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プラズマ装置による表面処理のメカニズムとは

一般的にシリコンなどの無機材料やポリプロピレンなどのポリマーの表面は疎水性の性質を持つため、撥水性であるという特徴があります。これらの材料を使用した製品で医療器具などのように薬剤を溶かした水溶液に触れるような場合には、表面処理をして製品の表面を親水性に変えておく必要があります。疎水性の材料の表面を親水性に改質させる場合には、水酸基を付加する方法が一般的です。シリコンやポリマーの表面は化学的に安定していることが多いので、水酸基を付加するためには強酸で酸化処理を行う必要があります。

ただしプラズマ装置を使用して処理をすることで、強力な強酸性の溶液を使用しなくても表面の改質処理を行うことが可能です。プラズマ装置の仕組みですが、電離したガスを発生させて製品の表面に照射します。電離状態のガスは強酸水溶液に匹敵するほど反応性が高くて酸化力が非常に強いので、反応性に乏しいシリコンやポリマーの表面を酸化させて水酸基を付加させることが可能です。プラズマ装置を停止するとすぐに電離ガスが消失するのですぐに化学反応が停止し、処理済みの製品を取り出すことができます。

低温プラズマ装置であれば100℃以下でもプラズマガスの炎を発生させられるので、ポリマーのように熱に弱い材料の表面を処理することも可能です。減圧下のドライ環境で処理を行うことができるので、水やその他の溶媒で腐食したり不純物が付着する心配もありません。

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