(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を、重量によって、または気流を介して管内移動させながら、該材料の表面に大気圧低温プラズマを照射する表面改質処理材料の製造方法であって、前記管の周方向に略等間隔に設置された複数のプラズマトーチから、大気圧低温プラズマを、前記管内を移動する前記材料に対し照射し、前記材料として、羽毛を用いることを特徴とする表面改質処理材料の製造方法。
【請求項２】
前記プラズマトーチのプラズマ照射角度を、前記管の長手方向に対し３０度〜９０度とする請求項１に記載の表面改質処理材料の製造方法。
【請求項３】
前記大気圧低温プラズマとして、発生温度が４０℃以下のプラズマを用いる請求項１または２に記載の表面改質処理材料の製造方法。
【請求項４】
前記管の周方向に略等間隔に設置された前記プラズマトーチの本数を４〜１６とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の表面改質処理材料の製造方法。 
【請求項５】
複数の、前記管の周方向に複数の前記プラズマトーチが略等間隔に設置されたプラズマ分配器を、前記管の長手方向に直列に設置する請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の表面改質処理材料の製造方法。
【請求項６】
前記材料が表面に金属酸化物や金属塩が付着した繊維材料である請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の表面改質処理材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面改質処理材料の製造方法、および表面改質処理材料の製造装置に関し、詳しくは、繊維材料を始めとする各種材料を流通式、かつ連続式のプラズマ照射処理による表面改質処理によって高機能化する表面改質処理材料の製造方法、およびこれに用いられる表面改質処理材料の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、繊維材料・製品の分野においては、新たな化学繊維材料の開発に加えて、既存の繊維材料自体を改良することにより新たな機能を付加した、高機能性繊維材料（いわゆるハイテク繊維）の開発が盛んである。例えば、繊維材料自体の吸水性を高めた吸水性繊維や、抗菌性を付加した抗菌性繊維、約７００ｋｇの自動車を吊り上げることができる強度を有するスーパー繊維など、これまで製品としての改良により得られてきた機能をその原材料である繊維材料そのものに付与する技術が種々提案されてきている。
【０００３】
一方で、最近の自然派志向のブームに伴って、繊維材料に関しても、絹やウールなどを始めとする動植物由来の天然繊維の需要が高まってきている。このような天然繊維についても上述したような各種機能の付与が可能であれば、合成繊維にはない天然繊維の特性を活かして、従来になく優れた繊維材料を実現することが可能である。
【０００４】
しかし、上記のような従来の繊維材料の高性能、高機能化技術は、主に、合成繊維自体の構造を改良するといったものであり、天然繊維においては適用することができない。そこで、合成繊維はもちろん、天然繊維においても適用可能な繊維材料の高機能化技術として、繊維材料の表面改質処理技術が提案されている。
【０００５】
特許文献１には、ウンデシレン酸および／またはウンデシレン酸誘導体と重合性不飽和基を有する化合物とをエステル化反応させて得られたエステル化物を付与したポリエステル繊維を非重合性ガス中で一定時間静置しながら低温プラズマを照射処理し、表面改質処理することで、柔軟な風合いと良好な染色堅牢度を有し、かつ変色が少なく、殺菌性、抗ウィルス性および洗濯耐久性に優れた改質ポリエステル繊維を提供することが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、表面にチタニアが付着したダウンの表面に、装置本体内で、バッチ式に大気圧低温プラズマ照射処理する表面改質処理繊維材料の製造方法が開示されている。