JP2690032B2 - フッ素樹脂積層体およびその製造法 - Google Patents
フッ素樹脂積層体およびその製造法Info
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Description
造に関する。
性、耐薬品性、透明性、耐紫外線劣化性、耐候性、撥水
撥油性など、他の樹脂にはみられない優れた特性を有し
ている。ところで、一般に樹脂成形体、特にフィルム状
のものは他の材料を接着して積層体として使用されるこ
とも多いが、フッ素樹脂はその特徴である非粘着性のた
め他の材料との積層が非常に困難である。そのため、前
記のような優れた特性をもちながら、広汎に使用されて
いないのが現状である。
は接着剤を介して行なう必要があるが、この接着剤とフ
ッ素樹脂との密着性がわるく、そのため、フッ素樹脂側
の接着表面を改質し、接着剤の密着性を高める試みが種
々なされてきている。
ば有機化合物の存在下または不存在下に不活性ガス雰囲
気中でコロナ放電などの電気的放電処理を行なう方法
(特公昭37-17485号、特開昭59-214620 号、特開昭63-9
533 号、特開昭63-218336 号、特開昭63-222838 号各公
報)、火炎処理または金属ナトリウム処理を行なう方法
(特公昭63-10176号公報)、その他サンドブラストなど
により粗面化処理を行なう方法などが知られている。
うな接着剤とも充分な密着性を奏するというものではな
いため、接着剤の選定も鋭意検討されている。
の方法ではエポキシ樹脂のプライマー層を改質表面に形
成したのちエポキシ樹脂を接着剤として使用しており、
特開昭59-214620 号、特開昭63-218336 号および特開昭
63-222838 号各公報記載の方法ではエチレン- エチルア
クリレート- 無水マレイン酸3元共重合体および/また
はエチレン- グリシジルメタクリレート- 酢酸ビニル3
元共重合体というホットメルト型の接着剤を用いてお
り、特公昭63-10176号公報記載の方法では不飽和ポリエ
ステル樹脂とイソシアネート化合物を配合した接着剤が
用いられている。また、特開昭63-9533 号公報には、改
質表面上にエポキシ樹脂のプライマー層を形成し、これ
に接着剤として熱可塑性ポリエステルまたはポリアミド
を用いて積層する方法が記載されている。
脂の積層体を作製する試みが種々なされているが、エポ
キシ樹脂のプライマー層を形成する必要のある方法(特
公昭37-17485号、特開昭63-9533 号各公報)は工程的に
煩雑にならざるをえず、また、ホットメルト型の接着剤
を用いる方法(特開昭59-214620 号公報ほか)では高温
での処理が必要となるため被着体の熱劣化などが生ずる
ことがあり、不飽和ポリエステル樹脂とイソシアネート
化合物を用いる方法(特公昭63-10176号公報)は金属ナ
トリウム処理または火炎処理されたフッ素樹脂にのみ適
用可能とされており、しかもその表面処理自体がフッ素
樹脂の望まない変性を惹起することがあり、現在のとこ
ろ簡単で汎用性のある積層法は見い出されていない。
ず、しかも簡単でかつ用途に応じて種々の接着剤を使用
できる方法を提供することを目的とする。
素樹脂成形体の表面の改質法と接着剤の選定とを関連づ
け、より一層強い密着力と被着体に合わせた接着剤の選
定を可能にしたものであり、官能基を有する有機化合物
を含む不活性ガス雰囲気中で放電処理することによって
改質されたフッ素樹脂表面に接着剤層を介して被着体を
積層するフッ素樹脂積層体の製造法において、該接着剤
が、前記有機化合物が有する官能基と同じまたは親和性
の官能基をもつ単量体を重合または共重合してえられる
重合体であることを特徴とするフッ素樹脂積層体の製造
法に関する。
選定し、その接着剤に親和性をもつ有機化合物を用いて
最適な状態にフッ素樹脂成形体表面を改質することによ
って堅固な積層体を製造するものであり、放電処理によ
る改質の際に存在させる有機化合物として、接着剤の製
造に用いる単量体が有する官能基と同じまたは親和性の
官能基をもつものを使用する点に特徴がある。
る。
ては成形体を製造しうるものであれば特に限定されず、
たとえばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)またはその
変性物、テトラフルオロエチレン- パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体(PFA) 、テトラフルオロエチ
