JPH06298971A - フッ素樹脂成形品の表面処理方法 - Google Patents

フッ素樹脂成形品の表面処理方法

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JPH06298971A
JPH06298971A JP10734093A JP10734093A JPH06298971A JP H06298971 A JPH06298971 A JP H06298971A JP 10734093 A JP10734093 A JP 10734093A JP 10734093 A JP10734093 A JP 10734093A JP H06298971 A JPH06298971 A JP H06298971A
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JP
Japan
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fluororesin molded
radio
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frequency
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JP10734093A
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Bunji Akimoto
文二 秋元
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フッ素樹脂成形品の表面を化学的に改質する
とともに、物理的にも改質し、その接着性を著しく向上
させ、接着時の引張り強度が材料破壊を生じる強さとな
るようにする。 【構成】 フッ素樹脂成形品1を高周波(RF)スパッ
タリング装置のターゲット2上に設置し、真空槽3を5
×10-3Pa以下に減圧する。その後、Arガスを4〜
10Pa導入して真空槽無いにガスを充填させ、高周波
発生器(13.56MHz)およびマッチングユニット
から成る高周波電源4を用いて高周波放電を起こす。こ
のとき、高周波発振器への投入電力が100W未満では
高周波放電が安定しないため、投入電力を100W以上
として高周波放電を生じさせ、この放電により生成され
るArイオンをフッ素樹脂成形品1の表面に10分以上
衝突させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フッ素樹脂成形品の表
面処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ素樹脂成形品は、耐薬品性、耐熱性
等に優れている反面、表面エネルギーが低く、他の材料
との接着が困難である等の問題がある。このために、フ
ッ素樹脂成形品の表面を改質することが行われている。
従来、特開平3−269024号公報に開示されるよう
に、フッ素樹脂成形品に1800Å以下の紫外線を照射
して、フッ素樹脂成形品表面のC−F結合を切断し、化
学的に表面を改質する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の表
面改質方法では、フッ素樹脂成形品表面の粗さは、紫外
線照射前後で変化が無い。つまり、このような表面処理
を施したフッ素樹脂成形品は、その表面のC−F結合の
一部を改質してC−O結合にし、このC−O結合と接着
剤の成分との間に働く分子間力や水素結合力により接着
性が向上するのみで、投錨効果のような物理的な接着性
の向上効果は得られない。したがって、従来の方法で表
面改質したフッ素樹脂成形品を接着する場合、接着力の
不足、すなわち接着部の界面破壊を生じることがあっ
た。
【0004】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、フッ素樹脂成形品の表面を化学的に改質
するとともに、物理的にも改質し、その接着性を著しく
向上させ、接着時の引張り強度が材料破壊を生じる強さ
となるようにしたフッ素樹脂成形品の表面処理方法を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、フッ素樹脂成形品の表面処理を行うにあ
たり、高周波スパッタリング装置のターゲット位置にS
iO2 ターゲットを設置し、その上にフッ素樹脂成形品
を載せた後、該スパッタリング装置の真空槽内にアルゴ
ンガスを4〜10Pa導入し、高周波発振器への投入電
力を40W以上に設定して高周波放電を起こし、該フッ
素樹脂成形品の表面にアルゴンイオンを10分以上衝突
させることとした。
【0006】すなわち、本発明は、プラズマ雰囲気中で
フッ素樹脂成形品の表面にArイオンを衝突させ、フッ
素樹脂成形品の表面を物理的に荒らすとともに、化学的
な改質も行うことを特徴とする。
【0007】本発明に用いるフッ素樹脂成形品は、板
状、棒状、シート状の形状でC−F結合を有するもので
あれば良く、ポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)、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)、エチレン−テトラ
フルオロエチレン共重合体(ETFE)等の材料があ
る。
【0008】図1に示したように、こうしたフッ素樹脂
成形品1を高周波(RF)スパッタリング装置のターゲ
ット2上に設置し、真空槽3を5×10-3Pa以下に減
圧し、Arガスを4〜10Pa導入して真空槽内にガス
を充満させ、高周波発生器(13.56MHz)および
マッチングユニットから成る高周波電源4を用いて高周
波放電を起こす。このとき、高周波発振器への投入電力
が100W未満では高周波放電が安定しないため、投入
電力を100W以上として高周波放電を生じさせ、この
放電により生成されるArイオンをフッ素樹脂成形品1
