JPH08217897A - Plasma surface treatment method and plastic surface treatment apparatus - Google Patents

Plasma surface treatment method and plastic surface treatment apparatus

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JPH08217897A
JPH08217897A JP2397895A JP2397895A JPH08217897A JP H08217897 A JPH08217897 A JP H08217897A JP 2397895 A JP2397895 A JP 2397895A JP 2397895 A JP2397895 A JP 2397895A JP H08217897 A JPH08217897 A JP H08217897A
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JP
Japan
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gas
surface treatment
base material
processing space
substrate
Prior art date
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Application number
JP2397895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motokazu Yuasa
基和 湯浅
Shigemasa Kawai
重征 河合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sekisui Chemical Co Ltd filed Critical Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ガス雰囲気中で、基材表面に放電プラズマに接
触させることによって、大気圧近傍の圧力下において、
簡単に基材の部分的な表面処理を行うことのできるプラ
ズマ表面処理方法及びプラスチック表面処理装置を提供
する。 【構成】略水平方向に配設された相対する上部及び下部
電極2,3と、該上部及び下部電極2,3の周辺部に垂
設された固体誘電体壁4a,4bによって形成される処
理空間11に、基材6を上部及び下部電極2,3電極に
対して略水平となるように配置し、該処理空間11に不
活性ガスと処理ガスとの混合ガスを導入し、大気圧近傍
の圧力下で電極に電圧を印加して放電プラズマを発生さ
せ、該放電プラズマを基材6表面に接触させることによ
り、該基材6表面を処理する。
(57) [Abstract] [Purpose] By bringing discharge plasma into contact with the surface of a substrate in a gas atmosphere,
(EN) Provided are a plasma surface treatment method and a plastic surface treatment apparatus capable of easily performing partial surface treatment of a substrate. A process formed by opposed upper and lower electrodes 2 and 3 arranged in a substantially horizontal direction, and solid dielectric walls 4a and 4b vertically provided around the upper and lower electrodes 2 and 3. The base material 6 is arranged in the space 11 so as to be substantially horizontal with respect to the upper and lower electrodes 2 and 3, and a mixed gas of an inert gas and a processing gas is introduced into the processing space 11 so as to be near atmospheric pressure. The surface of the base material 6 is treated by applying a voltage to the electrodes to generate discharge plasma under the pressure of 1, and bringing the discharge plasma into contact with the surface of the base material 6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ表面処理方法
及びプラスチック表面処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma surface treatment method and a plastic surface treatment apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体表面の表面処理を行うドライプロセ
スとして、0.01〜10Torr程度の低圧でグロー
放電プラズマによる表面処理法が広く知られており、工
業的にも広く応用されている。これよりも高い圧力にな
ると放電が局所的になってアーク放電に移行し、耐熱性
の乏しいプラスチック基板への応用は困難となるため、
上記低圧下で行われている。上記の低圧を得るために、
容器は高価な真空チャンバーを必要とし、さらに真空排
気装置を設置する必要がある。また、真空中で処理する
ため大面積の基板に処理しようとすると、大きな真空容
器を使用しなければならなず、かつ、真空排気装置も大
出力のものが必要となる。その結果、設備が極めて高価
なものになってしまう。また、吸水率の高いプラスチッ
ク基板の表面処理を行なう場合、真空引きに長時間を用
し、処理品のコストが高くなるという問題点もあった。
2. Description of the Related Art As a dry process for surface treatment of a solid surface, a surface treatment method using glow discharge plasma at a low pressure of about 0.01 to 10 Torr is widely known and widely applied industrially. If the pressure is higher than this, the discharge will be localized and will shift to arc discharge, making it difficult to apply to plastic substrates with poor heat resistance.
It is performed under the above low pressure. To obtain the above low pressure,
The container requires an expensive vacuum chamber, and further an evacuation device needs to be installed. Further, in order to process a large area substrate because it is processed in a vacuum, a large vacuum container must be used and a vacuum exhaust device with a large output is required. As a result, the equipment becomes extremely expensive. Further, when the surface treatment of a plastic substrate having a high water absorption rate is performed, it takes a long time to evacuate, which causes a problem that the cost of the treated product increases.

【0003】そこで、このような問題点を克服するため
に、装置、設備の低コスト化と、大面積基板の処理が可
能な大気圧でのグロー放電プラズマによる表面処理方法
が提案され、例えば、細線型電極を用いて成膜する方法
が特公平2−48626号公報に開示されている。この
方法では、Heを主体とする不活性ガスと含フッ素ガス
やモノマーガスの混合物を、複数の開孔を有する多孔管
から基板近傍のプラズマ領域に供給する。
In order to overcome such problems, there has been proposed a surface treatment method using glow discharge plasma at atmospheric pressure capable of lowering the cost of equipment and facilities and treating a large area substrate. Japanese Patent Publication No. 2-48626 discloses a method of forming a film by using a thin wire type electrode. In this method, a mixture of an inert gas mainly containing He and a fluorine-containing gas or a monomer gas is supplied to a plasma region near the substrate from a porous tube having a plurality of openings.

【0004】このような従来技術によって、基材の一部
分だけを部分的に表面処理する場合には、処理しない部
分を公知の方法によってマスクキングし、処理後にマス
キングを除去するという方法が一般的に採用されている
ため、マスキングに余分な工程を必要とするという欠点
があった。
In the case where only a part of the substrate is partially surface-treated by such a conventional technique, a method of masking the untreated part by a known method and removing the masking after the treatment is generally used. Since it is adopted, there is a disadvantage that an extra step is required for masking.

