JPH10287757A - プラズマ重合膜の製造方法 - Google Patents
プラズマ重合膜の製造方法Info
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- JPH10287757A JPH10287757A JP9095934A JP9593497A JPH10287757A JP H10287757 A JPH10287757 A JP H10287757A JP 9095934 A JP9095934 A JP 9095934A JP 9593497 A JP9593497 A JP 9593497A JP H10287757 A JPH10287757 A JP H10287757A
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Abstract
気として使用し、大気圧近傍の圧力下で放電プラズマを
発生させ、不飽和アルコールのプラズマ重合を従来より
も高速に行う方法を提供する。 【解決手段】大気圧近傍の圧力下で、かつアルゴン及び
不飽和アルコールからなる雰囲気中で、対向する一対の
電極間に電圧を印加することによりプラズマを発生さ
せ、基材表面にプラズマ重合膜を形成する。このとき、
電流密度を5〜40mA/cm2 とし、かつこの電流密
度の不飽和アルコール濃度(vol%)に対する比を
2.5〜80とする。また、上記アルゴンに換えて窒素
としてもよく、この場合、電流密度を10〜120mA
/cm2 とし、かつこの電流密度の不飽和アルコール濃
度(vol%)に対する比を5.0〜240とする。
Description
下における放電プラズマを利用したプラズマ重合膜の形
成方法に関する。
ることによって発生するプラズマを用い、プラズマ重合
により表面改質を行う方法が実用化されている。特に、
親水性プラズマ重合膜の形成方法は穂積らによる高分子
論文集,Vol.42,No.12,pp.881-890 及び Vol.52,No.2,p
p.76-82 に開示されている。しかし、この方法では重合
膜の膜形成速度が約8Å/secと遅い。また、親水性
プラズマ重合膜を形成する方法として、大気圧近傍の圧
力下で、アルゴン並びにヘリウムおよび/またはアセト
ンの雰囲気中で発生させたプラズマにより処理を行う方
法が特開平4−74525号公報に開示されている。
提案方法においては、高価なヘリウムガスをガス雰囲気
として使用しており、工業的に用いるには不利であると
いう問題もある。
で、ヘリウムより安価なアルゴンや窒素をガス雰囲気と
して使用し、大気圧近傍の圧力下で放電プラズマを発生
させ、不飽和アルコールのプラズマ重合を従来よりも高
速に行う方法を提供することを目的としている。
め、本発明のプラズマ重合膜の製造方法は、大気圧近傍
の圧力下において対向する一対の電極間に電圧を印加す
ることによりプラズマを発生させ、基材表面にプラズマ
重合膜を形成する方法であって、アルゴン及び不飽和ア
ルコールからなる雰囲気中で、電流密度を5〜40mA
/cm2 とするとともに、当該電流密度の上記不飽和ア
ルコール濃度(vol%)に対する比を2.5〜80と
することによって特徴付けられている。
よく、この窒素及び不飽和アルコールからなる雰囲気中
では、電流密度を10〜120mA/cm2 とするとと
もに、当該電流密度の上記不飽和アルコール濃度(vo
l%)に対する比を5.0〜240とすることが好まし
い。
おいては、大気圧近傍の圧力下において高電流密度の放
電プラズマを発生させることができ、しかも安定した処
理が可能である。さらにこれらのガスはヘリウムに比較
して安価であるので工業上大きな優位性を有する。
単位面積あたりの電流を言う。本発明のアルゴン及び不
飽和アルコールからなる雰囲気中でのプラズマ重合で
は、電流密度は5〜40mA/cm2 が好ましいが、よ
り好ましくは10〜30mA/cm2 である。この電流
密度が5mA/cm2 未満では、モノマーの重合反応が
進行しにくく、固体膜の形成に至らず油状物質が生成さ
れてしまう。一方、電流密度が40mA/cm2 を超え
ると気相中で粒子物質が生成する反応が進行し、処理基
材上に粉末が堆積してしまう。
からなる雰囲気中でのプラズマ重合では、電流密度は1
0〜120mA/cm2 とすることが好ましいが、より
好ましくは50〜110mA/cm2 である。この電流
密度が10mA/cm2 未満では、モノマーの重合反応
が進行しにくく、固体膜の形成に至らず油状物質が生成
されてしまう。一方、電流密度が120mA/cm2 を
超えると気相中で粒子物質が生成する反応が進行し、処
理基材上に粉末が堆積してしまう。
ールからなる雰囲気中でのプラズマ重合では、電流密度
の上記不飽和アルコール濃度(vol%)に対する比を
2.5〜80とすることが好ましい。この比が2.5未
満では固体膜の形成に必要なエネルギがアルコールモノ
マーに分解されず、固体膜が形成されずに油状物質が生
成されてしまう。一方、この比が80を超えるとアルコ
ールモノマーに過剰なエネルギが投入される状態とな
り、気相中で粒子物質が生成する反応が進行し、処理基
材上に粉末が堆積してしまう。
からなる雰囲気中でのプラズマ重合では、電流密度の上
記不飽和アルコール濃度(vol%)に対する比を5.
