JPS59155441A

JPS59155441A - プラズマ処理方法および装置

Info

Publication number: JPS59155441A
Application number: JP58029371A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fukuda; 賢治福田; Yoshinobu Takahashi; 芳信高橋; Takaoki Kaneko; 金子　隆興
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1984-09-04
Also published as: ZA841296B

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】本発明は樹脂、例えば、ポリゾロピレン（ＰＰ）、ポリ
エチレン（ＰＥ）等の表面を改質するために、これらの
樹脂の表面にプラズマ処理１−［す方法および装置に関
する。

近年、例えば、自動車の部品等は、軽量でかつ意匠性に
優れる樹脂に移行する傾向にあるが、比較的安価なｐｐ
　、　ｐＥ＠２、例えば車両外板として使用する場合、
樹脂表面と塗膜との密着性が悪く、層間剥離という不具
合が発生することが知られている。この不具合を解消す
る手段の一つとして、ＰＰ　、　ＰＥ等の被塗装物表面
をグロー、コロ・′す放電あるいは高周波放電に曝し、
表面を酸化（極性基の導入）あるいはエツチング（アン
カ効果向上）するプラズマ処理技術が知られている。

ととるで、プラズマ処理を行う場合、処理効果を向上（
プラズマの寿命を長くする）させるため、反応室を減圧
、もしくは真空状態にすることが公知の技術になってい
る。この状態を維持するために、現在パッチ処理が主流
になっている。

一方、この処理方法を自動車製造という量産工程に導入
するには、短時間で真空状態に到達し、かつ１回でよシ
多数の被処理物全プラズマ処理する必要がある。この点
全考慮して、従来のマイクロ波放電プラズマ処理装置（
第５図、第６図）で、自動車に使用する樹脂部品、例え
ば、バー７９浬理したところ、大物であるため、以下の
問題点が発生した。

１、処理室内のプラズマ濃度が不均一のため（第５図、
第６図）同−被処理物内でも処理の差が生じる。

２、処理室内のプラズマ濃度が不均一のため（第５図、
第６図）被処理物の配置位置により処理の差が生じる。

そこで、これらの問題点全解消するため、予備検討を行
ったところ、以下の項目が明らかになった。

１）プラズマ自体は、ガス体であることがら、処理室内
におけるその流れを制御すればプラズマ濃度の均一化は
可能でりる。

２）その手段として例えば第７図に示すように、プラズ
マ導入口９と、排気口１１の位置を組合わさればプラズ
マ流れを制御できる。

又、一方、処理室内のプラズマ濃匿全均−化するために
、強制的々拡散手段も有効と推測される。

本発明は、上記問題点全解消し、大物でかつ複雑な形状
の被処理物を同時に多数処理しても、処理の均一性を確
保することのできるプラズマ処理方法および装置に関す
るものである。

即ち、本発明の目的は、前述の如き強制的な拡散手段に
て反応室内のプラズマ濃度分布を均一化することにより
、反応室内における複数の被処理物の配置位置による処
理の差金解消し、かつ同一被処理物の形状による処理の
不均一を解消するプラズマ処理方法および装置を提供す
ることにある。

このような目的を達成するために、本発明では、プラズ
マ反応室にプラズマを導入すると共に、該反応室全減圧
するべく排気を行なうことによりプラズマ流を形成し、
該反応室内の被処理物の表面にフ０ラズマ全照射して処
理する方法において、プラズマ拡散用羽根を回転させて
前記プラズマ流を、強制的に拡散させ処理室内のプラズ
マ濃度を均一化することを特徴とするプラズマ処理方法
が提案される。プラズマ拡散用羽根はモータ等の回転駆
動源によシ駆動させてもよく、またプラズマ導入口又は
排出口の近傍に配設してプラズマ流を利用して回転駆動
させるようにしてもよい。

まだ、本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ反応室壁
部の任意の位置にプラズマ導入口と反応室減圧用の排気
口とを備え、反応室内部で被処理物の表面にプラズマ化
用ガスして処理する装置において、反応室内部に回転羽
根金倉むプラズマ拡散器を設けたことを特徴とする。

以下、添付図面を参照し本発明の実施例について詳細に
説明する。

第１図寂よび第２図は本発明の実施例に係るマイクロ波
放電プラズマ処理装置を示すものである。

第１図および第２図において、発糸器２で発生したマイ
クロ波は、アイソレータ３、パワモニタ４、スリスタブ
チューナ５を経てプラズマ発生炉６に４波管１３で導か
れる。

