JPH0786145B2 - プラズマ放電による移動基質処理方法およびこの方法を実施する装置 - Google Patents

プラズマ放電による移動基質処理方法およびこの方法を実施する装置

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JPH0786145B2
JPH0786145B2 JP3162169A JP16216991A JPH0786145B2 JP H0786145 B2 JPH0786145 B2 JP H0786145B2 JP 3162169 A JP3162169 A JP 3162169A JP 16216991 A JP16216991 A JP 16216991A JP H0786145 B2 JPH0786145 B2 JP H0786145B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は織物工業に関するもので
あり、特に放電プラズマによって移動基質（織物または
縦糸）を処理する方法に関するものである。本発明は長
尺物の織物材料の処理において、そのほか人工皮革およ
び天然皮革材料の処理工業分野において効果的に使用さ
れる。
【０００２】
【従来の技術】基質、例えば移動布類を逆極性の電位間
に発生するプラズマの中を通過させ、プラズマ流が常に
基質の運動方向に対して垂直に配向されるように成され
た放電プラズマによる移動基質の処理方法が公知である
（米国特許第３６３２２９９号）。
【０００３】この方法は、プラズマ流の中を通る基質の
方向性のある運動の結果、織物材料の処理が不安定とな
る欠点がある。これは織物の不安定な異方性電気特性に
よるものである。その結果として、基質が運動する際に
その通過する電極間の電気接続を乱すのでプラズマ特性
が実質的に変動する。
【０００４】また放電プラズマによる移動基質の他の業
界公知の処理法においては、真空中を連続的に移動する
基質が複数のプラズマ処理区域の中をループ状に通過さ
せられ、プラズマ流は基質の運動方向に対して主として
平行となる（米国特許第３９５９１０４号）。各プラズ
マ処理区域においてプラズマ流は中断されない。この場
合、プラズマ流が連続的であり、基質の運動方向に対し
て平行に配向されているので、基質の電気特性がプラズ
マ特性に影響することなくプラズマは非常に安定に燃焼
する。しかしこの方法の欠点は、プラズマ作用を受ける
基質表面が分解生成物を放出しはじめ、これらの分解生
成物の除去がチャンバの高真空度の故に非常に困難であ
り、処理区域の中において基質表面に堆積し、処理区域
中のプラズマ形成ガスの化学組成を歪曲させる。このよ
うなプラズマの化学組成の歪曲の結果、反応速度が低下
し、処理工程を失敗させる。
【０００５】前記の方法は、真空システムおよび反応器
をプラズマ形成ガス源に接続する導管から成るプラズマ
形成ガス送入手段を備えた反応器（容器）と、電源と、
前記電源に接続され、前記反応器の内部に、処理される
基質の運動方向に沿って順次に平行列に配置された管状
電極システムとを含む装置によって実施される。これら
の平行列に配置された電極が、逆極性の電極対の間に発
生されるプラズマ流による基質処理区域を形成する。垂
直列に配置された電極の極性は交互に配置されるので、
これらの電極間に発生するプラズマ流は各処理区域の長
さ全体に沿って中断されない。このような各処理区域に
おける電極の極性の単調な交代の結果、プラズマの連続
流を生じ、これが移動基質の表面へのプラズマ形成ガス
の滲透を妨げる。その結果、分解生成物が基質の表面近
くに堆積し、プラズマの化学組成を乱し、従ってプラズ
マ処理工程を中断する。また逆極性の電極のギャップの
中に、基質表面から分解生成物を除去するために別の部
材を配置した場合、放電が不規則になりプラズマ流が不
安定になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は放電プラズマ
によって移動基質を処理する方法およびこの方法を実施
する装置において、処理工程をさらに能率的に成し所要
品質の基質処理を達成しまた処理効率を改良するため、
プラズマの化学組成に対する分解生成物の影響を除去す
るようにプラズマ処理区域を形成することによって前記