0〜240とすることが好ましい。この比が5未満では
固体膜の形成に必要なエネルギがアルコールモノマーに
分解されず、固体膜が形成されずに油状物質が生成され
てしまう。一方、この比が240を超えるとアルコール
モノマーに過剰なエネルギが投入される状態となり、気
相中で粒子物質が生成する反応が進行し、処理基材上に
粉末が堆積してしまう。
ルとしては、主鎖に二重結合または三重結合を有する不
飽和アルコール類が挙げられるが、一級アルコールとし
ては、2-プロピン-1- オール(プロパギルアルコー
ル)、2-プロペン- 1-オール(アリルアルコール)、3-
ブチン-1- オール、2-ブチン-1- オール、2-ブチン-1,4
-ジオール、3-ブテン-1- オール、2-ブテン-1,4- ジオ
ール、4-ペンチン-1- オール、4-ペンテン-1- オール、
5-ヘキシン-1- オール、5-ヘキセン-1- オール、4-ヘキ
セン-1- オール、3-ヘキセン-1- オール、2-ヘキセン-1
- オール等が挙げられる。二級アルコールとしては、3-
ブテン-2- オール、1-ペンテン-3- オール、3-ペンテン
-2- オール、4-ペンテン-2- オール、1-ヘキセン-3- オ
ール、1-オクチン-3- オール等が挙げられる。三級アル
コールとしては、2-メチル-3- ブチン-2- オール、3-メ
チル-1- ペンチン-3- オール等が挙げられる。しかし、
後述する理由により、2-プロピン-1- オール(プロパギ
ルアルコール)、2-プロペン-1-オール(アリルアルコ
ール)が好ましい。なお、これらのアルコールは、常温
・常圧で液体であるので、加熱、減圧等での手段により
気化させて用いる。
マ重合を行うと、高エネルギ状態のプラズマ中でモノマ
ーやオリゴマー中の水酸基が脱離しやすく親水性膜の形
成が困難である。この脱離を見込んでモノマーの選択
は、モノマー1分子中の酸素含有率が高いものの中から
行われることが望ましい。また、分子中の炭素・炭素結
合のうち、不飽和結合の割合が高いモノマーを選択する
ことが望ましい。これは、重合速度や架橋度を高める効
果や、重合反応に要するプラズマの電子エネルギが低レ
ベルで済み、酸素の脱離を減少させる効果がある。以上
の理由により不飽和アルコール類の中から、二重結合ま
たは三重結合を有する最も単純な鎖式アルコールである
2-プロピン-1- オール(プロパギルアルコール)、2-プ
ロペン- 1-オール(アリルアルコール)が選択されるこ
とが望ましい。
0〜800Torrの圧力下をいい、中でも圧力調整が
容易で装置が簡便になる700〜780Torrの圧力
範囲とすることが好ましい。
もいずれか一方の電極の対向面に固体誘電体を設置する
ことが好ましい。この場合、一対の電極の一方の対向面
に固体誘電体を設置した場合は、一方の電極の対向面に
設置された固体誘電体と他方の電極との間に、また双方
の電極の対向面に固体誘電体を設置した場合は、固体誘
電体同士の間に、基材を配置して処理を行うようにす
る。
方又は双方に設置する際は、固体誘電体と設置される側
の電極が密着し、かつ、接する電極の対向面を完全に覆
うようにする。固体誘電体によって覆われずに電極同士
が直接対向する部位があると、そこからアーク放電が生
じるためである。
オロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラス
チック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸
化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン
酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。
ィルム状でもよいが、厚みが0.05〜4mmであるこ
とが好ましい。厚すぎると放電プラズマを発生するのに
高電圧を要し、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起こ
りアーク放電が発生するためである。
いては、一対の電極間にパルス電界を印加することが、
用いる雰囲気ガスの自由度を増大させ得ることから好ま
しい。従って、本発明の方法では、上記一対の電極間に
パルス電圧を印加することによりパルス電界を形成す
