JP2990608B2 - 表面処理方法 - Google Patents
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Description
物表面を大気圧グロープラズマ法により処理することに
より、被処理物の表面エネルギーを低下させる表面処理
方法に関する。
としてCF4,C2F6,SF6,NF3などのフッ素化合物などを用
い、減圧下でプラズマ処理する方法が種々提案されてい
る。このようなプラズマ処理によれば、プラズマ中に生
じたフッ素原子やフッ素を含む基が被処理物表面の結合
手と非選択的に結合し、被処理物表面がフッ素原子やフ
ッ素原子を含む基で覆われ、該被処理物表面はポリテト
ラフルオロエチレン(テフロン)と類似の分子構造やCF
3基などの含フッ素基を持つ構造となる。これにより被
処理物の表面エネルギーが低下し、表面が撥水化される
ものである。
たプラズマ処理による撥水化処理は、その撥水化のレベ
ルが必ずしも十分といえるものではなく、その上比較的
短時間で撥水性能が低下してしまうことが多い。
減圧下で行なわれるので、これを工業的に実施するため
には、大型の真空装置が必要となり、設備費や処理コス
トが大きくなる。更に、被処理物が水分やガス可塑剤な
どを多く含む場合は、これらが減圧雰囲気中で気化し、
被処理物表面から放出され、このためプラズマ処理にお
いて目的とする性能や機能が得られない場合もある。し
かも、このようなプラズマ処理では、処理中に熱が発生
しやすく、このため低融点物質からなる被処理物には適
用し難い。
性ガスとの混合ガスを用い、大気圧で被処理物表面を大
気圧グロープラズマ法により処理することにより、被処
理物の表面エネルギーを低下させ、撥水化する方法(特
開昭62−235339号公報)も提案されている。この方法に
よれば上プラズマ処理に比べて経時変化の少ない撥水化
処理を行なうことができる。更に、この処理法は大気圧
付近の圧力下で行なわれるため、大型の真空装置を必要
とせず、また水分やガス可塑剤などを多く含むものにも
良好に適応し得、また処理時の発熱もほとんど生じるこ
とがなく、このため低融点の被処理物にも適応可能であ
る。
の減圧下に行なう処理と同様に不十分であり、このため
撥水化レベルの向上が望まれる。
難な素材、例えば金属、半導体、金属酸化物などの無機
材料等に対して撥水化処理を行なう方法として、まず炭
化水素系ガスと不活性ガスとの混合ガスなどを用い、大
気圧グロープラズマ法により処理を行なって被処理物表
面にカーボン膜や炭化水素膜を堆積させた後、該膜上に
上記撥水化処理を施す方法(特開昭61−238961号公報)
があるが、この方法では、カーボン膜や炭化水素膜の堆
積速度が100Å/min程度と極めて遅く、また膜堆積処理
と撥水化処理との二段階処理となるため、非常に手間が
かかる。従ってこのような素材に対しても簡単かつ確実
に撥水化処理し得る処理方法の開発が望まれている。
ッ素化合物を用いたプラズマ処理やコロナ処理には不適
当とされている素材にも簡単かつ確実に良好な表面エネ
ルギー低下処理を施すことができ、しかも処理後の経時
変化の少ない高度な低表面エネルギー化が達成される表
面処理方法を提供することを目的とする。
った結果、含フッ素化合物を含有するガスを用い、被処
理物表面を大気圧グロープラズマ法により処理して、被
処理物の表面エネルギーを低下させる表面処理方法にお
いて、上記含フッ素化合物としてオクタフルオロシクロ
ブタン(OFB)などの環状フッ化炭化水素又はヘキサフ
ルオロプロピレン(HFP)などの不飽和フッ化炭化水
素、即ち環状炭化水素又は不飽和炭化水素の水素原子の
一部又は全部をフッ素原子を含むハロゲン基で置換した
含フッ素化合物を用いることにより、良好な表面エネル
ギー低下処理を行なうことができ、このため水分やガス
可塑剤などを多く含む素材にも良好に適用し得ると共
に、処理中にほとんど発熱がないので、低融点物質から
なる素材にも良好に適用し得、その上従来フッ素化合物
により撥水化するのが困難とされていた素材に対しても
一度の処理で良好な撥水化処理を施すことができ、しか
も従来よりも被処理物の表面エネルギーをより低下させ
ることができることを見い出し、本発明を完成したもの
である。
用い、被処理物表面を大気圧グロープラズマ法により処
理して、被処理物の表面エネルギーを低下させる表面処
理方法において、上記含フッ素化合物として環状炭化水
素又は不飽和炭化水素の水素原子の一部又は全部をフッ
素原子を含むハロゲン基で置換した含フッ素化合物を使
用することを特徴とする表面処理方法を提供する。
より高いレベルの低表面エネルギー化が達成される理由
は、環状炭化水素又は不飽和炭化水素の水素原子の一部
又は全部をフッ素原子を含むハロゲン基に置換した含フ
ッ素化合物がある程度その分子構造の保持したまま被処
理物表面で重合し、堆積するためと考えられる。また、
このように膜の堆積と撥水化が同時に行なわれるので、
金属、金属酸化物、半導体等の従来フッ素化合物により
