JPH033701B2

JPH033701B2 -

Info

Publication number: JPH033701B2
Application number: JP6745983A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kendo
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1983-04-15
Filing date: 1983-04-15
Publication date: 1991-01-21
Also published as: JPS59191736A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は接着剤で接着することが可能であつ
て、且つその接着強度が著しく高いフツ素樹脂製
接着性構造物を製造する方法に関するものであ
る。フツ素樹脂は優れた耐熱性、耐薬品性、耐候性
を有し、且つ低抗擦、非粘着等のユニークな性質
も具備しており、化学、電気、機械等の産業分野
に使用されている。しかし、その反面、フツ素樹
脂は優れた特性が災いして加工を著しく困難なも
のにしている。特に、フツ素樹脂の非接着性は、
ゴム、金属、プラスチツク等他の材料との貼合せ
に大きな障害となつて、その用途展開の制限を余
儀なくされている。従来、フツ素樹脂に接着性を付与するための幾
つかの方法が提案されており、例えばその例とし
てフツ素樹脂基材の表面をナトリウム・アンモニ
ア錯塩或いはナトリウム・ナフタリン錯化合物に
よつてエツチングする化学的処理法を挙げること
ができる。しかしながら、この方法は危険な薬剤
を使用しなければならないばかりでなく、処理面
の着色やエツチング処理により付与された接着活
性が比較的短期間で失なわれてしまうという問題
がある。また、フツ素樹脂基材の表面にフツ素樹脂粉末
と金属酸化物粉末のような充填剤粉末とを含む分
散液を塗布した後加熱することにより、フツ素樹
脂粉末と充填剤との混合物層を前記基材表面に形
成せしめ、混合物層に含有せしめられている充填
剤の投錨機能によつてフツ素樹脂基材を他の材料
に接着せしめる方法も知られている。この方法に
よれば、化学的処理法のような薬剤使用の危険性
はないが、混合物層中の充填剤粉末表面がフツ素
樹脂皮膜で覆われ易く、フツ素樹脂基材を他の材
料と接着せしめる際に投錨力を充分発揮しないこ
とがある。本発明者達は従来技術の有する上記問題を解決
すべく鋭意検討の結果、フツ素樹脂基材に充填剤
粉末を加熱加圧して埋没せしめ、その後所定範囲
の雰囲気圧条件下において、基材の充填剤粉末埋
没側表面をスパツタエツチング処理することによ
り、基材の接着性が増し、他の材料と強固に接着
し得ることを見出し、本発明を完成するに至つた
ものである。即ち、本発明に係るフツ素樹脂製接着性構造物
の製造法は、フツ素樹脂基材の表面に平均粒径
10μ以下の充填剤粉末を均一に散布せしめた後、
加熱加圧することにより該基材に充填剤粉末を埋
没せしめ、その後基材の充填剤粉末埋没側表面を
雰囲気圧0.0005〜0.5Torrの条件下でスパツタエ
ツチング処理することを特徴とするものである。本発明において用いられるフツ素樹脂基材は特
に限定されることなくいずれのフツ素樹脂で形成
されたものであつてもよいが、ポリテトラフルオ
ロエチレン（PTFE）、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー
（FEP）、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）コポリマー
（PFA）、エチレン−テトラフルオロエチレンコ
ポリマー（ETFE）、ポリクロロトリフルオロエ
チレン（PCTFE）、エチレン−クロロトリフル
オロエチレンコポリマー（ECTFE）、ポリフツ
化ビニリデン（PVDF）、ポリフツ化ビニル
（PVF）等への本発明の適用は、これらの樹脂が
工業的に使用され、また接着強度の向上が望まれ
ている点から価値が高い。また、充填剤としては耐熱性を有する金属酸化
物或いはケイ素化合物を使用でき、金属酸化物の
具体例としては酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸
化チタン、酸化クロム、酸化鉄、酸化コバルト等
を、ケイ素化合物の具体例としては微粒子状酸化
ケイ素、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウ
ム、硅藻土、カオリン等を各々挙げることができ
る。この充填剤は平均粒径10μ以下の粉末状で用
いられる。充填剤の平均粒径が10μ以上になる
と、フツ素樹脂基材表面への均一散布が困難にな
るばかりでなく、これを埋没せしめると基材の機
械的強度の低下傾向が現われるので好ましくな
い。本発明においては、先ずフツ素樹脂基材表面に
