JPS6048337A - プラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理方法Info
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- JPS6048337A JPS6048337A JP15570583A JP15570583A JPS6048337A JP S6048337 A JPS6048337 A JP S6048337A JP 15570583 A JP15570583 A JP 15570583A JP 15570583 A JP15570583 A JP 15570583A JP S6048337 A JPS6048337 A JP S6048337A
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- JP
- Japan
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- plasma
- electrode
- processing
- discharge
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
- B29C59/14—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment
- B29C59/142—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment of profiled articles, e.g. hollow or tubular articles
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はプラズマ処理技術に関する。本発明は、さらに
詳しく述べると、例えばポリエチレン、ポリプロピレン
等のポリオレフィン系プラスチック材料からなる製品（
被処理物）の表面を改質ず暮ためにその表面を高周波放
電プラズマで処理する方法に関する。
詳しく述べると、例えばポリエチレン、ポリプロピレン
等のポリオレフィン系プラスチック材料からなる製品（
被処理物）の表面を改質ず暮ためにその表面を高周波放
電プラズマで処理する方法に関する。
従来技術
近年、プラスチック製品、特に上述のようなポリオレフ
ィン系プラスチック材料からなる製品に対する塗装が広
く行なわれている。ところで、このような製品に、例え
ば鋼板塗装等に通常用いられているような塗料を塗装し
た場合には、製品表面とその上に施される塗膜との密着
性が極度に悪いので、不所望な眉間剥離が屡々発生した
。また、かかる問題を解消するため、塩素化樹脂等を混
入した特殊な塗料で塗装前の製品表面を下地処理するこ
とが不可欠であった。
ィン系プラスチック材料からなる製品に対する塗装が広
く行なわれている。ところで、このような製品に、例え
ば鋼板塗装等に通常用いられているような塗料を塗装し
た場合には、製品表面とその上に施される塗膜との密着
性が極度に悪いので、不所望な眉間剥離が屡々発生した
。また、かかる問題を解消するため、塩素化樹脂等を混
入した特殊な塗料で塗装前の製品表面を下地処理するこ
とが不可欠であった。
上記した下地処理は、非常に煩雑で、また、多大の出費
を必要とする。最近、下地処理に代るものとして、いわ
ゆる“プラズマ処理技術”が用いられている。プラズマ
処理技術とは、プラスチック製品の表面に例えば励起さ
れた酸素、窒素等の処理ガスのプラズマを照射してその
表面状態を改質し、よって、特殊な下地処理なしで常用
の塗料との密着性を向上させようとするものである。常
用のプラズマ処理技術には、グロー放電、コロナ放電、
高周波放電、マイクロ波放電等のいろいろな方式がある
。なかんず（、高周波放電方式は、例えば自動車部品等
のような大型製品の工業的規模での塗装に最適である。
を必要とする。最近、下地処理に代るものとして、いわ
ゆる“プラズマ処理技術”が用いられている。プラズマ
処理技術とは、プラスチック製品の表面に例えば励起さ
れた酸素、窒素等の処理ガスのプラズマを照射してその
表面状態を改質し、よって、特殊な下地処理なしで常用
の塗料との密着性を向上させようとするものである。常
用のプラズマ処理技術には、グロー放電、コロナ放電、
高周波放電、マイクロ波放電等のいろいろな方式がある
。なかんず（、高周波放電方式は、例えば自動車部品等
のような大型製品の工業的規模での塗装に最適である。
しかしながら、高周波放電によるプラズマ処理を実施す
る場合、最も一般的な約１３．５６ＭＨｚの高周波を適
用して処理容器の内壁全体に電極を設けた処理装置内で
それを行なうとすると、被処理物を満足に処理すること
