JP3403219B2 - 金属支持体表面に珪素含有沈着物を形成させる方法および金属支持体の耐蝕処理方法 - Google Patents

金属支持体表面に珪素含有沈着物を形成させる方法および金属支持体の耐蝕処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属支持体(metallic su
bstrate)の表面に珪素を含有する沈着物(deposite)を形
成させる方法、かかる金属支持体の表面に耐蝕処理(ant
i-corrosion treatment)を施す方法及び珪素含有沈着物
を含有する金属化された（金属被覆した）(metallized)
重合体支持体(polymer support) に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその解決すべき課題】金属支持体、例
えば、小さい厚さを有する金属シート又はストリップ
は、しばしば、水又は水蒸気によって誘発され得る腐蝕
に対して鋭敏(sensitive) である。
【０００３】これらの腐蝕の生ずる危険性を減少させる
ために、多数の方法が考えられている。例えば、これら
の支持体の表面にシリカを沈着させることが既に提案さ
れている；シリカは水蒸気に対する遮断層を形成する性
質を有する。更に、シリカの沈着物はこれらの支持体の
接着性及び湿潤性を改善し得る。この目的を達成するた
めの方法はプラズマ技術又は熱分解(pyrolytic) 技術に
依存している。しかしながら、今日まで使用されている
プラズマ技術は低い又は非常に低い圧力を使用すること
を必要とし、その結果、この方法を使用し得ないものに
するような、非常に大きな費用を要する。更に、シリカ
の沈着は 100cm2 （10x10 cm2 ) 程度の小さい表面にお
いてしか行い得ない。従って、この方法はシートのごと
き非常に大きな表面積を有する支持体については適用し
得ない。同様の問題は大きな表面積を有する金属化重合
体フィルムの処理についても存在する。これらのフィル
ムは例えばコンデンサーを製造するためのものであり、
また、包装の分野でも使用されている。これらの金属化
重合体フィルムはポリオレフィン又はポリエステルのご
とき重合体フィルムからなり、かつ、その表面は純粋な
金属又は合金化された金属からなるかつ非常に小さい厚
さ、通常、25ナノメーター以下の厚さを有する金属被膜
(metallic film) 又は金属沈着物で金属化されている。
【０００４】これらのフィルムは、その厚さが非常に小
さいことから、金属部分が水蒸気と数時間接触した後に
は実質的に除去されるため、腐蝕に対して非常に鋭敏で
ある。
【０００５】前記した熱分解法は高い温度の使用を必要
とする。ある場合には、かかる温度が金属シートについ
ては許容されるとしても、この温度は、前記した金属化
重合体フィルムを構成する重合体の溶融温度より極めて
高い。
【０００６】従って、熱分解法は上記の重合体フィルム
については全く使用し得ない。
【０００７】
【本発明の目的】従って、本発明の目的は、金属支持体
の例えば、耐蝕性、接着性及び湿潤性を改良するため
に、該金属支持体の表面に珪素含有沈着物を形成させる
ことを可能にする方法を提供することにある。この方法
は大きな表面を有する支持体上に沈着物を形成させるこ
とが可能である。この方法は金属化重合体フィルム型の
支持体とは両立し得ないような低温又は高温の使用を必
要としない。
【０００８】
【本発明の構成及び効果】従って、本発明によれば、金
属支持体(metallic substrate)［又は金属化支持体(met
allized substrate)］表面に珪素含有沈着物を形成させ
る方法において、下記の工程： (1) 上記金属支持体（又は金属化支持体）表面を誘電体
バリアー(dielectricbarrier)を使用する放電(electric
al discharge)により処理する工程；及び(2) 上記金属
支持体表面をガス状の珪素化合物を含有する雰囲気に暴
露する工程；を同時に又は連続的に行うこと、及び、工
程(1) 及び(2) を10,000 Pa より高い圧力下で行うこと
を特徴とする、金属支持体表面に珪素含有沈着物を形成
させる方法が提供される。
【０００９】少なくとも工程(1) は 50,000 〜120,000
Paの圧力下、好ましくは、大気圧下で行うことが有利で
ある。
【００１０】誘電体バリアーを使用する放電による処理
それ自体は周知である。この処理は少なくとも１個の電
極と１個の対向電極の間で放電を生じさせることからな
る。電極及び、恐らくは、対向電極はガラス、エラスト
マー、セラミック材料、アルミナ又はシリカのごとき誘
電体(dielectric material) で被覆されている。かかる
処理は、例えば、発光放電(luminescent discharge) 又
は" サイレントグロー放電" ("silent glow discharge)
又は好ましくはコロナ放電であり得る。
【００１１】コロナ放電による処理は、それ自体周知の
処理である；例えば、1983年 6月発行、"Plastics Sout
