JPH07145253A - ポリテトラフルオロエチレン成形体の撥水性向上方法 - Google Patents

ポリテトラフルオロエチレン成形体の撥水性向上方法

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JPH07145253A
JPH07145253A JP16201793A JP16201793A JPH07145253A JP H07145253 A JPH07145253 A JP H07145253A JP 16201793 A JP16201793 A JP 16201793A JP 16201793 A JP16201793 A JP 16201793A JP H07145253 A JPH07145253 A JP H07145253A
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polytetrafluoroethylene
water repellency
molded article
polytetrafluoroethylene molded
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JP16201793A
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English (en)
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Yukinori Saiki
幸則 斉木
Mina Ichikawa
美奈 市川
Masaatsu Shimomura
正篤 下村
Masahiro Ono
雅宏 小野
Nobuatsu Watanabe
信淳 渡辺
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Taiheiyo Cement Corp
A&A Material Corp
Original Assignee
Ask Corp
Chichibu Onoda Cement Corp
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Publication date
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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリテトラフルオロエチレン成形体をポリテ
トラフルオロエチレンの融点以上、分解点未満の温度で
熱処理するポリテトラフルオロエチレン成形体の撥水性
向上方法。 【効果】 得られたポリテトラフルオロエチレン成形体
の接触角は従来知られているポリテトラフルオロエチレ
ンの接触角よりも更に高い値、すなわち最高値で168°
に達し、撥水性が顕著に向上する。よって本発明方法に
より得られたポリテトラフルオロエチレン成形体は優れ
た撥水性を有するため、かかる特性を必要とする種々の
用途に好適に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリテトラフルオロエチ
レン成形体の撥水性を向上させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】含フッ素高分子は、耐薬品性、低摩擦
性、難燃性、耐熱性等を有するため、広く産業上のあら
ゆる分野で利用されている。ところで、半導体産業の分
野においては、フロンによる洗浄が一般的であったが、
環境問題よりフロンに代えて超純水による洗浄が行われ
るようになってきている。そのため、半導体製造工程で
冶具や部品、装置類に撥水性の良好なポリテトラフルオ
ロエチレン、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、テトラフルオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等の含フッ素高
分子材料が利用されている。しかし、これらの含フッ素
高分子材料の撥水性の指標である水との接触角は110゜
程度であり、水切れが悪く乾燥工程が必要であるという
問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
が、含フッ素高分子成形体の表面を機械的又は電気的処
理によって粗し、次いで当該表面にフッ素ガスを接触さ
せることにより、撥水性の優れた含フッ素高分子成形体
が得られることを見出し、先に出願した特願平5−59
26号の方法によれば、ポリテトラフルオロエチレン成
形体においては、最高155゜の接触角を有する撥水性表
面が得られる。
【0004】しかしながら、この方法によって得られた
ものも未だ充分とは言えず、更に優れた撥水性を有する
