(57)【要約】【課題】本発明によれば、吹付型のプラズマ処理装置を用いて布帛の一方の面にプラズマを照射して改質する場合に、他方の面が改質されることを抑制することができる布帛表面の加工方法を提供する。【解決手段】布帛表面の加工方法は、プラズマＰを発生させる電極間の外側に布帛１０を配置し、布帛１０の第１の面１１側から電極間において発生させたプラズマＰを照射すると共に、布帛１０の間隙を通過するプラズマＰを布帛の第１の面１１とは反対側の第２の面１２側から吸引する。【選択図】図１
2015034359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを発生させる電極間の外側に布帛を配置し、前記布帛の第２の面側から前記電極間において発生させた前記プラズマを照射すると共に、前記第２の面から前記第２の面とは反対側の面である第１の面に前記布帛の間隙を通り抜ける前記プラズマを、前記第１の面側から吸引する、布帛表面の加工方法。
【請求項２】
前記プラズマを照射する領域を包含するように、前記プラズマを吸引する領域を設定する、
請求項１に記載の布帛表面の加工方法。
【請求項３】
前記プラズマの吸引流量を、前記プラズマの照射流量以上となるように設定する、
請求項１又は２に記載の布帛表面の加工方法。
【請求項４】
前記プラズマを照射する領域及び前記プラズマを吸引する領域を、前記布帛に対して相対的に移動させる、
請求項１〜３の何れか一項に記載の布帛表面の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、布帛表面の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、一方の面が親水性面であって他方の面が撥水性であるような、表と裏との機能が互いに異なるように加工が施された布帛（以後、「表裏異機能を有する布帛」とも称す）が知られており、このような表裏異機能を有する布帛を得るための方法も開示されている。例えば、特許文献１（特開２００１−２８８６７４号公報）には、片方の面を糊剤で被覆した布帛に対しプラズマ処理を施して、その後糊剤を除去することにより、表裏異機能を有する布帛を得る片面改質方法が開示されている。また、特許文献２（特開平４−３７０２６９号公報）には、布帛にプラズマ処理を施して親水性を付与した後、布帛の片方の面に撥水処理などの薬剤処理を施すことにより、表裏異機能を有する布帛を得る加工方法が記載されている。
【０００３】
特許文献１及び２に示すプラズマ処理方法では、真空容器内に投入された布帛は、その両面がプラズマ処理される。このため、表裏異機能を有する布帛を得るために、前者の方法では、プラズマ処理の前に布帛の片方の面を糊剤で被覆する工程、後者の方法では、プラズマ処理の後に、布帛の片方の面に薬剤処理を施す工程を設ける必要がある。これらの工程を設けることは、作業性やコストを考慮すると望ましいものではない。そこで、引用文献３（特開２００１−１５９０７４）に示すような、大気圧下において使用する吹付型のプラズマ処理装置を用いることにより、プラズマを照射した面（一方の面）だけを選択的に改質する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８８６７４号公報
【特許文献２】特開平４−３７０２６９号公報
【特許文献３】特開２００１−１５９０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、吹付型のプラズマ処理装置を用いる上記従来の方法では、プラズマを照射しなかったプラズマ非照射面でも改質効果が現れる場合があり、プラズマが照射されたプラズマ照射面とプラズマ非照射面との間で期待するほどの機能差が生じない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、吹付型のプラズマ処理装置を用いて布帛の一方の面にプラズマを照射して改質する場合に、他方の面が改質されることを抑制することができる布帛表面の加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者らは、鋭意検討の結果、吹付型のプラズマ処理装置を用いる上記従来の方法にて、期待するほどの効果を得られない原因を見出した。すなわち、プラズマ照射部からのプラズマ活性種の一部が布帛の空隙を通り抜け、この通り抜けたプラズマ活性種が布帛の照射面と反対側の面近傍に滞留することにより、布帛の照射面と反対側の面が改質されることを見出した。
