JPH07207049A - フッ素樹脂成形体表面の改質法 - Google Patents
フッ素樹脂成形体表面の改質法Info
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- JPH07207049A JPH07207049A JP6246038A JP24603894A JPH07207049A JP H07207049 A JPH07207049 A JP H07207049A JP 6246038 A JP6246038 A JP 6246038A JP 24603894 A JP24603894 A JP 24603894A JP H07207049 A JPH07207049 A JP H07207049A
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Abstract
れ性を付与するための該成形体表面の改質法を提供す
る。 【構成】 フッ素樹脂成形体表面に、紫外線吸収性化合
物およびフッ素系界面活性剤の存在下において、紫外レ
ーザー光を照射することを特徴とするフッ素樹脂成形体
表面の改質法。
Description
面に特に高い接着性と濡れ性を付与するためのフッ素樹
脂成形体表面の改質法に関する。
撥油性、摺動性、防汚性、耐熱性、耐薬品性および電気
的特性等の点において優れているために、多様な用途を
有しているが、その不活性な表面に起因して、接着剤や
塗料等の塗布が困難なだけでなく、他の材料との複合化
が難しいという欠点がある。
が提案されている。例えば、(i)金属ナトリウムとナフ
タリンのテトラヒドロフラン溶液から調製される錯化合
物溶液を用いて処理する方法[ネルソン(E.R.Nelson)
ら、Ind.Eng.Chem.、第50巻、第329頁(195
8年)参照]、(ii)グロー放電を利用する方法[角田ら、
工業材料、第29巻(第2号)、第105頁(1981年)
参照]、(iii)低圧下での高周波スパッタエッチングによ
って処理する方法(特公昭53−22108号公報参
照)、(iv)B(CH3)3やAl(CH3)3等の特殊なガス雰囲
気中において、レーザー光を照射する方法(特開平2−
196834号公報参照)、(v)エキシマレーザー光を直
接照射する方法(特公平3−57143号公報参照)、(v
i)低温プラズマスパッタエッチングによって処理する方
法(特公昭58−21928号、特開平2−12744
2号および特公平3−58375号各公報参照)および
(vii)光吸収性物質を予め混練した後、紫外レーザー光
を照射する方法(特開平5−125208号公報参照)等
が挙げられる。
な問題点がある。方法(i)の場合には、処理中に引火の
危険があり、処理液も不安定なために、作業衛生上問題
があるだけでなく、太陽光や高温にさらされると、改質
表面の接着性等が大幅に低下するという欠点がある。方
法(ii)には、ポリエチレン等のフッ素不含ポリマーに比
べて、表面改質効果が著しく低いという難点がある。方
法(iii)の場合には、処理速度が遅く、エッチングされ
た樹脂分が高価で大型の真空系処理装置内部に付着する
だけでなく、樹脂表面に形成される易摩損性凹凸が、低
流動性の接着剤や塗料等に対して十分な接着性や塗装性
等をもたらさないという問題がある。方法(iv)の場合に
は、処理速度が遅く、また、毒性の強いガスと高価で大
型の真空処理装置を必要とするという問題がある。方法
(v)の場合には、フッ素樹脂表面の接着性と濡れ性を十
分に改良できないという難点がある。さらに、方法(vi)
の場合には、処理面の化学組成が変化しないために、高
い接着強度が得難く、比較的高い接着強度が得られる方
法(i)の場合と同等の接着性を得るためには、狭い範囲
の処理条件下において長時間の処理をおこなわなければ
ならず、工業的処理技術としては不十分である。さらに
また、方法(vii)の場合には、光吸収性物質を含まない
フッ素樹脂成形体の表面改質には適用できないという難
点がある。
脂表面の従来の上記改質法の諸問題を解決し、高い接着
性と濡れ性等を汎用的にフッ素樹脂表面に付与し得る方
法を提供するためになされたものである。
樹脂成形体表面に、紫外線吸収性化合物およびフッ素系
界面活性剤の存在下において、紫外レーザー光を照射す
ることを特徴とするフッ素樹脂成形体表面の改質法に関
する。
は、含フッ素有機高分子化合物から製造される成形体で
ある。該成形体の基材樹脂としては、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
フルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)、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
(FEP)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン−パーフルオロアルコキシエチレン三元共重合
体(EPE)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合
体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PC
TFE)、トリフルオロクロロエチレン−エチレン共重
合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、
