JPS61246204A - 表面処理方法 - Google Patents

表面処理方法

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JPS61246204A
JPS61246204A JP8624385A JP8624385A JPS61246204A JP S61246204 A JPS61246204 A JP S61246204A JP 8624385 A JP8624385 A JP 8624385A JP 8624385 A JP8624385 A JP 8624385A JP S61246204 A JPS61246204 A JP S61246204A
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JP
Japan
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gas
substrate
plasma
carboxylic acid
torr
Prior art date
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Pending
Application number
JP8624385A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiro Inagaki
稲垣 訓宏
Masayuki Matsunaga
昌幸 松永
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TOKAI PULP KK
Original Assignee
TOKAI PULP KK
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Publication date
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  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種材料の表面処理方法に関し、詳しくはフィ
ルム、シート、繊維状物あるいは各種成形品の表面にカ
ルボン酸をプラズマ重合し、さらに一定の後処理を施す
ことによって、その表面に親木性や帯電防止性を持たせ
る方法に関する。
〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来か
らフィルム、シート、繊維状物や成形品などの様々な基
体に帯電防止性や親水性等を付与するには、これらの基
体を各種成分を含む溶液中に浸漬させたり、溶液中の成
分をグラフト重合させたりするなどの方法によっている
が、いずれも液相中で処理し、しかも長時間を要する場
合があるなど様々な問題があった。
また、基体表面に気相中で処理を施す方法として、アク
リル酸やメタクリル酸などのカルボン酸をプラズマ重合
させて基体表面に極薄膜を形成する方法が知られている
。しかし、この方法では基体表面の耐候性等は改善され
るが、親木性や帯電防止性が充分に改善されない。
そこで本発明者らは、上記従来技術の欠点を解消して、
各種基体表面を気相中で短時間処理することによって親
水性、帯電防止性等を大幅に改善することのできる表面
処理方法を開発すべく鋭意研究を重ねた。
〔問題点を解決するための手段〕
その結果、各種基体にカルボン酸をプラズマ重合すると
ともに、後処理としてアンモニアガスによる処理を行う
ことによって目的を達成しうろことを見出し、本発明を
完成するに至った。
すなわち本発明は、基体表面にカルボン酸をプラズマ重
合し、次いでアンモニアガスで後処理することを特徴と
する表面処理方法を提供するものである。
本発明の方法に用いられる原料モノマーとしてのカルボ
ン酸は、アクリル酸、メタクリル酸、トリメチル酢酸あ
るいは安息香酸などの低圧下(例えば10−3〜1. 
Q Torr、程度)でガス化しうる化合物があげられ
る。
一方、表面処理すべき基体としては、特に制限はなく使
用目的等に応じて適宜窓めればよい、具体的にはナイロ
ン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、毛、綿など
の繊維、織物あるいはポリエチレン、ポリカーボネート
、ポリプロピレンなどのプラスチックからなるフィルム
、シートさらには様々な形状の成形品などがあり、また
紙、ガラス、石英、金属などをあげることができる。
本発明の方法は、反応容器内に所定の基体を設置し、上
述のカルボン酸を導入して、通常のプラズマ重合の条件
で重合を行い、後処理としてアンモニアガス雰囲気にさ
らせばよい、このプラズマ重合の温度条件としては、低
温から高温にわたって様々に選定できるが、通常は室温
で充分である。
また反応系内の圧力については、プラズマ重合を行える