大気圧低温プラズマを照射することで、繊維材料表面に付着したチタニアから不純物を取り除くことと、繊維材料表面に対しより強固に定着させることができることから、表面改質処理後の取り扱い時においてチタニアが剥離することをより確実に抑制し、合成繊維および天然繊維に付与した機能性を長期にわたり保持することが可能となることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２０８３３５号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１６／０１３４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の表面改質処理繊維材料の製造方法並びに製造装置では、大気圧低温プラズマの照射はバッチ式反応器で行っていたため、表面改質処理繊維材料の生産速度、ひいては生産能力がどうしても低く抑えられてしまううえ、作業に手間がかかるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、繊維材料を始めとする各種材料を、流通式、かつ連続式に大気圧プラズマ照射処理できる表面改質処理材料の製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の表面改質処理材料の製造方法は、材料を重量によって、または気流を介して管内移動させながら、該材料の表面に大気圧低温プラズマを照射する表面改質処理材料の製造方法であって、前記管の周方向に略等間隔に設置された複数のプラズマトーチから、大気圧低温プラズマを、前記管内を移動する前記材料に対し照射することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、本発明の表面改質処理材料の製造装置は、材料の表面を大気圧低温プラズマにより照射処理するための表面改質処理材料の製造装置において、前記材料を、重力によって、または気流を介して移動させる管と、前記管の周方向に略等間隔に設置された複数のプラズマトーチとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、繊維材料を流通式、かつ連続式に大気圧プラズマ照射処理でき、表面改質処理繊維材料の生産速度、ひいては生産能力を向上できるうえ、作業の手間を削減させることができる。
【００１３】
また、本発明の表面改質処理材料の製造方法の対象は繊維材料に限定されるものではない。重力によって、または気流を介しての管内移動が可能な材料、例えば球状、紛体状、繊維状の有機、無機各種材料であれば、本発明の製造方法を用いて表面改質処理を行うことができる。具体的な例としては、球状、円柱状の高分子ペレットや、金属粉などの定形物、羽毛や綿毛のような不定形物を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プラズマ照射処理に使用するプラズマ分配器の縦断図である。
【図２】プラズマ照射処理に使用するプラズマ分配器のａ−ａ’面横断図である。
【図３】プラズマ照射処理装置の概略図である。
【図４】プラズマトーチの構成を示す部分断面図である。
【図５】プラズマ照射処理に使用した照射角度４５度のプラズマ分配器の縦断図である。
【図６】プラズマ照射処理に使用した照射角度４５度のプラズマ分配器のｂ−ｂ’面横断図である。
【図７】バッチ式プラズマ照射処理装置の概略図である。
【図８】４連プラズマトーチの構成を示す概略図である。
【図９】４連で使用されるプラズマトーチの構成を示す部分断面図である。
【図１０】プラズマ照射角度９０度の場合のＴｉ２ｐナロースペクトルを示すグラフである。
【図１１】プラズマ照射角度４５度の場合のＴｉ２ｐナロースペクトルを示すグラフである。
【図１２】プラズマ照射処理前のポリスチレン微粒子の水の濡れ性を示す写真図である。