直接撥水化するのが困難とされている素材や絶縁体等に
対しても一度の処理で簡単かつ良好にその表面を撥水化
し得るものである。
素又は不飽和炭化水素の水素原子の一部又は全部をフッ
素原子で置換した含フッ素化合物を含むガスを用い、被
処理物表面を大気圧グロープラズマ法により処理するも
のである。
をフッ素原子を含むハロゲン基で置換した含フッ素化合
物としては、ヘキサフルオロシクロプロパン(フロンC
−216)、1,1,2,2−テトラクロロテトラフルオロシクロ
ブタン(フロンC−314)、1,2−ジクロロヘキサフルオ
ロシクロブタン(フロンC−316)、モノクロロヘプタ
フルオロシクロブタン(フロンC−317)、オクタフル
オロシクロブタン(フロンC−318,OFB)、1,2,2−トリ
クロロ−3,3,4,4−テトラフルオロシクロブタン(フロ
ンC−324)、1,1−ジクロロ−2,2,3,3−テトラフルオ
ロシクロブタン(フロンC−334)、1−クロロ−2,2,
3,3−テトラフルオロシクロブタン(フロンC−344)、
1,1,2,2−テトラフルオロシクロブタン(フロンC−35
4)、1,2−ジクロロテトラフルオロシクロブテン(フロ
ンC−1314)、ヘキサフルオロシクロブテン(フロンC
−1316)、パーフルオロシクロペンタン、パーフルオロ
シクロヘキサン、パーフルオロシクロヘプタンなどを挙
げることができ、また、不飽和炭化水素の水素原子の一
部又は全部をフッ素原子を含むハロゲン基で置換した含
フッ素化合物としては、トリクロロモノフルオロエチレ
ン(フロン1111)、1,2−ジクロロジフルオロエチレン
(フロン1112)、1,1−ジクロロジフルオロエチレン
(フロン1112a)、モノクロロ−1,1,2−トリフルオロエ
チレン(フロン1113)、テトラフルオロエチレン(フロ
ン1114)、1,2−ジクロロ−2−フルオロエチレン(フ
ロン1121)、1,1−ジクロロ−2−フルオロエチレン
(フロン1121a)、1−クロロ−2,2−ジフルオロエチレ
ン(フロン1122)、1−クロロ−1,2−ジフルオロエチ
レン(フロン1122a)、トリフルオロエチレン(フロン1
123)、1−クロロ−2−フルオロエチレン(フロン113
1)、1−クロロ−1−フルオロエチレン(フロン1131
a)、1,2−ジフロロエチレン(フロン1142)、1,1−ジ
フロロエチレン(フロン1142a)、フルオロエチレン
(フロン1141)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、
フルオロプロピレン、ジフルオロプロピレン、トリフル
オロプロピレン、テトラフルオロプロピレン、ペンタフ
ルオロプロピレン、オクタフルオロブテン、フルオロブ
テン、ジフルオロブテン、トリフルオロブテン、テトラ
フルオロブテン、ペンタフルオロブテン、ヘキサフルオ
ロブテン、ヘプタフルオロブテン、パーフルオロペンタ
ンなどを挙げることができる。これらの中でも特にHFP
やOFBは比較的安価で入手し易く、また大気中でも安定
であり、同時に処理後の撥水特性も良好であるため、特
に好ましく使用される。
不活性ガスが好適であり、不活性ガスとしてはヘリウ
ム、ネオン、アルゴン、窒素等又はそれらの混合ガスが
使用されるが、特にヘリウムガスが好ましく用いられ
る。
ガスを用いて被処理物表面を大気圧グロープラズマ法に
より処理するものであり、この場合プラズマの発生方法
としては、プラズマを発生し、かつこれにより被処理物
表面に反応を起こすことが可能な方法であればどのよう
な方法であってもよいが、具体的には、内部電極方式に
よる直流グロー放電や低周波放電、内部電極方式、外部
電極方式又はコイル形方式による高周波放電、導波管方
式によるマイクロ波放電又は電子サイクロトロン共鳴放
電などが挙げられる。このうち、電極のうちの少なくと
も一方を絶縁体で被覆し、交流電源(好ましくは数百Hz
以上)で放電させる方法が最も好ましく用いられる。
従来“「プラズマ基礎工学」堤井信力著,内田老鶴圃
(1986年),42頁”に記載されているように、「低ガス
圧で生ずる」と定義されており、大気圧では高温のアー
ク放電、コロナ放電、火花放電等の不均一な放電のみが
考えられ、大気圧でのグロー放電は一般には不可能と思
われていた。しかし、最近、ある条件、特に(1)希釈
気体としてHeなどの不活性気体を用いること、(2)好
ましくは少なくとも一方の電極を絶縁体で被覆するこ
と、(3)交流電源、好ましくは数百Hz以上の交流電源
で放電させることという条件では、容易に大気圧でグロ
ープラズマが安定に得られることが提案された(特開昭
62−235339号公報,特開平1−306569号公報,特開平2
−15171号公報)が、本発明における大気圧グロープラ
ズマ法による処理条件もかかる公知の条件を採用し得
る。
電領域が形成される処理室内に被処理物を収容し、この
処理室に上記含フッ素化合物を含むガスを連続的に供給
することにより実施される。この場合、上記含フッ素化
