JPH06279604A

JPH06279604A - プラスチック製被処理物の活性化方法及び活性化装置

Info

Publication number: JPH06279604A
Application number: JP16955993A
Authority: JP
Inventors: Masatomo Nakamura; 雅知中村; Sueyoshi Ookura; 末代史大倉; Koji Matsui; 宏司松井
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】プラスチック製被処理物の全体を均一に活性
化できると共に、活性化されたプラスチック製被処理物
の表面の化学的性質も向上させ得るようにした活性化方
法及び活性化装置を提供する。【構成】真空チャンバー内にプラスチック製被処理物
の存置用空間と、その存置用空間をプラズマ雰囲気にす
る為の電極とが設けてある。プラスチック製被処理物は
存置空間に置かれ、真空チャンバー内がプラズマ雰囲気
にされる。被処理物はその全体がプラズマ雰囲気に均一
に触れて活性化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラスチック製品の表面
を活性化する方法及びその為に用いられる活性化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】真空チャンバー内に被処理物を存置さ
せ、一方真空チャンバー外のプラズマ発生装置でプラズ
マを発生させ、そのプラズマ発生装置からプラズマガス
を導入管を通して真空チャンバーに導き、そのプラズマ
ガスを真空チャンバー内の一方の側に設けた噴出口から
噴出させると共に真空チャンバー内の他方の側からは排
気を行なって真空チャンバー内にプラズマガスを流通さ
せ、その流通するプラズマガスを被処理物の表面に触れ
させてそこのプラズマ処理を行なうようにしている（例
えば特開昭６２−１５２３３号公報参照）。このような
技術によれば、被処理物の表面を上記プラズマガスによ
り良好にプラズマ処理できる特長がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの従来の技術
では、流通するプラズマガスを被処理物の表面に触れさ
せるものである為、被処理物の表面の種々の部分におい
ては上記プラズマガス流の当りの良い所とそうでない所
ができ、処理むらを生ずる問題点があった。また上記プ
ラズマガスは真空チャンバー外で生成されたものを導入
管を通して送ってきたものである為、紫外線、イオン化
したガス、電子等の成分は送られてくる途中で著しく減
少してしまい、ラジカルなガスを主成分とするものにな
ってしまう。このようなプラズマガスによるプラズマ処
理後の被処理物の表面の性質は、後加工例えば塗装を行
なった場合に塗膜が剥がれ易くなる等、処理品表面の化
学的性質において劣ったものとなる問題点があった。

【０００４】本願発明は上記従来技術の問題点（技術的
課題）を解決する為になされたもので、被処理物の全体
を均質に活性化できると共に、活性化された被処理物の
表面の化学的性質も向上させ得るようにした活性化方法
及び活性化装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本願発明における活性化方法は、真空チャンバー内
にプラスチック製の被処理物を存置させ、上記真空チャ
ンバー内に備えられたプラズマ発生用電極により真空チ
ャンバー内を酸素又は酸素を含有するガスのプラズマ雰
囲気にし、そのプラズマ雰囲気により上記被処理物を活
性化するものである。又本発明における活性化装置は、
真空チャンバー内に被処理物の存置用空間と、上記存置
用空間にてプラズマを発生させる為の電極を備えさせ、
上記真空チャンバーには該真空チャンバー内にプラズマ
雰囲気用のガスとして酸素又は酸素を含有するガスを供
給するためのガス供給手段を付設したものである。

【０００６】

【作用】真空チャンバー内にプラスチック製の被処理物
を存置させ、上記真空チャンバー内をプラズマ雰囲気に
すると、被処理物はその全体がプラズマ雰囲気に触れ
る。従って被処理物の全体が均一に活性化される。この
活性化の場合、真空チャンバー内のプラズマ雰囲気は紫
外線、イオン化したガス、電子及びラジカルなガスのど
れをも含み、それらの全てが被処理物の表面に触れて活
性化を行なう。

【０００７】

【実施例】以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。図１および図２に示される活性化装置Ａにおいて、
１は真空チャンバーを示し、例えばステンレス製であ
る。２は真空チャンバー内の被処理物の存置用空間を示
す。３は真空チャンバー１の一方の側面に設けられた被
処理物の搬入口を示し、密閉用の真空弁４が備わってい
る。真空チャンバー１の反対側の側面には被処理物の搬
出口が設けられ、そこにも密閉用の真空弁５が備わって
いる。６は真空チャンバーの排気口で、真空排気装置７
が接続してある。８は該装置７における弁で、例えば電
動コンダクタンスバルブとエアー仕切弁が用いられる。
９，10は真空排気用のポンプで、例えば１台のルーツポ
ンプ９と２台のロータリーポンプ10が用いられる。12，
13は真空チャンバー１内にプラズマ雰囲気用のガスを供
給する為のガス供給手段を示し、これらの内、12はガス
供給源からのプロセスガスを真空チャンバー１内に供給
する為の供給管で、真空チャンバー１内に備えられ一端
はチャンバー１におけるガス導入口に接続してある。13
は真空チャンバー１の外側に設けた供給管で、その一端
は上記ガス導入口に、他端は図示外のガス供給源に接続
してある。

