JPS59100143A - 合成樹脂製品のプラズマ処理装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリプロピレン、ポリエチレン等の合成樹脂か
ら成る製品の表面を改質する１こめにプラズマ処理を施
す装置に関するものである。

近年、自動車部品を始めとする各ｆｉ［ｆ部品が＠賦化
や意匠性向上の目的で樹脂化されてきているが、比較的
安価なポリプロピレン、ポリエチレン等ポリオレフィン
系合成樹脂は塗膜との密着性が悪く塗装が困嬌であると
いう欠点を有している。そのため塗膜との密着性の悪い
被塗装物表面をグロー放電、コロナ放電あるいはラジオ
波、マイクロ波等によってプラズマ化されｒこ処理ガス
にさらし、表面を酸化（極性基の導入）あるいはエツチ
ング（アンカー効果の向上）することにより製品表面を
改質し、塗膜との密着性を向上させるプラズマ表面処理
が従来から行なわ第１ている。この場合、処理効果を向
上させるために反応室内を真空状態にする必要がある１
こめ製品はバッチ処理されるのが普通であるが、近年、
耐熱性、生産性等を要求される合成樹脂製品の処理を行
なう場合には、プラズマ発生炉と反応室が分離されｊコ
マイクロ波方式等のプラズマ処理装置が多く用いられる
ようになった。

このプラズマ処理装置では反応室とは別（こ設はら１１
Ｆ、−ブー１ズマ尤生炉で酸素カス等の処理カスがプラ
スでｉｉされ、輸送管を１腎で反応室：こ送られる。

そして、反応室内ではプラズマ（励起カス）がツヤ・７
−管に。１′リシヤワ−拡散させらオ正、合成！””’
ｊ　旧製品の表面に作用′＋るのであるが、この〉ヤー
ノー管とし５では石英カラス等からなるべ゛イブ状の長
胴に、その長子方向に治って多数の小孔がルニ成３’１
１ｆ、７ものが−・般的に［車用されている。１し、か
し２、この種のシャワー管をｆｊｊｅｊえｆ二反応室１
’１に複数の製品ま１こは１個でも大型て３Ｉパ、）〈
が１復■１な製品を・収ｄ（−で処理」”る場合；こは
、４ぐ品”　ｌ＆　”小、「４１１部ｉ′＼゛Ｉ−（こ
５１：壬）で処１ψ効果が双・−〇、特に、製品に問よ
、ｆ１且つノー）・・ノー着′から離′Ｉ′Ｌｆこ部位
−Ｃは１−分な君工ψ効果が得ら１’Ｌ　（ごくい。

本発明はこのような従来の処理装置１イの欠点を１打消
し、反応室内の被処理物が処理される・＼き処理スペー
スのすへてにおいで十分な処３寸！効果か得ら第１−る
プラズマ処理２施を提供することを「１的としてなされ
ｆこものであ０、その要旨とするところは、１１Ｊ述の
。［うンこプラズマ発生炉と輸送管と反応室とを倫えｆ
、１ブラズ７処理装置においで、反Ｌ〔５、Ｙに複４文
のンヤソーゞ庁に力［驕−゛Ｃ少／：ｊ−（とも１本の
１白′冴を配設したことにある１、シＡ′ワ−′８はイ
η−東とμ羽〕冒・−輸送管（、″、接読し１、ニパ・
イブ状の長胴しこ４％手方向に沿って一多数の小孔を）
１つ成してなるものであるか、直Ｃヤは少／１くとも開
１−１☆ｉＡ：　Ｉ）’！’Ｉの一定長さが頁内である
管体を、その開Ｌ１ろご反１１ｊＬ１　■内の処理スペ
ースのうちシャワー者からり（出さオ）るゾ′！ズ−′
の遡ｊ達しにくシ）空間に向（−ｆて酊１．設し、イ（
ｕ１瑞を輸送上（・−接ａ　１−１１こもの−こ、３）
る。。