【０００８】
そこで、本発明の一側面に係る布帛表面の加工方法は、プラズマを発生させる電極間の外側に布帛を配置し、布帛の第２の面側から電極間において発生させたプラズマを照射すると共に、第２の面から第２の面とは反対側の面である第１の面に布帛の間隙を通り抜けるプラズマを、第１の面側から吸引する。
【０００９】
この布帛表面の加工方法では、電極間において発生させたプラズマを電極間の外側に配置した布帛に照射するので、布帛の第２の面（一方の面）に選択的にプラズマを照射することができる。更に、第２の面から第１の面へ布帛の間隙を通り抜けるプラズマを第１の面側から吸引するので、布帛の間隙を通り抜けたプラズマ活性種が布帛の照射面と反対側の面である他方の面近傍に滞留することを抑制できる。これにより、布帛の第１の面がプラズマ処理されることを抑制することができる。この結果、吹付型のプラズマ処理装置を用いて布帛の第２の面にプラズマを照射して改質する場合に、第１の面が改質されることを抑制することができる。
【００１０】
なお、第１の面側からのプラズマの吸引は、間隙を通り抜けてくるプラズマのみを吸引することだけに限定されず、他の気体と共に上記プラズマを吸引したり、間隙を通り抜けてくるプラズマの全てではなく一部のプラズマを吸引したりすることも含まれる。
【００１１】
また、一実施形態において、プラズマを照射する領域を包含するように、プラズマを吸引する領域を設定してもよい。
【００１２】
この布帛表面の加工方法では、布帛の第１の面がプラズマ処理されることを、より一層抑制することができる。
【００１３】
また、一実施形態において、プラズマの吸引流量を、プラズマの照射流量以上となるように設定してもよい。
【００１４】
この布帛表面の加工方法では、布帛の第１の面がプラズマ処理されることを、より一層抑制することができる。
【００１５】
また、一実施形態において、プラズマを照射する領域及びプラズマを吸引する領域を、布帛に対して相対的に移動させてもよい。
【００１６】
この布帛表面の加工方法では、表裏異機能を有する布帛を連続的に得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、吹付型のプラズマ処理装置を用いて布帛の第２の面（一方の面）にプラズマを照射して改質する場合に、第１の面（他方の面）が改質されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る布帛の表面加工方法を実施する表面加工装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すプラズマ照射装置の一例を示した概略構成図である。
【図３】一実施形態に係る布帛の表面加工を連続して実施する連続表面加工装置の概略構成図である。
【図４】他の実施形態に係る布帛の表面加工方法を実施する表面加工装置の概略構成図である。
【図５】他の実施形態に係る布帛の表面加工方法を実施する表面加工装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して布帛の表面加工方法を実施する一実施形態について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２０】
図１は、一実施形態に係る布帛１０の表面加工方法を実施する表面加工装置１の概略構成図である。図２は、プラズマ照射装置２０の一例を示した概略構成図である。一実施形態に係る布帛の表面加工方法は、プラズマを発生させる電極（放電発生用電極２１及び対電極２３）間の外側に布帛１０を配置し、布帛の第２の面（一方の面）１２側から電極間において発生させたプラズマＰを照射すると共に、布帛１０の間隙を通過するプラズマＰを布帛１０の第２の面１２とは反対側の第１の面１１側から吸引することにより布帛１０の第２の面１２をプラズマ処理する。プラズマを発生させる電極の外側とは、プラズマを発生させる放電発生用電極２１及び対電極２３によって挟まれる領域の外側であることを意味する。
