JPH1036537A - Discharge plasma treatment - Google Patents

Discharge plasma treatment

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JPH1036537A
JPH1036537A JP8244990A JP24499096A JPH1036537A JP H1036537 A JPH1036537 A JP H1036537A JP 8244990 A JP8244990 A JP 8244990A JP 24499096 A JP24499096 A JP 24499096A JP H1036537 A JPH1036537 A JP H1036537A
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solid dielectric
gas
pair
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Motokazu Yuasa
基和 湯浅
Takuya Yara
卓也 屋良
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of stable discharge plasma treatment designed to generate uniform discharge plasma under a pressure close to the atmospheric pressure irrespective of ambient gas in conducting the treatment. SOLUTION: A solid dielectric 6 with a dielectric constant of >=10 at an ambient temperature of 25 deg.C is set up on at least one facing surface of a pair of electrodes 4, 5 standing against each other, a base material is placed between one party of the electrodes (e.g. electrode 4) and the solid dielectric 6 or between the solid dielectrics 6, and the surface of the base material 7 is treated under a pressure close to the atmospheric pressure with the discharge plasma generated by applying pulsed electric field between the pair of electrodes.

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、大気圧近傍の圧力
下における放電プラズマ処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge plasma processing method under a pressure near atmospheric pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、低圧条件下でグロー放電プラ
ズマを発生させて、表面改質を行う方法が実用化されて
いる。しかし、低圧条件下における処理は工業的には不
利であるため、電子部品等の高価な処理品に対してし
か、適用されていない。このため、大気圧近傍の圧力下
で放電プラズマを発生させる方法が提案されている。例
えば、ヘリウムガス雰囲気下で処理を行う方法が特開平
2−48626号公報に、アルゴンガスとアセトンガス
及び/又はヘリウムガスからなる雰囲気下で処理を行う
方法が特開平4−74525号公報に開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of generating a glow discharge plasma under a low pressure condition to perform surface modification has been put to practical use. However, treatment under low-pressure conditions is industrially disadvantageous, and is therefore applied only to expensive treated products such as electronic components. For this reason, a method of generating discharge plasma under a pressure near the atmospheric pressure has been proposed. For example, a method of performing treatment in a helium gas atmosphere is disclosed in JP-A-2-48626, and a method of performing treatment in an atmosphere containing argon gas, acetone gas and / or helium gas is disclosed in JP-A-4-74525. Have been.

【0003】しかし、上記方法はいずれも、ヘリウムガ
ス又はケトン類を含有するガス雰囲気中でプラズマを発
生させるものであり、ガス雰囲気が限定される。ヘリウ
ムガスは高価であるため工業的には不利であり、有機化
合物を含有させた場合には、有機化合物自身が被処理体
と反応する場合が多く、所望する表面改質処理が出来な
いことがある。
However, all of the above methods generate plasma in a gas atmosphere containing helium gas or ketones, and the gas atmosphere is limited. Helium gas is industrially disadvantageous because it is expensive, and when an organic compound is contained, the organic compound itself often reacts with the object to be treated, so that the desired surface modification treatment cannot be performed. is there.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑み、処理の際のガス雰囲気を問わず、大気圧近傍の圧
力下で均一な放電プラズマを発生させ、安定して放電プ
ラズマ処理を行う方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention generates a uniform discharge plasma under a pressure near the atmospheric pressure regardless of the gas atmosphere at the time of processing, and stably performs the discharge plasma processing. Provide a way to do it.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の放電プラズマ処
理方法は、対向する一対の電極の少なくとも一方の対向
面に固体誘電体を設置し、一方の電極と該固体誘電体又
は該固体誘電体同士の間に基材を配置し、大気圧近傍の
圧力下で、当該一対の電極間にパルス化された電界を印
加することにより発生させた放電プラズマによって処理
を行う。
According to the discharge plasma processing method of the present invention, a solid dielectric is provided on at least one of the opposed surfaces of a pair of opposed electrodes, and one of the electrodes is connected to the solid dielectric or the solid dielectric. A substrate is placed between the electrodes, and a process is performed using a discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes under a pressure near the atmospheric pressure.

【0006】上記大気圧近傍の圧力下とは、100〜8
00Torr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。
The above-mentioned pressure near the atmospheric pressure is defined as 100 to 8
Refers to a pressure of 00 Torr. The pressure is preferably in the range of 700 to 780 Torr, which facilitates pressure adjustment and makes the apparatus simple.

【0007】大気圧近傍の圧力下では、上記ヘリウムガ
ス、ケトン類等の特定のガス以外は安定してプラズマ放
電状態が保持されずに瞬時にアーク放電状態に移行する
ことが知られているが、パルス化された電界を印加する
ことにより、アーク放電に移行する前に放電を止め、再
び放電を開始するというサイクルが実現されていると考
えられる。
It is known that under a pressure near the atmospheric pressure, a plasma discharge state is not stably maintained except for the above-mentioned specific gases such as helium gas and ketones, and an instantaneous transition to an arc discharge state occurs. By applying a pulsed electric field, it is considered that a cycle in which the discharge is stopped before the transition to the arc discharge and the discharge is started again is realized.

【0008】大気圧近傍の圧力下においては、本発明の
パルス化された電界を印加する方法によって、初めて、
ヘリウムガス、ケトン類等のプラズマ放電状態からアー
ク放電状態に至る時間が長いガス成分を含有しない雰囲
気においても、安定して放電プラズマを発生させること
が可能となる。
Under pressures near atmospheric pressure, for the first time, the method of applying a pulsed electric field of the present invention
It is possible to stably generate discharge plasma even in an atmosphere that does not contain a gas component such as helium gas, ketones, or the like, which changes from a plasma discharge state to an arc discharge state for a long time.

【0009】なお、本発明の方法によれば、空気中で放
電プラズマを発生させることも可能である。公知の低圧
条件下におけるプラズマ処理はもちろん、特定のガスを
含有させる大気圧条件下におけるプラズマ処理において
も、外気から遮断された密閉容器内で処理を行うことが
必須であったが、本発明の放電プラズマ処理方法によれ
ば、開放系での処理が可能となる。
[0009] According to the method of the present invention, it is also possible to generate discharge plasma in air. The plasma treatment under the known low pressure condition, as well as the plasma treatment under the atmospheric pressure condition to contain the specific gas, it was essential to perform the treatment in a closed container shielded from the outside air, According to the discharge plasma processing method, processing in an open system becomes possible.

【0010】さらに、パルス化された電界を印加する方
法によれば高密度のプラズマ状態を実現出来るため、連
続処理等の工業プロセスを行う上で大きな意義を有す
る。
Furthermore, since a high-density plasma state can be realized by the method of applying a pulsed electric field, it has great significance in performing an industrial process such as continuous processing.

【0011】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。図2に、このようなパルス電圧を印加する
際の電源のブロック図を示す。
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. FIG. 2 shows a block diagram of a power supply when such a pulse voltage is applied.

【0012】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
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。上記立ち上がり時間は用いる電源によって決定
されるため、可能な限り立ち上がり時間が短くなるよう
な電源を選択する。
Although the pulse voltage waveform in the present invention is not limited to the above-mentioned waveforms, the shorter the rise time of the pulse, the more efficiently the ionization of the gas during the generation of the plasma. Since the rise time is determined by the power supply to be used, a power supply having a rise time as short as possible is selected.

【0013】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上で有効である。
又、パルス周波数が高く、パルス幅は短い方が高速連続
表面処理に適している。
Further, the modulation may be performed using pulses having different pulse waveforms, rise times, and frequencies. Such modulation is effective in performing high-speed continuous surface treatment.
Also, a higher pulse frequency and a shorter pulse width are suitable for high-speed continuous surface treatment.

【0014】上記放電は電圧の印加によって行われる。
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1〜40kV/cmとなる範囲にすることが
好ましい。1kV/cm未満であると処理に時間がかか
りすぎ、40kV/cmを超えるとアーク放電が発生す
るためである。上記電圧の印加において、直流を重畳し
てもよい。
The above discharge is performed by applying a voltage.
The magnitude of the voltage is determined as appropriate, but is preferably in a range where the electric field strength is 1 to 40 kV / cm when applied to the electrode. If it is less than 1 kV / cm, it takes too much time for the treatment, and if it exceeds 40 kV / cm, arc discharge occurs. In applying the voltage, a direct current may be superimposed.

【0015】本発明のプラズマ発生方法は、一対の対向
電極を有し、当該電極の対向面の少なくとも一方に固体
誘電体が設置されている装置において行われる。プラズ
マが発生する部位は、上記電極の一方に固体誘電体を設
置した場合は、固体誘電体と電極の間、上記電極の双方
に固体誘電体を設置した場合は、固体誘電体同士の間の
空間である。
[0015] The plasma generation method of the present invention is performed in an apparatus having a pair of opposing electrodes, and a solid dielectric placed on at least one of the opposing surfaces of the electrodes. The portion where plasma is generated is between the solid dielectric and the electrode when a solid dielectric is installed on one of the electrodes, and between the solid dielectrics when the solid dielectric is installed on both of the electrodes. Space.

