JPS59213736A - プラズマ加工方法 - 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】 本発明は天然高分子、合成高分子等からなる高分子シ＝
］・状物のプラズマ加工方法に関するものである。

現在天然＾分子、合成高分子等からなる高分子シート状
物としてはフィルム、織編物による布、不Ｒ化、複合コ
ート相等資材用、衣料用を問わず広範囲の分野で利用さ
れ極めて重要な基材となっている。例えばｍｓ、フイル
ムプラチツク、人工皮革等々、種々の形態となって使用
されている。

黙しながらこれらの基材は種々の欠点を有しており、そ
の欠点を補うため加工剤、仕上剤が多く用いられている
。例えば＃電気の発生や、接着性不足、印刷性不足、染
色物においては発色性不足、撥水性や防汚性のイ」与等
衣面の改質に多くの技術と労力がそそがれて妬めて、伐
々の社会番と役立つ基月となっている。これらの後加工
剤を＋１与する場合の問題点の一つはその耐久性が不十
分な点と極めてＮＡ　＜均一に塗布しないと風合や外ｆ
ｌなど欠点を生ずるので技術的困難さにたえず直面しな
ければ４【らなかつｔ、：。

上記問題点を解決するため尚分子シート状物を低温プラ
ズマ中にて処理しＩＨ耐久性のある表面改質が開発され
、ドライシステムにまり低公署化できる］支術としても
注目をあびている。一般にプラズマ加工と呼ばれている
本方法を実用向で工業化を進めると意外な而で問題のあ
ることがわかってきた。

本米均−かつ安定な表面改質であるべきだが、グロー放
電下の中に尚分子シート状物を通過させるとき、シート
状物がアース側か陽極側かどちらか一万に接触させた方
が効率面で良いのだが、シート状物と接触させる面（−
例としてアース側電極とする）との間が不均一な凹凸も
しくはしわが生ずると、浮いてアース側電極と離れた所
は、プラズマ照射の効果、例えばエツチング、ラジカル
生成、架ａ等が不足することが見い出された。この間顕
を解決する一番の早道はシート状物の送行張力や巷取り
張力を高めることにある。ところが低温プラズマと云っ
ても冷却しなければ２００°Ｃ近く昇温するし、冷却し
ても張力を＾くするとシート状物が一挙に硬化し始め、
製品化の問題点となったら 筒分子シート状物が浮いたり、しわにならないための方
法ｌζついて鋭意研究し本発明に到達したものである。

第１にシート状物がシワや折曲りを持って巻か１’して
いないことで、これは常識的に当然と云える。シート状
物を連続的に処理するためロールの最内層Ｉζは導布用
の捨幹が機械通過長の少くとも１．６倍以上保有する必
要があり、この端部の処理でシワや折れ曲がりを作らな
いことである。、そして導布物とシート状物の縫い方は
オーバーロックζこより折重ねを極力排除し、どうして
もインターロックもしくはカン縫いで処理される時はシ
ワ防止のペーパー等の挿入が好ましい。シート状物を連
続処理する場合各々の継ぎ方も１ｉとんと同様のことが
云える。要すれは継ぎ部はシート状物の厚みが限りなく
同等であるべきだが、少（もＪ９さの５倍未嗣にしない
とエアー・トつ・エア（Ａｉｒ　ｔｏ　Ａｉｒ　）方式
の連続処理用シールロールでの通過性が阻夕）されるこ
とがイつかった。

かくして準備されｔコシート状物を拡布状（ζ送るζこ
は単ζζ張力をかければ良いのでなく、布が９５αより
１　１０ｃｍ、　　１１０ｃｍＪす１５５引と広くなる
イ♀、中央部と両端部との歪差を持っており、長時間の
処理中両端のウエーブイングや中央部のをれしわ４にと
生起してくる。これは張力をかけても解消できないこと
が多く、ヨコ方間への伸張がその防止に役立つ。ベン１
−バーやヘントロールの設置、スクリューエクスバンダ
ーロール等の耳拡布装置Ｍが有効であった。

ロール巻にしであるシート状物の送り出しは初期車社が
あり、後半では軽くなるため引張り抵抗に差を生ずるｔ
こめ一定の張力下にしなけれはならない。かつ拡布装置
は相当の眼力負荷を与えないと効果を出さない。

