JPS6048339A

JPS6048339A - シ−ト状物の低温プラズマ処理方法及び装置

Info

Publication number: JPS6048339A
Application number: JP15599883A
Authority: JP
Inventors: Tokuki Goto; 後藤　徳樹; Itsuo Tanaka; 逸雄田中; Katsunobu Nakada; 中田　勝信
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1985-03-16

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、シート状物を減圧下で処理ガスに高周波を照
射して発生する低温プラズマにより効果的に処理する方
法及び装置に関するものである。

本発明において、シート状物とは主としてナイロン、ポ
リエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ビスコース等を原料とするフィルム状あるいは
板状成形物、並びに木綿、羊毛、絹、麻などの天然繊維
、ナイロン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ビ
ニロン等の合成ｍ　維＆　びビスコースレーヨン、アセ
テート等の化学繊維の単独もしくは二種以上混用の織物
、編物、不織布、カーペット等の布帛をいい、＊　富９
０（至）以上の幅と３０ｍ以上の長さを有するものであ
る。

従来すでに、シート状物に低温プラズマ処理を施して、
その表面特性を改良することは、いくつかの研究報告が
なされている。例えば雑誌ｒＰｏｌ−ｙｍｅｒＪ第９巻
第９０８〜９１２頁（１９７８年８月号）、ｒＡｃｔａ
Ｐｏ１ｙｍｅｒｉｃａＪ第３１巻第７５７〜７６６頁（
１９８０年１２刀号）、ｒＬｅｎｚｉｎｇｅｒ　Ｂｅｒ
ｉｃｈｔｅＪ第４７巻第１７４〜１８７頁（１９７９年
８月号）などに、減圧下で電極に高周波を印加し、処理
ガスを活性化して発生する低温プラズマにより、ポリエ
ステル布帛を処理して親水化加工を行うことが開示され
ている。

又、「化学の領域増刊１１１号」　（低温プラズマ化学
）第４５〜５６頁（１９７６年）にも、低温プラズマ処
理による接着性向上その他の高分子化合物の表面に与え
る影響について記載されている。

ところで、シート状物の低温プラズマ処理を行うには、
真空容器の内部でシート状物を挟んで一対の平面状有孔
電極を配置し、減圧下で電極に高周波電圧を印加して実
施するが、工場生産の規模で広幅、長尺のシート状物を
幅方向及び長さ方向に均一に、かつ短時間即ち経済的に
処理するには次の条件が要求される。

１〉高周波電圧の印加が幅方向に均一にできること。

２）有孔電極を通して処理ガスが幅方向に均一に供給さ
れること。

３）処理ガスを供給させるために電極にあけた孔の近辺
に励起されたイオン種が集中し、部分的に昇温する現象
（以下プラズマ花火現象という）を避けること。

４）電極が放電性に優れ、スパーク放電が起こりにくい
形状であること。

しかしながら、上記の条件を満足する電極を得ることは
困難である。即ち従来、幅の広いシート状物の中央部か
ら両耳部まで均一に高周波電圧を印加し、かつ処理ガス
をシート状物の面に幅方向に均一に供給するため、電極
として空隙を有する平面状電極、即ち棒状電極を平面状
に配列した電極、金属板の全面に円形その他種々の形状
の孔をあけた電極、金属線を平面状に組み合わせた金網
電極等を使用し、高周波電圧を印加しつつ、処理ガスを
電極の上下から電極の孔を通過させてシート状物表面に
供給する方法がとられている。しかしこのような方法と
装置によれば、処理ガスを電極を通してシート状物に供
給することはできるが、スパーク放電が発生し易く、高
周波出力を上げて短時間処理を行うことが困難である。

このため高周波出力を落とし、処理時間を長くする方法
が考えられるが、この方法では経済性が低下するのみな
らず、処理ガスが通過する孔の近辺にプラズマ花火現象
が発生し、その部分の温度が他の部分に比べて高くなり
、シート状物の処理斑の原因となる。

かかる現状において、本発明者は高周波出力を上げても
スパーク放電が発生し難く、イオン種の部分的集中即ち
プラズマ花火現象の発生が無く、かつ処理ガスがそれを
通してシート状物に均一に供給できる電極について、種
々検討の結果、本発明に到ったのである。

即ち本発明は、シート状物を、減圧下で処理ガスに高周
波を照射して発生する低温プラズマにより処理するに際
し、シート状物の両側に平行に相対向して配設する高周
波電圧印加用電極として連続気泡性発泡金属板を用い、
処理ガスを前記発泡金属板を通して供給することを特徴
とするシート状物の低温プラズマ処理方法及びその装置
に関するものである。