一方、プラズマ化用ガスとして、本実施例では、酸素（
０□）：窒素（Ｎ２’Ｊ、＝　］Ｏ：１の混合ガスを使
用しているが、それらは、あらかじめガス流量計（図示
せず）で所定の流量に設定された後、ガス供給管１２で
、プラズマ発生炉６に供給される。プラズマ発生Ｆ６と
プラズマ発生管７で発生したプラズマは、ガラス管８を
経て反応室１のプラズマ導入口９に導かれ、さらに反応
室１内部へ向けてプラズマを照射するための多数のプラ
ズマ噴射口（図示せず）全有するプラズマ照射管１０に
より反応室１内に導入、胛射される。

反応室ｌ内に導入されたプラズマは、反応室１内に設置
された被処理物（図示せず）全改質するが第１図および
第２図では、反応室１の内径及び長さが大きく（内径２
０００ｍｍＸ長さ２０００　ｗｍ　）、導入されたプラ
ズマの濃度が反応室１内で均一化され難いため、反応室
１内を所定の真空度にするためのポンプ（ｍｌ示せず）
に接続した排気口１１を設置する。これにより、プラズ
マ照射管１０から噴射されたプラズマは排気口１１に向
かって流れを形成する。以上の説明は第５図および第６
図に示した従来のプラズマ処理装置と概ね同様である。

本発明においては、反応室１内のプラズマ流の拡散効果
金高めるために、羽根を備えたノラ？マ拡散器１４．１
５を反応室１の内壁に設置した。

即ち、第１図および第２図の実施例においては、プラズ
マ導入口９を円筒状反応室１０円筒壁左側の領域（第２
図）に設け、排気口１１を右端のタンク（反応室）中心
線１７上に設置し、プラズマ拡散器１４．１５にプラズ
マ導入口９とタンク長さ方向に同位置で約６０°程度隔
てた円筒壁内側に設置した。なお、シラデー−射管１０
はプラズマ導入口９の中心＋ｌＧ）と直焚しかつタンク
の長さ方向にのびている。

鳴３図はプラズマ拡散器１４．１５の詳細図である。

反応室１の内壁には、拡散用羽根２６とその鳴動用モー
タ２０が治具２１により取付けられている。又、駆動用
モータ２ｏのリード線２５は、反応室ｌの外壁に取付け
られる平板２２と、７０口コネクタ（７０，ウェル社製
、３０−３ＭＣ２）２４でシールされ、反応室１の内部
１６は真空に保た九ている。一方、反応室１の壁部平板
２２はＯリングバッキング２３でシールさ九ている。な
お、駆動用モータは反応室１の外壁に設ｆｊｔ　しても
桐わない。

以上のように、本実画側のプラズマ処理装置は、反応室
内１６に導入・照射され／ヒゾラズマをプラズマ拡散器
１４．１５で反応室内１６の察哨面方向に一端拡散し、
続いてイｌＰ気口１１の方向にプラズマ流れ全形成して
反応室内１６のノラス゛マ濃度を均一にする（第８，９
図の比較）。

尚、反応室１に設置するプラズマ導入口９と、排気口１
１と、プラズマ拡散器１４ｙ１５の位置大きさ、回転数
及び個数の組合わぜは、被処理物の数、形状、大きさ等
によシ決定されるものであるが、本発明の趣旨を逸脱し
ない限シにおいで、当業者の知識に基づいて想到される
他の組合せ方法等も適宜に採用されるものである。

例えば、第１０図および第１１図に示したえ廁例でｔ’
ｉ　、プラズマ導入口９を円筒状反応室１の円筒壁中央
（第１２図）に設け、それと対向する円筒壁部に排気口
１１全設置し、プラズマ拡散器１４．１５に左右両端の
タンク（反応室）中心軸脚１７上に配置している。

また、プラズマ拡散器は第４図に示すように構成するこ
ともできる。即ち、プラズマ拡散用羽根２６　ｋｍｌｒ
ｍｔモータで回転させる代わりに、プラズマ導入口９の
近傍にｔＧ　置し、プラズマ世射管１０より噴射される
プラズマの流れを利用して回転させることも可能である
。また、図には示していないが、プラズマ拡散用羽根全
排気口１１の近傍に配置し、排気流全利用して回転させ
ることも可能である。

