JPS603334B2 - 表面が弗素化された高分子基材 - Google Patents

表面が弗素化された高分子基材

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JPS603334B2
JPS603334B2 JP11907577A JP11907577A JPS603334B2 JP S603334 B2 JPS603334 B2 JP S603334B2 JP 11907577 A JP11907577 A JP 11907577A JP 11907577 A JP11907577 A JP 11907577A JP S603334 B2 JPS603334 B2 JP S603334B2
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JP
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discharge
film
fluorine
polymer base
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JP11907577A
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研司 畑田
弘明 小林
勇 佐久間
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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  • Graft Or Block Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は基材の表面のみが弗素樹脂の特性を有する高分
子基材に関するものである。
更に詳しく言えば基材表面に含弗素不飽和単量体から形
成されるグラフト重合(共重合)層を有する高分子基材
に関するものである。弗素樹脂は弗素原子によってもた
らされる安定性、耐熱性、耐薬品性、低摩擦係数、目巳
潤滑性、非粘着性、生体適合性などのすぐれた特性を有
している。
一方、弗素樹脂は力学的強度に乏しく、不透明であり、
溶融および溶液製膜が困難な事から極薄膜にできない等
の問題を有ている。さらに特に重大な問題は弗素樹脂が
極めて高価な事である。ところで前述した発素樹脂の特
長の多くは弗素樹脂の表面特性に起因するものである。
そこで弗素樹脂以外の樹脂の表面へ薄層の弗素樹脂層を
設ける事ができれば、力学強度および透明性に優れかつ
耐薬品性に優れた、易滑性、非粘着性、生体適合性の安
価な高分子基材をうる事ができる。従来グラフト重合法
自体は知られている技術であるが、発素化合物の如き特
殊なものをグラフト重合することは試みられていない。
即ち弗素系化合物は溶剤に雛溶であり、溶液系で重合さ
せることは考えられず、考えられるとすれば放射線重合
であるがかかる重合法だと基材そのものを劣化させてし
まうので、絹局弗素系化合物をグラフト重合することは
未だ工業的に試みられていない。本発明者らはこのよう
な高分子基材を得るため鋭意研究の結果本発明に至った
。即ち本発明は高分子基材の表面に、C舷=CHCOO
CH2(CF2)nCF2日(nは0三n三3の整数)
、CH2=C(C瓜)COOCH2(CF2)nCF2
日(nは0または1)、C比:CHCOOCH2CH2
(CF2)hCF2日(nは0または1)、CH2=C
HCOOCH2(CF2)nCF3(nは0ミnミ4の
整数)、C比=C(C凡)COOCH2(CF2)nC
F3(nは0ミnミ2の整数)、CH2=CHCOOC
H2CH2(CF2)nCF3(nは0ミnミ3の整数
)、CH2=C夕(CH3)COOCH2CH2CF3
から選ばれた放電グラフト重合層を有してなる表面が発
素化された高分子基材である。
ここでいう高分子基材とは天然高分子、合成高分子基材
のいずれでもよい。
かかる高分子基材としては弗素樹脂を除く通常の有機高
分子物質で、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、再
生セルロース、ジアセテート、トリアセテート、ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニールアルコー
ル、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネイト、
ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリフヱニレンオキサイド、ポリスルホン、ポリア
クリル酸ェステル、ポリメタクリル酸ェステル、シリコ
ーンゴムなど、あるいはこれらの混合物、またはこれら
の単量体からなる共重合物などがある。本発明の高分子
基材の形態はブロック状、板状、フィルム状のものであ
る。
ブロック状とは高分子物質の団塊をさすものでその形は
球、立方体、直方体、円柱、中空体などいかなる形のも
のでもよく、特に限定されるものではない。
板状とは一辺が他の二辺より特に短い直方体をさすもの