充填剤粉末が均一に散布される。充填剤粉末の基
材表面への散布は、充填剤粉末を直接散布する方
法、充填剤粉末を分散媒に分散せしめ、この分散
液を基材表面に流しかけ、浸漬、ロールコーテイ
ング、グラビアコーテイング或いは吹き付け等に
より塗布し、その後乾燥して分散媒を除去する方
法等により行なうことができる。充填剤粉末を分散せしめる分散媒としては無
毒、不燃性の水、トリクロロトリフルオロエタン
等が好適であるが、テトラクロルエタン、トリク
ロルエチレン、メチルクロロホルム等を用いるこ
ともできる。また、分散液の安定性向上のため、
界面活性剤を添加することができる。分散液にお
ける充填剤粉末と分散媒の割合は分散液の安定性
やフツ素樹脂基材表面に塗布する際の作業性等の
観点から、容量比で３／97〜50／50の範囲に設定
するのが好適である。充填剤粉末のフツ素樹脂基材表面への散布量
は、充填剤粉末の粒径等に応じて設定し得るが、
約0.3〜30ｇ／m³とするのが好適である。散布量
が少なすぎると接着性の向上効果が認められず、
多過ぎると基材の機械的強度の低下を招き易い。かようにして、フツ素樹脂基材の表面に充填剤
粉末を均一に散布せしめた後、これを加熱加圧す
ることにより、充填剤粉末を基材に埋没せしめ
る。加熱温度は基材を形成するフツ素樹脂の融点
以上とする。好ましい温度はフツ素樹脂の種類に
よつて異なり、例えばPTFEの場合には330〜380
℃、FEP或いはPFAの場合には280〜350℃、
ETFEの場合には260〜310℃である。また、圧力
は0.5〜30Kg／cm²とするのが好適であり、加熱加
圧時間は通常約0.1〜30分である。本発明については、次いでフツ素樹脂基材の充
填剤粉末埋没側表面に対し、スパツタエツチング
処理が施される。このスパツタエツチング処理は
雰囲気圧が0.0005〜0.5Torrの条件下で行なう。
雰囲気圧が0.0005Torr以下ではスパツタエツチ
ングを行なう放電が持続的になされず、また
0.5Torr以上ではエツチング速度が著しく低下す
ると共に放電自体が不安定となるからである。他のスパツタエツチング処理条件としては、通
常周波数は数百ＫHz〜数十ＭHz、実用上工業用割
当周波数の13.56MHz、放電電力は0.1〜10Watt／
cm²である。処理時間は放電電力が小となるほど長
くする必要があるため、実用的には放電電力を大
として処理時間を少なくするのがよい（表面の処
理度合はほぼ放電電力と処理時間の積として表わ
される）。本発明においては、短時間でスパツタエツチン
グ処理を行なうため、放電電力（Watt／cm²）と
処理時間（sec）との積が、約0.1〜200Watt・
sec／cm²好ましくは約１〜100Watt・sec／cm²にな
るように放電電力および処理時間を設定するのが
よい。雰囲気ガスとしては、種々の気体が使用可能で
あるが、実用上はアルゴン等の不活性ガス、空
気、水蒸気、炭酸ガス等が用いられる。次にスパツタエツチング処理装置の一例を図面
により説明する。１は減圧容器２内の気体を排気
するための真空ポンプ（図示せず）に接続する排
気管、３は雰囲気ガスを減圧容器２内に導入する
ためのバルブ、４はフツ素樹脂基材５の充填剤粉
末埋没側表面６をスパツタエツチングするための
電極であつて、電気的に減圧容器２と絶縁され、
気密シールされたリード線で外部のマツチングボ
ツクス７（インピータンス整合器）に接続され、
さらに高周波電源８に導びかれている。９は電極４のシールド用電極で、高周波電源８
のアース側と導通している。１０は対向電極で同
じく高周波電源７のアース側に接続されている。なお、減圧容器２は雰囲気圧を一定に保つ役目
をし、これに金属製減圧容器を用いた場合には高
周波電源８のアース側に接続される。マツチングボツクス７はキヤパシタンスとイン
ダクタンスからなる回路器で、インピーダンス整
合を行なうものである。次に、スパツタエツチング処理原理の概略を説
明すると、今、対向電極１０に対し電極４側の電
位が負のときに放電の結果生じたプラスイオンが
加速されてフツ素樹脂基材５の充填剤埋没側表面
６に衝突し、スパツタエツチングが行なわれる。
このとき表面６には、衝突したプラスイオンのも
つていたプラス電荷が蓄積して表面電位が上昇す
るので、この表面と対向電極１０との間の電位差
は小となり、放電を維持し難くなる。しかし高周
波電圧の次の半サイクルにおいては、対向電極１
０に対して電極４側の電位が正となるので、放電
空間から電子がフツ素樹脂基材５の充填剤粉末埋
没側表面６に入り、電子のもつているマイナス電
荷により表面に蓄積していたプラスイオンを中和
する。この結果、高周波電圧の更に次の半サイク
ルにおいて対向電極１０に対して電極４側の電位
が負となつたときの両者間の電位差が大きくて放
電が行なわれ、生じたプラスイオンが加速されて
表面６に衝突して、スパツタエツチングを行なう
ことを可能ならしめる。以上のことが、高周波電
