JPS5980443A - 表面改質方法 - Google Patents

表面改質方法

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JPS5980443A
JPS5980443A JP18917082A JP18917082A JPS5980443A JP S5980443 A JPS5980443 A JP S5980443A JP 18917082 A JP18917082 A JP 18917082A JP 18917082 A JP18917082 A JP 18917082A JP S5980443 A JPS5980443 A JP S5980443A
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Masakazu Suzuki
昌和 鈴木
Toukiyoku Boku
朴 東旭
Yoshito Ikada
義人 筏
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Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高分子材料の表面改質法に関するものである。
高分子材料は従来その多くの特性から主として構造材料
として広く利用されている。最近では、その構造材料と
しての利用目的も極めて多岐にわたシ、様々な表面特性
が要求されるようになった。例えば、表面親水性付与に
よる防鍵性の改良9表面導電性付与による帯電防止とい
った目的で各方面で精力的な表面改質に関する研究が進
められている。
高分子材料表面の改質法の一つに、放電による表面グラ
フト法がある。これは放電によシ、高分子材料表面を活
性化しておき、活性点よ多波処理高分子を構成する単量
体とは異なる重合性単量体をグラフト重合し、高分子材
料表面に極めて薄い異種高分子の層を形成せしめるもの
である。この種のグラフト法として今日までに知られて
いるものとしては、(1)プラズマ放電によって高分子
材料表面を活性化した後、直ちに重合性単量体を系内に
導入してグラフト重合する方法、(2)高分子粉末を[
111+llllHgのガス圧下でプラズマ処理後酸素
あるいは酸素を含有する気体に曝し、その後アクリロニ
) IJル溶液中で熱重合する方法、(3)ガス圧(L
21111Hg以上50 g)(g以下で高電圧放電処
理した後、酸素を含む気体中に曝し、その後ラジカル重
合可能な単量体溶液中でグラフト重合する方法、等が提
案されている。
(1)の方法は高分子材料の表面放電処理と、それに続
くグラフト重合とを、すべて酸素を除去した系でおこな
う必要がある点で実際的でなく、(2)の方法は雑誌[
ポリマーJ (Polymer)1961年2巻277
頁に記載されているが、その中には高分子粉体を放電処
理する条件については詳しく述べられていない。(3)
の方法は特開昭55−19584に詳しく記載されてお
シ、上記の(1)〜(3)の中では最も工業的生産に適
した方法と考えられた。しかしながら、そこにはグラフ
ト量に関する定量的記載がまったくなく、また本発明者
達の追試によれば(3)の方法ではグラフト量が比較的
低い場合が多く、またグラフト量のコントロールが困難
であることが判明した。
本発明者達はグラフト量を任意にコントロール可能な条
件を鋭意研究した結果、意外にも、上記の特開昭53−
19384では、高分子材料表面に損傷をきたし易いと
して排除されているガス圧11 mlHg以下の条件で
低出力電源を採用することにより、フィルムに何ら損傷
を与えることなく放電処理が可能であシ、更に、放電処
理時間を調節することにより、グラフト量のコントロー
ルが可能であることを見い出し、本発明を完成した。以
下、本発明の詳細な説明する。
本発明の最も特徴的な点は、放電処理に低出力電源を用
いることである。従来、放電処理は出力数瞑という大出
力装置により、また、交流電源使用の場合その周波数は
通常1156 MH2という高周波であった。本発明に
よればこのような大出力の電源を用いる必要はなく、ま
た、周波数も高周波である必要はない。また、100W
以下の電源を用いることにより、電波法によって規制さ
れる出力域を避けることが可能である。すなわち、本発
明によれば放電出力として、5′WArl以下の電源を
用いる。(単位、Wβは装置の出力を放電月極盤の面積
で除したものである)。また、電源は直流パルス電源で
も交流電源でも良く、特に交流電源使用の場合には、そ
の周波数は5 KHz以下で十分である。このことは出
力と周波数で規制される電波法に関する問題にも触れる
ことなく、実施場所を限定されない点大きな利点と考え
られる。
このような電源を用いて高分子材料表面の放電処理をお
こなう場合、系内のガス圧は0.1111#l)(g以
下、IIL011!lllHg以上であることが望まし
い。このことは、−見特開昭53−19384の中で述
べられている、ガス圧α1 m+J(g以下では放電時
に高分子材料表面に荒れが生ずる、という記述に矛盾す
るが、本発明は比較的低出力放電処理をおこなうことに
より、この表面荒れを防ぐことができることを見出した
ことに基づいている。
