JPH0352937A - 連続式プラズマ処理装置 - Google Patents
連続式プラズマ処理装置Info
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- JPH0352937A JPH0352937A JP1184555A JP18455589A JPH0352937A JP H0352937 A JPH0352937 A JP H0352937A JP 1184555 A JP1184555 A JP 1184555A JP 18455589 A JP18455589 A JP 18455589A JP H0352937 A JPH0352937 A JP H0352937A
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Landscapes
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は、プラズマ重合法を利用した連続式プラズマ処
理装置に関し、特に、基材の電位もしくは基材表面の電
界を制御するために、一方の対向電極の電位を制御し、
この対向電極に基材が接触しつつ移送され、連続的に膜
形成もしくはプラズマ処理するための新規な改良に関す
る．［従来の技術］ 一般に、従来の重合法では、その原料に用いるモノマー
において、二重結合や官能基などの反応性を有する化学
構造が必要であるのに対し、プラズマ重合では、放電の
エネルギーにより重合を行うため、加熱その他によりガ
ス状になる有機化合物、有機金属化合物であれば、全て
モノマーとして用いることが可能であり、薄膜状の重合
体が容易に得られるという特徴を有している。
理装置に関し、特に、基材の電位もしくは基材表面の電
界を制御するために、一方の対向電極の電位を制御し、
この対向電極に基材が接触しつつ移送され、連続的に膜
形成もしくはプラズマ処理するための新規な改良に関す
る．［従来の技術］ 一般に、従来の重合法では、その原料に用いるモノマー
において、二重結合や官能基などの反応性を有する化学
構造が必要であるのに対し、プラズマ重合では、放電の
エネルギーにより重合を行うため、加熱その他によりガ
ス状になる有機化合物、有機金属化合物であれば、全て
モノマーとして用いることが可能であり、薄膜状の重合
体が容易に得られるという特徴を有している。
このプラズマ重合法は、モノマーが多岐にわたり、選択
の幅が広いため、多様な表面特性を有する重合体の生戒
が可能であり、しかも、薄膜の形成が容易なため、昔か
らペイントコーティング等の代替技術として検討されて
おり、ロール方式による帯状基材への連続式コーティン
グに代るものと１−て、連続式のプラズマ処理設備によ
る帯状の形状の鋼板や高分子フィルムへのコーティング
の適用が検討されてきており、例えば、（Ｔ．Ｎｉｌｌ
ｉａｍｓ， Ｊ．Ｈ． Ｅｄｗａｒｄｓ， Ｔｒａｎｓ
， Ｉｎｓｔ． Ｎｅｔ．Ｆｉｎｉｓｈ．， ４４，
１１９（１９６６年）、又は、浅井道彦、「プラズマ化
学』日本工業新聞社、１９８４年など）に開示されてい
る． 第２図は、従来の連続式プラズマ処Ｆｌ！設備の一例を
示す構成図である． 第２図において、符号１で示されるものは、帯状の基材
２を巻回状態から送り出すためのペイオフリールであり
、このペイオフリール１を収容するペイオフリール室３
には、モノマー供給弁４を有するモノマー供給管５およ
び排気弁６を有する排気口７を備えたプラズマ発生室８
が接続されている。
の幅が広いため、多様な表面特性を有する重合体の生戒
が可能であり、しかも、薄膜の形成が容易なため、昔か
らペイントコーティング等の代替技術として検討されて
おり、ロール方式による帯状基材への連続式コーティン
グに代るものと１−て、連続式のプラズマ処理設備によ
る帯状の形状の鋼板や高分子フィルムへのコーティング
の適用が検討されてきており、例えば、（Ｔ．Ｎｉｌｌ
ｉａｍｓ， Ｊ．Ｈ． Ｅｄｗａｒｄｓ， Ｔｒａｎｓ
， Ｉｎｓｔ． Ｎｅｔ．Ｆｉｎｉｓｈ．， ４４，
１１９（１９６６年）、又は、浅井道彦、「プラズマ化
学』日本工業新聞社、１９８４年など）に開示されてい
る． 第２図は、従来の連続式プラズマ処Ｆｌ！設備の一例を
示す構成図である． 第２図において、符号１で示されるものは、帯状の基材
