JP3206095B2 - 表面処理方法及びその装置 - Google Patents
表面処理方法及びその装置Info
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- cylindrical electrode
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32018—Glow discharge
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- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/32541—Shape
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/48—Generating plasma using an arc
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
- H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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- H05H1/24—Generating plasma
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に棒状、管状、繊維
状等の軸対称形状の基材表面を均一かつ効率よく大気圧
グロープラズマ法により表面処理することができる表面
処理方法及びその装置に関する。
状等の軸対称形状の基材表面を均一かつ効率よく大気圧
グロープラズマ法により表面処理することができる表面
処理方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
基材表面を処理して親水性、撥水性等を与えるための表
面改質方法（表面処理方法）として、いくつかの方法が
知られているが、このうちコロナ放電処理、低圧グロー
プラズマ処理などの放電処理方法は、乾式でクリーンな
処理方法として特に重要である。
基材表面を処理して親水性、撥水性等を与えるための表
面改質方法（表面処理方法）として、いくつかの方法が
知られているが、このうちコロナ放電処理、低圧グロー
プラズマ処理などの放電処理方法は、乾式でクリーンな
処理方法として特に重要である。
【０００３】コロナ放電処理は、大気圧において、主に
空気，窒素等の雰囲気中で行われ、放電処理の中でも安
価で簡便な処理方法である。しかし、コロナ放電では電
子がビーム状に放電されるため、被処理物表面に処理む
らができてしまい、また、ガス温度が低温プラズマにお
けるガス温度に比べてかなり高いので、親水化以外の表
面処理が極めて難しいという問題点がある。また、コロ
ナ放電処理による親水化の度合は、プラズマ処理による
場合に比べて一般に不十分である。
空気，窒素等の雰囲気中で行われ、放電処理の中でも安
価で簡便な処理方法である。しかし、コロナ放電では電
子がビーム状に放電されるため、被処理物表面に処理む
らができてしまい、また、ガス温度が低温プラズマにお
けるガス温度に比べてかなり高いので、親水化以外の表
面処理が極めて難しいという問題点がある。また、コロ
ナ放電処理による親水化の度合は、プラズマ処理による
場合に比べて一般に不十分である。
【０００４】一方、低圧グロープラズマ処理では、処理
むらの少ない均一な表面処理ができる上に、雰囲気ガス
種や、入力電力、周波数、圧力などを変えて処理を行う
ことにより、様々な高機能表面を得ることが可能であ
る。しかし、低圧プラズマ処理は通常１０Ｔｏｒｒ以下
の低圧において行われるため、これを工業的に実施する
場合、大型の真空装置が必要となり、設備費や処理コス
トが大きくなる。更に、被処理物が水分やガス可塑剤な
どを多く含む場合は、これらが減圧雰囲気中で気化し、
被処理物表面から放出され、このためプラズマ処理にお
いて目的とする性能や機能が得られない場合もある。し
かも、このようなプラズマ処理では、処理中に熱が発生
しやすく、このため低融点物質からなる被処理物には適
用し難いという問題点がある。
むらの少ない均一な表面処理ができる上に、雰囲気ガス
種や、入力電力、周波数、圧力などを変えて処理を行う
ことにより、様々な高機能表面を得ることが可能であ
る。しかし、低圧プラズマ処理は通常１０Ｔｏｒｒ以下
の低圧において行われるため、これを工業的に実施する
場合、大型の真空装置が必要となり、設備費や処理コス
トが大きくなる。更に、被処理物が水分やガス可塑剤な
どを多く含む場合は、これらが減圧雰囲気中で気化し、
被処理物表面から放出され、このためプラズマ処理にお
いて目的とする性能や機能が得られない場合もある。し
かも、このようなプラズマ処理では、処理中に熱が発生
しやすく、このため低融点物質からなる被処理物には適