レン- ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP) 、テト
ラフルオロエチレン- エチレン共重合体(ETFE)、テトラ
フルオロエチレン-フッ化ビニリデン共重合体(TFE/VdF)
、テトラフルオロエチレン- ヘキサフルオロプロピレ
ン- パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EP
A) 、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロ
トリフルオロエチレン- エチレン共重合体(ECTFE) 、ク
ロロトリフルオロエチレン- フッ化ビニリデン共重合体
(CTFE/VdF)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化
ビニル(PVF) などがあげられる。成形体の形状は積層可
能なものであれば特に限定されないが、フィルム状やシ
ート状、チューブ状、パイプ状、ブロック状、織物状、
繊維状のものなどがある。フッ素樹脂が最外層となるば
あいはフィルム状やシート状のものが好ましい。
行なわれているコロナ放電処理やグロー放電処理、プラ
ズマ放電処理、スパッタリング処理などによる放電処理
(特公昭37-17485号公報、特公昭49-12900号公報、米国
特許第3296011 号明細書)が採用できる。たとえば、コ
ロナ放電処理では有機化合物が含まれている不活性ガス
(たとえばチッ素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスな
ど)雰囲気に改質すべき表面を曝し、電極間に高周波電
圧をかけることによりコロナ放電を起こさせ、これによ
り表面に活性種を生成し、ついで有機化合物の官能基を
導入もしくは重合性有機化合物をグラフト重合すること
によって行なう。コロナ放電の条件はフッ素樹脂成形体
の誘電率などによって適宜選定すればよい。
る接着剤に応じた特定の有機化合物を雰囲気中に存在さ
せる点にあるので、有機化合物については接着剤との関
係で後述する。放電処理によって改質されたフッ素樹脂
の表面は表面活性が増大しており、さらに反応性が著し
く高くなっている。
により被着体を接着するのであるが、接着剤は被着体と
の濡れ性が良好なものが好ましい。本発明によれば接着
剤として汎用の多種多様のものが使用できるので、被着
体の種類の幅を拡げることができる。したがって被着体
としては特に限定されず、たとえば塩化ビニル系樹脂、
ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、セルロース
系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリビ
ニルアルコール系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、ポ
リイミド系樹脂などの合成樹脂;紙、布、木材、金属、
セラミックなどの天然材料;それらの加工品である合成
紙、合板などがあげられる。これらのうち、特に塩化ビ
ニル系樹脂は、従来の接着法では接着強度の点で充分で
はなかったが、本発明の方法によれば容易にかつ充分な
強度をもって接着することができる。被着体の形状は特
に制限されず、たとえばフィルム状、シート状、板状、
チューブ状、パイプ状、繊維状、織物状、粉体状などで
よい。
することができるが、特にウェットラミネート法、ドラ
イラミネート法、プレス成形法が好ましい。ウェットラ
ミネート法は、接着剤を塗布して直ちに被着体を重ね合
せ加熱下に接着する方法であり、ドライラミネート法は
塗布した接着剤を一旦乾燥させたのち被着体を重ね、加
熱下に圧着する方法である。プレス成形法は、接着剤を
塗布したのち、直ちにあるいは一旦乾燥させ、被着体を
重ね、加熱下に圧着する方法である。接着時の加熱温度
は従来のホットメルト接着法が約200 ℃であるのに対
し、60〜200 ℃、好ましくは60〜170 ℃と低温でよく、
被着体の熱劣化を抑えることができる。このように、被
着体の熱特性に応じてより低い温度で実施できる。な
お、接着剤は被着体の方に塗布してもよい。
体または用途に応じて使用でき、またフッ素樹脂成形体
の表面処理時に存在させる有機化合物も接着剤に応じて
