JPH06107828A - フッ素フイルムの表面改質方法 - Google Patents

フッ素フイルムの表面改質方法

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JPH06107828A
JPH06107828A JP6311192A JP6311192A JPH06107828A JP H06107828 A JPH06107828 A JP H06107828A JP 6311192 A JP6311192 A JP 6311192A JP 6311192 A JP6311192 A JP 6311192A JP H06107828 A JPH06107828 A JP H06107828A
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JP
Japan
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fluorine film
film
high voltage
discharge
air
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JP6311192A
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English (en)
Inventor
Masaaki Takeda
正明 武田
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Toray Advanced Film Co Ltd
Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
Toray Plastic Films Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 接着性に優れたフッ素フイルムを提供する、
表面改質方法を提供する。 【構成】 処理室の前後にエアーシール部を持つエアー
・ツー・エアー方式の処理装置を用い、該処理室内で高
圧印加電極とフッ素フィルムを支持する対向電極との間
に高圧を印加することにより得られる放電によってフッ
素フイルムの表面を改質するに際し、前記放電を、H
e、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれる少なくとも1
種の希ガスを70モル%以上と、CO2 と、化学式Cn
2n+2(n=1〜4の整数)で示される炭化水素のうち
の少なくとも1種とを含み、かつ酸素濃度が500pp
m以下のガス雰囲気中、100〜1000Torrの圧
力下で行なう。 【効果】 実用上十分な接着力を持つフッ素フイルムが
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフッ素フイルムの表面改
質方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】今日、フッ素フイルムは、耐蝕材料、ラ
イニング材料、絶縁材料、電線被覆材料など様々な分野
で利用されてきているが、その接着性の悪さが問題にな
っている。このためコロナ放電処理、プラズマ処理、化
学エッチング処理、サンドブラスト処理など様々な表面
改質方法が検討されている。特にコロナ放電処理、プラ
ズマ処理というドライプロセスは、洗浄工程などが必要
でなく、有効な表面改質方法である。
【0003】さて、フッ素フイルムに対しては、いくつ
かの表面改質方法が提案されている。
【0004】米国特許第3,296,011 には、グリシジルメ
タクリレート、ヘキサンなどの有機化合物を含むガス中
でコロナ放電処理する方法が提案され、また特公昭49-1
2900にはアセトン蒸気中でコロナ放電処理する方法が開
示されている。
【0005】一方、特開平1-146930には、1〜1000
TorrのCn 2n+2(n=1〜8)を1モル%以上含
むガス雰囲気中で、低温プラズマ処理する方法が提案さ
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、コロナ放電処
理による方法では、フッ素フイルムの表面が改質され、
接着性が向上するが、以下の欠点がある。
【0007】経時変化による接着力低下が大きく、特に
高温高湿下や、紫外線照射に際して劣化が激しい。
【0008】フッ素フイルムについては、片面のみを改
質し、もう一方はフッ素フイルムそのものの特性を生か
しておきたいという要求が大きい。しかしこれらの処理
では、処理面の裏面がまばらに処理されるという、いわ
ゆる裏写り現象がしばしば生じる。
【0009】表面処理によって、フッ素の融点以下での
熱融着性が発現するが、その温度がまだ高く、実用的で
ない。例えば、4フッ化エチレンー6フッ化プロピレン
共重合体では240℃程度で熱融着するが、実際には2
20℃以下での使用が望まれている。
【0010】一方、特開平1-146930の方法によれば、経
時変化が少なく、裏写りがなく、また200℃以下での
熱融着性、その他の接着性が得られる。特に100To
rr以上のガス雰囲気での処理は、排気系、強固なエア
ーシール機構も不要であり、処理室の前後にエアーシー
ル機構を設けてフイルムを大気中から処理室、そしてま
た大気中へと導く、いわゆるエアー・ツー・エアー機構
のついた装置での処理も可能となる方法である。しか
し、エアー・ツー・エアー方式の処理装置で処理を行う
と、同じガス組成でも処理効果が得られたり得られなか
ったりと効果が安定しないことが判明した。
