10 ( 57) 【要約】
【課題】簡易な方法で、材料表面に優れた撥油性及び撥 水性を付与できる膜を形成することができる成膜法及び その成膜法により得られる刃物材料を提供する。 【解決手段】手術用メス等の材料２３表面にフッ素含有 膜２４を形成する場合には、大気圧プラズマジェット発 生装置１１を使用し、テトラフルオロメタン等のフッ素 化合物を含む原料ガス１７を用いて大気圧プラズマジェ ット２１を発生させ、その大気圧プラズマジェット２１ を材料２３に照射することにより、材料２３表面にフッ 素含有膜２４が成膜される。前記原料ガス１７にはアル ゴン等の不活性ガスが含まれている。材料２３表面にフ ッ素含有膜２４を成膜する場合には、材料２３表面の温 度を１００℃以下に保持することが好ましい。
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50 【 特 許 請 求 の 範 囲 】
【 請 求 項 １ 】
少 な く と も フ ッ 素 化 合 物 を 含 む 原 料 ガ ス を 用 い て 発 生 さ せ た 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト を 材 料 に 照 射 す る こ と に よ り 、 前 記 材 料 の 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 を 成 膜 す る こ と を 特 徴 と す る 成 膜 法 。
【 請 求 項 ２ 】
前 記 フ ッ 素 化 合 物 は フ ル オ ロ カ ー ボ ン で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 １ に 記 載 の 成 膜 法 。 【 請 求 項 ３ 】
前 記 原 料 ガ ス に は 不 活 性 ガ ス が 含 ま れ て い る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 １ 又 は 請 求 項 ２ に 記 載 の 成 膜 法 。
【 請 求 項 ４ 】
前 記 材 料 は 医 療 用 刃 物 材 料 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 １ か ら 請 求 項 ３ の い ず れ か 一 項 に 記 載 の 成 膜 法 。
【 請 求 項 ５ 】
前 記 医 療 用 刃 物 材 料 は 、 ス テ ン レ ス 鋼 、 カ ー ボ ン 鋼 、 チ タ ン 合 金 又 は ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 ４ に 記 載 の 成 膜 法 。
【 請 求 項 ６ 】
前 記 材 料 の 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 を 成 膜 す る と き に は 、 材 料 表 面 の 温 度 を １ ０ ０ ℃ 以 下 に 保 持 す る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 １ か ら 請 求 項 ５ の い ず れ か 一 項 に 記 載 の 成 膜 法 。
【 請 求 項 ７ 】
請 求 項 １ か ら 請 求 項 ３ の い ず れ か 一 項 に 記 載 の 成 膜 法 に よ り 、 刃 物 材 料 の 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 を 成 膜 し た こ と を 特 徴 と す る 刃 物 材 料 。
【 発 明 の 詳 細 な 説 明 】 【 技 術 分 野 】
【 ０ ０ ０ １ 】
本 発 明 は 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト を 用 い 、 材 料 表 面 に 撥 油 性 、 撥 水 性 等 の 機 能 を 発 揮 で き る 機 能 性 薄 膜 を 効 率 良 く 成 膜 で き る 成 膜 法 及 び そ の 成 膜 法 に よ り 得 ら れ る 刃 物 材 料 に 関 す る 。 特 に 、 医 療 用 刃 物 材 料 の 表 面 に 撥 油 性 及 び 撥 水 性 を 有 す る フ ッ 素 含 有 膜 を 成 膜 す る こ と が で き る 成 膜 法 及 び そ の 成 膜 法 に よ り 得 ら れ る 刃 物 材 料 に 関 す る 。
【 背 景 技 術 】 【 ０ ０ ０ ２ 】
一 般 に プ ラ ズ マ は 、 金 属 、 ガ ラ ス 等 の 材 料 の 表 面 改 質 、 表 面 洗 浄 、 エ ッ チ ン グ 等 の 種 々 の 目 的 に 使 用 さ れ て い る 。 そ し て 、 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト 発 生 装 置 に よ り 得 ら れ る プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト を 用 い る こ と に よ り 、 材 料 表 面 に 対 し て 容 易 か つ 迅 速 な 処 理 を 行 う こ と が で き る 。 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト 発 生 装 置 に お い て 、 大 気 圧 に 開 放 さ れ た 状 態 で 得 ら れ る 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト は 、 取 扱 い が 容 易 で あ る こ と か ら 好 適 に 使 用 さ れ る 。
【 ０ ０ ０ ３ 】