合物を上記処理室内に供給する方法は大気圧グロープラ
ズマ法により処理時の処理室内の温度や常温下における
該含フッ素化合物の状態によって選定される。即ち、該
含フッ素化合物が処理室内温度や常温下においてガス状
である場合は、これをそのまま処理室内へ流入させるこ
とができ、また液状である場合には、蒸気圧が比較的高
ければその蒸気をそのまま流入してもよいし、その液体
を不活性ガスでバブリングして流入してもよい。一方、
ガス状でなく、しかも蒸気圧が比較的低い場合には、加
熱することにより、ガス状又は蒸気圧が高い状態にして
用いることができる。
化できる被処理物は板状、シート状、繊維状、ブロック
状等、いかなる形状であっても差支えない。本発明方法
によれば、被処理物表面が低表面エネルギー化されるの
で、撥水化の目的で、またその表面エネルギーの低下に
対応して摩擦係数を低減するので、被処理物表面に接着
剤や粘着剤などに対する離型性を付与する目的で使用す
るなど、種々の用途に用いることができる。
少ない高度な低表面エネルギー化が達成されると共に、
通常のフッ素化合物を用いたプラズマ処理やコロナ処理
には不適当とされている素材にも簡単かつ確実に良好な
撥水化処理を施すことができる。
明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではな
い。
条件でナイロン布、O−ポリエチレンテレフタレートシ
ート(OPET),不織布,ガラス板,銅板,ステンレスス
チール(SUS),ブラス板及びアルミニウム板にプラズ
マ処理を行なった。なお、第1図中1は処理室、2は含
フッ素化合物供給管、3は不活性ガス供給管、4は上記
含フッ素化合物供給管2と不活性ガス供給管3からのガ
スを混合し、該混合ガスを処理室1へ供給する混合ガス
供給管、5,5は絶縁体で被覆してある電極であり、これ
ら電極5,5間にプラズマ領域が形成され、該電極5,5間に
被処理物を配置して処理を行なう。また、6はプラズマ
発生用電源、7はガス排出管である。
件間及び処理前後でこれを比較した。結果を第2表に示
す。
材に対してもより高度な撥水化処理が確実に行なわれる
ことが確認された。
お、処理Dは通常の減圧プラズマ処理装置による処理で
ある。次いで、それぞれのナイロン布について50℃,90
%RH中に放置したときの表面の撥水性の経時変化を調べ
た。なお、撥水性の評価としては、水滴接触角の変化と
共に臨界傾斜角の変化についても調べた。ここで、臨界
傾斜角とは、第2図に示したように、基材(ここではナ
イロン布)8に大きめの水滴9(約60μ)をつけ、基
材8を準静的に傾斜させ、水滴がころがるときの角度θ
である。従って、臨界傾斜角θが小さい程その表面は高
い撥水化がなされていることになる。水滴接触角の変化
を第3図に、臨界傾斜角の変化を第4図にそれぞれ示
す。
ピードは処理A(比較例2)、処理D(比較例3)、処
理B(実施例3)順に遅くなっており、特に大気圧で処
理した処理Bにおいては経時変化をほとんど示さず、高
度な撥水性を長期に亘って示すことが確認された。
装置を示す概略断、第2図は臨界傾斜角を説明する説明
図、第3図は実施例2及び比較例2,3の処理を施したナ
イロン布の水滴接触角の経時変化を示すグラフ、第4図
は同ナイロン布の臨界傾斜角の経時変化を示すグラフで
ある。 1……処理室、2……含フッ素化合物供給管 3……不活性ガス供給管、4……混合ガス供給管 5……電極、6……電源 7……ガス排出管、8……基材 9……水滴、θ……臨界傾斜角
Claims (1)
- 【請求項1】含フッ素化合物を含有するガスを用い、被
処理物表面を大気圧グロープラズマ法により処理して、
被処理物の表面エネルギーを低下させる表面処理方法に
おいて、上記含フッ素化合物として環状炭化水素又は不
飽和炭化水素の水素原子の一部又は全部をフッ素原子を
含むハロゲン基で置換した含フッ素化合物を使用するこ
とを特徴とする表面処理方法。
Priority Applications (2)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH03202145A JPH03202145A (ja) | 1991-09-03 |
JP2990608B2 true JP2990608B2 (ja) | 1999-12-13 |
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ID=18148554
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP1322872A Expired - Lifetime JP2990608B2 (ja) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | 表面処理方法 |
Country Status (2)
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