【図１３】プラズマ照射処理後のポリスチレン微粒子の水の濡れ性を示す写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の表面改質処理材料の製造方法においては、材料、例えば、表面にチタニア等の金属酸化物、金属塩等が付着した繊維材料を管中で気流を介して移動させながら、前記管の周方向に略等間隔に設置された複数のプラズマトーチから、材料の表面に対し、大気圧低温プラズマの照射を行い表面改質処理を行うものである。この方法によれば、表面改質処理効果、具体的にはこの例では、繊維材料表面に付着したチタニア等の金属酸化物、金属塩等から不純物を取り除いたうえでの、繊維材料表面に対するより強固な定着、表面改質処理後の取り扱い時における前記金属酸化物、金属塩等が剥離することのより確実な抑制、合成繊維および天然繊維に付与した機能性の長期にわたる保持といった効果を有する大気圧低温プラズマ照射処理を流通式、かつ連続式に行うことが可能となる。
【００１６】
ここで、大気圧低温プラズマとは、大気圧下で、かつ、４０℃以下程度の常温で発生させるプラズマである。本発明においては、材料の処理に大気圧低温プラズマを用いるため減圧を要すことがなく、設備コストや処理コストを抑えることができるとともに、常温で処理を行うことが可能であるため、被処理材料の形状や特性を損なうことがない。このような大気圧低温プラズマ照射処理は、例えば、クレスール（株）製の大気圧常温プラズマジェット発生装置ＣＡＰＰＬＡＴを用いて行うことができる。プラズマ発生ガスの制限は特になく、一般に使用される各種のガスを使用することができるが、コスト性の観点からは、アルゴンガスが好ましい。
【００１７】
図１に、本発明の表面改質処理材料の製造装置の一好適例であるプラズマ分配器の縦断図を示す。また、図２に図１のプラズマ分配器のａ−ａ’面横断図を示す。プラズマ分配器１２は材料の移送管１１に接続し、移送管１１と略同一径の管の周方向に複数のプラズマトーチ１３が略等間隔に設置されている。この設置は、例えば、プラズマ分配器１２から突設された円筒状の突起部にプラズマトーチ１３を嵌着することにより行うことができる。移送管１１とプラズマ分配器１２の管部分をあわせて管と総称し、また、これらの中の移動を管内移動と総称する。前記複数のプラズマトーチ１３が移送管１１内を移動する材料に対し管の周方向から万遍なくプラズマを照射することでプラズマ照射処理を流通式、かつ連続式に行うことが可能となる。プラズマ分配器１２の内径は、プラズマトーチ１３により発生するプラズマジェットが対向するプラズマ分配器１２内壁に作用せず、かつ、プラズマ分配器１２の中心部までは作用するように設定することが望ましい。また、図中の矢印は材料の流通する方向で、気流を介する場合は気流の流れる方向を表すが、移動する材料が滞留するのを防止するために、プラズマ分配器１２上の各プラズマトーチ１３設置箇所の根元部分の、移送管１１の外壁の位置に相当する位置に、材料の目詰まり防止のためにナイロンメッシュ１４が設置されている。
【００１８】
一つのプラズマ分配器１２に設置するプラズマトーチ１３の本数は周方向から万遍なくプラズマを照射するためには、多ければ多いほど好ましいが、多くなるとプラズマ分配器１２の強度の低下や、装置コストの上昇が問題となる。一つのプラズマ分配器１２に設置するプラズマトーチ１３の本数は、移送管１１の管径によっても変わってくるが、４〜１６が好ましい。
【００１９】
移送管の長手方向に対するプラズマトーチ１３のプラズマ照射角度（θ）は、大きければ大きいほど好ましい。すなわち、照射角度９０度が最も好ましいが、３０度以上であれば十分の効果が期待でき好ましいと言える。これは、照射角度が大きければ大きいほど照射光単位断面積あたりのプラズマのエネルギー密度が大きくなるからであると推定される。
【００２０】