本 発 明 者 ら は 、 こ の 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト を 用 い た 窒 化 処 理 法 に つ い て 、 既 に 特 許 出 願 を 行 っ た （ 特 許 文 献 １ を 参 照 ） 。 す な わ ち 、 そ の 窒 化 処 理 法 は 、 窒 素 を 含 む 原 料 ガ ス を 用 い て 発 生 さ せ た 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト を 材 料 に 照 射 す る こ と に よ り 、 そ の 材 料 表 面 を 窒 化 さ せ る も の で あ る 。 材 料 と し て 具 体 的 に は 光 触 媒 性 能 を 有 す る 酸 化 チ タ ン （ Ｔ ｉ Ｏ２
） 膜 で あ り 、 そ の 酸 化 チ タ ン 膜 に 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト を 照 射 す る こ と に よ り 、 酸 化 チ タ ン 膜 が 窒 化 さ れ て Ｔ ｉ − Ｏ − Ｎ 膜 が 形 成 さ れ る 。 得 ら れ た Ｔ ｉ − Ｏ − Ｎ 膜 は 、 可 視 光 応 答 型 の 光 触 媒 と し て 使 用 す る こ と が で き る 。
【 先 行 技 術 文 献 】 【 特 許 文 献 】 【 ０ ０ ０ ４ 】
【 特 許 文 献 １ 】 特 開 ２ ０ ０ ９ − ２ ０ ２ ０ ８ ７ 号 公 報 【 発 明 の 概 要 】
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50 【 ０ ０ ０ ５ 】
と こ ろ で 、 手 術 用 メ ス 等 の 医 療 用 刃 物 の 切 れ 味 を 持 続 さ せ る た め に は 、 単 に 医 療 用 刃 物 の 鋭 利 さ を 保 つ だ け で は 不 十 分 で あ る 。 手 術 時 に 血 液 、 水 分 等 の 体 液 が 医 療 用 刃 物 に 付 着 し て 使 用 時 の 抵 抗 を 増 加 さ せ る た め 、 医 療 用 刃 物 の 切 れ 味 が 低 下 す る 。 こ の 問 題 を 解 決 す る た め に は 、 医 療 用 刃 物 に 体 液 が 付 着 し 難 く す る 工 夫 が 必 要 で あ る 。 油 分 や 水 分 が 含 ま れ て い る 体 液 の 付 着 を 防 ぐ た め に は 、 医 療 用 刃 物 の 表 面 に 撥 油 性 及 び 撥 水 性 の 膜 を 形 成 す る こ と が 考 え ら れ る 。
【 ０ ０ ０ ６ 】
し か し な が ら 、 前 記 特 許 文 献 １ に 記 載 さ れ た 従 来 構 成 に お い て は 、 酸 化 チ タ ン 膜 の 表 面 を 改 質 す る こ と に よ り 酸 化 チ タ ン の 窒 化 物 が 形 成 さ れ る が 、 そ の よ う な 酸 化 チ タ ン の 窒 化 物 で は 撥 油 性 及 び 撥 水 性 を 発 現 す る こ と は で き な い 。 ま た 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト を 材 料 表 面 に 照 射 す る に あ た り 、 材 料 自 体 を 改 質 す る 条 件 で は 、 材 料 表 面 に 所 望 と す る 撥 油 性 及 び 撥 水 性 の 膜 を 積 層 形 成 す る こ と は 困 難 で あ る 。
【 ０ ０ ０ ７ 】
本 発 明 は そ の よ う な 従 来 技 術 に 存 在 す る 問 題 点 に 着 目 し て な さ れ た も の で あ っ て 、 そ の 目 的 と す る と こ ろ は 、 簡 易 な 方 法 で 、 材 料 表 面 に 優 れ た 撥 油 性 及 び 撥 水 性 を 付 与 で き る 膜 を 形 成 す る こ と が で き る 成 膜 法 及 び そ の 成 膜 法 に よ り 得 ら れ る 刃 物 材 料 を 提 供 す る こ と に あ る 。
【 課 題 を 解 決 す る た め の 手 段 】 【 ０ ０ ０ ８ 】
上 記 目 的 を 達 成 す る た め に 、 請 求 項 １ に 記 載 の 発 明 の 成 膜 法 は 、 少 な く と も フ ッ 素 化 合 物 を 含 む 原 料 ガ ス を 用 い て 発 生 さ せ た 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト を 材 料 に 照 射 す る こ と に よ り 、 前 記 材 料 の 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 を 成 膜 す る こ と を 特 徴 と す る 。
【 ０ ０ ０ ９ 】
請 求 項 ２ に 記 載 の 発 明 の 成 膜 法 は 、 請 求 項 １ に 係 る 発 明 に お い て 、 前 記 フ ッ 素 化 合 物 は フ ル オ ロ カ ー ボ ン で あ る こ と を 特 徴 と す る 。
請 求 項 ３ に 記 載 の 発 明 の 成 膜 法 は 、 請 求 項 １ 又 は 請 求 項 ２ に 係 る 発 明 に お い て 、 前 記 原 料 ガ ス に は 不 活 性 ガ ス が 含 ま れ て い る こ と を 特 徴 と す る 。
【 ０ ０ １ ０ 】
請 求 項 ４ に 記 載 の 発 明 の 成 膜 法 は 、 請 求 項 １ か ら 請 求 項 ３ の い ず れ か 一 項 に 係 る 発 明 に お い て 、 前 記 材 料 は 医 療 用 刃 物 材 料 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。
請 求 項 ５ に 記 載 の 発 明 の 成 膜 法 は 、 請 求 項 ４ に 係 る 発 明 に お い て 、 前 記 医 療 用 刃 物 材 料 は 、 ス テ ン レ ス 鋼 、 カ ー ボ ン 鋼 、 チ タ ン 合 金 又 は ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。
【 ０ ０ １ １ 】