ができない。実際、被処理物の形状が複雑であワたり、
複数個の被処理物を同時に処理しようとする場合、被処
理物の凹部や、電極から離れた位置にある被処理面の処
理程度（処理性）が悪く、満足し得る塗膜との付着性が
得られないのが現状である。
る場合、最も一般的な約１３．５６ＭＨｚの高周波を適
用して処理容器の内壁全体に電極を設けた処理装置内で
それを行なうとすると、被処理物を満足に処理すること
ができない。実際、被処理物の形状が複雑であワたり、
複数個の被処理物を同時に処理しようとする場合、被処
理物の凹部や、電極から離れた位置にある被処理面の処
理程度（処理性）が悪く、満足し得る塗膜との付着性が
得られないのが現状である。
発明の目的
本発明の目的は、従来のプラズマ処理技術で問題のあっ
た処理の不均一性を解消し、すなわち、処理性の悪い部
位をなくしかつ複雑かつ大型の製品を複数個同時に処理
する場合でも極めてずぐれた均一な処理を行うことので
きるようなプラズマ処理方法を提供することにある。
た処理の不均一性を解消し、すなわち、処理性の悪い部
位をなくしかつ複雑かつ大型の製品を複数個同時に処理
する場合でも極めてずぐれた均一な処理を行うことので
きるようなプラズマ処理方法を提供することにある。
発明の構成
上記した目的は、本発明によれば、高周波放電によるプ
ラズマ処理を実施するに際して、処理容器の中心に高周
波放電プラズマ用放電電極を設け、該電極を中心として
被処理物を回転させながらプラズマ用処理ガスを放電さ
せ、よって、高周波プラズマを生成させることによって
達成することができる。
ラズマ処理を実施するに際して、処理容器の中心に高周
波放電プラズマ用放電電極を設け、該電極を中心として
被処理物を回転させながらプラズマ用処理ガスを放電さ
せ、よって、高周波プラズマを生成させることによって
達成することができる。
実施例
次に、添付の図面を参照しながら本発明の詳細な説明す
る。
る。
最初に、比較のため、従来の高周波プラズマ処理技術を
第１図で説明する。ステンレス鋼製の処理容器１に適当
なハンガ一手段（図示せず）を介して被処理物（ここで
は２ａ及び２ｂの２＋ｌ）を収容する。処理容器１内の
空気を、油回転ポンプ４で、排気口３より排気し、減圧
状態にする。次いで、プラズマ用処理ガス（ここでは酸
素ガス）を圧縮封入した酸素ガスポンベ５より酸素ガス
を送り、処理容器１内に設けたガス導入口６を介して処
理容器１内に酸素ガスを導入する。次いで、高周波発振
器７にて所定の高周波を発振させ、処理容器１の内壁に
そって設けた円筒状電極８との間で放電を起こさせ、高
周波プラズマを生成させる。このプラズマを被処理物上
に噴射する。
第１図で説明する。ステンレス鋼製の処理容器１に適当
なハンガ一手段（図示せず）を介して被処理物（ここで
は２ａ及び２ｂの２＋ｌ）を収容する。処理容器１内の
空気を、油回転ポンプ４で、排気口３より排気し、減圧
状態にする。次いで、プラズマ用処理ガス（ここでは酸
素ガス）を圧縮封入した酸素ガスポンベ５より酸素ガス
を送り、処理容器１内に設けたガス導入口６を介して処
理容器１内に酸素ガスを導入する。次いで、高周波発振
器７にて所定の高周波を発振させ、処理容器１の内壁に
そって設けた円筒状電極８との間で放電を起こさせ、高
周波プラズマを生成させる。このプラズマを被処理物上
に噴射する。
次いで、本発明による高周波プラズマ処理技術を第３図
および第４図で説明する。図示のプラズマ処理装置は、
第１図及び第２図のそれとは異なって、円筒状電極を有
さず、また、その代りとして、以下に詳述するような１
本の中心放電電極を有する。本発明では、この放電電極
を中心として被処理物が回転可能である。被処理物は、
１個でも、２個もしくはそれ以上でもよい。
および第４図で説明する。図示のプラズマ処理装置は、
第１図及び第２図のそれとは異なって、円筒状電極を有
さず、また、その代りとして、以下に詳述するような１
本の中心放電電極を有する。本発明では、この放電電極
を中心として被処理物が回転可能である。被処理物は、
１個でも、２個もしくはそれ以上でもよい。
ステンレス鋼製の処理容器ｌの中心に放電電極１５を配
置する。電極１５上に設けられた被処理物回転用ベアリ
ング１４の付いた被処理物支持具１３に被処理物２ａ及
び２ｂを載置する。処理容器１内の空気を、油回転ポン
プ４で、排気口３より排気し、減圧状態にする。次いで
、処理容器１内に設けられた電極回転用導電性ベアリン
グ１６及び電極回転用絶縁性ベアリング９により支持さ
れた電極１５をモーター１０１回転伝動用ベルト（又は
チェーン）１１及び電極回転用滑車、（又は歯車）１２
により回転させる。電極１５の回転に伴って、支持具１
３上の被処理物２ａ及び２ｂがその電極１５を中心にし