材料の、移送管１１およびプラズマ分配器１２中の移動が気流を介して行われる場合、該気流に用いる気体の種類には制約はなく、コストの観点から、ブロワーにより送気されたエアを用いることが好ましい。材料が気流中で連続的に均一に流れるためには、気流はある程度の線速度を持つことが要求され、この線速度は、材料の形状、密度、気流の種類等によって異なってくる。具体的には例えば綿状の繊維材料の場合、５〜５０ｃｍ／ｓ、特には１５〜２０ｃｍ／ｓ程度の線速度となるようエアを流して、このエアに材料を乗せて、材料を移動させる。単一プラズマ分配器１２における材料へのプラズマ照射処理時間は、この線速度によって決まることとなる。
【００２１】
また、材料の、移送管１１およびプラズマ分配器１２中の移動が重力によって行われる場合も、単一プラズマ分配器１２における材料へのプラズマ照射処理時間はこの線速度によって決まることとなる。一定の距離以上を落下する場合の線速度は、材料の形状、密度、雰囲気の種類等によって決まる終端速度になる。
【００２２】
このため、材料を、重力によって移動させる場合も、気流を介して移動させる場合も、プラズマの照射処理時間を線速度の調整によって行うには限界があり、プラズマの照射処理時間を長くするためには、プラズマ分配器１２の個数を増やし、それを直列につなぐことが有効な手段となる。プラズマ分配器１２を直列につなぐべき数はプラズマトーチ１３の照射角度や、一つのプラズマ分配器１２に設置するプラズマトーチ１３の本数によっても異ってくるが、照射角度が９０度、一つのプラズマ分配器１２に設置するプラズマトーチ１３の本数が８の場合には２〜３個であることが好ましい。
【００２３】
プラズマ分配器１２への材料の供給は、移送管１１上流のホールダーに材料を投入し、移送管１１を介して行う。気流を介して移動させる場合、例えば前述のブロワーにより送気されたエアを用い、材料を連続式にプラズマ分配器１２に移動させる際、材料の投入作業が終了したホールダーに気流が導入されるようにする必要がある場合には、例えば、移送管１１上流のホールダーを複数とし、各ホールダーに接続されている移送管１１上に設けられたバルブやブロワーからのエア管上に設けられたバルブをシーケンシャルに切り替えるといった装置構成が考えられる。
【００２４】
プラズマ分配器１２からの材料の排出は、移送管１１を介して移送管１１下流のホールダーに行う。プラズマ分配器１２に気流を介して材料を供給した場合、プラズマ照射処理された材料は、やはり、気流を介して移送管１１下流のホールダーに排出される。材料を連続的に排出する際、処理済材料の取り出し作業を行っているホールダーに、気流とともに新たな処理済材料が流れ込まないようにする必要がある場合には、例えば、前記移送管１１下流のホールダーを複数とし、各ホールダーに接続されている移送管上に設けられたバルブをシーケンシャルに切り替える装置構成が考えられる。
【００２５】
本発明に使用する材料としては、天然繊維および合成繊維を含むいかなる繊維材料も用いることができる。特に、従来は機能性材料による高機能化がほとんど行われていなかった天然繊維、すなわち、動植物由来の天然の繊維材料を母材とした繊維材料の大気圧低温プラズマ照射処理による流通式、かつ連続式な表面改質処理が可能である。かかる動植物由来の繊維材料としては、例えば、羽毛、繭を原料とする粉体若しくは微小繊維、絹糸、ウール、綿、麻およびパルプを挙げることができる。ここで、繭を原料とする粉体とは、繭から生糸を引き出すのではなく繭自体をそのまま粉砕することにより得られる、いわばシルクのパウダーをいい、繭を原料とする微小繊維とは、繭の表面に付着している微細なケバ（毛羽）をいう。また、絹糸とは、繭から引き出した状態の１本の絹糸および紡糸した絹糸の双方を含み、特殊な手法により得られる絹糸、例えば、シルクウェーブ（商品名（登録商標）、（株）マペペユニット製）等も含むものである。また、紙製品一般に用いられる繊維原料より得られる繊維材料も本発明に含まれる。
【００２６】
本発明に使用する材料は繊維材料に限定されるものではない。重力によって、または気流を介して管内移動できる材料、例えば球状、紛体状、繊維状の有機、無機各種材料であれば、本発明の製造方法を用いて表面改質処理を行うことができる。具体的には例えば、球状、円柱状の高分子ペレットや、金属粉などの定形物、羽毛や綿毛のような不定形物の表面改質処理が可能である。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例１＞