請 求 項 ６ に 記 載 の 発 明 の 成 膜 法 は 、 請 求 項 １ か ら 請 求 項 ５ の い ず れ か 一 項 に 係 る 発 明 に お い て 、 前 記 材 料 の 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 を 成 膜 す る と き に は 、 材 料 表 面 の 温 度 を １ ０ ０ ℃ 以 下 に 保 持 す る こ と を 特 徴 と す る 。
【 ０ ０ １ ２ 】
請 求 項 ７ に 記 載 の 発 明 の 刃 物 材 料 は 、 請 求 項 １ か ら 請 求 項 ３ の い ず れ か 一 項 に 記 載 の 成 膜 法 に よ り 、 刃 物 材 料 の 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 を 成 膜 し た こ と を 特 徴 と す る 。
【 発 明 の 効 果 】 【 ０ ０ １ ３ 】
本 発 明 に よ れ ば 、 次 の よ う な 効 果 を 発 揮 す る こ と が で き る 。
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50 【 ０ ０ １ ４ 】
よ っ て 、 本 発 明 の 成 膜 法 に よ れ ば 、 簡 易 な 方 法 で 、 材 料 表 面 に 優 れ た 撥 油 性 及 び 撥 水 性 を 付 与 で き る 膜 を 形 成 す る こ と が で き る と い う 効 果 を 奏 す る 。
【 図 面 の 簡 単 な 説 明 】 【 ０ ０ １ ５ 】
【 図 １ 】 本 発 明 の 一 実 施 形 態 に お け る フ ッ 素 含 有 膜 の 成 膜 装 置 を 模 式 的 に 示 す 概 略 断 面 図 。
【 図 ２ 】 材 料 − ノ ズ ル 間 距 離 と 接 触 角 と の 関 係 を 示 す グ ラ フ 。
【 図 ３ 】 赤 外 線 吸 収 ス ペ ク ト ル を 表 し 、 波 数 と 透 過 率 と の 関 係 を 示 す グ ラ フ 。 【 発 明 を 実 施 す る た め の 形 態 】
【 ０ ０ １ ６ 】
以 下 、 本 発 明 を 具 体 化 し た 一 実 施 形 態 を 図 １ に 基 づ い て 詳 細 に 説 明 す る 。
図 １ に 示 す よ う に 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト 発 生 装 置 １ １ を 構 成 す る 外 部 電 極 １ ２ は ほ ぼ 円 筒 状 に 形 成 さ れ 、 そ の 内 側 上 部 位 置 に は 電 気 絶 縁 性 の 支 持 体 １ ３ が 外 部 電 極 １ ２ の 段 部 １ ２ ａ に 支 持 さ れ て い る 。 該 支 持 体 １ ３ の 下 面 中 心 部 に は 逆 円 錐 状 を な す 内 部 電 極 １ ４ が 固 定 さ れ て い る 。 こ れ ら の 外 部 電 極 １ ２ 及 び 内 部 電 極 １ ４ に は 、 電 源 １ ５ か ら 高 周 波 電 力 （ パ ル ス 電 圧 ） が 供 給 さ れ る よ う に な っ て お り 、 外 部 電 極 １ ２ と 内 部 電 極 １ ４ と の 間 の 放 電 領 域 １ ６ で 放 電 が 繰 り 返 さ れ 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ が 発 生 さ れ る よ う に な っ て い る 。 な お 、 外 部 電 極 １ ２ は ア ー ス に 接 続 さ れ 、 電 圧 が ０ Ｖ に 維 持 さ れ て い る 。 前 記 高 周 波 電 力 は 、 周 波 数 １ ３ ∼ １ ９ ｋ Ｈ ｚ 、 電 圧 １ ８ ０ ∼ ２ ７ ０ Ｖ 、 電 流 ３ ． ０ ∼ ７ ． ０ Ａ 及 び 電 力 ０ ． １ ∼ １ ｋ Ｗ で あ る こ と が 望 ま し い 。
【 ０ ０ １ ７ 】
前 記 支 持 体 １ ３ に は 、 外 部 電 極 １ ２ の 軸 線 Ｘ に 対 し て 斜 め 方 向 に 延 び る 原 料 ガ ス （ 動 作 ガ ス ） １ ７ の 導 入 孔 １ ８ が 貫 通 形 成 さ れ 、 こ の 導 入 孔 １ ８ か ら 導 入 さ れ る 原 料 ガ ス １ ７ が 内 部 電 極 １ ４ の 周 り を 旋 回 し な が ら 螺 旋 状 に 下 方 へ 向 か っ て 流 れ る よ う に 構 成 さ れ て い る 。 原 料 ガ ス １ ７ は 、 少 な く と も フ ッ 素 化 合 物 を 含 む ガ ス で あ る 。 フ ッ 素 化 合 物 と し て は 、 例 え ば テ ト ラ フ ル オ ロ メ タ ン （ Ｃ Ｆ
４ ） 等 の フ ル オ ロ カ ー ボ ン が 用 い ら れ る 。 こ こ で 、 フ
ル オ ロ カ ー ボ ン は 炭 化 水 素 中 の 水 素 の 一 部 又 は 全 部 を フ ッ 素 原 子 で 置 換 し た 化 合 物 で あ る 。 フ ル オ ロ カ ー ボ ン と し て は 、 テ ト ラ フ ル オ ロ エ チ レ ン （ Ｃ
２ Ｆ４ ） 、 ヘ キ サ フ ル オ ロ エ
タ ン （ Ｃ
２ Ｆ６ ） 等 が 挙 げ ら れ る 。 こ の フ ッ 素 化 合 物 は 、 １ 種 又 は ２ 種 以 上 の 混 合 物 が 目
的 に 応 じ て 用 い ら れ る 。 【 ０ ０ １ ８ 】
