JP2004268383A

JP2004268383A - プラスチックの接着方法

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Publication number: JP2004268383A
Application number: JP2003061445A
Authority: JP
Inventors: Tatsufumi Watanabe; 達文渡邉; Katsuya Fujisawa; 克也藤澤
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP4030897B2; CN1756647A

Abstract

【課題】接着剤を用いることなく、あらかじめ粘着性を有することのないプラスチック等の被着物であっても容易に接着する方法を提供すること。
【解決手段】上記の課題は、プラスチックからなる第一の被着物と、第二の被着物とを接着するプラスチックの接着方法において、少なくとも第一の被着物たるプラスチックの接着面に４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線を照射する工程および接着剤を用いることなく第一の被着物と第二の被着物とを接着させる工程を有し、該第一の被着物および該第二の被着物がエネルギー線照射前は粘着性あるいは接着性を有さないものであり、かつ、該第一の被着物がエネルギー線照射により粘着性あるいは接着性が得られるものであることを特徴とするプラスチックの接着方法によって達成される。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス、セラミックス、金属（合金を含む）、プラスチック、木などに対して、接着剤を用いずにプラスチックを接着させる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラスチックを各種材料と接着させるためには、一般的に接着剤が用いられている。接着剤の種類としては、溶剤乾燥型、触媒添加型、湿気硬化型、嫌気型、瞬間型などの室温硬化型や熱硬化型、紫外線硬化型、ホットメルト型、再湿型、感圧型などがあり、それぞれプラスチックおよびそれらを接着する部材との相性や用途などによって、使い分けられている。
【０００３】
しかしながら、目的とする部材、成型品の用途によっては、耐薬品性、耐熱性、寸法安定性、電気特性、光学特性などの面から、極力接着剤を用いることなく直接プラスチックと部材とを接着することが求められている。
【０００４】
特許文献１には、ポリパラバン酸フィルムに紫外線を照射することにより接着性を向上させた後、接着層を介してまたは介さずに積層体を積層することが記載されているが、接着層を介さない場合は、接着性を有する積層体を使用する場合のみに限定されており、接着性を有さない積層体と接着させるためには、接着剤を用いることが必要である。
【０００５】
また、特許文献２および特許文献３に記載のゴムとポリアミドの接着方法においては、ゴム組成物に紫外線処理、プラズマ処理、コロナ放電等を行った後、接着剤を介さずに接着させるためには、ポリアミドを溶融状態にして接着させる必要があり、熱に弱い部材との接着には応用することができない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−５５４３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６２６４５号公報
【特許文献３】
特開２００１−１６２７２３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、接着剤を用いないため、接着剤を用いる従来の方法よりも安価な方法であり、且つ部材点数を省略することが容易である。
【０００８】
また、本発明は、あらかじめ接着性を有さない部材を接着させる方法に関するものであることから、種々の部材を用いることができる。
【０００９】
また、本発明は、圧着、熱圧着、熱融着などの圧力や熱による接着方法と異なるものであるため、圧力や熱に弱い部材に対しても使用することができる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、プラスチックにエネルギー線を照射することで、接着剤を用いることなくプラスチックを接着すること見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、プラスチックからなる第一の被着物と、第二の被着物とを接着するプラスチックの接着方法において、少なくとも第一の被着物たるプラスチックの接着面に４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線を照射する工程および接着剤を用いることなく第一の被着物と第二の被着物とを接着させる工程を有し、該第一の被着物および該第二の被着物がエネルギー線照射前は粘着性あるいは接着性を有さないものであり、かつ、該第一の被着物がエネルギー線照射により粘着性あるいは接着性が得られるものであることを特徴とするプラスチックの接着方法に関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、プラスチックに４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線を照射し、粘着性あるいは接着性を発現させることで、他の部材に対して接着剤を用いることなくプラスチックを接着させることができることを見出した。