【0005】特開平6ー108257号公報には、吹き
出し口端縁に突先部を設けた金属筒を電極とし、吹き出
し口からガスを吹き出して電圧を印加し、大気圧下で放
電プラズマを生成させるプラズマ反応装置が開示されて
いる。しかしながら、この装置では放電プラズマに接触
する基材部分のみが表面処理されるため、数cm2以上
の領域を処理する場合には、装置の数を増やしたり、装
置を走査する必要があり、装置機構が複雑になるという
欠点があった。
In Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-108257, an electrode is a metal cylinder having a tip portion at the end of a blowout port, a gas is blown from the blowout port to apply a voltage, and discharge plasma is generated under atmospheric pressure. Disclosed is a plasma reactor. However, in this device, only the base material portion that comes into contact with the discharge plasma is surface-treated, and therefore, when processing a region of several cm 2 or more, it is necessary to increase the number of devices or scan the devices. There was a drawback that the mechanism became complicated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を
解決すべくものであり、その目的は、ガス雰囲気中で、
基材表面に放電プラズマに接触させることによって、大
気圧近傍の圧力下において、簡単な工程で基材の部分的
な表面処理が可能なプラズマ表面処理方法及びプラスチ
ック表面処理装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to achieve
It is an object of the present invention to provide a plasma surface treatment method and a plastic surface treatment apparatus capable of performing partial surface treatment of a base material by a simple process under a pressure near atmospheric pressure by bringing the surface of the base material into contact with discharge plasma. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1発明のプラズマ表面
処理方法は、略水平方向に配設された相対する金属電極
と、該金属電極に対して略垂直方向に配設された固体誘
電体壁によって囲まれた処理空間に、基材を金属電極に
対して略水平となるように配置し、該処理空間に不活性
ガスと処理ガスとの混合ガスを導入し、大気圧近傍の圧
力下で電極に電圧を印加して放電プラズマを発生させ、
該放電プラズマを該基材表面に接触させることにより、
基材表面を処理することを特徴とする。
According to a first aspect of the plasma surface treatment method of the present invention, opposing metal electrodes are disposed in a substantially horizontal direction, and a solid dielectric is disposed in a direction substantially perpendicular to the metal electrodes. A base material is placed in a processing space surrounded by walls so as to be substantially horizontal with respect to the metal electrode, and a mixed gas of an inert gas and a processing gas is introduced into the processing space, so that the pressure is maintained near the atmospheric pressure. Voltage is applied to the electrodes to generate discharge plasma,
By bringing the discharge plasma into contact with the surface of the substrate,
It is characterized in that the substrate surface is treated.

【0008】上記プラズマ表面処理とは、表面に官能基
層を形成または放電プラズマによりラジカル層を形成し
親水性や撥水性を付与し表面エネルギーが制御された表
面を形成することであり、このような表面処理によって
基板の濡れ性や接着性が改質され、さらに、電気特性や
光学特性等に優れた機能を有する膜を表面に形成するこ
とでもある。
The plasma surface treatment is to form a functional group layer on the surface or to form a radical layer by discharge plasma to impart hydrophilicity or water repellency to form a surface whose surface energy is controlled. The surface treatment modifies the wettability and adhesiveness of the substrate, and further forms a film having a function excellent in electrical characteristics and optical characteristics on the surface.

【0009】上記基材としては、特に制限されず、プラ
スチックフィルム、シート、成形体等が使用可能であ
る。プラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレ
フタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステ
ル類;ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレ
フィン類の他、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビ
ニル、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリルなどが
挙げられる。基材としてプラスチックのフィルムを使用
する場合は、延伸物及び未延伸物のいずれもが使用可能
である。
The base material is not particularly limited, and plastic films, sheets, molded bodies and the like can be used. Examples of plastics include polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate; polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polystyrene, polyamide, polyvinyl chloride, polycarbonate, polyacrylonitrile, and the like. When a plastic film is used as the base material, either a stretched product or an unstretched product can be used.

【0010】上記基材としては、プラスチック以外に、
金属、ガラス、紙、繊維、セメント等の建築材料、不織
布等が挙げられ、これらのシート状物、成形品のいずれ
でもと使用可能であり、その表面が多孔質であってもよ
い。金属としては、ステンレス系鋼、炭素鋼、超鋼等の
合金;アルミニウム、銅、ニッケル等の単成分金属など
が挙げられる。
As the above-mentioned base material, other than plastic,
Building materials such as metal, glass, paper, fibers, cement and the like, non-woven fabrics and the like can be used, and any of these sheet-like materials and molded products can be used, and the surface thereof may be porous. Examples of the metal include alloys such as stainless steel, carbon steel, and super steel; single-component metals such as aluminum, copper, and nickel.