【００２１】
図１に示すように、表面加工装置１は、布帛１０にプラズマＰを照射するプラズマ照射装置２０と、布帛１０の間隙を通過するプラズマＰを吸引する吸引装置３０とを備えており、それぞれの照射口２０ａ及び吸引口３０ａが、布帛１０が通過できる程度の間隔を空けて互いに対向するように配置されている。照射口２０ａ及び吸引口３０ａの照射及び吸引方向に直交する方向における平面形状は、円形であっても矩形であってもよい。また、長辺となる辺が、図１に示す奥行方向に沿って延びる矩形であってもよい。
【００２２】
このような表面加工装置１において、プラズマＰの照射口２０ａと、プラズマＰの吸引口３０ａとの間に布帛１０を配置し、吸引口３０ａからプラズマＰを吸引できる状態とし、照射口２０ａからプラズマＰを照射させる。これにより、布帛１０の第２の面１２がプラズマ処理される。すなわち、布帛１０の第２の面１２にプラズマ活性種が生成される。
【００２３】
本実施形態におけるプラズマ処理は、大気圧プラズマ発生電極（放電発生用電極２１及び対電極２３）間にて発生したプラズマＰを、大気圧プラズマ発生電極の外側に配置した布帛１０の第２の面１２に照射することにより行われる。
【００２４】
プラズマ照射装置２０は、放電発生用電極２１と、対電極（接地電位）２３と、高周波電源２７と、を備えている。放電発生用電極２１と対電極２３とは、プラズマ発生用のガス（例えば、Ｎ２ガス及びＡｒガスなど）を導入するための放電空間２５を隔てて配置されている。高周波電源２７は、放電発生用電極２１に高周波電圧を印加する。プラズマ照射装置２０は、放電発生用電極２１に高周波電圧を印加することにより放電空間２５に発生させたプラズマＰを布帛１０の第２の面１２に照射できるような照射口２０ａを有している。
【００２５】
プラズマ照射装置２０を用いたプラズマ処理の条件（流量、照射距離、及び照射速度など）は、特に限定されず、プラズマ照射装置２０の特性及び布帛１０の種類（素材、厚さ、及び密度など）などに応じて適宜設定することができる。
【００２６】
プラズマＰの発生に使用するガス（プラズマ発生電極間の放電空間に供給するガス）の例には、Ｎ２ガス及びＡｒガスなどが含まれる。入力電力の例は、１０Ｗ〜１０ｋＷ（周波数１０ｋＨｚ〜１０ＧＨｚ程度）程度である。放電に際してのプラズマＰの発生に使用するガスの圧力は大気圧程度である。プラズマの発生に使用するガスの流量は、特に限定されず適宜設定することができる。
【００２７】
プラズマ照射装置２０内で発生したプラズマＰを布帛１０へ照射する方法は特に限定されない。例えば、照射口２０ａから、１ｍｍ〜１０ｃｍ程度、好ましくは１〜３０ｍｍ程度離れた場所に置かれた布帛１０に照射させることができる。
【００２８】
図１に戻り、吸引装置３０は、布帛１０の間隙を介して第２の面１２側から第１の面１１側へ通り抜けてくるプラズマＰを吸引する部分であり、布帛１０の第１の面１１に対向して配置される吸引口３０ａを有している。
【００２９】
吸引装置３０を用いたプラズマＰの吸引の条件（流量、吸引距離、及び吸引速度など）は、特に限定されず、吸引装置３０の特性及び布帛１０の種類（素材、厚さ、及び密度など）などに応じて適宜設定することができる。
【００３０】
ここで、布帛１０の厚み方向から見た平面視において、プラズマＰを吸引する領域１０ｂは、プラズマＰが照射される領域１０ａを完全に含むように設定されることが好ましい（図１参照）。また、布帛１０の第１の面１１側から吸引する気体の吸引流量は、布帛１０の第２の面１２に照射されるプラズマＰの流量以上となるように設定されることが好ましい。
【００３１】