２を巻回状態から送り出すためのペイオフリールであり
、このペイオフリール１を収容するペイオフリール室３
には、モノマー供給弁４を有するモノマー供給管５およ
び排気弁６を有する排気口７を備えたプラズマ発生室８
が接続されている。
前記プラズマ発生室８内には、基材２を挟む状態で互い
に対向して設けられた第１対向電極９および第２対向電
極１０が配設されており、前記排気口７には、真空ボン
プ１１が接続されている。
に対向して設けられた第１対向電極９および第２対向電
極１０が配設されており、前記排気口７には、真空ボン
プ１１が接続されている。
前記第１対向電極９は、放電時の電力損失を少なくする
ための整合装置１２を介して、接地された高周波電源１
３が接続されており、第２対向電極１０は、接地されて
いる． 前記プラズマ発生室８には、前記基材２の一端を巻き取
るためのテンションリール１４を有するテンションリー
ル室１５が接続され、このテンションリール１４は接地
されている． 従来の連続式プラズマ処理装置は、前述したようにｉｔ
戒されており、以下に、その動作について説明する． まず、真空ボンプ１１でプラズマ発生室８、ペイオフリ
ール室３およびテンションリール室１５内を排気し、高
真空状態とした後、モノマー供給管５よりモノマーガス
を導入し、所定の圧力（通常、０ ． Ｉ Ｔｏｒｒ〜
１ ． Ｏ Ｔｏｒｒ ）に調整した後、各対向電極９
．１０間に高周波電源１３によって電力を印加し、放電
を開始させる． この状態で、基材２はペイオフリール１から送出されて
、各対向電極９，１０間の放電空間内を通過する。その
際、プラズマ重合体が基材２上に形成され、基材２がテ
ンションリールｌ４に巻き取られることによって被覆が
完成する．［発明が解決しようとする課題］ 従来の連続式プラズマ処理装置は、以上のように構成さ
れていたため、次のような課題を有していた． すなわち、基材はテンションリールを介して接地されて
おり、基材の電位を制御することはできず、そのため、
プラズマ重合は主として、電気的に中性な活性種により
進行し、これらの反応は、従来の重合反応におけるラジ
カル重合の一種であり、形成された膜は架橋構造を有す
るものの、従来の高分子材料とほぼ同程度の硬度であっ
た．このプラズマ重合による被覆膜厚は、１μｌ程度以
下であるため、摩耗による損傷の影響が太きく、且つ、
強度に乏しく、実用材料として供されることは少なかっ
た． ［課題を解決するための手段］ 本発明による連続式プラズマ処理装置は、第１、第２対
向電極を有するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室
内に基材を供給するためのペイオフリールと、前記プラ
ズマ発生室からの基材を巻き取るためのテンションリー
ルと、前記第１対向電極に接続され前記第１対向電極の
電位を制御するための電源とを備えた楕或である． ［作 用］ 本発明による連続式プラズマ処理装置においては、一方
の第１対向電極に対して、高周波電源と直流電源による
安定した負電位を生じさせ、且つ、この第１対向電極に
基材を接触した状態で通板することにより、膜形成時の
基材表面近傍の電界を制御し、再現性よく、且つ安定的
に、しかも、効率的に膜形成が可能となる。
ための整合装置１２を介して、接地された高周波電源１
３が接続されており、第２対向電極１０は、接地されて
いる． 前記プラズマ発生室８には、前記基材２の一端を巻き取
るためのテンションリール１４を有するテンションリー
ル室１５が接続され、このテンションリール１４は接地
されている． 従来の連続式プラズマ処理装置は、前述したようにｉｔ
戒されており、以下に、その動作について説明する． まず、真空ボンプ１１でプラズマ発生室８、ペイオフリ
ール室３およびテンションリール室１５内を排気し、高
真空状態とした後、モノマー供給管５よりモノマーガス
を導入し、所定の圧力（通常、０ ． Ｉ Ｔｏｒｒ〜
１ ． Ｏ Ｔｏｒｒ ）に調整した後、各対向電極９
．１０間に高周波電源１３によって電力を印加し、放電
を開始させる． この状態で、基材２はペイオフリール１から送出されて
、各対向電極９，１０間の放電空間内を通過する。その
際、プラズマ重合体が基材２上に形成され、基材２がテ