原 料 ガ ス １ ７ の 流 量 は 、 １ ０ ∼ ６ ０ Ｌ ／ 分 で あ る こ と が 好 ま し い 。 こ の 原 料 ガ ス １ ７ に は ア ル ゴ ン （ Ａ ｒ ） 、 ヘ リ ウ ム （ Ｈ ｅ ） 、 ネ オ ン （ Ｎ ｅ ） 等 の 不 活 性 ガ ス が 含 ま れ て い る こ と が 好 ま し い 。 こ の 不 活 性 ガ ス を 用 い る こ と に よ り 、 前 記 フ ル オ ロ カ ー ボ ン を 希 釈 し て フ ル オ ロ カ ー ボ ン を 適 切 な 濃 度 に し て 成 膜 を 行 う こ と が で き る と と も に 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト の 照 射 時 に 材 料 表 面 を 清 浄 化 す る 機 能 （ ク リ ー ニ ン グ 機 能 ） を 発 現 す る こ と が で き る 。 不 活 性 ガ ス を 用 い る 場 合 、 不 活 性 ガ ス に 対 す る フ ル オ ロ カ ー ボ ン の 濃 度 は 、 容 量 比 と し て ０ ． ２ ∼ ０ ． ４ で あ る こ と が 好 ま し い 。 フ ル オ ロ カ ー ボ ン の 濃 度 が 容 量 比 で ０ ． ２ 未 満 の 場 合 に は 、 フ ル オ ロ カ ー ボ ン の 濃 度 が 低 く 、 フ ッ 素 含 有 膜 の 成 膜 効 率 が 悪 く な っ て 好 ま し く な い 。 そ の 一 方 、 フ ル オ ロ カ ー ボ ン の 濃 度 が 容 量 比 で ０ ． ４ を 超 え る 場 合 に は 、 フ ル オ ロ カ ー ボ ン の 濃 度 が 高 く な り 過 ぎ 、 フ ッ 素 含 有 膜 に む ら が 生 じ た り し て 、 安 定 し た 成 膜 を 行 う こ と が 難 し く な る 傾 向 を 示 す 。
【 ０ ０ １ ９ 】
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40
50 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ が 材 料 ２ ３ に 向 け て 照 射 さ れ 、 材 料 ２ ３ 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２
４ （ フ ッ 素 原 子 含 有 膜 ） が 形 成 さ れ る よ う に な っ て い る 。 【 ０ ０ ２ ０ 】
こ の フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ は 、 フ ッ 素 原 子 が 含 ま れ て い る 被 膜 で あ れ ば よ く 、 樹 脂 化 さ れ て い て も 、 樹 脂 化 さ れ て い な く て も よ い 。 フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ に フ ッ 素 原 子 が 含 ま れ て い る こ と に よ り 、 フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ 表 面 に フ ッ 素 原 子 に 基 づ く 撥 油 性 、 撥 水 性 等 の 特 性 が 発 現 さ れ る 。 な お 、 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ノ ズ ル ２ ０ か ら 噴 出 さ れ る 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ は 、 放 電 領 域 １ ６ で 生 成 し た 大 気 圧 プ ラ ズ マ が 再 結 合 し つ つ あ る プ ラ ズ マ （ ア フ タ ー グ ロ ー プ ラ ズ マ ） で あ る 。
【 ０ ０ ２ １ 】
前 記 材 料 ２ ３ と し て は 刃 物 材 料 が 好 適 で あ り 、 手 術 用 メ ス 、 切 開 用 ナ イ フ 等 の 医 療 用 刃 物 材 料 が 特 に 好 適 で あ り 、 具 体 的 に は ス テ ン レ ス 鋼 、 ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 、 チ タ ン 合 金 、 カ ー ボ ン 鋼 （ ハ イ カ ー ボ ン ス チ ー ル ） 等 の 金 属 が 挙 げ ら れ る 。 ス テ ン レ ス 鋼 と し て は 、 Ｓ Ｕ Ｓ ４ ２ ０ （ 刃 物 用 特 殊 鋼 Ｓ Ｕ Ｓ ４ ２ ０ Ｊ ２ ） 等 の マ ル テ ン サ イ ト 系 ス テ ン レ ス 鋼 、 Ｓ Ｕ Ｓ ３ ０ ４ 等 の オ ー ス テ ナ イ ト 系 ス テ ン レ ス 鋼 な ど が 用 い ら れ る 。 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ が 材 料 ２ ３ 表 面 に 照 射 さ れ た と き に は 材 料 ２ ３ 表 面 の 温 度 が 急 上 昇 し て １ ０ ０ ℃ を 超 え る こ と か ら 、 材 料 ２ ３ 表 面 に 所 望 と す る フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ が 形 成 さ れ 難 く な る 。 従 っ て 、 材 料 ２ ３ 表 面 の 温 度 を １ ０ ０ ℃ 以 下 に 保 持 す る こ と が 望 ま し い 。
【 ０ ０ ２ ２ 】
こ の た め 、 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ノ ズ ル ２ ０ と 材 料 ２ ３ と の 距 離 Ｌ は 、 ３ ∼ ５ ｍ ｍ で あ る こ と が 好 ま し い 。 こ の 距 離 Ｌ が ３ ｍ ｍ よ り 短 い 場 合 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ に よ り 材 料 ２ ３ 表 面 の 温 度 が 短 時 間 で １ ０ ０ ℃ を 超 え る こ と と な っ て 好 ま し く な い 。 一 方 、 距 離 Ｌ が ５ ｍ ｍ よ り 長 い 場 合 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ に よ っ て 材 料 ２ ３ 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 安 定 し た 状 態 で 形 成 す る こ と が 難 く な っ て 好 ま し く な い 。