程度の減圧下であればよいが、一般にはカルボン酸導入
後の圧力を10−3〜1.OTo r ro、好ましく
は0.01〜0.5Torr、に設定すればよい。さら
に、プラズマを生じさせるために用いる高周波電源等の
エネルギー源の出力は、導入すべきカルボン酸の種類に
よって異なるが、一般にカルボン酸1kgあたり50〜
400メガジユール、好ましくは100〜300メガジ
ユールとする。ここで出力を大きくすれば、網目構造が
発達し、機械的強度や耐候性等にすぐれた皮膜が基体表
面に形成されるが、カルボン酸モノマーの分解が激しく
なり、重合速度の低下や皮膜の親水性が低下する。重合
時間は1分程度の短い時間でも充分に効果が現われ、長
時間ではかえって基体表面の物性が低下するおそれがあ
る。
なお、本発明の方法では、上述のプラズマ重合を炭酸ガ
スの存在下で行うことも有効である。反応系内の炭酸ガ
スの存在量は、特に制限はなくまた重合条件(温度、圧
力、出力など)により変動し、一義的に定めることはで
きないが、カルボン酸との混合比として、炭酸ガス:カ
ルボン酸=20〜75 : 80〜25(モル%)が好
ましい。
このように反応系に適量の炭酸ガスを存在させると、プ
ラズマ重合に際して原料モノマーであるカルボン酸の分
解が抑制され、一層効果的な表面処理が進行する。
本発明の方法では、プラズマ重合を施した基体表面をさ
らにアンモニアガスで後処理することが必要である。こ
のアンモニアガスによる後処理は、表面にカルボン酸の
プラズマ重合処理を施した基体を、アンモニアガス雰囲
気中にさらすことにより行われる。ここで上記後処理の
処理条件は特に制限はな(各種状況に応じて適宜選定す
ればよいが、一般的に圧力10Torr、以上、好まし
くは100〜760Torr、にて、好ましくは30分
以上処理すればよい。なお、アンモアガスによる後処理
後は10−’Torr、程度まで脱気することが好まし
い。
本発明の方法を実施するには、各種の態様が考えられる
が、例えば第1図に示すような装置を用いる。第1図に
基いて本発明の方法の手順を説明すれば、まず反応管1
の中にはプラスチックなどの基体2が設置されており、
また反応管1の一端には誘導コイル3を備えた高周波電
源(図示せず)が接続されている。反応管1のモノマー
導入口12は、プラズマ発生領域から少し離れた所に設
けられており、モノマー(カルボン酸)はリザーバー1
0に入れられガス化したものがストップバルブ9を通り
、ニードルパルプ8で流量が調節されて導入口12から
反応管1に導入される。一方、圧力計11は反応管1の
モノマー導入口12から離れた位置に接続されており、
また排気系は反応管1の誘導コイル3と反対側の位置に
接続されたロータリーポンプ7と拡散ポンプ6から成り
立っている。なお反応管1には所望により炭酸ガスを導
入することも有効であるが、この場合炭酸ガスはボンベ
13からモノマーと同様にストップバルブ9゛、ニード
ルバルブ8°を通りモノマート混入され、導入口12か
ら反応管1に導入される。
この反応装置にてプラズマ重合を行うには、はじめに反
応管1内をロータリーポンプ7と拡散ポンプ6で減圧と
し、次いで原料モノマー(カルボン#!I)あるいは原
料モノマーと炭酸ガスの混合ガスを導入口12から反応
管1内に流しながら、高周波電源のスイッチを入れてプ
ラズマ重合を進行させればよい。原料モノマーや炭酸ガ
スの流量、混合比等の選定はニードルバルブ8,8゛や
ストップバルブ9,9°を調節することにより任意に行
え、またプラズマ重合の進行の程度は、高周波電源の出
力を適宜調節することによって自在に調節できる。
上記のプラズマ重合終了後、ニードルバルブ8.8’7
’を止めて反応管1内を脱気する。脱気完了後、ストッ
プバルブ4を止めて、アンモニアガスをボンベ14から
ストップバルブ9”、ニードルバルブ8°を通り、導入
口12から反応管1に供給する。所定の圧力に達したと
ころでストップバルブ8°を止めて密閉する。一定時間
アンモニアガスで処理した後、ストップバルブ4を開い
て10−’Torr、程度にまで排気を行う。
〔発明の効果〕
以上の如く、本発明の方法によれば、基体表面上にカル
ボン酸を重合させることからアンモニアガスによる後処
理に至るまですべて気相中で行うことができ、簡単かつ
短時間の操作で完了させることができる。
しかも、本発明の方法によって、親水性、静電気防止の
みならず機械的強度にもすぐれた性能を有する極薄膜に
よる表面処理が、基体上に均一かつ美麗に施される。特
に、本発明の方法ではプラズマ重合の後処理として、ア
ンモニアガスによる処理を行うため、単にカルボン酸の
プラズマ重合による場合に比べて、基体表面の親木性や
静電気防止性能が一層すぐれたものとなる。
さらに、カルボン酸のプラズマ重合を行う際に、重合反
応系に炭酸ガスを存在させておけば、重合中にモノマー
であるカルボン酸の分解がな(、充分な重合反応が進行
