JPS62195028A - チユ−ブの内面プラズマ処理方法 - Google Patents

チユ−ブの内面プラズマ処理方法

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JPS62195028A
JPS62195028A JP3621186A JP3621186A JPS62195028A JP S62195028 A JPS62195028 A JP S62195028A JP 3621186 A JP3621186 A JP 3621186A JP 3621186 A JP3621186 A JP 3621186A JP S62195028 A JPS62195028 A JP S62195028A
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plasma treatment
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plasma
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Shigeru Asako
茂 浅古
Koichi Okita
晃一 沖田
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/14Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 「産業上の利用分野」 本発明は、絶縁性材料よりなるチューブの内面をグロー
放電によるプラズマを利用して表面改質する方法に関す
る。
「従来の技術」 近来プラズマ励起反応を利用した表面改質が盛んに行な
われている。例えば親水性の付与や接着性の改善あるい
は、可塑剤の溶出防止の目的で、アルゴン、ヘリウム、
酸素、窒素、水素、アンモニア、−酸化炭素などの非重
合性ガスによるプラズマ処理が行なわれている。また重
合性の有機ガスを用いて、優れた物質選択透過性や電気
的特性。
機械的特性をもつ薄膜を表面に堆積させることを目的と
したプラズマ重合も行なわれている。これらの反応は、
主にグロー放電により減圧空間で行なわれるためかなシ
複雑な形状をもつ基材の表面処理にも利用することがで
きるが、しかしながら −チューブ内面などの狭い細長
い空間では、安定な放電の制御が難しく、その適用は極
めて限定されていた。
[発明が解決しようとする問題点」 本発明の目的は、チューブ内面、特に内径の細いチュ−
ブ内面に均質なプラズマ処理を行うことのできる方法を
提供することにある。
チューブ内面のように細長い空間に放電を発生。
維持するには、高い放電出方が必要となる。放電の発生
、維持に必要な出方は、ガスの種類、圧力。
電極の位置などで変わるが、一般にチューブの内径が細
く、長さが長くなるほど、高い出力が必要となる。しか
るに高い放電出方の印加は、プラズマ密度の増大となり
、基材チューブの温度上昇と過度の分解を誘起すること
になり、均質かつ適切なプラズマ反応を行うことができ
なかった。
発明の構成 1問題点を解決するための手段」 本発明は、絶縁性材料よりなるチューブを円筒状反応器
中にほぼ内接して置き、減圧下で処理ガスを導入後、外
部電源よシパルス化した高周波出力を印加して、チュー
ブ内面をプラズマ化することを特徴とするチューブの内
面プラズマ処理方法である。処理されるチューブは、そ
の外径よりわずかに大きい円筒状反応器中に置かれる。
これはチューブと円筒状反応器とのすき間が広いと、放
電は、チューブの内空にではなく、専らそのすき間に発
生するからである。反応器は、絶縁性。
耐熱性を考慮して、石英あるいはパイレックス製が好適
に用いられる。処理されるチューブを反応器中に設置後
、県内を真空引きし、ついで処理ガスを導入する。処理
ガスは、表面処理の目的に応じて、無機ガスあるいは、
有機ガスを適宜選ぶことができる。例えば濡れ性の改善
には酸素、窒素。
アンモニアなどの無機ガスが、疎水性表面の形成には、
テトラフルオロエチレンや有機シラン化合物が、親水性
表面の形成には、アリルアミンやピリジンなどの含窒素
化合物が好適に用いられる。
処理ガス導入後の系内圧力は、好ましくは、0.05T