【0011】上記混合ガスとしては不活性ガスと処理ガ
スとの混合物が使用される。上記処理ガスは、プラズマ
表面処理の目的に応じて選択し、放電プラズマ雰囲気中
に供給することにより容易に表面処理が可能である。例
えば、基材表面にフッ素を化学結合させ表面エネルギー
を低くし撥水性を付与する場合には、フッ素含有ガスが
好適に使用される。このようなフッ素含有ガスとして
は、例えば、4フッ化炭素(CF4)や6フッ化炭素(C2F6)
や6フッ化プロピレン(C3F6)等のフッ化炭化水素ガ
ス;1塩素化3フッ素化炭素ガス(CClF3)等のハロゲ
ン化炭化水素ガス;6フッ化硫黄(SF6)等のフッ化硫黄
化合物が挙げられるが、安全性の点からフッ化水素等の
有害なガスが生成しない、4フッ化炭素、6フッ化炭素
や6フッ化プロピレン等が好ましい。
As the mixed gas, a mixture of an inert gas and a processing gas is used. The treatment gas can be easily surface-treated by selecting it according to the purpose of the plasma surface treatment and supplying it into the discharge plasma atmosphere. For example, when fluorine is chemically bonded to the surface of the base material to reduce the surface energy and impart water repellency, a fluorine-containing gas is preferably used. Examples of such a fluorine-containing gas include carbon tetrafluoride (CF 4 ) and carbon hexafluoride (C 2 F 6 ).
And fluorinated hydrocarbon gas such as propylene hexafluoride (C 3 F 6 ); halogenated hydrocarbon gas such as 1 chlorinated 3 fluorocarbon gas (CClF 3 ); fluorine such as sulfur hexafluoride (SF 6 ). Examples thereof include sulfurized compounds, but from the viewpoint of safety, carbon tetrafluoride, carbon hexafluoride, propylene hexafluoride, and the like, which do not generate harmful gases such as hydrogen fluoride, are preferable.

【0012】また、基材の表面エネルギーを高くして親
水性を付与する場合には、表面にカルボニル基、ヒドロ
キシル基、アミノ基等の官能基を有する層を形成するた
めに、炭化水素化合物のガスや蒸気が好適に使用され
る。このような炭化水素化合物としては、例えば、メタ
ン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等
のアルカン系ガス類;エチレン、プロピレン、ブテン、
ペンテン等のアルケン系ガス類;ペンタジエン、ブタジ
エン等のアルカジエン系ガス類;アセチレン、メチルア
セチレン等のアルキン系ガス類;ベンゼン、トルエン、
キシレン、インデン、ナフタレン、フェナントレン等の
芳香族炭化水素系ガス類;シクロプロパン、シクロヘキ
サン等のシクロアルカン系ガス類;シクロペンテン、シ
クロヘキセン等のシクロアルケン系ガス類;メタノー
ル、エタノール等のアルコール系ガス類;アセトン、メ
チルエチルケトン等のケトン系ガス類;メタナール、エ
タナール等のアルデヒド系ガス類などが挙げられ、これ
らは単独で使用されてもよく2種以上が併用されてもよ
い。また、酸素ガス、酸素ガスと水素ガスの混合ガス;
水蒸気、窒素ガスと水素ガスとの混合ガス;アンモニア
ガス等も使用可能である。
When the surface energy of the base material is increased to impart hydrophilicity, a hydrocarbon compound is used to form a layer having a functional group such as a carbonyl group, a hydroxyl group and an amino group on the surface. Gas or steam is preferably used. Examples of such a hydrocarbon compound include alkane gases such as methane, ethane, propane, butane, pentane and hexane; ethylene, propylene, butene,
Alkene-based gases such as pentene; Alkadiene-based gases such as pentadiene and butadiene; Alkyne-based gases such as acetylene and methylacetylene; Benzene, toluene,
Aromatic hydrocarbon gases such as xylene, indene, naphthalene, phenanthrene; cycloalkane gases such as cyclopropane and cyclohexane; cycloalkene gases such as cyclopentene and cyclohexene; alcohol gases such as methanol and ethanol; Examples thereof include ketone-based gases such as acetone and methyl ethyl ketone; aldehyde-based gases such as methanal and ethanal, which may be used alone or in combination of two or more. Also, oxygen gas, a mixed gas of oxygen gas and hydrogen gas;
Steam, a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas; ammonia gas, etc. can also be used.

【0013】また、基材上にSiO2、TiO2やSnO2等の電気
的、光学的等の高機能を有する金属酸化物薄膜を形成す
る場合には、金属水素ガス、金属ハロゲン化ガス、金属
アルコラート等の金属有機化合物のガス又は蒸気を用い
ることによって形成可能である。
When a metal oxide thin film having a high electrical, optical, etc. function such as SiO 2 , TiO 2 or SnO 2 is formed on a substrate, metal hydrogen gas, metal halide gas, It can be formed by using a gas or vapor of a metal organic compound such as a metal alcoholate.

【0014】上記不活性ガスとしては、ヘリウム,ネオ
ン,アルゴン,キセノン等の希ガスや窒素ガスが挙げら
れ、これらは単独で用いられても2種以上が併用されて
もよい。上記不活性ガスのうち、ヘリウムガスは準安定
状態の寿命が長いため、上記処理用ガスを励起するのに
好ましい。また、ヘリウム以外の不活性ガスを用いる場
合は、2体積%以下のアセトン、メタノール等の蒸気や
メタン、エタン等の炭化水素ガスを混合するのが好まし
い。
Examples of the above-mentioned inert gas include rare gases such as helium, neon, argon and xenon, and nitrogen gas, and these may be used alone or in combination of two or more kinds. Of the above-mentioned inert gases, helium gas has a long metastable life and is therefore preferable for exciting the processing gas. When an inert gas other than helium is used, it is preferable to mix 2% by volume or less of vapor such as acetone and methanol and hydrocarbon gas such as methane and ethane.

