JP2013121692A - ガラス材−樹脂材積層体の製造方法及びガラス材−樹脂材積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストが低く、樹脂材とガラス材との間における剥離が生じにくいガラス材−樹脂材積層体の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス材−樹脂材積層体１の製造方法は、３℃／分で２０℃から１５０℃まで温度を上昇させたときに放出される水分量が５００ｐｐｍ以下となるまで樹脂材を乾燥させる乾燥工程と、乾燥させた樹脂材３とガラス材２とを粘接着させる積層工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス材−樹脂材積層体の製造方法及びガラス材−樹脂材積層体に関する。

従来、携帯電話などの電子機器のディスプレイなどの基板として、ガラス材が使用されている。しかしながら、ガラス材は樹脂材などに比べて重いという問題がある。

そこで、ガラス材の代わりに、樹脂材をディスプレイなどの基板として使用することも考えられる。しかしながら、樹脂材は、ガラス材と比べて、耐熱性、耐候性、耐擦傷性、ガスバリア性などの点で劣っているという問題がある。

ガラス材や樹脂材が有するこれらの問題を解決するために、例えば、ガラス材と樹脂材とを積層したガラス材−樹脂材積層体をディスプレイなどとして使用することが考えられる。しかしながら、ガラス材−樹脂材積層体では、高温下で使用されると、樹脂材に含まれる水分がアウトガスとして放出され、ガラス材と樹脂材との界面で剥離が生じる場合がある。

このような問題を解決するため、例えば、特許文献１では、ガラス板と合成樹脂板との間に高ガスバリア性の透明無機蒸着膜層を設けることが提案されている。また、特許文献２では、化学強化ガラス板とポリカーボネート板との間に透明無機蒸着膜を形成することが提案されている。

特開２０００−３０１６６４号公報 特開２００６−１９８９５５号公報

しかしながら、特許文献１及び２のように、ガラス材と樹脂材との間に透明無機蒸着膜を設けたガラス材−樹脂材積層体を製造するためには、透明無機蒸着膜を設けるための成膜装置などを用いる必要があり、透明無機蒸着膜を設けない場合に比して製造コストが増大する。

本発明は、製造コストが低く、樹脂材とガラス材との間における剥離が生じにくいガラス材−樹脂材積層体を提供することを主な目的とする。

本発明のガラス材−樹脂材積層体の製造方法は、３℃／分で２０℃から１５０℃まで温度を上昇させたときに放出される水分量が５００ｐｐｍ以下となるまで樹脂材を乾燥させる乾燥工程と、乾燥させた樹脂材とガラス材とを粘接着させる積層工程とを有する。

なお、本発明において、粘接着とは、粘着または接着を意味する。

乾燥工程において、減圧下、樹脂材を乾燥させることが好ましい。

乾燥工程において、常圧下、９０℃〜１３０℃で２４時間以上、樹脂材を乾燥させることが好ましい。

本発明のガラス材−樹脂材積層体は、ガラス材と樹脂材とを有する。樹脂材は、３℃／分で２０℃から１５０℃まで温度を上昇させたときに放出される水分量が５００ｐｐｍ以下である。ガラス材は、樹脂材に粘接着されている。

樹脂材は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、アクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂を含むことが好ましい。

ガラス材の厚みは、３００μｍ以下であることが好ましい。

ガラス材は、無アルカリガラスからなることが好ましい。

なお、本発明において、無アルカリガラスとは、実質的にＬｉ，Ｎａ，Ｋなどのアルカリ金属成分を含まないガラスをいい、具体的には、アルカリ金属成分の含有量が、酸化物換算で、１０００ｐｐｍ以下であるガラスをいう。

ガラス材は、オーバーフローダウンドロー法で製造されたガラス材からなってもよい。

本発明によれば、製造コストが低く、樹脂材とガラス材との間における剥離が生じにくいガラス材−樹脂材積層体の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態において製造されるガラス材−樹脂材積層体の略図的断面図である。 変形例におけるガラス材−樹脂材積層体の略図的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、以下の実施形態は、単なる一例であり、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態などにおいて参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態などにおいて参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率などが異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率などは、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１は、本実施形態において製造されるガラス材−樹脂材積層体の略図的断面図である。

ガラス材−樹脂材積層体１は、樹脂材３を有する。樹脂材３は、３℃／分で２０℃から１５０℃まで温度を上昇させたときに放出される水分量が５００ｐｐｍ以下である。樹脂材３は、３℃／分で２０℃から１５０℃まで温度を上昇させたときに放出される水分量が４００ｐｐｍ以下の樹脂材であることが好ましく、３７０ｐｐｍ以下の樹脂材であることがより好ましい。