圧に各サイクルごとにくりかえし行なわれ、フツ
素樹脂基材５の充填剤粉末埋没側表面６がスパツ
タエツチング処理される。フツ素樹脂基材の充填剤埋没側表面は前述した
ような装置でスパツタエツチング処理することに
より、他の材料との接着強度が向上する。これは
埋没せしめられた充填剤粉末を覆つているフツ素
樹脂皮膜がスパツタエツチング処理により除去さ
れ、基材表面において充填剤粉末が露出し、この
露出した充填剤粉末が他の材料との接着に際し、
優れた投錨機能を発揮するのが主因であると推論
される。本発明は上記のように構成され、フツ素樹脂基
材に充填剤粉末を埋没せしめ、その後基材の充填
剤粉末埋没側表面にスパツタエツチング処理を施
すので、該表面の接着機能が増し、他の材料と強
固に接着し得る構造物を提供できる。また、従来
の化学的処理法の場合のような処理面の着色を招
くことがないばかりでなく、処理効果の経時的低
下も殆んど生じない等の特徴を有する。以下、実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。実施例１厚さ0.2mmのPTFEシートの片面上に、平均粒
径5μの酸化アルミニウム粉末（不二見研摩材工
業社製、商品名ドツトメント324）を篩を用いて
散布量が約25ｇ／cm²になるように散布する。次に、温度350℃、圧力10Kg／cm²の条件で30分
間加熱加圧することにより、酸化アルミニウム粉
末をPTFEシートに埋没せしめた後冷却する。次いで、PTFEシートをその酸化アルミニウム
粉末埋没側表面が対向電極と向き合うようにし
て、図面に示すスパツタエツチング処理装置にセ
ツトし、アルゴンガスを導入しながら雰囲気圧を
５×10^-3Torrに保ち、13.56MHzの高周波電圧を
印加し、放電々力を10Watt／cm²に調整して
PTFEシートの酸化チタン粉末埋没側表面を５秒
間スパツタエツチング処理した（放電処理量は
50Watt・sec／cm²となる）後、電源を切り常圧に
もどしてPTFE接着性シート（試料１）を得た。上記のPTFE接着性シートと厚さ２mmのアルミ
板をエポキシ接着剤（コニシ社製、商品名ボンド
Ｅセツトクリア）を用い、温度80℃の条件で60分
間加熱加圧せしめて接着し、その接着力を測定
し、得られた結果を下記第１表に示す。接着力は
温度25℃、引張速度300mm／minの条件で180゜ピ
ーリング法により測定した。比較のため、上記PTFEシート（試料２）をそ
のまま鉄板と接着せしめた場合および該シートに
試料１と同様にして酸化アルミニウム粉末を埋没
せしめ（試料３）、これを鉄板と接着せしめた場
合のデータを同時に示す。実施例２平均粒径0.003μの超微粒子状無水シリカ粉末
（日本アエロジル社製、商品名アエロジル
MOX80）20容量部をトリクロロトリフルオロエ
タン80容量部に均一に分散せしめる。次に、この分散液を厚さ0.1mmのPFAシートの
片面上に流しかけ、温度50℃で10分間乾燥させて
トリクロロトリフルオロエタンを蒸発除去する。
PFAシート上への無水シリカ粉末の散布量は約
３ｇ／m²であつた。その後、加熱加圧およびスパツタエツチング処
理を第１表に示す条件で順次行ないPFA接着性
シート（試料４）を得た。このシートの接着力を実施例１と同様にして測
定し、得られた結果を第１表に示す。比較のため、PFAシートに無水シリカ粉末を
埋没させず直接スパツタエツチング処理せしめた
シート（試料５）のデータを同時に示す。実施例３平均粒径0.5μの酸化亜鉛粉末（高純度化学研究
所製）10容量部をトリクロロトリフルオロエタン
90容量部に均一に分散せしめる。次に、この分散液を厚さ0.25mmのFEPシートの
片面上に流しかけ、温度50℃で10分間乾燥させて
トリクロロトリフルオロエタンを蒸発除去する。
FEPシート上への酸化亜鉛粉末の散布量は約10
ｇ／m²であつた。その後、加熱加圧およびスパツタエツチング処
理を第１表に示す条件で順次行ないFEP接着性
シート（試料６）を得た。このシートの接着力を実施例１と同様にして測
定し、得られた結果を第１表に示す。比較のため、上記と同様にして酸化亜鉛粉末を
埋没せしめたFEPシート（試料７）のデータを
同時に示す。【表】

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に用いられるスパツタエツチング
処理装置の実例を示す概略図である。２……減圧容器、４……電極、５……フツ素樹
脂基材、８……高周波電源、９……シールド用電
極、１０……対向電極。

Claims

【特許請求の範囲】

１フツ素樹脂基材の表面に平均粒径10μ以下の
充填剤粉末を均一に散布せしめた後、加熱加圧す
ることにより該基材に充填剤粉末を埋没せしめ、
その後基材の充填剤粉末埋没側表面を雰囲気圧
0.0005〜0.5Torrの条件下でスパツタエツチング
処理することを特徴とするフツ素樹脂製接着性構
造物の製造法。