ポリフッ化ビニル(PVF)、およびこれらの任意の2種
以上の混合樹脂が例示される。本発明によって処理され
るフッ素樹脂成形体の具体的形態は特に限定的ではない
が、シート、フィルム、パイプ、多孔質膜およびその他
の任意の形状を有する成形体が例示される。
ものを適宜使用すればよく、特に限定的ではないが、芳
香族系紫外線吸収性化合物、例えば、芳香族炭化水素
類、芳香族カルボン酸類およびその塩、芳香族アルデヒ
ド類、芳香族アルコール類、芳香族アミン類およびその
塩、芳香族スルホン酸類およびその塩およびフェノール
類等が好適である。この種の芳香族系紫外線吸収性化合
物としては次のものが例示される:ナフタレン、フェナ
ントレン、アントラセン、ナフタセン、ビフェニル、安
息香酸ナトリウム、フタル酸、ベンズアルデヒド、ベン
ジルアルコール、フェニルエタノール、ベンゼンスルホ
ン酸、2−ナフタレンスルホン酸、アントラキノン−2
−スルホン酸ナトリウム、フェノール、クレゾール、
2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ
−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−
n−オクトキシベンゾフェノン、4−ドデシルオキシ−
2−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−
オクタデシルオキシベンゾフェノン、2,2'−ジヒドロ
キシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2'−ジヒドロ
キシ−4,4'−ジメトキシベンゾフェノン、2,2',4,
4'−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキ
シ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2−ヒ
ドロキシー4−メトキシ−2'−カルボキシベンゾフェ
ノン、2'−ヒドロキシ−4−クロロベンゾフェノン、
2(2'−ヒドロキシ−5−メトキシフェニル)ベンゾト
リアゾール、2(2'−ヒドロキシ−3',5'−ジ−t−ブ
チルフェニル)ベンゾトリアゾール、2(2'−ヒドロキ
シ−3'−t−ブチル−5'−メチルフェニル)ベンゾトリ
アゾール、サリチル酸フェニル、サリチル酸p−オクチ
ルフェニル、サリチル酸p−t−ブチルフェニル、サリチ
ル酸カルボキシフェニル、サリチル酸ストロンチウム、
サリチル酸メチル、サリチル酸ドデシル、レゾルシノー
ルモノベンゾエート、2−エチルヘキシル−2−シアノ
−3,3−ジフェニルアクリレート、エチル−2−シア
ノ−3,3−ジフェニルアクリレート、Ni−ビスオクチ
ルフェニルスルフィド、[2,2'−チオビス(4−t−オ
クチルフェノラト)]−n−ブチルアミン−Ni。
ッ素系界面活性剤としては、疎水性基としてフルオロカ
ーボン鎖を有する自体公知の界面活性剤を適宜使用すれ
ばよい。この種のフッ素系界面活性剤としては、次の活
性剤が例示される。 (1)アニオン性フッ素系界面活性剤 RfCOOM RfSO2N(R)2CH2COOM RfCONRYOSO3M RfSO2NRYOSO3M RfSO3M RfCH2O(CH2)2SO3M
基を示し、Rは水素原子または低級アルキル基を示し、
Yは低級アルキレン基を示し、Mは水素原子、−N
H3、アルカリ金属原子またはアルカリ土類金属原子を
示す。
り、R'は水素原子または低級アルキル基を示し、HX
は酸を示し、Xはハロゲン原子または酸根を示す。
る。
は1〜30の数を示す。なお、上述のフッ素系界面活性
剤は所望により2種以上適宜併用してもよい。
しては、旭硝子株式会社製の「サーフロンS−111」
(パーフルオロアルキルカルボン酸塩)、「サーフロンS
−112」(パーフルオロアルキルリン酸エステル)、「サ
ーフロンS−113」(パーフルオロアルキルカルボン酸
塩)、「サーフロンS−121」(パーフルオロアルキルト
リメチルアンモニウム塩)、「サーフロンS−131」(パ
ーフルオロアルキルベタイン)、「サーフロンS−13
2」(パーフルオロアルキルベタイン)「サーフロンS−1
41」(パーフルオロアルキルアミンオキサイド)、およ
び「サーフロンS−145」(パーフルオロアルキルエチ
レンオキサイド付加物)等が例示される。
活性剤をフッ素樹脂成形体表面に存在させる形態は特に
限定的ではない。液状および/または微粉末状の紫外線
吸収性化合物とフッ素系界面活性剤をフッ素樹脂成形体
表面上に直接的に存在させてもよいが、該表面の改質効
率および作業性等の観点からは、水または水溶性有機溶
剤を溶媒とする紫外線吸収性化合物とフッ素系界面活性
剤の溶液、分散液または懸濁液を該表面に付着させるの
が好ましい。該溶液等の溶媒としては、水と水溶性の有
機溶剤、例えば、低級アルコール(例えば、メタノー
ル、エタノール、イソプロパノールおよびブタノール
等)等との混合物を使用してもよい。水溶液として使用
する場合には、紫外線吸収性化合物やフッ素系界面活性
剤の溶解性を高めるために、水溶性有機溶剤、例えば、
イソプロパノール等の低級アルコール等を適宜配合して
もよい。
する紫外線吸収性化合物の溶液等の濃度は、該化合物の
種類や水等に対する溶解度、被処理フッ素樹脂の種類、
および共存するフッ素系界面活性剤の種類や濃度等によ
って左右され、特に限定的ではないが、一般的には0.
05〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%であ
る。
ける濃度は、前述の紫外線吸収性化合物をフッ素樹脂成
形体表面に十分な濃度で均一に存在させる濃度であれば
よく、特に限定的ではないが、一般的には、0.05〜
2重量%、好ましくは、0.1〜1重量%である。
収性化合物とフッ素系界面活性剤の水溶液等を存在させ
る方法は、塗布法、噴霧法または浸漬法等のいずれであ
ってもよい。また、該水溶液等をフッ素樹脂成形体表面
に存在させた後、紫外線レーザー光照射前に乾燥処理を
おこなってもよい。乾燥処理は自然乾燥で十分である
が、所望により、例えば、60〜150℃で強制的にお
こなってもよい。フッ素系界面活性剤の作用により、紫
外線吸収性化合物はフッ素樹脂成形体表面に十分な濃度
で均一に存在する。
合物とフッ素系界面活性剤をフッ素樹脂成形体表面に存
在させた条件下において、該成形体表面に紫外線レーザ
ー光を照射する。紫外レーザー光としては、波長が40
0nm以下のものが望ましく、アルゴンレーザー光、クリ
プトンイオンレーザー光、Nd:YAGレーザー光、N
2レーザー光、色素レーザー光、およびエキシマレーザ
ー光等が例示されるが、特に、193〜308nmのエキ
シマレーザー光が好適である。特に、高出力が長時間に
わたって安定して得られるKrFエキシマレーザー光(波
長:248nm)、ArFエキシマレーザー光(波長:193n
m)およびXeClエキシマレーザー光(308nm)が好まし
い。エキシマレーザー光照射は、通常、室温、大気中で
おこなうが、酸素雰囲気中でおこなってもよい。また、
エキシマレーザー光の照射条件は、フッ素樹脂の種類お
よび所望の表面改質の程度によって左右されるが、一般
的な照射条件は次の通りである。 フルエンス:約50mJ/cm2/パルス以上 入射エネルギー:約0.1J/cm2以上 ショット数:約100以下
Fエキシマレーザー光およびXeClエキシマレーザー光
の常用される照射条件は次の通りである。KrF フルエンス:100〜500mJ/cm2/パルス 入射エネルギー:0.2〜2.0J/cm2 ショット数:1〜20ArF フルエンス:50〜150mJ/cm2/パルス 入射エネルギー:0.1〜1.0J/cm2 ショット数:1〜20XeCl フルエンス:100〜600mJ/cm2/パルス 入射エネルギー:0.1〜2.0J/cm2 ショット数:1〜20
3」[旭硝子株式会社製パーフルオロアルキルカルボン酸
塩溶液(固形分:30重量%、媒体:水/イソプロパノー
ル]を0.05重量%、0.5重量%または1.0重量%配
合して調製した水性前処理液を、アプリケーター(ヨシ
ミツ精機株式会社製YA型アプリケーター)を用いて、
PFA製、FEP製またはETFE製のフィルム(10
0μm)の表面上に塗布し(塗布厚:50μm)、約60分間
自然乾燥させた後、ArFエキシマレーザー光を照射し
た(150mJ/cm2/パルス、2ショット)。得られた表
面改質フィルムの180度剥離強度を以下の試験法によ
って測定し、結果を表1に示す。180度剥離強度試験 被験フィルム(30mm×150mm×100μm)およびス
テンレス板SUS304(25mm×150mm×300μ
m)をエポキシ樹脂系常温硬化型接着剤(コニシ株式会社
製「ボンドEセットクリーナー」を用いて貼り合わせ、1
0g/cm2の圧力を印加した状態で常温で20時間放置し
た後、引張試験機(株式会社島津製作所製「オートグラフ
P−100」)を用いて被験フィルムを100mm/分の速
度で引っ張ることによって180度剥離強度を測定す
る。
1と同様にして表面改質した被験フィルムの180度剥
離強度を測定し、結果を表1に示す。なお、水性前処理
液を用いる処理もエキシマレーザー光照射処理もおこな
わない被験フィルムの180度剥離強度は、いずれのフ
