JP2017193134A - 合成樹脂からなる基材の接合方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、炭化水素系の合成樹脂からなる基材を、実用的な強度を持って、熱フリー・接着剤フリーで接合することを可能にする新規な接合方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明によれば、合成樹脂からなる第１の基材の第１の表面と第２の基材の第２の表面のそれぞれに波長１６０ｎｍ以下の真空紫外光を照射した後、該第１の表面と該第２の表面を重ね合わせて密着させることによって、該第１の基材と該第２の基材を接合する方法が提供される。【選択図】図１
Description
本発明は、合成樹脂からなる基材を接合する方法に関し、より詳細には、真空紫外光を用いて合成樹脂からなる基材を接合する方法に関する。
従来、炭化水素系の合成樹脂（プラスチック）からなる基材と他の基材を接合する方法としては、熱融着や接着剤を用いる方法が一般的であった。しかしながら、これまでの接合方法には、熱や接着剤の影響によって合成樹脂が化学的・物理的ダメージを受けるという問題があった。
一方、シリコーンゴムの表面に酸素プラズマや真空紫外光を照射すると、その表面が改質して接着力を発揮することが知られており、この点に着目した熱フリー・接着剤フリーの接着方法が提案されている。この点につき、特開２００７−１３０８３６号公報（特許文献１）は、ポリジメチルシロキサン基材（ＰＤＭＳ）の表面に真空紫外光を照射した後、ガラス基材を重ね合わせることよって両基材を接合する方法を開示する。
しかしながら、炭化水素系の合成樹脂からなる基材を、熱フリー・接着剤フリーで、且つ、実用的な強度を持って接合することに成功した例は、未だ報告されていない。
本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、炭化水素系の合成樹脂からなる基材を、実用的な強度を持って、熱フリー・接着剤フリーで接合することを可能にする新規な接合方法を提供することを目的とする。
本発明者は、炭化水素系の合成樹脂からなる基材を、実用的な強度を持って、熱フリー・接着剤フリーで接合することを可能にする新規な接合方法につき鋭意検討する過程で、炭化水素系の合成樹脂からなる基材の表面に対して、波長１６０ｎｍ以下の真空紫外光を照射することによって、その表面に実用的な強度を持った接着力が発現することを発見し、本発明に至ったのである。
すなわち、本発明によれば、合成樹脂からなる第１の基材の第１の表面と第２の基材の第２の表面に波長１６０ｎｍ以下の真空紫外光を照射した後、該第１の表面と該第２の表面を重ね合わせて密着させることによって、該第１の基材と該第２の基材を接合する方法が提供される。
上述したように、本発明によれば、炭化水素系の合成樹脂からなる基材を、実用的な強度を持って、熱フリー・接着剤フリーで接合することを可能にする新規な接合方法が提供される。
以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の実施形態である合成樹脂からなる基材の接合方法を概念的に示す図である。以下、図１に基づいて、本実施形態の接合方法を説明する。
本実施形態では、まず最初に、図１（ａ）に示すように、第１の基材（以下、基材Ａという）と第２の基材（以下、基材Ｂという）を用意する。
本実施形態において、基材Ａは、炭化水素系の合成樹脂からなる基材である。本実施形態では、ここでいう合成樹脂として、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）などを挙げることができる。
一方、本実施形態において、基材Ｂは、ガラス、シリコン、ケイ素化合物（窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）など）、シリコーン（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、シリコーンレジン、シリコーンゴムなど）からなる基材であってもよく、また、先に挙げた合成樹脂（ＰＣ、ＣＯＰ、ＰＰ、ＰＭＭＡ、ＰＶＣ、ＰＥＴ、ＰＡなど）からなる基材であってもよい。なお、基材Ｂが合成樹脂からなる基材である場合、基材Ｂは、基材Ａと同じ種類の合成樹脂からなる基材であってもよいし、基材Ａとは異なる種類の合成樹脂からなる基材であってもよい。
本実施形態では、続いて、図１（ｂ）に示すように、基材Ａの表面ａと基材の表面ｂのそれぞれに対して、波長１６０ｎｍ以下の真空紫外光（ＶＵＶ）を照射して、表面ａおよび表面ｂの表面状態を改質する。
本実施形態では、続いて、図１（ｃ）に示すように、基材Ａの表面ａと基材Ｂの表面ｂを重ね合わせた後、図１（ｄ）に示すように、表面ａと表面ｂを密着させた状態で、所定時間（例えば、１日程度）放置する。なお、放置の際、表面ａと表面ｂを密着させた状態で0.5MPa程度の荷重を加えるようにしてもよい。
