JP4348877B2

JP4348877B2 - プラズマ処理方法

Info

Publication number: JP4348877B2
Application number: JP2001159097A
Authority: JP
Inventors: 康志澤田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2021-05-28
Also published as: JP2002346493A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、箱や袋や管（パイプ）など形状を有する部材の内面の表面処理を行うためのプラズマ処理方法であって、特に、ガラスや合成樹脂で形成される瓶（ボトル）やトレー等の食品容器や医療部材の内面及び該部材の中に封入された他の部材の表面を表面処理又は殺菌処理するために好適に用いることができるプラズマ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、箱や管など形状を有する部材の内面を活性化したガス（プラズマ）で表面処理すること、例えば、部材の内面に付着した有機物等の汚染物を除去することなど行われている。このような表面処理の一例として、特開昭５７−１２０３２号公報には、活性化したガスを瓶等の部材の開口から部材の内部に吹き込むようにすることが開示されている。
【０００３】
また、特開平４−３３４５４３号公報には、絶縁体管の外周に複数個のリング状電極を設け、絶縁体管の内側に希ガス等を流通させながら電極間に電圧を印加することによって、絶縁体管の内側にグロー放電プラズマを発生させ、このプラズマで絶縁体管の内面を表面処理することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開昭５７−１２０３２号公報に記載の方法では、内部に小さな空間を有する部材にあってはその内面全体をほぼ均一（均質）に表面処理することができる。しかし、内部に大きな空間を有する部材の内面を表面処理しようとした場合には、開口部近傍の内面にしか十分な表面処理ができないものであった。この原因は、活性化したガスが開口部から部材の内部に吹き込まれてから部材の内部全体に広がるまでに時間を要し、その間に活性化したガスが失活して活性を失い、開口部から離れた箇所の内面に達しても十分な表面処理を行うことができないためである考えられる。従って、部材の内面全体に均一な表面処理を行うことができないという問題があった。
【０００５】
また、上記特開平４−３３４５４３号公報に記載の方法では、電極を設けた部分にしかプラズマが生成されないので、表面処理される部分（エリア）が電極を設けた部分に限定されてしまい、絶縁体管の内面全体に均一な表面処理を行うことができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、部材の内面全体に均一な表面処理を施すことができるプラズマ処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理方法は、ガスバリア性を有する絶縁性部材１の内部に、多孔体にしみこませた揮発性物質７を配置し、この絶縁性部材１の内部をガス２で充満した後、絶縁性部材１を密閉し、大気圧近傍の圧力下において、この絶縁性部材１に電磁波４を照射することにより絶縁性部材１の内部に充満したガス２を活性化することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係るプラズマ処理方法は、請求項１の構成に加えて、絶縁性部材１の内面を殺菌することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係るプラズマ処理方法は、請求項１又は２の構成に加えて、絶縁性部材１の内部に他の部材３を配置することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至３のいずれかの構成に加えて、絶縁性部材１が合成樹脂で形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至４のいずれかの構成に加えて、絶縁性部材１がペットボトル６であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、揮発性物質が過酸化水素であることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
本発明のプラズマ処理方法で表面処理される絶縁性部材１としては、ガスの通過がほとんどないガスバリア性を有し、且つ電気的な絶縁性を有する材料で形成されたものであれば何でも良く、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の合成樹脂やガラスなど材料を例示することができる。また、絶縁性部材１は箱状、袋状、管状（筒状）、瓶状などの内部に空間を有している形状に形成したものであれば何でも良い。
【００１６】
ガス２としては、希ガス、窒素ガス、空気などをそれぞれ単独で用いたりあるいは併用したりすることができる。また、希ガス、窒素ガス、空気の少なくとも一つを主体とし、これに必要に応じて一つあるいは複数種の反応性を有する反応性ガスを添加した混合ガスを用いても良く、反応性ガスを含有するガス２を用いることによって、例えば、絶縁性部材１の内面に存在する有機物のクリーニングや金属酸化物の還元効果を実現することができる。希ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどを使用することができるが、放電の安定性や経済性を考慮すると、アルゴンやヘリウムを用いるのが好ましい。また、反応性ガスの種類は処理の内容によって任意に選択することができ、例えば、酸素、空気、ＣＯ₂、Ｎ₂Ｏなどの酸化性ガス、ＣＦ₄などのフッ素系ガス、水素、アンモニアなどの還元性ガスを用いることができる。反応性ガスの添加量は主体の全量に対して１０体積％以下、好ましくは０．１〜５体積％の範囲である。反応性ガスの添加量が０．１体積％未満であれば、目的とするプラズマ処理の効果が低くなる恐れがあり、反応性ガスの添加量が１０体積％を超えると、グロー状の放電が不安定になる恐れがある。
