JPS58136701A - 微粒子のコーティング方法 - 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】 本発明は微粒子の表面処理方法及びその装置に関するも
のである。

一般に微粒子は種々の用途に用いられており、例えば鉄
の微粒子は記録用磁気テープの磁性材料として広く用い
られているが、この鉄の微粒子は通常空気雰囲下にて保
存されており、このため表面が酸化されてかなり厚い酸
化膜が形成されている。従って鉄の微粒子による記録用
磁気テープの製造においては酸化膜のない鉄の微粒子を
グラスチック等より成るベースチーブに塗布することが
必要とされることから、この微粒子をベースチーブに塗
布する前に当該微粒子に表面の酸化膜を除去するための
表面処理を施すことが必要とされる。

そして表面処理後の、酸化膜が除去された鉄の微（３） 粒子は酸素にふれないようにしてベーステープに塗布さ
れた上やはり酸素にふれないようにして樹脂等により被
覆して記録用磁気１−グが形成される。筐たこの他にも
微粒子にコーティング、前面改質等の表面処理を施すこ
とが広くイ１″なわｒじＣいる。

従来このような微粒子の表面処理方法とし、ては、液体
或いはペースト状の物質を用いる方法が広く行なわれて
いる１つこれは、例えば酸化膜をエツチングするために
は微粒子をアルカリ性水溶液中を通過せしめて酸化膜を
溶解除去する方法、微粒子をコーディングするためには
、微粒子を有機溶液中を通過せしめて表向に樹脂被膜を
形成する方法等である。

しかしながらこのように液体或いはペースト状の物質を
用いる方法においては、通常装置が複雑となり、又２種
類以上の液体を用いて段階的に表冒１ 面処理を行なう必要がある場合には、一つの油体から次
の液体へ順次微粒子を入れなければならないか、その際
酸素にふれさせずに微粒子を移動させるのは極めて困難
であり、酸化防止の必要かめる場合には極めて不利であ
る。捷たこの場合には各液体が混入するおそれがあり、
溶液の使用寿命或いは作用が低下することともなる。ま
た使用済の不要になった液体を廃棄する場合、公害防止
上の観点から相当に安全性の高い処理を施した上廃棄す
ることが要請きれコスト高になる。

本発明者らは、以−ヒのような事情に基き鋭意研究を重
ねた結果、高真空中で微粒子をプラズマ処理することに
よりエツチング、コーティング、表面改質等の各種の表
面処理を容易に達成でき、液体を用いる方法における上
述の欠点を解消することができることを見い出し本発明
を完成するに至った。

本発明の目的は、プラズマの作用により微粒子の表面処
理を均一に行なうことができる微粒子の表面処理方法を
提供することにある。

本発明の他の１的は、プラズマの作用により微粒子の表
面処理を均一に行なうことができる微粒子の表面処理装
置を提供することにある。

（５） 本発明方法の特徴とするところは、プラズマが発生して
いる空間内において、微粒子を転動させ、更に空間を落
下せしめることにより当該微粒子の表面をプラズマ処理
する点にある。

本発明装置の特徴とするところは、微粒子が収納される
回動自在な容器と、この容器内にプラズマを形成するプ
ラズマ発生機構とを有する点にある。

以下本発明を具体的に説明する。

本発明方法においては、プラズマが発生している空間内
において、処理すべき微粒子を転動させながら上昇落下
せしめ、これに前記プラズマを作用せしめて当該微粒子
の表面をプラズマ処理する。

斯かる方法によれば、表面処理にプラズマを用いるため
、前述の液体を用いる方法における欠点を除去すること
ができる上、処理すべき微粒子をプラズマ中を転動させ
ながら上昇落下せしめるため、微粒子の表面処理を表面
全体に亘って均一に行なうことができる。