の表面に10分以上衝突させる。
【0009】ここで、ターゲット2の設置位置に直接フ
ッ素樹脂成形品1を設置すると、高周波放電が安定しな
いが、ターゲット2を設置して、その上にフッ素樹脂成
形品1を載せると高周波放電が安定するため、本発明の
方法では市販のターゲット2を設置して、その上にフッ
素樹脂成形品1を載せる。また、SiO2 以外のターゲ
ット材料では前記条件において、Arイオンがターゲッ
ト2に衝突する際にターゲット2自身がスパッタリング
され、表面改質を行うべきフッ素樹脂成形品1の表面に
付着して薄膜を形成するので好ましくない。
【0010】
【作用】高周波放電発生中にフッ素樹脂成形品1の表面
にArイオンを衝突させると、フッ素樹脂成形品の表面
がArイオンによってスパッタリングされ、物理的に荒
らされる。さらに、衝突するArイオンのエネルギーに
よりフッ素樹脂成形品1の表面のC−F結合が切断さ
れ、真空槽3内に微量に存在する酸素イオンにより、フ
ッ素樹脂成形品1の表面にC−O結合やC−C結合が導
入されるので、フッ素樹脂成形品1の表面接着性を効果
的に改質できる。こうして得られる表面改質を行ったフ
ッ素樹脂成形品1を接着する場合、表面改質によって導
入されたC−O結合やC−C結合と接着剤の成分との間
に働く分子間力や水素結合力による化学的な結合力と共
に、フッ素樹脂成形品1の表面が荒れたことにより生じ
る微小な凹凸に接着剤が入り込む、いわゆる投錨効果に
よる接着性の向上効果も得られるので、本発明の方法で
処理したフッ素樹脂成形品1の接着性は著しく改善され
る。
【0011】
【実施例】図1に示すように、高周波スパッタリング装
置の下部電極面上に直径150mmのSiO2 からなる
ターゲット2を取り付け、そのSiO2 ターゲット2の
上に長さ100mm、幅15mm、厚さ4mmのPTF
E板からなるフッ素樹脂成形品1を載せ、真空槽3を閉
じる。次に、5×10-3Pa程度に真空槽3内を減圧し
た後、真空槽3内にArガスを導入し、高周波発生器
(13.56MHz)およびマッチングユニットから成
る高周波電源4を用いて高周波放電を起こし、Arイオ
ンとOイオンを発生させて、フッ素樹脂成形品1表面に
衝突させた。なお、5はマグネット、6はターゲット支
持体を示し、7は高周波電源4とマグネット5とを接続
するリード線である。
【0012】このようにして処理した、フッ素樹脂成形
品(PTFE板)1を2枚用意し、これらを長さ方向に
10mm重ね合わせ、エポキシ系接着剤(T−E−KL
EBETECHNIK社製、商品名「アゴメットP7
6」のAとBを1対1に混合したもの)を介して接着
し、オーブンに入れて80℃、2時間で接着剤を硬化さ
せた後、万能引張り試験機で引張り剪断強度を測定する
ことで、2枚のフッ素樹脂成形品1を張り合わせた試験
片の接着性を調べた。以下の表1〜3にPTFE板表面
にArイオンを照射する(衝突させる)条件と、その条
件で得られるPTFE板の接着性(引張り剪断応力)を
各条件とそのときの引張り強度で示す。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】また、図2および図3には、表面処理無し
のPTFE板と高周波発振器への投入電力100W、A
r導入圧力4W、Arイオン照射時間10分で表面処理
をしたPTFE板表面のSEMによる外観写真の結果お
よびXPSによる表面分析結果(CISのナロースペク
トル)をそれぞれ対比して示した。
【0017】ここで、図3においては、(a),(b)
ともに横軸が電子の結合エネルギー、縦軸が光電子の強
度を示す。なお、横軸の結合エネルギーは、結合エネル
ギーが、276eV〜297eVの炭素原子(C)の結
合エネルギーを示す範囲を載せてある。さらに、図3
(a),(b)において、左側のピークはC−Fの結合
を示し、右側のピークはC−Cの結合を示す((b)は
ピークの左側が拡がっており、C−O結合(286.7
eV付近にピークが存在する)存在を示唆している)。
【0018】これから明らかなように、Arイオンを照
射したPTFE板表面は、C−F結合が減少し、C−C
結合が大幅に増加していることがわかる。なお、表面処
理無しのPTFE板2枚を同様の接着剤を用いて同様に
試験した場合、5kgf/cm2 以下の接着強度しか得
られず、界面破壊を生じてしまった。
【0019】以上述べたように、表1〜3は本発明の方
法により、得られる結果をまとめたものである。すなわ
ち、表1では圧力と照射時間を一定とし、投入電力を変
化させたときに得られるPTFE板を前記接着剤を用い
て接着したときの接着強度示しており、圧力5Pa、照
射時間10分の条件では投入電力を100W以上にする
と材料破壊を起こすような強力な接着強度が得られるこ
とがわかる。
【0020】また、表2は、投入電力を100W、照射
時間を10分とした際に圧力を変化させると、圧力4P
a以上のときに材料破壊を生じる接着強度が得られるこ
とを示しており、表3は、圧力を10Pa、投入電力を
100Wとした際に照射時間を変化させると、照射時間
10分以上のときに材料破壊が生ずる接着強度が得られ
ることを示している。
【0021】本実施例では、フッ素樹脂成形品1として
PTFE板を挙げたが、本発明の方法は他のC−F結合
を有するフッ素樹脂、例えば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−パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレ
ン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)等に
対しても同等の効果を挙げることが可能であるし、その
形状も、板に限らず棒やシート状のものでも何等その接
着性向上効果に影響を与えない。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明のフッ素樹脂成形