シャワー管は１安）こ具体的な−Ｊこ１・、シミ例−（
′／Ｊ〈−ｒ　＝ｒ”１に、被処理′、イ・夕がシャワ
ー管に五匿し、でいる場合（・＝は広い語ｊλ責（こわ
−こ−って一部分な］゛ラスフシ匹ｊ甲・５・行、’（
１，Ｎ　ｑζＩるもので渉）るｂ狐遠い被処理物を処理
〒１−るには適さないもので６′ｆ）るのに対し、面上
は逆に広い１百１積を処理“４−るの（こは適さないが
、遠い鼓・肌理物にも十分なプラズマ処理２施−４−４
ヒカをイ］し、かつプラスマＬυ拡故に明瞭な方向′［
４［を酊するものであるｆｌめ、これら両者を組合わせ
ることに」−って反チ１：、室内の処理スペースの４手
）らゆる部分に均一にプラズマを行き渡らせることが可
能となり、複数の製品を・−・度（こ処理する場合でも
、まｆコ、大型て複雑、な）１つ状の一製品を処理する
曜７合−Ｃも製品の全表面におい゛こ一十分な処理効果
が得ら：ｔ１、ｔ’：ｌｉ分的（こ塗膜との１ヤ１ζ着
・Ｉ・！［か不十分な部分が生ずることを回辞すること
ができる。

以−ド、不発ｒ＋Ｂ　）実施（＋ｌｌ　イア６図＋１１
１１ｊ基、　）、７ｐ、　ｉ＋ｌｌ　＋を説明する３、 ｇ４ｙ、　１図（こむいて−２はプラズマ発生に）ｊ　
Ｃあり、醒−１、ホーベ１１ｈ・ｌ：、送ら′ｔする酸
素ろ・マ・イクロ彼イ引ｈＱ：幾６から・り波管８を・
経て供給、３才するマイシロ波によつでフ→ス＼′化し
、その結果伏（ら：ｔ”−ｔｒ、ニフ→スマ、−を八′
、ｌ）１、励起ｔｉ’２÷、を輸送管１０を経で反１仏
室〕２・＼（１（給」る。反ｈａ１、室１２は第２図か
ら明らか４．ｉ′ように両端が閉ｊ二・られＬ１円１笥
状のステンレスｆｆｆｌＵ・ＡＢ器であって、この反応
室１２には真空外１４を介して直空ポ〜−り“１６が接
銑さ１ｌｉ１でいる。

この反応室１２の内部には図示を省略する支持７！−−
ムか西「臀没さイ１ており、その支持−フレーｊ１十−
に・１への長手形状のｉ′皮処理物Ｂ　］　、　Ｂ　２
　、　Ｂ　３お」−ひ１シ４が載せられてい、：）。反
応室１２にｌｉ　６本のンヤーノー管２０．２２’、２
４，２６，２８．ｊ；Ｊ：ひ３０と３本才っ１絹と４【
っｊ＝−、’％ｉ管３２，３４および３６とが自己設さ
イじ（−いる１３　ノヤワー＜尚２０お」゛ひ２２は反
応室１２の上部に互に牢−イＪに、−目一）それそ′Ｉ
’Ｌ被処理役、Ｈｌお」び１３２の１−面に対向−、す
るようζこｌｌ′Ｉ已設されてお１′）、シへ・１ノー
管２４オＥＪひ２６は反応室１２の左１１１１部に互に
才ｉｒ、二、月−）そ、＋−１それ、（反辿・理物Ｂ１
およびＩ（ｇのｌｌｌｌＩ面に苅１向キーる、１“ｌ：
ζ、１１１１２．設さ１Ｌでいる７、ノヤワー′θ２８
」づ、十５ひ３０も同（羊・でＣ状態で反応、室１２の
どイ釧部に虐＋ｔＥ゛＋′！ｔでいろ。シャワー管２０
は卯、２図之し１−ひ。ｊ−！；　３１ツ］かの小孔３
８が形成さＩ−またものでｔ’）す、複敢木の分岐管４
０に６士−）−こ転ｉｉｊ凶に１０（こ接続３さイ１．
でいる。。

他のシャ■ノー管２２，２４，２６．２Ｅｌ；Ｊび３０
も同（子の構成のもので１ちる６、一方、的・１１３２
は開［」端から一定の長さが直線状とさ１””１．　ｆ
：ｌ管俸であり、反応室１２の上部に設はら′ｌＬ　ｆ
１ツヤソー管２０とシャワー管２２との中間位置に開口
、端を反応室１２の中心に向けて配設さｆｉでいる。直
管３２は、第２図から明らかな誹うにシャワー管すの長
手方向に沿って等間隔に３本配設されている。