布帛１０の例には、織編物及び不織布が含まれる。本実施形態で用いる布帛１０は、親水性又は疎水性のいずれのものであってもよいが、疎水性の繊維が好ましい。疎水性の繊維の例には、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリプロピレン系、ポリアクリル系の合成繊維などが含まれる。又、親水性の繊維の例には、木綿、麻、絹、ウールなどが含まれる。なお、親水性の繊維を用いる場合においては、撥水処理を行なうことが望ましい。このような処理が行われた布帛１０に対し、一実施形態に係る布帛１０の表面加工方法を実施する表面加工装置１を利用した場合には、第１の面１１と第２の面１２との機能の差を特に大きくすることができる。
【００３２】
織編物又は不織布としては、疎水性繊維と親水性繊維との混紡である織編物又は不織布を用いることもできる。このような織編物及び不織布の例には、ポリエステル繊維と木綿との混紡が含まれる。織編物及び不織布の目付は、特に限定されるものではないが、通常、２０〜５００ｇ/ｍ２程度である。
【００３３】
本実施形態で用いる布帛１０の厚みは特に限定されるものではなく、比較的薄い布帛１０であってもよい。布帛１０の厚みは、通常、２０〜５,０００μｍ程度である。また、本実施形態で用いる繊維の太さも、特に限定はされないが、通常、７〜４００デニール程度である。
【００３４】
次に、一実施形態に係る布帛１０の表面加工を連続して実施する方法について説明する。図３は、一実施形態に係る布帛１０の表面加工を連続して実施する連続表面加工装置３の概略構成図である。連続表面加工装置３は、上述した表面加工装置１に、搬送機構４０を加えた構成となっている。搬送機構４０は、取付ローラ４１と、搬送ローラ４３と、巻取ローラ４７とを有している。
【００３５】
取付ローラ４１は、プラズマ処理される前の巻回された布帛１０を取り付けるローラである。巻取ローラ４７は、モータなどの駆動力によって回転し、プラズマ処理された布帛１０を巻き取る。搬送ローラ４３は、取付ローラ４１から巻取ローラ４７までの搬送経路を形成するために適宜設けられる。
【００３６】
連続処理を行う場合の布帛１０の巻取速度（送り速度）は、布帛１０の種類、照射流量、高周波電力などに応じて適宜設定することができるが、通常５０,０００ｍｍ／ｍｉｎ以下程度であり、好ましくは、１０,０００ｍｍ／ｍｉｎ以下程度である。このような布帛１０の連続的な加工により、布帛１０の第２の面１２全体にプラズマ活性種が生成される。
【００３７】
上記実施形態の布帛表面の加工方法では、電極間（図２に示す、放電発生用電極２１と対電極２３との間）において発生させたプラズマＰを電極外に配置した布帛１０に照射するので、布帛１０の第２の面１２に選択的にプラズマＰを照射することができる。
【００３８】
また、上記実施形態の布帛表面の加工方法では、いわゆる大気圧吹き出し型のプラズマ照射装置を用いているので、装置内を真空排気する必要がない。このため、真空排気するための工程及び設備を必要とせず、また、布帛１０の表面の連続加工処理を容易に行うことができる。布帛１０の表面に対する加工が連続的に行われるので、表面加工装置１（連続表面加工装置３）を小型化することができ、布帛１０の大きさ（長さ）などにかかわらず加工処理を容易にかつ効率的に行うことができる。
【００３９】
更に、上記実施形態の布帛表面の加工方法では、布帛１０の間隙を通り抜けるプラズマＰを第１の面側１１から吸引するので、布帛１０の間隙を通り抜けたプラズマ活性種がプラズマの照射面である第２の面１２と反対側の面である第１の面１１近傍に滞留することを抑制できる。これにより、布帛１０の第１の面１１がプラズマ処理されることを抑制することができる。この結果、吹付型のプラズマ処理装置を用いて布帛の第２の面１２にプラズマを照射して改質（加工処理）する場合に、第１の面１１の面が改質されることを抑制することができる。
【００４０】
次に、プラズマを発生させる電極２１，２３の外側に布帛１０を配置し、布帛１０の第２の面１２側からプラズマＰを照射すると共に、布帛１０の間隙を通過するプラズマＰを布帛１０の第１の面１１側から吸引することにより、第１の面１１が改質されることを抑制することができる点について、実施例１及び比較例１に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例１に限定されるものではない。
【００４１】