る。この場合、パルス電界の立ち上がりおよび/または
立ち下がり時間が、ともに40ns〜100μsの範囲
で、かつそのパルス電界の強さが1〜100kV/cm
の範囲であることが好ましい。さらに、パルス電界の立
ち上がりおよび/または立ち下がり時間はより好ましく
は50ns〜5μsである。この立ち上がりおよび/ま
たは立ち下がり時間について、40ns未満は現実的で
なく、100μsを超えると放電状態がアークに移行し
やすく不安定なものとなる。
圧変化の向きが連続して正である時間をいい、立ち下が
り時間とは、電圧変化の向きが連続して負である時間を
指すものとする。
満であると表面処理に用いる場合には所要時間が長くな
り、100kV/cmを超えるとアーク放電が発生する
ため好ましくない。
ルス波形の形成時間が1μs〜1000μsの範囲で、
かつその周波数が1kHz〜100kHzの範囲である
ことが好ましいが、より好ましくは、3μs〜200μ
sである。ここで、ひとつのパルス波形の形成時間と
は、図1に示すようにON・OFFが繰り返されるパル
ス電界における1つのパルス波形の持続時間、換言すれ
ばパルスデューティ時間を言う。
に時間がかかりすぎ、100kHzを超えるとアーク放
電が発生しやすくなる。また、ひとつのパルス波形の形
成時間が1μs未満であると放電が不安定なものとな
り、1000μsを超えるとアーク放電に移行しやすく
なる。
間及びターンオフ時間が500ns以下である半導体素
子により高電圧直流を変換した高電圧パルスを印加して
形成することが好ましい。
電の発生を避けるために、対向電極間の距離が略一定と
なる構造が好ましい。この条件を満たす電極構造として
は、平行平板型、円筒対向平板型、球対向平板型、双曲
面対向平板型、同軸円筒型構造等が挙げられる。
印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮し
て決定されるが、1〜50mmであることが好ましい。
1mm未満では、電極間の間隔をおいて設置するのに充
分でない。50mmを超えると、均一な放電プラズマを
発生させることが困難である。
ラズマの発生技術について説明する。本発明において、
電極間に印加する基準のパルス電圧のパルス波形は特に
限定されるものではないが、図2(A),(B)に例示
するようなインパルス型、(C)に例示するような方形
波型、(D)に例示するような変調型等を用いることが
できる。この図2には印加電圧が正負の繰り返しである
ものを例示したが、正又は負のいずれかの極性のみのパ
ルス電圧、いわゆる片波状のパルス電圧を印加してもよ
い。
圧は、そのパルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間
が短いほどプラズマ発生の際のガスの電離が効率よく行
われる。
び立ち下がり時間、および周波数に対し、異なる変調を
行ってもよい。以上のような各条件を満足するパルス電
界を形成するための電源回路の構成例を、図3にブロッ
ク図で示す。また、図4にはその動作の原理を等価的な
回路図によって示す。図4において、スイッチSW1〜
4は図3におけるスイッチングインバータ回路内でスイ
ッチとして機能する半導体素子であり、これらの各素子
として、500ns以下のターンオン時間およびターン
オフ時間を有する半導体素子用いることにより、電界強
度1〜100kV/cm、かつ、パルスの立ち上がり時
間及び立ち下がり時間が40ns〜100μsであるよ
うな高電圧かつ高速のパルス電界を実現することができ
る。
を簡単に説明する。+Eは正極性の直流電圧供給部、−
Eは負極性の直流電圧供給部である。SW1〜4は、上
記した高速半導体素子から構成されるスイッチ素子であ
る。D1〜4はダイオードであり、I1 〜I4 は電荷の
移動方向を示している。
で示す方向に移動して、放電空間の両端に置かれた一対
の電極の一方側(正極性の負荷)を充電する。次に、S
W1をOFFにしてから、SW2を瞬時にONにするこ
とにより、正極性の負荷に充電された電荷がSW2とD
4を通ってI3 の方向に移動する。
を瞬時にONにすると、電荷I2 の方向に移動して他方
側の電極(負極性の負荷)を充電する。更に、SW3を
OFFにしてから、SW4を瞬時にONにすることによ