他の直管３４お」′び３６も他のシャワー管２４゜２６
．２８および３ｏに対して上記直管３２の場合と同様な
関係を保って配設されている。そして、すへての直管の
、開口端とは反対側の端は輸送管１０を経てプラズマ発
生炉２に接、続されている。

以上のように構成された装置によってプラズマ処理を行
なう場合には、まず、反応室１２内に被処理物Ｂ　１．
”’ｌＢ２　、　、　Ｂ　３およびＢ４を装入し、真空
水ポンプ１６を作動させて反応室１２内の空気を吸引排
出し、反応室１２内を真空状態にする。その後、酸素ボ
どべから所定流ｌ迂（たとえば１４／ｍｉｎ　）の酸素
を供給するとともに、真空弁１４を調整して反応室１２
内の真空圧を所定の値（たとえば０．５ｔｏｒｒ　　）
に設定する。真空圧設定後、マイクロ波発振機６から、
所定周波数（たとえば２４５ＱＭＩ：１．ｚ）のマイク
ロ波を導波管８を経てプラズマ発生炉２に供給し、酸素
をプラズマ化させる。

その結果、生成したプラズマ、すなわち励起酸先は輸送
管１０を経てシャワー管２０，２２，２４゜２６．２８
および３０（以下、シャワー管２０等と言う）、ならび
に直管３２　、、、８．４および３６（直管３２等と言
う）に送ｑ、れ、これらから反応室１２内の処理スペー
スに向かって放出される。放出され々励起酸素は被処理
物Ｂ１．Ｂ２．Ｂ３およびＢ４の表面に作用し、これを
酸化ならびにエツチングする。すなわち、プラズマ処理
が行なわれるのである。所定時間の処理後、プラズマ発
生炉２に対する酸素ならびにマイクロ波の供給を停止し
、図示しないリークバルブを開いて反応室１２内の圧力
を大気圧に戻し、被処理物Ｂ１乃至Ｂ４を取り出ず。こ
のようにして処理された被処理物には続いて塗装が行な
われるのであるが、本実施例の装置によって処理された
被処理物はすべてのものが全表面にわたって十分な塗膜
との密着性を右する。

本実施例装置の処理性能を証明するために、ポリプロピ
レン製被処理物表面の水濡れ性試験を行なった。処理条
件は下記の通りである。

マイクロ波発振機出力　　　　５００　’Ｗ処理時間　
　　　　　　　　　３０秒 反応室内真空圧　　　　　　　Ｑ、　５　ｔｏｒｒ下し
、協和科学製０Ａ−Ａ型接触角計を用いて水滴と被処理
物表面との接触角を測定した。この結果を第４図に示す
。第４図においてＡ、　、Ｂ　、　Ｃ。

Ｄおよ、び１．　　ＩＩ、　ＩＩＩ、　■は、第５図に
示す反応室１２内における各位置を示す符号であるが、
第４図から明らかなようにすべての位置において同等の
接触角となっており（測定試料数ｎ　＝　ｌ　Ｑの場合
のマ＋２σで示されている）、この接触角は塗装が行な
われたときに塗膜の被処理物表面に対する良好な密着性
が保証される接触角、である。すなわち、このような接
触角が得られるように処理されたポリプロピレン製平板
の表面にウレタン系塗料を４０±５μの厚さに塗装肱そ
の塗膜に対して市販のカッターナイフを用いて間隔１．
　ｌｎｍで素地に達する深さの切り目を付け、それに市
販テープ（商品名ニチバンテープ）を貼り付けて剥がず
操作を３回繰り返して行なっても塗膜の剥離は生じな□
いのである。

比較のために直管３２等からの励起酸素の放出を停止し
た場合の水濡れ性試験の、結果を第６図に示す。直管３
２等からの励起酸素の放出を停止することによって減少
する励起酸素の量は、シャワ−管２０等から余分に放出
させるようにしたため、第６図に示す試＃！結果は従来
の直管を有ｌ、ない処理装置に第４図に示した本発明の
実施例装置におｉＪる試験と同一の処理条件を適用した
場合の性能を示す・二ととなる。そして、この場合には
図から明らかなようにＩのり、ＩＩのＣ，ｎｔのＢ、Ｄ
およびＩＩＩのＡ、Ｃというようにシャワー管２（）等
から速く、しかも被処理物に囲まれている部分１．ｉｒ
おける接触角が他の部分における接触角よりノぐきくな
るのであ０、この１に触角の場合には良好な塗膜の密着
°ｌ？が保証され難いのである。。

