JPS58157829A - プラスチツク管内面の放電処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラスチック管内表面の放電処理方法に関する
ものである。

プラスチック管内の放電処理として特開昭５４−５６６
７２号公報にその方法が開示されている。

該方法では、プラスチック管内を放電処理のために低圧
にすることによって生ずるプラスチック管の収縮をプラ
スチック管の外側に管内を低圧にした絶縁体管を設ける
ことによって防ぎ、さらに放電が該絶縁体管内で起きる
ことを防ぐため、該絶縁体管内の圧力およびプラスチッ
ク管内の圧力を個別に調節することを特徴としている。

ところで本発明者らが該方法について実験を行なったと
ころ、放電によってプラスチック管よりガスが放出した
り、あるいは新たにガス状物質が生成したりするだめチ
ューブ内と絶縁管内の圧力を複雑に調整する必要があり
、さらに悪いことにこのような条件変動によって容易に
放電が停止し、場合によっては放電が絶縁体管内へ移つ
る現象が見られた。さらにわずかな整合調整のずれによ
っても同様の現象が起きることがわかった。

グロー放電を開始させるような低圧の圧力範囲では放電
開始電圧に大きな差がなく、さらに放電維持電圧につい
てはほとんど差がない。このため該方法のよ〜うにわず
かな圧力差しかない空間の一方゛のみに放電を開始、維
持するには極めて高い精度で整合調整を行なわなければ
ならない。このことは逆にわずかな圧力変動などの条件
変動によって容易に整合がずれることを意味しており、
本発明者らの経験したような現象が生じるものと思われ
る。

いずれにしてもプラスチック管の放電処理を工業的に行
なう場合、上記現象が生じることははなはだ問題であり
、該方法でもって工業的に処理することは不可能である
。

本発明者らはプラスチック管の内面と放電処理する際、
容易な操作条件でもってかつ安定して処理できる処理方
法を開発すべく鋭意研究の結果、本発明に至ったもので
ある。

本発明は、絶縁体管内にプラスチック管を配し、該絶縁
体管内および該プラスチック管内にガスを所定量流通せ
しめると共に所定の圧力に保持した後、該絶縁体管外に
設置した電極によって誘導された電磁場によって開始、
持続する放電によって該プラスチック管内表面を処理す
外径の差を２朋以内とすることを特徴とするプラスチッ
ク管内表面の放電処理方法である。

本発明でいう絶縁体管とは、電気的に絶縁物質でかつ真
空を維持できる機械特性を有する管であればよく、例え
ばガラス管、セラミック管あるいはポリメチルメタクリ
レート、ポリ塩化ビニルなどのプラスチックから作られ
た管などが挙げられる。

またプラスチック管とはポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、ポリテトラ
フロロエチレン。ポリ塩化ビニルポリメチルメタクリレ
ートなど一般にプラスチックと呼ばれる高分子化合物か
ら作られた管をさすものである。なお当然のことながら
これらの高分子化合物は単独物質でもよく共重合あるい
は混合物でも、さらにはこれらめ物に低分子の添加物を
加えた物であってもよい。

ここでいう放電とはグロー放電をさすもので、グロー放
電は低温プラズマとも呼ばれ、その物理化学的様相およ
びそのもたらす効果については「低温プラズマ化学」　
（穂積啓一部編、化学の領埴増刊１１１号南江堂出版、
　１９７６年発行）に詳細に述べられている。

また本発明において管内に流通せしめるガスは、グロー
放電を開始、持続させ、かつ放電中において活性化され
、プラスチック管内表面を好ましく改質する単独ガスあ
るいは混合ガスをさすものである。これらのガスは一種
のガスに特定できるものではなく、プラスチック管の種
種類および求められる表面特性に応じ、好ましくは選定
すべきである。例えばプラスチックの管内表面にラジカ
ルを形成する目的であれば、Ａｒ　、　Ｎ、など、接着
性を増す目的で１れば０．など、表面の架橋を目的とす
るのであればＡｒ　＋　ＣＯなど、表面の硬化を目的と
するのであればアセチレン、エチレン、ビニルシランな
ト、要求すれる表面特性に応じ無機、有機あるいはこれ
らの混合ガスを選ぶことができる。

流通せしめるガスの量つ放電条件によって適宜変りうる
ものであり、その量の特定はされない。ただプラスチッ
ク管の場合、放出あるいは放電時に新らたに放出される
ガスが気散しにくいため、放電に悪影響を与える事が多
い。その様な際は通常の放電処理条件に比べ少し多量の
ガスを流通せしめることが好ましい。