て回転する。次いで、プラズマ用処理ガス（ここでは酸
素ガス）を圧縮封入した酸素ガスボンベ５より酸素ガス
を送り、処理容器ｌ内に設けたガス導入口６を介して処
理容器ｌ内に酸素ガスを導入する。次いで、高周波発振
器７にて所定の高周波を発振させ、処理容器１の内壁と
処理容器の中心に設けた円柱状電極１５との間で放電を
起こさせ、プラズマを生成させる。
置する。電極１５上に設けられた被処理物回転用ベアリ
ング１４の付いた被処理物支持具１３に被処理物２ａ及
び２ｂを載置する。処理容器１内の空気を、油回転ポン
プ４で、排気口３より排気し、減圧状態にする。次いで
、処理容器１内に設けられた電極回転用導電性ベアリン
グ１６及び電極回転用絶縁性ベアリング９により支持さ
れた電極１５をモーター１０１回転伝動用ベルト（又は
チェーン）１１及び電極回転用滑車、（又は歯車）１２
により回転させる。電極１５の回転に伴って、支持具１
３上の被処理物２ａ及び２ｂがその電極１５を中心にし
て回転する。次いで、プラズマ用処理ガス（ここでは酸
素ガス）を圧縮封入した酸素ガスボンベ５より酸素ガス
を送り、処理容器ｌ内に設けたガス導入口６を介して処
理容器ｌ内に酸素ガスを導入する。次いで、高周波発振
器７にて所定の高周波を発振させ、処理容器１の内壁と
処理容器の中心に設けた円柱状電極１５との間で放電を
起こさせ、プラズマを生成させる。
生成したプラズマガスは、処理容器１内に比較的に不均
一な状態で拡散せしめられるというものの、被処理物自
体が回転運動をしているので、高められた均−処理性を
得ることができる。
一な状態で拡散せしめられるというものの、被処理物自
体が回転運動をしているので、高められた均−処理性を
得ることができる。
次いで、本発明・により達成可能なプラズマ処理性の向
上を、実施例をあげて説明する。
上を、実施例をあげて説明する。
例１ （従来例）：
第１図及び第２図に図示の従来の高周波プラズマ処理装
置を使用して、ボックス形状のポリプロピレン製品（被
処理物）をプラズマ処理した。ここで使用した処理装置
及び処理条件の詳細を以下に列挙する： 処理容器の寸法：直径１６００ｎ＋ｘ長さ２０００ｍｍ
処理容器の材質ニステンレス鋼（ＳＩＪＳ３０４）高周
波周波数： １３．５６ＭＨｚ 高周波発振出カニ ５００Ｗ 減圧状態での処理容器圧力ニ Ｑ、 ５ Ｔｏｒｒ処理
ガス（導入量） ： ０２ （１０１００Ｏ／ｍｉｎ、
）処理時間：３０秒 被処理物の寸法： １２００ｍｍＸ２５０ｍｍ Ｘ２５
０ｍｍ（ボックス形状品） 被処理物数：２個（Ａ及びＢ−第５図）被処理物の材質
：ポリプロピレン 電極：直径１４００ｍｍ Ｘ長さ１７００ｍｍ Ｘ厚さ
３ｍｍのアルミニウム製円筒パンチングメタル 処理後、達成された処理性の程度を被処理物表面のいろ
いろな部位において接触角（水ヌレ性）及び付着性に関
して評価した。被処理物の評価部位を第５図及び第６図
に示す。すなわち、被処理物をＡ及びＢとし、これと被
処理物の４個の面１゜２．３及び４（１と３，２と４が
それぞれ対向する）との組み合わせで評価部位を表した
。得られた評価結果を第１表に示す。
置を使用して、ボックス形状のポリプロピレン製品（被
処理物）をプラズマ処理した。ここで使用した処理装置
及び処理条件の詳細を以下に列挙する： 処理容器の寸法：直径１６００ｎ＋ｘ長さ２０００ｍｍ
処理容器の材質ニステンレス鋼（ＳＩＪＳ３０４）高周
波周波数： １３．５６ＭＨｚ 高周波発振出カニ ５００Ｗ 減圧状態での処理容器圧力ニ Ｑ、 ５ Ｔｏｒｒ処理
ガス（導入量） ： ０２ （１０１００Ｏ／ｍｉｎ、
）処理時間：３０秒 被処理物の寸法： １２００ｍｍＸ２５０ｍｍ Ｘ２５
０ｍｍ（ボックス形状品） 被処理物数：２個（Ａ及びＢ−第５図）被処理物の材質
：ポリプロピレン 電極：直径１４００ｍｍ Ｘ長さ１７００ｍｍ Ｘ厚さ
３ｍｍのアルミニウム製円筒パンチングメタル 処理後、達成された処理性の程度を被処理物表面のいろ
いろな部位において接触角（水ヌレ性）及び付着性に関
して評価した。被処理物の評価部位を第５図及び第６図
に示す。すなわち、被処理物をＡ及びＢとし、これと被
処理物の４個の面１゜２．３及び４（１と３，２と４が
それぞれ対向する）との組み合わせで評価部位を表した
。得られた評価結果を第１表に示す。
例２（本発明例）：
第３図及び第４図に図示の本発明による高周波プラズマ
処理装置を使用して、前記例１に同じ被処理物をプラズ
マ処理した。本例で使用したプラズマ処理装置及び処理
条件は、図示しかつ以下に記載するように電極の形状が
相違する点を除いて、基本的に前記例１のそれに同じで
ある。
処理装置を使用して、前記例１に同じ被処理物をプラズ
マ処理した。本例で使用したプラズマ処理装置及び処理
条件は、図示しかつ以下に記載するように電極の形状が