【 ０ ０ ２ ３ 】
ま た 、 前 記 材 料 ２ ３ 表 面 に 対 す る 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ の 照 射 時 間 は 、 材 料 ２ ３ の 厚 み 等 に よ る が 、 １ ∼ １ ０ 秒 で あ る こ と が 好 ま し く 、 ３ ∼ ６ 秒 で あ る こ と が さ ら に 好 ま し い 。 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ の 照 射 時 間 が ３ 秒 を 下 回 る 場 合 に は 、 材 料 ２ ３ 表 面 に 優 れ た 撥 油 性 及 び 撥 水 性 を 発 現 す る フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 得 る こ と が 難 し く な る 。 そ の 一 方 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ の 照 射 時 間 が ６ 秒 を 上 回 る 場 合 に は 、 材 料 ２ ３ 表 面 の 温 度 上 昇 が 大 き く な る と と も に 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ に よ る フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ の 形 成 が ほ ぼ 飽 和 状 態 に 達 し 、 そ れ 以 上 の 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ の 照 射 は エ ネ ル ギ ー の 無 駄 に な る 。
【 ０ ０ ２ ４ 】
フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ の 成 膜 装 置 １ ０ は 、 上 記 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト 発 生 装 置 １ １ 、 材 料 ２ ３ を 支 持 す る 支 持 台 ２ ２ 等 に よ り 構 成 さ れ て い る 。
次 に 、 前 記 成 膜 装 置 １ ０ を 用 い た フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ の 成 膜 法 を 作 用 と と も に 説 明 す る 。 【 ０ ０ ２ ５ 】
さ て 、 図 １ に 示 す よ う に 、 支 持 台 ２ ２ 上 に プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ノ ズ ル ２ ０ に 対 向 す る よ う に ス テ ン レ ス 鋼 等 の 材 料 ２ ３ を 載 置 す る 。 一 方 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト 発 生 装 置 １ １ の 外 部 電 極 １ ２ と 内 部 電 極 １ ４ と の 間 に は 、 例 え ば 電 力 が ０ ． ３ ｋ Ｗ と な る よ う に パ ル ス 電 圧 を 印 加 す る 。 そ の 状 態 で 、 原 料 ガ ス １ ７ の 導 入 孔 １ ８ か ら テ ト ラ フ ル オ ロ カ ー ボ ン 等 の 原 料 ガ ス １ ７ を 外 部 電 極 １ ２ の 内 部 空 間 に 導 入 す る 。 こ の と き 、 導 入 孔 １ ８ は 外 部 電 極 １ ２ の 軸 線 Ｘ に 対 し て 傾 斜 状 に 形 成 さ れ て い る こ と か ら 、 導 入 孔 １ ８ か ら 流 入 さ れ た 原 料 ガ ス １ ７ は 螺 旋 状 に 旋 回 し な が ら 下 降 し て 放 電 領 域 １ ６ に 到 り 、 放 電 が 繰 り 返 さ れ て 大 気 圧 プ ラ ズ マ が 安 定 に 生 成 さ れ る 。
【 ０ ０ ２ ６ 】
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50 て い る こ と に よ り 、 材 料 ２ ３ 表 面 が １ ０ ０ ℃ 以 下 に 維 持 さ れ る 。 そ の 結 果 、 材 料 ２ ３ 表 面
に 均 一 な フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ が 良 好 な 密 着 性 を も っ て 形 成 さ れ る 。 こ の た め 、 材 料 ２ ３ 表 面 に 形 成 さ れ た フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ は 、 そ の フ ッ 素 原 子 の 性 質 に よ り 、 撥 油 性 や 撥 水 性 を 発 現 す る こ と が で き 、 例 え ば 医 療 用 刃 物 の 刃 部 に 血 液 、 水 分 等 の 体 液 が 付 着 し 難 く す る こ と が で き 、 刃 部 の 切 れ 味 を 持 続 さ せ る こ と が で き る 。
【 ０ ０ ２ ７ 】
以 上 詳 述 し た 実 施 形 態 に よ り 発 揮 さ れ る 効 果 を 以 下 に ま と め て 説 明 す る 。