含フッ素高分子成形体を得る方法が望まれていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは更に鋭意検討を行った結果、含フッ素高分子
成形体の一つであるポリテトラフルオロエチレン成形体
をポリテトラフルオロエチレンの融点以上、分解点未満
の温度で熱処理すれば、高い撥水性が得られることを見
出し、本発明を完成した。
【0006】すなわち、本発明はポリテトラフルオロエ
チレン成形体をポリテトラフルオロエチレン融点以上、
分解点未満の温度で熱処理することを特徴とするポリテ
トラフルオロエチレン成形体の撥水性向上方法を提供す
るものである。
【0007】本発明方法の熱処理の対象はポリテトラフ
ルオロエチレン成形体である。他の含フッ素高分子成形
体は、本発明における温度で熱処理行うと、水との接触
角が低下する傾向にあり、更には成形体の形状が崩れた
り、発泡が生じたりするため使用することができない。
実際、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)、テトラフルオロエ
チレン−エチレン共重合体(ETFE)、ポリフッ化ビ
ニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン−へキ
サフルオロプロピレン共重合体(FEP) 等の溶融樹
脂は特に溶融粘度が低いため、融点以上に加熱すると、
溶融、発泡して成形体の形状を大幅に崩していた。
【0008】これに対し、ポリテトラフルオロエチレン
は融点以上での溶融粘度が1011poiseと他の含フッ素高
分子成形体に比べて非常に高いため、この成形体を融点
以上に加熱しても形状をそのまま留めることができる。
【0009】本発明方法におけるポリテトラフルオロエ
チレン成形体とは、ポリテトラフルオロエチレンの原料
粉末を予備成形しフリーベーキング法又はホットモール
ディング法によって焼成し、次いで機械加工により成形
したものであり、その形体もフィルム、シートその他の
各種形状の成形品が挙げられる。また、これらの成形体
を製造するにあたって、各種配合剤、添加剤、加工助剤
を配合することは何等差し支えない。
【0010】このように成形されたポリテトラフルオロ
エチレン成形体をポリテトラフルオロエチレンの融点以
上、分解点未満の温度で熱処理する。融点以上、分解点
未満の温度とは、常圧においては327〜399℃の範囲の温
度である。熱処理の温度が融点未満ではポリテトラフル
オロエチレン成形体の表面が全く溶融しないため撥水性
の向上が得られず、また、分解点以上では ポリテトラ
フルオロエチレン成形体の熱分解が避けられない。本発
明における好ましい熱処理温度は340〜380℃である。更
に、熱処理の時間はポリテトラフルオロエチレン成形体
の大きさや厚みによって影響され、小さく薄いものは短
時間でよいが、大きく厚いものは長時間を必要とする。
【0011】この熱処理によってポリテトラフルオロエ
チレン成形体の表面に径が数μm程度の球状物ができ
る。この球状物の径の大きさは一概に規定できないが、
0.5〜5.0μmが好ましい。本発明方法においてはこの球
状物によって、ポリテトラフルオロエチレン成形体の表
面に数μm程度の凹凸ができ、撥水性が向上するものと
思われる。従って、冶具等が接触していると、その場所
には球状物が生成しないため撥水性が期待できず、撥水
性を施す面には冶具等が接触しないようにする必要があ
る。例えば、ポリテトラフルオロエチレンシートを金属
板に挟み350℃で熱処理しても、本来のポリテトラフル
オロエチレンの接触角110°しか得られず、撥水性の向
上は見られない。
【0012】本発明の方法は上記のような熱処理のみで
ポリテトラフルオロエチレン成形体の撥水性を上げるこ
とができるが、熱処理とポリテトラフルオロエチレン成
形体をフッ素ガスと接触させる処理とを併用することに
よってポリテトラフルオロエチレンの末端基をフッ素化
し、更に撥水性を向上することができる。ここで用いら
れるフッ素ガスは、単独で又は窒素、アルゴン等の不活
性ガスと混合しても使用することができる。不活性ガス
との混合で用いる際の不活性ガスの濃度は10〜90%が好
ましい。また、フッ素ガス濃度と接触時間とは、相互に
密接に関係があり、高濃度であれば短時間で充分であ
り、低濃度の場合には長時間を要する。また、フッ素ガ
ス容器中へのポリテトラフルオロエチレン成形体の充填
量が少なければ短時間、低濃度で充分であり、充填量が
多ければ長時間、高濃度を要する。例えば、フッ素ガス
濃度は10〜500torr、接触時間は10分〜1時間が好まし
い。フッ素ガスとの接触は、例えばポリテトラフルオロ
エチレン成形体を気密容器に入れ、空気を除去してフッ
素ガス又はフッ素ガスと不活性ガスとの混合ガスを挿入
することによって実施される。
【0013】本発明においては、ポリテトラフルオロエ
チレン成形体にフッ素ガスを接触させてから熱処理する