【0016】上記電極としては、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。上記対向電極は、電界集中
によるアーク放電の発生を避けるために、対向電極間の
距離が略一定となる構造であることが好ましい。この条
件を満たす電極構造としては、平行平板型、円筒対向平
板型、球対向平板型、双曲面対向平板型、同軸円筒型構
造等が挙げられる。
Examples of the electrodes include those made of simple metals such as copper and aluminum, alloys such as stainless steel and brass, and intermetallic compounds. It is preferable that the counter electrode has a structure in which the distance between the counter electrodes is substantially constant in order to avoid occurrence of arc discharge due to electric field concentration. Examples of an electrode structure that satisfies this condition include a parallel plate type, a cylindrical opposed plate type, a spherical opposed plate type, a hyperboloid opposed plate type, and a coaxial cylindrical structure.

【0017】上記固体誘電体は、上記電極の対向面の一
方又は双方に設置する。この際、固体誘電体と設置され
る側の電極が密着し、かつ、接する電極の対向面を完全
に覆うようにする。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
が生じるためである。
The solid dielectric is provided on one or both of the opposing surfaces of the electrode. At this time, the electrode on the side on which the solid dielectric is placed is in close contact with the electrode, and the opposing surface of the contacting electrode is completely covered. This is because if there is a portion where the electrodes directly face each other without being covered by the solid dielectric, an arc discharge occurs therefrom.

【0018】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。特に、固体誘
電体が比誘電率10以上の固体誘電体によれば、低電圧
であっても高密度の放電プラズマを発生させることがで
きる。
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. In particular, according to the solid dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more, high-density discharge plasma can be generated even at a low voltage.

【0019】本発明1の放電プラズマ処理方法は、この
点に鑑みてなされたものであり、対向する一対の電極の
少なくとも一方の対向面に、比誘電率が10以上(25
℃環境下)の固体誘電体を設置し、一方の電極と該固体
誘電体又は該固体誘電体同士の間に基材を配置し、大気
圧近傍の圧力下で、当該一対の電極間にパルス化された
電界を印加することにより発生させた放電プラズマによ
って基材表面を処理することを特徴とする。
The discharge plasma treatment method according to the first aspect of the present invention has been made in view of this point, and has a dielectric constant of 10 or more (25 or more) on at least one opposing surface of a pair of opposing electrodes.
C) environment, a substrate is placed between one electrode and the solid dielectric or between the solid dielectrics, and a pulse is applied between the pair of electrodes under a pressure near atmospheric pressure. The method is characterized in that the substrate surface is treated with discharge plasma generated by applying a converted electric field.

【0020】比誘電率が10以上であると、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、短時間表
面処理や高速表裏処理ができるが、比誘電率が10未満
であるとこのような表面処理を行うことが難しくなる。
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18,500程度のものが知られている。特
に好ましくは比誘電率が10〜100のものである。そ
のような固体誘電体としては、例えば、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。
When the relative dielectric constant is 10 or more, a high-density discharge plasma can be generated at a low voltage, and surface treatment and high-speed front and back treatment can be performed in a short time. It becomes difficult to perform such a surface treatment.
Although the upper limit of the relative permittivity is not particularly limited, about 18,500 of actual materials are known. Particularly preferably, the dielectric constant is 10 to 100. Examples of such a solid dielectric include metal oxides such as zirconium dioxide and titanium dioxide, and double oxides such as barium titanate.

【0021】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
化物から選ばれた少なくとも1種とTiO2 との化合物
の場合は、比誘電率は約2,000〜18,500であ
り、比誘電率は純度や結晶性によって変化可能である。
The 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 TiO 2 and at least one selected from oxides of metals such as Ba, Sr, Pb, Ca, Mg, and Zr, the relative dielectric constant is about 2,000 to 18,500. The relative dielectric constant can be changed depending on purity and crystallinity.

【0022】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く、例えば、還元雰囲気で加熱す
ると、酸素欠損を起こす等のため使用環境が制限された
り、通常の被膜形成方法では、固有抵抗が104 Ω・c
m程度の被膜となるため、電圧印加によりアーク放電に
移行し易くなり注意を要する。このためTiO2 単独よ
りもAl2 3 を含有させて用いた方がよく、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は、熱的にも安定であるた
めより好適である。
On the other hand, in the case of TiO 2 alone, the composition changes drastically under the heating environment. For example, when heated in a reducing atmosphere, the use environment is restricted due to the occurrence of oxygen deficiency, and the ordinary film forming method is Specific resistance is 10 4 Ω · c
Since the film has a thickness of about m, it is easy to shift to arc discharge by applying a voltage, and care must be taken. Therefore preferable to use contain a Al 2 O 3 than TiO 2 alone is good, titanium oxide 5 to 50 wt%, aluminum oxide 50 to 95 wt%
Are more preferable because they are thermally stable.

【0023】本発明2の放電プラズマ処理方法は、この
点に鑑みてなされたものであり、放電プラズマ処理方法
は、対向する一対の電極の少なくとも一方の対向面に固
体誘電体を設置し、一方の電極と該固体誘電体又は該固
体誘電体同士の間に基材を配置し、大気圧近傍の圧力下
で、当該一対の電極間にパルス化された電界を印加する
ことにより発生させた放電プラズマによって基材表面を
処理する放電プラズマ処理方法であって、上記固体誘電
体が、酸化チタン5〜50重量%と酸化アルミニウム5
0〜95重量%からなり、その被膜厚みが10〜1,0
00μmである金属酸化物被膜であることを特徴とす
る。
The discharge plasma processing method according to the second aspect of the present invention has been made in view of this point. In the discharge plasma processing method, a solid dielectric is provided on at least one of the opposing surfaces of a pair of electrodes facing each other. Discharge generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes under a pressure near atmospheric pressure by disposing a base material between the electrodes and the solid dielectric or between the solid dielectrics. A discharge plasma treatment method for treating a substrate surface with plasma, wherein the solid dielectric comprises 5 to 50% by weight of titanium oxide and 5 to 50% by weight of aluminum oxide.
0 to 95% by weight, and the coating thickness is 10 to 1,0
It is characterized by being a metal oxide film having a thickness of 00 μm.

【0024】このような組成範囲の金属酸化物被膜は、
熱的にも安定であり、又、比誘電率が10〜14程度と
なり、固有抵抗が1010程度となってアーク放電を発生
しない。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
比誘電率が7程度となり放電ブラズマ発生に高い印加電
圧が必要となる。
The metal oxide film having such a composition range is as follows:
It is thermally stable, has a relative dielectric constant of about 10 to 14, and a specific resistance of about 10 10, and does not generate arc discharge. If the proportion of aluminum oxide is less than 50% by weight, arc discharge is likely to occur, and if it exceeds 95% by weight, the relative dielectric constant becomes about 7 and a high applied voltage is required to generate discharge plasma.

【0025】又、本発明3の放電プラズマ処理方法は、
対向する一対の電極の少なくとも一方の対向面に固体誘
電体を設置し、一方の電極と該固体誘電体又は該固体誘
電体同士の間に基材を配置し、大気圧近傍の圧力下で、
当該一対の電極間にパルス化された電界を印加すること
により発生させた放電プラズマによって基材表面を処理
する放電プラズマ処理方法であって、上記固体誘電体
が、酸化ジルコニウムを含有し、被膜厚みが10〜1,
000μmである金属酸化物被膜であることを特徴とす
る。
Further, the discharge plasma processing method of the third aspect of the present invention
A solid dielectric is provided on at least one of the opposing surfaces of the pair of electrodes facing each other, and a substrate is placed between one of the electrodes and the solid dielectric or the solid dielectric, and under a pressure near atmospheric pressure,
A discharge plasma treatment method for treating a substrate surface with a discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes, wherein the solid dielectric contains zirconium oxide, and has a coating thickness. Is 10-1,
It is a metal oxide film having a thickness of 000 μm.

【0026】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(Ca
CO3 )、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程度となるため好ましい。
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. Usually, zirconium oxide is yttrium oxide (Y 2 O 3 ), calcium carbonate (Ca)
30% by weight of CO 3 ), magnesium oxide (MgO), etc.
, The expansion and shrinkage due to the crystal transformation are prevented and stabilized, but such additives 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 to which yttrium oxide is added in an amount of 4 to 20% by weight is preferable because its relative dielectric constant is about 8 to 16.

【0027】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ブラズ
マが均一になるので好ましい。
The shape of the solid dielectric may be 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. A metal oxide film having a uniform thickness is preferable because the resulting discharge plasma becomes uniform.

【0028】上記電極間の距離は、固体誘電体の厚さ、
印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮し
て決定されるが、1〜50mmであることが好ましい。
1mm未満では、電極間の間隔を置いて設置するのに充
分でない。50mmを超えると、均一な放電プラズマを
発生させることが困難である。
The distance between the electrodes is determined by the thickness of the solid dielectric,
It is determined in consideration of the magnitude of the applied voltage, the purpose of utilizing the plasma, and the like, and is preferably 1 to 50 mm.
If it is less than 1 mm, it is not enough to place the electrodes at intervals. If it exceeds 50 mm, it is difficult to generate uniform discharge plasma.

