2017 Fiscal Year Annual Research Report
Adhesive-free strong adhesion of fluoropolymers via heat-assisted plasma treatment
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15K05723
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大久保 雄司 大阪大学, 工学研究科, 助教 (10525786)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山村 和也 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60240074)
柴原 正文 兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 主席研究員 (80470219)
長谷 朝博 兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 上席研究員 (10470220)
本田 幸司 兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 主任研究員 (20553085)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ポリテトラフルオロエチレン（PTFE） / 接着強度 / 大気圧プラズマ処理 / 加熱 / 表面温度 / 脆弱層 / 異種材料接着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
課題(1)として、HeガスとArガスを比較した。HeガスからArガスに変更し、まずは加熱せずにプラズマを生成すると、プラズマの安定性は低下したが、投入電力を下げることで大気圧であっても安定にArプラズマ処理できることを確認した。次に、Arガスで熱アシストプラズマ処理すると、Heガスで熱アシストプラズマ処理した際と同等の高い接着性を示した。廉価なArガスに変更してもフッ素樹脂は非常に高い接着性を示したため、実用化する上で大きなメリットになると考えられる。
課題(2)として、配合剤の組成を変えた数種類の未加硫ゴムと、熱アシストプラズマ処理したPTFEとを熱圧着させ、配合剤が接着性へ及ぼす影響を評価した。3種類の架橋剤を試したが、いずれも天然ゴム／PTFEの接着強度は非常に低い値を示した。このことから、架橋剤が接着性に及ぼす影響は低いと判断した。次に、強化剤であるシリカ粒子の添加の有無で接着強度を比較した。シリカ粒子を添加しない場合、接着強度はほぼ0 N/mmであったのに対し、シリカ粒子を添加した場合は、接着強度が大幅に増加し、天然ゴムが材料破壊した。このことから、ゴム中のシリカ粒子がPTFEとの接着性に大きな影響を及ぼすことが明らかになった。
課題(3)として、顕微IRを使用して天然ゴム／PTFEの接着界面を観察した。接着界面にもシリカ粒子が存在していることを確認した。さらに、シリカ粒子がPTFEと反応することを確認するため、ゴムがない状態で疎水性と親水性のシリカ粒子をPTFEシートと直接熱圧着したところ、熱アシストプラズマ処理したPTFEと親水性シリカ粒子のみが強固に接着した。このことから、シリカ粒子のSi-OH基とPTFEシートのC-OH基またはC(=O)-OH基が水素結合または脱水縮合後に化学結合したことで大幅に接着強度が向上することが示唆された。
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| Remarks |
新聞掲載有り 日刊工業新聞（25面）「フッ素樹脂、熱アシストプラズマ処理で高い接着性－阪大が解明」（2017年8月30日）
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