JP2013060530A - Bonding method and bonded body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接合方法および接合体に関するものである。 The present invention relates to a joining method and a joined body.
2つの部材(基材)同士を接合(接着)する際には、従来、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤等の接着剤を用いて行う方法が多く用いられている。
接着剤は、一般的に、接合する部材の材質によらず、優れた接着性を示すものである。このため、種々の材料で構成された部材同士を、様々な組み合わせで接着することができる。
When joining (adhering) two members (base materials), conventionally, a method of using an adhesive such as an epoxy adhesive, a urethane adhesive, or a silicone adhesive is often used.
The adhesive generally exhibits excellent adhesiveness regardless of the material of the members to be joined. For this reason, members composed of various materials can be bonded in various combinations.
例えば、インクジェットプリンタが備える液滴吐出ヘッド(インクジェット式記録ヘッド)は、樹脂材料、金属材料およびシリコン系材料等の異種材料で構成された部品同士を、接着剤を用いて接着することにより組み立てられている。
このように接着剤を用いて部材同士を接着する際には、液状またはペースト状の接着剤を接着面に塗布し、塗布された接着剤を介して部材同士を貼り合わせる。その後、熱または光の作用により接着剤を硬化(固化)させることにより、部材同士を接着する。
For example, a droplet discharge head (inkjet recording head) provided in an inkjet printer is assembled by bonding parts made of different materials such as a resin material, a metal material, and a silicon-based material using an adhesive. ing.
When the members are bonded together using the adhesive as described above, a liquid or paste adhesive is applied to the bonding surface, and the members are bonded together via the applied adhesive. Thereafter, the members are bonded together by curing (solidifying) the adhesive by the action of heat or light.
ところが、このような接着剤を用いた接合では、以下のような問題がある。
・接着強度が低い
・寸法精度が低い
・硬化時間が長いため、接着に長時間を要する
また、多くの場合、接着強度を高めるためにプライマーを用いる必要があり、そのためのコストと手間が接着工程の高コスト化・複雑化を招いている。
However, the joining using such an adhesive has the following problems.
・ Low bonding strength ・ Low dimensional accuracy ・ Long curing time, so it takes a long time to bond In addition, in many cases, it is necessary to use a primer to increase the bonding strength. Cost and complexity.
一方、接着剤を用いない接合方法として、固体接合による方法がある。
固体接合は、接着剤等の中間層が介在することなく、部材同士を直接接合する方法である(例えば、特許文献1参照)。
このような固体接合によれば、接着剤のような中間層を用いないので、寸法精度の高い接合体を得ることができる。
On the other hand, there is a solid bonding method as a bonding method that does not use an adhesive.
Solid bonding is a method of directly bonding members without an intermediate layer such as an adhesive (see, for example, Patent Document 1).
According to such solid bonding, since an intermediate layer such as an adhesive is not used, a bonded body with high dimensional accuracy can be obtained.
しかしながら、固体接合には、以下のような問題がある。
・接合される部材の材質に制約がある
・接合プロセスにおいて高温(例えば、700〜800℃程度)での熱処理を伴う
・接合プロセスにおける雰囲気が減圧雰囲気に限られる
このような問題を受け、近年、シリコーン材料を含有する液状材料を用いて形成された接合膜を介して第1の基材と第2の基材同士を接合する接合方法が提案されている(例えば、特許文献2等参照。)。
However, solid bonding has the following problems.
-There are restrictions on the material of the members to be joined-In the joining process, heat treatment is performed at a high temperature (for example, about 700 to 800 ° C)-The atmosphere in the joining process is limited to a reduced-pressure atmosphere. A bonding method has been proposed in which a first base material and a second base material are bonded to each other through a bonding film formed using a liquid material containing a silicone material (see, for example, Patent Document 2). .
この接合方法では、まず、この液状材料を用いて第1の基材上に接合膜を形成し、その後、この接合膜にエネルギーを付与することにより、その表面付近に接着性を発現させた後、この接着性をもって第1の基材と第2の基材とを接合する。しかしながら、本発明者の検討により、接合膜が形成されない第2の基材として、アラミド系樹脂を主材料として構成されるアラミドフィルムを用いた場合には、アラミドフィルムと接合膜との間で剥離が生じてしまい、これら同士の間で十分な接着強度が得られないことが判ってきた。 In this bonding method, first, a bonding film is formed on the first base material using this liquid material, and then, after applying energy to the bonding film, adhesiveness is expressed in the vicinity of the surface. The first base material and the second base material are joined with this adhesiveness. However, according to the study of the present inventors, when an aramid film composed mainly of an aramid resin is used as the second base material on which the bonding film is not formed, peeling is performed between the aramid film and the bonding film. It has been found that sufficient adhesive strength cannot be obtained between them.