【0029】本発明の方法により発生させた放電プラズ
マは、様々な分野に応用することが出来る。例を挙げる
と、放電プラズマに励起された化学種と基材表面の反応
を利用した表面改質処理、窒素酸化物の存在下で放電プ
ラズマを発生させることによる窒素酸化物の分解除去処
理、光源としての利用等が可能である。
The discharge plasma generated by the method of the present invention can be applied to various fields. Examples include surface modification using the reaction between the species excited by the discharge plasma and the substrate surface, decomposition and removal of nitrogen oxides by generating discharge plasma in the presence of nitrogen oxides, and light sources. Can be used.

【0030】以下、放電プラズマ処理方法によって基材
表面を処理する方法について詳述する。本発明の放電プ
ラズマ処理方法は、一対の対向電極を有し、当該電極の
対向面の少なくとも一方に固体誘電体が設置されている
装置において、上記電極の一方に固体誘電体を設置した
場合は固体誘電体と電極の間の空間、上記電極の双方に
固体誘電体を設置した場合は固体誘電体同士の空間に基
材を設置し、当該空間中に発生する放電プラズマにより
基材表面を処理するものである。
Hereinafter, a method of treating the surface of a base material by a discharge plasma treatment method will be described in detail. The discharge plasma treatment method of the present invention has a pair of opposed electrodes, and in a device in which a solid dielectric is provided on at least one of the opposed surfaces of the electrodes, when a solid dielectric is provided on one of the electrodes, When a solid dielectric is installed in the space between the solid dielectric and the electrode, or in both of the above electrodes, the base material is installed in the space between the solid dielectrics, and the surface of the base material is treated by discharge plasma generated in the space. Is what you do.

【0031】本発明の表面処理を施される基材として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテ
トラフルオロエチレン、アクリル樹脂等のプラスチッ
ク、ガラス、セラミック、金属等が挙げられる。基材の
形状としては、板状、フィルム状等のものが挙げられる
が、特にこれらに限定されない。本発明の放電プラズマ
処理方法によれば、様々な形状を有する基材の処理に容
易に対応することが出来る。
Examples of the substrate to be subjected to the surface treatment of the present invention include plastics such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, and acrylic resin, glass, ceramic, and metal. Examples of the shape of the substrate include a plate shape and a film shape, but are not particularly limited thereto. According to the discharge plasma treatment method of the present invention, it is possible to easily cope with treatment of substrates having various shapes.

【0032】上記表面処理においては、上記放電プラズ
マ発生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 surface treatment, a gas existing in the discharge plasma generation space (hereinafter, referred to as a processing gas)
Any processing is possible by selecting.

【0033】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。
By using a fluorine-containing compound gas as the above-mentioned processing gas, a fluorine-containing group can be formed on the substrate surface to lower the surface energy and obtain a water-repellent surface.

【0034】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(CClF3 )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。
Examples of the fluorine-containing compound include carbon tetrafluoride (CF 4 ), carbon hexafluoride (C 2 F 6 ), propylene hexafluoride (CF 3 CFCF 2 ), and cyclobutane octafluoride (C 4 F 8 ) Fluorine-carbon compounds such as monochloride
Halogen, such as fluorocarbon (CClF 3) - carbon compound,
6 fluoride such as sulfur hexafluoride (SF 6) - sulfur compounds and the like. From the viewpoint of safety, it is preferable to use carbon tetrafluoride, carbon hexafluoride, propylene hexafluoride, and cyclobutane 8-fluoride which do not generate hydrogen fluoride which is a harmful gas.

【0035】又、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。
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 a compound containing an oxygen element, a compound containing a nitrogen element, or a compound containing a sulfur element as a processing gas as described below. As a result, the surface energy can be increased, and a hydrophilic surface can be obtained.

【0036】上記酸素元素含有化合物としては、酸素、
オゾン、水(水蒸気)、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。又、上記酸
素元素含有化合物と水素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。又、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。
Examples of the oxygen element-containing compound include oxygen,
Oxygen elements such as ozone, water (steam), 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. And the like. These may be used alone or in combination of two or more. Further, the oxygen element-containing compound and hydrogen may be mixed and 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 at 50% by volume or less to the oxygen element-containing compound promotes hydrophilicity. As the fluorine element-containing compound, the same compounds as those exemplified above may be used.

【0037】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。
As the nitrogen-containing compound, nitrogen,
Ammonia and the like. The nitrogen element-containing compound and hydrogen may be used as a mixture.

【0038】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。
Examples of the sulfur-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.

【0039】又、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。又、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の堆積
が可能である。
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 also be deposited. As the hydrophilic group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a sulfonate group,
Examples include a hydrophilic group such as a primary, secondary, or tertiary amino group, an amide group, a quaternary ammonium base, a carboxylic acid group, and a carboxylic acid group. Further, even when a monomer having a polyethylene glycol chain is used, a hydrophilic polymer film can be similarly deposited.

【0040】上記モノマーとしては、アクリル酸、メタ
クリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N
−ジメチルアクリルアミド、アクリル酸ナトリウム、メ
タクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリ
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
メタクリル酸エステル、ポリエチレングリコールジアク
リル酸エステル等が挙げられる。これらのモノマーは、
単独又は混合して用いられる。
The above monomers include acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, methacrylamide, N, N
-Dimethylacrylamide, sodium acrylate, sodium methacrylate, potassium acrylate, potassium methacrylate, sodium styrenesulfonate, allyl alcohol, allylamine, polyethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol diacrylate, and the like. These monomers are
Used alone or as a mixture.

【0041】上記親水性モノマーは一般に固体であるの
で、溶媒に溶解させたものを減圧等の手段により気化さ
せて用いる。上記溶媒としては、メタノール、エタノー
ル、アセトン等の有機溶媒、水、及び、これらの混合物
等が挙げられる。
Since the above-mentioned hydrophilic monomer is generally a solid, it is used by dissolving it in a solvent and evaporating it by a means such as reduced pressure. Examples of the solvent include organic solvents such as methanol, ethanol, and acetone, water, and mixtures thereof.

【0042】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.

【0043】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、ヘリウムガ
ス、ネオンガス、アルゴンガス、キセノンガス等の希ガ
スや、窒素ガスなどが挙げられる。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、ヘリウムガスの存在下の処理が行われ
てきたが、本発明6の放電プラズマ処理方法によれば、
ヘリウムガスに比較して安価なアルゴンガスや窒素ガス
中における安定した表面処理が可能であり、工業上大き
な優位性を有する。
From the viewpoint of economy and safety, it is preferable to carry out the treatment in an atmosphere in which the above-mentioned treatment gas is diluted with an inert gas. Examples of the inert gas include rare gases such as helium gas, neon gas, argon gas, and xenon gas, and nitrogen gas. These alone are 2
Mixtures of more than one species may be used. Conventionally, at a pressure close to the atmospheric pressure, processing has been performed in the presence of helium gas. However, according to the discharge plasma processing method of the present invention 6,
Stable surface treatment in argon gas or nitrogen gas, which is less expensive than helium gas, is possible and has great industrial advantages.

【0044】図3に、本発明の放電プラズマ処理方法を
行う装置の一例を示す。この装置においては下部電極5
上に固体誘電体6が設置されており、固体誘電体6と上
部電極4の間の空間3に放電プラズマが発生する。容器
2は、ガス導入管8、ガス排出口10及びガス排気口1
1を備えており、上記処理用ガスはガス導入管8から放
電プラズマ発生空間3に供給される。本発明において
は、発生した放電プラズマに接触した部位が処理される
ので、図3の例では基材7の上面が処理される。基材の
両面に処理を施したい場合は放電プラズマ発生空間3に
基材を浮かせて設置すればよい。
FIG. 3 shows an example of an apparatus for performing the discharge plasma processing method of the present invention. In this device, the lower electrode 5
The solid dielectric 6 is provided on the upper surface, and discharge plasma is generated in the space 3 between the solid dielectric 6 and the upper electrode 4. The container 2 includes a gas introduction pipe 8, a gas exhaust port 10, and a gas exhaust port 1.
The processing gas is supplied from the gas introduction pipe 8 to the discharge plasma generation space 3. In the present invention, since the portion in contact with the generated discharge plasma is processed, the upper surface of the substrate 7 is processed in the example of FIG. If it is desired to treat both surfaces of the base material, the base material may be set up in the discharge plasma generation space 3.