実施例１及び比較例１に用いる布帛として、以下の基材を準備した。
基材：ポリエステルタフタ（織物目付５５ｇ／ｍ２  織密度たて１０４本／インチ、よこ９０本／インチ）
【００４２】
次に、表面（第２の面）及び裏面（第１の面）に水滴を滴下したときの接触角をそれぞれ測定し、表面及び裏面における撥水性を評価した。すなわち、所定の加工を行う前の上記基材について、表面及び裏面における撥水性を評価した。接触角の測定は、協和界面科学社製の全自動接触角計（ＤＭ−７００）を用いて行った。この結果、下段の表１に示すように、表面及び裏面の接触角は共に１０５°であった。すなわち、実施例及び比較例に用いる布帛自体は表裏異機能を有していない。
【００４３】
（実施例１）
３,０００ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送される上記基材に対し、裏面側から下記表１に示す条件（ガス流量：５Ｌ／ｍｉｎ／１ｍｍΦ、照射距離：３ｍｍ）で第１の面１１側から吸引し、表面側から下記表１に示す条件（ガス流量：５Ｌ／ｍｉｎ／１ｍｍΦ、照射距離：３ｍｍ）でプラズマを照射することにより、布帛の表面側を親水化処理した。プラズマ照射装置として、ダメージフリープラズマＰＦ-ＤＦＭＪ（プラズマファクトリー社製）を用いた。このとき、基材の厚み方向から見た平面視において、吸引装置が吸引する領域を、プラズマ照射装置によってプラズマが照射される領域を完全に含むように設定した。ここでは、プラズマの発生に使用するガス（プラズマ発生電極間の放電空間に供給するガス）を、Ｎ２ガスとした。
【００４４】
上述した条件で表面側からプラズマを照射し、裏面側から吸引した基材について、表面及び裏面に水滴を滴下したときのそれぞれの接触角を測定した。接触角の測定は、上記と同様に、協和界面科学社製の全自動接触角計（ＤＭ−７００）を用いて行った。この結果、下記表２に示すように、表面の接触角が６１．２°、裏面の接触角が９６．４°、接触角差が３５．２°となった。
【００４５】
（比較例１）
次に、３,０００ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送される上記基材に対し、裏面側からの吸引を行わないこと以外、上記実施例１と同様の条件で基材へのプラズマ照射を行った。そして、プラズマが照射された基板、すなわち、表面側が親水化処理された布帛について、実施例１と同様の測定方法にて、表面と裏面との間の接触角差を測定した。この結果、下記表２に示すように、表面の接触角が５７．１°、裏面の接触角が８０．６°、接触角差が２３．５°となった。
【００４６】
【表１】
2015034359.tif 000003
【００４７】
【表２】
2015034359.tif 000004
【００４８】
以上、上記実施例１及び比較例１によれば、裏面側から吸引した状態で表面側からプラズマを照射した方（実施例１）が、単に表面側からプラズマを照射した場合（比較例１）に比べ、布帛の裏面における接触角の変化、すなわち、改質の効果を抑制できることが分かった。
【００４９】
以上、一実施形態及び一実施例について説明したが、本発明は、上記実施形態及び実施例に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５０】
上記実施形態においては、布帛１０を通り抜けるプラズマを吸引する方法として吸引装置３０を適用した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、吸引装置３０の代わりに、図４に示すような、ラジカル補足剤を含む物体１３０を、プラズマの照射面である第２の面１２と反対側の面である第１の面１１と対向する位置に配置してもよい。これにより、布帛１０を通り抜けるプラズマ活性種がラジカル補足剤により引きつけられるので、布帛１０の第１の面１１近傍に滞留することが抑制され、布帛の第１の面１１がプラズマ処理されることを抑制することができる。この結果、プラズマ照射装置２０を用いて布帛１０の第２の面１２にプラズマを照射して改質する場合に、第１の面１１が改質されることを抑制することができる。
