 mm and a width of 300 mm under the processing conditions shown in Table 2. The static contact angle of the film surface after the treatment was measured.

【0051】静的接触角の測定は、処理後のフィルムか
ら任意に1m切り出し、2mmの水滴を10cm間隔で
液滴し共和界面科学社製の接触角測定装置(商品名CA
−X150)を用いて静的接触角を測定し、最大値及び
最小値を表2に併記した。
The static contact angle was measured by arbitrarily cutting 1 m from the processed film, dropping 2 mm water droplets at 10 cm intervals, and measuring the contact angle with Kyowa Interface Science Co., Ltd.
-X150), the static contact angle was measured, and the maximum value and the minimum value were also shown in Table 2.

【0052】<操作>まず、被処理体であるポリエチレ
ンテレフタレートフィルム巻重体を巻き出しロールにセ
ットし、フィルムを導入口7→電極間→排出口8の順で
通し、巻き取りロールに固定した。その後、導入口7、
排出口8を閉じ、処理容器2内部の空気をガス導入管1
1から所定のガス流量の処理用ガスを供給して置換し大
気圧とした。続いて、ガス流発生器5によって電極間に
所望の流速のガス流を発生させ、巻き取りロールを回転
し導入口7から排出口8の方向に所定の速度でフィルム
を連続的走行させた後、表2に示した条件のパルス化さ
れた電界(電圧波形:図1の(a))を印加することに
より電極間に放電プラズマを発生させて連続的に処理し
た。
<Operation> First, a polyethylene terephthalate film wound body to be processed was set on an unwinding roll, and the film was passed through the inlet 7 → between the electrodes → the outlet 8 in this order, and was fixed to a winding roll. Then, the inlet 7,
The outlet 8 is closed, and the air inside the processing container 2 is exhausted from the gas introduction pipe 1.
A processing gas having a predetermined gas flow rate from 1 was supplied and replaced with the processing gas to atmospheric pressure. Subsequently, a gas flow having a desired flow rate is generated between the electrodes by the gas flow generator 5, and the film is continuously run at a predetermined speed from the inlet 7 to the outlet 8 by rotating the winding roll. By applying a pulsed electric field (voltage waveform: (a) of FIG. 1) under the conditions shown in Table 2, discharge plasma was generated between the electrodes to continuously process.

【0053】実施例4及び5 親水化処理を目的に、実施例1〜3で用いた装置、操作
により、表2に示す条件で表面処理を行った。接触角測
定の結果も表2に併記した。
Examples 4 and 5 For the purpose of hydrophilic treatment, surface treatment was carried out under the conditions shown in Table 2 by using the apparatus and operation used in Examples 1 to 3. The results of the contact angle measurement are also shown in Table 2.

【0054】比較例1 パルス化された電界の代わりに、sin波形の電圧を印
加したこと以外は実施例1と同様にして処理を行おうと
したが、放電が発生するために10kV以上の電圧を必
要とし、放電状態はアーク放電であったために、被処理
体であるポリエチレンテレフタレートフィルムが溶融し
てしまい、表面処理を行うことが出来なかった。参考の
ために、Arガスに代えてHeガスを用いてsin波形
電圧により処理を行った結果を表2に示す。
Comparative Example 1 Processing was performed in the same manner as in Example 1 except that a sine waveform voltage was applied instead of a pulsed electric field. However, a voltage of 10 kV or more was applied to generate a discharge. Since it was necessary and the discharge state was arc discharge, the polyethylene terephthalate film as the object to be processed melted, and the surface treatment could not be performed. For reference, Table 2 shows the results of processing using a sine waveform voltage using He gas instead of Ar gas.

【0055】比較例2 図2に示した装置において、被処理体であるポリエチレ
ンテレフタレートフィルムの走行方向を逆にしたこと以
外は実施例1と同様にして、処理用ガスをフィルムの走
行方向と同じ方向から接触させて処理を行った。接触角
測定の結果は表2に記すように実施例1に劣るものであ
った。
Comparative Example 2 In the apparatus shown in FIG. 2, the processing gas was the same as the running direction of the film in the same manner as in Example 1 except that the running direction of the polyethylene terephthalate film as the object to be processed was reversed. The treatment was performed by contacting from the directions. The results of the contact angle measurement were inferior to Example 1 as shown in Table 2.

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】実施例から明らかなように、本発明は、従
来技術に比べ高速で均一な連続表面処理が可能である。
As is clear from the examples, the present invention enables a high-speed and uniform continuous surface treatment as compared with the prior art.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明のシート状基材の連続処理方法及
び装置は、上述の構成よりなるので、シート状基材の表
面を均一かつ比較的高速で連続的に表面処理でき、容易
に表面処理工程をインライン化できる。
Since the method and apparatus for continuous treatment of a sheet-like substrate of the present invention have the above-mentioned constitution, the surface of the sheet-like substrate can be treated continuously at a relatively high speed, and the surface can be easily treated. Processing steps can be inlined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のパルス化された電界の例を示す電
圧波形図。
FIG. 1 is a voltage waveform diagram showing an example of a pulsed electric field according to the present invention.

【図2】 本発明のシート状基材の連続処理装置の例
を示す模式断面図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a continuous processing apparatus for a sheet-like substrate according to the present invention.

【図3】 本発明のシート状基材の連続処理装置の例
を示す模式断面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a continuous processing apparatus for a sheet-like substrate according to the present invention.

【図4】 パルス化された電界を発生させる電源のブ
ロック図。
FIG. 4 is a block diagram of a power supply that generates a pulsed electric field.

【図5】 パルス化された電界を発生させる電源の等
価回路図。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a power supply that generates a pulsed electric field.

