JPS6245066B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はフツ素樹脂製成形部材（以下フツ素部
材と称す）と該部材を構成するフツ素樹脂よりも
耐熱性の良好な材料から成る被着用部材を接着一
体化せしめた複合体の製造法に関するものであ
る。 フツ素部材は電気的特性、熱的特性、耐薬品性
等種々の優れた特性を有するため広汎に使用され
ているが、高価であるのみならず、その表面は不
活性であるため他の部材との複合体が得られにく
い欠点を有する。 このため従来技術においては、アルカリ金属の
液体アンモニア溶液のような化学薬品を用いてそ
の表面を接着処理して、この処理面に接着剤を介
して他部材を接着せしめて複合体としている。 ところがこのような従来技術においては、アル
カリ金属を用いるため処理中に火災を誘発する危
険性が大きいこと、使用済みの処理液の取扱いに
問題があること、またフツ素部材の接着処理面が
褐色に変化するため商品価値が下がると共にその
表面電気抵抗値も下がること、更には接着処理表
面が紫外線を受けたり、高温中に放置されたりす
ると処理効果（表面接着性）が大巾に低下してし
まうという欠点を有していた。更に、得られる複
合体の特性は接着剤の耐熱性、耐薬品性、耐候性
等に左右されてしまうため、フツ素部材の優れた
特性を充分に活かすことができないという欠点も
ある。 更に、フツ素部材と被着用部材を接触させて加
熱加圧して両部材を一体化する方法も行なわれて
いるが、得られる複合体における両部材の接着強
度を実用に耐え得るものにするには、両部材を一
体化させるに際しフツ素樹脂の融点よりもはるか
に高い温度に加熱しなければならない。また、フ
ツ素部材が薄物の場合には加熱時における高温の
ため流動し易くなる結果、得られる複合体におけ
るフツ素樹脂構成部の厚さが不均一になつてしま
うこともある。 本発明者達は上記現状に鑑み鋭意検討の結果、
フツ素部材の所定表面を特定条件下でスパツタエ
ツチング処理し、この処理面に被着用部材を接触
せしめて加熱するようにすれば、フツ素樹脂の軟
化点乃至融点の比較的低温度領域においても両部
材を強固に接着一体化できることおよび加熱温度
をフツ素樹脂の融点以上に設定すれば両部材をス
パツタエツチング処理を施さない場合よりもはる
かに強固に接着一体化できることを見出し、本発
明を完成するに至つたものである。 即ち、本発明に係る複合体の製造法は、フツ素
樹脂製成形部材の所定表面を雰囲気圧0.0005〜
0.5Torrの条件下でスパツタエツチング処理した
後、該成形部材のスパツタエツチング処理面に前
記フツ素樹脂よりも耐熱性の良好な材料から成る
被着用部材を接触させて加熱することにより、該
成形部材を軟化乃至溶融し、フツ素樹脂製成形部
材と被着用部材を接着一体化させることを特徴と
するものである。 本発明において用いられるフツ素部材は、ポリ
テトラフルオロエチレン（以下PTFEと称す）、
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（以下FEPと称す）、エチレン―テ
トラフルオロエチレン共重合体、下記一般式で表
わされるパーフルオロ（アルキルビニルエーテ
ル）共重合体（以下PFAと称す）

【式】ただし、Rfはフツ化アルキ ル基を示す ポリフツ化ビニル等のフツ素樹脂をフイルム
状、ブロツク状、棒状、チユーブ状等の所定形状
に成形して得られるが、特にPTFE、FEPおよび
PFAから成るものが好ましい。 このフツ素部材はフツ素樹脂に着色のための顔
料、耐摩耗性の向上等のため種々の添加剤例えば
カーボンブラツク、グラフアイト、シリカ粉、ア
スベスト粉、ガラス粉等を所定量混和して成形し
たものであつてもよい。 本発明において、フツ素部材をスパツタエツチ
ング処理する時の雰囲気圧は上記の通り常温で
0.0005〜0.5Torrであるが、好ましくは0.001〜
0.15Torrである。0.0005Torr以下ではスパツタエ
ツチングを行なう放電が持続的になされず、また
0.5Torr以上ではエツチング速度が著しく低下す
ると共に放電自体が不安定となるからである。 更に他のスパツタエツチング処理条件として
は、通常周波数は数百ＫHz〜数＋ＭHz、実用上工
業用割当周波数の13.56MHz、放電電力は0.1〜
5.0Watt／cm²である。処理時間は放電電力が小と
なるほど長くする必要があるため、実用的には放
電電力を大として処理時間を少なくするのがよい
（表面の処理度合はほぼ放電電力と処理時間の積
として表わされる）。 本発明においては、短時間でフツ素部材の表面
に充分なスパツタエツチング処理を行なうため、