の課題を解決するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】真空中を連続移動する基
質が複数のプラズマ流処理区域を通してループ状走路に
沿って搬送され、各処理区域において移動基質に対して
平行にプラズマ流が発生されるように成されたプラズマ
放電による移動基質処理法において、本発明によば各処
理区域において、プラズマ流が個別の区域として発生さ
れ、プラズマ形成ガスが隣接プラズマ区域間のギャップ
に対して供給され移動基質の表面に送られる方法によっ
て前記の課題が解決される。
【０００８】前記の隣接プラズマ区域間のギャップは、
隣接プラズマ処理区域のそれぞれの同一の強さと極性の
電位を有する電極によって形成されることが望ましい。
【０００９】各処理区域において、個別のプラズマ流区
域が形成されるのであるから、プラズマ形成ガスが前記
の各プラズマ流区域の間において移動基質の表面に対し
て供給されるので、プラズマ形成工程が妨害されない。
この構造においては、プラズマ形成ガスが分解生成物を
基質表面から「洗い落とす」。基質の固体物質と反応す
るプラズマの化学組成が特定箇所において最適化され、
反応の品質と速度が実質的に改良される。基質に対して
平行なグローガス放電を生じる区域を隣接プラズマ区域
の同一の強度と極性の電位を有する電極によって画成す
るので、プラズマ放電の生じない区域が限定され、プラ
ズマの不安定性が防止される。
【００１０】本発明の方法は、真空システムおよびプラ
ズマ形成ガス送入手段を備えた反応器と、処理される基
質の搬送システムと、電源と、前記電源に接続された管
状電極システムとを含み、前記電極は反応器の中におい
て処理される基質の運動方向に沿って平行列に配列され
て逆極性の電極対の間にプラズマ流による処理区域を形
成するように成されたプラズマ放電による移動基質処理
方法を実施する装置によって達成される。前記の本発明
の装置においは、各処理区域の隣接電極対の同一極性電
極が相互に対向したギャップを形成するように配置され
る。前記プラズマガス形成送入手段は前記のギャップの
中に配置されたノズルを含む。
【００１１】この構造により本発明の方法を実施するこ
とができ、プラズマ形成ガスを効果的に使用し、処理効
率を高め処理時間とコストを低減することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を図１と図２について詳細に説
明する。
【００１３】放電プラズマによって移動基質を処理する
本発明の方法は下記のように実施される。
【００１４】連続移動基質Ｂ、例えば織物が図１に図示
のように、複数のプラズマ流処理区域Ｃを通してループ
状を成して搬送される。各処理区域Ｃにおいて、逆極性
の電極間でのプラズマ形成ガスの放電によって移動基質
Ｂに対して平行にプラズマ流が形成される。これらのプ
ラズマ流は、相互にギャップで離間されたそれぞれの区
域Ｄに形成される。これらのプラズマ区域Ｄは基質の幅
全体を横断するように配置される。隣接プラズマ区域Ｄ
の境界またはこれらの区域間のギャップは電極の電位で
区分けされ、これらの電位は同一値であるが逆極性を有
し、隣接区域Ｄのプラズマ流を形成する電極と同一の電
極が使用される。交流の場合、境界の電位は位相変動す
る。プラズマ形成ガス（酸素、空気、窒素、アルゴンな
ど）は前記ギャップの中に、基質表面に対して鋭角で噴
射される。プラズマ形成ガスの型は処理の型に依存し、
処理に対応して特定のプラズマ組成が保持される。それ
ぞれの基質は特定組成のプラズマによって処理される。
分解生成ガスはプラズマ形成ガスによって基質表面から
連続的に「吹き払われ」、排気ポンプによって除去され
る。その結果、基質処理は清浄なプラズマの中で実施さ
れ、従ってさらに完全なプラズマ処理を実施し工程速度
を上昇させることができる。
【００１５】プラズマ形成ガスがギャップの中に導入さ
れ、各プラズマ形成区域Ｄの同一の電位と極性の電極の
故にこのギャップの境界が明確に区分けされギャップの
中で放電が生じえないので、プラズマの発生が中断され
または不安定となるような状態の発生は完全に防止され
る。各プラズマ形成区域Ｄ中の電極の電位間に発生する
プラズマは安定しており、一定の化学組成をもって燃焼
する。プラズマ形成ガスは常にその流の中でまた基質表