【0015】前記処理ガスと不活性ガスとの混合比は、
用いるガスの種類により適宜決定されるが、処理ガスの
濃度は、高くなると高電圧を印加しても放電プラズマが
発生し難くなるので、10体積%以下が好ましく、より
好ましくは0.1〜5体積%の範囲である。
The mixing ratio of the processing gas and the inert gas is
Although appropriately determined depending on the type of gas used, the concentration of the processing gas is preferably 10% by volume or less, more preferably 0.1 to 5 because discharge plasma is less likely to be generated even when a high voltage is applied when the concentration of the processing gas increases. It is in the range of volume%.

【0016】上記混合ガスの大気圧近傍の圧力下とは、
100〜800Torrの圧力下のことであり、特に圧
力調整が容易で装置が簡便になる700〜780Tor
rの範囲が好ましい。
Under the pressure near the atmospheric pressure of the mixed gas means
It is under a pressure of 100 to 800 Torr, and especially 700 to 780 Tor where the pressure is easy to adjust and the device is simple.
A range of r is preferred.

【0017】以下、第1発明のプラズマ表面処理方法の
一例として図面を参照して説明する。図1は第1発明で
使用される処理装置の1例を示す模式図である。本処理
装置は、電源部1、上部電極2及び下部電極3ならびに
固体誘電体壁4a、4bから構成される。上記上部電極
2及び下部電極3は略水平方向に相対するように配設さ
れ、上部電極2と下部電極3間の周辺には、上記固体誘
電体壁4a、4bが垂設されている。
An example of the plasma surface treatment method of the first invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a processing apparatus used in the first invention. This processing apparatus comprises a power supply unit 1, an upper electrode 2 and a lower electrode 3, and solid dielectric walls 4a and 4b. The upper electrode 2 and the lower electrode 3 are arranged so as to face each other in a substantially horizontal direction, and the solid dielectric walls 4a and 4b are vertically provided around the periphery between the upper electrode 2 and the lower electrode 3.

【0018】上記上部電極2及び下部電極3と固体誘電
体壁4a、4bによって囲まれた処理空間11に、基材
6を略水平方向に配置して、該基材6のプラズマ処理を
行う。処理空間の形状は、特に制限はなく、角筒形であ
ってもよく円筒形であってもよい。基材6には、上部及
び下部電極の露出面に対応する形状及び面積のプラズマ
処理が施される。
A substrate 6 is placed in a substantially horizontal direction in a processing space 11 surrounded by the upper and lower electrodes 2 and 3 and the solid dielectric walls 4a and 4b, and the substrate 6 is subjected to plasma treatment. The shape of the processing space is not particularly limited and may be a rectangular tube shape or a cylindrical shape. The base material 6 is subjected to plasma treatment in a shape and area corresponding to the exposed surfaces of the upper and lower electrodes.

【0019】上記電極配置構造として、図1では水平方
向に上部電極2と下部電極3が対向する平行平板型を使
用したが、平行平板型以外の、同軸円筒型、円筒対向平
板型、球対向平板型、双曲面対向型でも複数の細線から
なるものが使用可能である。
As the electrode arrangement structure, a parallel plate type in which the upper electrode 2 and the lower electrode 3 face each other in the horizontal direction is used in FIG. 1, but other than the parallel plate type, a coaxial cylinder type, a cylinder facing flat plate type, and a sphere facing type. It is possible to use a flat plate type or a hyperboloid facing type that is composed of a plurality of thin wires.

【0020】上記上部電極2及び下部電極3の材質とし
ては、ステンレス、真鍮等の多成分系金属;銅、アルミ
ニウム等の純金属などが挙げられる。
Examples of the material for the upper electrode 2 and the lower electrode 3 include multi-component metals such as stainless steel and brass; pure metals such as copper and aluminum.

【0021】上記基材6は、上部電極2と下部電極3の
接触部で水平に保持されるが、基材6として、金属等の
導電性材料、多孔質材料を使用する場合は、表面処理す
る部分に対向する電極表面を完全に覆うように固体誘電
体(図示しない)を装着するのが好ましい。上記固体誘
電体としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)
等のプラスチック;パイレックスガラス等のガラス;S
iO2 、Al23、TiO2 等の単体やY23とZrO
2 からなる固溶体等のセラミックなどが挙げられ、処理
ガスと反応しないものが選択される。
The base material 6 is held horizontally at the contact portion between the upper electrode 2 and the lower electrode 3. When a conductive material such as metal or a porous material is used as the base material 6, surface treatment is performed. It is preferable to mount a solid dielectric (not shown) so as to completely cover the surface of the electrode facing the portion to be covered. Examples of the solid dielectric include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyethylene terephthalate (PET).
Such as plastics; glass such as Pyrex glass; S
iO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2, etc., or Y 2 O 3 and ZrO
Ceramics such as a solid solution of 2 are listed, and those that do not react with the processing gas are selected.

【0022】上部電極2及び下部電極3間の距離は、固
体誘電体の厚みや、基材6の厚み、印加電圧の大きさ等
によって適宜決定されるが、基材6の厚み以上30mm
未満の範囲が好ましい。電極間距離が30mmを越える
と、放電プラズマがアーク放電に移行しやすくなり均一
性が損なわれるので好ましくない。
The distance between the upper electrode 2 and the lower electrode 3 is appropriately determined depending on the thickness of the solid dielectric material, the thickness of the base material 6, the magnitude of the applied voltage, and the like.
A range of less than is preferred. When the distance between the electrodes exceeds 30 mm, the discharge plasma is easily transferred to the arc discharge and the uniformity is deteriorated, which is not preferable.