相違する点を除いて、基本的に前記例１のそれに同じで
ある。
電極：直径１００ｍｍ ｘ長さ１７００ｍｍ ｘ厚さ３
ｍｍのアルミニウム製円柱状パンチングメタル 処理後、達成された処理性の程度を前記例１の場合と同
様に各被処理物の表面の４ケ所（点１゜２．３及び４）
において接触角（水ヌレ性）及び付着性に関して評価し
た。得られた評価結果を第１表に示す。
ｍｍのアルミニウム製円柱状パンチングメタル 処理後、達成された処理性の程度を前記例１の場合と同
様に各被処理物の表面の４ケ所（点１゜２．３及び４）
において接触角（水ヌレ性）及び付着性に関して評価し
た。得られた評価結果を第１表に示す。
芽１ｉ
上記第１表において、“′接触角”とは、５μβの脱イ
オン水（純水）をプラズマ処理後の被処理物表面に滴下
して、その時の水滴の被処理物表面での角度を市販の接
触角測定器で２０℃および５０〜６０％Ｒ１１（相対湿
度）で測定したものである。
オン水（純水）をプラズマ処理後の被処理物表面に滴下
して、その時の水滴の被処理物表面での角度を市販の接
触角測定器で２０℃および５０〜６０％Ｒ１１（相対湿
度）で測定したものである。
接触角は、その角度が小さければ小さいほど、親水性が
大でありかつしたがってプラズマ処理効果が大であるこ
とを意味する。さらに、“付着性”とは、プラズマ処理
後の被処理物にウレタン変性ポリエステル塗料を所定の
膜厚で塗布し、１００℃で３０分間にわたって焼付けし
、さらに２４時間にわたって放置した後にゴバン目テー
プ剥離試験で測定したものである。すなわち、“付着性
”とは、塗料塗膜に１００（１１のゴバン目を刻み、テ
ープを貼付し、さらにそのテープを剥離して、テープに
付着したままのゴバン目の数（剥離数）を測定したもの
である。付着性は、当然のことながら、それが０’／１
００に近ければ近いほど良好である。
大でありかつしたがってプラズマ処理効果が大であるこ
とを意味する。さらに、“付着性”とは、プラズマ処理
後の被処理物にウレタン変性ポリエステル塗料を所定の
膜厚で塗布し、１００℃で３０分間にわたって焼付けし
、さらに２４時間にわたって放置した後にゴバン目テー
プ剥離試験で測定したものである。すなわち、“付着性
”とは、塗料塗膜に１００（１１のゴバン目を刻み、テ
ープを貼付し、さらにそのテープを剥離して、テープに
付着したままのゴバン目の数（剥離数）を測定したもの
である。付着性は、当然のことながら、それが０’／１
００に近ければ近いほど良好である。
前記第１表に記載の評価結果から理解し得るように、本
発明によれば、被処理物を放電電極を中心として回転さ
せることにより、極めてすぐれた処理性を得ることがで
きる。これは、生成したプラズマガスの処理容器内での
不均一性の問題を、電極と被処理物との配置を均等化す
ることにより解消したので、均一でかつすぐれた処理性
を得ることができるものと考えられる。これとは対照的
に、従来例では、被処理物それぞれについて電極に近い
側及び側面（Ａ−１，２及び３．そしてＢ−１，３及び
４）の処理性が実用上問題のないレベルであるのに反し
て、電極の反対側（Ａ−４及びＢ−２）では処理性が極
めて悪かった。本発明者らは、この対策として、出力の
増加及び処理時間の延長を試みたけれども、前者は大幅
な設備投資の増加を必要とし、後者は生産性の低下を招
くので、好ましくなかった。
発明によれば、被処理物を放電電極を中心として回転さ
せることにより、極めてすぐれた処理性を得ることがで
きる。これは、生成したプラズマガスの処理容器内での
不均一性の問題を、電極と被処理物との配置を均等化す
ることにより解消したので、均一でかつすぐれた処理性
を得ることができるものと考えられる。これとは対照的
に、従来例では、被処理物それぞれについて電極に近い
側及び側面（Ａ−１，２及び３．そしてＢ−１，３及び
４）の処理性が実用上問題のないレベルであるのに反し
て、電極の反対側（Ａ−４及びＢ−２）では処理性が極
めて悪かった。本発明者らは、この対策として、出力の
増加及び処理時間の延長を試みたけれども、前者は大幅
な設備投資の増加を必要とし、後者は生産性の低下を招
くので、好ましくなかった。
発明の効果
本発明によれば、放電電極を中心にして被処理物を回転
させるので、プラズマの処理容器内での不均一性の問題
を解消することができ、したがって、複雑で大型の被処
理物、そして複数個の被処理物を同時に均一にプラズマ
処理することができる。
させるので、プラズマの処理容器内での不均一性の問題
を解消することができ、したがって、複雑で大型の被処
理物、そして複数個の被処理物を同時に均一にプラズマ
処理することができる。
第１図は従来技術によるプラズマ処理装置の一例を示し
た略示図、 第２図は第１図に示した装置の縦断面図、第３図は本発