り、極性の負荷に充電された電荷がSW4とD2を通っ
てI4 の方向に移動する。
示した波形の出力パルスを得ることができる。〔表1〕
にこの動作表を示す。この〔表1〕に示した数値は、図
5の波形に付した数値と対応させてある。
スが高い場合であっても、充電されている電荷を、SW
2とD4またはSW4とD2の動作により確実に放電す
ることができる点、および、高速ターンオンのスイッチ
ング素子であるSW1、SW3を使って高速に充電を行
うことができる点にあり、これにより、立ち上がり時間
および立ち下がり時間の極めて短いパルス状の電圧を、
負荷に対して、つまり一対の電極間に印加することが可
能となる。
いて用いられるパルス電界は、このようにして得られた
パルス電界に対し、直流電界を重畳することを妨げな
い。
ズマを発生させ、あるいはその放電プラズマを用いて表
面処理を行った例を、比較例とともに述べる。なお、得
られた表面処理品について、処理直後の接触角を測定し
た。この時の接触角測定方法は、2μmの水滴を滴下
し、協和界面科学社製の接触角測定装置(商品名CA−
X150)を用いて静的接触角を測定した。 <実施例1>この実施例1で用いた装置を図6に模式的
に示す。この装置では、ガラス製の容量8リットルのチ
ャンバ11内に、上部電極12および下部電極13を対
向配置するとともに、その電極12、13間にパルス電
源15からパルス電圧を印加するように構成した。下部
電極13は絶縁体16を介してチャンバ11に支承する
ことにより、いわゆる電気的に浮かせた状態とした。ま
た、この下部電極13の上面、つまり上部電極13への
対向面には、固定誘電体14を密着した状態で設置し
た。また、容器11には油回転ポンプ(図示せず)を接
続し、その内部の排気を可能とした。本実施例で用いた
上部電極12は8wt%の酸化イットリウムで部分安定
化されたジルコニウムの溶射膜(被誘電率16、膜厚5
00μm)で被覆した電極(ステンレス(SUS30
4)製、大きさ:φ80、厚み80mm、φ1mmの孔
が5mm間隔で配設)を上部電極として使用し、この上
部電極と下部電極(ステンレス(SUS304)製、大
きさ:φ80、厚み80mm)との電極間距離を12m
mの空間中の下部電極上に固体誘電体として、炭素鋼板
(SS41、大きさ:φ140mm,厚み10mm)の
片面にプラズマ溶射法により酸化チタン13%、酸化ア
ルミニウム87%からなる皮膜(被誘電率14、膜厚:
500μm)を形成したものを下部電極上に覆うように
設置し、この上にポリエチレン基材(積水化学工業株式
会社製ポリ袋:NP−70、大きさ:100×100m
m、厚み40μm)を配置した。油回転ポンプで装置内
が1Torrになるまで排気した。
り、アルゴンガス流量990sccmと液体原料供給装
置内気化器により気化したプロパギルアルコール(和光
純薬株式会社製)ガス流量10sccmとを混合したガ
ス(モノマー濃度1.0%)をガス導入管(図示せず)
から容器内に、760Torrになるまで導入した。そ
の後、電極間に8kHz、立ち上がり速度500nse
c、ピーク−ピーク電圧2.5kVのパルス電圧の印加
を5秒間行って放電プラズマを発生させ、これをポリエ
チレン基材に接触させて処理品を得た。電圧印加に伴っ
て発生した放電プラズマは均一な発光状態であった。
mAの電流が流れ、11.7mA/cm2 の電流密度が
得られた。なお、印加したパルス電界の波形を図7に示
す。得られた表面処理品を用いて、上記測定法に基づ
き、処理直後の接触角と、処理後にイオン交換水で1分
間流水で洗浄した後の接触角を評価した。
6.2度である。 <実施例2>実施例1で用いた上部電極と同型のものを
8wt%の酸化イットリウムで部分安定化されたジルコ
ニウムの溶射膜(被誘電率16、膜厚500μm)で被
覆した電極(ステンレス(SUS304)製、大きさ:
φ80、厚み80mm、φ1mmの孔が5mm間隔で配
設)を上部電極として使用し、Arガス流量985sc
cmと液体原料供給装置内気化器により気化したプロパ
ギルアルコール(和光純薬株式会社製)ガス流量15s
ccmとを混合したガス(モノマー濃度1.5%)を用
い、ピーク−ピーク電圧5.5kVの印加電圧で処理を
行った以外は実施例1と同じとした。
Aの電流が流れ、27.2mA/cm2 の電流密度が得
