JPS587653B2 - プラスチツクチユ−ブ管内表面の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続的にプラスチックチューブの管内表面を表
面処理する方法に関するものである。

さらに詳しく言えば、連続的にプラスチックチューブの
管内表面を低温プラズマ処理する方法に関するものであ
る。

低温プラズマにてプラスチックを処理するとその表面特
性を大きく変え、親水性、可塑剤の溶出防止など極めて
有用な特性を付与する事が知られている。

然しなからこれらはいずれもシートの表面あるいはチュ
ーブの管外表面を処理した事例のみで、細管内にプラズ
マを発生させる困難さもあって、いまだ管内表面をプラ
ズマ処理した事例は見当らない。

本発明者らの一部は、真空に保持した絶縁管内を該管内
圧力よりより低圧に保持したプラスチックチューブを連
続的に移動させ、絶縁管上に配置した外部電極を用い該
チューブ管内を放電させ、プラスチックチューブ管内表
面を放電（低温プラズマ）処理する方法を既に見出して
いる〔特願昭５２−１２２５２９１：特開昭５４−５６
６７２号公報〕）。

然しながら該方法ではチューブ管内のみに放電を開始、
持続させるための電源の整合が難しい事、外部放電電極
の位置する部分にあるチューブが極度に加熱される事、
および絶縁管内圧力とプラスチックチューブ内の圧力差
を精度よく連続して調整する難しさがある事など、工業
的規模での連続処理を考えた場合、解決困難な多くの問
題を残している。

本発明者らはこれらの問題を解決し、かつ容易にプラス
チック管内表面のみを低温プラズマ処理するための方法
を鋭意研究の結果、本発明に至った。

本発明は、外部電極により付与された電場あるいは磁場
内を、管外表面は大気にさらされ、管内部は減圧に保持
されたプラスチックチューブを連続的に移動させ、該チ
ューブの管内部のみに低温プラズマを発生させることを
特徴とするプラスチックチューブ管内表面の処理方法で
ある。

ここでいうプラスチックチューブとは通常の天然および
合成高分子からなるチューブであって、長軸方向にそっ
て１個または１個以上の連続孔を有する中空管でシーム
レスまたはフイルム（シート）を接合したもののいずれ
でもよい。

また低温プラズマについては既に多くの総説、紹介がな
されており、特に説明の必要はないと考える（例えば低
温プラズマ化学（化学の領域増刊１１１号）穂積啓一郎
編 南江堂）。

一般に細管中での放電では電子、イオン、励起原子、励
起分子の管壁での捕獲の割合いが増加し、これらの粒子
の中性粒子との衝突確率が低下し、放電の開始、維持を
困難にする。

またこのため細管中での放電の長さは短か《、長尺のプ
ラスチックチューブを一度に低温プラズマ処理する事は
困難である。

放電の長さは放電電極の位置、電源の同調のとり方、管
内圧力、ガス流量により異るが、本発明者らの実験では
いずれの条件をとっても最大長約５０〜６０ｃＩｆＬで
あった。

また一般にプラスチックはその軟化点温度が低いため、
チューブのプラズマ処理の場合チューブ内に放電を開始
、持続させるための電場に因り引きおこされるプラスチ
ック自身の誘電損失に起因する発熱、およびプラズマの
熱でチューブが容易に軟化し、チューブ管内外の圧力差
によりチューブが管内へ収縮する現象が見られる。

特に誘電損失による発熱は電極設置近傍に位置するチュ
ーブ部分が極めて大きく、チューブ管の収縮は通常この
部分で見られる。

本発明者らの先の発明（特願昭５２− １２２５２９）で用いた方法は、管内外の圧力差を極力
へらし、軟化したチューブの収縮をおさえる事により、
チューブ内をプラズマ処理するものであったがその後の
本発明者らの研究の結果、電源出力回路の同調を取りか
つチューブを連続的に移動させ電極部に位置する時間お
よび電極間で発生するプラズマに照射される時間を短か
《すればチューブの軟化による収縮もなく、かつ期待し
た性能を付与する低温プラズマ処理が可能である事を見
出し本発明に至った。

次に第１図を用いて、本発明を詳細に説明する。

処理さるべきプラスチックチューブ１は円筒管金属電極
４および５の中を通り、連続的に移動し電極４および５
０間でチューブ管内に発生する放電（低温プラズマ）に
より連続的にプラズマ処理される。

プラスチックチューブ管内は目的とした性能を付与する
に適した低温プラズマを発生させるガスが２より導入さ
れ、かつ排気系に接続された３より排出され放電を開始
、維持するに適した圧力に保持されている。

管径が細く、かつ管長が長い場合、管のコンダクタンス
が小さくなるため管内の残存空気Ω排出が困難で、低温
プラズマ処理の際この残存空気が処理に悪影響を及ぼす
事がある。

この場合は管内を目的とする圧力に保持する前に管内を
処理ガスで置換する事が好ましい。

また管のコンダクタンスが小さ《なると管長方向に圧力
差が生じ、チューブの連続的な移動と共に電極間に位置
するチューブの部分の管内圧力が変化するので、排気量
およびガス導入量を調節し、プラズマ処理域の管内圧力
を所定の圧力に設定する事が好ましい。