【0045】処理用ガスはプラズマ発生空間に均一に供
給されることが好ましい。処理用ガスと不活性ガスの混
合気体中で処理を行う場合、不活性ガスは処理用ガスに
比較して軽いので、供給時に不均一になることを避ける
ような装置の工夫がされていることが好ましく、特に面
積の大きな基材を処理する場合は、不均一になり易いの
で注意を要する。図3の装置に示した例では、ガス導入
管8が多孔構造をもつ電極4に連結されてなり、処理用
ガスは電極4の孔を通して基材上方からプラズマ発生空
間3に供給される。不活性ガスは、これと別に不活性ガ
ス導入管9を通って供給される。
It is preferable that the processing gas is uniformly supplied to the plasma generation space. When processing in a mixed gas of a processing gas and an inert gas, since the inert gas is lighter than the processing gas, a device must be devised to avoid non-uniformity during supply. In particular, when treating a substrate having a large area, care must be taken since the substrate tends to be uneven. In the example shown in the apparatus of FIG. 3, a gas introduction tube 8 is connected to the electrode 4 having a porous structure, and a processing gas is supplied to the plasma generation space 3 from above the substrate through the hole of the electrode 4. The inert gas is separately supplied through an inert gas introduction pipe 9.

【0046】反応用ガスがプラズマ発生空間3に均一に
拡散供給されその使用効率を上げるには、上記した固体
誘電材料から選ばれた第二の固体誘電体15によって、
プラズマ発生空間3を覆う方法が挙げられる(図5参
照)。囲まれた空間3のみに処理用ガスを供給すればよ
いため、ガスの供給量を減じ、更に均一性を高めること
が可能である。気体を均一に供給可能であれば、このよ
うな構造に限定されず、気体を攪拌又は高速で吹き付け
る等の手段を用いてもよい。
In order for the reaction gas to be uniformly diffused and supplied to the plasma generation space 3 and to increase its use efficiency, the second solid dielectric material 15 selected from the above-mentioned solid dielectric materials is used.
There is a method of covering the plasma generation space 3 (see FIG. 5). Since the processing gas only needs to be supplied to the enclosed space 3, the supply amount of the gas can be reduced, and the uniformity can be further improved. The structure is not limited to such a structure as long as the gas can be supplied uniformly, and a means such as stirring or blowing the gas at a high speed may be used.

【0047】上記容器2の材質は、樹脂、ガラス等が挙
げられるが、特に限定されない。電極と絶縁のとれた構
造になっていれば、ステンレス、アルミニウム等の金属
を用いることも出来る。
The material of the container 2 includes, for example, resin and glass, but is not particularly limited. Metals such as stainless steel and aluminum can also be used as long as they have a structure insulated from the electrodes.

【0048】本発明の放電プラズマ処理は、基材を加熱
又は冷却して行ってもよいが、室温下で充分可能であ
る。上記放電プラズマ処理に要する時間は、印加電圧、
処理用ガスの種類および混合気体中の割合等を考慮して
適宜決定される。
The discharge plasma treatment of the present invention may be carried out by heating or cooling the substrate, but is sufficiently possible at room temperature. The time required for the discharge plasma treatment is the applied voltage,
It is appropriately determined in consideration of the type of the processing gas, the ratio in the mixed gas, and the like.

【0049】さらに、放電プラズマ処理によって基材表
面が活性化されることを利用し、これを反応開始点とし
て親水性モノマーを反応させることもできる。本発明4
の放電プラズマ処理方法は、この点に鑑みてなされたも
のであり、対向する一対の電極の少なくとも一方の対向
面に固体誘電体を設置し、一方の電極と該固体誘電体又
は該固体誘電体同士の間に基材を配置し、大気圧近傍の
圧力下で、当該一対の電極間にパルス化された電界を印
加することにより発生された放電プラズマによって基材
表面を処理する第一の工程、及び、該基材を親水性モノ
マー溶液に浸漬して加熱する第二の工程からなることを
特徴とする。
Further, utilizing the fact that the surface of the base material is activated by the discharge plasma treatment, a hydrophilic monomer can be reacted using this as a reaction starting point. Invention 4
The discharge plasma processing method of the present invention has been made in view of this point, a solid dielectric is provided on at least one of the opposing surfaces of a pair of electrodes facing each other, and one of the electrodes and the solid dielectric or the solid dielectric A first step of disposing a base material between them and treating the base material surface with a discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes under a pressure near the atmospheric pressure; And a second step of immersing the substrate in a hydrophilic monomer solution and heating.

【0050】上記第一の工程は、アルゴンガス及び/も
しくは窒素ガス、又は、アルゴンガス及び/もしくは窒
素ガスと、酸素含有ガスとの混合ガスを大気圧近傍の圧
力に保ち、発生される放電プラズマによって基材表面に
ラジカル層を形成したり、過酸化層を形成し基材表面を
活性化させる。
In the first step, the discharge plasma generated by maintaining the argon gas and / or the nitrogen gas or the mixed gas of the argon gas and / or the nitrogen gas and the oxygen-containing gas at a pressure near the atmospheric pressure is used. Thus, a radical layer or a peroxide layer is formed on the substrate surface to activate the substrate surface.

【0051】アルゴンガス及び/もしくは窒素ガスと、
酸素含有ガスとの混合ガスを使用する場合、ラジカル層
や酸化層の形成が容易になるので好ましい。上記酸素含
有ガスとしては、例えば、酸素、オゾン、一酸化炭素、
二酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素等のガスが挙げら
れ、これらは単独で使用されても二種以上併用されても
よい。
An argon gas and / or a nitrogen gas;
It is preferable to use a mixed gas with an oxygen-containing gas because the formation of a radical layer and an oxide layer is facilitated. Examples of the oxygen-containing gas include oxygen, ozone, carbon monoxide,
Gases such as carbon dioxide, nitric oxide and nitrogen dioxide are mentioned, and these may be used alone or in combination of two or more.

【0052】上記混合ガスを使用する場合は、酸素含有
ガスに対して体積比50%以下のフッ素含有ガス(前述
済み)を併用することにより、活性化が促進される。上
記第二の工程では、第一の工程で得られた表面活性化さ
れた基材を、親水性モノマーの液体中に浸漬し加熱する
ことにより、基材表面の活性点で親水性モノマーを反応
させる。
When the above-mentioned mixed gas is used, activation is promoted by using a fluorine-containing gas (described above) at a volume ratio of 50% or less with respect to the oxygen-containing gas. In the second step, the surface-activated substrate obtained in the first step is immersed in a hydrophilic monomer liquid and heated to react the hydrophilic monomer at active points on the substrate surface. Let it.

【0053】上記親水性モノマーは、親水基として、例
えば、水酸基、スルホン酸又はスルホン酸塩基、1級、
2級或いは3級アミノ基、アミド基、4級アンモニウム
塩基、カルボン酸基或いはカルボン酸塩基、ポリエチレ
ングリコール鎖等をもつもの、又は重合後化学反応によ
って重合体が親水性となる酢酸ビニル、アクリル酸エス
テル等が挙げられる。
The hydrophilic monomer includes, as a hydrophilic group, a hydroxyl group, a sulfonic acid or a sulfonate group,
Those having a secondary or tertiary amino group, an amide group, a quaternary ammonium group, a carboxylic acid group or a carboxylic acid group, a polyethylene glycol chain, or the like, or vinyl acetate or acrylic acid, whose polymer becomes hydrophilic by a chemical reaction after polymerization Esters and the like.

【0054】上記親水性モノマーとしては、具体的に、
(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、プロピ
オンアミド、(メタ)アクリル酸ナトリウム、アクリル
酸カリウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、アクリル
酸メチオル、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリ
ル酸エステル、2─ヒドロキシエチルメタクリレート、
2─ヒドロキシメチルアクリレート等が挙げられ、これ
ら単独で用いられても2種以上が併用されてもよい。
Specific examples of the hydrophilic monomer include:
(Meth) acrylic acid, (meth) acrylamide, propionamide, sodium (meth) acrylate, potassium acrylate, sodium styrenesulfonate, methyl acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate,
Examples thereof include 2-hydroxymethyl acrylate, and these may be used alone or in combination of two or more.

【0055】上記親水性モノマーは溶媒に溶かして溶液
として用いられる。溶媒としては、メタノール、エタノ
ール、アセトン等の有機溶媒又は水が用いられる。溶液
中のモノマー濃度は、特に限定されないが、薄くなると
反応速度が遅くなって反応に要する時間が長くなり、濃
くなると未反応モノマーが大量に溶媒中に残ることか
ら、効率的な反応を行うためには、モノマーの種類にも
よるが5〜30重量%が好ましい。
The above hydrophilic monomer is dissolved in a solvent and used as a solution. As the solvent, an organic solvent such as methanol, ethanol, acetone or the like or water is used. The monomer concentration in the solution is not particularly limited, but the thinner the reaction time, the longer the time required for the reaction becomes longer, and the thicker the unreacted monomer remains in the solvent in large quantities. Is preferably 5 to 30% by weight, depending on the type of the monomer.

【0056】第一の工程で表面を活性化して基材を上記
親水性モノマー溶液に浸漬し加熱することによって、反
応が促進される。反応させる際の加熱温度は、高ければ
高いほど反応が促進されるので好ましいが、基材に悪影
響を及ぼすので基材の耐熱温度以下で加熱するのが好ま
しい。親水性モノマー溶液への浸漬時間は、該モノマー
やホモポリマー等が物理吸着する場合は、必要に応じ
て、水や有機溶媒等で洗浄を行い、これを除去すること
ができる。
The reaction is promoted by activating the surface in the first step, immersing the substrate in the hydrophilic monomer solution and heating. The heating temperature at the time of the reaction is preferably as high as possible, since the reaction is accelerated. However, since it has an adverse effect on the substrate, it is preferable to heat the substrate at a temperature equal to or lower than the heat resistant temperature of the substrate. When the monomer or the homopolymer is physically adsorbed, the immersion time in the hydrophilic monomer solution can be removed by washing with water or an organic solvent if necessary.

