JPH0568496B2 - - Google Patents

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JPH0568496B2
JPH0568496B2 JP11847383A JP11847383A JPH0568496B2 JP H0568496 B2 JPH0568496 B2 JP H0568496B2 JP 11847383 A JP11847383 A JP 11847383A JP 11847383 A JP11847383 A JP 11847383A JP H0568496 B2 JPH0568496 B2 JP H0568496B2
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Itsuo Nagai
Kenji Hatada
Hiroaki Kobayashi
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Toray Industries Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野] 本発明は、ヒートシール性を有するフツ素樹脂
成型体の製造方法に関するものである。 [従来の技術] フツ素樹脂は、耐熱性、耐薬品性、透明性、耐
紫外線劣化性、耐湿性など他の高分子樹脂には見
られない優れた特性を有している。ところで高分
子樹脂は他の材料との複合として使用されるのが
一般的であるが、フツ素樹脂は接着性がないため
他の材料との複合ができない。このため上記のよ
うな優れた特徴を有しながら、広汎に使用されて
いないのが現状である。 従来、フツ素樹脂の接着性を改善するための多
くの研究がなされ、いくつかの改善技術が提案さ
れている。例えば、金属ナトリウムの錯体による
薬品処理あるいはスパツタリングによつてフツ素
樹脂表面に凹凸が形成されたものが知られてい
る。 しかし、このような従来技術による接着性の改
善されたフツ素樹脂はヒートシール性が不十分で
あり、さらに高温下あるいは高湿下、あるいは紫
外線照射下など使用環境条件により接着力が低下
するという重大な欠点がある。本発明者らは、フ
ツ素樹脂のヒートシール性を改善するため鋭意検
討の結果、ヒートシール性に樹脂表層の原子組成
が大きく関与している事、およびこの原子組成を
得るためには表面処理の処理強度が極めて重要で
ある事を見出し、本発明に至つたものである。 [発明の目的] 本発明の目的は、ヒートシール性に優れ、かつ
高温・高湿下の接着力の低下の少ない四フツ化エ
チレンを主体とした共重合フツ素樹脂成型体を提
供せんとするものである。 [発明の構成] 本発明は、上記目的を達成するため次の構成、
すなわち、炭素原子1個に対するフツ素原子の数
(以下、F/Cと呼ぶ)が1.8から2.0の範囲にあ
る四フツ化エチレンを主体とした共重合フツ素樹
脂成型体(以下、基材樹脂と呼ぶ)の少なくとも
一部の表層を0.1w・sec/cm2以上、2.0w・sec/
cm2未満の処理強度で低温プラズマ処理することを
特徴とするヒートシール用フツ素樹脂成型体の製
造方法とするものである。 本発明において、基材樹脂は、四フツ化エチレ
ンと他のふつ素系モノマの共重合体であり、F/
Cが1.8から2.0の範囲のものを指す。この範囲内
のものであれば特に限定されるものではないが、
具体的には、四フツ化エチレンと六フツ化プロピ
レンとの共重合体(以下、FEPと呼ぶ)、四フツ
化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンと
の共重合体(PFA)、あるいは四フツ化エチレン
と六フツ化プロピレンおよびパーフルオロアルコ
キシエチレンの三元共重合体(EPE)等が、そ
の代表的な樹脂として挙げられる。 また、F/Cが上記範囲内であればエチレン、
クロロトリフルオロエチレンなどを共重合した
り、添加剤を加えてもよい。 この基材樹脂に接着性を付与するためには、表
面に改質層を形成する必要がある。十分なヒート
シール性を有する改質層は、F/Cが0.5から
1.75の範囲になければならない。F/Cが1.75を
越えると接着力が不十分であり、またF/Cが
0.5未満になると再びヒートシール性が失われる。 なお、F/Cが0.8から1.75の範囲にあると高
温高湿下での劣化が極めて少なく、また1.0から
1.75の範囲にあると紫外線照射による劣化が少な
く、改質層としては、より好ましい。また、改質
層の厚さは、100Å以上、1μm以下でかつ基材樹
脂の厚さの1/2以下、好ましくは1000Å以上、