面において平坦になる時間を有し、その進行に伴って分
解生成物を基質表面から除去することができる。
【００１６】下記の実施例において、本発明の方法は下
記の条件で実施された。
【００１７】プラズマ形成ガス圧：８０〜９０Ｐａ プラズマ形成ガス供給量：１００ｃｍ3 ／ｓｅｃ プラズマ形成システムは直径４０ｍｍ、長さ１６００ｍ
ｍの管状電極がを配備されていた。これらの電極が基質
の幅全体に沿って垂直列を成して配列され、これらの垂
直列の間を基質がループ状通路に沿って搬送された。こ
のようにして基質の両側面を同時に処理することが可能
である。電極軸線は水平方向に８０ｍｍ離間し、垂直方
向に１１０ｍｍ離間している。５２Ａの電流が４８０−
５４０Ｖの電極間電圧をもって電極に供給され、入力電
力は２５ー２８ｋＷｔであった。
【００１８】下記に本発明の実施例を示す。
【００１９】実施例 １ 表面密度１１８ｇ／ｍ2 、縦糸と横糸は９５％ウール−
５％ポリアミド、幅１４２±２ｃｍの純粋毛織物を処理
した。処理目的は、そのフェルト化傾向の低減にある
（織物をフェルト化抵抗性にする）。プラズマ形成ガス
は空気であった。織物の初湿度は約２％。処理は下記の
２法によって実施された。
【００２０】−本発明により、プラズマ形成区域Ｄの中
間に空気を送入。
【００２１】−先行技術の方法により、空気を通常法に
よって反応器に装入、すなわち空気を直接に反応器に送
入し、ギャップがないのでプラズマは連続的に形成され
た。
【００２２】電極システムの出力とサイズは両法につい
て同一であった。第１法の最適処理期間は５．０６秒、
第２法は７．６０秒であった。従って効率利得は１．５
０２であった。最適処理期間とは、フェルト化による収
縮が最小限となる処理時間である。この実施例におい
て、第１法を使用した場合、収縮は面積の６．５％（未
処理織物は３８％）であった。
【００２３】実施例 ２ 半毛織物、すなわち表面密度２０３−１０ｇ／ｍ2 、幅
１４２±２ｃｍ，縦糸および横糸は、３５％ウール、５
４％ビスコース、１１％ポリアミドファイバ、初湿度
２．３％を処理した。プラズマ形成ガスは空気であっ
た。処理のために前記の２法を使用した。第１法の結果
は４．９秒、第２法の結果は７．３１秒であった。効率
利得係数は１．４９５であった。フェルト化による収縮
は第１法の場合に９．２％、第２法の場合に９．４％で
あった（原料織物は５５％）。
【００２４】実施例 ３ 半毛織物、すなわち表面密度１５２−８ｇ／ｍ2 、幅１
４２±２ｃｍ，縦糸および横糸は、６５％ウール、３５
％ビスコース、初湿度１．２１％を処理した。フェルト
化防止処理と部分的親水性化。プラズマ形成ガスは酸素
であった。 結果：第１法−６．５１秒、第２法−１１．８秒。効率
利得係数１．８１０が得られた。
【００２５】実施例 ４ 処理された材料は、不織−編成−縫製ウール原料および
再生ウール「フリーシジャージ織物」であった。表面密
度４００ｇ／ｃｍ2 。初材料のフェルト化収縮は６０％
であった。フェルト化防止処理は実施例１と同様であっ
た。 結果：第１法−フェルト化による収縮は１０．３８％、
第２法は１６％であった。
【００２６】実施例 ５ 処理された材料はフッ化プラスチックから製造されたフ
ッ化ラッカー織物であった。処理工程は実施例１と同様
であった。第１法による処理期間は１秒、第２法は８秒
であった。湿潤角度１０２゜が、先行技術により９０−
９２゜に変化し、本発明により６７−７０゜に変化し
た。処理された織物の２枚のストリップの分離応力は、
初値０．０１ｋｇｆ／ｃｍからそれぞれ０．１６ｋｇｆ
／ｃｍおよび０．２４ｋｇｆ／ｃｍであった。
【００２７】実施例 ６ 処理された材料は、初吸水性０（粗織物）のコットンク
ロスであった。処理時間は３０秒であった。処理後の吸
水性は先行技術の場合に１２３ｍｍ／ｈ、本発明の方法
の場合に１５１ｍｍ／ｈであった。
【００２８】実施例 ７ 処理された材料はポリエステル特殊縦糸であり、プラズ
マ形成ガスは窒素であった。処理後に縦糸をゴム被覆
し、ゴム−縦糸接着度を測定した。先行技術の方法と比
較して、接着度の増大は２．１であった。
【００２９】要約すれば、本発明の方法によって処理さ
れた種々の型の織物は、処理中に発生する分解ガスから
成る寄生ガス層の除去により、はるかに優れた特性を得
