JPS62235339A - プラスチツク表面改質方法 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明はフッ素化合物あるいは他の種々の気体を用いて
プラスチック表面をプラズマ処理あるいはコロナ処理す
るプラスチック表面改質方法に関する。

［発明の技術的背景及び問題点］ 従来、含フッ素化合物あるいは他の種々の気体を用いて
、プラスチック表面をプラズマ処理あるいはコロナ処理
することにより、該プラスチック表面をフッ素化あるい
はコーティングし９表面硬度、撥水性、親水性の付与、
接着性の向上あるいは可塑剤の移行防止またはプラズマ
エツチング等、固体表面のさまざまな機能化が行われて
いる。

例えば、特開昭５５−９９９３２号に開示されているよ
うに、ＣＦ４等を用いて有機高分子の表面をプラズマ処
理することにより、該有機高分子の表面に、耐水性、耐
薬品性、耐摩耗性を付与している。特開昭５６−１１８
４３０号ではＣＦ４等を用いて、ＰｖＣの可塑剤の移行
を防止している。特開昭５８−１８０５０３号ではＣＦ
４．Ｃ２Ｆ４等を用いてゴム、プラスチック、金属のガ
ス透過性１表面頂度の機能を付与している。特開昭５９
−１５９８０６号ではフルオロアルケンおよびフルオロ
アルカン リアクリレート等に耐水性、耐溶剤性、表面硬度を付与
している。特開昭６０−９０２２５号では、少量のメチ
ルエチルケトンとＳＦＢ等を用いてコロナ処理を行い、
ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド等の表面の不
動態化を行っている。

一般的には含フッ素化合物のプラズマを用いた場合は、
プラズマ中に生じたフッ素原子が処理すべきプラスチッ
ク表面の結合手と非選択的にフッ化反応を行なうため、
プラスチック表面はフッ素原子で壇おわれ，処理後の該
プラスチック表面エネルギーは瞬時にポリテ１ーラフル
オロエチレン（テフロン）と同様に極端に低下する。一
方、酸素等の酸化性の気体のプラズマ中では逆に強い酸
化反応が起り，プラスチック表面は親水性基で覆おわれ
，その結果表面エネルギーは極端に上昇してしまうこと
が知られている。この場合，非酸化性のＡｒ．Ｎ等を用
いても空気中に取り出された後は表面は強く親水性とな
ることは同様である。

即ち，従来技術においては、プラスチック表面の表面エ
ネルギーをいかに短時間に高くあるいは低くするかとい
うことが目的であり、所望する値の表面エネルギー値を
任意に得ることは極めて困難であった。

更にこれらのプラズマ処理は通常１０Ｔｏｒｒ以下の真
空雰囲気中で行なわねばならず、工業的に実施する場合
，大型の真空装置を必要とし，設備費及びランニングコ
ストは多大なものであった。特開昭６０　−　９０２２
５号では、フッ化炭素，ジフロロエチレン等の炭素含有
モノマを用い，大気圧に近い圧力でプラスチック等の表
面にコロナ処理を行ない表面の不動態化を行なっている
が、この処理ではプラスチック等の表面に不動態化した
薄膜が積層されるため、プラスチック等との接着が強く
ないなど実用上の問題があり、更にモノマー活性化の際
に生ずる有毒物質の処理も必要であった。

［発明の目的コ 本発明はこのような従来の難点に鑑みなされたもので，
プラスチック表面の表面エネルギーを任意に制御可能な
プラスチック表面改質方法を提供せんとするものである
。

更に本発明は大気圧下でプラスチック表面の表面エネル
ギーを低下せしめるプラスチック表面改質方法を提供せ
んとするものである。

［発明の概要コ このような目的を達成するため本発明者等は、プラスチ
ック表面を含フッ素化合物を用いて、プラズマ処理ある
いはコロナ処理を行い、プラスチック表面の表面エネル
ギーを制御する方法について鋭意研究を行った結果、プ
ラズマ処理によりプラスチック表面に疎水性を与える含
フッ素化合物とプラズマ処理により親水性を与える酸素
、窒素、水素，アルゴン、ヘリウムあるいはネオン等の
調整ガスを適当量混合し，該混合ガスを用いてプラズマ
処理あるいはコロナ処理を行うと、プラスチック表面の
表面エネルギーを任意に制御できることを見出すと共に
、含フッ素化合物と不活性ガスとを混合した混合ガスを
用いて，プラスチック表面のコロナ処理を行うと，大気
圧下でも非処理面のフッ素化反応によりプラスチック表
面の表面エネルギーが低下することを見出し、本発明を
完成させた。