【0057】又、親水性、撥水性等の性能を発現するモ
ノマーを基材表面に付着させた状態でプラズマを発生さ
せることにより、基材上に機能層を形成させることもで
きる。本発明5の放電プラズマ処理方法は、この点に鑑
みてなされたものであり、対向する一対の電極の少なく
とも一方の対向面に固体誘電体を設置し、一方の電極と
該固体誘電体又は該固体誘電体同士の間に基材を配置
し、大気圧近傍の圧力下で、当該一対の電極間にパルス
化された電界を印加することにより発生させた放電プラ
ズマによって基材表面を処理する放電プラズマ処理方法
であって、当該基材表面にラジカル反応性モノマーを付
着させた状態で処理を行うことを特徴とする。
A functional layer can also be formed on a substrate by generating plasma while a monomer exhibiting properties such as hydrophilicity and water repellency is adhered to the surface of the substrate. The discharge plasma treatment method of the fifth aspect of the present invention has been made in view of this point. A solid dielectric is provided on at least one of the opposing surfaces of a pair of electrodes facing each other, and one of the electrodes and the solid dielectric or the solid dielectric are disposed. A discharge in which a substrate is disposed between solid dielectrics and a surface of the substrate is treated by a discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes under a pressure near the atmospheric pressure. A plasma processing method, wherein the processing is performed in a state where a radical reactive monomer is attached to the surface of the substrate.

【0058】本発明5の第一の工程では、基材表面にラ
ジカル反応性モノマーを付着させる。本発明5におい
て、ラジカル反応性モノマーとは、プラズマと接触する
ことによりラジカルを発生し得る部位を有するものをい
い、例えば、2重結合や3重結合等の不飽和結合、過酸
化物、アド結合等を1つ以上含有するものが好適に使用
される。
In the first step of the fifth invention, a radical-reactive monomer is attached to the surface of the substrate. In the present invention 5, the radical-reactive monomer refers to a monomer having a site capable of generating a radical upon contact with plasma, for example, an unsaturated bond such as a double bond or a triple bond, a peroxide, Those containing one or more bonds and the like are preferably used.

【0059】このようなラジカル反応性モノマーとして
は、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルア
ミド、(メタ)アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリ
ウム、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸
エチル、(メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニル、スチ
レン、ペンタデカフルオロエチルアクリレート、トリフ
ルオロクロロエチレン、トリフルオロエチルメタクリレ
ート等が挙げられ、これらは単独で使用されても二種以
上が併用されてもよい。
Examples of such radically reactive monomers include (meth) acrylic acid, (meth) acrylamide, sodium (meth) acrylate, potassium acrylate, methyl (meth) acrylate, and ethyl (meth) acrylate. , (Meth) acrylonitrile, vinyl acetate, styrene, pentadecafluoroethyl acrylate, trifluorochloroethylene, trifluoroethyl methacrylate and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.

【0060】撥水処理を行う場合は、上記ラジカル反応
性モノマーは、重合反応により厚い撥水層が形成可能
な、不飽和結合を有する疎水性モノマーが特に好まし
い。しかしながら、必ずしも疎水性である必要はなく、
例えば、親水性モノマーを用いた場合でもフッ素含有雰
囲気中でプラズマ処理を行うことにより該モノマーがフ
ッ化されるため、基材表面に撥水層を形成することが可
能である。
In the case of performing a water-repellent treatment, the radical-reactive monomer is particularly preferably a hydrophobic monomer having an unsaturated bond and capable of forming a thick water-repellent layer by a polymerization reaction. However, it does not have to be hydrophobic,
For example, even when a hydrophilic monomer is used, the monomer is fluorinated by performing plasma treatment in a fluorine-containing atmosphere, so that a water-repellent layer can be formed on the substrate surface.

【0061】上記ラジカル反応性モノマーは、そのまま
用いてもよいし、溶剤に溶かして用いてもよい。溶剤と
しては、ラジカル反応性モノマーの溶解性が高い有機溶
剤を用いることができるが、沸点が低く、乾燥の容易な
メタノール、エタノール、アセトン等の有機溶剤の使用
が好ましい。これらの溶剤によって基材表面が著しく損
傷を受ける場合は、水を用いてもよい。
The radical-reactive monomer may be used as it is, or may be used after being dissolved in a solvent. As the solvent, an organic solvent having a high solubility of the radical-reactive monomer can be used. However, it is preferable to use an organic solvent having a low boiling point and easy drying such as methanol, ethanol, and acetone. If the surface of the substrate is significantly damaged by these solvents, water may be used.

【0062】上記ラジカル反応性モノマーを基材に付着
させる方法としては、特に制限はなく、例えば、液体モ
ノマー又はモノマー溶液を用いる場合は、液中に基材を
浸漬する方法、刷毛等で基材表面に塗布する方法、スプ
レー等で吹き付ける方法等が挙げられる。モノマー溶液
や液体モノマーを用いて基材表面にラジカル反応性モノ
マーを付着させる場合は、必要に応じて、基材に付着し
た溶剤を公知の方法で乾燥させてもよい。又、固体モノ
マー粉末を用いる場合は、篩等を用いて基材表面に散布
してもよい。
The method for adhering the above-mentioned radical-reactive monomer to the substrate is not particularly limited. For example, when a liquid monomer or a monomer solution is used, the substrate is immersed in a liquid, a brush or the like is used. A method of applying to the surface, a method of spraying with a spray or the like, and the like can be given. When the radical reactive monomer is attached to the substrate surface using a monomer solution or a liquid monomer, the solvent attached to the substrate may be dried by a known method, if necessary. When a solid monomer powder is used, it may be sprayed on the surface of the base material using a sieve or the like.

【0063】本発明5の第二の工程では、第一の工程で
ラジカル反応性モノマーを付着させた基材を、前記の方
法により発生させた放電プラズマによって撥水処理や親
水処理を行って撥水処理層や親水処理層を形成させる。
撥水処理を行う場合には、前述の方法に準じ、例えば、
フッ素含有ガスを含む雰囲気で放電プラズマ処理を行う
ことにより、フッ素を含む撥水性の極性基を有する層が
形成される。
In the second step of the present invention 5, the substrate on which the radical-reactive monomer is adhered in the first step is subjected to a water-repellent treatment or a hydrophilic treatment by the discharge plasma generated by the above-mentioned method to repel the substrate. A water treatment layer and a hydrophilic treatment layer are formed.
When performing a water-repellent treatment, for example, according to the method described above, for example,
By performing the discharge plasma treatment in an atmosphere containing a fluorine-containing gas, a layer having a fluorine-containing water-repellent polar group is formed.

【0064】親水処理を行う場合には、前述の方法に準
じ、例えば、アルゴンガス及び/又は窒素ガス、又は、
該ガスと酸素含有ガスとの混合ガス、又は、窒素と水素
からなるガスとの混合ガスの雰囲気で放電プラズマ処理
を行うことにより、酸素及び/又は窒素を含む親水性の
極性基を有する層が形成される。
When the hydrophilic treatment is performed, for example, argon gas and / or nitrogen gas, or
By performing discharge plasma treatment in an atmosphere of a mixed gas of the gas and the oxygen-containing gas or a mixed gas of a gas composed of nitrogen and hydrogen, a layer having a hydrophilic polar group containing oxygen and / or nitrogen is formed. It is formed.

【0065】酸素含有ガスとの混合ガスを使用する場
合、ラジカル層や酸化層の形成が容易になるので好まし
い。上記酸素含有ガスとしては、例えば、酸素、オゾ
ン、水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、二
酸化窒素等のガスが挙げられ、これらは単独で使用され
ても二種以上が併用されてもよい。上記混合ガスを使用
する場合は、酸素含有ガスに対して体積比50%以下の
フッ素含有ガス(前述済み)を併用することにより、親
水化がより促進される。窒素と水素からなるガスとして
は、アンモニアガスの他、窒素ガス又はアンモニアガス
と水素ガスとの混合ガスが挙げられる。
The use of a mixed gas with an oxygen-containing gas is preferred because the formation of a radical layer and an oxide layer is facilitated. Examples of the oxygen-containing gas include gases such as oxygen, ozone, water vapor, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen monoxide, and nitrogen dioxide, and these may be used alone or in combination of two or more. Is also good. When the above-mentioned mixed gas is used, the use of a fluorine-containing gas (described above) having a volume ratio of 50% or less with respect to the oxygen-containing gas further promotes hydrophilization. Examples of the gas composed of nitrogen and hydrogen include, in addition to ammonia gas, nitrogen gas or a mixed gas of ammonia gas and hydrogen gas.