で、俗に板またはシートと呼ばれる形をした高分子物質
の形態をさす。フィルム状とは一辺が他の二辺に較べ極
めて短い直方体で、一般にその厚さが1から300仏か
らなる高分子物質の形態を言い、一般に当該業者におい
てプラスチックフィルムと呼ばれているものをさす。本
発明でいう放電グラフト重合(共重合)とは活性あるい
は不活性ガス中の高電圧放電に基材をさらし、該基材表
面に活性点を生成した後〆チルメタァクリレート誘導体
などの含弗蓑不飽和単量体に触れさせ該基村表面に該単
量体のグラフト重合(共重合)層を設けるものである。
放電グラフト重合法には次の3つの方法が考えられる。
m 放電による活性後、単量体蒸気にふれさせる方法で
、蒸気圧の高い単量体をグラフトする場合に適している
。■ 放電による活性後、単量体溶液にふれさせる方法
で、蒸気圧の低い単量体をグラフトする場合に適してい
る。‘3} 放電による活性後、基材を02または02
を含むガスにふれさせ、次いで加熱した単量体溶液にふ
れさせる方法である。本発明においては上記1〜3の方
法のいずれを使用してもよく、本発明の表面が弗素化さ
れた高分子基材を作る方法には特に限定されるものでは
ない。
然し本発明者らの研究結果から判断して{11の方法が
より好ましいと言える。表面を活性化する高電圧放電に
おけるガスの種類、ガス圧力、処理装置、処理電源およ
び電極などの種々の要因に応じ適宜選択すべきもので、
特に限定されるものではない。
要は高電圧(持続電圧200〜500V)放電により処
理すべき基材が活性化され、含弗黍単量体がグラフト重
合されさえすればよい。ただ本発明者らの知見では、活
性の均一性および活性化効率の点からガス圧力0.1〜
20肋Hgさらには0.1〜1仇吻Hgの低圧グロー放
電による処理がより好ましい。使用される不活性ガスは
例えばAr、He、N2等をあげることができる。既に
放電グラフト重合法による各種基材へのアクリル酸、メ
タクリル酸、メチルメタクリレート、酢酸ビニル、ジビ
ニールベンゼン、2ービニールピロリドンのグラフト重
合(共重合)は知られているが、本発明の含弗秦不飽和
単量体が各種高分子基材へ容易に放電グラフト重合(共
重合)可能であり、かっこのようにして形成された薄層
のグラフト重合層を有する基材が弗素樹脂と同機の表面
特性を有するという具体的事実は知られていない。なお
該含弗素不飽和単量体は単独で用いてもよく、あるいは
2種以上を同時に、さらには該含弗素不飽和単豊体と他
の単量体を同時に用いることによって、これらの単量体
からなる共重合グラフト重合層を形成してもよい。
本発明の表面が弗素化された高分子基材における含弗素
化合物からなるグラフト重合層は放電にさらす面を選択
する事により、片面もしくは両面あるいは任意のパター
ン状に設ける事ができ、通常200〜2000A程度の
厚さ}こ形成できる。尚本発明の放電グラフト重合法に
おいて、蒸気圧の低い該弗素化合物を用いる場合は温度
を高めて重合処理するが、通常室温〜基材の軟化点まで
の温度範囲で処理される。次に本発明の表面が※素化さ
れた高分子基材の特質のいくつかを挙げる。
‘1} 基材表面が鮫水、綾油性である。{21 非粘
着性である。{3’ 基村の耐薬品性が向上する。‘4
1 易滑‘性である。‘51 透明性がもとの基材に較
べ向上すると共に染色された基材においてはその色の深
み感が向上する。通常、高分子基材の溌水化のため、フ
ッ素樹脂をコーティングすることが行なわれているが、
この場合数Am以上のフッ素樹脂層を設けないとフッ素
樹脂のもつ表面特性は得られない。これはフッ素樹脂層
が薄い場合は高分子基材表面に均一な樹脂層を形成せず
、さらにフッ素原子が表面に配向しないためと解釈され
ている。これに対し、本発明では200〜2000A程
度の厚さ、つまりコーティングに較べ1/10〜1/1
00の厚さでフッ素樹脂特有の性質を発現するといった
従来では考えられない特質が得られる。
さらにまた本発明には次のような特徴がある。
‘61 基材の力学的特性はもとの基材の特性を有する
ため、弗素樹脂の有する特性に較べ極めて向上する。の
表面の含弗素樹脂層は基材へグラフト重合されている
ため溶媒により溶解流失するような事がなく、極めて耐
久性に富んでいる。またこれらの特質はもとの基材の限
定された面にのみ付与する事も可能である。
以下実施例にて本発明についてより詳細に説明する。
なお当然の事ながら本発明はかかる実施例に示した態様
に限定されるものではない。実施例 1 厚さ60仏の二鞄延伸ポリプロピレンフィルム“トレフ
ァン”(東レ■製)を0.6肋Hgの〜ガス雰園域下で
4kWの目励発振型高周波高電圧電源を用い、50m/
minの処理スピードで放電処理した。
次いで室温にて発生させたCH2:CHCOOCH2C
F2CF2日蒸気を装置内に導入し、5分間談放電処理
基材を該単量体にさらした。
このようにして得られたフィルムの全反射赤外吸収スペ
クトルを観察した結果、1755仇‐1にェステル、1
450肌‐1、1240仇‐1、840弧‐1、77反
か‐1、720肌‐1に各々弗化物による強い強度の特
性吸収ピークが観測され、ポリプロピレンフィルム表面
に該弗化物単量体が放電グラフト重合されている事が判