本発明に用いられる含フッ素化合物は常温あるいはプラ
ズマ処理（コロナ処理）時の温度でカス状であればいず
れも使用出来る。好ましくは、低毒性、不燃性である飽
和フッ化炭素化合物あるいは飽和フン化イオウ化合物で
、常温で気体あるいは放電処理時の温度で気体化する物
を使用する。

このような化合物として例えば、低毒性且つ不燃性であ
るＣＦ，、Ｃ２Ｆε等、また不燃性且つ非腐食性である
ＳＦＢ．ＮＦ．、等が挙げられる。

また、本発明により処理できるプラスチックの形状は繊
維状、板状，シート状、ブロック状等のいかなる形状の
ものであっても差し支えない。

また、不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、窒素
等またはそれらの混合物が望ましい。

プラズマ処理において好ましく用いられるプラズマ放電
装置は、プラズマ発生方法として，内部電極方式による
直流グロー放電ならびに低周波放電、内部電極方式、外
部電極方式およびコイル型方式による高周波放電、導波
管型方式によるマイクロ波放電および電子サイクロトロ
ン共鳴放電（ＥＣＲ放電）等があるが、これに限らずプ
ラズマを発生し、かつこれにより表面に反応を起す方法
であれば、他の方法も使用することができる。

コロナ処理は先端極部放電であり、フタ化化合物の解離
琴応が充分行なえる密度であれば低周波放電、高周波放
電のいずれでもよい。

［発明の実施例］ 以下実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではなり）。

実施例　１ 基材として、市販の厚さ１００μのポリエーテルスルフ
ォンフィルムを、含フッ素化合物としてＣＦ４を、調整
ガスとして酸素を、プラズマ放電装置として第１図に示
した高周波によるプラズマ放電装置を用いて、ポリエー
テルスルフォンフィルム表面を放電処理した。

第１図に示したプラズマ装置は、プラズマ発生系（高周
波電源およびインピーダンス整合回路）１、ガラス容器
２、ＣＦ、用のガス供給路３．酸素用のガス供給路４．
ＣＦ、および酸素の混合ガス供給路５．及び排気路６よ
り基本的に構成され。

前記プラズマ反応系には１．５ｃｍの間隔を保って電極
７．７″が配置され、下部電極７′上に被処理物８であ
るポリエーテルスルフォンフィルムをセットした。

ＣＩ”　４と酸素の比率が７５：２５（容積比）である
混合ガスを３　Ｔｏｒｒの圧力で、２００ｃｍ／分の流
速でガス供給路３．４．５を経由してプラズマ反応系で
あるガラス容器２に導入し、実効電力５０Ｗで、１３．
５６ＭＨｚの高周波電力を電極７．７゜に印加して放電
を起させ、１分、５分、１５分、３０分そして６０分間
ＰＥＳフィルム表面をプラズマ処理した。

実施例　２〜７ ＣＦ、酸素の比率をそれぞれ、６０　：　４０．５０　
：　５０．４０　：　６０．２５　：　７５．０：１０
０および１００：００（容積比）で実施例１と同様にプ
ラズマ処理を行った。

処理後の表面に対し、表面エネルギーの指標となる水滴
の接触角を測定した。実施例１〜７における水滴接触角
の変化を、プラズマ放電処理時間との関係で第３図ない
し第９図に示した。尚、この接触角の値は測定後、数ケ
月間空気中に放置しても変化することは無かった。上記
、結果から判るように、いずれも５分間の処理で平衡状
態になっている。

また、各実施例で１５分間プラズマ処理を行った後のプ
ラスチック表面の接触角と、ＣＦ４と酸素の比率との関
係を第２図に示した。

第２図から判るように、得ようとする表面エネルギーに
相当するＣＦ４と酸素の容積比を得ることができる。

次に大気中下でのコロナ放電処理による表面改質方法の
実施例について述べる。

実施例　８ 基材として、市販の厚さ１００μのポリエチレンテレフ
タレートフィルムを放電雰囲気として。

ＣＦ４を２．６５容量％を含むＨｅ（ヘリウム）混合ガ
スを、コロナ放電装置として第１Ｏ図に示した低周波に
よる低温プラズマ放電装置を用いて。

大気圧にて処理周波数２９００　Ｈｚ、処理電流８ｍＡ
の条件で放電処理を行なった。第１０図に示したコロナ
放電装置は、コロナ放電発生系１・。

ガラス容器２．含フッ素化合物用のガス供給路３、不活
性ガス用のガス供給路４、混合ガス供給路５及びガス排
出路６より基本的に構成され、ガラス容器２内には電極
７及び電極７′が所定間隔を保って配置され、下方の電
極７′に被処理物８であるポリエチレンテレフタレート
フィルムをセットした。

