JPS6215233A - プラズマ処理方法およびその処理装置 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明はバンパーその他の合成樹脂製品の被塗装面に
、プラズマガスの照射を施すためのプラズマ処理方法お
よびその処理装置に関するものである。

（従来の技術） ポリプロピレン、ポリエチレン等の非極性高分子材料よ
りなる樹脂製品は塗料の付着性がよくないため、その表
面にプラズマ処理を施して塗装性□を向上させる方法が
考えられている。

従来、この種の方法に用いられるプラズマ処理装置とし
ては、第１１〜１３図に示すように密閉された収容室６
０の内側壁にプラズマ噴射管６１を配設し、同プラズマ
噴射管６１に対向する内壁に同収容室６０内を減圧した
りプラズマガスを排出したりするための排気口６２を設
けるとともに、同収容室６０内に被処理品を収納して回
転する回転収納装置６３を設けたものが考えられている
。

このプラズマ処理装置は、被処理品として例えば、ポリ
プロピレン等の合成樹脂よりなる複数個の自動車用バン
パーＢを前記回転収納装置６３に設けられた収納台６４
に載せて回転させながら、それらバンパー８表面に対し
てプラズマガスを前記プラズマ噴射管６１より噴射する
とともに、前記排気口６２よりプラズマガスを吸引して
、バンパー８表面の活性化を図っていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記のプラズマ処理装置では、第１２．１３
図に示すように前記収容室６０の前記排気口６２の入口
付近から長手方向の両端側内壁にかけてと内周側内壁に
は、プラズマガスが行きわたらないデッドスペースＤが
生じる。このため、バンパー８表面のうち、これらのデ
ッドスペースＤを通過する部分が前記収容室６０の中央
部を通過する部分に比べて十分に活性化されないという
問題点があった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、第一発明ではプラズマ噴
射管と排気口と、プラズマガスを拡散させるプラズマガ
ス流動手段とを備えた収容室内において、前記プラズマ
噴射管と前記排気口との間に合成樹脂製の被処理品を収
納し、しかる後、前記収容室を減圧し、前記プラズマ噴
射管より噴射されたプラズマガスを前記排気口で吸引し
なか・ら、前記プラズマガス流動手段を停止状態から作
動状態、あるいは作動状態から停止状態にさせて前記被
処理品の表面全体に均一にプラズマ照射を行う方法を採
用している。

また、第二発明では第一発明の実施に直接使用する装置
を提供するためのプラズマガスを噴射するプラズマ噴射
管と、前記プラズマガスの吸引と装置内の減圧とを行う
ための排気口とを備えた収容室からなり、同収容室内に
プラズマガスを拡散させるファンを設けた構成を採用し
ている。

（作用） 第一発明では、プラズマ噴射管より噴射されたプラズマ
ガスが前記排気口により吸引されて収容室内を流動し、
その間に被処理品を照射する。照射中、プラズマガスを
拡散させるプラズマガス流動手段を停止状態から作動状
態に、あるいは作動状態から停止状態にさせることによ
り、プラズマガスが前記排気口の吸引によって生じるプ
ラズマガスの行きわたらない空間部に流れて行き、同空
間部内の被処理品を照射する。従って、被処理品の表面
全体が過不足なく均一に活性化される。

第二発明では、プラズマガスがプラズマガス噴射管より
噴射されるとともに排気口により吸引されて収容室内を
拡散する。このとき、ファンが作動して、プラズマガス
が収容室の対向する内壁に圧送されて広がるとともに収
容室の長手方向に行きわたり、プラズマガスが前記排気
口の吸引によって生じるプラズマガスの行きわたらない
デッドスペースを経由して吸引される。従って、排気口
の吸引により生じるデッドスペースを解消してプラズマ
ガスを収容室内に行きわたらせる。

（第一実施例） 以下、本第−発明および第二発明を具体化した第一実施
例を第１〜１０図に従って説明する。

第３図に示すように、プラズマ処理装置の密閉可能な収
容室１は中空円筒状に形成されており、その右側面には
同収容室１を開閉し得る扉１ａが設けられている。また
、下壁中央部には前記収容室ｌ内を減圧するための排気
口２が設けられており、バルブ４が装設されているとと
もに配管６に接続されている。同配管６には前記収容室
ｌ内の減圧および吸引をする減圧装置７のメカニカルブ
ースタ８．ロータリーポンプ９が接続されている。