さらに圧力についても放電条件によって適宜決定されう
るべきものであるが、本発明においてプラスチック管を
処理する際は、通常の放電処理における圧力条件より高
い圧力条件が好捷しく、０．　Ｉ　Ｔｏｒｒから５０　
Ｔｏｒｒ　、　　より好虜しくはＱ、５’ｌ’ｏｒｒか
ら３０　Ｔｏｒｒである。

以下第１図を用いて詳細に本発明を説明する。

図は比較的短いプラスチック管の処理装置を示す概略図
で、１は外径り、のプラスチック管（以下チューブと略
称す）、２は内径Ｄ２の絶縁管、３および４は電極、５
は高電圧電源および整合回路、６は真空継手、７は真空
バルブ、８は真空系であり、９は排気系、１０はガス導
入系に連結している。なお本図は本発明を説明するため
の放電処理装置の概略図であシ、放電処理部のみを例示
し、電極送行系、ガス導入系および真空排気系は省略し
である。

本発明を実施する際には、まずチューブ１を絶縁管２に
挿入、配置する。次いで排気系９よりチューブ１内およ
び絶縁管２内を排気し、続いてガス導入系１０より定量
のガスを流しながら、排気量を制御し、絶縁管２内を所
定の圧力とする。所定の条件が設定されたなら電極対６
，４に高電圧電源５より高電圧を印加し、放電を開始さ
せる。放電開始と同時に電極対３，４を絶縁管２に沿っ
て移動させチューブ１の全長にわたって処理する。

本発明においてチューブ１の外径Ｄ１と絶縁管２の内径
Ｄ２の関係は極めて重要であシ、Ｄ２がり、よりある長
さ以上大きいと放電はチューブと絶縁管の間で起こり、
チューブ１の内表面は処理されない。チューブ１の内側
のみに安定して放電を開始、持続させるためには、Ｄ、
　、　Ｄ、の関係は少くとも（Ｄ２　　ＤＩ）＝２朋以
下である必要があり、好ましくはｌ　ｍｔｐ、以下であ
る。

該放電部を等価な電気回路におきかえて考えると、放電
回路のインピーダンスは絶縁管であるガラス管壁とチュ
ーブの間で放電した場合の方がチューブ内で放電する場
合に比べ、チューブに伴うインピーダンスだけ小さい。

チューブのインピーダンスは大きく、理論的には放電は
ガラス管壁とチューブの間で起きると考えられる。然し
なから本発明者らの実験では（Ｄ２−Ｄ、　）が２朋以
下になると放電はチューブ内のみで開始、持続するよう
になった。

この理由は明確ではないが、チューブと絶縁管の間隔が
せまくなると、放電によって生成した電子およびイオン
がチューブ外表面あるいは絶縁管壁に容易に衝突、消滅
し、放電を持続できず−、放電回路のインピーダンスが
増加してもチューブ内で放電した方が放電回路が安定す
るものと考えられる。

本発明の方法における電極６，４は絶縁体管に付設され
、一般に外部電極と呼ばれている。

該電極にはコイル状の誘導結合型電極と第１図に示めし
たようなコンデンサー型の容量結合型電極とが有る。本
発明の方法における電極の形式は誘導結合型あるいは容
量結合型のいずれの形式でもよいが、チューブ内の圧力
変化等の条件変動下で安定な放電を維持するうえで容量
結合型の電極の方が好ましい。なお容量結合型電極の形
状は第１図の電極６，４のごとく円管状に限定されるも
のではなく、例えば車状など種種の形状のものを用いる
ことができる。また高電圧の印加電極６および接地電極
４の位置関係は第１図に示めされた関係に特定されるも
のではなく、逆であってもよい。

本発明に用いられる高圧電源の周波数はｌ０ＫＨ２以−
ト３０ＭＨｚ以下、特に５０　ＫＨｚ以上Ｉ　ＭＨｚ以
下が好ましい。５０ＫＨ２以下では絶縁管およびチュー
ブのインピーダンスが大きく放電が開始しにくく、１０
ＫＨｚ以下では開始できなかった。またＩＭＨｚ以上で
は処理時に、常に微妙に整合を調整していく必要があり
、３０ＭＨｚ以上では整合調整が著しく微妙で、処理時
の条件変化に追随して整合調整を行なっていくことがで
きなかった。

これに対し５０　ＫＨｚからＩＭＨｚの間の周波数の電
源では整合調整の困難さもなく、また処理時に圧力条件
などが変動しても安定に放電を維持できた。

またチューブが細くなると放電が開始しにくくなる現象
が見られたが、このような際は高電圧印加前または印加
と同時に紫外線を照射するか、あるいは高電圧のパルス
を印加するか、または高電圧のパルスを電源電圧に重畳
することによって容易に放電を開始させることができた
。