【0011】本発明は、かかる従来技術の諸欠点に鑑み
考案されたものであり、その目的は、安定した処理効果
の得られる、フッ素フイルムの表面処理方法を提供する
ことにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
処理室の前後にエアーシール部を持つエアー・ツー・エ
アー方式の処理装置を用い、該処理室内で高圧印加電極
とフッ素フイルムを支持する対向電極との間に高圧を印
加することにより得られる放電によってフッ素フイルム
の表面を改質する方法であって、前記放電を、He、N
e、Ar、Kr、Xeから選ばれる少なくとも1種の希
ガスを70モル%以上と、CO2 と、化学式Cn 2n+2
(n=1〜4の整数)で示される炭化水素のうちの少な
くとも1種とを含み、かつ酸素濃度が500ppm以下
のガス雰囲気中、100〜1000Torrの圧力下で
行なうことを特徴とするフッ素フイルムの表面改質方法
により達成される。
【0013】本発明に於いて使用されるフッ素フイルム
としては、4フッ化エチレン(PTFE)、4フッ化エ
チレンー6フッ化プロピレン共重合体(FEP)、4フ
ッ化エチレンーパーフルオロアルコキシエチレン共重合
体(PFA)、エチレンー4フッ化エチレン共重合体
(ETFE)、3フッ化塩化エチレン(PCTFE)、
フッ化ビニリデン(PVDF)などフッ素系モノマーの
重合体および共重合体、あるいはこれらのモノマーとフ
ッ素系以外のモノマーとの共重合体、さらにはこれらの
重合体と他の高分子化合物との混合物などを挙げること
ができる。なかでも、PTFE、FEP、PFA、ET
FEなどが好ましい。
【0014】本発明において放電は、100〜1000
Torrのガス雰囲気中で、高圧印加電極とフイルムを
支持する対向電極との間に高周波高電圧を印加すること
によって形成される。
【0015】放電を行なう雰囲気の圧力は100〜10
00Torrの範囲であるが、より好ましくは600〜
900Torrの圧力範囲がよい。圧力が100Tor
r未満では高精度のエアー・ツー・エアー装置が必要で
あり、1000Torr以上では放電が開始しにくくな
る。
【0016】高圧印加電極の形状は、任意のものが用い
られるが、棒状のものが好ましい。ガス雰囲気が、10
0Torr以上の場合、放電がアーク放電に移行しやす
いので、電極を誘電体で被覆するのが好ましい。誘電体
はガラス、セラミックス、ゴムなど任意のものが用いら
れる。誘電体被覆厚みは、0.1〜5mm、より好ましく
は0.5〜3mmである。厚みが0.1mmより薄いと絶縁
破壊を起こしやすく、また5mmより厚いと放電に高い電
圧が必要なため電極が破損しやすい。
【0017】高圧印加電極は、中空構造にして冷却する
のが好ましく、内部を流す冷媒としては水、空気、フレ
オンなどが挙げられるが水が好ましい。冷却を行わない
場合、プラズマのエネルギーにより電極が高温になるた
め、処理フイルムが損傷したり、電極が破損しやすい。
【0018】フイルムを支持する対向電極の形状は、フ
イルムが密着する構造ならば任意のものが用いられる
が、長尺のフイルムを連続して処理する場合は、フイル
ムを搬送自在に支持できるドラム状電極が好ましい。そ
の大きさは、例えば前記棒状高圧印加電極の直径の2倍
以上の直径を持つようにするのがよい。ドラム状電極の
少なくとも放電の形成される部分は高圧印加電極と同様
に誘電体で被覆することが重要であり、厚さ、材質など
高圧印加電極と同様のものが使用される。
【0019】高圧印加電極とフイルムを支持する対向電
極とは同数である必要はなく、対向電極1個に対し、高
圧印加電極を2個以上設けるのがよい。
【0020】電極間の間隙は、0.1〜10mmに設定す
るのがよく、好ましくは0.5〜5mmに設定するのがよ
い。間隙が0.1mmより短いと間隙の精度を出すのが困
難になり、また10mmより広いとアーク放電に移行しや
すくなるので大きい電力を投入できないため好ましくな
い。
【0021】高圧印加電極に印加する高電圧の周波数は
特に限定されないが、20kHz〜55MHzの範囲で
選択するのが好ましく、より好ましくは50kHz〜5
00kHzである。
【0022】対向電極は接地してもよいし、あるいは該
電極を大地より浮かし、高電圧電源の高電圧電極との結
線端子の対となる出力端子と結線してもよい。
【0023】また、高電圧電源は整合回路を持っている
のが好ましい。
【0024】本発明において、雰囲気のガス組成は極め
て重要であり、希ガスとCn 2n+2(n=1〜4)とC
2 の3成分からなる。
【0025】Cn 2n+2化合物は、n=1〜4のものが
単体でまたは混合して用いられるが、好ましくはn=
1、2のCH4 およびC2 6 の単体または混合ガスで
ある。これらの化合物が含まれないと、十分な接着力が
得られないか、あるいは全く得られない。
【0026】雰囲気ガスは希ガスを70モル%以上、好
ましくは80モル%以上含むことが重要である。70モ
ル%未満では、放電領域が狭くなり、また火花放電とな
りやすいため、十分な効果が得られなかったり、処理む
らとなったりするため好ましくない。
【0027】用いられる希ガスとしては、Ar、Ne、
He、Kr、Xeから選ばれる単体または混合ガスが挙
げられるが、Ar、Heが好ましく、より好ましくはA
r単体である。
【0028】本発明において、処理ガス中にCO2 を含
むことが必要である。CO2 を含まないと接着力が得ら
れない。
【0029】本発明において、Cn 2n+2とCO2 の組
成割合は、Cn 2n+2とCO2 の組成比Cn 2n+2/C
2 の値が0.6以上50以下の範囲であることが好ま