樹脂材３は、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、アクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂を含むことが好ましい。樹脂材３は、ポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂を含むことがより好ましい。樹脂材３が、ポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂を含むことにより、樹脂材３の透明性を高めることができる。

ガラス材−樹脂材積層体１は、層状のガラス材２を有する。ガラス材２は、樹脂材３に粘接着されている。図１に示されるように、ガラス材２は、樹脂材３の一方側の表面の上に配されている。ガラス材２と樹脂材３との間には、これらを粘接着する粘接着剤層４が配されている。ガラス材２と樹脂材３とは、粘接着剤層４によって粘接着されている。

粘接着剤層４を形成する粘接着剤は、特に限定されない。粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤などが挙げられる。接着剤としては、例えば、紫外線硬化性アクリル系接着剤、紫外線硬化性エポキシ系接着剤、熱硬化性エポキシ系接着剤、熱硬化性メラミン系接着剤、熱硬化性フェノール系接着剤などを含む接着剤が挙げられる。

なお、本発明において、「粘接着剤層」とは、粘着剤層または接着剤層を意味する。「粘着剤層」とは、粘着剤を含む層である。「接着剤層」は、接着剤の硬化物を含む層である。

ガラス材２の厚みは、３００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ〜２００μｍ程度であることがより好ましく、５０μｍ〜１００μｍ程度であることがさらに好ましい。ガラス材２の厚みを３００μｍ以下とすることにより、ガラス材−樹脂材積層体１をより軽量にすることができる。

ガラス材２は、無アルカリガラスからなることが好ましい。ガラス材２が、例えば、ソーダガラスである場合、ガラス材２の表面に白濁が生じることがある。ガラスは、一般的に耐候性に優れる。しかしながら、ガラスが長期間に亘って外部環境に曝されると、ガラスにアルカリ成分が含有されている場合には、ガラス材の表面において陽イオンの置換が起こり、いわゆるソーダ吹きの現象が生じる。このような現象が生じると、ガラス材の構造が粗になり、透光性が悪化するおそれがある。一方、無アルカリガラスは、このような白濁を生じ難い。よって、特にガラス材−樹脂材積層体１が透明な部材として使用される場合には、ガラス材２は、無アルカリガラスからなることが好ましい。無アルカリガラスに含まれるアルカリ金属成分の含有量は、酸化物換算で、１０００ｐｐｍ以下であり、５００ｐｐｍ以下であることが好ましく、３００ｐｐｍ以下であることがより好ましい。

ガラス材２は、オーバーフローダウンドロー法で製造されたガラス材からなってもよい。オーバーフローダウンドロー法によって製造されたガラス材は、表面精度が高く、研磨加工を施す必要が無い。よって、ガラス材−樹脂材積層体１のガラス材２の表面形状に高い精度が求められる場合、ガラス材２は、オーバーフローダウンドロー法で製造されたガラス材からなることが好ましい。オーバーフローダウンドロー法によれば、厚みが３００μｍ以下のガラス材２を大量かつ安価に製造することができる。オーバーフローダウンドロー法によれば、ガラス材２の厚みを、研磨、研削、ケミカルエッチングなどによって調製をする必要がない。また、オーバーフローダウンドロー法は、ガラス材２を得る際に、ガラス材２の両面を、成形部材と接触させない方法である。よって、オーバーフローダウンドロー法によって得られるガラス板２の両面（光面）は、いわゆる火造り面となっており、研磨しなくても高い表面品位を有する。このため、ガラス材２と樹脂材３との密着力を向上させることができ、より正確かつ精密に積層させることが可能となる。

ガラス材−樹脂材積層体１は、以下のようにして製造することができる。

まず、３℃／分で２０℃から１５０℃まで温度を上昇させたときに放出される水分量が５００ｐｐｍ以下となるまで樹脂材を乾燥させる乾燥工程を行い、樹脂材３を得る。

乾燥工程において、樹脂材を減圧下で乾燥させる場合、８０℃〜９０℃で１２時間以上の条件で乾燥させることが好ましい。樹脂材の乾燥時間は、２４時間以上であることがより好ましく、７０時間以上であることがさらに好ましい。減圧下における圧力は、１００００Ｐａ以下であることが好ましく、１００Ｐａ以下であることがより好ましく、１Ｐａ以下であることが最も好ましい。なお、一般に、樹脂材の表面には、傷防止を目的としたカバーフィルム層が設けられている。このカバーフィルム層は、一般に、耐熱性の低い樹脂フィルムなどにより構成されている。カバーフィルム層が設けられた樹脂材を高温下(例えば９０℃以上)で乾燥させると、カバーフィルム層が樹脂材に固着してしまい、カバーフィルム層を剥がす際に、樹脂材の表面が汚染されたりしたり、傷を付けたりする恐れがある。一方、カバーフィルム層を剥がして樹脂材を乾燥させると、樹脂材の表面に傷がついてしまう恐れがあり、ガラス材−樹脂材積層体１の外観が劣化する場合がある。これに対して、ガラス材−樹脂材積層体１の製造において、減圧下、８０℃〜９０℃で樹脂材を乾燥させることにより、カバーフィルム層の樹脂材への固着を防ぎ、樹脂表面へ傷をつけず、樹脂材から適切に水分を放出させることが可能となる。