（Ｔｉゾルの作製）
モレキュラーシーブにより脱水したメタノール９００ｍｌに、チタンテトライソプロポキシド（ＴＴＩＰ）１００ｍｌを溶解し、１．５Ｍ  ＨＣｌ水溶液１０ｍｌを添加して撹拌し、Ｔｉゾルを作製した。
【００２８】
（チタニア付着処理）
前記Ｔｉゾルを、液で満杯にならないようにＴｉゾル容器に入れ密封し、その気層に窒素ガスにて０．０７ＭＰａの圧力をかけ、Ｔｉゾル容器の液層中に一端を浸した配管のもう一方の端部に備えられた噴射ノズルから、Ｔｉゾルを繊維材料のダウン５ｇに万遍なく噴霧し、ダウンにチタニアを付着した。噴射ノズルはガス排出用のメッシュ部とともにダウンを収納するダウンホールダー上部に取り付けられており、Ｔｉゾルは、ダウンの上部から噴霧された。Ｔｉゾルに同伴する窒素ガスは上方から下向きに導入されたのち、上方から排出されることから、ダウンには高さ方向に回転移動する力が加わる。ダウン５ｇにＴｉＯ２ベースで１質量％吹きかけるために必要な時間を事前にシミュレーションした結果約１１秒となったため、噴霧時間を１５秒とし、前記ノズルから５ｇの容器内のダウンに万遍なく噴霧した。
【００２９】
（プラズマ照射処理装置）
図３にプラズマ照射処理装置の概略図を示す。図示する処理装置は、気流に乗せてチタニア付着ダウンを移動させる移送管１１の途中に、本発明の好適装置であるプラズマ分配器１２を備えている。ダウンがプラズマ分配器１２を通過する際に、その周上に等間隔に設置されたプラズマトーチ１３からプラズマが照射され、表面改質処理がなされる。
【００３０】
プラズマ分配器１２の上流には、移送管１１を介してプラズマ照射処理前のチタニア処理ダウンを投入するダウン入れ２４があり、ダウン入れ２４にはバルブ２５を介してブロワー２６が接続されている。また、プラズマ分配器１２の下流には、やはり移送管１１を介して、処理されたダウンを収納するための布製袋体の収納部２７が接続されている。さらに、ダウン入れ２４の上部には、ダウン投入用の開口部２８が設けられている。
【００３１】
図１に示す通り、各プラズマトーチ１３はプラズマ分配器１２上で、移送管１１の長手方向、すなわち繊維材料の流通方向に対して９０度のプラズマ照射角度（θ）となるように配置されている。図中の矢印は繊維材料の流通する方向、すなわち気流を介して繊維材料を移動させる本実施例においては気流の流れる方向を表す。また、図２に示す通りプラズマ分配器１２には、８本のプラズマトーチ１３が移送管の周方向に等間隔に配置されている。
【００３２】
図４に、プラズマトーチの構成を示す部分断面図を示す。図示するように、プラズマトーチ１３は、Ｃｕパイプ（外径６ｍｍ，内径５ｍｍ，高電圧極）３４と、Ｃｕパイプ３４の一端部を覆う２層のシリコーンチューブ（外径１２ｍｍ，内径８ｍｍおよび外径１６ｍｍ，内径１２ｍｍ）３５と、を備えている。また、２層のシリコーンチューブ３５側には、Ｃｕテープ（幅２０ｍｍ，アース極）３６および金属メッシュ（１５０メッシュ）３７が配置されている。大気圧常温プラズマを発生させる電源にはＣＡＰＰＬＡＴ（クレスール（株）製）を用いた。
【００３３】
また、プラズマ照射条件としては、±８ｋＶの電圧をパルス状に２０ｋＨｚで印加し、プラズマガスとしてアルゴンガス２０ＬＰＭ（ｌ／ｍｉｎ）を用いた。
【００３４】
（プラズマ照射処理）
プラズマ照射処理方法を、図３を用いて説明する。まず、バルブ２５を閉じた状態で、ダウン入れ２４の開口部２８から、チタニア処理ダウン５ｇをダウン入れ２４の内部に投入した。次に、開口部２８をふさいだ。
【００３５】
次に、大気圧、室温条件下で、プラズマ分配器１２のプラズマトーチ１３にアルゴンガスを供給して高電圧を印加した。次いで、ブロアー２６を動かし、エアによりダウン入れ２４内のダウンを線速度１６ｃｍ／ｓのエア気流で移動させながら、移送管１１経由でプラズマ分配器１２を通過するダウンに対しプラズマを照射した。プラズマ分配器１２でプラズマ処理されたダウンは、下流側の移送管１１経由で収納部２７に移動させた。