hern Africa"、第50頁以下に掲載の、 "The FlexibleAd
aptation of the Effective Contact Surface"と題する
E.Prinzの報文及び1977年 5月発行、"Plastiques Mod
ernes et Elastomeres" 、第54-56 頁に掲載の、"Treat
ment by Corona Effect, Technical Considerations on
theEquipment"と題する G.Tuffin の報文参照；これら
には使用すべき材料と操作条件についての指針が与えら
れている。
【００１２】上記工程(1) 及び(2) は、前記支持体表面
を誘電体バリアーを使用する放電により処理する帯域
に、ガス状珪素化合物を含有する雰囲気を供給すること
により同時に行い得る。
【００１３】工程(1) 及び(2) は連続的にも行い得る；
この場合、工程(1) は空気のごとき酸素含有ガス、窒
素、アルゴン又はヘリウムのごとき不活性ガス、又は、
これらのガスの混合物中で行われる。ついで、工程(2)
は、金属支持体表面をガス状珪素化合物を含有する雰囲
気に暴露することによりかつ上記雰囲気を工程(1) を行
う帯域の後の帯域に存在させることにより行い得る。
【００１４】工程(1) 及び(2) を同時に行う場合に使用
されるガス状珪素化合物を含有する雰囲気、或いは、工
程(1) 及び(2）を連続的に行う場合に工程(2) において
使用されるガス状珪素化合物を含有する雰囲気は、通
常、窒素、アルゴン又はヘリウムのごとき不活性ガスの
少なくとも１種を更に含有し得る。例えば、窒素とアル
ゴンの混合物で稀釈されたガス状珪素化合物を使用し得
る。
【００１５】通常、上記雰囲気中の、ガス状珪素化合物
の含有量は、0.01〜 5容量％、好ましくは、0.1 〜 2容
量％である。ある条件下では、ガス状珪素化合物を含有
する雰囲気中に少量の酸素を存在させることも許容され
得る。酸素の量は、勿論、珪素化合物を含有する雰囲気
の引火限界(limit of flammability) 以下でなければな
らない。
【００１６】この量は、通常、ガス混合物の全容量の 5
容量％以下、好ましくは、 2容量％以下である。金属化
重合体フィルムのごとき、ある種の支持体の処理につい
ては、酸素の量は、可能な限り低い量、好ましくは、ゼ
ロ又はゼロに近い量であろう。 工程(1) 及び(2) を行
う際に使用される温度は、支持体の溶融温度より低い温
度とすべきである。通常、使用温度は 0〜 80 ℃、好ま
しくは室温、例えば、約 0〜35℃の温度である。
【００１７】誘電体バリアーを使用する放電により処理
される支持体の表面と、ガス状珪素化合物を含有する雰
囲気との接触時間は臨界的ではない。この接触時間は、
例えば、珪素含有沈着物の所望の厚さに応じて選択し得
る。通常、接触時間は10-3秒〜 1分である。
【００１８】ガス状珪素化合物は大気圧下及び室温でガ
ス状の化合物であり得る。しかしながら、この化合物は
上記と同一の圧力及び温度条件下で固体又は液体である
化合物であることができ、後にこれを蒸発させる。
【００１９】本発明で使用し得る珪素化合物としては、
式：Sin H2n+2（式中のn は1 〜4の数を表す）の線状
又は分岐状水素化珪素、例えば、モノシラン（ SiH
4 )、ジシラン又はトリシラン；SiCl4 、 SiH2 Cl2 、
SiH3 Cl又は SiHCl3 のごときハロゲン化水素化珪素；
テトラエトキシシランのごときアルコキシシラン又はオ
ルガノシロキサンが挙げられる。モノシラン（ SiH4 )
は本発明で使用するのに好ましい珪素化合物である。
【００２０】本発明の方法により得られる珪素含有沈着
物の種類は、例えば、支持体の種類、ガス状珪素化合物
の種類及び操作中の酸素の存在又は不存在により変動さ
せ得る。この沈着物は二酸化珪素 SiO2 、又は、酸素の
量が凖化学量論的な(sub-steochiometric)量である珪素
酸化物から構成され得る。珪素を金属支持体の表面に沈
着させそして該表面に移行させる(migrate) ことによ
り、珪素と上記支持体を構成する金属の１種又はそれ以
上との合金を形成させ得る。珪素含有沈着物は、例え
ば、被膜の形であり得る。
【００２１】本発明の方法によって処理される金属支持
体は、特に水、水蒸気又は酸素により腐蝕され得る任意
の金属であり得る。例えば、金属支持体は鉄、ニッケ
ル、亜鉛、アルミニウム、銅、銀又はこれらの金属の少
なくとも１種を含有する合金、例えば、銀と亜鉛の合金
又はスチールであり得る。
【００２２】支持体は厚さが約 5mm以下であり得るシー
ト又はストリップであり得る。
【００２３】支持体は、金属被膜(metallic film) で金
属化するか又は金属沈着物で金属化した重合体支持体(p
olymer support)であり得る；この場合、工程(1) 及び
(2)は上記金属被膜又は金属沈着物の自由表面(free sur
face)で行われる；金属沈着物は通常、25ナノメーター
以下の厚さを有する。上記の重合体支持体は、重合体フ