用し難いという問題点がある。
【０００５】また、上記両処理方法の問題点を同時に解
決した表面処理方法として、大気圧において安定してグ
ロープラズマを得、これを用いて基材の表面を処理する
方法（大気圧グロープラズマ処理法）が開発されている
（特開平１−３０６５６９号、同２−１５１７１号公報
等）。
決した表面処理方法として、大気圧において安定してグ
ロープラズマを得、これを用いて基材の表面を処理する
方法（大気圧グロープラズマ処理法）が開発されている
（特開平１−３０６５６９号、同２−１５１７１号公報
等）。
【０００６】この大気圧グロープラズマ法による表面処
理は、大気圧付近の圧力下で実施されるため大型の真空
装置を必要とせず、また、水分やガス可塑剤などを多く
含む基材にも良好に対応し得、しかも処理時の発熱もほ
とんど生じることがない。このため、低融点の基材にも
適応可能であるといった特徴を有する上、局所的な処理
が可能で、部材の所定の部分だけを処理することもでき
る。
理は、大気圧付近の圧力下で実施されるため大型の真空
装置を必要とせず、また、水分やガス可塑剤などを多く
含む基材にも良好に対応し得、しかも処理時の発熱もほ
とんど生じることがない。このため、低融点の基材にも
適応可能であるといった特徴を有する上、局所的な処理
が可能で、部材の所定の部分だけを処理することもでき
る。
【０００７】しかし、この大気圧グロープラズマ方法に
係る処理装置としては、上記公報に平行平板型電極或い
はそれに類似の形状の電極を用いる方法が示されてお
り、また、大気圧で均一なグロー放電を得るために電極
表面の形状を工夫するなどの様々な試みがなされている
が、本発明者の検討によると、これら公報に記載された
方法では、特に棒状、管状、繊維状などの軸対称基材表
面を均一にしかも効率よく処理することは困難であっ
た。
係る処理装置としては、上記公報に平行平板型電極或い
はそれに類似の形状の電極を用いる方法が示されてお
り、また、大気圧で均一なグロー放電を得るために電極
表面の形状を工夫するなどの様々な試みがなされている
が、本発明者の検討によると、これら公報に記載された
方法では、特に棒状、管状、繊維状などの軸対称基材表
面を均一にしかも効率よく処理することは困難であっ
た。
【０００８】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
棒状、管状、繊維状などの軸対称基材表面を均一に処理
むらなくかつ効率よく処理することができる大気圧グロ
ープラズマ法による表面処理方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。
棒状、管状、繊維状などの軸対称基材表面を均一に処理
むらなくかつ効率よく処理することができる大気圧グロ
ープラズマ法による表面処理方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは上
記目的を達成するため、鋭意検討を行った結果、一方の
電極を筒状電極とすると共に、他方の電極を対極とした
場合、これら電極のいずれか一方又は両方を絶縁体で被
覆して、上記他方の電極をこの筒状電極の軸方向に沿っ
てかつ上記筒状電極内部の軸心に配置し、上記両極に交
流電圧を印加することにより、該筒状電極とこの筒状電
極内部の軸心に配置された他方の電極とを配設すること
による相乗効果で、大気圧グロープラズマを極めて安定
して発生させることができ、この筒状電極内部の大気圧
グロープラズマ形成領域に被処理物を配置することによ
り、被処理物が棒状、管状、繊維状などの軸対称のもの
であっても、その表面を均一にしかも効率よく表面処理
を施すことができ、長尺物の連続表面処理も極めて容易
であることを見い出し、本発明を完成させたものであ
る。
記目的を達成するため、鋭意検討を行った結果、一方の
電極を筒状電極とすると共に、他方の電極を対極とした
場合、これら電極のいずれか一方又は両方を絶縁体で被
覆して、上記他方の電極をこの筒状電極の軸方向に沿っ
てかつ上記筒状電極内部の軸心に配置し、上記両極に交
流電圧を印加することにより、該筒状電極とこの筒状電
極内部の軸心に配置された他方の電極とを配設すること
による相乗効果で、大気圧グロープラズマを極めて安定
して発生させることができ、この筒状電極内部の大気圧
グロープラズマ形成領域に被処理物を配置することによ
り、被処理物が棒状、管状、繊維状などの軸対称のもの
であっても、その表面を均一にしかも効率よく表面処理
を施すことができ、長尺物の連続表面処理も極めて容易
であることを見い出し、本発明を完成させたものであ
る。
【００１０】従って、本発明は所用のガス存在下におい
て大気圧中で電極間に交流電圧を印加してグロープラズ
マを発生させ、被処理物表面を大気圧グロープラズマ法
により処理する表面処理方法において、前記電極の一方
を筒状電極とし、かつ他方の電極を対極とした場合、こ