【0066】上記窒素ガス又はアンモニアガスと水素ガ
スとの混合ガスを使用する場合は、その組成は処理され
る基材の種類やプラズマ処理条件によって適宜決定され
るが、充分な親水性を得るためには、N/(N+H)の
値が1/4以上であることが好ましく、より好ましくは
1/2〜1の範囲である。但し、ここて、窒素と水素か
らなるガスにおいて、Nは窒素原子、Hは水素原子の数
をそれぞれ表す。
When a mixed gas of the above-mentioned nitrogen gas or ammonia gas and hydrogen gas is used, its composition is appropriately determined depending on the type of the substrate to be treated and the plasma treatment conditions. The value of N / (N + H) is preferably 1/4 or more, more preferably 1/2 to 1. Here, in the gas composed of nitrogen and hydrogen, N represents the number of nitrogen atoms, and H represents the number of hydrogen atoms.

【0067】[0067]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕図3の装置(パイレックスガラス製、容
量:5L)において、上部電極4〔ステンレス(SUS
304)製、大きさ:80mm×80mm、直径1mm
の孔が10mm間隔で配設〕と下部電極5〔ステンレス
(SUS304)製、大きさ:80mm×80mm)の
電極間距離6mmの空間中の下部電極上に、固体誘電体
としてルチル結晶構造のTiO2 焼結体(厚み:2m
m、直径:120mm、比誘電率約70)を下部電極5
を完全に覆うように設置し、この上にポリエチレンテレ
フタレート(PET)基材(東レ社製、「ルミラーT5
0」、大きさ:100mm×100mm、厚み:50μ
m)を配置した。
Example 1 In the apparatus of FIG. 3 (made of Pyrex glass, capacity: 5 L), the upper electrode 4 [stainless steel (SUS
304), size: 80 mm x 80 mm, diameter 1 mm
Are arranged at intervals of 10 mm) and the lower electrode 5 (made of stainless steel (SUS304), size: 80 mm × 80 mm), on a lower electrode in a space with a distance of 6 mm between the electrodes, is made of TiO having a rutile crystal structure as a solid dielectric. 2 sintered body (thickness: 2m
m, diameter: 120 mm, relative dielectric constant of about 70)
And a polyethylene terephthalate (PET) base material (manufactured by Toray, "Lumirror T5")
0 ", size: 100 mm x 100 mm, thickness: 50μ
m).

【0068】油回転ポンプで装置内が1Torrになる
まで排気を行った。次に窒素ガスを不活性ガス導入管9
から、装置内が760Torrになるまで導入した。上
部電極4、下部電極5間に表1に示す波形、波高値、周
波数、パルス幅のパルス化された電界の印加を15秒間
行って放電プラズマを発生させ、これをPET基材に接
触させて処理品を得た。発生したプラズマは均一な(発
光)状態であった。
The inside of the apparatus was evacuated with an oil rotary pump until the pressure became 1 Torr. Next, nitrogen gas is introduced into the inert gas introduction pipe 9.
And introduced until the inside of the apparatus reaches 760 Torr. A discharge plasma is generated by applying a pulsed electric field having the waveform, peak value, frequency, and pulse width shown in Table 1 between the upper electrode 4 and the lower electrode 5 for 15 seconds, and this is brought into contact with a PET base material. A processed product was obtained. The generated plasma was in a uniform (emission) state.

【0069】〔実施例2〕固体誘電体として、炭素鋼
(SS41、大きさ:140mm×140mm、厚み:
10mm)の片面にプラズマ溶射法で酸化チタニウム1
3重量%と酸化アルミニウム87重量%からなる金属酸
化物被膜(比誘電率約14)を500μmの厚みで形成
したものを用いて、被覆面が上部電極4に面するように
下部の金属電極5上に配設したこと、及び、上部電極
4、下部電極5間に表1に示す波形、波高値、周波数、
パルス幅のパルス化された電界の印加を15秒間行って
放電プラズマを発生させたこと以外は実施例1と同様に
して表面処理品を得た。発生したプラズマは均一な(発
光)状態であった。
Example 2 As a solid dielectric, carbon steel (SS41, size: 140 mm × 140 mm, thickness:
Titanium oxide 1 on one side of plasma
Using a metal oxide film (relative dielectric constant of about 14) of 3% by weight and aluminum oxide of 87% by weight and having a thickness of 500 μm, the lower metal electrode 5 is formed so that the coating surface faces the upper electrode 4. And the waveform, peak value, frequency, and the like shown in Table 1 between the upper electrode 4 and the lower electrode 5.
A surface-treated product was obtained in the same manner as in Example 1, except that a pulsed electric field having a pulse width was applied for 15 seconds to generate discharge plasma. The generated plasma was in a uniform (emission) state.

【0070】〔実施例3〕固体誘電体として、炭素鋼
(SS41、大きさ:140mm×140mm、厚み:
10mm)の片面にプラズマ溶射法で8重量%のY2
3 を含むZrOに被膜(比誘電率16)を500μmの
厚みで形成したものを用いたこと、ガス導入管8から3
%CF4 ガス30sccm、不活性ガス導入管9からア
ルゴンガス2970sccmの総流量1,000scc
mを導入して大気圧とした後、上部電極4、下部電極5
間に表1に示す波形、波高値、周波数、パルス幅のパル
ス化された電界の印加を15秒間行って放電プラズマを
発生させたこと以外は実施例1と同様にして接触角11
3度の撥水性を有する表面処理品を得た。発生したプラ
ズマは均一な(発光)状態であった。
Example 3 As a solid dielectric, carbon steel (SS41, size: 140 mm × 140 mm, thickness:
10 mm) on one side by plasma spraying, 8% by weight of Y 2 O
A film (relative dielectric constant: 16) formed with a thickness of 500 μm on ZrO containing 3 was used.
% CF 4 gas 30 sccm, the total flow rate of argon gas 2970 sccm from the inert gas inlet pipe 9 is 1,000 sccc
m, the upper electrode 4 and the lower electrode 5
In the same manner as in Example 1 except that a pulsed electric field having a waveform, a peak value, a frequency, and a pulse width shown in Table 1 was applied for 15 seconds to generate a discharge plasma, a contact angle of 11 was obtained.
A surface treated product having three degrees of water repellency was obtained. The generated plasma was in a uniform (emission) state.

【0071】〔実施例4〕実施例3において、図5に示
すように、上部電極4と固体誘電体6(基材は配設済
み)との間、第二の固体誘電体15として、外径80m
m×内径75mm×高さ5mmのポリテトラフルオロエ
チレンからなる筒状体を挿入したこと、3%CF4 ガス
10sccm、アルゴンガス100sccmの総流量1
10sccmを導入したこと、下部電極5間に表1に示
す波形、波高値、周波数、パルス幅のパルス化された電
界の印加を15秒間行って放電プラズマを発生させたこ
と以外は実施例1と同様にして接触角114度の撥水性
を有する表面処理品を得た。発生したプラズマは均一な
(発光)状態であった。
[Embodiment 4] In Embodiment 3, as shown in FIG. 5, a second solid dielectric 15 is provided between the upper electrode 4 and the solid dielectric 6 (the base material is already provided). Diameter 80m
A cylindrical body made of polytetrafluoroethylene having a size of mx 75 mm in inside diameter x 5 mm in height was inserted, and a total flow rate of 10 sccm of 3% CF 4 gas and 100 sccm of argon gas was 1
Example 1 was the same as Example 1 except that 10 sccm was introduced and a pulsed electric field having the waveform, peak value, frequency, and pulse width shown in Table 1 was applied between the lower electrodes 5 for 15 seconds to generate discharge plasma. Similarly, a water-repellent surface-treated product having a contact angle of 114 degrees was obtained. The generated plasma was in a uniform (emission) state.

【0072】〔比較例〕固体誘電体として、パルス化さ
れた電界の代わりに、波高値9.0kV、周波数15.
0kHzのsin波形の交流電圧による放電を行ったこ
と以外は、実施例1と同様にして処理品を得た。ストリ
ーマーが多数見られる不均一な放電状態が確認された。
Comparative Example As a solid dielectric, instead of a pulsed electric field, a peak value of 9.0 kV and a frequency of 15.
A processed product was obtained in the same manner as in Example 1, except that discharge was performed using an AC voltage having a sin waveform of 0 kHz. A non-uniform discharge state where many streamers were observed was confirmed.

【0073】<接触角評価>実施例1〜4及び比較例の
処理品の被処理面に水滴2μlを滴下し、接触角測定装
置(協和界面科学社製、商品名:CA−X150)を用
いて静的接触角を測定した。結果を表1に示す。実施例
1〜4の窒素雰囲気下の処理品は基材全表面で略一定の
低い又は高い接触角を示し、良好な親水化処理又は撥水
化処理が行われていることが確認された。一方、不均一
な放電状態が確認された比較例の処理品は、40〜60
度の範囲となり、均一な処理がなされていなかった。
<Evaluation of Contact Angle> A 2 μl water drop was dropped on the surface to be treated of each of the processed products of Examples 1 to 4 and Comparative Example, and a contact angle measuring device (trade name: CA-X150, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) was used. To measure the static contact angle. Table 1 shows the results. The treated products of Examples 1 to 4 under a nitrogen atmosphere showed a substantially constant low or high contact angle on the entire surface of the base material, and it was confirmed that a favorable hydrophilic treatment or water-repellent treatment was performed. On the other hand, the processed product of the comparative example in which an uneven discharge state was confirmed was 40 to 60.
The degree was within the range, and uniform processing was not performed.