【００３６】
収納部２７に移動したプラズマ照射処理済のチタニア処理ダウンを少量サンプリングし、残りをダウン入れ２４に戻して再度のプラズマ照射処理を行った。これを繰り返し２回行い、プラズマ照射回数０〜３の４種類のチタニア処理ダウンのサンプルを採取した。
【００３７】
＜実施例２＞
実施例２では、実施例１から繊維材料の流通方向に対するプラズマ照射角度のみを変更した。図５に、プラズマ照射処理に使用したプラズマ分配器の縦断図を、図６に、プラズマ照射処理に使用したプラズマ分配器のｂ−ｂ’面横断図を示す。図５に示す通り、実施例２で用いるプラズマ分配器４２の各プラズマトーチ４３は、移送管４１の長手方向、すなわち繊維材料の流通方向に対して４５度のプラズマ照射角度（θ１）となるように配置されている。図中の矢印は繊維材料の流通する方向、すなわち気流を介して繊維材料を移動させる本実施例においては気流の流れる方向を表す。また、図６に示す通りプラズマ分配器４２には、実施例１のプラズマ分配器１２同様、８本のプラズマトーチ４３が移送管の周方向に等間隔に配置されている。
【００３８】
プラズマ分配器４２のプラズマ照射角度以外は、プラズマ照射処理装置も、Ｔｉゾルの作製条件、チタニア付着処理条件、プラズマ照射処理条件もすべて実施例１と同じにして、チタニア処理ダウンに対するプラズマ照射処理を繰り返し３回行い、プラズマ照射処理回数０〜３の４種類のチタニア処理ダウンのサンプルを採取した。
【００３９】
＜比較例１＞
チタニア処理ダウンを流通式、かつ連続式にプラズマ照射処理を行う実施例１、２に対し、比較例では、チタニア処理ダウンをバッチ式にプラズマ照射処理した。具体的には、実施例１と同じＴｉゾルの作製条件、チタニア付着処理条件で作成したチタニア処理ダウンに、以下に示すプラズマ照射処理装置、プラズマ照射処理方法を用いて表面改質処理を行いサンプルを作製した。この様な処理を行ったチタニア処理ダウンは、前記特許文献２の実施例に該当し、保温性や剛性、弾性率がすべて高いうえ、この剛性および弾性率の高さの効果は洗濯した後も残ることが特許文献２中に記載されている。
【００４０】
（プラズマ照射処理装置）
図７に、バッチ式プラズマ照射処理装置の概略図を示す。図示する処理装置は、ダウンに対するプラズマ照射処理を行うための装置本体５１と、エア注入用の注入口５２と、処理されたダウンを装置本体５１内から送り出すための送出口５３と、装置本体５１内のダウンに対しプラズマ照射処理を行うための照射装置５４と、装置本体５１内にエアを流入させるためのガス流入口５５と、を備えている。
【００４１】
エア注入用の注入口５２には、ブロワー５６が接続されている。また、送出口５３の下流には、バルブ５７を介して、処理されたダウンを収納するための布製袋体の収納部５８が接続されている。さらに、装置本体５１の上部には、ダウン投入用の開口部５９およびガス排出用のメッシュ部Ｍが設けられている。さらにまた、照射装置５４に用いた４連プラズマトーチを備える大気圧常温プラズマジェット発生装置ＣＡＰＰＬＡＴ（クレスール（株）製）は高圧電源ＨＶに接続されている。
【００４２】
図８に、４連プラズマトーチの構成を示す概略図を、図９に、４連で使用されるプラズマトーチの構成を示す部分断面図を示す。図８に図示するように、４連プラズマトーチは、４０ｍｍ間隔で４本のプラズマトーチ６１が並列に配置されてなる。図中の符号６２はアクリル板、６３はコネクタ、６４は塩化ビニル管を示す。また、図９に図示するように、プラズマトーチ６１は、ガラスキャピラリ６５と、外周を覆うＣｕパイプ（外径８ｍｍ，内径７ｍｍ，高電圧極）６６と、Ｃｕパイプ６６の一端部を覆う２層のシリコーンチューブ（外径１２ｍｍ，内径８ｍｍおよび外径１６ｍｍ，内径１２ｍｍ）６７と、Ｃｕパイプ６６の他端側でガラスキャピラリ６５を覆うシリコーンチューブ６８と、を備えている。また、シリコーンチューブ６８にはピンチコック６９が装着され、２層のシリコーンチューブ６７側には、Ｃｕテープ（幅２０ｍｍ，アース極）７０および金属メッシュ（１５０メッシュ）７１が配置されている。