【０００８】次に14は真空チャンバー１内に備えさせた
プラズマ発生用電極で、本例では二組が用いられてい
る。各電極14は、存置用空間でのプラズマ雰囲気の均一
性が高まるよう例えば図１の如く存置用空間の上側の電
極要素14ａと横側の電極要素14ｂとで構成してある。両
電極要素14ａ，14ｂは図２のように一体になっていても
良い。電極14は又、図１に２点鎖線で区画して示される
ように水平方向に並べた複数の要素によって構成しても
良い。15は電極14の支持体、16は真空チャンバー１との
絶縁を図る為の部材である。17, 17はプラズマ発生用の
高周波電源で、一例として１３．５６ＭＨｚの高周波
（ラジオ波とも呼ばる）の電流を供給が可能である。２
７．１２ＭＨｚでも良い。該電源17の一端17ａは図示の
如く電極14に、他端17ｂは真空チャンバー１に夫々接続
してある。29は高周波電流導入の為の水冷されたフィー
ドスルー、30は自動整合器、又31は真空計である。次に
20は被処理物の保持手段で、例えば支持台を示す。21は
支持台20に乗せた被処理物。この被処理物21は支持台20
に乗せた状態で搬入口３から存置用空間２に搬入され、
更に存置用空間２から搬出口を通して搬出させる。しか
し支持台20は真空チャンバー１内に固定的に設け被処理
物21のみを単独で搬入及び搬出しても良い。

【０００９】次に上記活性化装置Ａによる被処理物の活
性化について説明する。被処理物21としては例えばポリ
プロピレン製の自動車のバンパがある。被処理物21は搬
入口３を通して存置用空間２内に入れる。真空弁４を閉
じた後、真空排気装置７によって真空チャンバー１内を
真空排気（例えば１０^-1トル程度まで）する。排気を継
続したまま次にプロセスガス例えばＮ₂Ｏ，Ｎ₂，Ｈｅ，
Ａｒ，空気，Ｏ₂，ＣＯ₂などの重合性を有しないガスあ
るいはこれらの混合ガスを、真空チャンバー１内の圧力
がプラズマ放電に適した圧力例えば０．０５〜３ｍｂａ
ｒ程度となるように供給管13, 12を通して送り込む。次
に高周波電源17から高周波電流を発生用電極14とチャン
バー１との間に供給し、真空チャンバー１内にてプラズ
マ放電（グロー放電）を行わせる。その出力密度は例え
ば１×１０^-4〜０．１Ｗ／ｃｍ³である。上記放電によ
り上記プロセスガスがプラズマ化され（低圧プラズマ或
いは低温プラズマの発生）、真空チャンバー１内はプラ
ズマ雰囲気となる。このプラズマ雰囲気により被処理物
21の表面が脱脂及び活性化される。その様子を示す図３
について説明すると、上記プラズマ放電により生じた紫
外線や酸素イオン、ラジカルな状態の酸素、或いは電子
が夫々矢印で示すように被処理物21の表面に付着してい
る油脂22に当たる。すると油脂22は分解されて水蒸気や
二酸化炭素となり、被処理物21の表面から離れる。この
ようにして被処理物から離れた水蒸気や二酸化炭素は真
空排気装置７による排気によって真空チャンバー１外に
排出される。プラスチック製被処理物の表面に付着した
油脂は、成形時に離型剤等として使用されたごく僅かで
ある為、速やかに除去され、この後更にプラスチック表
面の酸化による極性基（カルボキシル基等）の形成が行
われ、表面の活性化が実現される。上記のようなプラズ
マ放電を所定時間例えば１分程度継続することにより被
処理物21の脱脂及び活性化が完了する。その後は上記高
周波電流の供給を停止してプラズマ放電を停止させると
共に真空排気を停止し、真空チャンバー１内を例えば空
気によって大気圧まで復圧し、搬出口の真空弁５を開
き、脱脂及び活性化処理を完了した被処理物21を搬出す
る。

【００１０】上記プラズマによる処理の場合、上述のよ
うな高周波を用いて低温プラズマの発生を行っている
為、真空チャンバー１内の各場所でのプラズマ雰囲気の
均一性を高めることができる。従って被処理物21の全体
を均一に活性化処理することができる。更にこの場合、
本例ではプラズマ発生手段として複数組（本実施例では
２組）の電極14を用い、各々を個別の高周波電源17に接
続して、チャンバー１内の相互に異なる場所でのプラズ
マ発生量のコントロールを可能にしている為、チャンバ
ー１内における被処理物の配置にむらがあっても、被処
理物全体におけるプラズマ処理の均一性を図ることがで
きる。

【００１１】上記のようにして脱脂及び活性化が行われ
た被処理物21は次工程例えば塗装工程に送られる。その
塗装工程の実施の場合、上記のように紫外線、イオン、
ラジカルな酸素及び電子を含むプラズマ雰囲気によって
処理された被処理物21の表面は、活性化度が高く親水性
が高くなっている為、塗料の固着性が非常に高い。