ィルムの厚さが約 250μm 以下、好ましくは、6 〜40μ
m 、通常、10〜40μmであり得る、金属化重合体フィル
ムの形であり得る。かかる重合体支持体を構成し得る重
合体としては、ポリエチレン又はポリプロピレンのごと
きポリオレフィン；ポリエステル、ポリアミド、ポリカ
ーボネート又はポリ塩化ビニルが挙げられる。かかる金
属化重合体支持体は真空蒸発のごとき既知の方法により
得ることができる。
【００２４】本発明の他の要旨によれば、金属シートの
ごとき金属支持体、又は、金属被膜で金属化するか又は
金属沈着物で金属化した重合体支持体のごとき金属支持
体の耐蝕処理を行う方法において、(1) 上記金属支持体
表面を、誘電体バリアーを使用する放電、例えばコロナ
放電により処理する工程；及び(2) 上記金属支持体表面
を、ガス状珪素化合物を含有する雰囲気に暴露する工
程；を同時に又は連続的に行うことにより、上記支持体
の金属表面に珪素を含有する沈着物を形成させること、
及び、工程 (1)及び (2)を 10,000 Pa より高い圧力
下、好ましくは、大気圧下で行うことを特徴とする、金
属支持体の耐蝕処理方法が提供される。
【００２５】本発明によれば、更に、金属被膜で金属化
するか又は金属沈着物で金属化した重合体支持体であっ
て、その自由表面が二酸化珪素又は準化学量論的な量の
酸素を含有する珪素酸化物からなる沈着物を含有するこ
とを特徴とする重合体支持体が提供される。かかる金属
化重合体支持体は前記した方法で製造し得る。重合体支
持体及び金属被膜又は金属沈着物の特性と性質は前記し
たごときものである。
【００２６】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。実施例 真空蒸発法により銀と亜鉛の合金で金属化した、厚さ12
μm 、幅10cmのPET （ポリエチレンテレフタレート）リ
ボンを、コロナ放電による処理を行うための装置を使用
して、この装置の電極と対向電極との間を連続的に通過
させることにより処理した。電極間に約6000ボルトの電
圧を印加した；従って、周波数は約20〜25KHz であっ
た。リボン上に設置した電極は金属コアを包囲するアル
ミナのチューブから作成した。
【００２７】対向電極は平担であり、リボンの巻出し(u
nwinding) の支持体としての働きをした。電極の間隔は
約 2mmであった。電極と対向電極を密閉容器（enclosur
e)内に設置し、この容器に99容量％のアルゴンと 1容量
％のシランからなるガス混合物を 3■/ 分の速度で導入
した。
【００２８】電極と対向電極の間でのリボンの巻出し速
度は 5m/分であった。
【００２９】かく処理された金属化PET リボンの耐腐蝕
性を明らかにするために、このリボンを水蒸気で飽和さ
れた雰囲気に室温で 3日間暴露した。
【００３０】ついで、リボンに光ビームを投光すること
により腐蝕の程度を測定した。光透過率は 2％であっ
た。
【００３１】比較のため、本発明の処理を行わなかった
上記と同一の金属化PET リボンを上記と同一の試験にか
けた場合、光透過率は98％であった；このことはPET リ
ボンの表面に存在する金属被膜がかなり失われたことを
示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボアール・パスカル フランス国．91210・ドラヴエイル．ア レー・デ・パストーロー．７ (56)参考文献 特開 平４−358069（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−755（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 16/56 B32B 1/00 - 35/00

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属支持体表面に珪素含有沈着物を形成
    させる方法において、下記の工程： (1) 上記金属支持体の表面を誘電体バリアーを使用する
    放電により処理する工程；及び (2) 上記金属支持体の表面をガス状珪素化合物を含有す
    る雰囲気に暴露する工程； を同時に又は連続的に行うこと、及び、工程(1)及び(2)
    を10,000 Paより高い圧力下で行うことを特徴とする、
    金属支持体表面に珪素含有沈着物を形成させる方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも工程(1)を50,000〜120,000 P
    aの圧力下、好ましくは、大気圧下で行う、請求項１に
    記載の方法。
  3. 【請求項３】 工程(1)及び(2)を0〜80℃の温度、好ま
    しくは、0〜35℃の温度で行う、請求項１又は２に記載
    の方法。
  4. 【請求項４】 誘電体バリアーを使用する放電はコロナ
    放電である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記金属支持体表面を誘電体バリアーを
    使用する放電により処理する帯域に、ガス状珪素化合物