第２．４図に示すように、前記排気口２に対して１８０
度対向する前記収容室１の上部内壁には、プラズマガス
を噴射するための１本のステンレス製のプラズマ噴射管
１０が配設されている。また、第５〜７図に示すように
、プラズマ噴射管１０の外周には、同噴射管ＩＯの端部
側に向かって配置間隔が漸減し、かつ内径が増化する多
数の噴射口５０が形成されている。各噴射口５０は垂直
面Ｓに対して前側へ所定角度θ１（この実施例では３０
度）傾斜する方向に開口するもの５０ａと、後側へ所定
角度θ２（この実施例では３０度）傾斜する方向へ開口
するもの５０ｂとから構成されている。

そして、前側へ傾斜する噴射口５０ａと後側へ傾斜する
噴射口５０ｂとが交互に配設されている。

また、第３図に示すように、前記プラズマ噴射管１０の
略中夫に形成された図示しないプラズマ導入口には、導
入管１１が接続されて、前記収容室１外に固定されたプ
ラズマ発生管１２に接続されている。同プラズマ発生管
１２ば図示しない冷却部および発生炉に包み込まれ、プ
ラズマ発生装置を構成する導波管１３、高周波発振器１
４、図示しないテスラコイルおよびプラズマガスの原料
となる酸素のボンへに接続されて、同プラズマ発生管１
２内でプラズマ放電がなされプラズマガスを発生するよ
うになっている。

そして、第４図に示すように、前記収容室１の内壁側に
は、プラズマガス流動手段としてのプラズマガスを拡散
する４枚の羽根からなるファン３が設けられており、同
ファン３の軸芯方向は、前記プラズマ噴射管１０と前記
排気口２とを結ぶ平面に対して９０度に交差するように
なっている。

また、前記ファン３は前記収容室ｌ内の気密性を保つた
めの図示しないシール部材を介して収容室１の外壁に固
定されたモータＭの駆動軸５に連結されている。

ここで、更に前記ファン３の位置について述べると、同
ファン３は前記プラズマ噴射管１ｏより噴射されたプラ
ズマガスが前記排気口２の吸引されることによって生じ
るプラズマガスの行きわたらないデッドスペースＤをな
くする位置に配設されている。

また、第３．４図に示すように、前記排気口２の上方に
て前記収容室ｌの底部には、基台１５が設けられており
、その上部には回転収納装置１６が設けられている。同
回転収納装置１６は第８図に示すように、コロ１７ａを
回動可能に軸着した四角枠のフレーム１７と、同フレー
ム１７の前後に設けられた一対の支持部材１８とにより
支持されており、主として、前記両支持部材１８の上端
部に回転可能に支持された回転軸１９と、その回転軸１
９の両端近傍に固定された一対の支持円盤２０ａ、２０
ｂとから構成されている。そして、前記両支持円盤２０
ａ、２０ｂの内面間には被処理品としてのポリプロピレ
ン製のバンパーＢを載置するための６個の収納台２１が
所定の角度間隔をおいて配設されている。

また、第９図に示すように、各収納台２１は金属板にて
折り曲げ形成された一対の支持片２２と、両支持片２２
間に架設された架設棒２３と、各架設棒２３の各端部間
を連結するように各支持片２２の下面に配設された連結
棒２３ａとから構成され、各支持片２２はその上端部に
おいて金具２４等により各支持円盤２０ａ、２０ｂに相
対回動可能に支持されている。従って、前記回転軸１９
および支持部１２０ａ、２０ｂの回転時および静止時に
おいて各収納台２１は水平状態に保持されるようになっ
ている。

また、各支持片２２の中央切欠部にはプラズマガスの通
過を許容するためのネット２５が張設されている。

そして、第４図に示すように、前記回転軸１９の端部に
は鎖車２６が挿嵌されるとともに、前記フレーム１７上
には一軸線の回りで回転する鎖車２７および伝達ギア２
８が設けられ、両鎖歯車２Ｇ、２７間にはチェーン２４
が掛装されるとともに、前記伝達ギア２８には図示しな
い駆動モータにて回転駆動される駆動ギア３０が噛合さ
れている。そして、駆動ギア３０の回転に伴い、伝達ギ
ア２８．鎖歯車２６．チェーン２４および鎖歯車２７を
介して回動軸１４とともに支持円盤２０ａ。

２０ｂが回転されるようになっている。

以上のように構成された装置を用いて、バンパーＢにプ
ラズマ処理を行う。

まず、前記収容室１の扉１ａを開き、フレーム１７とと
もに前記回転収納装置１６を収容室１外へ取り出して、
前記各収納台２１にプラズマ処理を施すバンパーＢを載
置する。