本発明の目的は、接合膜が形成されない第2の基材としてアラミド系樹脂を主材料として構成されるものを用いた場合であっても、この第2の基材と、接合膜が形成された第1の基材とを、十分な接合強度で接合し得る接合方法、および、かかる接合方法により接合された接合体を提供することにある。 The object of the present invention is to form the second base material and the bonding film even when the second base material on which the bonding film is not formed is composed of an aramid resin as a main material. Another object of the present invention is to provide a bonding method capable of bonding the first base material with sufficient bonding strength, and a bonded body bonded by the bonding method.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の接合方法は、第1の基材にシリコーン材料を含有する液状材料を供給することにより、液状被膜を形成する工程と、
前記液状被膜を乾燥および/または硬化して、前記第1の基材に接合膜を形成する工程と、
アラミド系樹脂を主材料として構成される第2の基材の表面に、水酸基を導入する水酸基導入処理を施した後に、前記水酸基導入処理を施した第2の基材の表面に極性溶媒を接触させる工程と、
前記第1の基材に形成された前記接合膜にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面および表面付近に接着性を発現させる工程と、
当該接着性が発現した接合膜を介して前記第1の基材と前記第2の基材とを接触させ、前記第1の基材と前記第2の基材とが前記接合膜を介して接合された接合体を得る工程とを有することを特徴とする。
これにより、接合膜が形成されない第2の基材としてアラミド系樹脂を主材料として構成されるものを用いた場合であっても、この第2の基材と、接合膜が形成された第1の基材とを、十分な接合強度で接合することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The bonding method of the present invention includes a step of forming a liquid film by supplying a liquid material containing a silicone material to the first substrate,
Drying and / or curing the liquid film to form a bonding film on the first substrate;
After the surface of the second substrate composed mainly of an aramid resin is subjected to a hydroxyl group introduction treatment for introducing a hydroxyl group, a polar solvent is brought into contact with the surface of the second substrate subjected to the hydroxyl group introduction treatment A process of
A step of expressing adhesiveness on the surface of the bonding film and in the vicinity of the surface by applying energy to the bonding film formed on the first substrate;
The first base material and the second base material are brought into contact with each other through the bonding film expressing the adhesiveness, and the first base material and the second base material are interposed through the bonding film. And a step of obtaining a joined joined body.
Thereby, even if it is a case where the thing comprised as a main material is an aramid-type resin as a 2nd base material in which a joining film | membrane is not formed, this 2nd base material and the 1st in which the joining film | membrane was formed Can be bonded with sufficient bonding strength.
本発明の接合方法では、前記シリコーン材料は、分枝部において下記化学式(1)で表わされる単位構造を有し、連結部において下記化学式(2)および下記化学式(3)のうちの少なくとも一方で表わされる単位構造を有し、末端部において下記化学式(4)および下記化学式(5)のうちの少なくとも一方で表わされる単位構造を有する分枝状をなすポリオルガノシロキサン骨格を有するものであることが好ましい。
これにより、得られる接合膜を、特に膜強度に優れたものとすることができる。
In the bonding method of the present invention, the silicone material has a unit structure represented by the following chemical formula (1) at the branch portion, and at least one of the following chemical formula (2) and the following chemical formula (3) at the connecting portion. It has a unit structure represented and has a branched polyorganosiloxane skeleton having a unit structure represented by at least one of the following chemical formula (4) and the following chemical formula (5) at the terminal portion. preferable.
Thereby, the obtained bonding film can be made particularly excellent in film strength.
本発明の接合方法では、前記シリコーン材料は、前記分枝状をなすポリオルガノシロキサン骨格を有するものに、トリメチロールプロパンおよびテレフタル酸がエステル化反応することにより得られたポリエステル樹脂が脱水縮合反応して得られるポリエステル変性シリコーン材料であることが好ましい。
これにより、接合膜は、特に優れた膜強度を発揮するものとなる。
In the bonding method of the present invention, the silicone material has a branched polyorganosiloxane skeleton, and a polyester resin obtained by an esterification reaction of trimethylolpropane and terephthalic acid undergoes a dehydration condensation reaction. It is preferable that it is a polyester-modified silicone material obtained in this way.
As a result, the bonding film exhibits particularly excellent film strength.