【0023】上記電源部1はkHz台の周波数の電圧を
印加可能であるが、例えば、耐熱性の低いプラスチック
製基材の表面処理には、1〜30kHzの低い周波数が
好ましい。
The power supply unit 1 can apply a voltage having a frequency on the order of kHz. For example, a low frequency of 1 to 30 kHz is preferable for surface treatment of a plastic base material having low heat resistance.

【0024】上部電極2と下部電極3に電圧を印加する
ことにより放電プラズマを発生するが、その際の電圧
は、電極形状や、電極間距離等によって適宜決められる
が、電圧印加時の電界強度は0.1〜40kV/cm程
度が好ましい。電界強度が0.1kV/cm未満である
と放電プラズマが発生し難くなって処理に時間がかか
り、電界強度が40kV/cmを越えるとアーク放電に
移行する挙動を示すので好ましくない。
Discharge plasma is generated by applying a voltage to the upper electrode 2 and the lower electrode 3, and the voltage at that time is appropriately determined depending on the electrode shape, the distance between the electrodes, and the like. Is preferably about 0.1 to 40 kV / cm. When the electric field strength is less than 0.1 kV / cm, discharge plasma is difficult to be generated and it takes a long time to process, and when the electric field strength exceeds 40 kV / cm, the behavior of transition to arc discharge is not preferable.

【0025】前記混合ガスを処理空間11へ連続的に導
入することによって、処理空間11は混合ガスで置換さ
れ大気圧近傍の圧力に保たれる。上記混合ガスは、流量
調整されてガス導入管7a,7bから直接処理空間11
へ導入されてもよく、電極にガス導入管を配設してもよ
い。また、上記電極2及び下部電極3の対向面を、図1
に示すように多孔構造とし、この孔10より混合ガスを
処理空間11へ供給してもよい。特に、処理空間11が
大きくなったり、複雑な形状の場合は、このような孔1
0からの供給することにより、処理空間11への均一な
供給が可能となる。また、上記混合ガスは、固体誘電体
4a,4bに配設されたガス導入管から処理空間11へ
供給してもよい。
By continuously introducing the mixed gas into the processing space 11, the processing space 11 is replaced with the mixed gas and maintained at a pressure near atmospheric pressure. The flow rate of the mixed gas is adjusted and the mixed gas is directly supplied from the gas introduction pipes 7a and 7b.
Gas may be introduced into the electrode, or a gas introduction tube may be provided in the electrode. In addition, the facing surfaces of the electrode 2 and the lower electrode 3 are shown in FIG.
Alternatively, a mixed gas may be supplied to the processing space 11 through the holes 10 as shown in FIG. Especially, when the processing space 11 is large or has a complicated shape, such a hole 1
By supplying from 0, uniform supply to the processing space 11 becomes possible. Further, the mixed gas may be supplied to the processing space 11 from gas introduction pipes arranged in the solid dielectrics 4a and 4b.

【0026】過剰に供給された混合ガスは、固体誘電体
4a,4bに配設されたガス排出孔8から排出される。
排出された混合ガスは、必要に応じて、除害器等により
除害して大気中に放出してもよく、処理空間へ供給して
再使用してもよい。なお、固体誘電体4a,4bが多孔
質である場合や1個以上の排出孔を有する場合は、排出
孔を設ける必要はないが、空気中に混合ガスが拡散しな
いように安全性を配慮して、必要に応じて、容器内で放
電プラズマ処理を行ってもよい。このような多孔質また
は排出孔を有する固体誘電体4a,4bを使用する場合
は、外部からの空気混入がないように、処理空間内を僅
かながら加圧状態にするのが好ましい。
The excessively supplied mixed gas is discharged from the gas discharge holes 8 provided in the solid dielectrics 4a and 4b.
The discharged mixed gas may be detoxified by a detoxifying device or the like and discharged into the atmosphere as necessary, or may be supplied to the processing space and reused. If the solid dielectrics 4a, 4b are porous or have one or more discharge holes, it is not necessary to provide discharge holes, but safety is taken into consideration so that the mixed gas does not diffuse into the air. Then, discharge plasma treatment may be performed in the container, if necessary. When using the solid dielectrics 4a and 4b having such a porous or exhaust hole, it is preferable to slightly pressurize the inside of the processing space so that air is not mixed from the outside.

【0027】上記基材は、必要に応じて加熱や冷却して
もよいが、撥水性や親水性を付与する場合は室温で十分
である。基材のプラズマ放電処理される部分の厚みは、
用途に応じて適宜決定されるが、放電プラズマが均一に
発生し易い0.03〜30mm未満が好ましい。基材に
は、公知の処理方法により、表面洗浄や表面活性化の処
理が施されていてもよい。
The above-mentioned base material may be heated or cooled if necessary, but room temperature is sufficient to impart water repellency or hydrophilicity. The thickness of the part of the base material that is subjected to plasma discharge treatment is
Although it is appropriately determined according to the application, it is preferably 0.03 to less than 30 mm in which discharge plasma is easily generated uniformly. The substrate may be subjected to surface cleaning or surface activation treatment by a known treatment method.