れら電極のいずれか一方又は両方を絶縁体で被覆すると
共に、上記他方の電極を上記筒状電極の内部の軸心に配
置し、該筒状電極の内部に大気圧グロープラズマを形成
させると共に、該プラズマ領域に被処理物を配置して表
面処理を行うことを特徴とする表面処理方法、及び、筒
状電極と、該筒状電極の内部の軸心に配置される対極
と、これら両電極間に交流電圧を印加して大気圧グロー
プラズマを発生させるための電源とを具備し、かつ上記
筒状電極と対極のいずれか一方又は両方が絶縁体で被覆
形成されたものであり、前記筒状電極内に被処理物を配
置して、該被処理物を大気圧グロープラズマにより表面
処理するようにしたことを特徴とする表面処理装置を提
供する。
て大気圧中で電極間に交流電圧を印加してグロープラズ
マを発生させ、被処理物表面を大気圧グロープラズマ法
により処理する表面処理方法において、前記電極の一方
を筒状電極とし、かつ他方の電極を対極とした場合、こ
れら電極のいずれか一方又は両方を絶縁体で被覆すると
共に、上記他方の電極を上記筒状電極の内部の軸心に配
置し、該筒状電極の内部に大気圧グロープラズマを形成
させると共に、該プラズマ領域に被処理物を配置して表
面処理を行うことを特徴とする表面処理方法、及び、筒
状電極と、該筒状電極の内部の軸心に配置される対極
と、これら両電極間に交流電圧を印加して大気圧グロー
プラズマを発生させるための電源とを具備し、かつ上記
筒状電極と対極のいずれか一方又は両方が絶縁体で被覆
形成されたものであり、前記筒状電極内に被処理物を配
置して、該被処理物を大気圧グロープラズマにより表面
処理するようにしたことを特徴とする表面処理装置を提
供する。
【００１１】以下、本発明を詳細に説明すると、本発明
の表面処理方法は、上述したように所用のガスの存在下
において大気圧中で電極間に交流電圧を印加し、交流放
電によりグロープラズマを発生させ、被処理物表面を大
気圧グロープラズマ法により処理するものである。
の表面処理方法は、上述したように所用のガスの存在下
において大気圧中で電極間に交流電圧を印加し、交流放
電によりグロープラズマを発生させ、被処理物表面を大
気圧グロープラズマ法により処理するものである。
【００１２】ここで、プラズマ雰囲気中のガスは、表面
処理の種類に応じて適宜選定され、従来、大気圧グロー
プラズマ処理、低圧プラズマ処理等で用いられるすべて
のガスを用途に応じて使用することができる。例えば、
不活性ガス、Ｎ2、Ｏ2、水、空気、ＣＯ2、フロンガ
ス、ハロンガス、ＮＦ3やＳＦ6等のハロゲン化物、ＮＨ
3、ＮＯx、ＳＯx、シラン、種々の有機物などが挙げら
れる。
処理の種類に応じて適宜選定され、従来、大気圧グロー
プラズマ処理、低圧プラズマ処理等で用いられるすべて
のガスを用途に応じて使用することができる。例えば、
不活性ガス、Ｎ2、Ｏ2、水、空気、ＣＯ2、フロンガ
ス、ハロンガス、ＮＦ3やＳＦ6等のハロゲン化物、ＮＨ
3、ＮＯx、ＳＯx、シラン、種々の有機物などが挙げら
れる。
【００１３】また、大気圧グロープラズマを安定的に得
るために不活性ガス等の大気圧グロー放電しやすいガス
で上記ガスを希釈することが好ましい。このようなガス
として、具体的にはヘリウム，ネオン，アルゴン，窒素
等の不活性ガス、酸素，水素，有機物等の汎用ガスなど
の１種又は２種以上のガスの混合物を用いることができ
るが、特にヘリウム、ネオン等が好ましい。
るために不活性ガス等の大気圧グロー放電しやすいガス
で上記ガスを希釈することが好ましい。このようなガス
として、具体的にはヘリウム，ネオン，アルゴン，窒素
等の不活性ガス、酸素，水素，有機物等の汎用ガスなど
の１種又は２種以上のガスの混合物を用いることができ
るが、特にヘリウム、ネオン等が好ましい。
【００１４】本発明の処理方法は、大気圧グロープラズ
マ放電が形成される領域に被処理物を置き、この放電領
域に上記のガスを供給することによって実施される。こ
の場合、上記のガスは必ずしも常温でガス状である必要
はなく、供給の方法は処理室内の温度や、常温での状態
（固体、液体、気体）により、選定される。即ち、処理
室内の温度や常温においてガス状である場合は、これを
そのまま処理室内へ流入させることができ、また液状で
ある場合には、蒸気圧が比較的高ければその蒸気をその
まま流入してもよいし、その液体を不活性ガス等でバブ
リングして流入してもよい。一方、ガス状でなく、しか
も蒸気圧が比較的低い場合には加熱することにより、ガ
ス状又は蒸気圧が高い状態にして用いることができる。
マ放電が形成される領域に被処理物を置き、この放電領
域に上記のガスを供給することによって実施される。こ
の場合、上記のガスは必ずしも常温でガス状である必要
はなく、供給の方法は処理室内の温度や、常温での状態
（固体、液体、気体）により、選定される。即ち、処理
室内の温度や常温においてガス状である場合は、これを
そのまま処理室内へ流入させることができ、また液状で