放電処理後、ポリエチレンテレフタレート表面の水滴に
よる接触角を測定し、更に、表面をダイキンソルベント
（ダイキン工業（株）１１）で洗浄した後、再び接触角
の測定を行なった。

第１１図は放電処理時間と接触角の変化を示した。

約７０゛のポリエチレンテレフタレート表面接触角は、
１分以上の処理時間で１００’を超え。

洗浄後も９０°以上の値を示し水滴をよくはじく表面に
変化していた。

実施例　９ 基材として、厚さ１２５μのポリイミドフィルムを用い
、実施例８と同様の処理装置、処理条件にて２分間放電
処理を行なった。

ポリイミドフィルムの表面接触角は、未処理時の６５°
〜７０“から、処理直後には９４°、洗浄後には９８″
と水滴をよくはじく表面に変化していた。

［発明の効果コ 以上の実施例からも明らかなように本発明のプラスチッ
ク表面改質方法によれば、プラスチック表面の表面エネ
ルギーを任意に制御でき、このことは１例えば、プラス
チック表面のヌレを任意に変化させることができるとい
うことである。

この場合は、接着性あるいは離型性に非常に有効である
。ある接着剤を個体表面に接着させようとする場合、そ
の接着剤を構成する個体１例えば合成品分子であれば、
その合成高分子固有のヌレと同じ値になるように被接着
個体表面を前記の方法で処理すれば最高の接着力が得ら
れることは明白なことである。

粘着剤の離型に利用するならば同一粘着剤を用いて、種
々の剥離強度を得ることができる。

更に、本発明のプラスチック表面改質方法によれば、大
気圧下でコロナ処理（無声放電処理〕することによりプ
ラスチック表面をフッ素化反応により表面エネルギーを
低下させることができるので、従来のプラスチック表面
改質方法のように大型の真空機器を用いることなしにプ
ラスチック表面を撥水性に変えることができ産業上極め
て有効である。

また、使用する含フッ化合物は、低毒性、不燃性を有す
る飽和フッ化炭素化合物あるいは不燃性。

非腐食性を有するフッ化イオウ化合物を用いれば、爆発
等の危険性が少なく、更には、既存のプラズマ装置を用
いて単純な方法でプラスチック表面の改質が行える６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラスチック表面改質方法に用いられ
るプラズマ放電装置の概略図、第２図はプラズマ処理プ
ラスチック表面の水滴接触角とＣＦ４と酸素の比率との
関係を示すグラフ、第３図〜９図はそれぞれ実施例１〜
７のプラズマ処理プラスチック表面の水滴接触角と処理
時間の関係を示すグラフ、第１０図は本発明のプラスチ
ック表面改質方法に用いられるコロナ処理装置の概略図
、第１１図は実施例８における処理時間を基材表面の水
滴接触角の関係を示すグラフである。 １・・・・・・・プラズマ発生系 ２・・・・・・・ガラス容器 ３．４・・・ガス供給路 ５・・・・・・・混合ガス供給路 ６・・・・・・・排気路 ７．７′・・・・電極 ８・・・・・・・被処理物 １′・・・・・・コロナ放電発生系 代理人　弁理士　　守　谷　−雄 第、１図 １）真情Ａ　　　　　　　ω 縁解７ｉｌＡ　　　　　　　　Ｎ ｘｅ　ｉ’ｌ’　ｑ／９　　　　　　　　、。 縛酊内７０３ １解鳩　　　　　　　　く ｉｔ　Ａ’　Ａｌｘ　　　　　　　　”第８図 Ｍ　９　図 尽α時乳勺 第１０図 背板ｔ（、ｑ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラズマ処理あるいはコロナ処理によりプラスチッ
   ク表面に疎水性を付与する含フッ素化合物と、プラズマ
   処理あるいはコロナ処理により前記プラスチック表面に
   親水性を付与するガスとを混合した混合ガスを用いて前
   記プラスチック表面をプラズマ処理あるいはコロナ処理
   して、前記プラスチック表面の表面エネルギーを任意に
   制御することを特徴とするプラスチック表面改質方法。 ２、前記混合ガスを用いて、プラスチック表面を大気圧
   でコロナ処理（無声放電処理）して、前記プラスチック
   表面の表面エネルギーを低下させることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のプラスチック表面改質方法。