【0028】上記上部電極2及び下部電極3の孔10か
ら混合ガスを処理空間11内に導入し、両電極に所定の
電圧を印加して放電プラズマを発生させ、基材6に接触
させることにより、基材表面を放電プラズマ処理する。
By introducing a mixed gas into the processing space 11 through the holes 10 of the upper electrode 2 and the lower electrode 3 and applying a predetermined voltage to both electrodes to generate discharge plasma, the gas is brought into contact with the substrate 6. The surface of the base material is treated with discharge plasma.

【0029】放電プラズマ処理に要する時間は、印加電
圧の大きさや、基材、混合ガス配合等によって適宜決定
されるが、例えば、フッ化炭素ガスを使用してプラスチ
ック表面を撥水処理する場合、前記印加電圧の範囲で
は、5秒程度で撥水性能の付与が可能であり、それ以上
の時間をかけて処理しても効果は著しく向上せず、短時
間の処理で十分である。
The time required for the discharge plasma treatment is appropriately determined depending on the magnitude of the applied voltage, the base material, the mixed gas composition, and the like. For example, when the plastic surface is subjected to water repellent treatment using fluorocarbon gas, In the range of the applied voltage, the water-repellent performance can be imparted in about 5 seconds, and even if the treatment is performed for a longer time, the effect is not significantly improved, and the treatment for a short time is sufficient.

【0030】次に、第2発明のプラスチック表面処理装
置について説明する。第2発明のプラスチック表面処理
装置は、略水平方向に配設された相対する上部及び下部
電極と該上部及び下部電極の周辺部に垂設された固体誘
電体壁によって形成される処理空間と、該処理空間に不
活性ガスと処理ガスとの混合ガスを導入するためのガス
導入管と、処理空間の排気を行うためのガス排出管と、
上記金属電極間に電圧を印加するための電源とを具備す
る。
Next, the plastic surface treating apparatus of the second invention will be described. A plastic surface treatment apparatus according to a second aspect of the present invention is a treatment space formed by opposed upper and lower electrodes arranged in a substantially horizontal direction, and a solid dielectric wall vertically provided around the upper and lower electrodes. A gas introduction pipe for introducing a mixed gas of an inert gas and a treatment gas into the treatment space, and a gas discharge pipe for exhausting the treatment space,
And a power supply for applying a voltage between the metal electrodes.

【0031】第2発明の処理装置につき、図2に示す模
式図を参照しながら説明する。本処理装置は、電源部
1、上部電極2及び下部電極3ならびに固体誘電体壁4
a、4bから構成される。上記上部電極2及び下部電極
3は略水平方向に対向して配設され、上部電極2及び下
部電極3と、両方の電極の周辺から垂設された固体誘電
体壁4a、4bとによって処理空間11が形成されてい
る。
The processing apparatus of the second invention will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. This processing apparatus includes a power supply unit 1, an upper electrode 2, a lower electrode 3, and a solid dielectric wall 4.
It is composed of a and 4b. The upper electrode 2 and the lower electrode 3 are arranged so as to face each other in a substantially horizontal direction, and the processing space is formed by the upper electrode 2 and the lower electrode 3 and the solid dielectric walls 4a and 4b that are vertically provided around the both electrodes. 11 is formed.

【0032】第2発明の上部電極2及び下部電極3に用
いられる材質は、第1発明で使用されるものと同様な材
質が使用される。また、第2発明で使用される固体誘電
体としては、第1発明で用いられるものと同様な材料が
使用される。
The materials used for the upper electrode 2 and the lower electrode 3 of the second invention are the same as those used in the first invention. Further, as the solid dielectric used in the second invention, the same material as that used in the first invention is used.

【0033】上記上部電極2と下部電極3にはそれぞれ
混合ガス導入管7a,7bが接続されており、混合ガス
は両方の電極の対向面に設けられた孔10より処理空間
11に供給される。また、上部電極2には電圧を印加す
るための電源部1が接続されている。
Mixed gas introduction pipes 7a and 7b are connected to the upper electrode 2 and the lower electrode 3, respectively, and the mixed gas is supplied to the processing space 11 through the holes 10 provided on the facing surfaces of both electrodes. . Further, a power supply unit 1 for applying a voltage is connected to the upper electrode 2.

【0034】上記上部電極2と下部電極3には、絶縁具
9を介して装置を上下方向に開閉するために電極固定具
5が接続されており、電極固定具5を作動させて装置を
開け、基材6を固体誘電体壁4aと4bの間に挿入して
閉じることにより、基材6を固体誘電体壁4aと4bの
接触部で挟持することができる。このような構造を採用
して、基材を移動させながら部分的な処理を連続して行
うことにより、大きな基材でも比較的小さな装置によっ
て処理が可能となる。
An electrode fixture 5 is connected to the upper electrode 2 and the lower electrode 3 via an insulator 9 for opening and closing the device in the vertical direction, and the device is opened by operating the electrode fixture 5. By inserting and closing the base material 6 between the solid dielectric walls 4a and 4b, the base material 6 can be sandwiched between the contact portions of the solid dielectric walls 4a and 4b. By adopting such a structure and performing the partial treatment continuously while moving the base material, it becomes possible to perform treatment on a large base material with a relatively small device.

【0035】また、上記固体誘電体壁4aと4bには、
過剰の混合ガスを排出するための排出管8が接続されて
いる。
Further, the solid dielectric walls 4a and 4b are
A discharge pipe 8 for discharging excess mixed gas is connected.