【００１３】
本発明において、第一の被着物たるプラスチックを接着させる第二の被着物たる他の部材としては、プラスチックであることが望ましいが、ガラス、セラミックス、木、金属（合金を含む）などのプラスチック以外のものでも良い。また、プラスチック同士を接着する場合、同じ材料のプラスチックでも良いが異なる材料のプラスチックでも良い。
【００１４】
エネルギー線は、接着させるプラスチックからなる第一の被着物にのみ照射してもよいが、該第一の被着物とプラスチック、ガラス、セラミックス、木および金属（合金を含む）などからなる第二の被着物との両方に照射してもよい。また、それぞれの被着物の接着面に対して、異なるエネルギー線を照射しても良く、また異なる雰囲気下で照射しても良い。
【００１５】
また、本願におけるプラスチックからなる第一の被着物並びにプラスチック、ガラス、セラミックス、木および金属（合金を含む）などからなる第二の被着物は、エネルギー線の照射前にはあらかじめ粘着性あるいは接着性を有さないものであり、本願発明はそれらを接着させる方法に関するものである。
【００１６】
また、第一の被着物をエネルギー線照射前および／またはエネルギー線照射時に加熱することで、エネルギー線の照射時間を短縮することが可能である。また、所望により第二の被着物をエネルギー線照射前および／またはエネルギー線照射時に加熱しても良い。
【００１７】
また、本発明において、前記第一の被着物と前記第二の被着物とを接着させる際の温度は、常温であることが望ましいが、第一および第二の被着物表面が粘着性あるいは接着性を示さない温度の加熱状態で接着させてもよい。
【００１８】
本発明におけるエネルギー線は、紫外線、電子線、イオン線などのエネルギー線であって、そのエネルギーとして４ｅＶ以上が必要であり、７ｅＶ以上であるのが好ましい。そのうち紫外線源としては、エキシマレーザー、Ａｒ^＋レーザー、Ｋｒ^＋レーザー、Ｎ_２レーザー等のレーザー発振装置；Ｄ_２ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Ｘｅランプ、Ｈｇ−Ｘｅランプ、ハロゲンランプ、エキシマランプ、あるいは空気、窒素または他のガス雰囲気のアーク、コロナまたは無声放電により得られる放電ランプ等の紫外線ランプなどが挙げられる。なかでも、エネルギー、強度、照射範囲等のバランスの観点からＤ_２ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Ｘｅランプ、Ｈｇ−Ｘｅランプ、ハロゲンランプ、エキシマランプなどの紫外線ランプが好適に用いられる。
【００１９】
エネルギー線照射時おいて、プラスチック表面を、大気中または、酸素、窒素、オゾン、水蒸気、アンモニアの少なくとも１つ以上の気体またはそれらの混合ガスと接触させることが可能であるが、上記気体に限定されるものではない。
【００２０】
また、エネルギー線照射時において、プラスチック表面を、水、過酸化水素、アンモニア、アルコール類、有機酸およびその誘導体、ニトリル類、ニトロ化合物類、アミン類、硫黄化合物類のいずれか１つを含む液体と接触させることが可能であるが、上記液体に限定されるものではない。
【００２１】
プラスチック表面へのエネルギー線照射を、大気、酸素、オゾンあるいは水蒸気などを含む雰囲気、あるいは、アンモニア、ヒドラジンなどの気体有機物を含む雰囲気、または水、過酸化水素、アルコール、アミン類などの有機溶媒中で実施すると、プラスチック表面のＣ−Ｈ結合、Ｃ−Ｃ結合などを切断する能力や、雰囲気中の炭素成分、酸素成分、窒素成分、水分などにより、プラスチック表面に水酸基、アミノ基、カルボニル基、カルボキシル基などの官能基が形成され、プラスチック表面の親水性が増大するため好ましい。
【００２２】
また、エネルギー線の照射雰囲気、照射時間等の条件によっては、プラスチックのＣ−Ｈ結合、Ｃ−Ｃ結合などの切断がさらに進行し、表面にオリゴマー、低分子化合物などが形成されたり表面凹凸が形成されたりし、粘着性、接着性がより効果的に発現するが、その条件は、被着物の材質とエネルギー線の種類等によって異なる。
【００２３】
本発明における第一または第二の被着物で用いられるプラスチックは、あらかじめ粘着性あるいは接着性を有さないものであり、かつエネルギー線照射により粘着性あるいは接着性を有するものであって、例えば、ポリアミド、ポリエステル、他のエンジニアリングプラスチック、ポリオレフィン、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、セルロース系樹脂などが挙げられるが、上記例示のものに限定されるものではない。また、種々のプラスチックやフィラー等を分散させたアロイやブレンド品でもよい。
【００２４】