次に、前記回転収納装置１６を再び収容室１内へ押し入
れて扉１ａを閉じる。これにより、プラズマ噴射管１０
と排気口２間にバンパーＢが収納される。そして、前記
回転収納装置１６を回転させるとともに前記減圧装置７
の前記バルブ４を開いて、順次、前記ロータリーポンプ
９．メカニカルブースタ８を作動させて行き、収容室１
内を所定圧（０，５〜０．６ト一ル程度）に減圧させる
。

所定圧に達すると、前記回転収納装置１６の図示しない
駆動モータが作動して、駆動ギア３０．伝達ギア２８．
鎖車２７．チェーン２９および鎖車２６を介して回動軸
１９および支持円盤２０が回転される。すると、載置さ
れたバンパーＢとともに各収納台２１がその上端部を中
心として各支持円盤２０に対して相対回動じながら、各
支持円盤２０の回転中において各バンパーＢが水平状態
に保持される。

前記回転収納装置１６の駆動と略同時に高周波発振器１
４が発振され、高周波が前記導波管１３を通じて高周波
が前記プラズマ発生管１２に導入される。同プラズマ発
生管１２では、すでにプラズマガスの原料となる酸素ガ
スが供給されており、図示しないテスラコイルに電圧が
印加されてプラズマ放電がなされ、プラズマガスが発生
する。

発生したプラズマガスは導波管１１を介してプラズマ噴
射管１０に導入され、各噴射口５０から公転している各
収納台２１に載置されたバンパーＢに対して照射される
とともに前記排気口２により吸引され始める。

ここで、この間のプラズマガスの流れを収容室ｌから基
台１５および回転収納装置１６を省略した第１．２図に
従って説明する。第１図の一点鎖線で示すように、プラ
ズマ噴射管１０から噴射されたプラズマガスは排気口２
により集中的に吸引されて、前記排気口２の入口付近か
ら長手方向の側内壁下部にかけてプラズマガスの行きわ
たらないデッドスペースＤ（空間部）が生じる。このと
き噴射されたプラズマガスは主に各バンパーＢの中央上
部を照射して表面を活性化するが、前記デッドスペース
Ｄを通過するバンパーＢの両端部はプラズマガスが十分
に行きわたらないので活性化が不十分となる。その後、
ファン３が回転して、第１，２図に示すように前記プラ
ズマガス噴射管１０より噴射されたプラズマガスは対向
内壁に向かって圧送される。圧送されたプラズマガスは
公転しているバンパーＢおよび収納台２１の隙間を経由
して対向内壁にあたり、内壁の長手方向両端部および上
下方向に広がって拡散していく。拡散したプラズマガス
はバンパーＢの両端部を包み込むよう収容室１の長手方
向両端部に行きわたり、同バンパーＢの両端部を照射し
て活性化させるとともに内壁に沿って流れ、前記デッド
スペースＤを経由して前記排気口２に吸引される。上記
のように、プラズマガスがバンパーＢの中央部および両
端部を照射することにより、バンパーＢ全体の表面が過
不足なく活性化される。

以上のようなことから、第一発明では、排気口２の吸引
によりプラズマ処理がなされるとともに、更にプラズマ
ガスを拡散するプラズマガス流動手段を用いて処理する
ことにより、排気口２によって生じる前記デッドスペー
スＤを通過するバンパーＢの両端部に対して、プラズマ
処理がなされるので、バンパーＢの表面全体が過不足な
く均一に活性化される。

第二発明では、排気口２がプラズマ噴射管１０より噴射
されたプラズマガスを吸引して収容室ｌ内を拡散させる
とともに、その後プラズマガスを拡散させるファン３が
回転して、プラズマガスが前記収容室１の内壁に向かっ
て圧送され、前記内壁に沿って広がるとともに同内壁に
沿って流れるので前記デッドスペースＤを経由して前記
排気口２に吸引される。

従って、プラズマガスを拡散するファン３を設けたこと
により、排気口２の吸引により生じるデッドスペースＤ
を解消するのでプラズマガスを収容室１内に行きわたら
すことができる。

（第二実施例） 第一実施例では、ファン３を収容室１の内壁に設置した
が、この実施例では回転収納装置１６の回転軸１９の略
中央部にプラズマガスを拡散するファンを静止状態に設
置した点においてのみ第一実施例と相違する。

すなわち、第１０図に示すように、回転軸１９の略中央
部には、同回転軸１９に軸受部３２を介して相対回動す
るとともに前記収容室ｌに対して静止した状態となるセ
ット台３０が装設されている。同セット台３０の上部に
は、プラズマガスを拡散させるファン３３が装着された
モータＭが水平方向にＯ度〜１８０度回動可能（首振り
可能）に取着されている。また、同セット台３０の下部
にはセット台３０を静止させるための重り３４が取着さ
れており、前記重り３４は前記ファン３３の推力により
発生するモーメントを打ち消せる大きさの重量となって
いる。また、前記ファン３３のモータＭは図示しないケ
ーブルを通じて前記収容室１内の図示しない電源用コン
セントに接続されている。