本発明装置においては、例えば第１図に示すよ（６） うに、例えばガラス等より成る絶縁性の両端開口の円筒
３の当該両端開口をそれぞれ塞ぐよう電極板ＩＡ　、Ｉ
Ｂを兼ねる一対の金属製の側板２Ａ　。

２Ｂを配設して容器４を形成し、前記円筒３の例えば中
心軸Ｘ上に沿って前記側板２Ａ　、２Ｂをそれぞれ貫通
してこれより外方に伸びるガラス等より成る絶縁性の回
動軸５を当該側板２Ａ　、２Ｂに固定して設け、この回
動軸５の両端をこれが水平に位置するよう、真空槽８内
に設けた支持枠７Ａ。

７Ｂにより回動自在に支持せしめて前記容器４を真空槽
８内に配設し、前記回動軸５の一端にはギア等を介して
モーター６を接続し、側板２Ａ、２Ｂには複数の透孔９
を設けて、例えばその一方の側板２Ａの透孔９に接近対
向し得るようその供給口１０を近接して位置せし２めた
、プラズマ形成用ガスを供給するガス供給管１１を設け
ると共に、真空槽８の例えば下底壁８１に排気管１２を
接続して設け、そして側板２Ａ　、２Ｂ　　を兼ねる電
極板ＩＡ　、ＩＢを含み、この電極板ＩＡ　、　ｌｆｌ
の各々にブラシ先端が接触するよう真空槽８に対して固
（７） 定して設けた電極ブラシ１４Ａ　、　１４Ｂと、この電
極ブラシ１４Ａ　、　１４Ｂに接続した電源１３とによ
りプラズマ発生機構１５を構成する。

本発明方法においては、以上のような構成の装置を用い
例えば次のようにして微粒子の表面処理を行なう。即ち
、直径数＋Ａ〜数十数十機粒子から成る集合体を容器４
内に収納し、真空槽８内を例えば真空ポンプ（図示せず
）等により排気して高真空状態とした上でガス供給管１
１よりプラズマ形成用ガスを供給して容器４内に導入す
ると共に、電源１３より電極ブラシ１４Ａ　、　１４Ｂ
を介し７て電極板ＩＡ　、　ｌｆ３に電力を供給して容
器４内にプラズマ形成用ガスのプラズマを形成し、更に
モーター６を駆動せしめて容器４を例えば５Ｑ　ｒ、　
ｐ、　ｍ。

以上好ましくは２０Ｏｒ、　ｐ、　ｍ、以上の回転速度
で回転させながら、容器４内の微粒子に前記プラズマ形
成用ガスのプラズマを作用せしめ、以って微粒子の表面
処理を行なう。

プラズマ形成用ガスとしては、微粒子の表面をコーディ
ングする場合には例えばハイドロカーボン、フルオロカ
ーボン、シラン、オルガノシラン、オルガノメタル等の
微粒子の表面にプラズマ重合膜を形成するものであれば
よく、微粒子の表面を改質する場合例えば水に対する濡
れを良くする場合には酸素、窒素、−酸化炭素、或いは
これらの混合ガスを用いることができ、微粒子の表面を
エンチングする場合、例えば微粒子が金属或いは酸化物
である場合にはパーフルオロメタン、パーフルオロエタ
ン、フッ索ガス等ハロゲンヲ含ｔｒ化合物ガスを用いる
ことができ、微粒子が有機物である場合には酸素を用い
ることができる。

このような方法によれば、容器４を回転せしめるため、
容器４内の微粒子は当該容器４の回転に応じてプラズマ
形成用ガスの７−ラズマ中において転動しながら上昇し
、そして更に自重で落下するようになり、しかもこの上
昇・落下が繰り返さ沃このだめ当該微粒子がその表面全
体に亘り均一にプラズマの作用を受けるようになり、こ
の結果当該微粒子の表面が均一にプラズマ処理される。