（ １ ） 本 実 施 形 態 の 成 膜 法 に お い て は 、 フ ッ 素 化 合 物 を 含 む 原 料 ガ ス １ ７ を 用 い て 発 生 さ せ た 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ を 材 料 ２ ３ に 照 射 す る こ と に よ り 、 材 料 ２ ３ 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 成 膜 す る も の で あ る 。 こ の た め 、 フ ッ 素 化 合 物 を 含 む 原 料 ガ ス １ ７ に 基 づ く 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ を 材 料 ２ ３ 表 面 に 照 射 す る と い う 簡 単 な 操 作 を 施 す こ と に よ り 、 材 料 ２ ３ 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ が 成 膜 さ れ る 。 こ の フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ は 、 フ ッ 素 の 性 質 に 基 づ い て 撥 油 性 、 撥 水 性 等 の 特 性 を 発 現 す る 。
【 ０ ０ ２ ８ 】
よ っ て 、 本 実 施 形 態 の 成 膜 法 に よ れ ば 、 簡 易 な 方 法 で 、 材 料 ２ ３ 表 面 に 優 れ た 撥 油 性 及 び 撥 水 性 を 付 与 で き る フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 形 成 す る こ と が で き る と い う 効 果 を 奏 す る 。 （ ２ ） 前 記 原 料 ガ ス １ ７ と し て の フ ッ 素 化 合 物 は テ ト ラ フ ル オ ロ メ タ ン 等 の フ ル オ ロ カ ー ボ ン で あ る 。 こ の た め 、 フ ル オ ロ カ ー ボ ン に 基 づ く フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 容 易 に 形 成 す る こ と が で き 、 フ ッ 素 に よ る 特 性 を 発 現 す る こ と が で き る 。
（ ３ ） 前 記 原 料 ガ ス １ ７ に は 不 活 性 ガ ス と し て の ア ル ゴ ン が 含 ま れ て い る 。 従 っ て 、 原 料 ガ ス １ ７ を 不 活 性 ガ ス で 適 切 な 濃 度 に 希 釈 す る こ と が で き る と と も に 、 材 料 ２ ３ 表 面 に 対 す る 清 浄 化 作 用 （ ク リ ー ニ ン グ 作 用 ） を 発 現 す る こ と が で き 、 材 料 ２ ３ に 対 す る フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ の 密 着 性 を 向 上 さ せ る こ と が で き る 。
（ ４ ） 前 記 材 料 ２ ３ は 手 術 用 メ ス 、 切 開 用 ナ イ フ 等 の 医 療 用 刃 物 材 料 で あ る 。 そ の た め 、 医 療 用 刃 物 材 料 の 刃 部 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 成 膜 す る こ と に よ り 、 刃 部 に 血 液 、 水 分 等 の 体 液 が 付 着 す る こ と を 抑 制 す る こ と が で き 、 刃 部 の 切 れ 味 を 持 続 さ せ る こ と が で き る 。
（ ５ ） 前 記 医 療 用 刃 物 材 料 は 、 ス テ ン レ ス 鋼 、 カ ー ボ ン 鋼 、 チ タ ン 合 金 又 は ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 で あ る 。 こ の た め 、 ス テ ン レ ス 鋼 、 カ ー ボ ン 鋼 、 チ タ ン 合 金 又 は ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 の 表 面 に フ ル オ ロ カ ー ボ ン に 基 づ く フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 容 易 に 形 成 す る こ と が で き る 。 （ ６ ） 前 記 材 料 ２ ３ 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 成 膜 す る と き に は 、 材 料 ２ ３ 表 面 の 温 度 が １ ０ ０ ℃ 以 下 に 保 持 さ れ る 。 従 っ て 、 材 料 ２ ３ 表 面 の 温 度 上 昇 を 防 止 し て 、 材 料 ２ ３ 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 迅 速 か つ 効 果 的 に 形 成 す る こ と が で き る 。
（ ７ ） ま た 、 刃 物 材 料 は 、 前 述 し た 成 膜 法 に よ り 、 そ の 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 が 成 膜 さ れ た も の で あ る 。 こ の た め 、 刃 物 材 料 は 、 そ の 表 面 に 形 成 さ れ た フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ に よ っ て 優 れ た 撥 油 性 及 び 撥 水 性 を 発 揮 す る こ と が で き 、 刃 部 の 切 れ 味 の 持 続 性 を 向 上 さ せ る こ と が で き る 。
【 実 施 例 】 【 ０ ０ ２ ９ 】
以 下 に 、 実 施 例 を 挙 げ て 前 記 実 施 形 態 を さ ら に 具 体 的 に 説 明 す る 。 （ 実 施 例 １ ）
前 記 図 １ に 示 し た 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト 発 生 装 置 １ １ を 使 用 し 、 材 料 ２ ３ と し て ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 の 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 形 成 し た 。 ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 の 厚 さ は １ ０ ｍ ｍ の も の を 使 用 し た 。 原 料 ガ ス １ ７ と し て は 、 フ ル オ ロ カ ー ボ ン と し て テ ト ラ フ ル オ ロ メ タ ン （ Ｃ Ｆ