本発明の接合方法では、前記シリコーン材料は、前記分枝状をなすポリオルガノシロキサン骨格を有するものに、エポキシ樹脂が付加反応して得られるエポキシ変性シリコーン材料であることが好ましい。
これにより、接合膜は、特に優れた膜強度を発揮するものとなる。
本発明の接合方法では、前記第2の基材に対する前記水酸基導入処理は、プラズマ処理およびコロナ放電処理のうちの少なくとも1種であることが好ましい。
これにより、第2の基材の表面により選択的に水酸基を導入することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the silicone material is an epoxy-modified silicone material obtained by an addition reaction of an epoxy resin with the branched polyorganosiloxane skeleton.
As a result, the bonding film exhibits particularly excellent film strength.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the hydroxyl group introduction treatment for the second base material is at least one of plasma treatment and corona discharge treatment.
Thereby, a hydroxyl group can be selectively introduced into the surface of the second substrate.
本発明の接合方法では、前記極性溶媒は、水またはアルコール類であることが好ましい。
これにより、切断されたアラミド樹脂を、極性溶媒とともに第2の基材上から確実に除去することができる。
In the bonding method of the present invention, the polar solvent is preferably water or alcohols.
Thereby, the cut aramid resin can be reliably removed from the second substrate together with the polar solvent.
本発明の接合方法では、前記第1の基材は、金属系材料を主材料として構成されることが好ましい。
このような金属材料で構成される第1の基材は、その表面の粗さ曲線の最大高さRz(JIS B 0651に規定)が、通常、100nm以上と、表面の凹凸が大きいものであるため、本発明のように液状材料を用いて液状被膜を形成した後に接合膜を形成する構成とすることで、得られる接合膜の表面を平坦化されたものとすることができる。
本発明の接合体は、本発明の接合方法により、前記第1の基材と前記第2の基材とを、前記接合膜を介して接合してなることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い接合体が得られる。
In the joining method of the present invention, it is preferable that the first base material is composed of a metal-based material as a main material.
The first base material composed of such a metal material has a surface roughness curve with a maximum height Rz (specified in JIS B 0651), which is usually 100 nm or more and has large surface irregularities. Therefore, the surface of the obtained bonding film can be flattened by forming the bonding film after forming the liquid film using the liquid material as in the present invention.
The joined body of the present invention is characterized in that the first base material and the second base material are joined through the joining film by the joining method of the present invention.
Thereby, a highly reliable joined body is obtained.
以下、本発明の接合方法および接合体を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<接合方法>
本発明の接合方法は、[1]第1の基材21を用意し、第1の基材21にシリコーン材料を含有する液状材料を供給することにより、液状被膜30を形成する工程と、[2]液状被膜を乾燥および/または硬化して、第1の基材21に、接合膜3を形成する工程と、[3]アラミド系樹脂を主材料として構成される第2の基材22の表面に、水酸基を導入する水酸基導入処理を施した後に、前記水酸基導入処理を施した第2の基材の表面に極性溶媒を接触させる工程と[4]第1の基材21に形成された接合膜3にエネルギーを付与することにより、接合膜3の表面および表面付近に接着性を発現させる工程と、[5]接着性が発現した接合膜3を介して第1の基材21と第2の基材22とを接触させ、第1の基材21と第2の基材22とが接合膜3を介して接合された接合体1を得る工程とを有する。
Hereinafter, a joining method and a joined object of the present invention are explained in detail based on a suitable embodiment shown in an accompanying drawing.
<Join method>
The bonding method of the present invention includes: [1] preparing a
以下、この本発明の接合方法を、工程ごとに詳述する。
図1および図2は、本発明の接合方法の実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図1、図2中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
[1]まず、第1の基材21を用意し、第1の基材21にシリコーン材料を含有する液状材料を供給することにより、液状被膜30を形成する。
Hereinafter, the joining method of the present invention will be described in detail for each step.