【0074】[0074]

【表1】 [Table 1]

【0075】〔実施例5〕 (工程1)不活性ガス導入管9よりアルゴンガスを導入
して大気圧とした後、アルゴンガス1005sccmに
流量調整し、上部電極4、下部電極5間に、波高値4.
5kV、周波数3.5kHz、パルス幅160μsのパ
ルス化された電界を印加し、放電プラズマ処理を15秒
間行ったこと以外は実施例1と同様にして、PET基材
の表面処理を行った。
Example 5 (Step 1) Argon gas was introduced from the inert gas introduction pipe 9 to atmospheric pressure, the flow rate was adjusted to 1005 sccm of argon gas, and a wave was applied between the upper electrode 4 and the lower electrode 5. High price4.
A surface treatment of the PET substrate was performed in the same manner as in Example 1 except that a pulsed electric field having a frequency of 5 kV, a frequency of 3.5 kHz, and a pulse width of 160 μs was applied and the discharge plasma treatment was performed for 15 seconds.

【0076】(工程2)工程1で表面処理されたPET
基材を脱気した10重量%スチレンスルホン酸ナトリウ
ム水溶液に浸漬し、50℃で2時間反応を行った。反応
終了後、熱水による洗浄と水による超音波洗浄を行い、
接触角33度の親水性を有する表面処理品を得た。
(Step 2) PET surface-treated in step 1
The substrate was immersed in a degassed 10% by weight aqueous solution of sodium styrenesulfonate, and reacted at 50 ° C. for 2 hours. After the reaction is completed, perform washing with hot water and ultrasonic washing with water,
A surface-treated product having a hydrophilicity with a contact angle of 33 degrees was obtained.

【0077】〔実施例6〕 (工程1)ガス導入管8から酸素ガス50sccm、不
活性ガス導入管9から窒素ガス50sccmを導入して
大気圧とし後、上部電極4、下部電極5間に、波高値
8.5kV、周波数7.5kHz、パルス幅100μs
のパルス電界を印加し、放電プラズマ処理を15秒間行
ったこと以外は実施例1と同様にして、PET基材の表
面処理を行った。
Embodiment 6 (Step 1) After introducing 50 sccm of oxygen gas from the gas introduction pipe 8 and 50 sccm of nitrogen gas from the inert gas introduction pipe 9 to atmospheric pressure, the space between the upper electrode 4 and the lower electrode 5 is Peak value 8.5 kV, frequency 7.5 kHz, pulse width 100 μs
The surface treatment of the PET substrate was performed in the same manner as in Example 1 except that the pulsed electric field was applied and the discharge plasma treatment was performed for 15 seconds.

【0078】(工程2)工程1で処理されたPET基材
を脱気した10重量%アクリルアミド水溶液中に浸漬
し、70℃で4時間反応を行った。反応終了後、熱水に
よる洗浄と水による超音波洗浄を行い、接触角35度の
親水性を有する表面処理品を得た。
(Step 2) The PET substrate treated in step 1 was immersed in a degassed 10% by weight aqueous solution of acrylamide, and reacted at 70 ° C. for 4 hours. After the completion of the reaction, washing with hot water and ultrasonic washing with water were performed to obtain a hydrophilic surface-treated product having a contact angle of 35 degrees.

【0079】〔実施例7〕縦100mm×横100mm
×厚み50μmのポリエチレンフィルム(積菱包装社
製、品番「11─F」、接触角91度)に、コロナ放電
処理装置(春日電機社製、型式「HFSS−103」)
を使用して30kVの電圧を印加して15秒間コロナ放
電処理した。次いで、得られたフィルム上に、10重量
%アクリルアミド水溶液を噴霧し、室温放置して乾燥さ
せた。
[Embodiment 7] 100 mm long x 100 mm wide
× A 50 μm-thick polyethylene film (manufactured by Sumiishi Packaging Co., Ltd., product number “11 ° F”, contact angle 91 °) and a corona discharge treatment device (Kasuga Electric Co., model “HFSS-103”)
And a voltage of 30 kV was applied to perform corona discharge treatment for 15 seconds. Next, an aqueous solution of 10% by weight of acrylamide was sprayed on the obtained film, and allowed to dry at room temperature.

【0080】実施例5と同様に、上記基材をアクリルア
ミド水溶液が噴霧さた面を上部電極4に対向するように
設置して、アルゴンガス雰囲気中下の放電プラズマによ
り20秒間処理した。処理後、処理品を水を用いて洗浄
を行い、接触角34度の親水性を有する表面処理品を得
た。
In the same manner as in Example 5, the above substrate was placed so that the surface sprayed with the acrylamide aqueous solution was opposed to the upper electrode 4, and the substrate was treated with discharge plasma in an argon gas atmosphere for 20 seconds. After the treatment, the treated product was washed with water to obtain a hydrophilic surface-treated product having a contact angle of 34 degrees.

【0081】〔実施例8〕縦100mm×横100mm
×厚み50μmのポリエチレンフィルム(積菱包装社
製、品番「11─F」、接触角91度)に、コロナ放電
処理装置(春日電機社製、型式「HFSS−103」)
を使用して30kVの電圧を印加して15秒間コロナ放
電処理した。次いで、得られたフィルム上に、10重量
%アクリルアミド水溶液を噴霧し、室温放置して乾燥さ
せた。
Example 8 100 mm × 100 mm
× A 50 μm-thick polyethylene film (manufactured by Sumiishi Packaging Co., Ltd., product number “11 ° F”, contact angle 91 °) and a corona discharge treatment device (Kasuga Electric Co., model “HFSS-103”)
And a voltage of 30 kV was applied to perform corona discharge treatment for 15 seconds. Next, an aqueous solution of 10% by weight of acrylamide was sprayed on the obtained film, and allowed to dry at room temperature.

【0082】実施例6と同様に、上記基材をアクリルア
ミド水溶液が噴霧さた面を上部電極4に対向するように
設置して、酸素と窒素の混合ガス雰囲気中下の放電プラ
ズマにより20秒間処理した。処理後、処理品を水を用
いて洗浄を行い、接触角31度の親水性を有する表面処
理品を得た。
In the same manner as in Example 6, the above substrate was placed so that the surface sprayed with the acrylamide aqueous solution was opposed to the upper electrode 4, and was treated for 20 seconds by discharge plasma in a mixed gas atmosphere of oxygen and nitrogen. did. After the treatment, the treated product was washed with water to obtain a hydrophilic surface-treated product having a contact angle of 31 °.

【0083】〔実施例9〕縦100mm×横100mm
×厚み50μmのポリエチレンフィルム(積菱包装社
製、品番「11─F」、接触角91度)に、コロナ放電
処理装置(春日電機社製、型式「HFSS−103」)
を使用して30kVの電圧を印加して15秒間コロナ放
電処理した。次いで、得られたフィルム上に、10重量
%メタクリル酸メチルのメタノール溶液を噴霧し、室温
放置して乾燥させた。
[Embodiment 9] 100 mm long x 100 mm wide
× A 50 μm-thick polyethylene film (manufactured by Sumiishi Packaging Co., Ltd., product number “11 ° F”, contact angle 91 °) and a corona discharge treatment device (Kasuga Electric Co., model “HFSS-103”)
And a voltage of 30 kV was applied to perform corona discharge treatment for 15 seconds. Next, a methanol solution of 10% by weight of methyl methacrylate was sprayed on the obtained film, and allowed to dry at room temperature.

【0084】実施例3と同様に、上記基材をメタクリル
酸メチルのメタノール溶液が噴霧された面を上部電極4
に対向するように設置して、CF4 とアルゴンガスとの
混合ガス雰囲気下の放電プラズマにより20秒間処理し
た。処理後、処理品を水を用いて洗浄を行い、接触角1
11度の撥水性を有する表面処理品を得た。
In the same manner as in Example 3, the surface on which the methanol solution of methyl methacrylate was sprayed was
And treated for 20 seconds by discharge plasma in a mixed gas atmosphere of CF 4 and argon gas. After the treatment, the treated product is washed with water and has a contact angle of 1
A surface-treated product having a water repellency of 11 degrees was obtained.

【0085】[0085]

【発明の効果】本発明の如く、パルス化された電界を印
加する方法によれば、大気圧近傍の圧力下において、ガ
ス雰囲気を問わずに、安定して均一な放電プラズマを発
生させることが出来る。さらに、プラズマ放電状態を高
密度で実現出来るため、短時間で高いレベルの処理が可
能であり、高速連続処理等の工業プロセスを行う上で大
きな意義を有する。
According to the method of applying a pulsed electric field as in the present invention, a stable and uniform discharge plasma can be generated under a pressure near the atmospheric pressure regardless of the gas atmosphere. I can do it. Furthermore, since the plasma discharge state can be realized at a high density, high-level processing can be performed in a short time, which is of great significance in performing industrial processes such as high-speed continuous processing.