品の表面処理方法によれば、フッ素樹脂成形品の表面を
効率よく化学的に改質するとともに、物理的に改質でき
るので、その接着時の強度を著しく向上させ、引張り試
験した場合に材料破壊を生じる程度の接着強度を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で用いた高周波スパッタリング
装置を示す概略構成図である。
【図2】表面処理無しのPTFE板(a)と本発明の表
面処理をしたPTFE板(b)との表面のSEMによる
外観写真の結果を示す図である。
【図3】表面処理無しのPTFE板(a)と本発明の表
面処理をしたPTFE板(b)とのXPSによる表面分
析結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 フッ素樹脂成形品 2 ターゲット 3 真空槽 4 高周波電源
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年3月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】ここで、ターゲット2の設置位置に直接フ
ッ素樹脂成形品1を設置すると、高周波放電が安定しな
いが、ターゲット2を設置して、その上にフッ素樹脂成
形品1を載せると高周波放電が安定するため、本発明の
方法では市販のターゲット2を設置して、その上にフッ
素樹脂成形品1を載せる。ここで、SiO 以外のター
ゲット材料では前記条件において、Arイオンがターゲ
ット2に衝突する際にターゲット2自身がスパッタリン
グされ、表面改質を行うべきフッ素樹脂成形品1の表面
に付着して薄膜を形成するので好ましくない。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】ここで、図3においては、(a),(b)
ともに横軸が電子の結合エネルギー、縦軸が光電子の強
度を示す。なお、横軸の結合エネルギーは、結合エネル
ギーが、276eV〜297eVの炭素原子(C)の結
合エネルギーを示す範囲を載せてある。さらに、図3
(a),(b)において、左側のピークはC−Fの結合
を示し、右側のピークはC−Cの結合を示す((b)は
C−C結合を示すピークの左側が拡がっており、C−O
結合(286.7eV付近にピークが存在する)存在を
示唆している)。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】
【表2】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】
【表3】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波スパッタリング装置のターゲット
    位置にSiO2 ターゲットを設置し、その上にフッ素樹
    脂成形品を載せた後、該スパッタリング装置の真空槽内
    にアルゴンガスを4〜10Pa導入し、高周波発振器へ
    の投入電力を100W以上に設定して高周波放電を起こ
    し、該フッ素樹脂成形品の表面にアルゴンイオンを10
    分以上衝突させることを特徴とするフッ素樹脂成形品の
    表面処理方法。
JP10734093A 1993-04-09 1993-04-09 フッ素樹脂成形品の表面処理方法 Withdrawn JPH06298971A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997008229A1 (fr) * 1995-08-24 1997-03-06 Asahi Glass Company Ltd. Film fluore, stratifie fabrique avec ce film et procede de production du stratifie
WO1998044026A1 (fr) * 1997-03-28 1998-10-08 Asahi Glass Company Ltd. Films de resine fluoree, stratifies obtenus a partir dudit materiau, et procede de production desdits stratifies
US7776736B2 (en) * 2004-05-11 2010-08-17 Tokyo Electron Limited Substrate for electronic device capable of suppressing fluorine atoms exposed at the surface of insulating film from reacting with water and method for processing same

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WO1998044026A1 (fr) * 1997-03-28 1998-10-08 Asahi Glass Company Ltd. Films de resine fluoree, stratifies obtenus a partir dudit materiau, et procede de production desdits stratifies
US7776736B2 (en) * 2004-05-11 2010-08-17 Tokyo Electron Limited Substrate for electronic device capable of suppressing fluorine atoms exposed at the surface of insulating film from reacting with water and method for processing same

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