本発明の特徴的な点は、上記条件において放電処理時間
とグラフト量とのあいだに相関性が見い出され、これに
よってグラフト量をコントロールすることが可能である
点にもある。後に実施例にも示すように、本発明の放電
処理条件では、単量体によって異なるが放電時間が10
5秒以上、10秒以下の範囲内で、放電処理時間とグラ
フト量のあいだに相関が見い出された。このことは、と
りもなおさず、放電処理時間を適当に増減することKよ
り、グラフト量のコントロールが可能であることを示す
ものである。
被放電処理高分子材料の形態はシート状が最も適してい
るが、装置を工夫することにより、円筒状、繊維状、粉
末状の形態はもとよシ、比較的表面に凹凸のある複雑な
形状に加工されたものにも適用可能である。
被処理高分子材料としては、低密度ポリエチレン、高密
度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリ塩化
ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびその加水
分解物、ポリプロピレン等のビニル重合体、あるいはポ
リエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレー
ト、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12等の縮重
合体が適用できる。
放電処理を施された高分子材料は、酸素を含有する気体
雰囲気に曝されるが、放電雰囲気が空気等の酸素を含む
気体の場合にはその必要はない。
放電処理時の雰囲気は、水素、ヘリウム、アルゴン、窒
素、空気等の非重合性ガスであれば何でも良いが、実用
性を考えると、空気で十分である。
放電処理された高分子材料は、次に、ラジカル重合可能
な単量体蒸気または、単量体溶液に曝される。単量体溶
液中の単量体は一種類でも多種類でも良い。該単量体溶
液の濃度は任意であるが、実際的には[11チ〜100
%、通常はa1〜20%(重量)程度でおこなう。
グラフト反応をおこなう容器内は十分に脱酸素されてい
ることが望ましい。勿論、溶液も可能な限シ脱酸素して
おくことが望ましい。通常は系内を窒素等の不活性ガス
置換するか、あるいは減圧脱気して反応をおこなう。系
内の温度はグラフト重合に供する単量体の重合性によっ
て異なるが、通常は50°C〜80℃でおこなうことが
多く、特に高分子材料内部にまで拡散し易い単量体や、
熱重合を比較的起こし易い単量体を用いる場合には、溶
液内にFe12等の還元剤を加え、50゛C以下で重合
をおこなうこともある。
グラフト重合時間は単量体の重合性によるが実際には、
3分〜10時間のあいだでおこなう。
本発明でグラフト重合に供する単量体は、ラジカル重合
可能な単量体であればよく、例えばアクリル酸やアクリ
ル酸メチル等のアクリル酸エステル類、アクリルアミド
や、2−アクリルアミド。
2−メチルプロパンスルフォン酸等のアクリルアミド誘
導体、スチレンやスチレンスルフオン酸ソーダ等のスチ
レン誘導体等、その目的に応じて選択できる。
本発明によれば高分子材料表面の放電処理において、そ
の減圧度が大きく、装置的厳密性を必要とするという、
不利な点はあるものの、その利点として、(1)放電用
電源が低出力の故に電力費が低い、(2)主として、空
気中放電を利用するために、放電雰囲気の脱酸素の必要
がない、(3)放電処理時間を調節することによル、グ
ラフト量を自由にコントロールすることができる、等が
ある。
本発明によル、例えば疎水性フィルム表面の水濡れ性の
改良、あるいは表面導電性付与による帯電防止等が可能
となる。また、本発明によるグラフト化された表面は、
通常のブレンド法と異なシ、グラフト層が高分子材料と
共有結合していることから、その耐久性は極めて優れた
ものとなる。
以下、実施例により本発明を説明する。
実施例1 高密度ポリエチレンフィルム(Fl約50μm)片を、
メタノールを用い、ソックスレー抽出器によ9約20時
間洗浄し、その後真空で約5時間乾燥し、試料とした。
これらのフィルム片をプラズマ照射装置(島津製作所製
 LOVD−12型)により5 KHzの周波数にてア
ルゴンプラズマ処理を施した。系内の圧力は[103〜
0.05 韻Hg、 フルボンガスの流jjkは20 
cc 7分であり、出力分、4分であった。これらのフ
ィルム片を空気中に取り出し、10重重量子クリルアミ
ド水溶液中に浸漬し、系内をN、ガス置換後、封管した
。グラフト重合は、封管のまま、50°Cで2時間おこ
ない、重合終了後、封管より取り出し、ホモ重合体を水
洗により取り除いた後、減圧乾燥した。
グラフトしたアクリルアミドの定量は以下の様におこな
った。
先ず、2.5規定の塩酸中にグラフト化ポリエチレンフ
ィルムを浸I管、グラフトしたポリアクリルアミドを加
水分解後、該分解液中に一定量のニンヒドリンを加えて
発色させ、比色法によって分解液中の−NH8基を定量
した。結果を次表に示す。
15秒以上のプラズマ処理ではほとんどグラフトしてい
ない。
また、プラズマ処理時間が5秒のものは濡れた状態で手
で触れると、ヌルヌルし、明らかに、他のフィルム片と
は異なっていた。