選定される。表面改質時に用いる有機化合物は、接着剤
の製造に使用する単量体がもつ官能基と同じまたは親和
性の官能基を有するものである。このような有機化合物
を表面改質時の雰囲気中に存在させることにより、フッ
素樹脂成形体の改質表面に接着剤と同種の構造の化合物
を結合させることができ、接着剤との親和性を大きく高
めることができる。官能基としては、たとえば水酸基、
エポキシ基、カルボキシル基、エステル基、カルボニル
基、イソシアネート基、ニトリル基、アミノ基、エーテ
ル結合、重合性二重結合などがあげられるが、これらの
みに限られるものではない。
るとつぎの2つになる。
である単量体と同じまたは親和性の官能基をもつ重合性
有機化合物を用いる。
である単量体と同じまたは親和性の官能基をもつ非重合
性有機化合物を用いる。
(蒸気)で存在する必要がある。その濃度は有機化合物
の種類によって異なるが、通常0.1 〜10.0モル%、好ま
しくは0.5 〜7.0 モル%である。したがって有機化合物
は放電処理温度(通常20〜100 ℃)で少なくとも1mmHg
以上の蒸気圧を有するものであることを要する。重合性
有機化合物のばあい、その重合性有機化合物を重合また
は共重合してえられた重合体からなる接着剤と組み合わ
せるのが特に好ましい。また、非重合性有機化合物のば
あい、放電処理によって活性化される必要があるため、
少なくとも1個の活性水素を有するか、あるいは結合解
離エネルギーが100kcal 以下の結合を有する化合物であ
ることを要する。
単量体が有する官能基の種類ごとに好適な接着剤と有機
化合物の組合せを示すが、これらのみに限られるもので
はない。
共重合体 ウレタン系:イソシアネートとアルコール、アミン、フ
ェノールなどの活性水素との反応生成物 ポリビニルアルコール系:ポリ酢酸ビニルのケン化物 フェノール樹脂系:フェノールとホルマリンの反応生成
物 ポリエステルアクリレート系:無水フタル酸、エチレン
グリコール、アクリル酸の共重合物 (A-2) 有機化合物 重合性有機化合物:エチレングリコール、グリセリンな
どの多価アルコール 非重合性有機化合物:メタノール、エタノール、フェノ
ールなどの一価のアルコール;蟻酸、酢酸などのカルボ
ン酸類など (B) 単量体の官能基がエポキシ基であるばあい (B-1) 接着剤 エポキシ樹脂:分子内に
ロルヒドリンなどのエポキシ基をもつ有機化合物 非重合性有機化合物:グリシジルエーテル類、エポキシ
アルカン類など (C) 単量体の官能基がカルボキシル基であるばあい (C-1) 接着剤 ポリエステル系:(A-1) のポリエステル類に同じ ポリアクリル酸系:アクリレートとアクリル酸との共重
合物 (C-2) 有機化合物 重合性有機化合物:フタル酸、マレイン酸などのカルボ
ン酸類;アクリル酸、メタクリル酸などのアクリル酸
類;メタクリレート、エチルアクリレート、グリシジル
メタクリレートなどのエステル類 非重合性有機化合物:蟻酸、酢酸などのカルボン酸類 (D) 単量体の官能基がエステル基であるばあい (D-1) 接着剤 ポリエステル系:(A-1) のポリエステル類に同じ ポリアクリレート系:アクリル酸エステル類の重合体 ポリ酢酸ビニル系:ポリ酢酸ビニル、エチレン- 酢酸ビ
ニル共重合体など ポリジアリルフタレート系:ジアリルフタレートの共重
合体 (D-2) 有機化合物 重合性有機化合物:メタクリレート、エチルアクリレー
ト、グリシジルメタクリレートなどのエステル類;ジア
リルフタレートなどの多官能のエステル類など 非重合性有機化合物:蟻酸エチル、酢酸エチルなどのカ
ルボン酸エステル類など (E) 単量体の官能基がカルボニル基であるばあい (E-1) 接着剤 カルボニル基含有重合体:ポリビニルアセタール、ポリ
アクリレート、ポリ酢酸ビニルなどのポリエステル類;
ポリウレタン類など (E-2) 有機化合物 重合性有機化合物:(C-2) と同じカルボン酸類、アクリ
ル酸類、エステル類;(D-2) と同じエステル類 非重合性有機化合物:アセトンなどのケトン類など;(C
-2) と同じカルボン酸類;(D-2) と同じエステル類 (F) 単量体の官能基がイソシアネート基(-NCO)であるば
あい (F-1) 接着剤 ウレタン系:(A-1) のウレタン系接着剤と同じ (F-2) 有機化合物 トリレンジイソシアネートとその誘導体などのイソシア
ネート類 (G) 単量体の官能基がニトリル基(-CN) であるばあい (G-1) 接着剤 ポリシアノアクリレート類:シアノアクリレートの重合