ンションリールｌ４に巻き取られることによって被覆が
完成する．［発明が解決しようとする課題］ 従来の連続式プラズマ処理装置は、以上のように構成さ
れていたため、次のような課題を有していた． すなわち、基材はテンションリールを介して接地されて
おり、基材の電位を制御することはできず、そのため、
プラズマ重合は主として、電気的に中性な活性種により
進行し、これらの反応は、従来の重合反応におけるラジ
カル重合の一種であり、形成された膜は架橋構造を有す
るものの、従来の高分子材料とほぼ同程度の硬度であっ
た．このプラズマ重合による被覆膜厚は、１μｌ程度以
下であるため、摩耗による損傷の影響が太きく、且つ、
強度に乏しく、実用材料として供されることは少なかっ
た． ［課題を解決するための手段］ 本発明による連続式プラズマ処理装置は、第１、第２対
向電極を有するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室
内に基材を供給するためのペイオフリールと、前記プラ
ズマ発生室からの基材を巻き取るためのテンションリー
ルと、前記第１対向電極に接続され前記第１対向電極の
電位を制御するための電源とを備えた楕或である． ［作 用］ 本発明による連続式プラズマ処理装置においては、一方
の第１対向電極に対して、高周波電源と直流電源による
安定した負電位を生じさせ、且つ、この第１対向電極に
基材を接触した状態で通板することにより、膜形成時の
基材表面近傍の電界を制御し、再現性よく、且つ安定的
に、しかも、効率的に膜形成が可能となる。
［実施例］
以下、図面と共に本発明による連続式プラズマ処理装置
の好適な実施例について詳細に説明する．尚、従来例と
同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
の好適な実施例について詳細に説明する．尚、従来例と
同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
第１図は本発明による連続式プラズマ処理装置を示すた
めの概略構成図である． 図において、符号１で示されるものは、帯状の基材２を
巻回状態から送り出すためのペイオフリールであり、こ
のペイオフリール１を収容するペイオフリール室３には
、モノマー供給弁４を有するモノマー供給管５および第
２排気弁６Ｂを有し第２真空ボンブ１１Ｂで吸引される
第２排気口７Ｂを備えたプラズマ発生室８が接続されて
いる．前記ペイオフリール室３とプラズマ発生室８間に
は、このペイオフリール室３とプラズマ発生室８間で圧
力差を作るために、第１オリフィス２０が形成され、こ
のペイオフリール室３には、第１真空ボンプＩＩＡによ
り吸づ１される第１排気弁６Ａを有する第１排気口７Ａ
が設けられている。
めの概略構成図である． 図において、符号１で示されるものは、帯状の基材２を
巻回状態から送り出すためのペイオフリールであり、こ
のペイオフリール１を収容するペイオフリール室３には
、モノマー供給弁４を有するモノマー供給管５および第
２排気弁６Ｂを有し第２真空ボンブ１１Ｂで吸引される
第２排気口７Ｂを備えたプラズマ発生室８が接続されて
いる．前記ペイオフリール室３とプラズマ発生室８間に
は、このペイオフリール室３とプラズマ発生室８間で圧
力差を作るために、第１オリフィス２０が形成され、こ
のペイオフリール室３には、第１真空ボンプＩＩＡによ
り吸づ１される第１排気弁６Ａを有する第１排気口７Ａ
が設けられている。
前記プラズマ発生室８内には、基材２を挟む状態で互い
に対向して設けられた第１対向電極９および第２対向電
極１０が配設されており、このプラズマ発生室８内の上
部位置には、一対のフリーロール２１が回転自在に設け
られている。
に対向して設けられた第１対向電極９および第２対向電
極１０が配設されており、このプラズマ発生室８内の上
部位置には、一対のフリーロール２１が回転自在に設け
られている。
前記第１対向電極９は、全体形状が円柱形をなし回転自
在に設けられ、この第１対向電極９の下面を接触した状
態で案内される前記基材２は、ほぼｖ形の形状となって
各フリーロール２１を介して移送されると共に、前記第
１対向電極９の下方には、この第１対向電極９の下面に
沿って凹状に曲折した第２対向電極１０が配設され、こ