このような閃点から、プレーキー等定張力伺加後ダンサ
−ロールあるいは張力センサーにより張力を検出してこ
れをフィードバックしてフィード率を変える調速ローラ
を設置し、シート状物の張力を、１０ｇ／ｌｎ以上５０
０９／ｉｎ以下に調整した結果、プラズマ照射処理中の
電極面からの浮きによる不均一加工や、風合硬化等が防
ぎ得て、安定なプラズマ加工かできるようＣζなった。

張力が１０ｇ／ｌｎ未満ζζなると伸縮性を有するシー
ト状物はそれ程でもないが、伸びの少ないシート状物は
ちょっとしｔこ変動で容易にゼロ（０）張力もしくはた
るみになり、ヨコうね状の不均一加工を生起することが
あり、不安定である。また張力５００　ｇ／ｉｎ以上に
なると電極面からの浮きによる不安定さは無くなるが、
シート状物が該張力下で放電処理受けると硬化しやすく
、冷却を極度にすれば防ぎうる要素もあるが冷媒のコス
トも著増し良策とは云えず、室温近辺までの冷却でかつ
シート秋物を硬くしないためには５００ｇ／ｉｎを越え
ないことか重要であつｔこ。拡布装置によってもシート
状物が持っていた厚み差や巻き歪差により蛇行の発生す
ることがあり、これは積極的に一方耳部の蛇行調整する
装置を伺加することによって調整される。

＾分子シート状物が吸湿性の商い素材の場合この眼力管
理で千〇外の問題が生じた。それは特＝バッチ式のロー
ル巻シート状物を仕込む時（こ強調されて見られ通常ポ
リエステル繊細物や月！１ノエステルフイルムでは予想
されない串であつ１こ。即ちシート状物がプラズマ放箪
処理される環境は０．０５Ｔｏｒｒ〜１０　Ｔｏｒｒの
減圧下であり事実状真空乾燥の状態にある。吸湿性の高
いウールでは／飄イグラルエクスパンションと呼ばれる
収縮が見られ、ナイロン、ビニロン等でも寸法変化が見
られるのである。これが放電処理中バッチ内で待期し、
乾燥が進んたローラ巻物の両端部とそうでｆ（（１）中
央ｆｆ１ｓとでは必然的に歪差となってしわを起こすよ
うをどなるのである この防止には、ロール巻を止めて振り落とし滞積、連続
シートによる供給を一つの手段で、布の紹度を嵩高にし
乾燥状態に差を与えな、いことである。振り落とし滞積
シートはテールつなぎができるのでエアー・トウ・エア
一方式の連続式には有効であるが、バッチ式の場合仕込
量が小さくなりるζζ際し３局乾燥の状態で巻取り、で
きる限り水分を吸着させないよう低湿下で保存すること
によってこの問題は解消される。過乾燥の状態とは標準
状態のりゲインに対し約半分ないしそれ以下の状態のこ
とを怠味する。更に好ましくはりゲインが３％以下でロ
ール巻内中外層の差ならびこと中央端部の麦が±０．５
％以下の場合良い結果となった。

このような要件により連続的に長時間均一かつ安定なプ
ラズマ加工ができるようになった。

かくして巻取られたロール巻が、今度は真空乾燥室から
外気に出ることによる吸湿の問題がまた出たのである。

低温プラズマ放電中均−に処理され巻取ったものが、そ
の吸湿にはり伸びを生じ内外１−差、中央と両端部差に
より、ウェーブを生じ製品品位を低下せしめることにな
った。このためエアー・トウ・エア一方式で連続的に処
理する場合は空気中に出た後巻き取られるまでの間に、
バッチ式の場合一旦ロール巻にしたものを解舒して巻き
直しながら水蒸気または超音波噴絖、スプレー、あるい
は直接水溶液に接触せしめ、ロール巻放置中の水分率に
内外層差や中央と両端部差等を生じしめないことが肝要
であって、この状態で調湿コンディショニングすると安
定なプラズマ加工品が得られた。このよう１ζ、低温プ
ラズマ放電に引き続き、連続処理の場合も、またバッチ
処理の場合も、いずれにしてもシート状物が大気中に出
てのち、少くとも水分子を含む蒸気または液体を接触せ
しめるのはラジカルトラップを防止するのにも著しい成
果を得たのである。高分子シート状物にプラズマ照射す
ると高工不ルキー粒子によりその表面が活性化され、ラ
ジカル重可能な活性点を持つことになる。アルゴン、ヘ
リウム、窒素、−酸化炭素等がその活性化ガスに用いら
れ、とりわけ酸素及び酸素を含む混合ガスは活性点ｆζ
おいてパーオキサイドを作るためか活性点の寿命が長く
、大気中にシート状物にラジカル重合を付与せしめるの
には都合が良いが、そのまオロール巻にして長期間保存
する間（ζ、トラップされたラジカルにより、表面改質
した変化以上に不要な変化、例えば染色物の堅牢性が悪
化したり、色変化を起こしたり、表面劣化を進行させた
りすることが、部分的に認められたのである。プラズマ
照射の後大気中に出てから調湿コンディショニングを兼
ねて少くとも水分子を含む蒸気または液体を接触せしめ
ると、これらの蔽害が一掃できたのである。