ある場合には、蒸気圧が比較的高ければその蒸気をその
まま流入してもよいし、その液体を不活性ガス等でバブ
リングして流入してもよい。一方、ガス状でなく、しか
も蒸気圧が比較的低い場合には加熱することにより、ガ
ス状又は蒸気圧が高い状態にして用いることができる。
【００１５】而して、本発明は上記のようなガスの存在
下において被処理物を大気圧グロープラズマ法により表
面処理するものであるが、この場合、電極の一方を筒状
電極とし、対極をこの筒状電極の内部の軸心に配置し
て、筒状電極内に大気圧グロープラズマ領域を形成し、
このプラズマ領域内で被処理物を処理するものである。
下において被処理物を大気圧グロープラズマ法により表
面処理するものであるが、この場合、電極の一方を筒状
電極とし、対極をこの筒状電極の内部の軸心に配置し
て、筒状電極内に大気圧グロープラズマ領域を形成し、
このプラズマ領域内で被処理物を処理するものである。
【００１６】本発明に係る大気圧グロープラズマの発生
方法としては、大気圧付近の圧力で筒状形状を持つ電極
の内面にグロー放電を発生させ得る方法であれば、いか
なる方法も採用することができる。電圧の印加方法は、
大きく分けて直流、交流の２通りあるが、本発明におい
ては、工業的に容易な交流放電を採用する。交流放電に
は、高電圧印加側と接地側の少なくとも一組の電極が必
要であり、本発明においては、筒状電極とその対極との
間に電圧を印加し、グロー放電させることになる。この
場合、高電圧を印加する側はどちらの電極であってもよ
いが、実際上は、筒状電極の対極を接地側電極とする方
が扱いやすい場合が多い。
方法としては、大気圧付近の圧力で筒状形状を持つ電極
の内面にグロー放電を発生させ得る方法であれば、いか
なる方法も採用することができる。電圧の印加方法は、
大きく分けて直流、交流の２通りあるが、本発明におい
ては、工業的に容易な交流放電を採用する。交流放電に
は、高電圧印加側と接地側の少なくとも一組の電極が必
要であり、本発明においては、筒状電極とその対極との
間に電圧を印加し、グロー放電させることになる。この
場合、高電圧を印加する側はどちらの電極であってもよ
いが、実際上は、筒状電極の対極を接地側電極とする方
が扱いやすい場合が多い。
【００１７】大気圧グロープラズマの形成に使用する電
極は、交流放電を採用して、安定した大気圧グロープラ
ズマを容易に得るため、電極のうちのいずれか一方又は
両方を絶縁体で被覆することが必要である。なお、直流
放電の場合、電極からの直接の電子流入により直流グロ
ーを形成、安定化させるには、高電圧印加側及び設置側
共に絶縁体で被覆しない方がよいため、絶縁体を被覆す
る方法は採用できない。
極は、交流放電を採用して、安定した大気圧グロープラ
ズマを容易に得るため、電極のうちのいずれか一方又は
両方を絶縁体で被覆することが必要である。なお、直流
放電の場合、電極からの直接の電子流入により直流グロ
ーを形成、安定化させるには、高電圧印加側及び設置側
共に絶縁体で被覆しない方がよいため、絶縁体を被覆す
る方法は採用できない。
【００１８】なお、交流放電において筒状電極を絶縁体
で被覆する場合には、以下の二つの方法が代表的であ
る。一つは金属製の筒状電極の内周面に絶縁体を薄く
（厚さ０．０１μｍ〜１０ｍｍ）コーティングしたり、
かぶせたり、または、ポリエステル，雲母シート，ポリ
イミド，フッ素樹脂，セラミック，ガラス等の絶縁体フ
ィルムを巻き付けたりする方法であり、もう一つはパイ
レックスガラス管等からなる筒状絶縁物（厚さ０．１〜
５ｍｍ）の外周面を金属（電極）で覆う方法である。
で被覆する場合には、以下の二つの方法が代表的であ
る。一つは金属製の筒状電極の内周面に絶縁体を薄く
（厚さ０．０１μｍ〜１０ｍｍ）コーティングしたり、
かぶせたり、または、ポリエステル，雲母シート，ポリ
イミド，フッ素樹脂，セラミック，ガラス等の絶縁体フ
ィルムを巻き付けたりする方法であり、もう一つはパイ
レックスガラス管等からなる筒状絶縁物（厚さ０．１〜
５ｍｍ）の外周面を金属（電極）で覆う方法である。
【００１９】交流放電において、絶縁体での電圧降下は
放電領域に寄与しないので、実用上は絶縁体での電圧降
下（即ち絶縁体のインピーダンス）はなるべく小さくす
る方が好ましく、従って、絶縁体の厚み増加による絶縁
体での電圧降下が顕著な低周波放電では絶縁体の厚みを
薄くするほうが好ましい。一方、高周波放電では上記の
いずれの方法も好ましく用いることができる。
放電領域に寄与しないので、実用上は絶縁体での電圧降
下（即ち絶縁体のインピーダンス）はなるべく小さくす
る方が好ましく、従って、絶縁体の厚み増加による絶縁
体での電圧降下が顕著な低周波放電では絶縁体の厚みを
薄くするほうが好ましい。一方、高周波放電では上記の
いずれの方法も好ましく用いることができる。
【００２０】なお、筒状電極の形状は円筒状、多角筒
（多角柱）状、楕円筒状などの種々の形状を採り得る