の第２対向電極１０は接地されている。
在に設けられ、この第１対向電極９の下面を接触した状
態で案内される前記基材２は、ほぼｖ形の形状となって
各フリーロール２１を介して移送されると共に、前記第
１対向電極９の下方には、この第１対向電極９の下面に
沿って凹状に曲折した第２対向電極１０が配設され、こ
の第２対向電極１０は接地されている。
前記プラズマ発生室８には、第２オリフィス２２を介し
て、基材２を巻き取るためのテンションリール１４を有
するテンションリール室１５が接続されている。
て、基材２を巻き取るためのテンションリール１４を有
するテンションリール室１５が接続されている。
前記テンシヲンリール室１５には、第３真空ボンプＩＩ
Ｃにより吸引される第２排気弁６Ｃを有する第３排気口
７Ｃが設けられており、前記ペイオフリール１とテンシ
ヲンリール１４は、放電により基材２が電位を有する堝
きがあるので、絶縁体く図示せず）を介して駆動部（図
示せず）に接続されている。
Ｃにより吸引される第２排気弁６Ｃを有する第３排気口
７Ｃが設けられており、前記ペイオフリール１とテンシ
ヲンリール１４は、放電により基材２が電位を有する堝
きがあるので、絶縁体く図示せず）を介して駆動部（図
示せず）に接続されている。
前記第１対向電極９には、自己バイアスを生じさせるた
めのプロッキングコンデンサ２３および回路中の電力損
失を減少させる整合装置１２を介して高周波電源１３が
接続されており、さらに、高周波の混入を防止するため
の高周波フィルター２４を介して直流電源２５が接続さ
れている．前記高周波電源ｌ３の周波数は、工業用バン
ドである１３．５６ＨＨＺを用いる場合が多いが、自己
バイアスが生じる領域であれば、どの周波数でもよい．
さらに、前記高周波電源１３と直流電源２５は、前記第
１対向電極９に対して、蛇列に接続されている。
めのプロッキングコンデンサ２３および回路中の電力損
失を減少させる整合装置１２を介して高周波電源１３が
接続されており、さらに、高周波の混入を防止するため
の高周波フィルター２４を介して直流電源２５が接続さ
れている．前記高周波電源ｌ３の周波数は、工業用バン
ドである１３．５６ＨＨＺを用いる場合が多いが、自己
バイアスが生じる領域であれば、どの周波数でもよい．
さらに、前記高周波電源１３と直流電源２５は、前記第
１対向電極９に対して、蛇列に接続されている。
また、前記高周波フィルター２４は、低周波領域での遮
断をするためには、使用するチョークコイルの形状が大
きくなるため、放電周波数としては、Ｉ ＫＨＺ以上が
実用的である． 本発明による連続式プラズマ処理装置は、前述したよう
にｉ戒されており、以下に、その動作について説明する
． まず、モノマー供給弁４を閉弁とし、各排気弁６Ａ．６
Ｂ，６Ｃを開弁して各真空ボンプＩＩＡ，１１Ｂ．１１
Ｃを作動させることにより、ペイオフリール室３、プラ
ズマ発生室８およびテンションリール室１４からなる反
応装置３０内を排気し、高真空状態（ ０ ． Ｉ Ｔ
ｏｒｒ〜１ ．Ｏ Ｔｏｒｒ）とした後、モノマー供給
弁４を開弁して、モノマー供給管５からモノマーガスを
プラズマ発生室８内に導入する． 前述の状態で、各排
気弁１１Ａ，ＩＩＢ，１１Ｃの開閉弁調整によって、プ
ラズマ発生室８内の圧力を所定値に調整した後に、第１
対向電極９に対して高周波電源１３および直流電源２５
から電力を供給し、放電を生じさせる。
断をするためには、使用するチョークコイルの形状が大
きくなるため、放電周波数としては、Ｉ ＫＨＺ以上が
実用的である． 本発明による連続式プラズマ処理装置は、前述したよう
にｉ戒されており、以下に、その動作について説明する
． まず、モノマー供給弁４を閉弁とし、各排気弁６Ａ．６
Ｂ，６Ｃを開弁して各真空ボンプＩＩＡ，１１Ｂ．１１
Ｃを作動させることにより、ペイオフリール室３、プラ
ズマ発生室８およびテンションリール室１４からなる反
応装置３０内を排気し、高真空状態（ ０ ． Ｉ Ｔ
ｏｒｒ〜１ ．Ｏ Ｔｏｒｒ）とした後、モノマー供給
弁４を開弁して、モノマー供給管５からモノマーガスを
プラズマ発生室８内に導入する． 前述の状態で、各排
気弁１１Ａ，ＩＩＢ，１１Ｃの開閉弁調整によって、プ
ラズマ発生室８内の圧力を所定値に調整した後に、第１
対向電極９に対して高周波電源１３および直流電源２５