するため機械的強度の大きな極薄膜が基体上に形成され
ることとなる。
なお、本発明の方法によって基体の表面には、前述した
ような諸性能が付与されるが、付随的に、基体が織物の
場合には染色性が、プラスチックのフィルム、シートあ
るいは他の成形品の場合には接着性等の物性の改善も図
られる。
また、本発明の方法において織布等の基体を処理対象と
する場合、両面を同時に処理してもよいが、片面のみを
処理して、反対面は未処理のままとしておけば、表裏面
で異なった性質を有する織布等を得ることができる。
〔実施例〕
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
実施例1〜4および比較例1 第1図に示す反応装置を用いて以下の操作を行った。ま
ず、基体2としてポリエステル織布を設置し、反応管1
内をロータリーポンプ7および拡散ポンプを使って10
−”Torr、に減圧した。次に(メタ)アクリル酸モ
ノマーガスと炭酸ガスの混合ガス(両ガスの等モル混合
物)を4.0 cd/分の流量となるように、ニードル
バルブ8,8゛ で調節しながら導入口12から反応管
lに導入した。混合ガスの導入流量が4.0 cd/分
に設定された時点で高周波電源を用いて放電(フルグロ
ー)を開始し、プラズマ重合を下記の条件で行った。
重合終了後、上記混合ガスを排気し、しかる後に排気系
を閉じてボンベ14よりアンモニアガスを導入口12よ
り導入して、500 Torr、 (0,65気圧)の
圧力に達したところでニードルバルブ8゜を閉じて密封
し、3時間保持してアンモニアガス処理を行なった。
この処理によって得られたポリエステル織布の表面物性
を測定した。結果を第1表に示す。
なお、上記処理はポリエステル織布の片面のみの処理で
ある。
プラズマ重合条件 高周波の出カニ 20W (13,56MHz)圧  
 力   :0゜I Torr。
温  度   : 20℃ 重合出力  :第1表のとおり 重合時間  :第1表のとおり *1 原料上ツマ−(カルボン酸)1kgあたりのメガ
ジュールで示す。
$2 16008A  RESISTIVITYCEL
 (HF、WLETT−PACKARD)を用い、相対
湿度65%、温度20℃、50Vの条件で測定した。
*3  JIS  L−1096−1979滴下法を用
い、1c11の高さから1滴(0,04cc)滴下し、
反射面がなくなるまでの時間を測定した。
実施例5〜8および比較例2〜6 上記実施例1〜4において、基体2としてポリエチレン
フィルムを用い、混合ガス中の(メタ)アクリル酸ガス
と炭酸ガスのモル比を3=2とし、かつその流量を1.
0 cd/分、高周波の出力6W(13,56MHz)
 、圧力0.”07 Torr、としたこと以外は実施
例1〜4と同様の条件でプラズマ重合し、その後、実施
例1〜4と同条件でアンモニアガス処理を行った。得ら
れたポリエチレンフィルムの物性を第2表に示す。
*4 第1表と同じ *5 接触角をゴニオメータ−接触角測定器(エルマ光
学■製Gl型)を用いて測定した。なお、この表面エネ
ルギーは親水性の尺度として用いられ、高い値はど親水
性が良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に用いる装置の一例を示す説明図
である。 1・・・反応管、  2・・・基体、  3・・・誘導
コイル。 4・・・ガラスコック、  5・・・トラップ管。 6・・・拡散ポンプ、  7・・・ロータリーポンプ。 8.8゛ ・・・ニードルパルプ。 9.9°、9”・・・ストップバルブ。 10・・・リザーバー、   11・・・圧力計。 12・・・モノマー導入口、13・・・炭酸ガスボンベ
。 14・・・アンモニアガスボンベ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基体表面にカルボン酸をプラズマ重合し、次いで
    アンモニアガスで後処理することを特徴とする表面処理
    方法。
  2. (2)プラズマ重合を炭酸ガスの存在下で行う特許請求
    の範囲第1項記載の方法。
  3. (3)カルボン酸が、10^−^3〜1.0Torr.
    の圧力においてガス化しうる化合物である特許請求の範
    囲第1項記載の方法。
  4. (4)カルボン酸が、アクリル酸、メタクリル酸、トリ
    メチル酢酸あるいは安息香酸である特許請求の範囲第1
    項記載の方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000016913A1 (en) * 1998-09-21 2000-03-30 The Procter & Gamble Company Durably wettable, liquid pervious webs
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