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2016 年度 実績報告書

ガラスとフッ素樹脂-異種材料のプラズマ複合処理による超高強度接合界面の創出

研究課題

研究課題/領域番号 15K13932
研究機関大阪府立大学

研究代表者

大久保 雅章  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40223763)

研究分担者 黒木 智之  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00326274)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードプラズマ加工 / 表面処理 / 静電気 / 接着
研究実績の概要

ガラスとフッ素樹脂フィルムは,共に表面の反応性が乏しく,表面を活性化させ親水化し,両材質を接合・接着させることは極めて困難である。両者の接合体は市場価値の高い材料として極めて有望視されている。これを実現するための挑戦的試みとして,我々の開発した3電位電極間で形成される大気圧プラズマ形成装置によるプラズマグラフト重合を応用した新規な複合プロセスを用いて,ガラスとフッ素樹脂-異種材料の超高強度接合,接合界面における新規機能の創出とその機能性解明に関する萌芽的研究を行った。本年度の研究実績は以下のとおりである。(1)モノマー(アクリル酸)蒸発供給システムの改良により,フッ素樹脂とガラスの接着強度5N/mmを達成するための様々な条件を変えた最適化試験を行った。接着強度試験は両面テープを用い,T形はく離試験装置によった。さらには,現有装置を用いて,処理速度を革新的に向上できるプラズマ条件(電圧,電力,周波数,パルス立ち上がり速度)やモノマー濃度(~1%)に関する最適条件,プラズマ処理を実施する前の効果的な前後処理について検討を行い,フッ素樹脂(PTFE)の接着強度3 N/mmを初めて実証することができた。(2)フッ素樹脂とガラスの高効率接合界面の機能性解明に関しては,プラズマ処理したフィルムに対し,XPS,SEM,FT-IR等の分析装置による表面分析を外部機関に依頼計測することで実施した。SEM分析の結果においては,PTFEフィルム表面で気相重合に特徴的なナノ構造を確認することに成功した。また,XPS表面分析の結果においては,接着性向上のための親水性官能基がPTFEフィルム表面で形成され,分子レベルで強固に表面に接合していることを確認した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Molecular-Level Reinforced Adhesion Between Rubber and PTFE Film Treated by Atmospheric Plasma Polymerization2016

    • 著者名/発表者名
      M. Okubo, T. Onji, T. Kuroki, H. Nakano, E. Yao, and M. Tahara
    • 雑誌名

      Plasma Chemistry and Plasma Processing

      巻: 36 ページ: 1431-1448

    • DOI

      10.1007/s11090-016-9738-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラズマ表面処理プロセスの動向とフッ素樹脂接着への応用2016

    • 著者名/発表者名
      大久保 雅章
    • 雑誌名

      機能材料

      巻: 36 ページ: 3-11

  • [学会発表] 接着性向上のためのガラス・樹脂表面の大気圧プラズマ表面処理2017

    • 著者名/発表者名
      大久保 雅章
    • 学会等名
      技術情報協会セミナー「ガラス/樹脂接着の剥離対策と密着性向上」
    • 発表場所
      東京都(技術情報協会本社)
    • 年月日
      2017-01-23
    • 招待講演
  • [学会発表] A Study on Optimized Adhesion Improvement of the Fluorocarbon Polymer Plastic by Atmospheric Pressure Plasma Combined Processing2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hori, S. Fujimoto, Y. Togashi, T. Kuroki, and M. Okubo
    • 学会等名
      第40回静電気学会全国大会
    • 発表場所
      群馬大学(群馬県桐生市)
    • 年月日
      2016-09-29 – 2016-09-30
  • [学会発表] 大気圧プラズマ複合処理による接着性向上技術2016

    • 著者名/発表者名
      大久保 雅章
    • 学会等名
      技術情報協会セミナー「大気圧プラズマの生成、制御と表面処理、接着技術への応用」
    • 発表場所
      東京都(技術情報協会本社)
    • 年月日
      2016-08-19
    • 招待講演
  • [学会発表] 非熱プラズマグラフト重合を用いたPTFEの表面処理による接着性向上2016

    • 著者名/発表者名
      富樫優大,藤本駿介, 保利啓太, 黒木智之, 大久保雅章
    • 学会等名
      電気学会プラズマ研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪市住吉区)
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-09
  • [学会発表] 大気圧プラズマ複合プロセスによるポリマー・ガラスの表面処理技術2016

    • 著者名/発表者名
      大久保 雅章
    • 学会等名
      技術情報協会セミナー「撥水・親水化技術とぬれ性の制御,評価法」
    • 発表場所
      東京都(技術情報協会本社)
    • 年月日
      2016-07-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 大気圧プラズマによる表面処理技術~基礎原理から適用事例まで2016

    • 著者名/発表者名
      大久保 雅章
    • 学会等名
      情報機構セミナー
    • 発表場所
      東京都(江東区産業会館)
    • 年月日
      2016-05-30
    • 招待講演
  • [備考] 大阪府立大学大学院工学研究科環境保全学研究グループ

    • URL

      http://www.me.osakafu-u.ac.jp/plasma/

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公開日: 2018-01-16  

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