5000Å以下が十分な接着力を付与し、かつ基材樹
脂本来のもつ優れた特性を損わない点から望まし
い。 また改質層表面は平滑であることが好ましい。
表面に凹凸ができるなどして表面が粗くなると、
摩擦によつて表面が摩擦し改質層の組成が変化し
たり、あるいは接着時にこの凹凸中に気泡が残存
したりし、接着力の低下をきたす。これらのこと
から改質層の表面は中心線平均粗さ(Ra)(JIS
B 0601)が0.02μm以下、より好ましく0.01μm
以下であり、さらに好ましくはフツ素樹脂成型体
表面を走査型電子顕微鏡にて倍率15000倍で撮影
し、それをイメージングアナライジング・コンピ
ユータ装置(ケンブリツジ・インストルメント製
“QUANTIMENT”720)にて凹部の大きさ、数
量分布を測定する方法において、0.1μm2(平方ミ
クロン)以上の凹部が100μm2当り10個未満、好
ましくは0.07μm2以上の凹部が100μm2当り10個未
満、さらに好ましくは0.03μm2以上の凹部が100μ
m2当り10個未満であることが望ましい。 なお、当然のことながら改質層は成型体の全表
面に形成してもよく、またヒートシール性を必要
とする表面の一部にのみ形成してもよい。 本発明の改質層を形成する方法は特に限定され
るものではないが、基材樹脂もそのものの表面処
理により改質する方法が好ましい。この方法で
は、基材樹脂からなる成型体の表層の極めて薄い
層を改質するため、フツ素樹脂のもつ優れた特性
を損なう事なく、ヒートシール性のみを付与する
事ができ極めて優れた方法と言える。 最も好ましい表面処理の方法は低温プラズマ処
理であり、低温プラズマ処理は改質層の組成を広
く変えることと、フツ素樹脂本来のもつ特性を変
えることなく、表層のみを完質でき、高温下、高
湿下、紫外線照射による接着力の低下の少ない層
を形成できる特徴を有している。 低温プラズマ処理とは、低圧力下のガス雰囲気
中で高電圧を印加した際に開始、持続する放電、
いわゆるグロー放電によつて生じたプラズマに、
被処理樹脂をさらし、該樹脂の表面を改質する手
法である。これら一般的なプラズマ処理に関して
は例えば、「低温プラズマ化学」(穂積啓一郎編、
化学の領域、増刊111号、南江堂出版、1976年発
行)などに詳細に説明されている。 ところでフツ素樹脂は低温プラズマ処理によつ
て極めて容易にフツ素原子が引き抜かれ、該表層
のF/Cが著しく低下する。通常の低温プラズマ
処理では処理強度は50w・sec/cm2以上が用いら
れるが、この条件で処理した場合、F/Cは0.5
未満となり、十分な接着力の改質効果は認められ
ない、従つて本発明のフツ素樹脂を製造するにあ
たつては0.1w・sec/cm2以上2.0w・sec/cm2未満
の処理強度、好ましくは0.1w・sec/cm2以上
1.0w・sec/cm2未満、さらに好ましくは0.1w・
sec/cm2以上0.5w・sec/cm2未満の処理強度で低温
プラズマ処理する事が極めて重要である。 プラズマを得るためのガスは、プラズマ中で非
重合性のガスであればよく、空気、CO2,CO,
O2,H2,N2,NH3,N2O,SO2,HC1,H2S,
CF4などのフレオンガス、Ar,Heなどの希ガス
など、あるいはこれらの混合ガスなどを用いるこ
とができるが、NH3,COおよびこれら同志の混
合ガスあるいはこれらのガスに他のガスを混合し
たものが特に好ましい。 なお、処理するための処理装置、あるいは電源
ならびに電源周波数などは特に限定されるもので
はない。 本発明による成型体は、形状が特に限定される
ものではなく、シート状、フイルム状、ブロツク
状、棒状、チユーブ状など任意の形状のものであ
つてもよい。なお、形状がフイルム状など薄い場
合には、厚さは1μm以上、好ましくは10μm以上
であるのが望ましい。 [本発明の効果] 本発明によるフツ素樹脂は、F/Cが0.5から
1.75の範囲にある改質層を有するため、フツ素樹
脂同志、あるいは他の樹脂、金属、ガラスなどと
ヒートシールが可能であり、高温・高湿下での接
着力の低下が少ない。さらにフツ素樹脂のもつ耐
熱性、耐薬品性、耐紫外線劣化性、耐湿性などの
本来の性質を損うことなく、また従来の接着性改
質技術では必ず付随する黄変色がなく、透明性に
優れている。このため、粘着テープ、マグネトロ
ンのカバレーフイルム、複合フイルム、ガラス被
覆フイルムなど種々の用途に好ましく用いること
ができる。 [物質の測定方法、評価基準] (1) 樹脂の組成分析 光電子分光装置(国際電気社製、ES−200型)
によつて測定したC1SおよびF1Sの積分強度比を、