ここに接触せしめる蒸気や液体の中にはラジカル重合可
能な単量体を合法せて、帯電防止効果や防汚、撥水、撥
油、親水等の機能を与えうろことはもちろんのことであ
る。

本発明で云う天然高分子とは例えば綿、麻、絹、木材等
を挙げることができ、合成高分子としてはポリエステル
、アラシド、ポリビニルアルコール、エバール、ポリア
ミド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリカーボネー
ト、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸セルロース、セ
ロファン、ビスコース等の繊維やフィルム、あるいはこ
れらの複合材等、単独でも混合されたものでも良い。

シート状物としては織物、編物、フィルム、不織布、複
合コート加工品等が好適である。さらに本発明では、′
これら茜分子シート状物の表面にプラズマ照射の効果を
一層あげるために微粒子、とりわけシリカを＋１着させ
たシート状物および樹脂加工剤を刊与したシート状物の
プラズマ加工に適している。微粒子、とりわけシリカは
吸着水の影響が大きく、丈だ樹脂加工剤も張力の影響を
強く受けやすいためである。

本発明のプラズマ照射とは、通常の方法による低温プラ
ズマ、つまり大気圧以下の減圧下で放電するものである
が、本発明を効果的に達成するにハ０．０５　Ｔｏｒｒ
〜１０　Ｔｏｒｒの圧力下で放電処理することが望葦し
く、この場合空気、窒紫、二酸化窒素、水素、アルゴン
、ヘリウム、酸素、−酸化炭素、弗化炭素、アンモニア
、塩化炭素又はこれらの混合ガスなどの雰囲気中で処理
するものである。

かかるプラズマ照射をうけた基材表面が活性化され、エ
ツチングや架橋あるいはラジカル重合による薄膜形成な
どが進み表面改質が達成されるものである。

実施例１ タテ−５０デニール５１６フイラメント、ヨコが７５デ
ニール３６フイラメントのポリエステルフベ イラメント矛−ンからなるパレス織物を常法のワッシャ
ー、ヒートセット、アルカリｇｍ　加工を経て黒染に染
色加工し、染色浴中および洗浄浴中に平均−次粒径１５
年のシリカを入れ、織物に０．１重量パーセント、シリ
カを＋１着せしめた。ついで第１図示すような内部電極
型のバッチ内連続プラズマ照射装置を用い周波数１１０
Ｋｆｉｚ、導入ガス酸素、照射エネルキー量０．２４　
ｉＷｈ／１ｒｔＪｆ＠射帯留時間６０秒のプラズマ照射
を行った。用いた生地はワッシャー加工時アンドン巻の
糸による耳たるみと、ヒートセット、仕上セットで１−
バーフィードを十分にかけてドレープ性良好な風合に仕
上げる目的で加工されｌこため両耳部のたるみを生じて
いｔこ。この生地に走行布張力を変えてプラズマ照射の
風合と一色効果とその均一性を調べた。この時の％ｇ温
反は４５℃に設定して冷却した。色の濃さは日立製作所
要の自記分光光度計を用いて測米米来　　　　−８米 定した。染色物の濃度はＬａｂ系表不Ｌａｂ値で示して
あり、小さい程濃色効果が大きいことを示す。

この実施例ではプラズマエツチングにより微細凹凸を形
成せしめ濃色化効果を発現せしめ１こもので、プラズマ
照射の均一性が色差となって見られるので、その均一性
評価が重要なのである。プラズマ照射する前の色の濃さ
はＬａｂ　＝　１９．１であった。

走行張力が５ｇ／ｉｎのものでは蛇行気味になり送りが
不安定なのと中央部と耳部との色差が発生し不良となっ
た。一方６００ｇ／ｉｎの張力下では走行は安定し中央
部と耳部の差は少ないが、硬くなりすきで不良となった
。これに対して本発明範囲にあるものは走行性、外観風
合とも良好なプラズマ加工となった。