1 and 2 are views (longitudinal sectional views) for explaining an embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 1 and 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
[1] First, the
[1−1]まず、第1の基材21を用意する。
第1の基材21の各構成材料は、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリブテン−1、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンテレフタレート(PCT)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、Fe、Ni、Co、Cr、Mn、Zn、Pt、Au、Ag、Cu、Pd、Al、W、Ti、V、Mo、Nb、Zr、Pr、Nd、Smのような金属、またはこれらの金属を含む合金、炭素鋼、ステンレス鋼、インジウム錫酸化物(ITO)、ガリウムヒ素のような金属系材料、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンのようなシリコン系材料、ケイ酸ガラス(石英ガラス)、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛(アルカリ)ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス系材料、アルミナ、ジルコニア、MgAl2O4、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス系材料、グラファイトのような炭素系材料、またはこれらの各材料の1種または2種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。これらの中でも、金属系材料(特に、ステンレス鋼)を主材料として構成される第1の基材21に液状被膜30を形成する構成とするのが好ましい。このような材料で構成される第1の基材21は、その接合面23の粗さ曲線の最大高さRz(JIS B 0651に規定)が、通常、100nm以上と、表面の凹凸が大きいものであるため、上記のように液状材料35を用いて液状被膜30を形成した後、後工程において接合膜3を形成する構成とすることで、得られる接合膜3の表面32を平坦化されたものとすることができる。
[1-1] First, the
Each constituent material of the
また、第1の基材21の形状は、接合膜3を支持する面を有するような形状であればよく、例えば、板状(層状)、塊状(ブロック状)、棒状等とされる。
なお、本実施形態では、図1、2に示すように、第1の基材21が板状をなしている。
この場合、第1の基材21の平均厚さは、特に限定されないが、0.01〜10mm程度であるのが好ましく、0.1〜3mm程度であるのがより好ましい。
Moreover, the shape of the
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
In this case, the average thickness of the
なお、必要に応じて、第1の基材21の接合面23には、液状材料35を供給するのに先立って、形成される接合膜3との密着性を高める表面処理を施す。これにより、接合面23を清浄化および活性化され、接合面23に対して接合膜3が化学的に作用し易くなる。その結果、後述する工程において、接合面23上に接合膜3を形成したとき、接合面23と接合膜3との接合強度を高めることができる。
If necessary, the
この表面処理としては、特に限定されないが、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。
また、第1の基材21は、その表面に、Niめっきのようなめっき処理、クロメート処理のような不働態化処理、または窒化処理等を施したものであってもよい。
This surface treatment is not particularly limited, for example, physical treatment such as sputtering treatment, blast treatment, plasma treatment using oxygen plasma, nitrogen plasma, corona discharge treatment, etching treatment, electron beam irradiation treatment, Examples thereof include a chemical surface treatment such as ultraviolet irradiation treatment, ozone exposure treatment, or a combination thereof.
Moreover, the
なお、表面処理を施す第1の基材21が、樹脂材料(高分子材料)で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。
また、表面処理として、特にプラズマ処理または紫外線照射処理を行うことにより、接合面23を、より清浄化および活性化することができる。その結果、接合面23と接合膜3との接合強度を特に高めることができる。
In addition, when the
In addition, the
また、第1の基材21の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、接合膜3との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第1の基材21の構成材料としては、例えば、前述したような各種金属材料、各種シリコン材料、各種ガラス材料等を主材料とするものが挙げられる。
このような材料で構成された第1の基材21は、その表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、より多くの水酸基が結合(露出)している。したがって、このような酸化膜で覆われた第1の基材21を用いることにより、上記のような表面処理を施さなくても、第1の基材21の接合面23と接合膜3との接合強度を高めることができる。
In addition, depending on the constituent material of the
The surface of the
なお、この場合、第1の基材21の全体が上記のような材料で構成されていなくてもよく、少なくとも接合膜3を形成する接合面23付近が上記のような材料で構成されていればよい。
また、表面処理に代えて、第1の基材21の接合面23に、あらかじめ、中間層を形成しておいてもよい。
この中間層は、いかなる機能を有するものであってもよく、例えば、接合膜3との密着性を高める機能、クッション性(緩衝機能)、応力集中を緩和する機能等を有するものが好ましい。このような中間層上に接合膜3を成膜することにより、最終的に、信頼性の高い接合体1を得ることができる。
In this case, the entire
Instead of the surface treatment, an intermediate layer may be formed in advance on the
The intermediate layer may have any function. For example, a layer having a function of improving adhesion to the
かかる中間層の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタンのような金属系材料、金属酸化物、シリコン酸化物のような酸化物系材料、金属窒化物、シリコン窒化物のような窒化物系材料、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボンのような炭素系材料、シランカップリング剤、チオール系化合物、金属アルコキシド、金属−ハロゲン化合物のような自己組織化膜材料、樹脂系接着剤、樹脂フィルム、樹脂コーティング材、各種ゴム材料、各種エラストマーのような樹脂系材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これらの各材料で構成された中間層の中でも、酸化物系材料で構成された中間層によれば、第1の基材21と接合膜3との間の接合強度を特に高めることができる。
Examples of the constituent material of the intermediate layer include metal materials such as aluminum and titanium, metal oxides, oxide materials such as silicon oxide, metal nitrides, and nitride materials such as silicon nitride. Carbon materials such as graphite and diamond-like carbon, silane coupling agents, thiol compounds, metal alkoxides, self-assembled film materials such as metal-halogen compounds, resin adhesives, resin films, resin coating materials, Various rubber materials, resin materials such as various elastomers, and the like can be used, and one or more of these can be used in combination.
