プラズマテクノロジー概要
プラズマ技術は、たとえばマイクロエレクトロニクスデバイスの製造において、何十年にもわたって重要な製造ツールでした。 この期間中、プラズマ技術は、自動車、医療機器、繊維、航空宇宙など、他の多くの産業分野でも非常に貴重なものになりました。
プラズマトリートメントとは何か？またプラズマトリートメントで何が出来るのか？
プラズマ処理は、表面を洗浄および活性化して、接着特性を改善するために使用されます。 プラズマ洗浄は、表面から微量の有機汚染物質を除去します。そうしないと、良好な接着が妨げられます。 同時に、プラズマ処理は表面を活性化し、表面エネルギーを低い状態から高い状態に変えるため、接着剤、塗料、接着剤などを容易に塗ることが出来ます。プラズマ処理は、多くの産業での接着不良の問題を解決します。
プラズマには、広範なアプリケーションにつながる多くのユニークな特性があります。
- 複雑な3Dオブジェクトを処理する機能
- 環境にやさしく、化学薬品の廃棄物はありません
- ほぼ無限に「調整」して、表面固有のプロパティを提供できます
- 温度に敏感な材料を処理する能力
- 導体、半導体、絶縁体を同じように処理できます
- 処理の費用がとても安い
- 製品に高付加価値の特性を生み出す能力
- その他にもたくさんの特性があります
プラズマトリートメントとは何か？
プラズマ処理は、さまざまな材料の表面特性を変更して、接着や塗装を容易にするために使用されます。 部品を処理することにより、表面の洗浄と活性化の両方を行い、接着特性を向上させます。
プラズマとは何かを定義することから始めると便利です。 固体、液体、気体は、私たちがよく知っている3つの物質の状態です。 エネルギーを与えたりまたはまたは無くすことで、状態間を移動できます（例：加熱/冷却）。 十分なエネルギーを与え続けると、気体分子はイオン化され（1つ以上の電子を失う）、正味の正電荷を帯びます。 気体の全体的な電気的特性に影響を与えるのに十分な分子がイオン化されている場合、その結果はプラズマと呼ばれます。 したがって、プラズマは非常に正しく、しばしば第4の物質の状態と呼ばれます。
プラズマには、正のイオン、電子、中性ガスの原子または分子、UV光、および励起されたガスの原子と分子が含まれ、大量の内部エネルギーを運ぶことができます（これらの励起された中性粒子がより低いエネルギーに緩和すると光が放出されるため、プラズマが発光します）。 これらのコンポーネントはすべて、プラズマ処理中に表面と相互作用する可能性があります。 混合ガス、出力、圧力などを選択することにより、プラズマ処理の効果を非常に正確に調整または指定できます。
プラズマ処理プロセスの仕組み
プラズマ処理は、真空のチャンバー内で実行できます。 チャンバーを真空にしてから電力を印加します。 プラズマ処理は高温がかからないので熱に弱い材料でも処理することが出来ます。
プラズマクリーニング
プラズマ洗浄は、表面処理において実証された効果的で経済的かつ環境的に安全な方法です。 プラズマ洗浄は、ナノスケールで油やグリースを排除し、溶剤洗浄残留物自体を含む従来の湿式洗浄方法と比較して、汚染を最大6分の1に削減します。 プラズマ洗浄は、有害な廃棄物なしで清浄な表面を生成します。
プラズマクリーニングの仕組み
プラズマで生成された紫外線は、表面汚染物質のほとんどの有機結合を破壊するのに非常に効果的です。 これは、オイルとグリースを分解するのに役立ちます。 2番目の洗浄動作は、プラズマで生成された活性酸素種によって実行されます。 これらの化学種は有機汚染物質と反応して主に水と二酸化炭素を形成し、処理中にチャンバーから継続的に除去（ポンプで排出）されます。
プラズマ洗浄する部品が銀や銅などの酸化しやすい材料で構成されている場合は、代わりにアルゴンやヘリウムなどの不活性ガスを使用します。 プラズマで活性化された原子とイオンは、分子サンドブラストのように動作し、有機汚染物質を分解します。 これらの汚染物質は、処理中に再び気化してチャンバーから排出されます。
プラズマクリーニングは下記の様な物に推奨いたします：
- 材料表面の超微細クリーニング
- プラスチック及びampエラストマーの表面処理
- メガネレンズや一般的なガラス製品の表面処理及びクリーニング
- セラミックス
- 表面からの酸化膜の除去
密着性を向上させるプラズマによる表面活性化
プラズマ表面活性化は、極性 (この場合は酸素を含む) 化学基をポリマーに結合させることにより、ポリマーの表面を効果的に変化させます。 多くのポリマー、特にポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンは化学的に不活性であり、他の材料と容易に結合できず、インク、塗料、接着剤との接着性が低くなります。 これは、その構造に極性および反応性官能基がないためです。
プラズマ表面活性化により、多くのポリマーが結合剤やコーティングを受け入れやすくなります。 通常は酸素がプロセスガスとして使用されますが、多くのプラズマ活性化は周囲の空気だけでも実行できます。 部品は、プラズマ処理された特定の材料に応じて、数分から数か月間アクティブなままです。 たとえば、ポリプロピレンは処理後数週間で再処理できます。
プラズマ表面活性化の仕組み
プラズマからの紫外線と活性酸素種がシリコンとオイルを表面から分解します。これらは真空システムによって排気されます。 プラズマからの活性酸素種 (ラジカル) は、材料全体の活性表面部位に結合し、結合剤に対して非常に「活性」な表面を作ります。
プラズマ表面活性化処理は下記の物に適しています：
- 一般的なプラスチックやゴム
- 医療用プラスチック
- 家庭用電化製品のプラスチック
- 自動車部品
- 航空宇宙用部品
プラズマコーティング
プラズマコーティングでは、プラズマ中に置かれた物体の表面全体にナノスケールのポリマー層が形成されます。 プラズマ コーティング プロセスは、わずか数分で完了します。 生成されるコーティングは、通常、人間の髪の毛の 100 分の 1 の厚さで、無色、無臭で、素材の外観や感触にまったく影響を与えません。 それは原子スケールで物質表面に結合する永久コーティングでもあります。
プラズマ コーティングは、プラズマ テクノロジーの最もエキサイティングな分野の 1 つであり、幅広い用途で材料の機能と価値を高める大きな可能性を提供します。 それらは、完全に液体 (水と油) をはじく、または完全に濡らすという 2 つの主要なカテゴリの表面特性を提供します。
プラズマコーティングの仕組み
液体モノマーはプラズマ供給ガスとともに導入されます。 モノマーは、適切な条件下で互いに結合してポリマーを形成する小さな分子です。 プラズマは、これが迅速かつ効率的に起こるように、材料の表面に適切な条件を作り出します。 異なるモノマーを使用して、永続的な疎水性および親水性の表面を生成します。
プラズマコーティングは下記の物に適しています：
- 一般的なプラスチックやゴム
- ろ過媒体
- 金属、ガラス、セラミック、複合材
- 医療用プラスチック
- 家庭用電化製品のプラスチック
- 自動車部品
- 航空宇宙用部品