体および共重合体 (G-2) 有機化合物 重合性有機化合物:アクリロニトリル、メタクリロニト
リルなどのアクリロニトリル類;シアノアクリレート類
など 非重合性有機化合物:アセトニトリル、プロピオニトリ
ルなどのニトリル類 (H) 単量体の官能基がアミノ基(-NH2 ) であるばあい (H-1) 接着剤 尿素樹脂系:尿素とホルムアルデヒドとの反応生成物 メラミン樹脂系:メラミンとアルデヒド類との反応生成
物 ポリアクリルアミド系:アクリルアミド類の重合生成物 (H-2) 有機化合物 重合性有機化合物:メラミン類、ジアミン類、アクリル
アミド類など 非重合性有機化合物:各種アミン類およびアンモニウム
塩など (I) 単量体がエーテル結合をもつばあい (I-1) 接着剤 ポリビニルエーテル系:ポリビニルメチルエーテル、ポ
リビニルエチルエーテルなど 例:
ルエーテルなどのビニルエーテル類 非重合性有機化合物:ジエチルエーテル、グリシジルメ
チルエーテルなどの各種エーテル類 (J) 単量体が重合性二重結合のみをもつばあい (J-1) 接着剤 ポリオレフィン系:ポリエチレン、ポリプロピレンおよ
びそれらの共重合体 オレフィン- 酢酸ビニル共重合体:エチレン- 酢酸ビニ
ル共重合体など (J-2) 有機化合物 重合性有機化合物:エチレン、プロピレンなどのオレフ
ィン類;クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロ
エチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのパーハロゲ
ン化オレフィン類 以上に官能基ごとの接着剤と有機化合物の好適な組合せ
を示したが、たとえばポリエステル系接着剤のように種
々の官能基をもつ有機化合物が適用できるものもある。
また、官能基同士が親和性の高いばあい(たとえば、水
酸基とエポキシ基、アミノ基と水酸基、カルボキシル基
と水酸基、イソシアネート基とカルボニル基など)も、
同様に強い接着をうることができる。
ル(有機化合物)/エチレン- 酢酸ビニル共重合体(接
着剤)、グリシジルメタクリレート/エチレン- グリシ
ジルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル/ポリ
ウレタン系接着剤、各種アクリレート/アクリル系接着
剤、イソシアネート/ポリウレタン系接着剤、イソシア
ネート/メラミン系接着剤、アルコール類/アクリレー
ト系接着剤などがあげられる。
ル、ポリアミン、エポキシなどの硬化剤や紫外線吸収
剤、充填剤、顔料、帯電防止剤など通常の添加剤を配合
してもよい。
レードコーター、スプレーコーター、グラビアコータ
ー、エアナイフコーター、マイヤーバーコーター、カー
テンコーター、ダイコーターなどを用いる通常の方法が
採用でき、フッ素樹脂成形体の改質表面あるいは被着材
表面に施用される。塗布量は、原液の濃度、粘度、塗布
速度などを調整することにより所望の量に制御すること
ができる。接着剤を塗布したのちは前記の方法によって
積層する。
る性質(耐水性、耐候性、耐熱性、外観など)などを考
慮して選定される。その好適な組合せは当業者によく知
られている。
脂積層体は、フッ素樹脂の防汚性、撥水撥油性、耐薬品
性、耐紫外線性、耐候性、耐熱性などに優れた特性を具
備することになり、壁紙、家具、家電製品のキャビネッ
ト素材、風呂、台所、トイレなどの水回りなどの屋内用
に;屋根材、テント地、窓ガラス保護材、幌、看板、防
音壁(布)などの屋外用に;エレベーターや車輌、飛行
機などの内装もしくは外装用に;そのほかコンベアベル
ト、カーテンウォール、移送用シューター、ダクト、パ
ーテーションボード、薬品容器、樹脂燃料ホースなどの
自動車用部品、半導体や医薬、食品用搬送ホースなどの
産業用;イス、ベンチ、テーブルなどの屋外家具用など
の多種多様な製品に適用することができる。
P フィルムとETFEフィルムとを使用したばあいを例にと
って実施例および比較例をあげて説明するが、本発明は
かかる実施例のみに限定されるものではない。なお、実
施例中の「部」は「重量部」である。
トラフロオロエチレン- ヘキサフロオロプロピレン共重
合体(FEP) フィルムの一方の面に、アセトン蒸気を7.0
モル%含有するチッ素ガス雰囲気下において、荷電密度
3Wsec/cm2 で放電処理することによって、一方の面が