プラズマ処理域の管内圧力は０． Ｉ Ｔｏｒｒ〜３０
Ｔｏｒｒが好ましい。

０．ＩＴｏｒｒ以下ではガス粒子の平均自由行程が長く
なるため管壁での捕獲確率が高くなり、放電が開始しに
くい、また３０ Ｔｏｒｒ以上では放電の長さが極めて
短かくなると共に発熱が大きくなりチューブが軟化収縮
しやすい。

より好ましいガス圧力は管径によって異なるが、Ｉ Ｔ
ｏｒｒ 〜５ Ｔｏｒｒである。

管内を流れるガス流量は多いほど放電の長さも長く、か
つ処理効果も大きいが、管径が細くかつ管長が長くなる
と管のコンダクタンスが小さくなるため、目的とする圧
力維持が困難になる。

よって処理すべきチューブに応じガス導入量は決定され
るのが好ましい。

放電電極へ供給される電力は電源１０より出力トランス
９を介し出力側回路へ供給され放電電極４，５へ供給さ
れる。

６，７および８は出力側回路の同調および整合をとるた
めの可変コンデンサおよび出力トランスの二次側コイル
であり、通常は二次側コイル８のタップを切り換えるの
みで整合はとれるが、より効率よく同調および整合をと
ろうとすれば可変コンデンサ６，７で調節するのが好ま
しい。

電源周波数は特に限定されないが、放電を効率的に誘導
開始、持続させるためにはＩ ＫＨＺ以上の高周波がよ
い。

第１図においては４，５電極を使用し、両電極間に電場
を与える場合について説明したが、磁場を与える場合に
は第１図の４，５に代え、両者を一体とした形のコイル
状の誘導形電極が使用される。

また、放電電極４，５は必らずしも円筒型である必要は
なく平板等でもよ《、本発明でいうチューブの電極中の
移動とは、チューブが電極近傍を移動することを意味し
ている。

なおチューブはできる限り電極に密接していることが好
ましい。

長時間の連続処理を行うと電極およびチューブが加熱さ
れる場合もあり該電極およびチューブは空冷または水冷
等の強制冷却設備を設けてもよい。

以下実施例にて本発明をより詳細に説明する。

実施例 １ 第１図の装置を用い市販塩化ビニルチュブ（内径４ｍｍ
、外径６ｍｍ、可塑剤：ジオフチルフタレート３０部含
有）１０ｍをＣＯガスを用い連続的に処理した。

電源はＩＩＯＫＨＺの自励発振型高電圧電源を用い出力
４００Ｗ、電極間距離５０ＣｒｒＬ、チューブの移動速
度２ｍ／ｍｔ、ＣＯ流量５ ｃｃ／’ｔｒｉｍ （ １
ｋｇ／ｃｖｔａ）、チューブ管内圧力Ｉ Ｔｏｒｒの条
件で処理した このようにして処理したチューブをテトラヒド口フラン
で溶解したところ、管内表面に不溶解な膜が形成されて
いる事が観測できた。

また肉眼で判定した限りでは、この膜の形態は管長方向
に！めて均一であった。

このチューブ内にｎ−ヘキサン１ｒｒＬｌを入れ４０℃
で２時間抽出し、ｎ−へキサン内へ移行したジオクチル
フタレートの定量をガ，スクロを用い行い、表１の結果
を得た。

本発明者らの一部はポリ塩化ビニルシ一トをプラズマ処
理すると、表層に架橋膜が形成され、可塑剤の溶出を防
止する事を見出している（特願昭５２−２９９３４（特
開昭５３−１１４８７５号，公報〕）。

表１の結果から判定して本発明の方法によって作られた
チューブ管内表面も低温プラズマ処理シートの表面と同
じ性能が付与されている事がわかる。

比較例 １ 実施例１と同じ装置を用い実施例ｌと同じチューブを移
動させずに静止した状態で低温プラズマ処理した。

処理条件は実施例ｌと同じで処理は連続処理でチューブ
低温プラズマに接している同一の時間１５秒間行った
。

この場合チューブは処理を始めて１０秒後に高電圧電極
４の位置する部分において、管中央部が収縮をはじめ融
着し、ガスの流れを停止させた。

この処理チューブはほぼ実施例１で作ったチューブと同
等の性能を有していたが、テトラヒドロフランで溶解し
てみたところ電極間の間で形成された架橋膜の形態にち
がいが見られた。

この不均一性は電極間で低温プラズマの強度が変化して
いる事に起因するものと思われる。

実施例 ２ 第１図の装置において可変コンデンサー６，７を取りは
ずし、出力トランスのみを用いた処理装置を用い、医用
塩化ビニルチューブ（内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、可塑剤
：ジオクチルフタレート４３部）３ｍをＣＯガスを用い
連続的に処理した。

電源は１１０ＫＨｚ の自励発振型高電圧電源を用い出
力１００Ｗ、電極間距離２０ｃｒＩＬ、チューブの移動
速度４ ｍ ｌｍｉｎ，ＣＯ流量１ ０ｃｃ／ｍ（ １
ｋｇ／ｃａ−Ｇ ）、チューブ管内圧力３Ｔｏｒｒの条
件で処理した。

このようにして処理したチューブからｎ−ヘキサン内へ
移行したジオクチルフタレートの量は未処理チューブか
らの移行量の０．２％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を遂行するための一装置例の略図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外部電極により付与された電場あるいは磁場内を、
   管外表面は大気にさらされ、管内部は減圧に保持された
   プラスチックチューブを連続的に移動させ、該チューブ
   の管内部のみに低温プラズマを発生させることを特徴と
   するプラスチックチューブ管内表面の処理方法。