【0086】また、ガス雰囲気が限定されず、空気中で
安定した放電プラズマを発生させることが可能であるた
め、開放系での処理を行うことが出来る。このため、放
電プラズマ処理の適用可能な分野が大きく拡がることと
なる。
Further, since the gas atmosphere is not limited, and stable discharge plasma can be generated in the air, the processing can be performed in an open system. Therefore, the field to which the discharge plasma processing can be applied is greatly expanded.

【0087】本発明1においては、比誘電率が10以上
の固体誘電体であることにより、特に、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るので、短時間
表面処理や高速表面処理ができる。
In the first aspect of the present invention, since the solid dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more can generate a high-density discharge plasma at a low voltage, the surface treatment and the high-speed surface treatment can be performed in a short time. Can be.

【0088】本発明2及び本発明3の如く、固体誘電体
が特定の金属酸化物被膜であり、その金属酸化物被膜厚
みが10〜1,000μmであることにより、固体誘電
体が熱的にも安定であり、比誘電率が10〜14程度と
なりアーク放電を生じない。
As in the present invention 2 and 3, the solid dielectric is a specific metal oxide film, and the thickness of the metal oxide film is 10 to 1,000 μm, so that the solid dielectric is thermally Is stable, the relative dielectric constant becomes about 10 to 14, and no arc discharge occurs.

【0089】本発明4の如く、第一の工程で表面の活性
化した基材を親水性モノマー溶液に浸漬し加熱すること
によって反応が促進され、親水性を有する表面処理品を
得ることができる。
As in the present invention 4, the reaction is promoted by immersing the substrate having the activated surface in the first step in a hydrophilic monomer solution and heating the same, whereby a surface-treated product having hydrophilicity can be obtained. .

【0090】本発明5の如く、モノマーを付着させた基
材の表面に、放電プラズマ処理を行うことにより、良好
な撥水処理や親水処理層を形成した表面処理品を得るこ
とができる。
As in the present invention 5, by subjecting the surface of the substrate to which the monomer is adhered to the discharge plasma treatment, it is possible to obtain a surface-treated product having a good water-repellent treatment or a hydrophilic treatment layer formed thereon.

【0091】本発明6の如く、アルゴンガス及び/又は
窒素ガスからなる雰囲気中で、放電プラズマを発生させ
ることにより、ヘリウムガスに比較して安価なガス中に
て安定した表面処理が可能であり、工業上大きな優位性
を有する。
As in the present invention 6, by generating discharge plasma in an atmosphere composed of argon gas and / or nitrogen gas, stable surface treatment can be performed in a gas which is less expensive than helium gas. It has great industrial advantages.

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

【図1】 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.

【図2】 パルス化された電界を発生させる電源のブロ
ック図
FIG. 2 is a block diagram of a power supply that generates a pulsed electric field.

【図3】 本発明の放電プラズマ処理装置の一例FIG. 3 shows an example of the discharge plasma processing apparatus of the present invention.

【図4】 本発明の放電プラズマ処理装置の他の例FIG. 4 shows another example of the discharge plasma processing apparatus of the present invention.

【図5】 本発明の放電プラズマ処理装置の他の例FIG. 5 shows another example of the discharge plasma processing apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−1 直流電源 1−2 交流電源 2 パイレックスガラス製容器 3 放電プラズマ発生空間 4 上部電極 5 下部電極 6 固体誘電体 7 基材 8 ガス導入管 9 不活性ガス導入管 10 ガス排出口 11 排気口 12−1 巻き取りロール 12−2 巻き取りロール 13 フィルム導入管 14 フィルム排出口 15 第二の固体誘電体 1-1 DC power supply 1-2 AC power supply 2 Pyrex glass container 3 Discharge plasma generation space 4 Upper electrode 5 Lower electrode 6 Solid dielectric 7 Base material 8 Gas inlet tube 9 Inert gas inlet tube 10 Gas outlet 11 Exhaust outlet 12-1 Take-up roll 12-2 Take-up roll 13 Film introduction tube 14 Film outlet 15 Second solid dielectric

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向する一対の電極の少なくとも一方の
対向面に、比誘電率が10以上(25℃環境下)の固体
誘電体を設置し、一方の電極と該固体誘電体又は該固体
誘電体同士の間に基材を配置し、大気圧近傍の圧力下
で、当該一対の電極間にパルス化された電界を印加する
ことにより発生させた放電プラズマによって基材表面を
処理することを特徴とする放電プラズマ処理方法。
1. A solid dielectric having a relative permittivity of 10 or more (under an environment of 25 ° C.) is provided on at least one of opposing surfaces of a pair of opposing electrodes, and one of the electrodes is connected to the solid dielectric or the solid dielectric. A substrate is disposed between the bodies, and the surface of the substrate is treated by a discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes under a pressure near the atmospheric pressure. Discharge plasma processing method.
【請求項2】 対向する一対の電極の少なくとも一方の
対向面に固体誘電体を設置し、一方の電極と該固体誘電
体又は該固体誘電体同士の間に基材を配置し、大気圧近
傍の圧力下で、当該一対の電極間にパルス化された電界
を印加することにより発生させた放電プラズマによって
基材表面を処理する放電プラズマ処理方法であって、上
記固体誘電体が、酸化チタニウム5〜50重量%と酸化
アルミニウム50〜95重量%からなり、被膜厚みが1
0〜1,000μmである金属酸化物被膜であることを
特徴とする放電プラズマ処理方法。
2. A solid dielectric is provided on at least one opposing surface of a pair of opposing electrodes, and a base material is disposed between one of the electrodes and the solid dielectric or between the solid dielectrics. A discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes under the pressure described above, wherein the solid dielectric is made of titanium oxide 5. -50% by weight and 50-95% by weight of aluminum oxide.
A discharge plasma treatment method comprising a metal oxide film having a thickness of 0 to 1,000 μm.
【請求項3】 対向する一対の電極の少なくとも一方の
対向面に固体誘電体を設置し、一方の電極と該固体誘電
体又は該固体誘電体同士の間に基材を配置し、大気圧近
傍の圧力下で、当該一対の電極間にパルス化された電界
を印加することにより発生させた放電プラズマによって
基材表面を処理する放電プラズマ処理方法であって、上
記固体誘電体が、酸化ジルコニウムを含有し、被膜厚み
が10〜1,000μmである金属酸化物被膜であるこ
とを特徴とする放電プラズマ処理方法。
3. A solid dielectric is provided on at least one of the opposed surfaces of a pair of opposed electrodes, and a base material is disposed between one of the electrodes and the solid dielectric or between the solid dielectrics. A discharge plasma treatment method for treating a substrate surface with a discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes under a pressure of, wherein the solid dielectric comprises zirconium oxide. A discharge plasma treatment method comprising a metal oxide film containing a metal oxide film having a thickness of 10 to 1,000 μm.
【請求項4】 対向する一対の電極の少なくとも一方の
対向面に固体誘電体を設置し、一方の電極と該固体誘電
体又は該固体誘電体同士の間に基材を配置し、大気圧近
傍の圧力下で、当該一対の電極間にパルス化された電界
を印加することにより発生された放電プラズマによって
基材表面を処理する第一の工程、及び、該基材を親水性
モノマー溶液に浸漬して加熱する第二の工程からなるこ
とを特徴とする放電プラズマ処理方法。
4. A solid dielectric is provided on at least one opposing surface of a pair of opposing electrodes, and a base material is disposed between one of the electrodes and the solid dielectric or between the solid dielectrics. A first step of treating the substrate surface with a discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes under a pressure of, and immersing the substrate in a hydrophilic monomer solution And a heating step.
【請求項5】 対向する一対の電極の少なくとも一方の
対向面に固体誘電体を設置し、一方の電極と該固体誘電
体又は該固体誘電体同士の間に基材を配置し、大気圧近
傍の圧力下で、当該一対の電極間にパルス化された電界
を印加することにより発生させた放電プラズマによって
基材表面を処理する放電プラズマ処理方法であって、当
該基材表面にラジカル反応性モノマーを付着させた状態
で処理を行うことを特徴とする放電プラズマ処理方法。
5. A solid dielectric is provided on at least one opposing surface of a pair of opposing electrodes, and a base material is disposed between one of the electrodes and the solid dielectric or between the solid dielectrics. A discharge plasma treatment method for treating a substrate surface with a discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes under a pressure of A discharge plasma treatment method, wherein the treatment is performed in a state in which is adhered.
【請求項6】 アルゴンガス及び/又は窒素ガスからな
る雰囲気中で、放電プラズマを発生させることを特徴と
する請求項1から5のいずれかに記載の放電プラズマ処
理方法。
6. The discharge plasma processing method according to claim 1, wherein the discharge plasma is generated in an atmosphere composed of an argon gas and / or a nitrogen gas.
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