【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.02】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24BA0019
利用課題名 / Title
フッ素系ポリマーの表面分析
利用した実施機関 / Support Institute
筑波大学 / Tsukuba Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
プラスチック類, X線光電子分光,電子分光/ Electron spectroscopy
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
黒崎 健児
所属名 / Affiliation
株式会社潤工社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
BA-026：多機能走査型X線光電子分光分析装置（XPS/UPS）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
接着性改善を目的としてポリマー材料の表面にプラズマ処理を施すことが広く行われている。プラズマ処理の効果は室温環境下で適切に保管すれば数か月以上持続可能である。しかし、実使用時には材料の乾燥あるいは残留歪み除去のために加熱工程を事前に行ったり、接着・接合工程自体が高温条件で行われることも多い。ポリテトラフロロエチレン(PTFE)は耐熱性に優れたポリマーであり、それ自身は260 ℃での連続使用が可能であるが、表面プラズマ処理により生成した官能基はそれよりも低い温度で分解し消失する可能性が高い。
本報ではPTFEフィルムに大気圧プラズマによる表面処理を施した後に100～300 ℃下においたときの表面状態の変化をX線光電子分光装置(XPS)により比較し、表面処理部の耐熱性を評価した。
実験 / Experimental
厚さ50[μm]のPTFEフィルムを自作の大気圧プラズマ装置で処理し、表面親水化を行った。表面処理したフィルムを切り分けて、100 ℃, 200 ℃, 300 ℃でそれぞれ1時間加熱した。各サンプルの表面をXPS(ULBAC-PHI製 PHI VersaProbe 4)で分析した。また、水との接触角を測定した。
結果と考察 / Results and Discussion
C1sのスペクトルの比較を図1に、表面元素の定量結果および接触角測定結果を表1に示す。未処理のPTFEは-CF2-由来のピークが291.6 eV付近に現れる。プラズマ処理後はC-C結合由来のピークが285 eV付近に出現し、286～290 eVにブロードなピークが見られる。-CH4,-OH, -C=O, -COOHなどの官能基が混在して生成していると考えられる。加熱後の変化は100 ℃ではわずかだが、200 ℃では酸素量が半減、300 ℃ではほとんど官能基は失われ未処理の状態に近づいている。接触角も酸素量に連動して増加している。
このことから、プラズマ処理によってPTFE表面に生成した官能基は200 ℃付近から熱分解を開始しており、PTFE本来の耐熱温度よりも低い温度で扱う必要があると言える。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 XPSスペクトル(C1s)
表1 元素定量値と接触角
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
いつも装置をお貸しいただいている筑波大学ARIM事務局様に御礼申し上げます。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件