が、均一なグロー放電を得るためには円筒状が最適であ
る。一方、筒状電極の対極としては、その形状は特に制
限されないが、棒状、管状等が好ましく、筒状電極の軸
方向に沿って、軸心に設置することが必要である。対極
は当然金属等の導電性物質により形成される。被処理物
が、棒状、管状、繊維状等の軸対称形状の場合、この被
処理物の一部又は全部が導電性であれば、被処理物自体
を筒状電極の対極とすることもできる。
（多角柱）状、楕円筒状などの種々の形状を採り得る
が、均一なグロー放電を得るためには円筒状が最適であ
る。一方、筒状電極の対極としては、その形状は特に制
限されないが、棒状、管状等が好ましく、筒状電極の軸
方向に沿って、軸心に設置することが必要である。対極
は当然金属等の導電性物質により形成される。被処理物
が、棒状、管状、繊維状等の軸対称形状の場合、この被
処理物の一部又は全部が導電性であれば、被処理物自体
を筒状電極の対極とすることもできる。
【００２１】本発明により大気圧グロープラズマ法の表
面処理を実施した場合、筒状電極を各処理室内に配置し
て用いることもできるが、場合によっては筒状電極その
ものを処理室壁の一部として用いることができる。この
場合、雰囲気ガスは放電領域に極めて有効に供給するこ
とができ、雰囲気ガスの供給量が少なくて済むので経済
的である。
面処理を実施した場合、筒状電極を各処理室内に配置し
て用いることもできるが、場合によっては筒状電極その
ものを処理室壁の一部として用いることができる。この
場合、雰囲気ガスは放電領域に極めて有効に供給するこ
とができ、雰囲気ガスの供給量が少なくて済むので経済
的である。
【００２２】本発明において、被処理物としては、放電
領域に配置することができる形状であれば球状、ブロッ
ク状、板状などいかなる形状の被処理物に対しても適用
できるが、装置の性質上、棒状、管状、繊維状などの軸
対称の形状を有する基材に最も好ましく適用でき、ま
た、長尺物の連続処理も極めて容易に行うことができ
る。
領域に配置することができる形状であれば球状、ブロッ
ク状、板状などいかなる形状の被処理物に対しても適用
できるが、装置の性質上、棒状、管状、繊維状などの軸
対称の形状を有する基材に最も好ましく適用でき、ま
た、長尺物の連続処理も極めて容易に行うことができ
る。
【００２３】次に、本発明の上記大気圧プラズマ法によ
り表面処理の実施に用いる好適な装置例を図１〜図３
（断面図）を参照して説明する。図１は筒状電極の対極
として被処理物を使用した例であり、図中１は絶縁体に
より形成された筒状装置本体である。この本体１の外側
中央部に筒状電極３が嵌着されており、筒状電極３の内
周面は絶縁体２により絶縁被覆された状態にある。ま
た、４は導電性円柱芯５の外周面を被処理物基材６で被
覆してなる被処理物で、上記本体１の軸心に配設されて
おり、また、上記芯５が対極７を形成している。なお、
上記被処理物４は、上記本体１の軸方向両端内周縁部に
一体に突設されたリング状支持環８，８により挟持され
た状態にある。また、本体１の軸方向一端側及び他端側
には、上記支持環８，８より内側に存してガス供給口９
及びガス排気口１０が形成されている。なお、図中１１
は交流電源である。
り表面処理の実施に用いる好適な装置例を図１〜図３
（断面図）を参照して説明する。図１は筒状電極の対極
として被処理物を使用した例であり、図中１は絶縁体に
より形成された筒状装置本体である。この本体１の外側
中央部に筒状電極３が嵌着されており、筒状電極３の内
周面は絶縁体２により絶縁被覆された状態にある。ま
た、４は導電性円柱芯５の外周面を被処理物基材６で被
覆してなる被処理物で、上記本体１の軸心に配設されて
おり、また、上記芯５が対極７を形成している。なお、
上記被処理物４は、上記本体１の軸方向両端内周縁部に
一体に突設されたリング状支持環８，８により挟持され
た状態にある。また、本体１の軸方向一端側及び他端側
には、上記支持環８，８より内側に存してガス供給口９
及びガス排気口１０が形成されている。なお、図中１１
は交流電源である。
【００２４】上記装置は、被処理物４を同時に対極とし
ているので装置が簡略化されると共に、筒状電極３と対
極７との間に良好かつ確実にしかも被処理物４の外周に
均一に大気圧グロープラズマ領域が形成され、被処理物
４が均一に表面処理されるものである。
ているので装置が簡略化されると共に、筒状電極３と対
極７との間に良好かつ確実にしかも被処理物４の外周に
均一に大気圧グロープラズマ領域が形成され、被処理物
４が均一に表面処理されるものである。
【００２５】また、図２は本発明装置の他の例を示すも
ので、この例にあっては、被処理物４を対極とせず、別
途線状対極７を配設したものであり、その他の構成は図
１と同様である。この図２の装置においては、図３に示
すように、対極７に比べて被処理物４の直径がかなり大
きいと被処理物で影になる部分Ａ，Ｂが生じるが、かか