ィルムの場合も、測定限界値(0.01Kg/cm)以下
であった。
エキシマレーザー光照射を以下の表2に示す条件でおこ
なう以外は実施例1と同様にして表面改質した被験フィ
ルムの180度剥離強度を測定し、結果を表2に示す。
酸、ベンゼンスルホン酸またはアントラキノン−2−ス
ルホン酸ナトリウムを使用し、KrFエキシマレーザー
光照射処理を300mJ/cm2/パルスで2ショットの条
件下でおこなう以外は実施例2と同様にして表面改質し
た被験フィルムの180度剥離強度を測定し、結果を以
下の表3に示す。
「サーフロンS−113」を1重量%配合して調製した水
性前処理液を、アプリケーターを用いてPTFE製フィ
ルム(300μm)の表面上に塗布し(塗布厚:25μm)、
自然乾燥後、KrFエキシマレーザー光を照射した(26
0mJ/cm2/パルス、4ショット)。得られた表面改質
フィルムの180度剥離強度を実施例1と同様にして測
定し、結果を以下の表4に示す。
式会社製PTFE樹脂粉末)80重量部および「PFA−
001」(日東紡績株式会社製ガラスファイバー)20重
量部を粉末混合したコンパウンド重量を成形焼成するこ
とによって被験フィルム(500μm)を製造した。安息
香酸ナトリウム1%水溶液に「サーフロンS−121」
[旭硝子株式会社製パーフルオロアルキルアンモニウム
塩溶液(固形分濃度:30重量%、媒体:水/イソプロパ
ノール)]または「サーフロンS−132」[旭硝子株式会
社製パーフルオロアルキルベタイン溶液(固形分濃度:3
0重量%、溶媒:水/イソプロパノール)]を0.5重量%
配合して調製した水性前処理液を、アプリケーターを用
いて、上記の被験フィルムに塗布し(塗布厚:25μm)、
自然乾燥後、KrFエキシマレーザー光を照射した(30
0mJ/cm2/パルス、4ショット)。得られた表面改質
フィルムの180度剥離強度を実施例1と同様にして測
定し、結果を以下の表5に示す。
液に「サーフロンS−113」を1重量%配合して調製し
た水性前処理液にPFA製フィルム(100μm)を1分
間浸漬し、引き上げて自然乾燥した後、XeCl(308n
m)エキシマレーザー光照射処理に付した(500mJ/c
m2/パルス、2ショット)。表面改質したPFA製フィ
ルムの180度剥離強度を実施例1と同様にして測定し
たところ、1.3kg/cmであった。
13」を1重量%配合して調製した水性前処理液をPF
A製フィルム(100μm)に塗布した後(塗布厚:50
μm)、直ちに、KrFエキシマレーザー光をフィルム
の該前処理表面に照射した(フルエンス:200mJ/
cm2/パルス、ショット数:3または4)。表面改質し
たPFA製フィルムの180度剥離強度を実施例1と同
様にして測定したところ、0.4kg/cm(ショット
数:3)または0.6kg/cm(ショット数:4)であっ
た。
rFエキシマレーザー光を照射する以外は実施例7と同
様にして、フィルムの180度剥離強度を測定したとこ
ろ、0.01kg/cm以下であった。
ドFC−430」(住友3M社の市販品:フッ素化アルキ
ルエステル)を1重量%配合して調製したアルコール性
前処理液をPFA製フィルム(100μm)に塗布した後
(塗布厚:50μm)、直ちに、KrFエキシマレーザー
光をフィルムの該前処理面に照射した(フルエンス:3
00mJ/cm2/パルス、ショット数:2)。表面改質
したPFA製フィルムの180度剥離強度を実施例1と
同様にして測定したところ、0.9kg/cmであっ
た。
「フロラードFC−430」を0.1重量%配合して調製
したアルコール性前処理液をPFA製フィルム(100
μm)に塗布した後(塗布厚:50μm)、直ちに、Kr
Fエキシマレーザー光をフィルムの該前処理表面に照射
した(フルエンス:300mJ/cm2/パルス、ショッ
ト数:2)。表面改質したPFA製フィルムの180度
剥離強度を実施例1と同様にして測定したところ、1.