また第１図に示した装置によれば、大量の微粒子を（９
） 同時に均一な表面処理をすることができ工業上極めて有
利である上、プラズマ形成用ガスを適宜取り替えてプラ
ズマ条件を変えることにより同一の装置で、エツチング
処理、コーティング処理、表面改質処理等の種々の表面
処理を容易に行なうことができ極めて便利である。

以上において第２図　（イ）及び（ロ）に不すように容
器４を構成する円筒３０内壁３１に当該円筒３の軸と平
行に伸びる複数（図示の例では８個）の細長い板状の攪
拌部材３２を当該円筒３の内方に突出するよう設けてお
けば、容器４が回転したときに微粒子をこの攪拌部材３
２により確実に上昇・落下せしめることができ微粒子の
表面処理を均一に行なうことがさらに一層確実なものと
なる。

ここで攪拌部材３２の伸びる方向は円筒３の軸に対して
若干斜めであってもよい。なお攪拌部材３２は円筒３と
一体に形成してもよい１−１円筒３とは別な部材で形成
してもよい。

第１図に示した装置においては容器４を回転せしめる構
成としたが、微粒子をプラズマ中で転勤（１０） せしめる手段としては、斯かる例に限らず例えば容器４
を全回転運動させるのではなく回動軸５を中心に振子の
ような揺動運動せしめるようギア等を構成してもよい。

また容器４の形状は角筒型でもよい。

前記プラズマ発生機構１５における電源１３としては、
直流電源、オーディオ周波数電源、高周波電源等を用い
ることができる。

前記プラズマ発生機構１５は既述の例に限らず、例えば
第３図に示すように長尺な円筒型容器４２の外周にコイ
ル１８を巻回せしめてこのコイル１８に高周波電源１３
１を接続した構成、或いは円筒型容器４２の外周に設け
たはしご状のマイクロ波導波路材を介してマイクロ波電
源によりマイクロ波エネルギーを加えるようにした構成
等、微粒子が収納される容器内にプラズマが形成される
構成であればよい。

以下本発明の実施例について説明する。

実施例１ 第１図に７トシた構成の装置を用い、平均粒径（１１） ｌｏｏｏＸ−のニッケル微粒子を容器４内に収納Ｌ、真
空槽８内を排気して５０ミリＴｏｒｒ　　の真空状態と
なるようガス供給管１１よりプラズマ形成用ガスとして
エチレンガスを流量５０　ＴＩｔ／分の割合で供給して
これを容器４内に導入すると共に電源１３より電極板Ｉ
Ａ　、ＩＢに２０　Ｗの電力を供給して容器４内にエチ
レンガスのプラズマを形成しながら、モーター６を駆動
せしめて容器４を例えば１５０　ｒ、ｐ、ｍ、の回転速
度で回転させ、約２時間に亘りプラズマを作用させてニ
ッケル微粒子の表面処理を行ない、以−ってニッケル微
粒子の表面がエチレンガスのプラズマによる重合膜で被
覆された被覆微粒子を得た。

得られた被覆微粒子をＥＳＣＡ（電子分光法）により調
べたところニッケルの２Ｐ丁　ピークが現われず当該被
覆微粒子の表面に浮さ数十Ｎ以上のエチレンガスのプラ
ズマによる重合膜が形成されていることが確認された。

次に得られた被覆微粒子を水中に分散させ、この中から
一滴とりだしこれを銅メツシーに厚さ５００にのコロジ
オン膜を張った基板上に滴下した後乾燥させ、透過型電
子顕微鏡で観察したところ被覆微粒子表面の１鎚の厚さ
は表面全体に亘って４０士５大の範囲内であり極めて均
一性の高いものであった。