る影部分Ａ，Ｂにも良好にグロープラズマ領域が形成さ
れ、従って良好な処理が行われるものである。
ので、この例にあっては、被処理物４を対極とせず、別
途線状対極７を配設したものであり、その他の構成は図
１と同様である。この図２の装置においては、図３に示
すように、対極７に比べて被処理物４の直径がかなり大
きいと被処理物で影になる部分Ａ，Ｂが生じるが、かか
る影部分Ａ，Ｂにも良好にグロープラズマ領域が形成さ
れ、従って良好な処理が行われるものである。
【００２６】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【００２７】［実施例１］図１に示す装置を使用し、以
下のようにして大気圧グロープラズマ法による処理を行
った。筒状電極３の材質は銅で、直径２５ｍｍ，厚さ４
００ｍｍであり、この筒状電極３を覆う絶縁体２の厚さ
は約３００μｍである。また、被処理物４は鉄芯５にＥ
ＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）を
コーティングした直径６ｍｍの円柱体である。
下のようにして大気圧グロープラズマ法による処理を行
った。筒状電極３の材質は銅で、直径２５ｍｍ，厚さ４
００ｍｍであり、この筒状電極３を覆う絶縁体２の厚さ
は約３００μｍである。また、被処理物４は鉄芯５にＥ
ＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）を
コーティングした直径６ｍｍの円柱体である。
【００２８】本実施例では、鉄芯５が筒状電極３の軸心
と一致するように被処理物４を置き、鉄芯５を接地し、
本体に設けられたガス供給口９から本体内にヘリウムガ
スを供給速度１．０リットル／ｍｉｎで供給しながら、
交流電圧を交流電源１１から筒状電極３に印加すること
により、被処理物表面の親水化処理を行った。なお、被
処理物表面の処理条件を表１に示す。
と一致するように被処理物４を置き、鉄芯５を接地し、
本体に設けられたガス供給口９から本体内にヘリウムガ
スを供給速度１．０リットル／ｍｉｎで供給しながら、
交流電圧を交流電源１１から筒状電極３に印加すること
により、被処理物表面の親水化処理を行った。なお、被
処理物表面の処理条件を表１に示す。
【００２９】［比較例１，２］実施例１との比較のため
に図５に示す平行平板電極型表面処理装置を用いて表面
処理を行った。ここで、図５において、ａは処理室、
ｂ，ｃはそれぞれ処理室内に配置され、互いに所定間隔
をおいて対面する平板状電極、ｄはガス供給口、ｅはガ
ス排気口、ｆは交流電源である。なお、上記両電極ｂ，
ｃはいずれも絶縁体で被覆されており、両電極ｂ，ｃ間
の間隔は１５ｍｍである。
に図５に示す平行平板電極型表面処理装置を用いて表面
処理を行った。ここで、図５において、ａは処理室、
ｂ，ｃはそれぞれ処理室内に配置され、互いに所定間隔
をおいて対面する平板状電極、ｄはガス供給口、ｅはガ
ス排気口、ｆは交流電源である。なお、上記両電極ｂ，
ｃはいずれも絶縁体で被覆されており、両電極ｂ，ｃ間
の間隔は１５ｍｍである。
【００３０】表面処理は、被処理物としてＥＴＦＥから
なる厚さ５０μｍのシート状被処理物（比較例１）、実
施例と同様の円柱状被処理物（比較例２）を用い、上記
両電極ｂ，ｃ内に被処理物を配置し、その間に大気圧グ
ロープラズマ領域を形成し、実施例と同様に親水化処理
を行った。処理条件を表１に示す。
なる厚さ５０μｍのシート状被処理物（比較例１）、実
施例と同様の円柱状被処理物（比較例２）を用い、上記
両電極ｂ，ｃ内に被処理物を配置し、その間に大気圧グ
ロープラズマ領域を形成し、実施例と同様に親水化処理
を行った。処理条件を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】次に、実施例１及び比較例１で得られた被
処理物につき表面組成をＥＳＣＡにより測定した。結果
を表２に示す。なお、表２には大気圧グロープラズマ処
理を施さない被処理物の表面組成（ａｔ．％）を併記す
る。
処理物につき表面組成をＥＳＣＡにより測定した。結果
を表２に示す。なお、表２には大気圧グロープラズマ処
理を施さない被処理物の表面組成（ａｔ．％）を併記す
る。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２の結果より、比較例１ではＦ（フッ
素）が除去され、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）が導入され、
被処理物の表面がある程度親水化されているが、実施例
１では比較例１と比べてフッ素の除去率と酸素の導入率
が高く、更に充分な組成変化が起きている。この結果は
本発明に係る表面処理が非常に効率的であることを示し
ている。
素）が除去され、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）が導入され、