定できた。なおポリプロピレンフィルムの赤外吸収スペ
クトルではこの波数には吸収ピークが存在しない。該フ
ィルムをソツスクレー抽出器に入れフレオン113(C
C12FCCIF2商品名“フレオンTF”、三井フロ
ロケミカル製)を抽出溶媒として2岬時間抽出操作を行
った。
その後このフィルムの全反射赤外吸収スペクトルを観察
した結果、禾抽出のフィルムと比較して特性吸収ピーク
およびその強度ともほとんど変化していない事が確認さ
れた。この事から該フィルムの表面の含弗素樹脂層は極
めて耐久性にとんでいる事が確認できた。比較例 1 C&=CHCOOCH2CF2CF2日の重合物をポリ
プロピレンフィルム上へ塗布積層する目的で、該単量体
を通常の乳化重合法により重合し、次いでフレオン11
3およびアセトンに溶解した。
然し該重合物はこれらの溶媒に膨補するのみで完全に溶
解せず、該重合物を該フィルム上に塗布積層する事は困
難であった。実施例 2 厚さ100rの二鞠延伸ポリエチレンテレフタレートフ
ィルム“ルミラー”(■東レ製)を0.6肋HgのN2
ガス霧圏域下で水Wの間欠発振型高周波高圧電源を用い
、low/mjnの処理スピードで放電処理した。
次いで室温にて発生させたCH2=CHCOOCH2C
FよF2日蒸気を装置内に導入し、10分間談放電処理
基材を該単量体にさらした。このようにして得られたフ
ィルムは可視光領域においてポリエチレンテレフタレー
トフイルムと比較して4%程度透明性が良好であった。
また表面張力はポリエチレンテレフタレートフィルムの
44dyne/弧に対し、31dyne/のと低下し、
より穣水性となった。比較例 2 繊維加工用弗秦系綾水綾油剤アサヒガードAG一710
(旭硝子製)を水で希釈分散した2%水溶液にバーコー
タを用いて厚さ100ムの二鞠延伸ポリエチレンテレフ
タレートフイルム上に塗布、次0いで130午0で20
分間乾燥した。
こうして得られたフィルムの表面張力は31dyne′
肌以下であったが、表面に水を滴下すると容易に弗素系
樹脂被膜が溶解剥離した。
この鏡向は表面張力測定時にも見られ、表面張力の正確
な測定5は困難であった。実施例 3 厚さ12ムの二鞠延伸ポリエチレンテレフタレートフイ
ルム“ルミラー”(■東レ製)を1肌HgのArガス雰
圏域下で小Wの目励発振型高周波高電0圧電源を用い、
20の/mjnの処理スピードで放電処理した。
次いで室温にて生成したCH2=CHCOOCH2C比
CF2CF2CF8蒸気を装置内に導入し〜5分間談放
電処理基村を該単豊体にさらした。このようにして得ら
れたフィルムの表面張力は18dyne/弧で、極めて
良好な溌水、溌油性能を示した。
実施例 4〜22 実施例3と同様にして二軸延伸ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム“ルミラー”に表1の含フッ素単量体を放
電グラフト重合した。
放電処理条*件および含フッ素単量体にさらす時間は実
施例3と同一条件で行なった。放電グラフト重合したフ
ィルムの表面張力を測定したところ表1の如くいずれも
表面張力が低下し、含フッ素単量体重合物のもつ表面張
力に近い値が得られた。
表 1 比較例 3、4 実施例3と同様にして二鞠延伸ポリエチレンテレフタレ
ートフイルム“ルミラー”に極めてラジカル重合しやす
い含フッ素単量体である{1)CF2=CF2、■ C
F2=CFCIを放電グラフト重合した。
放電処理条件および含フッ素単量体にさらす時間は実施
例3と同一条件で行なった。該放電グラフト重合フィル
ムの表面張力は、‘1’CF2=CF2、単量体では4
0d肌e′伽■ CF2=CFCIでは4幻如e/弧と
放電処理のみのフィルム(65dy股/伽)に較べると
著しく低下しているが、未処理フィルム(44dyne
/肌)に較べると僅かな低下しか認められず、実施例1
〜22に較べると放電グラフト重合の効果は著しく低か
った。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 高分子基材の表面に、CH_2=CHCOOCH_
    2(CF_2)_nCF_2H(nは0≦n≦3の整数
    )、CH_2=C(CH_3)COOCH_2(CF_
    2)_nCF_2H(nは0または1)、CH_2=C
    HCOOCH_2CH_2(CF_2)_nCF_2H
    (nは0または1)、CH_2=CHCOOCH_2(
    CF_2)_nCF_3(nは0≦n≦4の整数)、C
    H_2=C(CH_3)COOCH_2(CF_2)_
    nCF_3(nは0≦n≦2の整数)、CH_2=CH
    COOCH_2CH_2(CF_2)_nCF_3(n
    は0≦n≦3の整数)、CH_2=C(CH_3)CO
    OCH_2CH_2CF_3から選ばれた放電グラフト
    重合層を有してなる表面が弗素化された高分子基材。
JP11907577A 1977-10-05 1977-10-05 表面が弗素化された高分子基材 Expired JPS603334B2 (ja)

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