3kg/cmであった。
を用いる以外は実施例9と同様の処理に付したPFA製
フィルムの180度剥離強度を測定したところ、0.7
kg/cmであった。
水溶液に「サーフロンS−113」を0.75重量%配合
することによって調製した水性前処理液をPFA製フィ
ルム(100μm)に塗布した後(塗布厚:25μm)、直
ちに、KrFエキシマレーザー光を照射した(フルエン
ス:100mJ/cm2/パルス、ショット数:9)。表
面改質したフィルムの濡れ性を、JIS K6768に
規定された濡れ指数標準液で測定した。即ち、表面張力
が順を追って変化する一連の混合液を該フィルムに順次
滴下してゆき、該フィルムを濡らすと判定される混合液
の最高の表面張力を濡れ指数として評価したところ、3
5dyn/cmであった。
rFエキシマレーザー光を照射する以外は実施例11と
同様にして濡れ指数を測定したところ、31dyn/c
m以下であった。
に「フロラードFC−430」を0.1重量%配合するこ
とによって調製したアルコール性前処理をPFA製フィ
ルム(100μm)に刷毛塗りし、自然乾燥させた後、K
rFエキシマレーザー光をフィルムの該前処理表面に照
射した(フルエンス;100mJ/cm2/パルス、ショ
ット数:4)。表面改質したフィルムの濡れ指数を実施
例11と同様にして測定したところ、54dyn/cm
以上であった。
の作用によって紫外線吸収性化合物がフッ素樹脂成形体
表面に十分な濃度で均一に存在するので、化学的および
物理的に不活性なフッ素樹脂表面を、紫外レーザー光照
射によって効果的に改質することができ、これによっ
て、フッ素樹脂の濡れ性、接着性、印刷性および塗装性
等は大幅に改善される。この場合、フッ素樹脂の特性で
ある優れた耐熱性、耐薬品性および電気的特性等が損な
われることはない。従って、本発明によって表面改質さ
れたフッ素樹脂成形体等は、多様な印刷や塗装処理およ
び他の樹脂類や無機材料との複合処理等の二次加工に供
することができ、該成形体等の付加価値は飛躍的に増大
する。
Claims (7)
- 【請求項1】 フッ素樹脂成形体表面に、紫外線吸収性
化合物およびフッ素系界面活性剤の存在下において、紫
外レーザー光を照射することを特徴とするフッ素樹脂成
形体表面の改質法。 - 【請求項2】 紫外線吸収性化合物が芳香族系紫外線吸
収性化合物である請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 芳香族系紫外線吸収性化合物が、芳香族
炭化水素類、芳香族カルボン酸類およびその塩、芳香族
アルデヒド類、芳香族アルコール類、芳香族アミン類お
よびその塩、芳香族スルホン酸類およびその塩およびフ
ェノール類から成る群から選択される1種または2種以
上の化合物である請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 フッ素系界面活性剤が、パーフルオロア
ルキルリン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、
パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パー
フルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミ
ンオキシドおよびパーフルオロアルキルエチレンオキシ
ド付加物から成る群から選択される1種または2種以上
の界面活性剤である請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 紫外レーザー光がArFエキシマレーザ
ー光、KrFエキシマレーザー光またはXeClエキシマ
レーザー光である請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 フッ素樹脂成形体表面を、紫外線吸収性
化合物およびフッ素系界面活性剤の水溶液で被覆する請
求項1記載の方法。 - 【請求項7】 フッ素樹脂成形体表面を、紫外線吸収性
化合物およびフッ素系界面活性剤の低級アルコール溶液
で被覆する請求項1記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24603894A JP2983438B2 (ja) | 1993-10-15 | 1994-10-12 | フッ素樹脂成形体表面の改質法 |
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|---|---|---|---|
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| JP5-258087 | 1993-10-15 | ||
| JP24603894A JP2983438B2 (ja) | 1993-10-15 | 1994-10-12 | フッ素樹脂成形体表面の改質法 |
Publications (2)
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| JP24603894A Expired - Lifetime JP2983438B2 (ja) | 1993-10-15 | 1994-10-12 | フッ素樹脂成形体表面の改質法 |
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