JPS6048338A - プラズマ処理方法 - 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】 技術分野 本発明はプラズマ処理技術に関する。本発明は、さらに
詳しく述べると、例えばポリエチレン、ポリプロピレン
等のポリオレフィン系プラスチック材料からなる製品（
被処理物）の表面を改質するためにその表面を高周波放
電プラズマで処理する方法に関する。

従来技術 近年、プラスチック製品、特に上述のようなポリオレフ
ィン系プラスチック材料からなる製品に対する塗装が広
く行なわれている。ところで、このような製品に、例え
ば鋼板塗装等に通常用いられているような塗料を塗装し
た場合には、製品表面とその上に施される塗膜との密着
性が極度に悪いので、不所望な層間剥離が■々発生した
。また、かかる問題を解消するため、塩素化樹脂等を混
入した特殊な塗料で塗装前の製品表面を下地処理すると
とが不可欠であった。

上記した下地処理は、非常に煩雑で、また、多大の出費
を必要とする。最近、下地処理に代るものとして、いわ
ゆる“プラズマ処理技術”が用いられている。プラズマ
処理技術とは、プラスチック製品の表面に例えば励起さ
れた酸素、窒素等の処理ガスのプラズマを照射してその
表面状態を改質し、よって、特殊な下地処理なしで常用
の塗料との密着性を向上させようとするものである。常
用のプラズマ処理技術には、グロー放電、コロナ放電、
高周波放電、マイクロ波放電等のいろいろな方式がある
。なかんずく、高周波放電方式は、例えば自動車部品等
のような大型製品の工業的規模での塗装に最適である。

しかしながら、高周波放電によるプラズマ処理を実施す
る場合、最も一般的な約１３．５６ＭＨｚの高周波を適
用して処理容器の内壁全体に電極を設けた処理装置内で
それを行なうとすると、被処理物を満足に処理すること
ができない。実際、被処理物の形状が複雑であったり、
複数個の被処理物を同時に処理しようとする場合、被処
理物の凹部や、短極から離れた位置にある被処理面の処
理程度（処理性）が悪く、満足し得る塗膜との付着性が
得られないのが現状である。

発明の目的 本発明の目的は、従来のプラズマ処理技術で問題のあっ
た処理の不均一性を解消し、すなわち、処理性の悪い部
位をなくしかつ複雑かつ大型の製品を処理する場合でも
極めてすぐれた均一な処理を行なうことのできるような
プラズマ処理方法を提供することにある。

発明の構成 上記した目的は、本発明によれば、高周波放電によるプ
ラズマ処理を実施するに際して、処理容器内に電気的並
列に接続して配置された複数個の放電電極と対極との間
で高周波放電を起こさせて高周波プラズマを生成させる
ことによって達成することができる。

前記放電電極は、任意の形状をとり得るというものの、
板状であるのが有利である。さらに、前記放電電極は、
それを被処理物の形状に沿って配置するのが有利である
。

前記対極は、この技術分野において通常行なわれている
ように、処理容器の内壁内に配置してもよく、さもなけ
れば、処理容器の内壁以外の適当な場所に独立して配置
してもよい。

実施例 次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施を説明す
る。

最初に、比較のため、従来の高周波処理技術を第１図及
び第２図で説明すると、次の通りである：ステンレス銅
製の処理容器１に適当なハンガー手段（図示せず）を介
して被処理物（ここではコの字形被処理物）２を収容す
る。処理容器１内の空気を、油回転号ポンプ４で、排気
口３より排気し、減圧状態にする。次いで、プラズマ用
処理ガス（ここでは酸素ガス）を圧縮刺入した酸素ガス
ボンペ５より酸素ガスを送り、処理容器１内に設けたガ
ス導入口６を介して処理容器１内に酸素ガスを導入する
。次いで、高周波発振器７にて所定の高周波を発振させ
、処理容器１の内壁とそれにそって設けた円筒状電極８
との間で放電を起こさせ、高周波プラズマを生成させる
。このプラズマを被処理物上に噴射する。