第１図の装置の場合、チューブ１内の圧力と絶縁管２内
の圧力はほぼ同じであるが、本発明において設定された
チューブ外径Ｄ１および絶縁管内径Ｄ２の関係下では、
放電はチューブ内のみで起こシ、特にチューブ内圧力と
絶縁管内の圧力を相互に関係して調節するような複雑な
操作をすることなく、容易に処理できた。また処理時に
放出ガス等による圧力変動などの条件変動が生じても、
本発明の方法ではチューブと絶縁管との間では放電は起
こり得す、常にチューブ内のみで放電するため安定して
処理することができた。

前記第１図の処理装置は直線状の絶縁管の表面に電極を
設け、この電極を絶縁管に沿で移動させながらチューブ
の全長を処理する装置の例を示したが、この装置では長
さの著しく長いチューブの処理には限界がある。このよ
うな−合には第２図に示すような処理装置を使用するこ
とが好ましい。

）第２図の処理装置は、二個の真空槽１１　、１２を設
け、これらの真空槽の間を絶縁管２で連結し、この絶縁
管２の外部にある間隔を置いて電極６，４を配置する。

そして前記絶縁管２の入口と出口の部分に送りロー２１
６および引き取りローラ１４をそれぞれ設け、これらの
ローラ１６゜１４を駆動するように駆動装置を設けてお
く。

前記のように準備された連続処理装置の真空槽１１の内
部に長いチューブ１を丸めて収容し、その端部を前記絶
縁管２の内部を通して別の真空槽１２の内部に連続的に
送り込みながら前記のようにして放電加工処理を行なう
のである。

第２図においては、真空槽１１　、１２およびチューブ
１内に処理ガスを供給する手段が具体的に開示されてい
ないが、公知の方法によって供給するようにする。この
場合処理ガスはチューブ１内のみに供給してもよく、ま
た真空槽１１に供給し、チューブ１および絶縁管２の両
方に流通せしめてもよい。

処理ガスをチューブ１内のみに供給する場合、絶縁管２
内よりチューブ１内の方が圧力が高くなるが、本発明の
方法では放電はチューブ１と絶縁管２内では起り得す、
放電はチューブ内のみで生ずる点に特徴がある。

なお、チューブ自体が自立性が無い程度に肉厚が薄い場
合には、このチューブ内に供給する処理ガスの圧力を利
用してこのチューブを張らすように配慮するのが好まし
い。

以上に説明したように本発明の方法は、被処理物である
チューブ内の圧力のみを調節する容易な操作条件でもっ
て、かつチューブ内の圧力変動等の条件変動に影響され
ることなく安定してチューブ内を放電処理できる優れた
処理方法である。

以下実施例にて本発明をより詳細に説明する。

実施例１ 可塑剤ジ（２−エチルヘキシル）フタレート（Ｄ、０．
Ｐ　）を３５部を含む内径５ｍｍ＋、外径７闘の医療用
軟質塩ビチューブ２ｍを種々の内径の異るガラス管内に
挿入し、第１図の装置を用い放電処理した。まず該ガラ
ス管内およびチューブ内を真空排気し、次いでＣＯガス
を導入しく１０”／ｍｍ）５　Ｔｏｒｒに保持後、ガラ
ス管に付設した電極間（電極間距離１５ｃｍ）に１００
　ＫＨｚ　、　　３．５　ＫＶ高周波高電圧を印加し、
放電を開始、持続と同時に電極をガラス管に添わせ１．
５　ｍ／ｍｉｘの速続で移動させ、チューブ全長を処理
した。

該処理チューブの中央を約２０ｃｒｒＬ切りとり、その
中にｎ−へキサンを３．５ＣＣ充填し、両端にガラス棒
を挿入し、封じた。該チューブを４０°Ｃで２時間静置
後、ｎ−ヘキサン中のり、０．　Ｐをガスクロマトグラ
フにて測定し、チューブ内表面のよりｎ−へキサン中へ
溶出したり、　Ｏ，Ｐ量を定量した。

ポリ塩化ビニルはグロー放電処理によって表面が架橋し
、Ｄ、　０．　Ｐの溶出を阻止することが知られている
。因ってり、Ｏ，Ｐの溶出量が少いほど放電処理の効果
が著るしいと判断できる。

表１に測定結果を示す。

（本頁以下余白） 差（Ｄ２　　ＤＩ）が２問以下になると著しく処理効果
があがることが明白である。なお（Ｄ２　　ＤＩ）が３
ｍｓ以上になると放電は主としてチューブとガラス管の
間で起っているのが観察された。