【００５１】
ラジカル補足剤を含む物体１３０には、酸化防止剤（ヒンダードフェノール系酸化防止剤など）を含むフィルムなどが挙げられる。酸化防止剤を含むフィルムは、図４に示すように、第１の面１１と対向する位置に所定の距離をあけて配置されてもよいし、第１の面１１と接するように配置されてもよい。また、当該フィルムは、図５に示すように、布帛１０の第１の面１１に接した状態で、布帛１０と共に搬送されてもよい。この場合、より確実にプラズマ活性種がラジカル補足剤を含むフィルムにより引きつけられるので、布帛の第１の面１１がプラズマ処理されることをより一層抑制することができる。
【００５２】
上記実施形態においては、布帛１０の第２の面１２に選択的にプラズマＰを照射するプラズマ照射装置として、図２に示すようなプラズマ照射装置２０を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、以下に示す吹き出し型のプラズマ照射装置を用いることができる。すなわち、例えば、上記したような構成のプラズマ照射装置２０において、対電極２３が放電発生用電極２１の周囲を取り囲むように円筒形状に形成され、その一端にノズル状の出口が設けられているプラズマ照射装置を用いることもできる。このようなプラズマ照射装置を用いれば、スポット的にプラズマ処理を実施することができる。
【００５３】
上記実施形態においては、搬送機構４０により布帛１０を移動させる例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、表面加工装置１を移動させることにより、布帛１０の表面加工を連続して実施してもよい。
【００５４】
上記実施形態では、布帛１０の表面加工を連続して実施する方法について説明したが、この表面加工の後工程として以下の工程が実施されてもよい。すなわち、接着芯地となる基布に対して上記の表面加工を行う場合には、表面加工された接着芯地に表地を貼り合わせて衣料用布地を製造する工程を含んでいてもよい。接着芯地となる基布に対して上記の表面加工を行った場合には、接着層となる面（他方の面）にプラズマ加工を行うことで接着性が改善される。この結果、接着芯地と表地との接着強度が高めることができる。例えば、プラズマ処理をしていない接触角が１０５°のポリエステルタフタの接着力は１．５Ｎ／ｉｎであったのに対し、接触角が７８°のポリエステルタフタの接着力は８．０Ｎ／ｉｎ、接触角が６３°のポリエステルタフタの接着力は９．８Ｎ／ｉｎであった。
【００５５】
また、上述の衣料用布地を製造する工程の代わりに、選択的に片方の面（上記実施形態では第２の面１２）が改質された布帛に対して化学処理を行ってもよい。例えば、上段にて説明したプラズマ処理工程に次いで、プラズマ活性種が照射された布帛の第２の面１２に対して、ラジカル重合可能な単量体に接触させてグラフト重合させる重合工程を更に備えていてもよい。プラズマ活性種を有する布帛の第２の面１２と単量体との接触は、大気圧下で行ってもよいし、あらかじめ布帛１０の第２の面１２を真空脱気しておいて行ってもよい。また、布帛の第２の面１２に対するグラフト重合反応は、慣用されている方法により行うことができ、例えば、気相反応及び液相反応（浸漬法及び含浸法など）のいずれにより行ってもよい。また、グラフト重合反応は、重合性単量体を布帛の第２の面１２に吹き付けて行うことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…表面加工装置、３…連続表面加工装置、１０…布帛、１１…第１の面、１２…第２の面、２０…プラズマ照射装置、２０ａ…照射口、２１…放電発生用電極、２３…対電極、２５…放電空間、２７…高周波電源、３０…吸引装置、３０ａ…吸引口、４０…搬送機構、４１…取付ローラ、４３…搬送ローラ、４７…巻取ローラ、Ｐ…プラズマ。
【図１】
2015034359.tif 000005
【図２】
2015034359.tif 000006
【図３】
2015034359.tif 000007
【図４】
2015034359.tif 000008
【図５】
2015034359.tif 000009