られた。 <実施例3>アルゴンガスに換えて窒素ガスを流量99
0sccmと液体原料供給装置内気化器により気化した
プロパギルアルコール(和光純薬株式会社製)ガス流量
10sccmとを混合したガス(モノマー濃度1.0
%)を用い、ピーク−ピーク電圧9.1kVの印加電圧
で処理を行った以外は実施例1と同じとした。
Aの電流が流れ、50.3mA/cm2 の電流密度が得
られた。 <実施例4>窒素ガスを流量985sccmと液体原料
供給装置内気化器により気化したプロパギルアルコール
(和光純薬株式会社製)ガス流量15sccmとを混合
したガス(モノマー濃度1.5%)を用い、ピーク−ピ
ーク電圧12.8kVの印加電圧で処理を行った以外は
実施例3と同じとした。
mAの電流が流れ、105.6mA/cm2 の電流密度
が得られた。 <実施例5>プロパギルアルコールに換えてアリルアル
コール(和光純薬株式会社製)を用い、ピーク−ピーク
電圧3.3kVの印加電圧で処理を行った以外は実施例
1と同じとした。
mAの電流が流れ、15.8mA/cm2 の電流密度が
得られた。 <実施例6>プロパギルアルコールに換えてアリルアル
コール(和光純薬株式会社製)を用い、ピーク−ピーク
電圧6.7kVの印加電圧で処理を行った以外は実施例
2と同じとした。
Aの電流が流れ、33.4mA/cm2 の電流密度が得
られた。 <実施例7>プロパギルアルコールに換えてアリルアル
コール(和光純薬株式会社製)を用い、ピーク−ピーク
電圧10.3kVの印加電圧で処理を行った以外は実施
例3と同じとした。
mAの電流が流れ、57.4mA/cm2 の電流密度が
得られた。 <実施例8>プロパギルアルコールに換えてアリルアル
コール(和光純薬株式会社製)を用い、ピーク−ピーク
電圧10.3kVの印加電圧で処理を行った以外は実施
例4と同じとした。
mAの電流が流れ、113.2mA/cm2 の電流密度
が得られた。 <比較例1>固体誘電体としてガラス(大きさ:140
×140mm、厚み2mm,被誘電率5)を用い、ピー
ク−ピーク電圧1.5kVの印加電圧で処理を行った以
外は実施例1と同じとした。
mAの電流が流れ、3.5mA/cm2 の電流密度が得
られた。 <比較例2>ピーク−ピーク電圧10.9kVの印加電
圧で処理を行った以外は実施例2と同じとした。
mAの電流が流れ、54.2mA/cm2 の電流密度が
得られた。 <比較例3>固体誘電体としてガラス(大きさ:140
×140mm、厚み2mm,被誘電率5)を用い、ピー
ク−ピーク電圧4.3kVの印加電圧で処理を行った以
外は実施例3と同じとした。
mAの電流が流れ、8.3mA/cm2 の電流密度が得
られた。 <比較例4>8wt%の酸化イットリウムで部分安定化
されたジルコニウムの溶射膜(被誘電率16、膜厚50
0μm)で被覆した電極(ステンレス(SUS304)
製、大きさ:φ80、厚み80mm、φ1mmの孔が5
mm間隔で配設)を上部電極として使用し、プロパギル
アルコールに換えてアリルアルコール(和光純薬株式会
社製)を用い、ピーク−ピーク電圧13.7kVの印加
電圧で処理を行った以外は実施例4と同じとした。
mAの電流が流れ、129.5mA/cm2 の電流密度
が得られた。 <比較例5>Arガス流量930sccmと液体原料供
給装置内気化器により気化したプロパギルアルコール
(和光純薬株式会社製)ガス流量70sccmとを混合
したガス(モノマー濃度7.0%)を用い、ピーク−ピ
ーク電圧2.3kVの印加電圧で処理を行った以外は実
施例1と同じとした。
mAの電流が流れ、10.5mA/cm2 の電流密度が
得られた。 <比較例6>Arガス流量996sccmと液体原料供
給装置内気化器により気化したプロパギルアルコール
(和光純薬株式会社製)ガス流量4sccmとを混合し
たガス(モノマー濃度0.4%)を用い、ピーク−ピー
ク電圧7.6kVの印加電圧で処理を行った以外は実施
例2と同じとした。
Aの電流が流れ、38.5mA/cm2 の電流密度が得
られた。 <比較例7>窒素ガス流量930sccmと液体原料供
給装置内気化器により気化したアリルアルコール(和光
純薬株式会社製)ガス流量70sccmとを混合したガ
ス(モノマー濃度7.0%)を用い、ピーク−ピーク電
圧7.7kVの印加電圧で処理を行った以外は実施例3