以上、本実施形態の接合方法を説明してきたが、本実施形態の接合方法によれば、炭化水素系の合成樹脂からなる基材を熱フリー・接着剤フリーで接合することが可能となり、これにより、基材の化学的・物理的ダメージを回避することが可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
以下、本発明の接合方法について、実施例を用いてより具体的に説明を行なうが、本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。
（合成樹脂の接合）
下記（１）〜（３）の手順で下記表１に示す基材Ａと基材Ｂを接合してサンプル１〜３を得た。
下記（１）〜（３）の手順で下記表１に示す基材Ａと基材Ｂを接合してサンプル１〜３を得た。
（１）基材Ａと基材Ｂのそれぞれの表面のゴミを圧縮空気で除去。
（２）基材Ａと基材Ｂのそれぞれの表面に波長160nm以下の真空紫外光を所定時間照射して表面状態を改質。
（３）両基材の表面を重ね合わせて0.5MPaの荷重を加えた状態で１日放置。
（２）基材Ａと基材Ｂのそれぞれの表面に波長160nm以下の真空紫外光を所定時間照射して表面状態を改質。
（３）両基材の表面を重ね合わせて0.5MPaの荷重を加えた状態で１日放置。
なお、上記（２）は、0〜3500[s]の範囲で真空紫外光の照射時間について複数の条件を設けた。また、真空紫外光照射装置として、ＶＵＶイオナイザ（L12542,浜松ホトニクス）を使用した。図２は、ＶＵＶイオナイザの放射スペクトルを示す。
（接着力評価）
サンプル１および２の接着力を評価するために、引張せん断試験（JIS K 6850）を行い、サンプル３の接着力を評価するために、90°剥離試験（JIS Z 0237）を行った。
サンプル１および２の接着力を評価するために、引張せん断試験（JIS K 6850）を行い、サンプル３の接着力を評価するために、90°剥離試験（JIS Z 0237）を行った。
図３は、サンプル１に係る引張せん断試験の結果を示す。なお、図３（ａ）は、照射時間（0〜3500ｓ）と引張せん断強さ[MPa]の関係を示し、図３（ｂ）は、照射時間（0〜60ｓ）と引張せん断強さ[MPa]の関係を示す。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ポリカーボネート同士を接合してなるサンプル１は、最大で約2MPaの接着力（引張せん断強さ）を示した。
図４は、サンプル２に係る引張せん断試験の結果を示す。なお、図４（ａ）は、照射時間（0〜3500ｓ）と引張せん断強さ[MPa]の関係を示し、図４（ｂ）は、照射時間（0〜60ｓ）と引張せん断強さ[MPa]の関係を示す。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ポリカーボネートとガラスを接合してなるサンプル２は、最大で約11MPaの接着力（引張せん断強さ）を示した。
図５は、サンプル３に係る90°剥離試験の結果を示す。なお、図５（ａ）は、照射時間（0〜3500ｓ）と90°剥離強さ[N/cm]の関係を示し、図５（ｂ）は、照射時間（0〜60ｓ）と90°剥離強さ[N/cm]の関係を示す。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、環状オレフィンポリマーとガラスを接合してなるサンプル３は、最大で約15N/cmの接着力(90°剥離強さ)を示した。
上述した評価試験の結果から、本発明の接合方法によって、炭化水素系の合成樹脂からなる基材が実用的な強度を持って接合されることが実証された。
Claims (4)
- 合成樹脂からなる第１の基材の第１の表面と第２の基材の第２の表面に波長１６０ｎｍ以下の真空紫外光を照射した後、該第１の表面と該第２の表面を重ね合わせて密着させることによって、該第１の基材と該第２の基材を接合する方法。
- 前記第１の基材は、ポリカーボネート、環状オレフィンポリマー、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートおよびポリアミドからなる群から選択される少なくとも一種の合成樹脂からなる、請求項１に記載の方法。
- 前記第２の基材は、ポリカーボネート、環状オレフィンポリマー、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートおよびポリアミドからなる群から選択される少なくとも一種の合成樹脂からなる、請求項２に記載の方法。
- 前記第２の基材は、ガラス、シリコン、ケイ素化合物およびシリコーンからなる群から選択される少なくとも一種の材料からなる、請求項２に記載の方法。
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