放電電力（Watt／cm²）と処理時間（sec）との積
が、約0.1〜200Watt・sec／cm²好ましくは約１〜
100Watt・sec／cm²になるように放電電力および
処理時間を設定するのがよい。 また必要な最小電極間距離はほぼ１／√（Ｐ
は圧力Torr）に比例し、例えば雰囲気圧
0.005Torrのときは30mm以上である。 雰囲気ガスとしては、全ての気体が使用可能で
あるが、塩素ガスやフツ素ガスの如き著しく活性
なガスやスパツタエツチング時に放電重合する有
機ガスは装置の安全上避けた方がよい。 実用上はアルゴン等の不活性ガス、空気、水蒸
気、炭酸ガス等が用いられる。 次にフツ素部材をスパツタエツチング処理する
装置の一例を第１図により説明する。１は減圧容
器２内の気体を排気するための真空ポンプ（図示
せず）に接続する排気管、３は雰囲気ガスを減圧
容器２内に導入するためのバルブ、４はフツ素部
材５をスパツタエツチングするための電極であつ
て、電気的に減圧容器２と絶縁され、気密シール
されたリード線で外部のマツチングボツクス６
（インピータンス整合器）に接続され、さらに高
周波電源７に導びかれている。 ８は電極４のシールド用電極で、高周波電源７
のアース側と導通している。９は対向電極で同じ
く高周波電源７のアース側に接続されている。 なお、減圧容器２は雰囲気圧を一定に保つ役目
をし、これに金属製減圧容器を用いた場合には高
周波電源７のアース側に接続される。 マツチングボツクス６はキヤパシタンスとイン
ダクタンスからなる回路器で、インピーダンス整
合を行なうものである。 次に、スパツタエツチング処理原理の概略を説
明すると、今、対向電極９に対し電極４側の電位
が負のときに放電の結果生じたプラスイオンが加
速されてフツ素部材５の表面に衝突し、スパツタ
エツチングが行なわれる。このときフツ素部材５
の表面には、衝突したプラスイオンのもつていた
プラス電荷が蓄積して表面電位が上昇するので、
この表面と対向電極９との間の電位差は小とな
り、放電を維持し難くなる。しかし高周波電圧の
次の半サイクルにおいては、対向電極９に対して
電極４側の電位が正となるので、放電空間から電
子がフツ素部材５の表面に入り、電子のもつてい
るマイナス電荷により表面に蓄積していたプラス
イオンを中和する。この結果、高周波電圧の更に
次の半サイクルにおいて対向電極９に対して電極
４側の電位が負となつたときの両者間の電位差が
大きくて放電が行なわれ、生じたプラスイオンが
加速されてフツ素部材５の表面に衝突して、スパ
ツタエツチングを行うことを可能ならしめる。以
上のことが、高周波電圧の各サイクルごとにくり
かえし行なわれ、フツ素部材５の表面がスパツタ
エツチング処理される。 なお、フツ素部材表面のスパツタエツチング処
理を連続的に行なうには、減圧容器内にフツ素部
材移動装置を設置すればよく、例えばシート状フ
ツ素部材の場合には第２図に示す如く、減圧容器
２内に供給ロール１０および巻き取りロール１１
を設置し、供給ロール１０から所定の速度でシー
ト状フツ素部材５１を繰り出しながらスパツタエ
ツチング処理し、これを巻き取りロール１１上に
巻き取ればよい。 上記スパツタエツチング工程により処理された
フツ素部材は、次いでそのスパツタエツチング処
理面に該フツ素部材を構成するフツ素樹脂よりも
高軟化点または高融点或いは不融性の耐熱性良好
な材料例えば金属、セラミツク、ガラス、ポリイ
ミド、紙等から成る被着用部材が接触するように
配置されて加熱され、両部材が強固に接着一体化
される。フツ素部材と被着用部材の接着が強固に
なる理由は必らずしも明らかではないが、スパツ
タエツチング処理により、フツ素部材表面におい
てフツ素樹脂の低分子量化が生じて熱流動し易く
なると共に、接着に寄与し得る官能基が生成さ
れ、この易熱流動性と生成官能基の接着能が相乗
的に作用することが主因と推論される。 本発明によれば加熱工程における温度がフツ素
部材を構成するフツ素樹脂の軟化点乃至融点の比
較的低温度領域内であつても、フツ素部材と被着
用部材を強固に接着一体化することができる。こ
の加熱温度は望むならば上記フツ素樹脂の融点以
上に設定してもよい。なお、本工程における加熱
所要時間は、加熱温度、フツ素部材の大きさ等に
応じて決定されるが通常約２〜100分程度であ
る。 また、本工程においてフツ素部材と被着用部材
の接着度合をより一層強固にするため、約１〜
100Kg／cm²程度の圧力を加えながら作業するのが
好ましい。 更に発明においては、フツ素部材と被着用部材
の接着度合の特に高いことが望まれる場合には、
被着用部材の表面に予め粗面化処理、酸化処理等
を施して用いることができる。 本発明は上記のように構成されており、フツ素