【００１２】上記プラズマによる活性化処理をされた被
処理物は、その後の埃の付着や経時的な表面の失活を避
けるため、できるだけ速やかに塗装されるべきである。
しかし上記活性化処理の後、大気中の塵、埃が吸着され
る恐れがあるため、それを除去する工程を設けることが
製品処理の品質保証上望ましい。上記工程は例えば塗装
前に、除電、除塵装置（例えば春日電機（株）製イオラ
イザー（商品名）ＮＩ−０１Ｄ型）によりイオン化した
清浄エアで被処理物の表面をブローする。

【００１３】上記のような活性化装置Ａによる被処理物
の処理は連続的に行うと良い。即ち存置用空間２にて処
理を完了した被処理物21を搬出口から搬出すると同時
に、次の被処理物21を搬入口３から存置用空間２に搬入
し、真空弁４，５を閉じて前述のような処理を行うこと
を繰り返す。こうすることにより非常に能率的に被処理
物の活性化処理を行うことができる。

【００１４】上記プロセスガスは被処理物の材質に適合
したものを用いるのが良く、上記例示されたものの他
に、酸素にフッ素を含んだガス例えばＣＦ₄を２０〜４
０％程度混合したものであっても良い。

【００１５】次に図４は工場内における各種装置の配置
の一例を示すものである。図において、23は屋外との区
画の為に用いられた囲いの一例として示す工場の建屋で
ある。24は建屋内に備えられた成型機で、例えばプラス
チック製品の射出成型機である。25は成型機から脱脂装
置Ａに向けて被処理物を搬送する為の搬送手段例えばベ
ルトコンベア、26は活性化装置Ａに対する被処理物の搬
入装置、27は搬出装置を夫々示す。又28は活性化装置Ａ
の制御盤である。

【００１６】このような配置においては、成型機24で成
型された被処理物は囲い23内の搬送経路を通って活性化
装置Ａに至る。従って搬送過程の被処理物に対して静電
気によるごみの付着の可能性を極めて低く保つことがで
きると共に、活性度の低下を防ぐことができる。尚上記
囲いは、成型機の出口から活性化装置Ａの搬入口までの
搬送経路のみを囲うトンネル状のものであっても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、プラ
スチック製の被処理物21の表面を活性化する場合、被処
理物21の表面にプラズマ雰囲気を触れさせてそこを活性
化できるは勿論のこと、上記の場合、真空チャンバー１
内そのものをプラズマ雰囲気にするから、被処理物21の
全体がプラズマ雰囲気に均一に触れて被処理物21の全体
を均質に活性化できる効果がある。

【００１８】更に上記の場合、上記のように真空チャン
バー１内でプラズマを発生させるから、真空チャンバー
１内のプラズマ雰囲気は紫外線、イオン化したガス、電
子及びラジカルなガスのどれをも含んだ良質の雰囲気で
ある特長がある。従って、真空チャンバー１内では被処
理物21の表面に、それら紫外線、イオン化したガス、電
子、ラジカルなガスの全てを触れさせて活性化を行なう
ことができて、処理済の製品の表面の化学的性質を向上
させ得る効果がある。このことは、例えば処理済の製品
に塗装をした場合、塗膜の固着性を非常に高め得る有用
性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】活性化装置の分解斜視図。

【図２】活性化装置の縦断面略示図。

【図３】プラズマ雰囲気による脱脂及び活性化の状態の
模式図。

【図４】工場内での種々の装置の配置状態を示す平面
図。

【符号の説明】

１真空チャンバー２存置用空間 14 プラズマ発生用電極 21 被処理物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空チャンバー内にプラスチック製被処
理物を存置させ、上記真空チャンバー内に備えられたプ
ラズマ発生用電極により真空チャンバー内をプラズマ雰
囲気にし、そのプラズマ雰囲気により上記被処理物を活
性化することを特徴とするプラスチック製被処理物の活
性化方法。
【請求項２】真空チャンバー内におけるプラズマ雰囲
気の真空度が０．０５〜３ｍｂａｒ、プラズマの出力密
度が１×１０^-4〜０．１Ｗ／ｃｍ³である請求項１記載
のプラスチック製被処理物の活性化方法。
【請求項３】被処理物が、成型機から、屋外と区画す
る為に設けられた囲い内の搬送経路を通して真空チャン
バー内に搬送されたものである請求項１記載のプラスチ
ック製被処理物の活性化方法。
【請求項４】上記プラズマ雰囲気によるプラスチック
製被処理物の活性化の後、イオン化した清浄エアで上記
被処理物をブローすることにより、表面に付着した塵埃
等を除去することを特徴とする請求項１記載のプラスチ
ック製被処理物の活性化方法。
【請求項５】真空チャンバー内にプラスチック製被処
理物の存置用空間と、上記存置用空間をプラズマ雰囲気
にする為の電極を備えさせ、上記真空チャンバーには該
真空チャンバー内にプラズマ雰囲気用のガスとして酸素
又は酸素を含有するガスを供給するためのガス供給手段
を付設したことを特徴とするプラスチック製被処理物の
活性化装置。