しく、より好ましくは1.0以上40以下の範囲であ
る。これらの範囲を外れると、十分な接着力が得られな
いため好ましくない。
【0030】本発明に於いて、残留ガスや、随伴ガスと
して処理ガス中に含まれるO2 濃度の管理はきわめて重
要であり、処理室内に於けるO2 濃度は500ppm以
下、好ましくは400ppm以下である必要がある。O
2 濃度が500ppmをこえると、接着力向上に対する
処理効果が小さくなるか、または効果が全く無くなって
しまうため好ましくない。
【0031】処理強度としては10〜1000W・mi
n/m2 の処理電力密度で処理するのがよく、より好ま
しくは50〜700W・min/m2 の処理電力密度で
処理するのがよい。ここで処理電力密度とは、放電に投
入した電力と時間の積を放電面積で割った値であり、長
尺フイルムの処理の場合は投入電力を放電部分の幅(電
極長さ)とフイルムの処理速度で割った値である。
【0032】次に本発明の実施装置の1例を示すが、も
ちろんこれに限定されない。
【0033】図1において、大気中にある送り出しロー
ル2より送り出されたフイルム1はエアーシール部9を
経て処理室10へはいる。処理室10はガス供給装置8
より供給されるガスで所定のガス雰囲気に保たれてい
る。処理室10でフイルムは、高圧印加電極3に印加さ
れた高電圧によって放電処理され、またエアーシール部
9を経て大気中に出て巻取ロール7に巻き取られる。
【0034】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【0035】(1) 接着力の測定 2枚の処理したフッ素フイルムの処理面同士を重ね合わ
せて、ヒートシーラー(テスター産業製、TP−701
S)を用いて、熱板温度190℃、シール圧力1.5k
g/cm2 、シール時間10秒の条件で熱接着した。
【0036】次いで、熱接着したフイルムを10mm幅
に切り、万能引張試験機(東洋ボールドウィン製、テン
シロン)を用いてT剥離する時の接着力を測定した。引
張速度は200mm/minとした。
【0037】(2) 酸素濃度の測定 放電前の処理室内のフイルムから5mmの点の酸素濃度
を、ジルコニアセンサー式酸素濃度計(東レエンジニア
リング製、LC−800)で測定した。
【0038】実施例1〜4、比較例1〜5 厚さ25μmのFEPフイルム(東レ合成フイルム
(株)製、“トヨフロン”)を表1に示す条件で、図1
の装置を用いて大気圧下のガス雰囲気で処理した。高圧
印加電極は、厚さ1mmのガラスを被覆した内部を水で
冷却した鉄管を用い、ドラム状電極は、厚さ1mmシリ
コーンゴムを被覆したものを用いた。また電極間距離
は、1mmとした。用いた高周波電源の周波数は、11
0kHzである。
【0039】接着力を評価した結果を表1に示す。表1
から明らかなように、実施例1〜4では、350g/c
m以上の実用上十分な接着力が得られたのに対して、比
較例1〜5では、0〜120g/cmの弱い接着力しか
得られなかった。
【0040】
【表1】
【0041】
【発明の効果】本発明は上述のごとく構成したので、フ
ッ素フイルムの安定した表面改質効果、特に接着性の向
上効果を得ることができる。
【0042】このような効果が得られる理由は明らかで
はないが、放電処理によりフッ素フイルム表面のフッ素
原子の引き抜き反応が起こり、またCH4 、CO2 によ
りその表面に適当な官能基が生成するために、接着性向
上効果が得られるが、O2 が存在すると、O2 の反応性
が高いために官能基の生成が妨げられるものと考えられ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための装置の1例を示す概略
断面図である。
【符号の説明】
1:フィルム 3:高圧印加電極 4:対向電極 5:高周波高圧電源 6:整合回路 9:エアーシール部 10:処理室

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理室の前後にエアーシール部を持つエ
    アー・ツー・エアー方式の処理装置を用い、該処理室内
    で高圧印加電極とフッ素フイルムを支持する対向電極と
    の間に高圧を印加することにより得られる放電によって
    フッ素フイルムの表面を改質する方法であって、前記放
    電を、He、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれる少な
    くとも1種の希ガスを70モル%以上と、CO2 と、化
    学式Cn 2n+2(n=1〜4の整数)で示される炭化水
    素のうちの少なくとも1種とを含み、かつ酸素濃度が5
    00ppm以下のガス雰囲気中、100〜1000To
    rrの圧力下で行なうことを特徴とするフッ素フイルム
    の表面改質方法。
JP6311192A 1992-03-19 1992-03-19 フッ素フイルムの表面改質方法 Pending JPH06107828A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006059697A1 (ja) * 2004-12-03 2008-06-05 旭硝子株式会社 エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体成形物およびその製造方法
WO2014116053A1 (ko) * 2013-01-28 2014-07-31 한국기초과학지원연구원 Ptfe 표면의 친수성 개질 방법

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