本発明において、高周波電圧印加用電極として用いる発
泡金属板は、例えば谷克人；工業材料。

第３０巻、第１０号、第８３〜８８頁（１９８２）に記
載されているごとく、電気メツキ方式等により製造され
、空孔はすべて連続で貫通しており、空孔形状は球形状
で、骨格も三次元的に連続した網目を形成して、海綿状
に配列した構造をもっている。高周波電圧印加用電極に
適した発泡金属板のセル数（空孔数）は１７個／！′以
上、特に２６〜５５個／）ンが望ましく、また比表面積
は１７００　ｒＪ　／　ｒＪ以上、特に２５００〜５６
００　／　／　ｎ？のものが適当である。材質はＮｉ、
　Ａｇ、Ｃｕ等のほか、Ｎｉ−Ｃｒ＋Ｎｉ−Ａｌ＋Ｎｉ
−Ｃｒ−Ａｌ等の合金も選択することができる。

第１図は、本発明で用いる装置の一例を示す断面簡略図
である。真空を保持するための鐘体（１）には、その内
部へのシート状物（２）の搬出入用開口部（３１，＜：
ｆｉが設けられており、蓋（４Ｌ　（４’ｌによって密
閉されるようになっている。シート状物（２）は巻取軸
Ｔ６１．　ｔｇ＋のいずれか一方から送り出され、ガイ
ドローラ＋５＋、　＋ｇ＋にて走行路を一定に保持され
つつ低温プラズマゾーン（７）で処理され、他方の巻取
軸に巻取られる。低温プラズマ処理ゾーン（７）は上部
ダクト（８）、下部ダクトＴｅｌ、入口シール部（９）
、出口シール部（ｄｒにより区切られて形成される。ダ
クト（８）。

面の全面にわたって、シート状物（２）の両面側にそれ
ぞれシート状物と平行に発泡金属板製高周波電圧印加用
電極（１０）　ｌ’　（１（１′）が取イ」けられてい
る。

いずれか一方の電極（１０）は高周波発生装置（１１）
に接続され、他方の電極（１０’）は接地（１５）され
ている。なお電極（１０）、（１σ）は上、下どちら側
を高周波発生装置（１１）に接続してもよい。

（１２）は処理ガス供給管で、一端が上部ダクト（８）
の上方に連結され、他端が処理ガス容器等（図示せず）
に連結されている。（１３）は処理ガス排出管で、一端
が下部ダクト（イ）の下方に、他端が真空ポンプ（図示
せず）にそれぞれ連結されている。

（１４）は離体（１１全体を真空に保持するための排気
管であり、真空ポンプ（図示せず）に連結されている。

第１図の装置によりシート状物を低温プラズマ処理する
際、まず排気管（Ｉ４）により離体（１１内を排気して
真空（０，１〜２Ｔｏｒｒ）に保ち、処理ガス供給管（
１２）から処理ガスを一定量供給しつつ、処理ガス排気
管（１３）から供給ガス量とバランスのとれた状態で排
気し、高周波発生装置（１１）から電極（１０）に高周
波電圧を印加すると、プラズマ処理ゾーン（７）で供給
されてきた処理ガスは励起されて低温プラズマが発生し
、シート状物（２）と反応し、反応済のガスあるいは未
反応の処理ガスは処理ガス排気管（１３）から系外に排
出される。

第２図は本発明で用いる他の装置の一例を示す断面簡略
図である。離体（１）にシート状物（２）の通過は可能
であるが、気体は殆ど通さないロールシール装置（１６
）　、（１６’）が取り付りられており、シート状物（
２）は離体（１）の外部から連続的に供給され、ロール
シール装置（１６）から離体（１１の内部へ導入されて
、ガイドローラ（５）を経てガイドローラ群（瘍により
プラズマ処理ゾーンを通過し、ガイドローラ（０からロ
ールシール装置（１６’）により離体（１１の外部へ引
き出される。電極（１０）　、（１０’）は連続気泡性
発泡金属板により上下が互いに噛み合う櫛歯状に製作さ
れ、高周波発生装置（１１）により高周波電圧が印加し
うるとともに、処理ガス供給管（１２）から供給された
処理ガスを処理ガス排出管（１３）の方向へ殆ど抵抗な
く通過させることができる。（１４）　、（１４’）は
排気管であり、真空ポンプ（図示せず）に連結され、処
理済のガスおよびロールシール部（１６）　、（１６’
）からシート状物（２）と共に鐘体ｆｌｌ内に浸入して
きた空気、揮発性物質などを除去し、一定の真空度を保
持する。

本発明の方法及び装置は、以上のごとく、シート状物の
低温プラズマ処理を行うに際し、高周波電圧印加用電極
として連続気泡性発泡金属板を用い、しかも処理ガスを
前記連続気泡性発泡金属板を通して供給することを特徴
とし、次のような利点を挙げることができる。