被処理物の表面がある程度親水化されているが、実施例
１では比較例１と比べてフッ素の除去率と酸素の導入率
が高く、更に充分な組成変化が起きている。この結果は
本発明に係る表面処理が非常に効率的であることを示し
ている。
【００３５】更に、実施例１及び比較例２について、被
処理物の周方向の表面処理の度合を表面の水滴の接触角
の測定によって調べた。図４に円柱状被処理物の断面及
び測定位置を指定する角θの定義方法を示す。即ち、基
準表面Ｓ（θ＝０）から順次４５°離間した表面Ｓ’に
水滴を滴下することにより水滴接触角を測定した。水滴
接触角が小さい程被処理物の表面の親水化処理の度合が
高いことを示す。水滴接触角の測定結果を表３に示す。
処理物の周方向の表面処理の度合を表面の水滴の接触角
の測定によって調べた。図４に円柱状被処理物の断面及
び測定位置を指定する角θの定義方法を示す。即ち、基
準表面Ｓ（θ＝０）から順次４５°離間した表面Ｓ’に
水滴を滴下することにより水滴接触角を測定した。水滴
接触角が小さい程被処理物の表面の親水化処理の度合が
高いことを示す。水滴接触角の測定結果を表３に示す。
【００３６】
【表３】
【００３７】表３の結果から、実施例１は比較例２に比
べて、均一にしかも良好に親水化処理されていることが
わかる。
べて、均一にしかも良好に親水化処理されていることが
わかる。
【００３８】［実施例２］図２に示す装置を使用し、但
し被処理物を配置せず、対極７として直径１ｍｍの金属
線のみを用い、これを接地した。ガス供給口９からヘリ
ウムガスを供給して本体内に満たし、交流電源１１から
周波数９ｋＨｚの交流電圧を印加したところ、大気圧グ
ロープラズマが発生した。
し被処理物を配置せず、対極７として直径１ｍｍの金属
線のみを用い、これを接地した。ガス供給口９からヘリ
ウムガスを供給して本体内に満たし、交流電源１１から
周波数９ｋＨｚの交流電圧を印加したところ、大気圧グ
ロープラズマが発生した。
【００３９】また、図２に示したように、実施例１で用
いたのと同様の被処理物４を置き、被処理物４を接地し
ない状態でガス供給口９からヘリウムガスを供給して本
体内に満たし、交流電源１１から周波数９ｋＨｚの交流
電圧を印加したところ、大気圧グロープラズマが発生し
た。この大気圧グロープラズマは、図３に示す陰領域
Ａ，Ｂにも形成され、実施例１と同様にして被処理物４
の表面に親水化処理を施したところ、実施例１と同様
に、均一にしかも良好に親水化した。
いたのと同様の被処理物４を置き、被処理物４を接地し
ない状態でガス供給口９からヘリウムガスを供給して本
体内に満たし、交流電源１１から周波数９ｋＨｚの交流
電圧を印加したところ、大気圧グロープラズマが発生し
た。この大気圧グロープラズマは、図３に示す陰領域
Ａ，Ｂにも形成され、実施例１と同様にして被処理物４
の表面に親水化処理を施したところ、実施例１と同様
に、均一にしかも良好に親水化した。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、大気圧グロープラズマ
を筒状電極の内側に発生させることにより、特に棒状、
管状、繊維状等の軸対称基材表面に均一にしかも効率よ
く表面処理を施すことができ、長尺物の連続表面処理も
極めて容易であり、また、大気圧程度の圧力下での処理
のため、水分やガス可塑剤などを多く含む基材の表面処
理にも良好に適用し得ると共に、処理中にほとんど発熱
がないので低融点物質からなる基材にも良好に適用し得
る。
を筒状電極の内側に発生させることにより、特に棒状、
管状、繊維状等の軸対称基材表面に均一にしかも効率よ
く表面処理を施すことができ、長尺物の連続表面処理も
極めて容易であり、また、大気圧程度の圧力下での処理
のため、水分やガス可塑剤などを多く含む基材の表面処
理にも良好に適用し得ると共に、処理中にほとんど発熱
がないので低融点物質からなる基材にも良好に適用し得
る。
【図１】本発明の表面処理装置の一実施例を示す断面図
である。
である。
【図２】本発明の表面処理装置の他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図３】図２の式ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であ
る。
る。
【図４】実施例及び比較例２で得られた表面処理物の水
滴接触角の測定位置を示す説明図である。
滴接触角の測定位置を示す説明図である。
【図５】従来の表面処理装置を示す概略図である。