orr から5 Torr  の範囲に維持される。こ
れより低くても、また高くても放電は不安定になる。
プラズマ励起手段はパルス化した高周波出力が用いられ
る。これは放電出力の異なる二つの状態が繰シ返される
ことを意味する。その一方の状態は、放電が停止するか
、あるいは他方の放電よシ低い出力の放電が行なわれる
。第1図は、本発明で用いられるパルス化した高周波放
電の出力波形の例をいくつか示した図である。縦軸は放
電出力W(ワット)、横軸は時間tをあられす。(a)
の場合は、放電と放電停止が同じ間隔で繰シ返されてい
る。(b)の場合は、高い出力の放電と低い出力の放電
が同じ間隔で繰シ返されている。(C)の場合は、放電
停止時間が、放電時間の2倍で繰シ返されている。この
ように処理目的によシ放電出力と放電時間を適宜選ぶこ
とができる。放電出力は、処理ガスの種類、系内の圧力
、電極の位置等の条件も考慮して選択する。また放電時
間、放電間隔は、被処理物で6るチューブの発熱9分解
状態や放電中に生成される活性権の寿命の問題などを考
慮して選択する。その間隔は好ましくは、0.’l E
 IJ秒から10秒の間にある。これより短い間隔は、
連続放電に近すき、本発明の有用性が減じる。またこれ
よシ長いと処理に要する時間が長くなり、経済性が失わ
れる。パルス化した高周波出力は円筒状反応器の外部よ
り印加される。円筒状反応器の外部に1対の平板電極、
又は円環状電極あるいはコイル電極を設置し、整合器を
介して高周波電源に接続する。第2図は、本発明におけ
るプラズマによるチューブ内面処理のための装置の1例
を示す概略図である。円筒状反応器2に被処理物として
のチューブ1を挿入し、継手6を介して、装置に設置す
る。排気口10よシ系内を10−2Torr以下に減圧
した後、導入口9よ多処理ガスを装置内に流し込む。処
理ガスの流量は、マスフローコントローラー8によシ適
切な値に調整する。また系内の圧力は、バルブ11を用
い、圧力計7をみながら、適切な値に設定する。放電は
、電極3に高周波電源5から整合器4を介して、パルス
化した高周波出力を供給し、発生させる。
「作用」 デユープ内側、特に内径が細く、長さの長いチューブ内
側に、放電を起し維持するには、大きな放電出力が必要
である。しかしながら大きな放電出力の印加で、細長い
空間に閉じこめられた高密度のプラズマエネルギーは、
チューブを発熱させ、過度の分解を引き起こす。また重
合性有機ガスを用いて、プラズマ重合膜を堆積させる場
合でも、プラズマエネルギーは、ガスや重合膜に過剰に
作用し、適度の重合膜を得ることが困難となる。
これに対し本発明は、パルス化した高周波放電を印加す
ることで、放電の発生、維持を行いながら、かつ適切な
プラズマ処理を行うことを可能にしている。すなわち放
電に必要な高い出力を印加するとともに過度な分解を押
さえる、あるいは適度の重合膜を生成させるための放電
の停止あるいは、より低い出力の放電をパルス的に加え
ることで均質かつ適度なチューブ内面へのプラズマ処理
を可能にしている。このように本発明は、チューブの内
径が細くなるほど、また長さが長くなるほど有効であシ
、チューブ内径が6朋φ 以下、長さが1100ff 
 以上であれば、本発明の効果は一層明確になる。以下
本発明を実施例によシ説明する。
実施例1゜ 可塑剤DEHP(フタル酸ジー2−エチルヘキシル)を
50重量部含む塩化ビニル樹脂配合品から内径8mm、
外径8.5門のチューブを成形した。このチューブをa
 o o mm 長に裁断した後、ペルジャー型プラズ
マ処理装置内に設置し、−酸化炭素9.3Torrの雰
囲気で、1&56MHz。
100Wの高周波放電を与えて、5分間チューブ外表面
をプラズマ処理した。処理后のチューブを長さ方向に2
等分し、その一方を第2図で示したチューブ内面プラズ
マ処理装置内に設置し、−酸化炭素0.3Torrの雰
囲気で、放電出力100W。
放電時間100  ミリ秒、放電停止時間200  ミ
リ秒のパルス化した高周波放電(周波数18.56MH
2)を10分間印加し、プラズマ処理した。
処理したチューブの外観に異常は認められ女かつた。こ
の内面処理も行ったチューブと、先の外表面処理のみの
チューブとの可塑剤溶出量をn−ヘキサン抽出法によシ
比較した。この結果内面処理も行なったチューブは0.