    を含有する雰囲気を供給することにより、工程(1)及び
    (2)を同時に行う、請求項１〜４のいずれかに記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 空気のごとき酸素含有ガス、窒素、アル
    ゴン又はヘリウムのごとき不活性ガス、又は、これらの
    ガスの混合物中で工程(1)を行うこと、金属支持体表面
    をガス状珪素化合物を含有する雰囲気に暴露することに
    より工程(2)を行うこと、そして、上記雰囲気を工程(1)
    を行う帯域の後の帯域に存在させることにより、工程
    (1)及び(2)を連続的に行う、請求項１〜５のいずれかに
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 ガス状珪素化合物を含有する雰囲気は、
    窒素、アルゴン又はヘリウムのごとき不活性ガスの少な
    くとも１種を更に含有する、請求項１〜６のいずれかに
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記雰囲気中のガス状珪素化合物の量は
    0.01〜5容量％、好ましくは、0.1〜2容量％である、請
    求項１〜７のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記珪素化合物は式：SinH2n+2（式中の
    nは1〜4の数を表す）の線状又は分岐状水素化珪素、ハ
    ロゲン化水素化珪素、テトラエトキシシランのごときア
    ルコキシシラン又はオルガノシロキサンである、請求項
    １〜７のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 水素化珪素はモノシラン(SiH4)であ
    る、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記金属支持体は、鉄、ニッケル、亜
    鉛、アルミニウム、銅、銀、又は、これらの金属の少な
    くとも１種を含有する合金、例えば、銀と亜鉛の合金又
    はスチールである、請求項１〜１０のいずれかに記載の
    方法。
  12. 【請求項１２】 金属支持体はシート又はストリップの
    形である、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 金属支持体は金属被膜で金属化するか
    又は金属沈着物で金属化した重合体支持体であり、工程
    (1)及び(2)を上記金属被膜又は金属沈着物の自由表面で
    行う、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 重合体支持体はポリエチレン又はポリ
    プロピレンのごときポリオレフィン、ポリエステル、ポ
    リアミド、ポリカーボネート又はポリ塩化ビニルからな
    る、請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記金属沈着物は、二酸化珪素、又
    は、準化学量論的な量の酸素を含有する珪素酸化物であ
    る、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記金属沈着物は被膜の形である、請
    求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
  17. 【請求項１７】 金属シートのごとき金属支持体、又
    は、金属被膜で金属化するか又は金属沈着物で金属化し
    た重合体支持体のごとき金属支持体の耐蝕処理を行う方
    法において、 (1) 上記金属支持体表面を誘電体バリアーを使用する放
    電により処理する工程；及び (2) 上記金属支持体表面をガス状珪素化合物を含有する
    雰囲気に暴露する工程；を同時に又は連続的に行うこと
    により、上記支持体の金属表面に珪素含有沈着物を形成
    させること、及び、工程(1)及び(2)を10,000 Paより高
    い圧力下で行うことを特徴とする、金属支持体の耐蝕処
    理方法。
JP14447493A 1992-06-17 1993-06-16 金属支持体表面に珪素含有沈着物を形成させる方法および金属支持体の耐蝕処理方法 Expired - Lifetime JP3403219B2 (ja)

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FR9207377A FR2692598B1 (fr) 1992-06-17 1992-06-17 Procédé de dépôt d'un film contenant du silicium à la surface d'un substrat métallique et procédé de traitement anti-corrosion.
FR9207377 1992-06-17

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