JP3230358B2 - フッ素樹脂とメタクリル樹脂又はアクリル樹脂との積層体の製造方法 - Google Patents

フッ素樹脂とメタクリル樹脂又はアクリル樹脂との積層体の製造方法

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JP3230358B2 JP34306493A JP34306493A JP3230358B2 JP 3230358 B2 JP3230358 B2 JP 3230358B2 JP 34306493 A JP34306493 A JP 34306493A JP 34306493 A JP34306493 A JP 34306493A JP 3230358 B2 JP3230358 B2 JP 3230358B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フッ素樹脂とメタクリ
ル樹脂又はアクリル樹脂とが強固に接合したフッ素樹脂
とメタクリル樹脂又はアクリル樹脂との積層体の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】フッ素
樹脂シート等のフッ素系部材は、従来より機械的性質、
耐熱性、耐候性、耐薬品性などの優れた特長を有するこ
とから注目されているが、その反面、難接着性材料であ
るため、他の部材との複合化が難しく、フッ素系部材の
実用化のネックになっていた。
【0003】このため、フッ素系部材の表面を親水化し
て接着性を向上させる方法が試みられ、部材表面の機械
的な粗面化、化学的エッチング、金属ナトリウム処理、
プラズマ、コロナなどの放電処理方法が知られている。
このうちプラズマによる表面処理は、クリーンでかつ表
面改質の自由度が大きいことから、フッ素系部材の表面
処理方法として注目されている。
【0004】しかしながら、本発明者の検討によれば、
単にフッ素系部材をプラズマ処理しただけでは、フッ素
樹脂とメタクリル樹脂又はアクリル樹脂とでは表面エネ
ルギーが大きく異なるため密着性が悪く、これらを積層
した積層体は、例えばこれを曲げた場合、曲げの度合が
少しであってもフッ素樹脂とメタクリル樹脂又はアクリ
ル樹脂との間で容易に剥離が生じてしまうという問題が
あり、このためフッ素脂とメタクリル樹脂又はアクリル
樹脂とが密着性よく接着した積層体が要望されている。
【0005】本発明は上記要望に応えるためになされた
もので、フッ素樹脂とメタクリル樹脂又はアクリル樹脂
とが密着性よく接着した積層体を得るための製造方法を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、不活性ガス
雰囲気下においてフッ素樹脂部材の所用表面をプラズマ
処理し、次いでこのプラズマ処理表面に対し、重合禁止
剤含有量が20ppm以下でかつ20℃における溶存酸
素量が25mg/リットル以下のグラフト重合可能なメ
タクリル酸又はアクリル酸系モノマーを供給してグラフ
ト重合させ、上記プラズマ処理表面にグラフト重合物を
形成し、次いでこのグラフト重合物上にメタクリル酸又
はアクリル酸系モノマーを供給して重合させ、上記グラ
フト重合物上にメタクリル樹脂又はアクリル樹脂層を形
成することにより、フッ素樹脂シートとメタクリル樹脂
又はアクリル樹脂とが密着性よく強固に接着したフッ素
樹脂とメタクリル樹脂又はアクリル樹脂との積層体を得
ることができることを見い出した。
【0007】即ち、不活性ガス、特にヘリウムガスの雰
囲気下において、フッ素樹脂部材表面をプラズマ処理す
ることにより、フッ素樹脂部材表面が親水化されて接着
に適した表面に改質されると共に、特にヘリウムガスで
処理することにより、フッ素樹脂部材表面にラジカルが
形成され、メタアクリル酸又はアクリル酸系モノマーが
グラフト重合されてグラフト重合の速度が速くなる。ま
た、メタクリル酸又はアクリル酸系モノマー中には貯蔵
安定性、製造時の安全性の点からキノン類等の重合禁止
剤を添加することが通常行われているが、重合禁止剤の
含有量が20ppmを超える量で含まれているとグラフ
ト重合が起こらなくなること、また重合禁止剤の含有量
を20ppm以下に制限してもモノマー中の溶存酸素量
が多いと、上記のようにプラズマ処理を行った表面に同
様にグラフト重合が起こらず、該溶存酸素量を20℃に
おいて25mg/リットル以下に制限することにより、
初めてグラフト反応が進行してフッ素樹脂部材表面にグ
ラフト重合面が形成される。そして、このグラフト重合
面において所望とするメタクリル酸又はアクリル酸系モ
ノマーを重合させる際に、このメタクリル酸又はアクリ
ル酸系モノマーとグラフト面とが重合反応するため、フ
ッ素樹脂部材とメタクリル樹脂又はアクリル樹脂層とが
強固に接着したフッ素樹脂とアクリル樹脂との積層体が
得られることを知見し、本発明をなすに至ったものであ
る。
【0008】以下、本発明を更に詳しく説明すると、本
発明のフッ素樹脂とメタクリル樹脂又はアクリル樹脂と
の積層体の製造方法は、不活性ガス雰囲気下においてフ