【００４３】
また、プラズマ照射条件としては、±８ｋＶの電圧をパルス状に２０ｋＨｚで印加し、プラズマガスとしてアルゴンガス２０ＬＰＭ（ｌ／ｍｉｎ）を用いた。
【００４４】
（プラズマ照射処理）
まず、バルブ５７を閉じた状態で、装置本体５１の開口部５９から、チタニア処理ダウン５ｇを装置本体５１の内部に投入した。次に、開口部５９をふさいで、ガス流入口５５からエアを流した。ダウンがほぐれない場合には、ブロワー５６を用いて、注入口５２からエアを注入した。
【００４５】
次に、大気圧、室温条件下で、照射装置５４のプラズマトーチにアルゴンガスを供給して高電圧を印加し、エアにより装置本体５１内でダウンを高さ方向に回転移動させながら、ダウンに対しプラズマを３０秒間照射した。次に、アルゴンガスおよびエアの供給を止め、メッシュ部Ｍをふさぎ、バルブ５７を開いた状態でブロワー５６を作動させて、処理されたダウンを収納部５８に移動させた。
【００４６】
＜実施例３＞
実施例３では、ポリスチレン微粒子（東洋スチレン株式会社製  商品名  トーヨースチロールＧＰ  ＧＰ−1Ｂ）のプラズマ照射処理を行った。
【００４７】
実施例１に用いた移送管１１およびプラズマ分配器１２を鉛直方向に立てて固定し、ポリスチレン粒子を、その上部のホールダーに連続投入し、ホールダー底部に設置したふるいにより移送管断面全体に均一になるように自然落下させた。ポリスチレン微粒子は移送管１１経由でプラズマ分配器１２に送られ、プラズマ分配器１２内を通過する間にプラズマ照射処理がされ、再度移送管１１を経由して移送管下部に設置されたビーカーに排出された。プラズマ照射処理回数１回とした。また、プラズマ照射条件としては、±８ｋＶの電圧をパルス状に２０ｋＨｚで印加し、プラズマガスとしてアルゴンガス２０ＬＰＭ（ｌ／ｍｉｎ）を用いた。
【００４８】
＜実施例４＞
実施例４では、多重巻ポリプロピレン／ポリエチレン不織布（販売元  株式会社グローバル  商品名  不織布水切り  排水口用）のプラズマ照射処理を行った。
【００４９】
ポリプロピレン／ポリエチレン不織布を３層に巻いた状態で、その最も外側の層の上端２箇所に該不織布を吊り下げ、固定するための針金を通した。実施例３同様、実施例１に用いた移送管１１およびプラズマ分配器１２を鉛直方向に立てて固定し、針金で吊り下げられた不織布を移送管１１の上部から管内に入れ、プラズマ分配器１２の高さになる位置に固定した。実施例４では、プラズマ処理されるポリプロピレン／ポリエチレン不織布は、移送管１１内を固定されており移動しない。固定された３層のポリプロピレン／ポリエチレン不織布の最も内側の層と最も外側の層を比較することで、プラズマ分配器１２の管壁近傍部と、管中央部のプラズマ照射処理状況を比較することを目的として実施された。また、プラズマ照射条件としては、±８ｋＶの電圧をパルス状に２０ｋＨｚで印加し、プラズマガスとしてアルゴンガス２０ＬＰＭ（ｌ／ｍｉｎ）を用い、１分間プラズマ照射処理を行った。
【００５０】
＜測定および評価＞
（ダウンのＸＰＳ測定）
実施例１、２および比較例１のプラズマ照射処理前と後のチタニア処理ダウン、実施例３のプラズマ照射処理前と後のポリスチレン微粒子、および実施例４のプラズマ照射処理前と後のポリプロピレン／ポリエチレン不織布の表面組成を、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）により分析した。装置としては、Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ社製のＥＳＣＡ５６００を用い、Ｘ線源  ＭｇＫα  １４ｋＶ  ４００Ｗ、ＴＯＡ４５°の条件とし、各サンプル２回ずつ測定を行ったうえで、平均値を求めた。
【００５１】