こともできるが、双方の操作を同時に行うのが経済的に
も操作性からも好ましい。
【0014】また、本発明方法においてはポリテトラフ
ルオロエチレン成形体の表面を前もって粗しておき、次
いで熱処理と必要に応じてフッ素ガス接触処理を行え
ば、撥水性を更に向上することができる。
【0015】当該表面を粗す手段としては機械的処理が
好ましく、例えば、ワイヤーブラシ、ベルトサンダー、
ショットブラスト等による処理を行うことができる。ア
ルゴンスパッタリングのような電気的処理を施して表面
を粗すことも考えられるが、本発明の熱処理を行うと接
触角が小さくなって撥水性が低下するため好ましくな
い。これは、スパッタリングにより生成したポリテトラ
フルオロエチレン成形体表面の針状物が、融点以上で加
熱すると溶融し、平坦な面となるためである。
【0016】上述の機械的処理により粗したポリテトラ
フルオロエチレン成形体の表面は、分子鎖が切断される
と共に凹凸ができ、この凹凸が熱処理によって溶融し
て、適度な大きさの球状体となり、撥水性の向上に寄与
すると考えられる。この、表面の凹凸の大きさは一概に
規定できないが、JIS B 0601「表面粗さの定義と表示」
の方法により示せば、機械的エネルギーを用いた場合、
Ra(中心線平均粗さ)は0.5〜50.0μmが好ましく、特に
2.0〜15.0μmが好ましい。
【0017】また、表面粗し処理を施したポリテトラフ
ルオロエチレン成形体を用いる場合に、熱処理をしてか
ら表面粗し処理を行うことも考えられ得るが、この操作
順序によると、熱処理によって生成した凹凸を表面粗し
処理によって潰してしまうため、撥水性の向上効果は得
ることができない。また、フッ素ガス接触処理を行って
から表面粗し処理を行うという操作手順は、表面粗しに
よってポリテトラフルオロエチレン成形体の分子鎖が切
断されて生成した末端基をフッ素ガスでフッ素化して撥
水性の向上が得るという効果が得られず、好ましくな
い。
【0018】
【作用及び発明の効果】本発明方法によると、ポリテト
ラフルオロエチレン成形体は熱処理を受けて表面に数μ
mの凹凸が生成し、液体との付着面積が小さくなるため
撥水性が向上すると考えられる。これは、前述したよう
にポリテトラフルオロエチレン成形体に特有の性質であ
る。また、この凹凸を生成させる熱処理にフッ素ガス接
触処理を併用することによってポリテトラフルオロエチ
レンの末端基をフッ素化して、低表面エネルギー基であ
る-CF3基を実質的に生成させ、撥水性を更に向上するこ
とができる。更には、予めポリテトラフルオロエチレン
成形体の表面を機械的処理によって粗すことにより、表
面に末端基を増加させると共に、凹凸を作り、次いで行
われる熱処理によって更に細かな凹凸が生成して撥水性
が向上し、またフッ素ガスと接触させることにより、末
端基をフッ素化して、今までにない優れた撥水性を得る
ことができる。
【0019】本発明方法によれば、熱処理という簡便な
方法でポリテトラフルオロエチレン成形体の水に対する
接触角を、従来知られているポリテトラフルオロエチレ
ンの接触角よりも更に高い値、すなわち最高値で168°
に達させることができる。かくして得られたポリテトラ
フルオロエチレン成形体は優れた撥水性を有するため、
かかる特性を必要とする種々の用途に好適に用いられ
る。
【0020】
【実施例】次に、実施例と比較例により本発明を具体的
に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるもの
ではない。
【0021】実施例1 厚さ1mm、幅40mm、長さ50mmのポリテトラフルオロエチ
レンシートを下記に示した各条件に設定し、内径55mm、
長さ600mmの円柱状ニッケル製反応器に入れ、外部加熱
により各種温度で熱処理し、冷却速度100℃/hrの条件
で室温まで冷却した。その後、各ポリテトラフルオロエ
チレンシートについて撥水性の程度を水に対する接触角
を測定することにより求めた。その結果を図1に示す。
【0022】(処理方法) 1・・・ポリテトラフルオロエチレンシートを各種温度
で10分間加熱処理した。 2・・・ポリテトラフルオロエチレンシートを各種温度
でフッ素ガス100torrを接触させながら10分間加熱処理
した。 3・・・ポリテトラフルオロエチレンシートに菊川鉄鋼
所製ベルトサンダー(M648)を用いて表面粗しを行い
(ベルトは#240ベルトを用いた)、各種温度で10分間
加熱処理した。尚、JIS B 0601に準じて表面粗さ形状測
定機サーコム300B(東京精密社製)で測定したところ、
Ra(中心線平均粗さ)は3.2μmであった。 4・・・3と同じポリテトラフルオロエチレンシートを
各種温度でフッ素ガス100torrと接触させながら10分間
加熱処理した。 5・・・100torrのフッ素ガスで200℃にて10分間処理し
たポリテトラフルオロエチレンシートを、各種温度で10