と同じとした。
Aの電流が流れ、31.4mA/cm2 の電流密度が得
られた。 <比較例8>窒素ガス流量996sccmと液体原料供
給装置内気化器により気化したアリルアルコール(和光
純薬株式会社製)ガス流量4sccmとを混合したガス
(モノマー濃度0.4%)を用い、ピーク−ピーク電圧
12.8kVの印加電圧で処理を行った以外は実施例4
と同じとした。
mAの電流が流れ、113.1mA/cm2 の電流密度
が得られた。 <実施例9>窒素ガス流量985sccmと液体原料供
給装置内気化器により気化したプロパギルアルコール
(和光純薬株式会社製)ガス流量15sccmとを混合
したガス(モノマー濃度1.5%)を用い、ピーク−ピ
ーク電圧13.2kVの印加電圧で、処理基材にスライ
ドガラス(マツナミガラス社製、マイクロカバーグラ
ス、大きさ:40×50mm、厚み120〜170μ
m)を用い、処理時間を3秒とした以外は実施例2と同
じとした。
mAの電流が流れ、79.7mA/cm2 の電流密度
(電流密度/モノマー濃度=79.7/1.5=53.
1)が得られた。
置:日本電子株式会社製JPS−90SX)を行ったと
ころ、分析チャートからSi原子のピークは認められな
かった。XPSの深さ方向の検出は100Å程度である
ことからガラス基材上に100Å以上の重合膜が形成さ
れていると考えられる。このことより、本発明による成
膜速度は30Å/sec以上と考えられる。 <比較例9>従来の技術で記述した、低温条件下でグロ
ー放電プラズマを発生させて、親水性プラズマ重合膜を
形成する方法(高分子論文集,Vol.42,No.12,pp.881-89
0 及び Vol.52,No.2,pp.76-82 に開示)と同様にしてプ
ロパギルアルコールのプラズマ重合を実施した。
リットル)において、上部電極(ステンレス(SUS3
04)製、大きさ:φ80、厚み80mm、φ1mmの
孔が5mm間隔で配設)12と下部電極(ステンレス
(SUS304)製、大きさ:φ80、厚み80mm)
13との電極間距離を350mmの空間中の下部電極1
3上にポリエチレン基材(積水化学工業株式会社製ポリ
袋:NP−70、大きさ:100×100mm、厚み4
0μm)を配置した。油回転ポンプで装置内が、0.0
4Torrになるまで排気した。
供給装置内気化器により気化したプロパギルアルコール
(和光純薬株式会社製)ガス流量10sccmをガス導
入管から容器内に導入し、0.1Torrの圧力平衡状
態にした。その後、電極間に13.56kHz、ピーク
−ピーク電圧1.64kVの交流電圧を5秒間印加して
放電プラズマを発生させ、これをポリエチレン基材に接
触させて処理品を得た。同様に処理時間を10秒、15
秒にして処理品を得た。各処理において各電圧印加によ
って発生した放電プラズマは均一な発光状態であった。
9と同様に行ったところ、5秒処理品と10秒処理品で
は分析チャートからSi原子のピークは認められたが、
15秒処理品ではSi原子のピークは認められなかっ
た。XPSの深さ方向の検出は100Å程度であること
からガラス基材上に100Å以上の重合膜が形成されて
いると考えられる。このことより、本発明による成膜速
度は6.7Å/sec〜10Å/secの間と考えら
れ、この値は文献に記載してある成膜速度(約8Å/s
ec)とほぼ合致する。このことから、実施例9で求め
た本発明法による成膜速度(30Å/sec以上)は、
従来技術に比べて向上したものであるといえる。
理結果を〔表2〕〔表3〕に示す。
合膜の製造方法によれば、ヘリウムより安価なアルゴン
や窒素をガス雰囲気として使用し、大気圧近傍の圧力下
で放電プラズマを発生させ、不飽和アルコールのプラズ
マ重合を従来よりも高速に行うコトができる。また、表
2および表3から明らかなように、本発明の方法により
形成したプラズマ重合膜によって基材表面の親水性を向
上させることができる。
界を示す図
の図
置の構成を示す模式図
を示す図
Claims (6)
- 【請求項1】 大気圧近傍の圧力下において対向する一
対の電極間に電圧を印加することによりプラズマを発生
させ、基材表面にプラズマ重合膜を形成する方法であっ
て、アルゴン及び不飽和アルコールからなる雰囲気中
で、電流密度を5〜40mA/cm2 とするとともに、