【００１７】
また、該絶縁性部材１の内部に揮発性物質を配置することもできる。これは例えば、布状物質（例えば、脱脂綿など）やシリカゲル、ゼオライトモレキュラーシーブのような多孔体に揮発性物質をしみこませ、これを該絶縁性部材１の内部に配置する。そして、この揮発性物質に電磁波を照射すると、一部揮発した物質が放電により活性な状態になり、処理効果が大きくなるものである。揮発性物質としては特に限定しないが、過酸化水素水は殺菌に効果がある。また、エタノールやアセトンなどの有機物質を用いることによっても表面処理効果が向上する。
【００１８】
そして、上記のような絶縁性部材１の内面をプラズマ処理にて表面処理するにあたっては次にようにして行う。まず、絶縁性部材１の内部にガス２を注入して充満させる。この時、絶縁性部材１が開口部を有するものであれば、その開口部からガス２を注入すればよいが、絶縁性部材１に開口部が無い場合はガス注入用の孔あけをあけて、ここからガス２を絶縁性部材１の内部に注入する。また、絶縁性部材１の内部に充満させるガスは未活性であっても良いし、活性化されているものであっても良い。
【００１９】
次に、絶縁性部材１の上記の開口部を閉塞して絶縁性部材１の内部を密閉することにより、ガス２が漏れないように絶縁性部材１の内部にガス２を封入する。この時、合成樹脂製の袋のように絶縁性部材１が保形性の小さいものである場合はその開口部をゴムバンド等の締結具１２で縛って閉塞することができ、また、絶縁性部材１がある程度保形性を有するものであればその開口部に合成樹脂等の絶縁性材料を詰めて閉塞することができる。さらに、絶縁性部材１が箱状（容器）に形成されている場合はその開口部に蓋等を取着して閉塞することができる。
【００２０】
この後、大気圧近傍の圧力下（９３．３〜１０６．７ｋＰａ（７００〜８００Ｔｏｒｒ））において、ガス２を充満させて封入した絶縁性部材１に電磁波４を照射する。電磁波４としては例えば１０ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数を有する高周波やマイクロ波を用いることができるが、これに限定されるものではなく、電磁波４の周波数などの照射条件はガスの組成等に応じて絶縁性部材１の内部に放電を発生させることができるように設定すればよい。図１に本発明で使用するプラズマ処理装置の一例を示す。このプラズマ処理装置は、電気的にシールドされた処理容器１０の内部に電磁波発生器１１を備えて形成されるものである。そして、処理容器１０内にガス２を充満させた絶縁性部材１を入れた後、矢印で示すように、電磁波発生器１１から絶縁性部材１に電磁波４を照射し、このエネルギーで絶縁性部材１の内部でグロー状の放電を発生させてガス２を活性化させる。これにより、絶縁性部材１の内部で活性化したガス２、すなわち、ラジカルやイオン等を含むプラズマが絶縁性部材１の内面と接触することになり、絶縁性部材１の内面をプラズマ処理により表面処理（クリーニングや殺菌処理）することができるものである。尚、このように絶縁性部材１の内面を表面処理する時に、処理容器１０の内部に活性化したガスを充満させることにより、絶縁性部材１の外面を内面と同時に表面処理してもよい。また、絶縁性部材１の内面を表面処理する時に、処理容器１０の内部に未活性のガスを充満させ、この未活性のガスを電磁波発生器１１から発生させた電磁波により活性化し、活性化したガスにより絶縁性部材１の外面を内面と同時に表面処理してもよい。
【００２１】
上記のように本発明では、活性化したガスを絶縁性部材１の開口部から吹き込んで絶縁性部材１の内面を表面処理するのではなく、絶縁性部材１にガスを充満させて封入した後、電磁波を照射することにより絶縁性部材１の内部で活性化したガスを生成し、この活性化したガスで絶縁性部材１の内面を表面処理するので、絶縁性部材１の内部が大きな空間であっても、活性化したガス２を絶縁性部材１の内部の全体に亘って発生させて、絶縁性部材１の内面全体に活性化したガス２を到達させて接触させることができ、均一（均質）な表面処理を行うことができるものである。また、絶縁性部材１が蛇腹状などの歪な形状に形成されていて絶縁性部材１の内面が凹凸面で構成されている場合、開口部から活性化したガスを吹き込む方法では凹面の部分に活性化したガスが到達しにくくて十分な表面処理を行うことができないが、本発明では絶縁性部材１にガスを充満させて封入することにより凹面の部分にまでガスを到達させた後、電磁波を照射することにより絶縁性部材１の内部で活性化したガスを生成しているので、凹面の部分にも活性化したガス２を十分に接触させることができ、絶縁性部材１の内面全体を均一に表面処理することができるものである。また、上記特開平４−３３４５４３号公報に記載の方法では、ガスを絶縁体管の内側で流通させているために、ガスの流れにより放電が不安定になることがあるが、本発明では絶縁性部材１の内部でガス２の流れがほとんど無いので、絶縁性部材１の内部で発生するグロー状の放電が不安定になることがなく、均一で安定した表面処理を継続的に行うことができるものである。
【００２２】