実施例2 ポリプロピレンフィルム(厚さ約30μm)を−昼夜、
アセトン中に浸漬し、これを減圧乾燥して試料とした。
このフィルムをイオンクリーナー(英米社製)により、
空気中で放電処理した。放電出力CL 24 欧鍼圧力
α05順Hgのであジ、装置の周波数は60 H2であ
った。8枚のフィルム片を各々放電時間を変えて処理し
、その後、濃度a5mol/lのスチレンスルフオン酸
ソーダ水溶液中に浸漬し、脱気封管後70°Cで2時間
グラフト重合した。これらのフィルムは重合終了後、封
管より取シ出し、よく水洗して減圧乾燥した。
グラフト量の定量は滴定によった。結果を次表に示す。
得られたグラフト化フィルムの表面電気抵抗を次表に示
す。
特許出願人  東洋曹達工業株式会社 手続補正書 昭和58年 3月30日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1事件の表示 昭和57年特許願第 189170号 2発明の名称 表面改質方法 3補正をする者 代表者  森  嶋  東  三 4補正命令の日付 自  発 5補正により増加する発明の数 0 6補正の対象 明細書の特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の欄 7補正の内容 (1)  明細書の特許請求の範囲を別紙のとおシに補
正する。
(2)  明細書第12頁5〜6行の記述を次の様に訂
正する。
(英米社製)によ)、圧力0.05 asHgの空気中
で放電処理した。放電出力は(L 24 wA!であり
、装置 2、特許請求の範囲 1、 高分子材料表面を放電処理した後、該高分子材料
表面に重合性単量体をグラフト重合せしめるととKより
高分子材料表面を改質する手法において、雰囲気の圧力
111111TIg以下Q、 01 龍Hg以上、出力
5シ保以下Q、 01 w/d以上の装置で放電処理を
行うことを特徴とする表面改質方法。
2 放電処理の雰囲気が酸素を含有する気体である特許
請求の範囲第1項記載の表面改質方法。
& 放電処理の雰囲気が空気である特許請求の範囲第1
項記載の表面改質方法。
4、放電処理の雰囲気がアルゴン、クリプトン等の不活
性ガスであ如、放電処理後、被処理高分子材料を酸素を
含む気体に曝す特許請求の範囲第1項記載の表面改質方
法。
i 放電処理に1Wβ以下CL 01 W7fm以上の
出力の交流あるいは直流電源を用いる特許請求の範囲第
1項記載の表面改質方法。
& 放電処理に周波数が50 Hz以上5 KHz以下
の交流電源を用いる特許請求の範囲第1〜5項のいづれ
かに記載の表面改質方法。
l 放電処理が(105秒以上10秒以下の範囲内で行
われる特許請求の範囲第1〜6項のいづれかに記載の表
面改質方法。
手続補正書(方式) %式% 1事件の表示 昭和57年特許願第189170  号2発明の名称 表面改質方法 3補正をする者 代表者  森  嶋  東  三 4補正命令の日付 昭和58年2月2日(発送日 昭和58年2月22日)
5補正により増加する発明の数 A 6補正の対象 願書の発明者の欄および明細書 タト国人各E録う百家Lsf4@%よtlを枚う良を正
j17補正の内容 (1)発明者、朴 東旭の居所 別紙訂正願書の通シ(外国人登録済証明書添付) Ct
l lj tL省漆4q )Q)明細書の浄書(内容に
変更なし) 364−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 高分子材料表面を放電処理した後、該高分子材料
    表面に重合性単量体をグラフト重合せしめることにより
    高分子材料表面を改質する手法において、雰囲気の圧力
    CL 11+lllHg以下[11011IIIH以上
    、出力5を保以下0.01 殿侃以上で放電処理を行う
    ことを特徴とする表面改質方法。 λ 放電処理の雰囲気が酸素を含有する気体である特許
    請求の範囲第1項記載の表面数!方法。 五 放電処理の雰囲気が空気である特許請求の範囲第1
    項記載の表面改質方法。 4、放電処理の雰囲気がアルゴン、クリプトン等の不活
    性ガスであり、放電処理後、被処理高分子材料を酸素を
    含む気体に曝す特許請求の範囲第1項記載の表面改質方
    法。 1 放電処理に1Wβ以下α01Wβ以上の出力の交流
    あるいは直流電源を用いる特許請求の範囲第1項記載の
    表面改質方法。 & 放電処理に周波数が50 H2以上5 KI(Z以
    下の交流電源を用いる特許請求の範囲第1〜5項のいづ
    れかに記載の表面改質方法。 l 放電処理が[105秒以上10秒以下の範囲内で行
    われる特許請求の範囲第1〜6項のいづれかに記載の表
    面改質方法。
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WO1991016378A1 (en) * 1990-04-20 1991-10-31 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Cell growth substrates
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