実施例２ 実施例１と同じ装置を用い、ウール４８番手双糸、およ
びポリエステル４８番手双糸を用いた各々２／２ツイル
織物のスカイブルーに染色した布各ダブル巾５０ヤード
１０疋（４６０涌分）と白色ポリエステルタフタ、ナイ
ロンタフタ各々４４インチｌ］５　Ｄ　ｍ２０疋（１０
００ｓ分）の計４点をプラズマ加工した。プラズマ発生
装置内は１Ｏ−５Ｔｏｒｒまで減圧し、一方ロール巻布
供給室はＩ　Ｔｏｒｒ才で減圧した後大気分圧を０．０
７　Ｔｏｒｒ、トリメチルクロロシラン分圧を０．１Ｔ
ｏｒｒに調整保持後１１０山、Ｑ、１８Ｋｖｖｈろにの
高周波電力を与えて低温プラズマを発生させ、布を１分
間滞留処理し巻取った。巻取り後大気中に取出した各ロ
ール巻布の半分の長さまでは巻き返して水蒸気を当てた
が、残す半分はロール巻のままポリエチレンフィルムで
包装シールして言置に放置した。ポリエステルは一定真
空度まで到達する時間が６分程良で短かったがウールや
ナイロン、特にウールでは５０分以上かかつてようや（
１Ｔｏｔｒになったがプラズマ照とでは真菟度が友化し
、ガス流量を夏更せざるを得ないような事態になった。

この後再度ウールをテスｌ−Ｌ、た時は十分過乾燥にし
て水分率を３％以下ｌζして処理したらこのまうな問題
は無＜　ｆｃつだ。

−４ナイロンタフタは加工中、耳部が緊張気味、中央部
がゆるんで波打ち状になり、復走行張力を１５ｇ／ｌｎ
以上かけて処理することにより解消した。

ポリエステルはこのような現象は見られなかった。

水蒸気を当てた布と当てない有針８点を１ケ月後ｔζ取
り川しその色目差を肉眼評価した。ポリエステル匝はあ
まり認められなかったが水蒸気を当てないウール２／２
ツイルのスカイブルーが若干黄味をおびたスカイブルー
に、水蒸気を当てないナイロンタフタの方が黄味を滞び
ていた。尚これらの布の摩擦帯電特性としてロータリー
スタティックテスター−ζよる帯電圧５１．ＩＯｖ以下
で、８点の間に大差は認められなかった。

【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一例を示す略図
である。、１．２．６・・・排気゛ａ、４．５・・・活
性化カスおまひ単凧体尋人管、６・・・巷出擾、７・・
・プラズマ放°市室、８・・・巻取冨、９・・・筒周波
竜源、１０・・・商分子シート状物、１１・・・巻出ロ
ール、１２・・・巻取ロール、１６．１４・・・布張力
検出部、１５．１６・・・拡布、耳調整装置、２１・・
・棒状詞電圧側電極、２２・・・プレート状接地側電極
、２３．２４・・・シール様猶 特許出願人　株式会社　クラレ 代ａｉ　人弁理士本多　堅

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減圧下に保持された帯域内の、高電圧側電極と接地
   側電極とが設置された両電極間内を、高分子シート状物
   を連続的に走行させ低温プラズマ加工する方法において
   、高分子シート状物の拡布状送行張力が１０ｇ／ｌｎ以
   上、５００ｇ／ｉｎ以下となるように調整し、該シート
   状物を一万電極面まり不均一に浮くことなく密着して走
   向させプラズマ処理することを特徴とする高分子シート
   状物のプラズマ加工方法。 ２、減圧下に保持された帯域内の、高電圧側電極と接地
   側ｔ４１４ｍとが設置された両電極間内を、高分子シー
   ト状物を連続的に走行させ低温プラズマ加工する方法に
   おいて、篩分子シート状物の拡布状送行張力がｉ　ｏ　
   ｇ７４□、以上、５００ｇ／ｌｎ以下となるように調整
   し、該シート状物を一万電極面より不均一に浮くことな
   く密着して走向させてプラズマ処理し、該プラズマ処理
   後、大気中に出した部分子シート状物を、少くとも水分
   子を含む蒸気または液体を接触せしめ、ラジカル消滅と
   調湿コンディショニングを行なうことを特徴とする超分
   子シート状物のプラズマ加工方法。