Further, among the intermediate layers made of these materials, the intermediate layer made of an oxide-based material can particularly increase the bonding strength between the
[1−2]次いで、シリコーン材料を含有する液状材料35を、第1の基材21の接合面23上に供給する。これにより、図1(a)に示すように、第1の基材21上に、液状被膜30が形成される。
ここで、接合面23に液状材料35を付与する方法としては、例えば、浸漬法、液滴吐出法(例えば、インクジェット法)、スピンコート法、ドクターブレード法、バーコート法、刷毛塗り等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
[1-2] Next, a
Here, examples of a method for applying the
この液状材料35は、シリコーン材料を含有するものであるが、シリコーン材料単独で、液状をなし目的とする粘度範囲である場合、シリコーン材料をそのまま液状材料35として用いることができる。また、シリコーン材料単独で、固形状または高粘度の液状をなす場合には、液状材料35として、シリコーン材料の溶液または分散液を用いることができる。
The
シリコーン材料を溶解または分散するための溶媒または分散媒としては、例えば、アンモニア、水、過酸化水素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソブタノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等を用いることができる。 Examples of the solvent or dispersion medium for dissolving or dispersing the silicone material include inorganic solvents such as ammonia, water, hydrogen peroxide, carbon tetrachloride, and ethylene carbonate, and ketone solvents such as methyl ethyl ketone (MEK) and acetone. Alcohol solvents such as methanol, ethanol and isobutanol, ether solvents such as diethyl ether and diisopropyl ether, cellosolve solvents such as methyl cellosolve, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and pentane, toluene, xylene, benzene, etc. Aromatic hydrocarbon solvents, aromatic heterocyclic compound solvents such as pyridine, pyrazine, furan, amide solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF), halogen compound solvents such as dichloromethane and chloroform, ethyl acetate Esters such as methyl acetate Various organic solvents such as solvents, sulfur compound solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO), sulfolane, nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile, acrylonitrile, organic acid solvents such as formic acid, trifluoroacetic acid, or the like A mixed solvent containing can be used.
また、次工程[2]において、シリコーン材料中に含まれる水酸基同士を脱水縮合反応させることにより液状被膜30を硬化させる際に、この脱水縮合反応を促進させるための触媒が、液状材料35中に添加されていてもよい。この触媒としては、特に限定されないが、例えば、テトラブチルオルソチタネート、テトライソプロピルオルソチタネートのようなチタン系触媒、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)のようなアルミ系触媒、および、リン酸、メタリン酸、ポリリン酸のようなリン酸系触媒等が挙げられる。
シリコーン材料は、液状材料35中に含まれ、次工程[2]において、この液状材料35を乾燥および/または硬化させることにより形成される接合膜3の主材料となるものである。
In the next step [2], when the
The silicone material is contained in the
なお、以下では、第1の基材21上に設けられた液状被膜30(液状材料35)を乾燥および/または硬化させること、すなわち、液状被膜30(液状材料35)中に含まれるシリコーン材料を硬化させるとともに、液状被膜30(液状材料35)中に溶媒または分散媒が含まれる場合には、脱溶媒または脱分散媒により液状被膜30(液状材料35)を乾燥させることを、単に「液状被膜30(液状材料35)の乾燥・硬化」と言うこともある。
In the following, the liquid film 30 (liquid material 35) provided on the
ここで、「シリコーン材料」としては、特に限定されないが、本発明では、液状材料35中に含まれ、次工程[3]において、この液状材料35を乾燥・硬化させることにより形成される接合膜3の主材料となるものであり、分枝部において下記化学式(1)で表わされる単位構造を有し、連結部において下記化学式(2)および下記化学式(3)のうちの少なくとも一方で表わされる単位構造を有し、末端部において下記化学式(4)および下記化学式(5)のうちの少なくとも一方で表わされる単位構造を有する分枝状をなすポリオルガノシロキサン骨格を有するものが好適に用いられる。
Here, the “silicone material” is not particularly limited, but in the present invention, it is contained in the
なお、シロキサン残基とは、酸素原子を介して隣接する構造単位が有するケイ素原子に結合しており、シロキサン結合を形成している置換基のことを表す。具体的には、−O−(Si)構造(Siは隣接する構造単位が有するケイ素原子)となっている。
このようにシリコーン材料すなわちポリオルガノシロキサン骨格が、分枝状をなしていることにより、次工程[2]において、液状材料35中に含まれるこの化合物の分枝鎖同士が互いに絡まり合うようにして接合膜3が形成されることから、得られる接合膜3は特に膜強度に優れたものとなる。
The siloxane residue is a substituent that is bonded to a silicon atom of an adjacent structural unit through an oxygen atom and forms a siloxane bond. Specifically, it has an —O— (Si) structure (Si is a silicon atom of an adjacent structural unit).