第３図は、第１図及び第２図に示したプラズマ処理装置
の１変形例である。この装置では、円筒状電極８を廃止
し、そして、その代りとして、複数個（ここでは４個）
の放電電極８ａ、８ｂ、８ｃ及び８ｄを電気的直列に接
続して配置している。

放電電極は、それぞれ、コの字形被処理物２に沿って配
置されている。ここでも、処理容器１内に被処理物２を
収容し、そして容器１内の空気を油回転ポンプ４にて排
気口３より排気し、減圧状態にする。次いで、酸素ガス
ボンベ５より酸素ガスを送り、容器１内に設けたガス導
入口６より酸素ガスを導入する。次いで、高周波発振器
７を発振させ、電極８ａ〜８ｄと容器１の内壁との間に
放電を起こさせ、プラズマを生成させる。このプラズマ
を被処理物上に噴射する。

次いで、本発明による高周波プラズマ技術を第４図で説
明する。図示のプラズマ処理装置は、第３図のそれに似
ているというものの、放電電極の配置を異にする。すな
わち、第３図の放電電極は電気的直列に設けられている
のに反して、第４図の放電電極は導波ケーブル分岐器９
により電気的並列に設けられている。なお、放電電極は
、本発明を実施する場合、いずれも被処理物の形状に沿
って被処理物から８０ｃｍ以内の距離に設けるのが有利
である。

ステンレス鋼製の処理容器１に適当なハンガー手段（図
示せず）を介して被処理物（ここではコの字形被処理物
）２を収容する。処理容器１内の空気を、油回転ポンプ
４で、排気口３より排気し、減圧状態にする。次いで、
プラズマ用処理ガス（ここでは酸素ガス）を圧縮封入し
た酸素ガスボンベ５より酸素ガスを送り、処理容器１内
に設けたガス導入口６を介して容器１内に酸素ガスを導
入する。同時に、高周波発振器７により、処理容器１内
に導波ケーブル分岐器９により電気的並列に股りられた
４個の電極８ａ〜８ｄと処理容器１の内壁との間で放電
を起こさせ、プラズマを生成させる。このプラズマを被
処理物上に噴射する。

次いで、本発明により達成可能なプラズマ処理性の向上
を、実施例をあげて説明する。

例１（従来例）： 第１図及び第２図に図示の従来の高周波プラズマ処理装
置を使用して、コの字形状のポリプロピレン製品（被処
理物）をプラズマ処理した。ここで使用した処理装置及
び処理条件の詳細を以下に列挙する： 処理容器の寸法：直径１０００ｍｍ× 長さ２０００ｍｍ 処理容器の材質：ステンレス鋼 （ＳＵＳ３０４） マイクロ波周波数：２４５０ＭＨｚ マイクロ波発振出力：５００Ｗ 高周波周波数：１３．５６ＭＨｚ 高周波発振器出力：５００Ｗ 減圧状態での処理容器内圧力：０．５Ｔｏｒｒ処理ガス
（導入量）：Ｏ２（１０００ｍｌ／ｍｉｎ）処理時間：
３０秒 被処理物の寸法：１００ｍｍ×４００ｍｍ×２００ｍｍ
（コの字形状品） 被処理物の材質：ポリプロピレン 電極：直径１４００ｍｍ×長さ１７００ｍｍ×厚さ３ｍ
ｍのアルミニウム製 円筒パンチングメタル 処理後、達成された処理性の程度を被処理物表面のいろ
いろな部位において接触角（水ヌレ性）及び付着性に関
して評価した。被処理物の評価部位を第５図に示す。す
なわち、被処理物表面上の１１個の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ及びＫが評価部位である。得ら
れた評価結果を第１表に示す。

例２（従来例）： 第３図に図示の従来の高周波プラズマ処理装置を使用し
て、前記例１に同じ被処理物をプラズマ処理した。本例
で使用したプラズマ処理装置及び処理条件は、図示しか
つ以下に記載するように電極の形状が相違する点を除い
て、基本的に前記例１のそれに同じである。

電極：２００ｍｍ×２００ｍｍ×３ｍｍのアルミニウム
製板状パンチングメタル 電極数：４個（８ａ、８ｂ、８ｃ及び８ｄ）処理後、達
成された処理性の程度を前記例１の場合と同様に被処理
物表面上の１１ケ所の評価部位において接触角（水ヌレ
性）及び付着性に関して評価した。得られた評価結果を
下記の第１表に示す。