ッ素樹脂部材の所用表面をプラズマ処理し、次いでこの
プラズマ処理表面に対し、重合禁止剤含有量が20pp
m以下でかつ20℃における溶存酸素量が25mg/リ
ットル以下のグラフト重合可能なメタクリル酸又はアク
リル酸系モノマーを供給してグラフト重合させ、上記プ
ラズマ処理表面にグラフト重合物を形成し、次いでこの
グラフト重合物上にメタクリル酸又はアクリル酸系モノ
マーを供給して重合させ、上記グラフト重合物上にメタ
クリル樹脂又はアクリル樹脂層を形成するものである。
【0009】ここで、フッ素樹脂としては、ポリテトラ
フルオロエチレン、パーフルオロアルキルフッ素樹脂、
4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合体、エチ
レン−4フッ化エチレン共重合体、ポリクロロ3フッ化
エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル樹
脂などを用いることができる。なお、このフッ素樹脂部
材の形状等は特に制限されない。
【0010】本発明は、まずこのフッ素樹脂部材のメタ
クリル樹脂又はアクリル樹脂層を形成すべき表面をヘリ
ウムガス等の不活性ガス雰囲気下でプラズマ処理する。
このプラズマ処理の方法、条件は特に制限されず、公知
のプラズマ処理法を採用することができるが、特に低圧
プラズマ法を採用し、真空度0.01〜10Torr、
10〜500Wという条件で、1秒〜30分処理するこ
とが表面に活性ラジカルを形成する点から望ましい。
【0011】次に、本発明においては、上記プラズマ処
理表面にグラフト重合可能なメタクリル酸又はアクリル
酸系モノマーを供給してグラフト重合させ、グラフト重
合物を形成する。この場合、モノマーとしては、アクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、ア
クリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル
酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル
酸アルキル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸ステア
リル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸プロピ
ル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸イソプロピル、ア
クリル酸sec−ブチル、アクリル酸、アクリル酸2−
ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピ
ル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエ
チルアミノエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸
テトラヒドロフルフリル、アクリル酸アリル、ジアクリ
ル酸エチレングリコール、ジアクリル酸トリエチレング
リコール、ジアクリル酸テトラエチレングリコール、ジ
アクリル酸1,3−ブチレングリコール、トリアクリル
酸トリメチロールプロパン、アクリル酸2−エトキシエ
チル、アクリル酸エトキシエトキシエチル、アクリル酸
2−メトキシエチル、アクリル酸フェノキシエチル、ア
クリル酸フェノキシポリエチレングリコール、アクリル
酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩等のアクリ
ル酸誘導体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メ
タクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシ
ル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸アルキル、メ
タクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、メタ
クリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸プロピル、メタ
クリル酸ベンジル、メタクリル酸イソプロピル、メタク
リル酸sec−ブチル、メタクリル酸、メタクリル酸2
−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロ
ピル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル
酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸グリシジル、メ
タクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸アリ
ル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル
酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸テトラエチ
レングリコール、ジメタクリル酸1,3−ブチレングリ
コール、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、メ
タクリル酸2−エトキシエチル、メタクリル酸エトキシ
エトキシエチル、メタクリル酸2−メトキシエチル、メ
タクリル酸フェノキシエチル、メタクリル酸フェノキシ
ポリエチレングリコール、メタクリル酸ジメチルアミノ
エチルメチルクロライド塩等のメタクリル酸誘導体を用
いることもできるが、特に限定はない。
【0012】本発明は、このような共重合可能なモノマ
ーを用いるものであるが、この場合、このモノマー中の
重合禁止剤量が20ppm以下、かつ20℃における溶
存酸素量が25mg/リットル以下のものを使用するこ
とが必要であり、重合禁止剤量が20ppmを超えた
り、溶存酸素量が25mg/リットルを超える場合はグ
ラフト重合が生じない。
【0013】また、メタクリル酸又はアクリル酸系モノ
マー中の20℃における溶存酸素量は25mg/リット
ル以下とすることが必要であるが、特に5mg/リット
ル以下とすることが好ましい。この溶存酸素量が25m
g/リットルを越えるとグラフト重合が進行しない。メ
タクリル酸又はアクリル酸系モノマーから溶存酸素を除
去する方法としては、例えば、液体窒素でメタクリル酸
又はアクリル酸系モノマーを凍結させた後、真空ポンプ
を用いて脱気し、解凍するという操作を繰り返すという
方法を採用することができる。また、窒素やアルゴン、
ヘリウムのような不活性ガスをモノマー中にバブリング
することでも溶存酸素を除去することができる。
【0014】上記メタクリル酸又はアクリル酸系モノマ
ーのグラフト重合にはAIBN(アゾビスイソブチロニ
トリル)、BPO(ベンゾイルパーオキサイド)などの
重合開始剤を用いることができる。この重合開始剤の使
用量はメタクリル酸又はアクリル酸系モノマー全量に対
して0.01〜1重量%とすることが好ましい。
【0015】グラフト重合は、好ましくは減圧状態で、
重合温度40〜100℃で1分〜10時間かけて行うこ
とができる。
【0016】以上のようにしてフッ素樹脂部材表面に形
成したグラフト重合面において更にメタクリル酸又はア
クリル酸系モノマーを供給し、重合させることにより、
このメタクリル酸又はアクリル酸系モノマーの重合と同
時に形成されたメタクリル樹脂又はアクリル樹脂層がフ
ッ素樹脂シートと接着され、フッ素樹脂とメタクリル樹
脂又はアクリル樹脂とが強固に接着した積層体を得るこ
とができる。この場合、メタクリル酸又はアクリル酸系
モノマーの種類は特に限定されるものではないが、良好
な柔軟性を有する積層体を得るために、メタクリル酸メ
チル(MMA)又はメタクリル酸n−ブチル(nBM
A)と他のメタクリル酸又はアクリル酸系モノマーとの
共重合体であることが好ましく、MMA又はnBMAと
共重合させる他のメタクリル酸又はアクリル酸系モノマ
ーとしては、アクリル酸2−メトキシエチル(2MT
A)、アクリル酸トリエチレングリコール(CBA)、
メタクリル酸アルキル(SLMA)、アクリル酸フェノ
キシポリエチレングリコール(AMP−60G)から選
択されるメタクリル酸又はアクリル酸系モノマーを用い
ることができる。この場合、重合開始剤としては、上記
と同様のものを同様の使用量で使用することができる。
【0017】なお、この重合法としては公知の重合法を
採用し得るが、特にバルク重合法にて40〜100℃、
1分〜10時間、減圧下又は不活性ガス雰囲気下という
条件で行うことが好ましい。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、フッ素樹脂とメタクリ
ル樹脂又はアクリル樹脂とが強固に接着した積層体を得
ることができる。
【0019】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【0020】[実施例1〜17、比較例1〜16]ま
ず、FEP(パーフルオロエチレンプロピレンコポリマ
ー)シート(ダイキン工業(株)製、厚さ300μm)
をヘリウムガスの雰囲気下で0.5Torr、RF(1
3.56MHz)100Wという条件において表1に示
す時間プラズマ処理し、処理後、表1に示すモノマーが
入ったガラス管中にFEPシートを入れ、これを液体窒
素温度まで温度を下げて凍結させた後、真空ポンプを用
いて脱気した。次に、室温下の水につけ解凍した後、充
分に振とうし、再び凍結させた。この操作を3サイクル
繰り返した後、減圧下、表1に示す温度の恒温槽中で振
とうさせながら所定時間グラフト重合を行った。
【0021】以上のようにしてフッ素樹脂シートに形成
されたグラフト重合面を下記の方法で評価した。結果を
表1に併記する。グラフト評価 グラフト重合面が形成されたFEPシートをガラス容器
から取り出した後、メチルエチルケトン(MEK)溶液
中で超音波洗浄し、MEK溶解成分を取り除いた。その