表１に、実施例１（プラズマ照射処理回数１回）および比較例１のプラズマ照射処理前後でのチタニア処理ダウンのＸＰＳ分析結果をまとめる。プラズマ照射処理回数１回であっても、バッチ処理並みに酸化が進んでおり、バッチ処理とほぼ同等の効果を得ることができることがわかる。
【００５２】
【表１】
0006777909.tif 000002
【００５３】
実施例１の流通式、かつ連続式プラズマ照射処理では、チタニア処理ダウンは３０秒でプラズマ分配器１２を通過した。一方、比較例１のバッチ式プラズマ処理では、プラズマ照射処理時間こそ３０秒で同一であったが、その前後の、チタニア処理ダウンの容器内投入、プラズマ照射処理準備、プラズマ照射処理済ダウンの払い出し準備および払い出しの各作業を含めると優に５分を超える時間、すなわち、１０倍を超える時間が必要であった。言い換えれば、流通式、かつ連続式のプラズマ照射処理装置では、バッチ式のプラズマ照射処理装置と比べ、同じ量のチタニア処理ダウンを１０分の１以下の時間で処理できることになる。
【００５４】
図１０に、実施例１のプラズマ照射角度９０度の場合のＴｉ２ｐナロースペクトルを、図１１に、実施例２のプラズマ照射角度４５度の場合のＴｉ２ｐナロースペクトルを示す。実施例１でも実施例２でもＴｉ２ｐナロースペクトルでは、プラズマ照射処理回数が２回、３回と進むに従って、低エネルギー側にシフトし、ＴｉＯ２に近づいており、両者ともプラズマ照射処理の効果が認められるものの、一方で、プラズマ照射角度９０度の場合に比べてプラズマ照射角度４５度の場合は変化が小さく、１回当たりのプラズマ照射処理効果が小さいことがわかる。
【００５５】
表２に、実施例３のプラズマ照射処理前後でのポリスチレン微粒子のＸＰＳ分析結果をまとめる。プラズマ照射処理後のポリスチレン粒子では酸化が進んでおり、自然落下によりプラズマ分配器１２を通過する瞬間にポリスチレン微粒子が酸化されたことがわかる。
【００５６】
【表２】
0006777909.tif 000003
【００５７】
図１２に、プラズマ照射処理前のポリスチレン微粒子の水の濡れ性を示す写真を、図１３に、プラズマ照射処理後のポリスチレン微粒子の水の濡れ性を示す写真を示す。プラズマ照射処理による表面改質処理により、ポリスチレン微粒子の濡れ性が大きく向上したことがわかる。
【００５８】
表３に、実施例４のプラズマ照射処理前後での多重巻ポリプロピレン／ポリエチレン不織布のＸＰＳ分析結果をまとめる。プラズマ分配器１２の管壁近傍部だけでなく、管中央部付近でもポリプロピレン／ポリエチレン不織布が酸化されたことがわかる。
【００５９】
【表３】
0006777909.tif 000004
【符号の説明】
【００６０】
１１、４１  移送管
１２、４２  プラズマ分配器
１３、４３、６１  プラズマトーチ
１４  ナイロンメッシュ
２４  ダウン入れ
２５、５７  バルブ
２６、５６  ブロワー
２７、５８  収納部
２８、５９  開口部
３４、６６  Ｃｕパイプ
３５、６７  ２層のシリコーンチューブ
３６、７０  Ｃｕテープ
３７、７１  金属メッシュ
５１  装置本体
５２  注入口
５３  送出口
５４  プラズマ照射装置
５５  ガス流入口
６２  アクリル板
６３  コネクタ
６４  塩化ビニル管
６５  ガラスキャピラリ
６８  シリコーンチューブ
６９  ピンチコック
Ｍ  メッシュ部
【図１】
0006777909.tif 000005
【図２】
0006777909.tif 000006
【図３】
0006777909.tif 000007
【図４】
0006777909.tif 000008
【図５】
0006777909.tif 000009
【図６】
0006777909.tif 000010
【図７】
0006777909.tif 000011
【図８】
0006777909.tif 000012
【図９】
0006777909.tif 000013
【図１０】
0006777909.tif 000014
【図１１】
0006777909.tif 000015
【図１２】
0006777909.tif 000016
【図１３】
0006777909.tif 000017