【0036】本装置を使用して、第1発明と同様な方法
で、上記上部電極2と下部電極3の孔10から混合ガス
を、処理空間11へ供給しながら、両電極に所定の電圧
を印加して放電プラズマを発生させ、基材6表面に接触
させて、放電プラズマ処理を行うことにより、例えば、
基材に撥水性や親水性を付与することできる。
Using this apparatus, in the same manner as in the first aspect of the invention, while supplying the mixed gas from the holes 10 of the upper electrode 2 and the lower electrode 3 to the processing space 11, a predetermined voltage is applied to both electrodes. By applying a discharge plasma to generate a discharge plasma and bringing it into contact with the surface of the base material 6 and performing discharge plasma treatment, for example,
Water repellency and hydrophilicity can be imparted to the substrate.

【0037】[0037]

【実施例】以下に、実施例を示すが、本発明はこれによ
って限定されるものではない。 (実施例1、2)図2に示した円筒形の装置において、
1mmの孔が1cm間隔に設けられた直径120mmの
2枚のステンレス(SUS304) 製円板を対向するように配
置して、上部電極2及び下部電極3とし、内径90m
m、外径110mmのポリエチレンテレフタレート製円
筒を固体誘電体壁4a,4bとし、上下の固体誘電体壁
間に基材6として150□×3mm厚のポリカーボネー
ト板(旭硝子社製「商品名レキサン」、静的接触角67
度)を挟持させた。次いで、処理空間11に表1に示し
た組成の混合ガスを連続的に供給して大気圧とし、表1
に示した所定の印加電圧及び処理時間で放電プラズマ処
理を行い、基材6の両面に撥水化処理を施した。
EXAMPLES Examples will be shown below, but the present invention is not limited thereto. (Examples 1 and 2) In the cylindrical device shown in FIG.
Two stainless steel (SUS304) discs with a diameter of 120 mm with holes of 1 mm provided at intervals of 1 cm are arranged so as to face each other to form an upper electrode 2 and a lower electrode 3, and an inner diameter of 90 m
m, a cylinder made of polyethylene terephthalate having an outer diameter of 110 mm as the solid dielectric walls 4a and 4b, and a polycarbonate plate of 150 □ × 3 mm thickness as a base material 6 between the upper and lower solid dielectric walls (“Lexan” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Static contact angle 67
Degree) was pinched. Then, the mixed gas having the composition shown in Table 1 is continuously supplied to the processing space 11 to bring the mixed gas to atmospheric pressure,
The discharge plasma treatment was performed at the predetermined applied voltage and the treatment time shown in (3) to apply water repellent treatment to both surfaces of the base material 6.

【0038】撥水化処理された基材6表面に2mmの水
滴を1cm間隔で滴下し、共和界面科学社製接触角測定
装置「商品名CA−X150」を用いて基材両面の静的
接触角を測定したところ、放電プラズマが接触した直径
90mmの円形の領域のみが処理前の基材よりも大きな
接触角を示し、撥水化されていることが判明した。表1
には、静的接触角の最大値及び最小値を示した。
Water droplets of 2 mm were dropped at 1 cm intervals on the surface of the water-repellent treated substrate 6, and static contact was made on both sides of the substrate using a contact angle measuring device "trade name CA-X150" manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. When the angle was measured, it was found that only the circular region with a diameter of 90 mm in contact with the discharge plasma showed a larger contact angle than the base material before the treatment and was made water repellent. Table 1
Shows the maximum and minimum static contact angles.

【0039】(実施例3)図2に示した円筒形の装置に
おいて、1mmの孔が1cm間隔に設けられたステンレ
ス(SUS304) 製の上部電極2の表面に500μm厚のY
2 3 安定化ZrO2 溶射膜を形成し、下側の固体誘電
体壁4bを使用せず、上側の固体誘電体壁4aとしてポ
リエチレンテレフタレートを使用し、基材6として15
0□×2mm厚の表面研磨したステンレス(SUS304) 板
を下部電極3と接するように配置した。次いで、表1に
示した混合ガスを処理空間に導入して大気圧とした後、
表1に示した所定の印加電圧及び処理時間で放電プラズ
マ処理を行い、基材6の上側にのみ撥水化処理を施し
た。上記基材の撥水化処理面につき、実施例1と同様に
して静的接触角を測定し、その結果を表1に示した。
(Embodiment 3) In the cylindrical apparatus shown in FIG. 2, 500 μm thick Y is formed on the surface of the upper electrode 2 made of stainless steel (SUS304) in which 1 mm holes are provided at 1 cm intervals.
A 2 O 3 stabilized ZrO 2 sprayed film is formed, polyethylene terephthalate is used as the upper solid dielectric wall 4a without using the lower solid dielectric wall 4b, and the base material 6 is
A 0 □ × 2 mm thick surface-polished stainless steel (SUS304) plate was placed in contact with the lower electrode 3. Then, after introducing the mixed gas shown in Table 1 into the processing space to bring it to atmospheric pressure,
The discharge plasma treatment was performed at the predetermined applied voltage and treatment time shown in Table 1, and only the upper side of the substrate 6 was subjected to the water repellent treatment. The static contact angle of the water-repellent treated surface of the substrate was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0040】(実施例4、5)表1に示した組成の混合
ガス、印加電圧及び処理時間で放電プラズマ処理を行っ
たこと以外は、実施例1と同様にしてポリカーボネート
板基材の両面に親水化処理を施した。この親水化処理さ
れた基材の両面につき、実施例1と同様にして静的接触
角を測定し、その結果を表1に示した。
(Examples 4 and 5) Both sides of the polycarbonate plate substrate were processed in the same manner as in Example 1 except that discharge plasma treatment was carried out with the mixed gas having the composition shown in Table 1, the applied voltage and the treatment time. Hydrophilized. The static contact angle was measured on both surfaces of the hydrophilically treated substrate in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0041】(実施例6)図2に示した円筒形の装置に
おいて、混合ガス導入管7a,7bから表1に示した組
成の異なる混合ガスをそれぞれ導入し、表1に示した印
加電圧及び処理時間で放電プラズマ処理を行ったこと以
外は、実施例1と同様にしてポリカーボネート板基材の
両面に処理を施した。この撥水化処理された基材の両面
につき、実施例1と同様にして静的接触角を測定し、そ
の結果を表1に示した。静的接触角の測定結果から、基
材上面では、放電プラズマが接触した直径90mmの円
形の領域のみが撥水化処理され、基材下面では、放電プ
ラズマが接触した直径90mmの円形の領域のみが親水
化処理されていることが判明した。
(Embodiment 6) In the cylindrical apparatus shown in FIG. 2, mixed gases having different compositions shown in Table 1 were respectively introduced from the mixed gas introduction pipes 7a and 7b, and the applied voltage shown in Table 1 and Both sides of the polycarbonate plate substrate were treated in the same manner as in Example 1 except that the discharge plasma treatment was performed for the treatment time. The static contact angle was measured on both sides of the water-repellent treated substrate in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1. From the static contact angle measurement results, on the upper surface of the base material, only the circular area with a diameter of 90 mm in contact with the discharge plasma was subjected to water repellent treatment, and on the lower surface of the base material, only the circular area with a diameter of 90 mm in contact with the discharge plasma was performed. Was found to have been hydrophilized.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】[0043]