検出感度で補正し、原子組成比F/Cを算定し
た。 測定条件は以下に示す通りである。 励起X線:A1,K〓1,2線 (1486.6eV) X線出力:10kV,20mA 温 度:20℃ 真空度 :3×10-8Torr (2) 熱接着によるフイルム同志の貼り合せ フイルムの処理面同志を合わせ、ヒートシーラ
を用い、熱板温度240℃、圧力1.5Kg/cm2、ヒート
シール時間30秒で接着した。 (3) 接着力の測定 万能引つ張り試験機(東洋ボールドウイン製、
テンシロン)を用い、Tビールを行なつた。引つ
張り速度は200mm/minである。 (4) 耐紫外線劣化性 フイルム同志を上記条件で熱接着した後、雰囲
気温度40℃下で紫外線を一定時間照射後、上記方
法で接着力の測定を行なつた。 (5) 高温高湿下での接着力の劣化試験 フイルム同志を上記条件で熱接着した後、雰囲
気温度65℃、100%RH下で一定時間放置後上記
方法で接着力の測定を行なつた。 [実施例および比較例1] 厚さ75μm、巾13cmのFEPフイルムを内部電極
方式のプラズマ処理装置に入れ、初期圧力
0.03Torrに排気後、NH3ガスを導入して
0.40Torrの圧力に保ち、110KHzの高周波電力を
投入し、処理速度1m/minで高周波電力を変化
させ処理を行なつた。 該処理フイルム同志を前述の方法でヒートシー
ルで貼り合わせた。ヒートシール条件は240℃、
30秒間である。なお、未処理のFEPフイルムは
240℃では接着できず、260℃ではじめて接着す
る。貼り合せた該フイルム間の接着力を前述の方
法で測定した。 結果を第1表に示す。また、それをグラフ化し
たものを第1図の曲線1に示す。第1図の曲線1
に示すごとく、通常十分な接着力があるとみなさ
れる0.5Kg/cm以上の接着力を得るためには、
F/Cが0.5から1.75の範囲にある必要があり、
この表面原子組成を得るためには処理強度が
0.1w・sec/cm2以上2.0w・sec/cm2未満であるこ
とが必要である。
【表】 また、貼り合せたフイルムを塗料用退色試験機
(スガ試験機株式会社、FM−1)にかけ、20時
間紫外線を照射した。照射後接着力を同様の方法
で測定した。この結果を第2表に示す。
【表】 この結果をグラフ化したものを第1図の曲線2
に示す。この図からわかるように0.5Kg/cm以上
の接着力を得るにはF/Cが0.5から1.75、好ま
しくは1.0から1.75の範囲にある必要がある。す
なわち、処理強度としては0.1w・sec/cm2以上、
2.0w。sec/cm2未満、好ましくは0.1w・sec/cm2
以上、0.5w・sec/cm2未満であることが必要であ
る。 なお貼り合せたフイルムを高温高湿下で200時
間放置した後の接着力を測定し、その結果を第3
表に示す。F/Cが0.8から1.75の範囲にあれば
殆ど接着力の低下は見られない。これに対し、
F/Cが上記範囲外、特に0.8未満の場合は、接
着力の低下が著しい。このことから処理強度とし
て0.1w・sec/cm2以上、1.0w・sec/cm2未満がよ
り好ましい。
【表】 [比較例 2] 四フツ化エチレン重合体(PTFE)の100μm厚
のフイルムを同様に低温プラズマ処理を行ない、
以下の第4表に示す3つの試料を作成した。
【表】 いずれのサンプルも240℃、30秒のヒートシー
ルでは全く接着しなかつた。またPTFEの融点で
ある327℃、30秒のヒートシールによつても全く
接着しなかつた。このことは四フツ化エチレンと
他のフツ素系モノマーとの共重合体であるFEP
が融点(250〜295℃)以下の240℃でヒートシー
ル可能となることと好対照である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ヒートシールにより接着したフツ素
フイルムの接着力とF/Cの関係を示した図であ
る。 ただし、第1図中、曲線1は、ヒートシール直
後のもの、曲線2は、ヒートシール後20時間紫外
線を照射した後のものの測定値を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 炭素原子1個に対するフツ素原子の数が1.8
    から2,0の範囲にある四フツ化エチレンを主体
    とした共重合フツ素樹脂成型体の少なくとも一部
    の表層を0.1w・sec/cm2以上、2.0w・sec/cm2
    満の処理強度で低温プラズマ処理することを特徴
    とするヒートシール用フツ素樹脂成型体の製造方
    法。
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