乾燥工程において、樹脂材を常圧下で乾燥させる場合、９０℃〜１３０℃で２４時間以上の条件で乾燥させることが好ましい。樹脂材を常圧下で乾燥させる場合、９０℃未満の乾燥では、樹脂材からの水分の放出が不十分となる場合がある。また、１３０℃を超える温度では、樹脂材が変形してしまう場合がある。樹脂材の乾燥時間は、５０時間以上であることがより好ましく、１００時間以上であることがさらに好ましい。

次に、樹脂材３とガラス材２とを粘接着剤を用いて粘接着させる積層工程を行う。これにより、ガラス材２と樹脂材３とが積層されたガラス材−樹脂材積層体１が得られる。

本実施形態においては、３℃／分で２０℃から１５０℃まで温度を上昇させたときに放出される水分量が５００ｐｐｍ以下となるまで乾燥させた樹脂材３を用いる。このため、無機蒸着膜をガラス材２と樹脂材３との間に設けない場合であっても、ガラス材２と樹脂材３とが剥離しにくい。すなわち、ガラス材−樹脂材積層体１の樹脂材３では、３℃／分で２０℃から１５０℃まで温度を上昇させたときに放出される水分量が５００ｐｐｍ以下となるまで乾燥されているため、樹脂材３に含まれる水分量が非常に少なくなっている。このため、樹脂材３と粘接着剤層４との界面におけるアウトガスの圧力が低減される。よって、ガラス材−樹脂材積層体１においては、樹脂材３に含まれる水分がアウトガスとして放出されることによってガラス材２と樹脂材３とが剥離することが効果的に抑制されている。

さらに、本実施形態においては、無機蒸着膜などを設けることなく、ガラス材−樹脂材積層体１を製造することができるため、コストの増大が抑制されている。

（変形例）
上記の実施形態においては、樹脂材３の一方側の表面の上のみにガラス材２が配されている例について説明した。但し、本発明はこの形態に限定されない。本変形例においては、図２に示されるように、樹脂材３の両表面の上にガラス材２が粘接着剤層４により粘接着されている。本変形例においても、上記実施形態と同様の効果が奏される。

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

（実施例１）
〔樹脂材の水蒸気量測定試験〕
ポリカーボネート樹脂（タキロン株式会社製のＰＣ１６００）を１５×４０×３ｍｍに切断し、送風定温恒温器（ヤマト科学株式会社製のＤＫ６０２Ｎ）を用いて、常圧下、１２０℃で２４時間熱処理をした。次に、高温電気炉（アドバンテック東洋株式会社製）を用い、熱処理後のポリカーボネート樹脂を２０℃から１５０℃まで３℃／分の条件で昇温し、ポリカーボネート樹脂から発生する水蒸気量をガス分析装置（キャノンアネルバ株式会社製のＭ−１００ＧＡ−ＤＴＳ）で測定した。測定結果を表１に示す。

〔ガラス−樹脂積層体の耐熱性試験〕
ポリカーボネート樹脂（タキロン株式会社製のＰＣ１６００）を８０×８０×３ｍｍに切断し、送風定温恒温器（ヤマト科学株式会社製のＤＫ６０２Ｎ）を用いて、常圧下、１２０℃で２４時間熱処理をした。熱処理したポリカーボネート樹脂の両表面の上にアクリル系基材レス透明粘着シートを積層し、この粘着シートの両表面の上に８０×８０×０．１ｍｍの無アルカリガラス（日本電気硝子株式会社製のＯＡ−１０Ｇ）を積層し、ガラス材−樹脂材積層体を得た。得られたガラス材−樹脂材積層体を上記の送風定温恒温器を用いて、常圧下、９０℃で６時間加熱した後、ガラス材−樹脂材積層体の剥離の有無を確認した。結果を表１に示す。

（実施例２）
〔樹脂材の水蒸気量測定試験〕
ポリカーボネート樹脂（タキロン株式会社製のＰＣ１６００）を１５×４０×３ｍｍに切断し、真空乾燥器（ヤマト科学株式会社製のＤＰ８３）を用いて、真空下、８０℃で１２時間熱処理をした。次に、高温電気炉（アドバンテック東洋株式会社製）を用い、熱処理後のポリカーボネート樹脂を２０℃から１５０℃まで３℃／分の条件で昇温し、ポリカーボネート樹脂から発生する水蒸気量をガス分析装置（キャノンアネルバ株式会社製のＭ−１００ＧＡ−ＤＴＳ）で測定した。測定結果を表１に示す。