４ ） ガ ス と ア ル ゴ ン ガ ス と の 混 合 ガ ス を 用 い た 。 具 体 的 に は 、 テ ト ラ フ ル オ ロ カ
ー ボ ン ガ ス の 流 量 を ５ Ｌ ／ 分 、 ア ル ゴ ン ガ ス の 流 量 を １ ６ Ｌ ／ 分 に 設 定 し た 。 す な わ ち 、 ア ル ゴ ン ガ ス に 対 す る テ ト ラ フ ル オ ロ カ ー ボ ン の 濃 度 は 、 容 量 比 と し て ０ ． ３ １ で あ っ た 。 ま た 、 電 源 １ ５ か ら の 入 力 電 力 を ０ ． ３ ｋ Ｗ と し た 。
【 ０ ０ ３ ０ 】
10
20
30
40
50 ｍ に 変 更 し 、 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ノ ズ ル ２ ０ か ら ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 の 表 面 に 大 気 圧 プ ラ ズ マ
ジ ェ ッ ト ２ １ を 照 射 し て 、 ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ の 成 膜 を 行 っ た 。 得 ら れ た フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ に つ い て 、 フ ー リ エ 変 換 赤 外 分 光 法 （ Ｆ Ｔ − Ｉ Ｒ ） に て 分 析 を 行 っ た 。 そ の 結 果 を 図 ３ に 示 し た 。 図 ３ に 示 す よ う に 、 １ ２ ０ ０ ｃ ｍ
− １
前 後 に 強 い 吸 収 が 見 ら れ た 。 こ れ ら の 吸 収 は 、 Ｃ − Ｆ 結 合 の 存 在 を 示 し て お り 、 材 料 ２ ３ 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ が 形 成 さ れ て い る こ と が 確 認 さ れ た 。
【 ０ ０ ３ １ 】
こ の よ う に 、 材 料 ２ ３ 表 面 に フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ が 安 定 し て 形 成 さ れ た の は 、 材 料 ２ ３ 表 面 の 温 度 が １ ０ ０ ℃ 以 下 に 抑 え ら れ る と と も に 、 原 料 ガ ス １ ７ 中 に は ア ル ゴ ン ガ ス が 十 分 に 含 ま れ 、 材 料 ２ ３ 表 面 が 清 浄 化 さ れ 、 フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ の 密 着 性 が 高 め ら れ た た め と 推 測 さ れ る 。
【 ０ ０ ３ ２ 】
ま た 、 フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ に つ い て 、 水 に 対 す る フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ の 接 触 角 を 常 法 に 従 っ て 測 定 し た 。 な お 、 ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 表 面 に 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ を 照 射 し な い 未 処 理 の 場 合 に つ い て も 、 水 に 対 す る ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 表 面 の 接 触 角 を 測 定 し た 。 そ れ ら の 結 果 を 図 ２ に 示 し た 。
【 ０ ０ ３ ３ 】
図 ２ に 示 す よ う に 、 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ノ ズ ル ２ ０ と ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 と の 距 離 Ｌ が ３ ∼ ５ ｍ ｍ ま で は 水 に 対 す る フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ の 接 触 角 は 増 大 し 、 前 記 距 離 Ｌ が ５ ｍ ｍ の と き 接 触 角 は １ ４ ０ ° を 超 え た 。 一 方 、 ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 表 面 に 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ を 照 射 し な か っ た 未 処 理 の 場 合 に は 、 水 に 対 す る ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 表 面 の 接 触 角 は ７ ０ ° で あ っ た 。 従 っ て 、 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ノ ズ ル ２ ０ と ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 と の 距 離 Ｌ が ３ ∼ ５ ｍ ｍ の 場 合 に は 、 ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 表 面 に 撥 油 性 及 び 撥 水 性 の 極 め て 高 い フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ を 得 る こ と が で き た 。
【 ０ ０ ３ ４ 】