る。処理がプラズマガスの一部として分解ガスを使用す
ると思われる場合と相違し、本発明による前記のような
効果はすべての公知の基質および処理工程について得ら
れた。
【００３０】放電プラズマにより移動基質を処理する前
記の方法を実施する装置は真空反応器１を含み、この反
応器１は排気システム２およびプラズマガス送入手段３
と、電源４（超音波周波数発電器）と、管状電極システ
ム５、６、７、８、９、１０（第１列の電極のみを表示
する）とを備える。これらの電極は反応器１の中に、基
質Ｂの運動方向に沿って平行列を成して順次に配列され
ている。これらの列は垂直である。基質Ｂの運動方向に
沿った第１列が電極５、６、７、８、９、１０を含む。
つぎに第２列の平行電極が配置され、このようにして処
理区域Ｃを形成する。すべての電極は相互に離間された
２グループ１１ａと１１ｂを成すように接続されてい
る。一方のグループは電源４の正極に接続され、他方の
グループは負極に接続される。また反応器１は処理され
る基質Ｂの搬送システムを備え、この搬送システムは図
１に図示のように、反応器の中に処理区域Ｃの両側に配
置されたロール１３からロール１４に基質を巻取ること
によって駆動される自由回転ローラ１２を含む。
【００３１】各処理区域Ｃのグループ１１ａと１１ｂの
電極は電極対５−６，７−８，９−１０を成し、各電極
対は逆極性の電極を含み、すなわち電源４の反対極に接
続されている。従って、電極５、８、９が正極に接続さ
れ、電極６、７、１０は負極に接続されており、これが
プラズマの安定な燃焼を保証する。各処理区域Ｃにおい
て、電極対は、隣接電極対の相互に対向する電極が同一
極性を有するように配置されている。その結果、各処理
区域Ｃの中のプラズマが区域Ｄの中で燃焼し、隣接区域
Ｄの間にギャップ１５が形成される。
【００３２】プラズマ形成ガス送入手段３は、各処理区
域Ｃの隣接電極対の同種電極間のギャップ１５の中に配
置されたノズル１６を含む。図２について述べれば、ノ
ズル１６は、下部に穿孔１８を備えた管１７と、山型材
１９とを含む。この山型材１９は管１７と共に、両側に
ギャップ２０、２１を形成する。これらのギャップ２
０、２１は極度に狭く、実際上、ノズルの方向制御装置
を成す。これらのギャップ２０、２１が得られるので、
管１７の中に非常に細い穿孔１８を形成する必要はな
い。ライン２２はプラズマ中の電流方向を示し、ライン
２３は可動基質Ｂに送られるプラズマ形成ガスを示す。
基質Ｂとガス流方向との成す角度は可変であり、例えば
１３５゜または４５゜とすることができるが、６０゜〜
１２０゜の角度を除く。これらの角度は基質に対して過
度に鋭角だからである。この禁制鋭角範囲以外のすべて
の角度は許される。過度の鋭角は、プラズマ形成ガス消
費量を実質的に増大させる。
【００３３】プラズマ形成ガスの供給源２４（図１）は
特殊ガスまたは空気の取り出し口を備えたボンベであ
る。
【００３４】本発明の方法を実施する装置は下記のよう
に作動する。
【００３５】基質と呼ばれる処理材料（織物、不織布、
フィルムなど）が搬送システムによってロール１３から
ロール１４に巻取られる。巻取られるに従って、基質Ｂ
が処理区域Ｃを通して電極列の間を通過する。反応器１
は密封され、真空システム２がその中に１００Ｐａ真空
（または処理工程に従って他の真空レベル）を保持す
る。
【００３６】電源４は電極５−１０に対して超音波周波
数の電圧を加える。グローガス放電（付図において電極
から出た破線で図示）が相異なるグループ１１ａ、１１
ｂに属する隣接電極間に生じ、その結果、各プラズマ区
域Ｄにおいてプラズマ流が発生する。プラズマ形成ガス
の型に対応して種々の目的を達成するように織物のプラ
ズマ処理が実施される。固体基質のプラズマ処理によっ
て、基質からの分解ガス（酸化物、水蒸気、顔料分解生
成物など）の強力な分離が開始される。これらの分解ガ
スは基質表面を被覆し、所要のプラズマ処理の障害とな
る。
【００３７】これを防止するため、ガス源２４から手段
３によって送入されるプラズマ形成ガスがノズル１６に
供給され、基質１３に直接に噴射されて分解ガスを駆逐
し移動させる。ノズル１６は同一極性の電極間のギャッ
プ１５の中に配置され、従って放電の障害とはならな
い。なぜならば、同一極性の電極の間には電位差は存在