アセトンで改質されたフッ素樹脂フィルムをえた。
P フィルムの面に、接着剤混合液(ウレタン系接着剤10
0 部、イソシアネート系硬化剤5部および水100 部)を
リバースコーターを用いて塗布し、電気炉中で80℃10分
間乾燥したのち厚さ200 μmの軟質塩化ビニル樹脂フィ
ルムを重ね、140 ℃で2分間熱プレス成形してフッ素樹
脂積層体をえた。
測定したところ、2.2kgf/inch であった。
エンテック製のテンシロン)を用い、180 度ピールを行
なった。引張速度は100mm /分とした。
ィルムを放電処理して表面改質した。
1の方法に従い表1に示す条件で接着剤層を形成し、同
表に示す条件で被着体を熱プレス成形してフッ素樹脂積
層体をえ、剥離強度を測定した。
ぞれつぎのものを示す。
レン共重合体 ETFE:テトラフルオロエチレン- エチレン共重合体 (有機化合物) GMA :グリシジルメタクリレート (接着剤) EVA :エチレン- 酢酸ビニル共重合体 (被着体) PP合成紙:ポリプロピレン合成紙
例3と同じ接着剤混合液を用いて同実施例と同様にして
接着剤層を形成し、軟質塩化ビニル樹脂フィルムの積層
を試みたが、FEP フィルムと接着剤層とが全く接着しな
かった。
示す条件でフッ素樹脂フィルムと被着体を積層し、剥離
強度を測定した。
かは実施例1と同様にしてFEP フィルム(100 μm)を
放電処理して表面を改質した。
(ウレタン系接着剤100 部、イソシアネート系硬化剤5
部、酢酸エチル100 部)をバーコーターを用いて塗布
し、電気炉中で100 ℃10分間乾燥したのち、ポリプロピ
レン合成紙と重ね、60℃に加熱された加圧ロール間を通
過速度1m/分で通して熱プレスし(卓上ラミネート機
使用)、フッ素樹脂積層体をえた。
ところ、0.5kgf/inch で合成紙が材料破壊した。
ィルムを放電処理して表面改質した。
4の方法に従い表3に示す条件で接着剤層を形成し、同
表に示す条件で被着体を加圧ロール間を通して熱プレス
し、フッ素樹脂積層体をえ、剥離強度を測定した。
μm)にホットメルト型接着剤(変性酢酸ビニル共重合
体)を介してポリエステルフィルム(100μm)を重ね、
170 ℃に加熱された加圧ロール間を通過速度1m/分で
通して熱プレス成形した。
ができた。
水撥油性、耐候性などの特性に優れたフッ素樹脂成形体
と種々の被着体との積層体を所望の用途に応じた接着剤
を用いて容易に製造することができ、しかも堅固なフッ
素樹脂積層体をうることができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 官能基を有する有機化合物を0.1〜1
0モル%含む不活性ガス雰囲気中で放電処理することに
よって改質されたフッ素樹脂表面に接着剤層を介して被
着体を積層するフッ素樹脂積層体の製造法において、該
接着剤が、前記有機化合物が有する官能基と同じまたは
親和性の官能基をもつ単量体を重合または共重合してえ
られる重合体であることを特徴とするフッ素樹脂積層体
の製造法。 - 【請求項2】 有機化合物が重合性有機化合物であり、
接着剤が該重合性有機化合物が有する官能基と同じまた
は親和性の官能基をもつ単量体の単独重合体または共重
合体である請求項1記載の製造法。 - 【請求項3】 有機化合物が置換可能な水素原子を有す
る非重合性有機化合物であり、接着剤が該非重合性有機
化合物が有する官能基と同じまたは親和性の官能基をも
つ単量体を重合または共重合してえられる重合体である
請求項1記載の製造法。 - 【請求項4】 有機化合物が有する官能基が、水酸基、
エポキシ基、カルボキシル基、エステル基、カルボニル
基、イソシアネート基、ニトリル基、アミノ基、エーテ
ル結合または重合性二重結合である請求項1記載の製造
法。 - 【請求項5】 官能基を有する有機化合物を0.1〜1
0モル%含む不活性ガス雰囲気中で放電処理することに
よって改質された表面を有するフッ素樹脂基材、該基材
の改質表面上に形成されている前記有機化合物が有する
官能基と同じまたは親和性の官能基をもつ単量体からえ
られる重合体からなる接着剤層、および該接着剤層上に
接着された被着体からなるフッ素樹脂積層体。 - 【請求項6】 フッ素樹脂基材がシート状またはフィル
ム状である請求項5記載のフッ素樹脂積層体。
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