Since the silicone material, that is, the polyorganosiloxane skeleton is thus branched, in the next step [2], the branched chains of this compound contained in the
また、シリコーン材料は、その分子量が、1×104〜1×106程度のものであるのが好ましく、1×105〜1×106程度のものであるのがより好ましい。分子量をかかる範囲内に設定することにより、液状材料35の粘度を上述したような範囲内に比較的容易に設定することができる。
また、シリコーン材料は、その化合物中、すなわち、連結部または末端部において、上記一般式(2)、上記一般式(4)、上記一般式(5)で表わされる単位構造をなすことにより、シラノール基を複数有するものとなる。これにより、次工程[2]において、液状被膜30を乾燥・硬化させて接合膜3を得る際に、シリコーン材料中に残存しているシラノール基に含まれる水酸基同士が結合することとなり、得られる接合膜3の膜強度がさらに優れたものとなる。
Further, the molecular weight of the silicone material is preferably about 1 × 10 4 to 1 × 10 6, more preferably about 1 × 10 5 to 1 × 10 6 . By setting the molecular weight within such a range, the viscosity of the
Further, the silicone material has a silanol by forming a unit structure represented by the general formula (2), the general formula (4), or the general formula (5) in the compound, that is, at the connecting portion or the terminal portion. It has a plurality of groups. Thereby, in the next step [2], when the
また、第1の基材21として、前述したように、その接合面(表面)23から水酸基が露出しているものを用いた場合には、シリコーン材料中に残存している水酸基と、第1の基材21が備える水酸基とが結合することから、シリコーン材料を物理的な結合ばかりでなく、化学的な結合によっても第1の基材21に結合させることができる。その結果、接合膜3は、第1の基材21の接合面23に対して、強固に結合したものとなる。
Further, as described above, when the
また、シリコーン材料は、その化合物中において、上記一般式(1)、上記一般式(2)および上記一般式(4)で表わされる単位構造が備える、R1のうちの少なくとも1つは、フェニル基であるのが好ましい。これにより、シラノール基の反応性がより向上するため、隣接するシリコーン材料が有する水酸基同士の結合がより円滑に行われるようになる。また、接合膜3中にフェニル基が含まれる構成とすることにより、形成される接合膜3をより膜強度に優れたものとし得るという利点も得られる。
In the compound, the silicone material has a unit structure represented by the general formula (1), the general formula (2), and the general formula (4), and at least one of R 1 is phenyl A group is preferred. Thereby, since the reactivity of a silanol group improves more, the coupling | bonding of the hydroxyl groups which an adjacent silicone material has comes to be performed more smoothly. Further, by adopting a configuration in which the
さらに、上記一般式(1)、上記一般式(2)および上記一般式(4)で表わされる単位構造が備えるR1のうちのフェニル基でないR1はメチル基となっている。基R1がメチル基である化合物は、比較的入手が容易で、かつ安価であるとともに、後工程[4]において、接合膜3にエネルギーを付与することにより、メチル基が容易に切断されて、その結果として、接合膜3に確実に接着性を発現させることができる。
Furthermore, the above-mentioned general formula (1), R 1 is not a phenyl group of the above general formula (2) and the general formula (4) R 1 in which the unit structure represented comprises at has a methyl group. A compound in which the group R 1 is a methyl group is relatively easily available and inexpensive, and the methyl group is easily cleaved by applying energy to the
また、前記シリコーン材料は、比較的柔軟性に富む材料である。そのため、後工程[5]において、接合膜3を介して第1の基材21に第2の基材22を接合して接合体1を得る際に、各基材21、22間に生じる熱膨張に伴う応力を確実に緩和することができる。これにより、最終的に得られる接合体1において、各基材21、22と接合膜3との界面で剥離が生じるのを確実に防止することができる。
Further, the silicone material is a material having a relatively high flexibility. Therefore, in the post-process [5], the heat generated between the
さらに、前記シリコーン材料は、耐薬品性に優れているため、薬品類等に長期にわたって曝されるような部材の接合に際して効果的に用いることができる。具体的には、例えば、樹脂材料を浸食し易い有機系インクが用いられる工業用インクジェットプリンタの液滴吐出ヘッドを製造する際に、接合膜3を用いて接合すれば、その耐久性を確実に向上させることができる。また、前記シリコーン材料は、耐熱性にも優れていることから、高温下に曝されるような部材の接合に際しても効果的に用いることができる。
また、前記シリコーン材料は、上述した分枝状をなすポリオルガノシロキサン骨格を有するものに、ポリエステル樹脂が脱水縮合反応することにより得られた「ポリエステル変性シリコーン材料」であってもよい。
Furthermore, since the silicone material is excellent in chemical resistance, it can be effectively used for joining members that are exposed to chemicals and the like for a long time. Specifically, for example, when manufacturing a droplet discharge head of an industrial inkjet printer that uses an organic ink that easily erodes a resin material, if the
The silicone material may be a “polyester-modified silicone material” obtained by a dehydration condensation reaction of a polyester resin with the above-described branched polyorganosiloxane skeleton.