例３（本発明例）： 第４図に図示の本発明によるプラズマ処理装置を使用し
て、前記例２に記載のプラズマ処理を繰り返した。すな
わち、本例では、電極８ａ〜８ｄを電気的直列に接続し
ないで、導波ケーブル分岐器９を使用して電気的並列に
接続した。電極の形状を除く処理装置及び処理条件の詳
細は基本的に前記例２のそれに同じである。

処理後、達成された処理性の程度を前記例１と同様に評
価したところ、下記の第１表に記載の評価結果が得られ
た。

上記第１表において、“接触角”とは、５μｌの脱イオ
ン水（純水）をプラズマ処理後の被処理物表面に滴下し
て、その時の水滴の被処理物表面での角度を市販の接触
角測定器で２０℃及び５０〜６０％ＲＨ（相対湿度）で
測定したものである。

接触角は、その角度が小さければ小さいほど、親水性が
大でありかつしたがってプラズマ処理効果が大であるこ
とを意味する。さらに、“付着性”とは、プラズマ処理
後の被処理物にウレタン変性ポリエステル塗料を所定の
膜厚で塗布し、１００℃で３０分間にわたって焼付けし
、さらに２４時間にわたって放置した後にコバン目テー
プ剥離試験で測定したものである。すなわち、“付着性
”とは、塗料塗膜に１００個のゴパン目を刻み、テープ
を貼付し、さらにそのテープを剥離して、テープに付着
したままのゴバン目の数（剥離数）を測定したものであ
る。付着性は、当然のことながら、それがＯ／１００に
近ければ近いほど良好である。

上記第１表に記載の評価結果から理解し得るように、例
１の場合には被処理物全体をかなり均一に処理するとと
ができたが、全体の処理レベルが低く、使用に耐えるも
のではなかった。例２の場合には、直列に電極を配置し
ているため、高周波発振器に近い被処理物の下面及び左
側面では処理性がすぐれているのに対し、発振器より遠
い被処理物の上面及び右側面では処理性が著しく低下し
た。本発明者らは、この対策として、出力の増加及び処
理時間の延長を試みたけれども、前者は大幅な設備投資
の増加を必要とし、後者は生産性の低下を招くので、好
ましくなかった。

一方、例３（本発明例）では、複数個の放電電極を電気
的並列に接続したことにより、極めてすぐれた処理性を
得ることができた。これは、高周波が低出力であるにも
かかわらず、小さな電極を電気的にかつ配置上均一にか
つ効率的に配置することにより、すぐれた処理性が得ら
れたものと考えられる。

発明の効果 本発明によれば、上記説明から明らかな如く、複数個の
放電電極を被処理物の形状に沿って電気的並列に接続し
て配置するので、処理性の悪い部位をなくすことができ
、そして複雑かつ大型の製品でも極めて均一にプラズマ
処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術によるプラズマ処理装置の一例を示し
た略示図、 第２図は第１図に示した装置の縦断面図、第３図は第１
図に示した装置の１変形例を示した略示図、 第４図は本発明によるプラズマ処理装置の好ましい一例
を示した略示図、そして 第５図は被処理物の処理性評価部位を示した略示図であ
る。 図中、１は処理容器、２は被処理物、３は排気口、４は
油回転ポンプ、５は酸素ガスボンベ、６はガス導入口、
７は高周波発振器、８ａ〜８ｄは放電電極、そして９は
導波ケーブル分岐器である。 ８（２１図 ４ ４）ｌ２図 第４１コ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高周波放電によるプラズマ処理方法であって、処理
   容器内に電気的並列に接続して配置された複数個の放電
   電極と対極との間で高周波放電を起こさせて高周波プラ
   ズマを生成させることを特徴とするプラズマ処理方法。 ２、前記放電電極の形状が板状である、特許請求の範囲
   第１項に記載のプラズマ処理方法。 ３、前記放電電極を被処理物の形状に沿って配置する、
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のプラズマ処理
   方法。