分間処理した。
【0023】(接触角測定方法)接触角の測定は、接触
角測定機(協和界面化学(株)、CA-S150型)を用いて行
った。測定は、マイクロシリンジによりマイクロヘッド
で径を1mmに統一した蒸留水の水滴を試料表面に滴下
し、平衡接触角を読み取った。接触角の値は10個の測定
結果の平均値により決定した。
【0024】(結果)図1から明らかなように、1では
320℃まで接触角の変化はほとんどないが、340℃で急激
に接触角が向上した。2では200℃で接触角は5°程度
向上し、320℃までほとんど変化がないが、340℃で急激
に接触角は向上した。表面粗しと熱処理を施した3は、
320℃まではほとんど変化がないが、同様に340℃から急
激に接触角が向上した。4は、フッ素ガスと接触させて
いるため200℃で接触角が155°まで向上し、320℃で接
触角は10°程度低下した。しかし、340℃で処理すると2
00℃で処理したときよりも更に接触角は向上し、168°
と最も高い撥水性を示した。5はフッ素ガスに接触させ
たシートを後から熱処理したものであるが、同時に行っ
た1と同じ接触角が得られている。
【0025】以上のことから、340〜399℃で熱処理する
と接触角は急激に向上する。また、熱処理と同時にフッ
素ガスを接触させると更に接触角は大きくなり、更に、
表面粗しを施したポリテトラフルオロエチレン成形体を
用いると最も接触角が大きくなり、撥水性が向上するこ
とがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は実施例1において、それぞれ異なる条
件においてポリテトラフルオロエチレンシートを温度を
変えて熱処理したときの接触角を示す図である。図中の
1は熱処理のみ、2はフッ素ガスと接触させながら熱処
理、3は表面粗しを行なった後に熱処理、4は表面粗し
を行なった後にフッ素ガスを接触させながら熱処理、5
はフッ素ガスを接触させた後に熱処理をしたことを示
す。
フロントページの続き (72)発明者 下村 正篤 東京都八王子市南陽台2−6−8 (72)発明者 小野 雅宏 埼玉県川口市大字赤井488 (72)発明者 渡辺 信淳 京都府長岡京市うぐいす台136

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリテトラフルオロエチレン成形体をポ
    リテトラフルオロエチレンの融点以上、分解点未満の温
    度で熱処理することを特徴とするポリテトラフルオロエ
    チレン成形体の撥水性向上方法。
  2. 【請求項2】 ポリテトラフルオロエチレン成形体をポ
    リテトラフルオロエチレンの融点以上、分解点未満の温
    度でフッ素ガスと接触させることを特徴とするポリテト
    ラフルオロエチレン成形体の撥水性向上方法。
  3. 【請求項3】 ポリテトラフルオロエチレン成形体をフ
    ッ素ガスと接触させた後、ポリテトラフルオロエチレン
    の融点以上、分解点未満の温度で熱処理することを特徴
    とするポリテトラフルオロエチレン成形体の撥水性向上
    方法。
  4. 【請求項4】 ポリテトラフルオロエチレン成形体が機
    械的処理によって表面粗しを施されているものである請
    求項1〜3いずれか1項記載のポリテトラフルオロエチ
    レン成形体の撥水性向上方法。
JP16201793A 1993-01-18 1993-06-30 ポリテトラフルオロエチレン成形体の撥水性向上方法 Pending JPH07145253A (ja)

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KR1019940000534A KR940018419A (ko) 1993-01-18 1994-01-13 발수성을 향상시킨 불소 함유 고분자 성형체 및 이로 부터 제조된 세정용 지그
DE4401363A DE4401363A1 (de) 1993-01-18 1994-01-18 Formteile aus fluorhaltigem Polymer mit erhöhter Wasserabstoßung und daraus hergestellte Einspannvorrichtungen zum Waschen
US08/450,990 US5599489A (en) 1993-01-18 1995-05-25 Preparing molded articles of fluorine-containing polymer with increased water-repellency

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Cited By (4)

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