（Ｄ２　　ＤＩ）が２關以下の場合前述のような容易な
条件操作のみで安定してチューブ内のみに放電が起り処
理できた。

実施例２ Ｄ、０．Ｐ　６１部を含む外径１０朋、内径５　ｍｍの
医療用軟質塩ビチューブ２ｍを種々の内径のガラス管へ
挿入し、実施例１と同様にして放電処理した。ＣＯガス
１５ＣＣ／、　　圧力４　’ｌ’ｏｒｒ　、　　周波数
４００　ＫＨｚ　、電圧３．５ＫＶ、　　電極移動速度
２ルーの条件で処理した。

ｎ−へキサン５ｃｃを用い実施例１と同様にして該処理
チューブからのり、　０．　Ｐの溶出量を調べた。

その結果を表２に示す。

本発明のごとくチューブ外径とガラス管内径の差が２朋
以下になると処理効果が著しい。

実施例３ Ｄ、　Ｏ，Ｐを４０部含む外径５朋、内径３．５關の医
療用軟質塩ビチューブ２ｍを種々の内径のガラス管へ挿
入し、ＣＯガス１０“４ケ　圧力ｇ’ｌ”ｏｒｒ。

周波数１００　ＫＨｚ　、電圧３．５ＫＶ、電極移動速
度１．５−一の条件で処理した。

ｎ−ヘキサン２ωを用い実施例１と同様にして該処理チ
ューブからのり、０．Ｐの溶出量を調べた。

その結果を表３に示す。

（本頁以下余白） 本発明のとと＜（Ｄ２　　ＤＩ）が２朋以下になると著
しくり、Ｏ，Ｐの溶出量が低下し、チューブ内表面が放
電処理されることが明らかである。

実施例４ 実施例１で用いた軟質塩ビチューブ２ｍを内径７，５朋
のガラス管に挿入し、実施例１と同一の条件で処理した
。

該処理チューブを２ｏｃｒＩＬずつ１０個のサンプルに
切断し、実施例１と同様にして該サンプルからのり、　
０．　Ｐの溶出量をしらべた。その結果を表４に示す。

なおサンプルの屑はガス導入部の方向からつけてあシ、
Ｄ、　Ｏ，Ｐの溶出量を未処理チューブからの溶出量を
１００％ととし、チ比で示している。

表　　４ この結果からして本発明の方法では極めて処理が均一で
あり、放電が安定していることが明らかである。

比較例１ 実施例４と同一の軟質塩ビチューブ２ｍを特開昭５４−
５６６７２号公報の第１図に示された同形式の装置で処
理した。

絶縁管内は空気で２０　Ｔｏｒｒに、チューブ内はＣＯ
ガスを１５“１ｍ１ｎ流し、圧力１　’ｌ’ｏｒｒにし
た。次いで１３．５６ＭＨｚの高周波高電圧電源を用い
７０Ｗの処理電力を印加した。整合調整を行ない、放電
が安定したのち、チューブを２フシ−の速度で連続的に
移動させながら処理した。

該処理チューブを２０ｃｒＩＬずつ１０個のサンプルに
切断し、実施例４と同様にして評価した。その結果を表
５に示す　゛ 表　　５ □□□□□□□□□→ ／１６１のサンプルは放電を安定させるための整合調整
に時間がかかり、不安定な放電に長い時間さらされてい
たために処理効果が悪いものと思われる。サンプル／Ｉ
６２の部分は放電が安定しており、良い処理効果が得ら
れているが、サンプル腐３の後半より放電が不安定にな
り、屑４の部分の途中で放電が停止し、それ以後の部分
は放電が起こらず全く処理されなかった。

同様の実験を何度も繰り返したが、チューブの長さ２０
〜４０ｃＩｒＬの程度のみ安定して放電が起るのみで、
チューブ全長にわたって安定な放電を維持することは該
方法ではできなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の放電処理部の概
略槽、造を示す図、第２図は長尺のプラスチック管を放
電処理する装置の放電処理部の概略構造を示す図である
。 １・・・プラスチック管（外径ＤＩ）、　２・・・絶縁
管（内径Ｄ２）、　６，４・・・電極、５・・・高電圧
電源および整合回路、６・・・真空継手、７・・・真空
バルブ、８・・・真空計、９・・・排気系へ、１０・・
・ガス導入系へ、１１　、１２・・・真空槽。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎　下　和　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁体管内にプラスチック管を配し、該絶縁体管内およ
   び該プラスチック管内にガスを所定量流通せしめると共
   に所定の圧力に保持した後、該絶縁体管外に設置した電
   極によって誘導された電磁場によって開始、持続する放
   電によって該プラスチック管内表面を処理する方法にお
   いて、該絶縁体管内径と該プラスチック管外径の差を２
   籠以内とすることを特徴とするプラスチック管内面の放
   電処理方法。