から電力を供給し、放電を生じさせる。
通常、この第１対向電掻９は、高周波放電による自己バ
イアス作用により負に帯電するが、長期の放電では、放
電状態が変化し、第１対向電極９の電位が不安定となる
ため、直流電源２５を併用して、第１対向電極９の電位
を安定に保つようにしている。
イアス作用により負に帯電するが、長期の放電では、放
電状態が変化し、第１対向電極９の電位が不安定となる
ため、直流電源２５を併用して、第１対向電極９の電位
を安定に保つようにしている。
このプラズマ発生室８内の放電空間内では、電気的に中
性の活性種の他、電子および正イオンと負イオンが存在
する。従って、第１対向電極９の電位を調整することに
より、第１対向電極９に接触している基材２のプラズマ
に接している表面近傍の電界を制御することができるも
ので、特に、第１対向電極９を負に帯電させ、プラズマ
重合膜形成時に正イオンの衝突を促進することにより、
戒膜速度の向上がはかれ、且つ、第１対向電極９の電位
制御により良好な膜厚を再現性よく得ることができる。
性の活性種の他、電子および正イオンと負イオンが存在
する。従って、第１対向電極９の電位を調整することに
より、第１対向電極９に接触している基材２のプラズマ
に接している表面近傍の電界を制御することができるも
ので、特に、第１対向電極９を負に帯電させ、プラズマ
重合膜形成時に正イオンの衝突を促進することにより、
戒膜速度の向上がはかれ、且つ、第１対向電極９の電位
制御により良好な膜厚を再現性よく得ることができる。
この成膜については、実験の結果、第１対向電極９の電
位を、−２００Ｖ〜−３００ｖに保つことにより、従来
の連続式プラズマ処理装置では得られない高硬度の膜を
得ることができる． 次に，本願の発明者が行った実際の実施例について説明
する． 実施例 第１図の処理装置を用い、厚さ１００μｌの１８−８ス
テンレス板（ＪＩＳ ＳＩＪＳ ３０４）上に膜形戒を
行った。
位を、−２００Ｖ〜−３００ｖに保つことにより、従来
の連続式プラズマ処理装置では得られない高硬度の膜を
得ることができる． 次に，本願の発明者が行った実際の実施例について説明
する． 実施例 第１図の処理装置を用い、厚さ１００μｌの１８−８ス
テンレス板（ＪＩＳ ＳＩＪＳ ３０４）上に膜形戒を
行った。
モノマーとしては、メタンガスを用い、膜形戒時の諸条
件と形威された膜のモース硬度を第１表に示す。
件と形威された膜のモース硬度を第１表に示す。
比較例
第１図の処理装置を用い、第１対向電［ｉ９を接地し、
第２対向電極１０に対して高周波電源１３および直流電
源２５を接続して供給し、基材２の電位を制御しなかっ
た場合の膜形成時の諸条件と形成された膜のモース硬度
を第１表に示している．尚、この場合のモノマーは、メ
タンガスを用いている。
第２対向電極１０に対して高周波電源１３および直流電
源２５を接続して供給し、基材２の電位を制御しなかっ
た場合の膜形成時の諸条件と形成された膜のモース硬度
を第１表に示している．尚、この場合のモノマーは、メ
タンガスを用いている。
第 １ 表
［発明の効果］
本発明による連続式プラズマ処理装置は、以上のように
構成されているため、次のような効果を得ることができ
る。
構成されているため、次のような効果を得ることができ
る。
すなわち、対向電極の一方に対し、高周波放電における
自己バイアスと直流電源との併用により安定した負電位
を生じさせ、その一方の対向電極に基材を接触させた状
態で通板することにより、膜形戒時の基材表面近傍の電
界を制御し、再現性のよい、安定した、且つ、効率的な
膜形成を行うことができる。
自己バイアスと直流電源との併用により安定した負電位
を生じさせ、その一方の対向電極に基材を接触させた状
態で通板することにより、膜形戒時の基材表面近傍の電
界を制御し、再現性のよい、安定した、且つ、効率的な
膜形成を行うことができる。
さらに、本発明によれば、比較例の膜のモース硬度が２
であるのに対し、モース硬度が５であり、従来の有機薄
膜では得られない硬度を有する膜を得ることができ、硬
度の高い良質の膜を有するコーティング製品を大量に得
ることができる。
であるのに対し、モース硬度が５であり、従来の有機薄
膜では得られない硬度を有する膜を得ることができ、硬