当該電流密度の上記不飽和アルコール濃度(vol%)
に対する比を2.5〜80とすることを特徴とするプラ
ズマ重合膜の製造方法。 - 【請求項2】 大気圧近傍の圧力下において対向する一
対の電極間に電圧を印加することによりプラズマを発生
させ、基材表面にプラズマ重合膜を形成する方法であっ
て、窒素及び不飽和アルコールからなる雰囲気中で、電
流密度を10〜120mA/cm2 とするとともに、当
該電流密度の上記不飽和アルコール濃度(vol%)に
対する比を5〜240とすることを特徴とするプラズマ
重合膜の製造方法。 - 【請求項3】 上記一対の電極間にパルス電圧を印加す
ることによりパルス電界を形成するとともに、そのパル
ス電界の立ち上がりおよび/または立ち下がり時間が、
40ns〜100μsの範囲で、かつそのパルス電界の
強さが1〜100kV/cmの範囲であることを特徴と
する請求項1または2に記載のプラズマ重合膜の製造方
法。 - 【請求項4】 上記パルス電界におけるひとつのパルス
波形の形成時間が1μs〜1000μsの範囲で、かつ
その周波数が1kHz〜100kHzの範囲であること
を特徴とする請求項3に記載のプラズマ重合膜の製造方
法。 - 【請求項5】 上記パルス電界は、ターンオン時間及び
ターンオフ時間が500ns以下である半導体素子によ
り高電圧直流を変換した高電圧パルスを印加して形成す
ることを特徴とする請求項3または4に記載のプラズマ
重合膜の製造方法。 - 【請求項6】 上記一対の電極の少なくともいずれか一
方の対向面に固体誘電体を設置し、一方の電極の対向面
に設置された固体誘電体と他方の電極との間、または一
対の電極の双方の対向面に設置された固体誘電体の間
に、基材を配置して処理を行うことを特徴とする、請求
項1、2、3、4または5に記載のプラズマ重合膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09593497A JP3347973B2 (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | プラズマ重合膜の製造方法 |
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JP09593497A JP3347973B2 (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | プラズマ重合膜の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10287757A true JPH10287757A (ja) | 1998-10-27 |
JP3347973B2 JP3347973B2 (ja) | 2002-11-20 |
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ID=14151111
Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP3347973B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007284649A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-11-01 | Uinzu:Kk | 大気圧プラズマ処理装置及び大気圧プラズマ処理方法 |
JP2009167323A (ja) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Osaka Prefecture Univ | 表面被覆樹脂基体、その製造方法及びその製造装置 |
JP2010215776A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Mitsui Chemicals Inc | 高分子基材のプラズマ処理方法 |
-
1997
- 1997-04-14 JP JP09593497A patent/JP3347973B2/ja not_active Expired - Fee Related
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