３ 筒状電極 ４ 被処理物 ７ 対極 １１ 交流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 壽夫 神奈川県川崎市宮前区馬絹969−１ (72)発明者 岡崎 幸子 東京都杉並区高井戸東２−20−11 (72)発明者 小駒 益弘 埼玉県和光市下新倉843−15 (56)参考文献 特開 平２−15171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−121631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−24376（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−93374（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 19/08 C08J 7/00 306 H05H 1/46 C23C 16/50
Claims (2)
- 【請求項１】 所用のガス存在下において大気圧中で電
極間に交流電圧を印加してグロープラズマを発生させ、
被処理物表面を大気圧グロープラズマ法により処理する
表面処理方法において、前記電極の一方を筒状電極と
し、かつ他方の電極を対極とした場合、これら電極のい
ずれか一方又は両方を絶縁体で被覆すると共に、上記他
方の電極を上記筒状電極の内部の軸心に配置し、該筒状
電極の内部に大気圧グロープラズマを形成させると共
に、該プラズマ領域に被処理物を配置して表面処理を行
うことを特徴とする表面処理方法。 - 【請求項２】 筒状電極と、該筒状電極の内部の軸心に
配置される対極と、これら両電極間に交流電圧を印加し
て大気圧グロープラズマを発生させるための電源とを具
備し、かつ上記筒状電極と対極のいずれか一方又は両方
が絶縁体で被覆形成されたものであり、前記筒状電極内
に被処理物を配置して、該被処理物を大気圧グロープラ
ズマにより表面処理するようにしたことを特徴とする表
面処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09707292A JP3206095B2 (ja) | 1991-04-12 | 1992-03-24 | 表面処理方法及びその装置 |
| US07/866,423 US5225659A (en) | 1991-04-12 | 1992-04-10 | Method and apparatus for surface treating an axially symmetric substrate at atmosphere pressure |
| EP92303271A EP0508833B1 (en) | 1991-04-12 | 1992-04-13 | Surface treating method and apparatus |
| DE69203919T DE69203919T2 (de) | 1991-04-12 | 1992-04-13 | Verfahren und Gerät zur Behandlung einer Oberfläche. |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-108470 | 1991-04-12 | ||
| JP10847091 | 1991-04-12 | ||
| JP09707292A JP3206095B2 (ja) | 1991-04-12 | 1992-03-24 | 表面処理方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05131132A JPH05131132A (ja) | 1993-05-28 |
| JP3206095B2 true JP3206095B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=26438276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09707292A Expired - Lifetime JP3206095B2 (ja) | 1991-04-12 | 1992-03-24 | 表面処理方法及びその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5225659A (ja) |
| EP (1) | EP0508833B1 (ja) |
| JP (1) | JP3206095B2 (ja) |
| DE (1) | DE69203919T2 (ja) |
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| JPH09233862A (ja) * | 1995-12-18 | 1997-09-05 | Seiko Epson Corp | 圧電体を用いた発電方法、発電装置および電子機器 |
| JPH09312545A (ja) | 1996-03-18 | 1997-12-02 | Seiko Epson Corp | 圧電素子、その製造方法、及び圧電振動片のマウント装置 |
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