【図6】 パルス化された電界の動作表に対応する出
力パルス信号の図。
FIG. 6 is a diagram of an output pulse signal corresponding to an operation table of a pulsed electric field.

【図7】 ガス流発生機構の例を示す模式図。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a gas flow generation mechanism.

【図8】 ガス流発生機構の例を示す模式図。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a gas flow generation mechanism.

【図9】 ガス流発生機構の例を示す模式図。FIG. 9 is a schematic view showing an example of a gas flow generating mechanism.

【図10】 ガス流発生機構の例を示す模式図。FIG. 10 is a schematic view showing an example of a gas flow generating mechanism.

【図11】 ガス流発生機構の例を示す模式図。FIG. 11 is a schematic view showing an example of a gas flow generating mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源部(高電圧パルス電源) 2 処理容器 3 上部電極 4 下部電極 5 ターボブロアーによるガス流発生機構 6 シート状基材 7 シート導入口 8 シート排出口 9 固体誘電体 10 ガス導入管 11 ガス排出口 12 固体誘電体製側壁 13 ガス流路 14 ノズル 15 多数の孔が設けられた電極 16 ポンプ 17 送風器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply part (high voltage pulse power supply) 2 Processing container 3 Upper electrode 4 Lower electrode 5 Gas flow generation mechanism by turbo blower 6 Sheet base material 7 Sheet inlet 8 Sheet outlet 9 Solid dielectric 10 Gas inlet pipe 11 Gas exhaust Outlet 12 Side wall made of solid dielectric 13 Gas flow path 14 Nozzle 15 Electrode provided with many holes 16 Pump 17 Blower

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気体の漏れを許容しうる程度の非気密状
態にシールされたシート導入口及びシート排出口を備え
た処理容器内に、一対の対向電極を配設し、前記対向電
極の一方又は両方の対向面を固体誘電体で覆い、前記対
向電極の間にシート状基材を連続的に走行させると同時
に、前記シート状基材の走行方向と逆の方向から処理用
ガスを連続的に接触させ、かつ、前記対向電極間にパル
ス化された電界を印加することにより放電プラズマを発
生させることを特徴とするシート状基材の連続処理方
法。
1. A pair of counter electrodes are provided in a processing container having a sheet inlet and a sheet outlet sealed in a non-hermetic state to a degree that gas leakage can be tolerated, and one of the counter electrodes is provided. Or, both opposing surfaces are covered with a solid dielectric, and at the same time the sheet-shaped base material is continuously run between the counter electrodes, and the processing gas is continuously fed from the direction opposite to the running direction of the sheet-shaped base material. And generating a discharge plasma by applying a pulsed electric field between the opposed electrodes.
【請求項2】 パルス化された電界における、電圧立ち
上がり時間及び立ち下がり時間が40ns〜100μ
s、電界強度が1〜100kV/cmとなされているこ
とを特徴とする請求項1に記載のシート状基材の連続処
理方法。
2. The voltage rise time and fall time in a pulsed electric field are 40 ns to 100 μm.
2. The method according to claim 1, wherein the electric field strength is 1 to 100 kV / cm.
【請求項3】 パルス化された電界における、ひとつの
パルス電界が印加される時間が1μs〜1000μs、
周波数が1kHz〜100kHzとなされていることを
特徴とする請求項1又は2に記載のシート状基材の連続
処理方法。
3. The method according to claim 1, wherein one pulse electric field is applied for 1 μs to 1000 μs in the pulsed electric field.
3. The method according to claim 1, wherein the frequency is 1 kHz to 100 kHz.
【請求項4】 気体の漏れを許容しうる程度の非気密状
態にシールされたシート導入口及びシート排出口を備え
た処理容器内に、一対の対向電極が配設され、前記対向
電極の一方又は両方の対向面が固体誘電体で覆われてお
り、前記対向電極の間にシート状基材を連続的に走行さ
せるようになされており、前記シート状基材の走行方向
と逆の方向から処理用ガスを連続的に接触させるように
配設したガス流発生機構を有し、前記対向電極間にパル
ス化された電界を印加することにより放電プラズマが発
生するようになされていることを特徴とするシート状基
材の連続処理装置。
4. A pair of counter electrodes is disposed in a processing container having a sheet inlet and a sheet outlet sealed in a non-hermetic state to a degree that gas leakage can be tolerated, and one of the counter electrodes is provided. Or both opposing surfaces are covered with a solid dielectric, so that the sheet-shaped base material is continuously run between the counter electrodes, and from a direction opposite to the running direction of the sheet-shaped base material. It has a gas flow generating mechanism disposed so as to continuously contact the processing gas, and discharge plasma is generated by applying a pulsed electric field between the counter electrodes. Continuous processing equipment for sheet-like substrates.
【請求項5】 高電圧直流を供給可能な直流電圧供給
部、並びに、ターンオン時間及びターンオフ時間が50
0ns以下である半導体素子により当該高電圧直流を高
電圧パルスに変換するパルス制御部から構成される高電
圧パルス電源が、対向電極間に接続されていることを特
徴とする請求項4に記載のシート状基材の連続処理装
置。
5. A DC voltage supply unit capable of supplying a high voltage DC, and a turn-on time and a turn-off time of 50 hours.
The high-voltage pulse power supply comprising a pulse control unit for converting the high-voltage direct current into a high-voltage pulse by a semiconductor element of 0 ns or less is connected between the counter electrodes. Continuous processing equipment for sheet-like substrates.
【請求項6】 固体誘電体が、25℃環境下における比
誘電率が10以上のものであることを特徴とする請求項
4又は5に記載のシート状基材の連続処理装置。
6. The apparatus according to claim 4, wherein the solid dielectric has a relative dielectric constant of 10 or more in a 25 ° C. environment.
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