し か し な が ら 、 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ノ ズ ル ２ ０ と ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 と の 距 離 Ｌ が ５ ｍ ｍ を 超 え る と 次 第 に 接 触 角 は 低 下 し 、 前 記 距 離 Ｌ が ８ ｍ ｍ 以 上 に な る と 未 処 理 の 場 合 の 接 触 角 よ り も 小 さ く な り 、 ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 表 面 が 親 水 性 を 示 す 結 果 と な っ た 。 こ れ は 、 原 料 ガ ス １ ７ 中 の ア ル ゴ ン ガ ス に よ り ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 表 面 が 清 浄 化 さ れ 、 水 の 親 和 性 が 高 く な っ た た め と 推 測 さ れ る 。
（ 実 施 例 ２ ）
こ の 実 施 例 ２ で は 、 材 料 ２ ３ と し て 厚 さ １ ｍ ｍ の ス テ ン レ ス 鋼 を 使 用 し 、 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ノ ズ ル ２ ０ と ス テ ン レ ス 鋼 と の 距 離 Ｌ を ５ ｍ ｍ に 設 定 し 、 実 施 例 １ と 同 様 に し て 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ を １ ０ 秒 間 ス テ ン レ ス 鋼 表 面 に 照 射 し た 。 そ の 結 果 、 水 に 対 す る ス テ ン レ ス 鋼 表 面 の フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ の 接 触 角 は ２ ０ ° 以 下 に 低 下 し た 。 そ の 原 因 は 、 ス テ ン レ ス 鋼 の 厚 さ が 薄 い こ と か ら 、 熱 容 量 が 小 さ く 、 か つ 熱 伝 達 率 が 小 さ く 、 ス テ ン レ ス 鋼 の 表 面 温 度 が １ ０ ０ ℃ 以 上 に 急 上 昇 し た こ と に よ る も の と 考 え ら れ る 。
【 ０ ０ ３ ５ 】
そ こ で 、 １ 回 の 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ の 照 射 時 間 を ２ 秒 と し 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ を 照 射 し な い ス テ ン レ ス 鋼 の 冷 却 時 間 を ３ ０ 秒 挟 ん で ス テ ン レ ス 鋼 の 表 面 温 度 を １ ０ ０ ℃ 以 下 に し 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ を 合 計 ３ 回 照 射 し た 。 そ の 結 果 、 水 に 対 す る ス テ ン レ ス 鋼 表 面 の フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ の 接 触 角 は １ ４ ０ ° で あ っ た 。
【 ０ ０ ３ ６ 】
こ の よ う に 、 材 料 ２ ３ 表 面 の 温 度 が １ ０ ０ ℃ を 超 え る よ う な 条 件 で は 、 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ の 照 射 時 間 を 短 時 間 に し 、 冷 却 期 間 を お い て 大 気 圧 プ ラ ズ マ ジ ェ ッ ト ２ １ の 照 射 を 繰 り 返 す 等 の 手 段 に よ り 、 材 料 ２ ３ 表 面 の 温 度 を １ ０ ０ ℃ 以 下 に 維 持 す る こ と が 重 要 で あ る と の 知 見 が 得 ら れ た 。
【 ０ ０ ３ ７ 】
な お 、 前 記 実 施 形 態 を 次 の よ う に 変 更 し て 実 施 す る こ と も 可 能 で あ る 。
10 ロ ロ フ ル オ ロ カ ー ボ ン （ Ｃ Ｃ ｌ
３ Ｆ ） 等 の 化 合 物 を 用 い る こ と が で き る 。
【 ０ ０ ３ ８ 】
・ 前 記 原 料 ガ ス １ ７ に は 、 シ リ コ ン 又 は シ リ コ ン 化 合 物 等 の フ ッ 素 化 合 物 以 外 の 化 合 物 が 含 ま れ て い て も よ い 。 こ の 場 合 に は 、 フ ッ 素 含 有 膜 ２ ４ 中 に 含 ま れ る シ リ コ ン 等 に 基 づ い て 撥 油 性 、 撥 水 性 等 の 特 性 を 発 揮 す る こ と が で き る 。
【 ０ ０ ３ ９ 】
・ 前 記 材 料 ２ ３ と し て 、 医 療 用 刃 物 材 料 以 外 の 例 え ば 理 美 容 刃 物 等 の 刃 物 材 料 を 用 い る こ と も 可 能 で あ る 。
・ 前 記 支 持 台 ２ ２ に 温 度 調 節 装 置 を 設 け 、 支 持 台 ２ ２ 上 に 支 持 さ れ る 材 料 ２ ３ の 温 度 を 補 助 的 に 変 更 で き る よ う に 構 成 し て も よ い 。
【 符 号 の 説 明 】 【 ０ ０ ４ ０ 】
【 図 ２ 】
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( 51) I nt . Cl . ＦＩ テーマコード（参考） Ｂ０５Ｄ 3/ 04 ( 2006. 01) Ｂ０５Ｄ 3/ 04 Ｃ
( 72) 発明者 ( 72) 発明者
Ｆターム( 参考) 3C061 BA21 DD08 4C160 FF03
4D075 AA01 BB49Y BB57Y BB93Y CA36 CA37 DB02 DB04 DB07 DC30 EB16
4H020 BA11