１）処理ガスをシート状物の全面に均一に供給すること
ができる。

２）電極板の比表面積が大きいため、高周波の放電効率
が高く、スパーク放電が発生しにくい。

３）孔径が小さく、セル数が多いため、低温プラズマ花
火放電が起こりにくり、従って処理斑が発生しない。

４）放熱効果が極めて高いので、低温プラズマにより発
生する熱の電極での蓄熱が少ない。

すなわち、本発明の方法と装置によると、低温プラズマ
処理が均一、かつ効率よく行われるのみならず、さらに
スパーク放電、蓄熱などによる電極の破損、消耗が少な
いなどの格別の効果を奏するものである。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例第１図に示すプラズマ処理装置を使用して、ポリエステ
ル加工糸織物（経糸１５０ｄ、緯糸１５０ｄ／２；織密
度経１１０本／吋、緯５５本／吋）精練品を、空気によ
り、電極として銅製発泡板（セル数３０個／！′、厚さ
５ｉｎ）を用いて下記条件により低温プラズマ処理を行
った。

く処理条件〉使用ガス・・・空気、ガス流量・・・２０００ｃｃ　／
　Ｉｔ、圧力−Ｉ　Ｔｏｒｒ　、高周波周波数＝４３．
５６ＭＨｚ、高周波出力・・・０〜２．０に葬、電極大きさ・・・幅４０ｃｍｘ長さ４５ｃＩ１１、電極
間隔・・・ｌＱｃｍ比較例として、電極を、材質は同様
に銅で、通常の板（厚さ３龍）、パンチング板（１０鰭
間隔に直径５龍の孔）、網（３００メツシユ）、棒配列
（６龍径を２０１間隔）にかえて処理した。

第１表にそれぞれの最高安定出力、処理の均−性及びプ
ラズマ花火現象の有無についての結果を掲げる。

第１表（註）１）最高安定出力・・・高周波電圧を印加して低
温プラズマを発生（３００Ｗ前後で発生）させた後、さ
らに出力を徐々に上昇させ。

スパーク放電が発生しない限界の高周波出力値をいう。

２）処理の均一性・・・評価の指標として、幅方向の吸
水性のバラツキを比、較した。

第１表の結果から明らかなごとく、発泡銅板を電極に用
いた本発明では、最も高い最高安定出力が得られ、高出
力での電圧印加が可能であり、処理時間の短縮が可能と
なるとともに、スパーク放電が殆ど発生しないために被
処理布及び電極の破損が無く、安定した処理ができる。

又、処理の均一性には、処理ガスの流れの均一性および
プラズマ花火現象の発生状況が大きく影響するが、本発
明の場合のみ吸水性は均一であり、他の比較例では全て
両耳部が中央部より不良で、幅方向に不均一な処理効果
しか得られなかった。

以上のとおり、本発明によれば均一、且つ効率よく低温
プラズマ処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる装置の一例を示す断面簡略図で
あり、第２図は本発明で用いる装置の他の一例を示す断
面簡略図である。（１）・・・鐘体、（２）・・・シート状物、＋４１．
　（６・・・蓋、＋ａ＋、　（ｄ＋・・・巻取軸、（７
）・・・低温プラズマゾーン、（８）、　（ＥＥＩ・・
・ダクト、（１０）、（１σ）・・・高周波電圧印加用電極（１１
）・・・高周波発生装置、（１２）・・・処理ガス供給管、（１３）・・・処理ガス排出管、（１４）・・・排気管
、（１６）　、（１６’）・・・ロールシール装置特許
出願人　ユニチカ株式会社代理人　弁理士　奥付　茂樹

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シート状物を、減圧下で処理ガスに高周波を照射
して発生する低温プラズマにより処理するに際し、シー
ト状物の両側に平行に相対向して配設する高周波電圧印
加用電極として連続気泡性発泡金属板を用い、処理ガス
を前記発泡金属板を通して供給することを特徴とするシ
ート状物の低温プラズマ処理方法。
（２）真空を保持しうる鐘体と、シート状物が連続的に
通過し得るごとき間隔を保って、一方が高周波発生装置
に接続され、他の一方が接地されて平行に相対向して前
記鐘体内のほぼ中央部に配設した連続気泡性発泡金属板
からなる少なくとも一対の高周波電圧印加用電極と、処
理ガスを前記高周波電圧印加用電極を通して供給し得る
ごとく配設した処理ガス供給手段と、騨体内を真空に保
持するための排気手段と、シート状物を前記平行に相対
向する一対の高周波電圧印加用電極間を連続的に走行さ
せる手段と、高周波発生装置とからなるシート状物の低
温プラズマ処理装置。