次に、第５図〜第１１図に示す各プラズマ処理装置につ
いて比較実験を行なった。被処理物はポリｆロビレン（
ＰＰ）の樹脂成形品である。これらの図において、反応
室１内の各部位における被処理物の処理効果を接触角（
θ）の分布線で示している。処理条件および測定方法は
次のとおシである。

〔処理条件〕

マイクロ波周波数：２４５０ＭＨｚ出　　力　　　　　　　　　：　　ｓｏｏｗ真空圧　　
　　　：　ＬＯＴｏｒｒ処理時間　　　　　：３０秒間処理ガス　　　　　：酸累（１０条の窒素含む）。

１０ｔ／分〔接触角測定方法〕脱イオン水を、プラズマ処理後のＰＰ表面に、５４＃！
下し、接触角測定器（ＣＡ−Ａ型、協和科学製）で測定
した（２０℃、５０〜６０ｑ６雰囲気）。

第８図は第１図および第２図の本発明実施例でグラズマ
拡散用羽根全止めた場合であり、第９図は同実施例でプ
ラズマ拡散用羽根１４．１５を２０〜６０　ｒｐｍで回
転させた場合である。第９図では、第８図と比べ或いは
第５図〜第７図と比べ、均一な処理効果の・範囲が広が
り、反応室１内の被処理物の配置位置又は同一被処理物
の形状による処理の不均一さを解消できることがわかる
。第１０図および第１１図９実杓例においても第９図と
同様の条件で測定を行なったものであるが、均一な処理
効果の範囲が広がっていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

＃Ｊ１図及び第２図は本発明のプラズマ処理装置の実施
例を示すもので第１図は断面図、第２図は側面図である
。第３図は本発明で用いるプラズマ拡散器の断面図、第
４図はプラズマ拡散器の他の実施例の断面図、第５図及
び第６図は従来のプラズマ処理装置およびその処理効果
を示す図、第７図は予備検討で用いた装置およびその処
理効果を示す図、第８図および第９図は本発明のプラズ
マ処理装置におけるプラズマ拡散器を止めた場合（第８
図）と駆動させた場合（第９図）の処理効果を示す図、
第１０図および第１１図は本発明の他の実施例隆係るプ
ラズマ処理装置とその処理効果を示す図である。図面中の構成要素　′ １・・・反応室、２・・・マイクロ波発振器、３・・・
アイソレータ、４・・りぐワモニタ、５・・・スリース
タブチー−す、６・・・プラズマ発生炉、７・・・プラ
ズマ発生管、８・・・ガラス管、９・・・プラズマ導入
口、１０・・・プラズマ照射管、１１・・・排気口、１
２・・・ガス供給管、１３・・・導波管、１４．１５・
・・プラズマ拡散器、１６・・・反応室内部、１７・・
・反応室中心線、２０・・・拡散羽根、駆動用モータ、
２１・・・ゾラズマ拡散器取付用治具、２２・・・平板
、２３・・・０リングバツキング、２４・・・フロロコ
ネクタ、２５・・・拡散羽根、駆動用モータのリード線
、２６・・・拡散羽根。第　１　図第　２図第　４回５図　　　　　　第６図第　７図第８図第９図第１０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】１、プラズマ反応室（１゛）にプラズマを導入すると共
に、該反応室を減圧するべく排気を行なうことによシゾ
ラズマ流を形成し、該反応室内の被処理物の表面にプラ
ズマを照射して処理する方法において、プラズマ拡散用
羽根（２６＞’ｒ回転させて前記プラズマ流を強制的に
拡散させ処理室内のプラズマ濃度を均一化することを特
徴とするプラズマ処理方法。２、プラズマ拡散用羽根（２６）は回転駆動源（２０）
によシ駆動される特許請求の範囲第１項記載の方法。３、　　プラズマ拡散用羽根（２６）はプラズマ照射口
（１０）あるいは、減圧用排気口（１１）の近、傍に設
置し導入する７″ラズマ流によ多回転駆動させることに
よシプラズマを拡散させる特許請求の範囲第１項記載の
方法。４、プラズマ反応室（１）＠部の任意の位置にプラズマ
導入口（９）と反応室減圧用の排気口（１１）とを備え
、反・応室内部で被処理物の表面にプラズマを照射して
処理する装置において、反応室内部に回転羽根（２６）
ｋ含むプラズマ拡散器（１４，１５）を設けたことを特
徴とするグラズマ処理装置。