以Ｆ、のことから、本発明の実施例装置は従来の装置に
比べて反応室１２内の全処理スペースにおいてむらのな
し）処理性能を発揮することが明らかであるが、これは
′６（のよ）な理由によるものである。第７はＩは、第
８図に示すようにシャワー管２０等および１α管３２等
と同仕様のシャワー管５（）と直管５２とから同量の励
起酸素を放出させてポ゛リブ「Ｉピレン製平板５４０表
面を処理する場合に、塗膜の十分な密着性が保証される
接触角の得られる範［Ｊｊｑを調べた結果を示すｌ：ｌ
である１０図から明らかなように、シーＡ−ワー管５０
を用いる場合には広い面積にわたって処理することはで
きるが、庫くの被処理物を処理することか−〔−きない
１っそＦｌにス・ｊ［、て直管５２（・こよる場合は処
理しイＩＩる面積は・ｊ・さいが、遠くの被処理物を処
理することができる。

またプラズマの拡散に明瞭な方向゛１１１″がある５、
第１１”ｌ　Ｊ−；よ（Ｖ第２１ズに示した実施例！、
ｊ、　’ｔヒ＋’においては、これらシャワー管と直１
゛ｉ′との特注が有効に絹合わされでいるのてあｉ）、
−このために反１芯室１２内のあらゆる処理スペースＵ
資〕いて均一な処理効１（己か得られるのである。

尚、伺イすれば、プラズマ処理゛しく；置の反ル１）１
室の形状・ｊ法ならこＩ（にその内部にｉｆシ（ｉら力
、るシャワー管および直管の配役位置、個数ｍは処理−
１−”き７Ｊ象に＆わせで適宜決定さ７するへきもので
ある。

また、前記実施例においては１本の長いシャワー管に対
ｌ〜で複数の分岐管が接続さ扛ていたが・ことも可能で
ある。また、直管は１本の輸送管から複数に分岐させら
れたものでもよく、要するに開「Ｊ端から一定長さ部分
が直線状をなし、はぼその延長線」二の空間に向かって
処理カスを放出しイ（Ｊるものであればよいのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるプラズマ処理装；１（
ｔの留（花を断面にして示す正面は（であり、第２図は
同装置におけろ反応室の要部を断面にして示−・１側面
図である。第３図は同装置に使用されるシー＼＋　ｒ’
７−管の底面図である。第４図は−１−記装置の性能試
験の結果を示１グラフであり、第５図は第４図中に示さ
れて゛いる各処理位置を略図的し゛（−示す、；（ａｔ
ＪＩＪ図である。第６図は比較のために行なった従来装
置の性能試験の結果を示すグラフである。第７「ｇｌは
本発明に係るプラズマ処理装置：イにおいて使用される
シャワー管と１Ｕ管とのそれぞれの処理ｒ＋Ｊ能範し）
）１をｌｉｌ！１１べた結果を示すグラフであり、第８
図はそのための実験におけるシャワー管および直管と被
処理物どの相対位置を示す略図である。 ２：プラズマ発生炉　　　４；酸素ボン′く６：マイク
ロ波発振磯　　８：導波老・１０：輸送管　　　　　　
１２：反１ｊ、室１４：貞空弁　　　　　　１Ｇ：頁中
ポンプ２０．２２，２４．２Ｇ、２８，３０：シャ［バ
ー管３２、３４．３６　：直管　　３８：小孔Ｂｌ、Ｊ
、Ｂ３．Ｂ４　：彼処理物 出疏１人　　トヨク白Φ、１１車）床」（会社第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラズマ発生炉においてプラズマ化され１こ処理カスが
   輸送管を経て反応室に送られ、該反応室内に収容された
   合成樹脂製品の表面をプラズマ処理するまうに構成され
   １こプラズマ処理装置において、前記反応室に、前記輸
   送管に接続しＴコバイブ状の長胴に長手方向に沿って多
   数の小孔を形成して成る複数のシャワー管と、該反応室
   内の処理スペースのうち該シャワー管から放出されるプ
   ラズマの到達し！ｉｉｌ＃い部分に一端の開口を向け、
   他端を前記輸送管に接読しｆ、：少なくとも１本の直管
   との両方を配設したことを特徴とする合成樹脂製品のプ
   ラズマ処理装置。