明によるプラズマ処理装置の好ましい一例を示した略示
図、 第４図は第３図に示した装置の縦断面図、そして第５図
及び第６図はそれぞれ被処理物の処理性評価部位を示し
た略示図である。 図中、■は処理容器、２ａおよび２ｂは被処理物、３は
排気口、４は油回転ポンプ、５は酸素ガズポンベ、６は
ガス導入口、７は高周波発振器、９及び１６は電極回転
用ベアリング、１ｏはモーター、１１は回転伝導用ベル
ト（又はヂエーン）、１２は電極回転用滑車（又は歯車
）、１３は被処理物支持具、１４は被処理物回転用ベア
リング、そして１５は放電電極である。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 三菱油化株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士内田幸男 弁理士 山 口 昭 之 弁理士西山雅也 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 一
た略示図、 第２図は第１図に示した装置の縦断面図、第３図は本発
明によるプラズマ処理装置の好ましい一例を示した略示
図、 第４図は第３図に示した装置の縦断面図、そして第５図
及び第６図はそれぞれ被処理物の処理性評価部位を示し
た略示図である。 図中、■は処理容器、２ａおよび２ｂは被処理物、３は
排気口、４は油回転ポンプ、５は酸素ガズポンベ、６は
ガス導入口、７は高周波発振器、９及び１６は電極回転
用ベアリング、１ｏはモーター、１１は回転伝導用ベル
ト（又はヂエーン）、１２は電極回転用滑車（又は歯車
）、１３は被処理物支持具、１４は被処理物回転用ベア
リング、そして１５は放電電極である。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 三菱油化株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士内田幸男 弁理士 山 口 昭 之 弁理士西山雅也 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 一
Claims (1)
- １、高周波放電によるプラズマ処理方法であって、処理
容器の中心に放電電極を設け、該電極を中心として被処
理物を回転させながらプラズマ用処理ガスを放電させる
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15570583A JPS6048337A (ja) | 1983-08-27 | 1983-08-27 | プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15570583A JPS6048337A (ja) | 1983-08-27 | 1983-08-27 | プラズマ処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6048337A true JPS6048337A (ja) | 1985-03-16 |
Family
ID=15611709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15570583A Pending JPS6048337A (ja) | 1983-08-27 | 1983-08-27 | プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6048337A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996005608A1 (en) * | 1994-08-11 | 1996-02-22 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Method and apparatus for reactions in dense-medium plasmas |
-
1983
- 1983-08-27 JP JP15570583A patent/JPS6048337A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996005608A1 (en) * | 1994-08-11 | 1996-02-22 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Method and apparatus for reactions in dense-medium plasmas |
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