第一および／または第二の被着物の形態は任意であり、該第一および／または第二の被着物としては、フィルム、シート、繊維、樹脂成形品等の各種の形態が包含され、必ずしも最終的な製品としての形態である必要はなく、その形状も任意である。本発明における接着面は、平面に限らず、その形状は任意である。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。各実施例および比較例においては、９０度剥離試験により接着性を評価した。９０度剥離試験について図１を用いて説明する。所定幅に準備した貼合せサンプルにおいて、一方の第二の被着物２を接着力測定装置の可動式テーブル１１に設置する。このときの第二の被着物２は屈曲可能なフィルム状でも良いし、屈曲不可能なシート状でも良い。また、他方の第一の被着物１を接着力測定装置の剥離治具１２に取り付ける。剥離治具１２はロードセル１３を介して引張アーム１５に接続されており、剥離時の引張応力（接着力）を測定できる。また、このときの引張速度は３００ｍｍ／ｍｉｎで一定とする。また、可動式テーブル１１はひもなどの接合部１４を介して引張アーム１５に取り付けられているため、剥離治具１２の上方への移動量と同じだけ可動式テーブル１１が図面左方に移動する。したがって、第二の被着物２に対して第一の被着物１は剥離角θを９０度に保ったまま剥離することが可能となる。
【００２６】
＜実施例１＞
本実施例では、エネルギー線源として、株式会社ウシオユーテック社製キセノンランプ（ＵＥＲ２００／ＨＭ１７２；エネルギー７．３ｅＶ）を用い、第一の被着物としてクラレ社製ビニロンフィルム（＃３０００）および第二の被着物として東洋紡績製ポリエチレンテレフタレートフィルム（コスモシャインＡ４３００）を使用した。方法は以下に示すとおりである。該キセノンランプによる１０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線をビニロンフィルムおよびポリエチレンテレフタレートフィルムに２ｍｍの距離から２００秒間照射した。
【００２７】
次に、該フィルム同士をラミネート圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ^２（０．０３ＭＰａ）でラミネートし、両者を接着させた後、該プラスチック同士の接着力を９０度剥離試験により測定した。前記エネルギー線照射後におけるフィルム１００ｍｍ幅の接着力は１．２８ｋｇｆ（１３Ｎ）であり、エネルギー線照射により、接着剤を用いることなく接着させることが可能であった。
【００２８】
＜実施例２＞
第二の被着物としてのクラレ社製メタクリル樹脂（パラペットＧＨ−Ｓ）を射出成型した板および第一の被着物としての三菱エンジニアリングプラスチックス社製ポリカーボネートフィルム（ユーピロン・フィルム）に実施例１と同様にエネルギー線を照射し、両者を接着させた。前記エネルギー線照射後におけるフィルム１００ｍｍ幅の接着力は０．１２ｋｇｆ（１．２Ｎ）であり、両者を接着させることが可能であった。
【００２９】
＜実施例３＞
第二の被着物としてのクラレ社製メタクリル樹脂（パラペットＧＨ−Ｓ）を射出成型した板および第一の被着物としての三菱レイヨン製アクリルフィルム（アクリプレン）に実施例１と同様にエネルギー線を照射し、両者を接着させた。前記エネルギー線照射後におけるフィルム１００ｍｍ幅の接着力は０．１８ｋｇｆ（１．８Ｎ）であり、両者を接着させることが可能であった。
【００３０】
＜実施例４＞
第二の被着物としてのエチレン系アイオノマー（三井・デュポン・ポリケミカル製ハイミラン１５５５）のペレットをシート化したものと第一の被着物としてのポリエチレンフィルムに実施例１と同様にエネルギー線を照射し、両者を接着させた。前記エネルギー線照射後におけるフィルム１００ｍｍ幅の接着力は０．３４ｋｇｆ（３．３Ｎ）であり、両者を接着させることが可能であった。
【００３１】
＜実施例５＞
第一の被着物としてのアクリル系コアシェル微粒子を押出し成形したフィルムおよび第二の被着物としてのポリウレタンシート（クラレ製ＴＰＵクラミロンＵ３１９０）に実施例１と同様にエネルギー線を照射し、両者を接着させた。前記エネルギー線照射後におけるフィルム１００ｍｍ幅の接着力は０．０８ｋｇｆ（０．７８Ｎ）であり、両者を接着させることが可能であった。
【００３２】
＜実施例６＞
第一および第二の被着物として、スチレン系エラストマーコンパウンド（クラレプラスチック製ＳｅｐｔｏｎＣＰＤＫＣ００９Ａ）からなるシートを用い、実施例１と同様にエネルギー線を照射し、両者を接着させた。前記エネルギー線照射後におけるシート１００ｍｍ幅の接着力は０．１０ｋｇｆ（０．９８Ｎ）であり、両者を接着させることが可能であった。
【００３３】
＜実施例７＞
第一の被着物としてのトリアセチルセルロースフィルム（富士写真フィルム製フジタックＵＶ−ＣＭ，８０μｍ）および第二の被着物としてのクラレ社製ビニロンフィルム（＃３０００）に実施例１と同様にエネルギー線を照射し、両者を接着させた。前記エネルギー線照射後におけるフィルム１０ｍｍ幅の接着力は０．０８ｋｇｆ（０．７８Ｎ）であり、両者を接着させることが可能であった。
【００３４】
＜実施例８＞
第一の被着物としての三菱レイヨン製アクリルフィルム（アクリプレン）に実施例１と同様にエネルギー線を照射し、第二の被着物としてのガラス板と接着させた。前記エネルギー線照射後におけるフィルム１００ｍｍ幅の接着力は０．０５ｋｇｆ（０．４９Ｎ）であり、両者を接着させることが可能であった。