なお、本明細書中において、「ポリエステル樹脂」とは、トリメチロールプロパンとテレフタル酸とがエステル化反応することにより得られた化合物をいい、1分子中に少なくとも2つの水酸基を備えるものが好適に用いられる。
このようなポリエステル樹脂を、前述したシリコーン材料と縮合反応させると、ポリエステル樹脂が有する水酸基とシリコーン材料が有するシラノール基(水酸基)とが脱水縮合反応し、これにより、シリコーン材料にポリエステル樹脂が連結されたポリエステル変性シリコーン材料が得られる。
In the present specification, “polyester resin” means a compound obtained by an esterification reaction of trimethylolpropane and terephthalic acid, and preferably has at least two hydroxyl groups in one molecule. Used.
When such a polyester resin is subjected to a condensation reaction with the above-described silicone material, a hydroxyl group of the polyester resin and a silanol group (hydroxyl group) of the silicone material undergo a dehydration condensation reaction, whereby the polyester resin is linked to the silicone material. A polyester-modified silicone material is obtained.
なお、テレフタル酸とトリメチロールプロパンとをエステル化反応させる際の、それぞれの含有量は、テレフタル酸が有するカルボキシル基よりもトリメチロールプロパンが有する水酸基よりも多くなるように設定する。これにより、合成されるポリエステル樹脂は、その1分子中において、少なくとも2つの水酸基を備えるものとなる。
以上のことを考慮してテレフタル酸とトリメチロールプロパンとから得られるポリエステル樹脂としては、例えば、下記一般式(6)で表わされる化合物が挙げられる。
In addition, each content at the time of carrying out esterification reaction of a terephthalic acid and a trimethylol propane is set so that it may become more than the hydroxyl group which a trimethylol propane has rather than the carboxyl group which a terephthalic acid has. Thereby, the synthesized polyester resin has at least two hydroxyl groups in one molecule.
Considering the above, examples of the polyester resin obtained from terephthalic acid and trimethylolpropane include compounds represented by the following general formula (6).
このようなポリエステル樹脂は、その分子中に、テレフタル酸に由来するフェニレン基が含まれることとなる。かかる構成のポリエステル樹脂を含有するポリエステル変性シリコーン材料を用いて接合膜3を形成すると、形成される接合膜3は、ポリエステル樹脂中にフェニレン基が含まれることに起因して、特に優れた膜強度を発揮するものとなる。
また、このようなポリエステル樹脂をポリエステル変性シリコーン材料が備えていると、ポリエステル変性シリコーン材料は、通常、螺旋構造をなしているポリオルガノシロキサン骨格から、ポリエステル樹脂が露出するような状態で存在していることとなる。そのため、次工程[2]において、液状被膜30を乾燥・硬化させて接合膜3を得る際に、隣接するポリエステル変性シリコーン材料が備えるポリエステル樹脂同士が互いに接触する機会が増大することとなる。その結果、隣接するポリエステル変性シリコーン材料中において、ポリエステル樹脂同士が絡まり合ったり、これらが備える水酸基同士が脱水縮合して化学的に結合したりするため、得られる接合膜3の膜強度をより確実に向上させることができる。
Such a polyester resin contains a phenylene group derived from terephthalic acid in its molecule. When the
Further, when such a polyester resin is provided in the polyester-modified silicone material, the polyester-modified silicone material usually exists in a state where the polyester resin is exposed from the polyorganosiloxane skeleton having a spiral structure. Will be. Therefore, in the next step [2], when the
また、第1の基材21として、前述したように、その接合面(表面)23から水酸基が露出しているものを用いた場合には、ポリエステル樹脂に残存している水酸基と、第1の基材21が備える水酸基とが脱水縮合反応により結合することから、ポリエステル変性シリコーン材料を物理的な結合ばかりでなく、化学的な結合によっても第1の基材21に結合させることができる。その結果、接合膜3は、第1の基材21の接合面23に対して、強固に結合されたものとなる。さらに、ポリエステル樹脂が備えるケトン基と、第1の基材21が備える水酸基との間で水素結合が生じることから、かかる結合によっても、接合膜3は、第1の基材21の接合面23に対して、強固に接合されたものとなる。
Further, as described above, when the
また、前記シリコーン材料は、上述した分枝状をなすポリオルガノシロキサン骨格を有するものに、エポキシ樹脂が付加反応することにより得られた「エポキシ変性シリコーン材料」であってもよい。
なお、本明細書中において、「ポリエステル樹脂」とは、その末端にエポキシ基を備える化合物をいい、エポキシ基を備えるモノマー、オリゴマーまたはポリマーの何れであっても良く、1分子中に少なくとも2つのエポキシ基を備えるものが好適に用いられる。
The silicone material may be an “epoxy-modified silicone material” obtained by an addition reaction of an epoxy resin with the above-described branched polyorganosiloxane skeleton.