図２に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理方法は絶縁性部材１が飲料水等を入れるためのペットボトル（ポリエチレンテレフタレート製の食品容器）６であって、その内面を殺菌処理する方法を示すものである。この場合、上記と同様にしてペットボトル６の内部にガス２を注入して充満させるが、これよりも前に予めペットボトル６の内部に過酸化水素などの揮発性物質７を適量（少量）入れておくようにする。揮発性物質７としては上記と同様のものを使用することができ、例えば、ゼオライト系モレキュラーシーブ等の多孔体に３４％過酸化水素水を充填したものを絶縁性部材１の内部に配置するようにする。そして、ペットボトル６の開口部をキャップ１３で蓋した後、上記と同様にして電磁波４を照射してプラズマ処理を行うものであるが、これと同時に揮発性物質７が揮発して絶縁性部材１の内面に殺菌などの作用を及ぼすものであり、この揮発性物質７の作用によっても絶縁性部材１の内面に表面処理を施すことができるものである。
【００２３】
この実施の形態では、絶縁性部材１の内面を活性化したガス２で表面処理すると同時に、揮発性物質７により絶縁性部材１の内面を表面処理することができ、表面処理を短時間でより効果的に行うことができるものである。また、殺菌とは別に、ペットボトル６の内面に例えばダイヤモンド状炭素やアルミナ、シリカ、チタニアなどの無機質薄膜または金属薄膜を形成する前に、上記のような表面処理を行うことにより、薄膜との密着力を高める効果もある。その場合、揮発性物質７は必ずしも必要ではないが、エタノールやアセトンなどを揮発性物質７として用いることもできる。上記のような薄膜は、絶縁性部材１のガスバリア性の付与及び向上に効果がある。尚、従来から紫外線照射による殺菌が行われているが、この場合は、絶縁性部材１が透明である必要がある。しかし、本発明では不透明の絶縁性部材１であってもその内面を表面処理することができるものである。
【００２４】
図３には他の実施の形態を示す。このプラズマ処理方法は、箱形に形成される絶縁性部材１の内部に他の部材３を配置した状態で、上記と同様のプラズマ処理を行う例を示すものである。その他の構成は上記実施の形態と同様である。絶縁性部材１の内部に配置する他の部材３としては、外面に表面処理を施したいものであれば任意のものを用いることができ、例えば、半導体チップなどを実装するためのリードフレームや回路基板などを挙げることができる。尚、上記のリードフレームや回路基板は半導体チップを実装した後、ワイヤボンディングや樹脂封止されるものであるが、この時にリードフレームや回路基板の回路のワイヤボンディング性や封止樹脂との密着性を向上させるために、有機物の除去などの表面処理（クリーニング）が必要である。
【００２５】
この実施の形態では、内面に表面処理が必要な絶縁性部材１と外面に表面処理が必要な他の部材３とを同時にプラズマ処理することができ、二つの部材に対して表面処理を短時間でより効果的に行うことができるものである。
【００２６】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、ガスバリア性を有する絶縁性部材の内部に、多孔体にしみこませた揮発性物質を配置し、この絶縁性部材の内部をガスで充満した後、絶縁性部材を密閉し、大気圧近傍の圧力下において、この絶縁性部材に電磁波を照射することにより絶縁性部材の内部に充満したガスを活性化するので、活性化したガスを絶縁性部材の内部の全体に亘って発生させて、絶縁性部材の内面全体に活性化したガスを到達させて接触させることができ、絶縁性部材の内部が大きな空間であっても、絶縁性部材の内面全体に均一な表面処理を行うことができるものである。また、多孔体にしみこませた揮発性物質を絶縁性部材の内部に配置するので、活性化したガスによる絶縁性部材の内面の表面処理と同時に、揮発した揮発性物質によっても絶縁性部材の内面の表面処理を行うことができ、表面処理を短時間でより効果的に行うことができるものである。
【００２７】
また、本発明の請求項２の発明は、絶縁性部材の内部を殺菌するので、絶縁性部材の内面全体を均一に殺菌することができるものである。
【００２８】
また、本発明の請求項３の発明は、絶縁性部材の内部に他の部材を配置するので、内面に表面処理が必要な絶縁性部材と外面に表面処理が必要な他の部材とを同時にプラズマ処理することができ、二つの部材に対して表面処理を短時間でより効果的に行うことができるものである。
【００２９】
また、本発明の請求項６の発明は、絶縁性部材の内部に揮発性物質を配置するので、活性化したガスによる絶縁性部材の内面の表面処理と同時に、揮発した揮発性物質によっても絶縁性部材の内面の表面処理を行うことができ、表面処理を短時間でより効果的に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】同上の他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】同上の他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１絶縁性部材
２ガス
３他の部材
４電磁波
６ペットボトル
７揮発性物質

Claims

ガスバリア性を有する絶縁性部材の内部に、多孔体にしみこませた揮発性物質を配置し、この絶縁性部材の内部をガスで充満した後、絶縁性部材を密閉し、大気圧近傍の圧力下において、この絶縁性部材に電磁波を照射することにより絶縁性部材の内部に充満したガスを活性化することを特徴とするプラズマ処理方法。
絶縁性部材の内面を殺菌することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
絶縁性部材の内部に他の部材を配置することを特徴とする請求項１又２に記載のプラズマ処理方法。
絶縁性部材が合成樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
絶縁性部材がペットボトルであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
揮発性物質が過酸化水素であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプラズマ処理方法。