| 研究課題/領域番号 |
14550030
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
作道 訓之 金沢工業大学, 工学部, 教授 (20267719)
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| 研究分担者 |
林 啓治 金沢工業大学, 工学部, 助教授 (30281455)
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| キーワード | PET / プラズマ / イオン注入 / 改質 / FT-IR / レーザラマン / アモルファスカーボン / ダイヤモンドライクカーボン |
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| 研究概要 |
今年度は、本テーマの研究の初年度であるので、まず既存設備(ハイブリッドパルスプラズマコーティング試作装置)を用いてPETシートにイオン照射し、表面変化の状況を分析し基礎的なデータ収集を行った。この設備ではプラズマ発生を磁界中のマイクロ波放電によって発生させ、試料に負の高電圧パルスを印加してイオン注入を行うようになっている。窒素ガスを導入し1Paオーダーの圧力でプラズマを発生させ、試料に-10kV、幅5μs、繰り返し周波数1kHzのパルス高電圧を印加した。ATR(全反射)FT-IR(フーリエ変換-赤外分光)により、表面層のPET分子がイオン照射により破壊される比率を測った結果、ドーズ量6x10^<16>/cm^2までのイオン注入で、改質層の殆ど100%の分子が破壊れることが分かった。ATR FT-IRは一般的に定量測定が非常に難しいと言われているが、試料の取り付け圧力などを極力同じようにするなどの工夫をして測定したので相対的な比較は正確に行われたものと考える。また、イオン注入により改質される深さは約100nmであるが、分光に使われる赤外線の進入深さはその数倍あるので、非改質層からの信号が重畳されているものとして、得られたスペクトルからその分を差し引いて補正をおこなった。
さらに同じ試料を、波長532nmのレーザラマン分光測定を行った結果、波数1100cm^<-1>から1900cm^<-1>にかけて、グラファイト(ラマンシフト1550cm^<-1>)のあたりにメインピークを持つ非対称のブロードな分布が得られた。これはイオンプレーティングなどで成膜したダイアモンドライクカーボンなどでよく見られる分布に似ていることから、イオン注入による改質層ではPETが分解し、水素や酸素が無くなってアモルファスカーボンができたものと推定される。
実際にPETボトルの内面にイオン注入するためには、ボトル内に挿入した電極に正の高電圧パルスをかけるようにしなければならないので、パルス電源を改造してその予備実験をするとともに、新たにボトル用の改質装置を設計した。
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