部材と被着用部材をフツ素部材を構成するフツ素
樹脂の軟化点乃至融点の比較的低温度領域でも強
固に接着一体化でき、その温度を融点以上に設定
すれば接着度合を更に向上させることができ、ま
た得られる複合体は両部材間に接着剤が介在され
ていないのでフツ素部材の性能を充分に発揮でき
る等の特徴を有する。 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 １ 厚さ100μのFEPフイルム（融点285〜290℃）
を第１図に示すスパツタエツチング処理装置の減
圧容器２内に配置し、排気管１に連結された真空
ポンプにより１×10^-4Torr以下に一旦減圧した
後バルブ３を操作してアルゴンガスを導入し減圧
容器２内の雰囲気圧を２×10^-3Torrに調整して
維持する。なお、電極間距離は110mm、雰囲気温
度は20±２℃である。 次に、13.56MHzの高周波電圧を印加し、放電
電力が1Watt／cm²になるように調整して15秒間ス
パツタエツチング処理を行なつた後、電源を切り
減圧容器２内にバルブ３から空気を導入して常圧
に戻し、片面がスパツタエツチング処理された
FEPフイルムを得る。 次いで、このFEPフイルムのスパツタエツチ
ング処理面に厚さ0.6mmのアルミニウム板を重ね
合わせ、300℃に保たれた熱板を有する油圧プレ
ス機により7.2Kg／cm²の圧力下で10分間加熱加圧
した後冷却して板状の複合体（試料番号１）を得
た。 一方、これとは別にスパツタエツチング処理工
程の雰囲気圧および加熱工程における温度を第１
表に示すように設定する以外は全て試料番号１の
場合と同様にして試料番号２〜６の複合体を得
た。 これら複合体におけるFEPフイルムとアルミ
ニウム板の接着強度を温度25±２℃、引張り速度
50mm／minの条件で180゜ピーリング法により測
定した結果を第１表に併記する。 なお、比較のためスパツタエツチング処理工程
における雰囲気圧を各々１×10^-5Torrおよび
1Torrにする以外は、全て試料番号１の場合と同
様に作業して得た試料番号７〜10の複合体のデー
タおよび上記FEPフイルムをスパツタエツチン
グ処理せずにアルミニウム板と接着一体化して得
た試料番号11の複合体のデータを同時に示す。

【表】 上記１表から明らかなように本発明によつて得
られる複合体は、加熱工程における温度がフツ素
樹脂の軟化点乃至融点の低温度領域の場合も融点
以上の高温度領域の場合も共に両部材が強固に接
着一体化していることが判る。 実施例 ２ 実施例１のFEPフイルムを第１図に示す装置
でスパツタエツチング処理するに際し、雰囲気圧
を２×10^-2Torrとし、放電電力および処理時間
を第２表に示すように設定して処理フイルムを
得、次いで試料番号４の場合と同様に作業し処理
フイルムとアルミニウム板を接着一体して試料番
号12〜14の複合体を得た。 これら複合体におけるFEPフイルムとアルミ
ニウム板との接着力の測定結果を第２表に示す。

【表】 実施例 ３ 厚さが各々100μのPTFEフイルムおよびPFA
フイルムを用い、雰囲気圧を２×10^-2Torrと
し、他の条件を第３表に示すように設定してスパ
ツタエツチング処理工程および加熱工程を実施
し、各フイルムと厚さ0.6mmのアルミニウム板か
ら成る試料番号15（PTFE使用）および16（PFA
使用）の２枚の複合体を得た。 これら複合体におけるフイルムとアルミニウム
板との接着力の測定結果を第３表に併記する。 なお、比較のため上記PTFEフイルムおよび
PFAフイルムをスパツタエツチング処理せずに
アルミニウム板と接着して得た試料番号17
（PTFE使用）および18（PFA使用）の２枚の複
合体のデータを同時に示す。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明におけるフツ素樹
脂製成形部材の所定表面をスパツタエツチング処
理する際に用いられる装置の実例を示す概略図で
ある。 ２……減圧容器、４……電極、５……フツ素樹
脂製成形部材、６……マツチングボツクス、７…
…高周波電源、８……シールド用電極、９……対
向電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フツ素樹脂製成形部材の所定表面を雰囲気圧
   0.0005〜0.5Torrの条件下でスパツタエツチング
   処理した後、該成形部材のスパツタエツチング処
   理面に前記フツ素樹脂よりも耐熱性の良好な材料
   から成る被着用部材を接触させて加熱することに
   より、該成形部材を軟化乃至溶融し、フツ素樹脂
   製成形部材と被着用部材を接着一体化させること
   を特徴とする複合体の製造法。