後、60℃の真空乾燥機中で1時間以上乾燥させ、日本
分光社製FT−IR(VALOR−III)用い、AT
R法(プリズム:ZnSe)で表面のグラフトの有無を
下記基準に従って判定した。 ○:グラフト重合している ×:グラフト重合していない
【0022】グラフト重合面が形成されたFEPシート
をガラス板に貼りつけた図1に示す容器を作り、容器内
に重合開始剤(BPO)を0.5重量%配合したアクリ
ルモノマー(MMA:メチルメタクリレート)を流し入
れ、70℃の恒温槽中でアクリルモノマーを4mmの厚
さに重合させることにより、アクリル樹脂とFEPとを
接着させ、引張試験機(島津社製オートグラフ)を用
い、50mm/分の速度で引っ張り、破壊面の状態、接
着力により接着性を評価し、下記基準に従って判定し
た。結果を表1〜4に示す。 ○:接着性が良好である ×:接着性が悪い
【0023】ここで、図1において、1,2はそれぞれ
ガラス板であり、これらガラス板1,2間にテフロンチ
ューブ3を円弧状に介装、接着し、このテフロンチュー
ブ3によって囲まれた空隙4にモノマーを流し込むもの
で、この場合該空隙4内に存するようにFEPシート5
を一方のガラス板1に両面粘着テープで固定したものを
使用した。
【0024】なお、表中の記号は下記の通りである。 MMA:メタクリル酸メチル nBA:アクリル酸n−ブチル 2EHA:アクリル酸2−エチルヘキシル SLMA:メタクリル酸アルキル nBMA:メタクリル酸n−ブチル 2MTA:アクリル酸2−メトキシエチル CBA:アクリル酸エトキシエトキシエチル BzMA:メタクリル酸ベンジル CHMA:メタクリル酸シクロヘキシル
【0025】表1にモノマー中の禁止剤の量とグラフト
性の結果を示す。この実験では禁止剤としてMEHQを
用いた。表1より禁止剤量が20ppm未満の場合、グ
ラフトすることがわかる。また、接着性に関してはグラ
フトしたものは接着するが、しないものは接着しないこ
とがわかる。
【0026】表2に溶存酸素量とグラフト性の関係を示
す。酸素量が25mg/リットル以下ではグラフトする
ことがわかる。
【0027】表3にプラズマ処理時間とグラフト性の関
係を示す。プラズマ処理しないものはグラフト反応せ
ず、プラズマ処理したものは、グラフト反応が起こり、
結果として良好な接着性を得ることができた。
【0028】表4に各種モノマー及び混合系での溶存酸
素量とグラフト性の関係を示す。混合系でも20ppm
以下に禁止剤を押さえればグラフト反応を起こすことが
でき、かつ良好な接着性を得ることができた。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】
【表3】
【0032】
【表4】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で用いた容器の斜視図である。
【符号の説明】
1 ガラス板 2 ガラス板 3 テフロンチューブ 4 空隙 5 FEPシート
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 C08J 5/12 EPAT(QUESTEL) WPI/L(QUESTEL)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不活性ガス雰囲気下においてフッ素樹脂
    部材の所用表面をプラズマ処理し、次いでこのプラズマ
    処理表面に対し、重合禁止剤含有量が20ppm以下で
    かつ20℃における溶存酸素量が25mg/リットル以
    下のグラフト重合可能なメタクリル酸又はアクリル酸系
    モノマーを供給してグラフト重合させ、上記プラズマ処
    理表面にグラフト重合物を形成し、次いでこのグラフト
    重合物上にメタクリル酸又はアクリル酸系モノマーを供
    給して重合させ、上記グラフト重合物上にメタクリル樹
    脂又はアクリル樹脂層を形成することを特徴とするフッ
    素樹脂とメタクリル樹脂又はアクリル樹脂との積層体の
    製造方法。
JP34306493A 1993-12-15 1993-12-15 フッ素樹脂とメタクリル樹脂又はアクリル樹脂との積層体の製造方法 Expired - Fee Related JP3230358B2 (ja)

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US08/530,889 US5681611A (en) 1993-12-15 1995-09-20 Light guide and method for making

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6798979B2 (en) 1995-01-17 2004-09-28 Hitachi, Ltd. Digital/analog compatible video tape recorder

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