ここで、前記ファン３３について説明すると、ファン３
３は４枚の羽根を持ち前記モータＭによって回転すると
ともに、被処理品Ｂの形状、大きさ等に応じて水平方向
に０度〜１８０度の範囲で回動（首振り）して被処理品
Ｂの両端部にプラズマガスを照射する。また、前記ファ
ン３３の回動方向（首振り方向）が変わる際には、一定
の時間上まって、プラズマガスが収容室Ｉの長手方向両
端部に行きわたるようになっている。

以上のようなことから、第一実施例と同様な作用効果を
発揮する。

なお、本発明は前記実施例に限定されず、下記のように
具体化してもよい。

（１）前記第一実施例では、収容室１内を排気口２によ
り減圧および吸引した後、同吸引とともにファン３を回
転させて収容室１内にプラズマガスを行きわたらせてバ
ンパーＢをプラズマ処理したが、逆に、ファン３を排気
口２による吸引とともに作動させてプラズマガスを主に
バンパーＢの両端部に照射させた後、同ファン３を止め
て前記排気口２の吸引のみによるプラズマガス照射に切
り替えてもよい。

（２）ファン３の回転数を変えて、プラズマガスの送量
を調節することにより、はじめから排気口２とともに前
記ファン３を作動させてプラズマ処理時間を短縮化して
もよい。

（３）ファン３は連続運転でもよい。

発明の効果 以上詳述したように、これら第一および第二発明では、
収容室のプラズマガスの行きわたらない空間部、すなわ
ちデッドスペースに載置された被処理品に対しても、そ
れら表面全体を過不足なく均一に活性化できるという優
れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化したプラズマ処理装置の収容室
の基台および回転収納台装置を取り除いた状態でのプラ
ズマガスの流れを示す３断面説明図、第２図は同じ（プ
ラズマガスの流れを示す断面説明図、第３図は同じくプ
ラズマ処理装置を示す説明図、第４図は同じく第３図の
Ｔ−Ｔ断面図、第５図は同じくプラズマ噴射管を示す正
面図、第６図は同じくプラズマ噴射管のＣ−Ｃ断面を示
す断面図、第７図は同じ（プラズマ噴射管のＥ−Ｅ断面
を示す断面図、第８図は同じく回転収納装置を示す斜視
図、第９図は同じく収納台を示す斜視図、第１０図は同
じく第二実施例を示すファンおよびセット台を示す説明
図、第１１図は従来のプラズマ処理装置の説明図、第１
２図は同じく収容室のプラズマガスの流れを示す説明図
、第１３図は同じく収容室の側面におけるプラズマガス
の流れを示す説明図である。 収容室１、排気口２、プラズマガス流動手段３、ファン
３．３３、プラズマ噴射管１０、被処理品Ｂ１デッドス
ペースＤ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラズマ噴射管（１０）と排気口（２）と、プラズ
   マガスを拡散させるプラズマガス流動手段（３）とを備
   えた収容室（１）内において、前記プラズマ噴射管（１
   ０）と前記排気口（２）との間に合成樹脂製の被処理品
   （Ｂ）を収納し、しかる後、前記収容室（１）を減圧し
   、前記プラズマ噴射管（１０）より噴射されたプラズマ
   ガスを前記排気口（２）で吸引しながら、前記プラズマ
   ガス流動手段（３）を停止状態から作動状態、あるいは
   作動状態から停止状態にさせて前記被処理品（Ｂ）の表
   面全体に均一にプラズマ照射を行うことを特徴とするプ
   ラズマ処理方法。 ２、プラズマガスを噴射するプラズマ噴射管（１０）と
   、前記プラズマガスの吸引と装置内の減圧とを行うため
   の排気口（２）とを備えた収容室（１）からなり、同収
   容室（１）内にプラズマガスを拡散させるファン（３、
   ３３）を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 ３、前記排気口（２）は前記プラズマ噴射管（１０）に
   対して１８０度対向して設置されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載のプラズマ処理装置。 ４、前記ファン（３、３３）の軸芯方向は前記プラズマ
   噴射管（１０）と前記排気口（２）とを結ぶ直線に対し
   て、略９０度に交差することを特徴とする特許請求の範
   囲第２項又は第３項のうちいずれか１項に記載のプラズ
   マ処理装置。 ５、前記ファン（３３）は水平方向に回動（首振り）す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第４項の
   うちいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。