実施例２ 第１図に示した構成の装置を用い、平均粒径１０００＾
の表面が酸化されたニッケル微粒子を容器４内に収納し
、真空槽８内を排気して３０ミリＴｏｒｒ　の真空状態
となるようガス供給管ｌｌよりプラズマ形成用ガスとし
てアルゴンガスを流量５０ゴ／分の割合で供給してこれ
を容器４内に導入すると共に電源１３より電極板ＩＡ　
、　ｌｆｌに１５０　Ｗの電力を供給して容器４内にア
ルゴンガスのプラズマを形成しながら、モーター６を駆
動せしめて容器４を例えば１５０　ｒ、　ｐ、　ｍ、　
の回転速度で回転させ、約３０分間に亘りプラズマを作
用させてニッケル微粒子の表面処理を行ない、以ってニ
ッケル微粒子の表面がエツチングされて酸化膜が除去さ
れた純ニツケル微粒子を得た。

（１３） そして得られた純ニツケル微粒子に実施例１と同様にし
て表面処理を行ない、以って純ニッケル微粒子の表面が
エチレンガスのプラズマによる重合膜で被覆された被覆
微粒子を得た。

この被＆微粒千をＥＳＣＡ　　（電子分光法）により調
べたところ、ニッケルの２Ｐ２　　ピークは現われなか
った。次いでこの被覆微粒子をアルゴンイオンビームで
約６秒間エツチングした後再びＥＳＣ：Ａ（電子分光法
）により調べたところ、酸化ニッケルの２Ｐ２ビークは
現われなかった。さらに６秒間同様のエツチングを行な
った後調べたところ酸化ニッケルの２Ｐ２　　ピークは
現われなかった。

次に同様のエツチングを６秒間に亘り行なった後Ｈ８Ｃ
Ａ（電子分光法）によりｉｉ＆ｌｉべたところ金属ニッ
ケルの２Ｐ２　　ピークが現われ、酸化ニッケルの２Ｐ
（ピークは現われなかった。これよりこの実施例で得ら
れた被覆微粒子は酸化膜がアルゴンガスのプラズマの作
用により確実にエツチングされ、純ニツケル微粒子の表
面がエチレンガスのプラズマによる重合膜で被覆されて
いることがわかった。

（１４）

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明徴粒子の表面処理装置の一例を示す説明
用断面図、第２図（イ）及び（ロ）はそれぞれ本発明装
置における容器の一例を示す説明用縦断正面図及び説明
用縦断側面図、第３図は本発明に係る装置におけるプラ
ズマ発生機構の他の例を示す説明図である。 ＩＡ、１Ｂ・・・電極板　　２Ａ、２Ｂ・・・側板３・
・・円筒　　　　　　４・・・容器５・・・回動軸　　
　　６・・・モーター７Ａ　、　７Ｂ・・・支持枠　　
８・・・真空槽８１・・・下底壁　　　　９・・・透孔
ｌｌ・・ガス供給管　　１２・・・排気管１３・・・電
源　　　　　１４Ａ、１４Ｂ　・・・電極ブラシ１５・
・・プラズマ発生機構 １８・・・コイル　　　　３２・・・攪拌部材４２・・
・容器 １３１　　・・・高周波電源 代理人　弁理士　　大　井　正　彦 第３０ １３１ ５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）プラズマが発生している空間内において、微粒子を
   転動させ、更に空間を落下せしめることにより当該微粒
   子の表面をプラズマ処理することを％徴とする微粒子の
   表面処理方法。 ２）前記プラズマ処理がエツチング処理である特許請求
   の範囲第１項記載の微粒子の表面処理方法。 ３）前記プラズマ処理がコーティング処理である特許請
   求の範囲第１項記載の微粒子の表面処理方法。 ４）前記プラズマ処理が表面改質処理である特許請求の
   範囲第１項記載の微粒子の表面処理方法。 ５）微粒子が収納される回動自在な容器と、この容器内
   にプラズマを形成するプラズマ発生機構とを有すること
   を特徴°とする微粒子の表（２） 面処理装置。 ６）前記容器の内壁に、容器の回動軸に沿って伸びる攪
   拌部材を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の微粒子の表面処理装置。