せず従って放電が不可能だからである。
【００３８】
【発明の効果】基質は純粋なプラズマ形成ガスのプラズ
マ環境の中で処理され、このガスの消費量は最小限であ
る。これは高品質の短時間処理を可能とし、さらにプラ
ズマガスを節約するので、基質処理コストを実質的に低
下させる。
【００３９】本発明の方法はプラズマ化学反応器中の電
極システムのサイズを大幅に縮小させ、さらに効率的と
なすことができるので、ロールと織物またはフィルムが
電極システムに沿って配置された小型の単一反応器の装
置を提供する道を開く。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法による放電プラズマによる移動基
質処理装置の概略図
【図２】図１の円形Ａの拡大図
【符号の説明】
Ｂ 移動基質 Ｃ 処理区域 Ｄ プラズマ形成区域 １ 反応器 ２ 排気ポンプ ３ ガス送入手段 ４ 電源 ５，６，７，８，９，１０ 電極 １３，１４ 基質ロール １５ ギャップ １６ ガスノズル １８ 穿孔 ２２ プラズマ中の電流方向 ２３ プラズマ形成ガス
フロントページの続き (72)発明者 エフゲニー、ワシリエウィッチ、カトレニ コフ ソビエト連邦イワノボ、ウーリッツア、 ４、クリヤノフスカヤ、21、カーベー、５ (72)発明者 セルゲイ、フョードロウィッチ、グリシン ソビエト連邦イワノボ、プロスペクト、テ クスチルシコフ、117、ベー、カーベー、 36 (72)発明者 アンドレイ、アナトリエウィッチ、イワノ フ ソビエト連邦イワノボ、ウーリッツア、ラ ブファコフスカヤ、18、カーベー、２ (72)発明者 ボリス、ルボウィッチ、ゴルベルグ ソビエト連邦イワノボ、ウーリッツア、ポ ルカ、“ノルマンディア、ネマン”、86、 カーベー、259

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】真空中を連続移動する基質が複数のプラズ
    マ流処理区域（Ｃ）を通してループ状走路に沿って搬送
    され、各処理区域（Ｃ）において移動基質（Ｂ）に対し
    て平行にプラズマ流が発生されるように成されたプラズ
    マ放電による移動基質処理方法において、各処理区域
    （Ｃ）において、プラズマ流が個別のプラズマ区域
    （Ｄ）として発生され、これらのプラズマ区域（Ｄ）の
    間にギャップ（１５）を備え、プラズマ形成ガスが隣接
    プラズマ区域（Ｄ）間のギャップに対して供給され移動
    基質（Ｂ）の表面に送られることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】隣接プラズマ区域（Ｄ）間のギャップ（１
    ５）は、それぞれの隣接プラズマ区域（Ｄ）のプラズマ
    流を発生するために使用される同一の強さと極性の電位
    の電極によって形成されることを特徴とする請求項１に
    記載の方法。
  3. 【請求項３】真空システム（２）およびプラズマ形成ガ
    ス送入手段（３）を備えた反応器（１）と、処理される
    基質（Ｂ）の搬送システムと、電源（４）と、前記電源
    （４）に接続された管状電極システムとを含み、前記電
    極は反応器（１）の中において処理される基質の運動方
    向に沿って平行列に配列されてプラズマ流による処理区
    域（Ｃ）を形成し、これらのプラズマ処理区域（Ｃ）は
    逆極性の電極対（５−６、７−８、９−１０）の間に発
    生されるように成された請求項１または請求項２に記載
    のプラズマ放電による移動基質処理方法を実施する装置
    において、各処理区域（Ｃ）の電極対（５−６、７−
    ８、９−１０）は隣接電極対の同一極性電極が相互に対
    向してギャップ（１５）を形成するように配置され、前
    記プラズマガス形成送入手段が前記のギャップ（１５）
    の中に配置されることを特徴とする装置。
JP3162169A 1991-05-31 1991-06-06 プラズマ放電による移動基質処理方法およびこの方法を実施する装置 Expired - Lifetime JPH0786145B2 (ja)

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