1 mり、内面処理を行なわないチューブは143mり
の可塑剤溶出量があった。
n−へキサン抽出量測定法: 100mJの円筒形抽出容器に試料チューブを入れ、5
0m1のn−ヘキサンと接触させ、37℃で2時間振と
う後、n−ヘキサン中に移行した可塑剤の量をガスクロ
マトグラフィにより定量分析した。
比較例1゜ 実施例1で用いたのと同一のチューブを1、同一条件で
チューブ外表面をプラズマ処理した後、第2図に示した
チューブ内面プラズマ処理装置内に設置した(試料長1
50ffff)。−酸化炭素0.3Torrの雰囲気で
、放電出力100W  の連続した高周波放電を印加し
、プラズマ処理した。
処理時間5分間の場合、可塑剤溶出量は0.7 mクあ
った。処理時間15分間の場合、チューブが部分的に熱
変形を起こし、またその端部に樹脂の分解したあとがみ
られ、変色していた。
実施例2゜ 厚さ0.25 mm 、内径2mm、長さ150 my
n  のポリエチレンチューブを第2図に示したチュー
ブ内面プラズマ処理装置内に設置し、0.01Torr
まで減圧後、アリルアミン5 d / min 、 窒
素5 cl/m i nを流し、系内を0.25Tor
rに維持し、SOWの出力を1秒、15Wの出力を3秒
の間隔で高周波放電を印加した。10分間処理後、試料
をとり出し、内面を切シ開いて観察したところ、うす茶
色の硬質な重合膜が均質に堆積されていた。水滴を置き
接触角を測定したところ、約42度となりチューブ内面
が親水性表面に改質されていることが確認された。また
処理面にセロテープを貼り、はがしたが、テープへの重
合膜の移行はなくチューブ内面と重合膜の密着性の優れ
ていることがわかった。
比較例2゜ 連続放電を用いた以外は、実施例2と同じ手順に従い、
チューブの内面処理を行なった。
80Wの連続放電を10分間行なった場合、チューブ内
面は、濃い茶色とうす茶色の重合膜が不均質に分布して
いた。また15Wで10分間の連続放電を行なった場合
、うす黄色の重合膜が生成し、セロテープと接触させる
と、重合膜がテープに接着し、チューブからはく離した
「発明の効果」 本発明は、従来困難であった絶縁性材料よりなるチュー
ブ内面のプラズマ処理方法に関し、チューブとほぼ内接
する円筒状反応器を用い、パルス化した高周波放電を印
加することで、多孔質性チューブを含む、チューブ内面
の均質なプラズマ処理を可能にした。特に内径の細い、
長さの長いチューブにもパルスによる放電制御で適切な
プラズマ処理を行うことが可能となった。
生菌面の簡単な説明 第1図(a) 、 (b) 、(C)は、本発明で用い
られるパルス化した高周波放電の出力波形の例を示して
いる。
縦軸に放電出力、横軸に時間をとっている。第2図は、
本発明で用いられるチューブ内面プラズマ処理のための
装置の1例を示す概略図である。1は試料チューブ、2
は円筒状反応器、3は電極。
4は整合器、5は高周波電源を示している。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁性材料よりなるチューブを円筒状反応器中に
    、ほぼ内接して置き、減圧下で処理ガス導入後、外部電
    源よりパルス化した高周波出力を印加してチューブ内部
    をプラズマ化することを特徴とするチューブの内面プラ
    ズマ処理方法。
  2. (2)パルス化した高周波出力が、放電と放電停止より
    なり、かつ放電時間と放電停止時間がいずれも0.1ミ
    リ秒から10秒の間にあることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のチューブの内面プラズマ処理方法。
  3. (3)パルス化した高周波出力が高い放電出力と低い放
    電出力よりなり、かつ高い放電出力時間と低い放電出力
    時間がいずれも0.1ミリ秒から10秒の間にあること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のチューブの内
    面プラズマ処理方法。
  4. (4)絶縁性材料よりなるチューブが内径6mm以下で
    あり、長さが100mm以上であることを特徴とする特
    許請求の範囲第2項および第3項記載のチューブの内面
    プラズマ処理方法。
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