【発明の効果】第1発明のプラズマ表面処理方法は、上
述の構成であり、ガス雰囲気中で、基材表面に放電プラ
ズマに接触させることによって、大気圧近傍の圧力下に
おいて、簡単に基材の部分的な表面処理を行うことがで
きる。第2発明のプラスチック表面処理装置は、上述の
構成であり、大気圧近傍の雰囲気下で、基材の両面を同
時に表面処理することができるので、表面処理工程が簡
単になり、容易に表面処理行程をインライン化が可能で
ある。
The plasma surface treatment method of the first invention has the above-mentioned constitution, and the base material surface is brought into contact with the discharge plasma in a gas atmosphere, so that the base material can be easily treated under a pressure near atmospheric pressure. Partial surface treatment can be performed. The plastic surface treatment apparatus of the second invention is configured as described above, and can simultaneously perform surface treatment on both sides of the base material in an atmosphere near atmospheric pressure, so that the surface treatment process is simplified and the surface treatment is facilitated. The process can be inlined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、第1発明に使用される表面処理装置の
一例を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a surface treatment apparatus used in the first invention.

【図2】図2は、第2発明の表面処理装置の一例を示す
模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a surface treatment apparatus of the second invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源 2 上部電極 3 下部電極 4a,4b 固体誘電体壁 5 電極固定治具 6 基材 7a,7b 混合ガス導入管 8 ガス排出管 9 絶縁具 10 孔 11 処理空間 1 Power Supply 2 Upper Electrode 3 Lower Electrode 4a, 4b Solid Dielectric Wall 5 Electrode Fixing Jig 6 Base Material 7a, 7b Mixed Gas Introducing Pipe 8 Gas Discharging Pipe 9 Insulator 10 Hole 11 Processing Space

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】略水平方向に配設された相対する上部及び
下部電極と、該上部及び下部電極の周辺部に垂設された
固体誘電体壁によって形成される処理空間に、基材を上
部及び下部電極に対して略水平となるように配置し、該
処理空間に不活性ガスと処理ガスとの混合ガスを導入
し、大気圧近傍の圧力下で電極に電圧を印加して放電プ
ラズマを発生させ、該放電プラズマを基材表面に接触さ
せることにより、該基材表面を処理することを特徴とす
るプラズマ表面処理方法。
1. A substrate is placed in a processing space formed by opposed upper and lower electrodes arranged in a substantially horizontal direction, and a solid dielectric wall vertically provided around the upper and lower electrodes. And the lower electrode so as to be substantially horizontal, a mixed gas of an inert gas and a processing gas is introduced into the processing space, and a voltage is applied to the electrode under a pressure near atmospheric pressure to generate discharge plasma. A plasma surface treatment method, wherein the surface of the substrate is treated by generating and contacting the discharge plasma with the surface of the substrate.
【請求項2】略水平方向に配設された相対する上部及び
下部電極と該上部及び下部電極の周辺部に垂設された固
体誘電体壁によって形成される処理空間と、該処理空間
に不活性ガスと処理ガスとの混合ガスを導入するための
ガス導入管と、処理空間の排気を行うためのガス排出管
と、上記金属電極間に電圧を印加するための電源とを具
備することを特徴とするプラスチック表面処理装置。
2. A processing space formed by opposed upper and lower electrodes arranged in a substantially horizontal direction and solid dielectric walls vertically provided around the upper and lower electrodes, and a processing space formed in the processing space. A gas introducing pipe for introducing a mixed gas of an active gas and a processing gas; a gas discharging pipe for exhausting the processing space; and a power source for applying a voltage between the metal electrodes. Characteristic plastic surface treatment equipment.
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