〔ガラス−樹脂積層体の耐熱性試験〕
ポリカーボネート樹脂（タキロン株式会社製のＰＣ１６００）を８０×８０×３ｍｍに切断し、真空乾燥器（ヤマト科学株式会社製のＤＰ８３）を用いて、真空下、８０℃で１２時間熱処理をした。熱処理したポリカーボネート樹脂の両表面の上にアクリル系基材レス透明粘着シートを積層し、この粘着シートの両表面の上に８０×８０×０．１ｍｍの無アルカリガラス（日本電気硝子株式会社製のＯＡ−１０Ｇ）を積層し、ガラス材−樹脂材積層体を得た。得られたガラス材−樹脂材積層体を、送風定温恒温器（ヤマト科学株式会社製のＤＫ６０２Ｎ）を用いて、常圧下、９０℃で６時間加熱した後、ガラス材−樹脂材積層体の剥離の有無を確認した。結果を表１に示す。

（実施例３）
真空下、８０℃で２４時間、ポリカーボネート樹脂を熱処理したこと以外は、実施例２と同様にして、樹脂材の水蒸気量測定試験、及びガラス材−樹脂材積層体の耐熱性試験を行った。結果を表１に示す。

（実施例４）
真空下、８０℃で７０時間、ポリカーボネート樹脂を熱処理したこと以外は、実施例２と同様にして、樹脂材の水蒸気量測定試験、及びガラス材−樹脂材積層体の耐熱性試験を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
ポリカーボネート樹脂を熱処理しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、樹脂材の水蒸気量測定試験、及びガラス材−樹脂材積層体の耐熱性試験を行った。結果を表１に示す。

（実施例５）
ポリカーボネート樹脂の代わりに、アクリル樹脂（三菱レイヨン株式会社製のアクリライトＬ）を使用したこと以外は、実施例４と同様にして、樹脂材の水蒸気量測定試験、及びガラス材−樹脂材積層体の耐熱性試験を行った。結果を表１に示す。

（比較例２）
真空下、８０℃で１２時間、アクリル樹脂を熱処理したこと以外は、実施例５と同様にして、樹脂材の水蒸気量測定試験、及びガラス材−樹脂材積層体の耐熱性試験を行った。結果を表１に示す。

（比較例３）
真空下、８０℃で２４時間、アクリル樹脂を熱処理したこと以外は、実施例５と同様にして、樹脂材の水蒸気量測定試験、及びガラス材−樹脂材積層体の耐熱性試験を行った。結果を表１に示す。

（比較例４）
アクリル樹脂を熱処理しなかったこと以外は、実施例５と同様にして、樹脂材の水蒸気量測定試験、及びガラス材−樹脂材積層体の耐熱性試験を行った。結果を表１に示す。

１…ガラス材−樹脂材積層体
２…ガラス材
３…樹脂材
４…粘接着剤層

Claims (8)

1. ３℃／分で２０℃から１５０℃まで温度を上昇させたときに放出される水分量が５００ｐｐｍ以下となるまで樹脂材を乾燥させる乾燥工程と、
   前記乾燥させた樹脂材とガラス材とを粘接着させる積層工程と、
   を有する、ガラス材−樹脂材積層体の製造方法。
2. 前記乾燥工程において、減圧下、前記樹脂材を乾燥させる、請求項１に記載のガラス材−樹脂材積層体の製造方法。
3. 前記乾燥工程において、常圧下、９０℃〜１３０℃で２４時間以上、前記樹脂材を乾燥させる、請求項１に記載のガラス材−樹脂材積層体の製造方法。
4. ３℃／分で２０℃から１５０℃まで温度を上昇させたときに放出される水分量が５００ｐｐｍ以下である樹脂材と、
   前記樹脂材に粘接着されているガラス材と、
   を有する、ガラス材−樹脂材積層体。
5. 前記樹脂材が、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、アクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂を含む、請求項４に記載のガラス材−樹脂材積層体。
6. 前記ガラス材の厚みが、３００μｍ以下である、請求項４または５に記載のガラス材−樹脂材積層体。
7. 前記ガラス材が、無アルカリガラスからなる、請求項４〜６のいずれか一項に記載のガラス材−樹脂材積層体。
8. 前記ガラス材が、オーバーフローダウンドロー法で製造されたガラス材からなる、請求項４〜７のいずれか一項に記載のガラス材−樹脂材積層体。
   

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