【００３５】
＜実施例９＞
本実施例では、ナビタス株式会社製コロナ放電装置を表面改質に用いた。表面改質の方法は以下に示すとおりである。第一の被着物としてクラレ社製メタクリル樹脂（パラペットＧＨ−Ｓ）を射出成型した板を用い、これをエネルギー５．０ｅＶのコロナ放電により該コロナ放電装置からの距離を５ｍｍ、ライン速度を１００ｍｍ／秒として空気中で処理した。第二の被着物としてはマイクロプリズムアレイ状の凹凸パターンが形成された光学フィルムを用いた。該光学フィルムは次のようにして作製した。前記凹凸パターンの反転形状が形成されたニッケル板を金型とし、該金型に日本化薬株式会社製アクリレート系光硬化性樹脂（カヤラッド）を充填し、厚さ０．２ｍｍのポリカーボネートフィルムを基材フィルムとして、前記光硬化性樹脂を光硬化することにより該光学フィルムを得た。該光学フィルムにおける凹凸パターン頂部の接着面積比率は３０％であった。
該光学フィルムと表面改質した導光体とをラミネート圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ^２（０．０３ＭＰａ）でラミネートした。接着力を実施例１と同様にして９０度剥離試験により測定したところ、５０ｍｍ幅の光学フィルムの接着力は０．０６ｋｇｆ（０．５９Ｎ）であり、両者を接着させることが可能であった。
【００３６】
＜比較例１〜８＞
実施例１〜８において、エネルギー線源を、株式会社ウシオユーテック社製キセノンランプ（ＵＥＲ２００／ＨＭ１７２；エネルギー７．３ｅＶ）に替えて、エネルギー３．５ｅＶの紫外線を発生するウシオ電機株式会社製高圧水銀ランプ（ＵＭ４５２）とした他は実施例１〜８と同様にしてラミネートし、接着力を９０度剥離試験により測定した。その結果、１００ｍｍ幅の接着力はいずれの場合においても０．０１ｋｇｆ（０．１０Ｎ）未満であり、充分な接着性を示さなかった。
【００３７】
＜比較例９〜１６＞
エネルギー線を照射を行わない他は実施例１〜８と同様にしてラミネートし、接着力の９０度剥離試験による測定を試みたが、全く接着性を示さず測定不能であった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、接着剤を用いることなく、あらかじめ粘着性を有することのないプラスチック等の被着物であっても容易に接着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】９０度剥離試験の説明図
【符号の説明】
１第一の被着物
２第二の被着物
１１可動式テーブル
１２基材剥離治具
１３ロードセル
１４接合部
１５引張アーム

Claims

プラスチックからなる第一の被着物と、第二の被着物とを接着するプラスチックの接着方法において、少なくとも第一の被着物たるプラスチックの接着面に４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線を照射する工程および接着剤を用いることなく第一の被着物と第二の被着物とを接着させる工程を有し、該第一の被着物および該第二の被着物がエネルギー線照射前は粘着性あるいは接着性を有さないものであり、かつ、該第一の被着物がエネルギー線照射により粘着性あるいは接着性が得られるものであることを特徴とするプラスチックの接着方法。
該第二の被着物がプラスチックである請求項１に記載のプラスチックの接着方法。
該第一の被着物および該第二の被着物双方の接着面に４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線を照射することを特徴とする請求項２に記載のプラスチックの接着方法。
照射するエネルギー線が紫外線、コロナ放電、電子線およびイオン線から選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項１または３に記載のプラスチックの接着方法。
照射するエネルギー線がＤ_２ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Ｘｅランプ、Ｈｇ−Ｘｅランプ、ハロゲンランプおよびエキシマランプから選ばれるいずれかにより得られる紫外線であることを特徴とする請求項請求項１または３に記載のプラスチックの接着方法。
エネルギー線照射前に該第一の被着物を予備加熱するかまたは該第一の被着物を加熱しながらエネルギー線照射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラスチックの接着方法。
エネルギー線照射時におけるプラスチック表面が、大気と接触、または酸素、窒素、オゾン、水蒸気、アンモニアの少なくとも１種の気体と接触していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラスチックの接着方法。
エネルギー線照射時における第一の被着物表面が、水、過酸化水素、アンモニア、アルコール類、有機酸およびその誘導体、ニトリル類、ニトロ化合物類、アミン類、硫黄化合物類のいずれか１つを含む液体と接触していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラスチックの接着方法。