度の高い良質の膜を有するコーティング製品を大量に得
ることができる。
第１図は本発明による連続式プラズマ処理装置を示す概
略構或図、第２図は従来のプラズマ処理装置を示す概略
ｆｉｌ戊図である。 １はペイオフリール、２は基材、８はプラズマ発生室、
９は第１対向電極、１０は第２対向電極、１３は高周波
電源、１４はテンションリール、２５は直流電源である
．
略構或図、第２図は従来のプラズマ処理装置を示す概略
ｆｉｌ戊図である。 １はペイオフリール、２は基材、８はプラズマ発生室、
９は第１対向電極、１０は第２対向電極、１３は高周波
電源、１４はテンションリール、２５は直流電源である
．
Claims (3)
- （１）． 第１、第２対向電極（９，１０）を有するプ
ラズマ発生室（８）と、前記プラズマ発生室（８）内に
基材（２）を供給するためのペイオフリール（１）と、
前記プラズマ発生室（８）からの基材（２）を巻き取る
ためのテンションリール（１４）と、前記第１対向電極
（９）に接続され前記第１対向電極（９）の電位を制御
するための電源（１３，２５）とを備え、前記基材（２
）は前記第１対向電極（９）と接触を保って移送され、
連続的に膜形成が行われるようにしたことを特徴とする
連続式プラズマ処理装置。 - （２）． 前記第１対向電極（９）は、回転自在な電極
ロールからなることを特徴とする請求項１記載の連続式
プラズマ処理装置。 - （３）． 前記電源（１３，２５）は、前記第１対向電
極（９）に並列に接続された高周波電源（１３）と直流
電源（２５）とからなることを特徴とする請求項１又は
２記載の連続式プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184555A JPH0352937A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 連続式プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184555A JPH0352937A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 連続式プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0352937A true JPH0352937A (ja) | 1991-03-07 |
Family
ID=16155256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1184555A Pending JPH0352937A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 連続式プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0352937A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998020185A1 (en) * | 1996-11-05 | 1998-05-14 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | A process and apparatus for depositing a carbon-rich coating on a moving substrate |
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| US20210316331A1 (en) * | 2018-08-31 | 2021-10-14 | University Of Surrey | Apparatus and method for depositing a poly(p-xylylene) film on a component |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP1184555A patent/JPH0352937A/ja active Pending
Cited By (12)
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