In the present specification, “polyester resin” refers to a compound having an epoxy group at its end, and may be any of a monomer, an oligomer or a polymer having an epoxy group, and at least two in one molecule. Those having an epoxy group are preferably used.
このようなエポキシ樹脂を、シリコーン材料に付加反応させると、エポキシ樹脂が有するエポキシ基とシリコーン材料が有するシラノール基(水酸基)とが付加反応し、これにより、シリコーン材料にエポキシ樹脂が連結されたエポキシ変性シリコーン材料が得られる。
また、エポキシ樹脂は、その分子中に、フェニレン基を有しているのが好ましい。かかる構成のエポキシ樹脂を含有するエポキシ変性シリコーン材料を用いて接合膜3を形成すると、形成される接合膜3は、エポキシ樹脂中にフェニレン基が含まれることに起因して、特に優れた膜強度を発揮するものとなる。
When such an epoxy resin is subjected to an addition reaction with a silicone material, an epoxy group possessed by the epoxy resin and a silanol group (hydroxyl group) possessed by the silicone material undergo an addition reaction, whereby an epoxy resin in which the epoxy resin is linked to the silicone material. A modified silicone material is obtained.
The epoxy resin preferably has a phenylene group in its molecule. When the
さらに、エポキシ樹脂は、その分子構造が直鎖型の構造をなすものであるのが好ましい。ここで、エポキシ樹脂が連結するシリコーン材料は、通常、その主骨格であるポリオルガノシロキサン骨格が螺旋構造をなしている。そのため、このシリコーン材料に連結するエポキシ樹脂は、螺旋状をなすシリコーン材料から露出(突出)するような状態で存在することになる。そのため、エポキシ樹脂の分子構造が直鎖型のものであると、次工程[2]において、液状被膜30を乾燥・硬化させて接合膜3を得る際に、隣接するエポキシ変性シリコーン材料が備えるエポキシ樹脂同士が互いに接触する機会を増大させることができる。その結果、エポキシ変性シリコーン材料中において、エポキシ樹脂同士が絡まり合ったり、これらが備えるエポキシ基同士が開環重合して化学的に結合したりするため、得られる接合膜3の膜強度を確実に向上させることができる。
Furthermore, it is preferable that the epoxy resin has a linear structure in its molecular structure. Here, the silicone material to which the epoxy resin is connected usually has a polyorganosiloxane skeleton which is the main skeleton having a helical structure. Therefore, the epoxy resin connected to the silicone material exists in a state where it is exposed (protruded) from the spiral silicone material. Therefore, when the molecular structure of the epoxy resin is linear, in the next step [2], when the
また、第1の基材21として、前述したように、その接合面(表面)23から水酸基が露出しているものを用いた場合には、エポキシ変性シリコーン材料が備えるエポキシ樹脂が直鎖型のものであると、エポキシ樹脂に残存しているエポキシ基と、第1の基材21が備える水酸基との間での付加反応の反応率が向上することから、エポキシ変性シリコーン材料を物理的な結合ばかりでなく、化学的な結合によっても第1の基材21により確実に結合させることができる。その結果、接合膜3は、第1の基材21の接合面23に対して、より強固に結合されたものとなる。
以上のことを考慮すると、エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく用いられ、具体的には、下記一般式(9)で表わされるビスフェノールA型エポキシ樹脂が挙げられる。
Further, as described above, when the
Considering the above, as the epoxy resin, for example, a bisphenol type epoxy resin is preferably used, and specifically, a bisphenol A type epoxy resin represented by the following general formula (9) can be mentioned.
なお、ビスフェノール型エポキシ樹脂は、耐薬品性に優れているため、エポキシ樹脂としてビスフェノール型エポキシ樹脂を備える接合膜3は、薬品類等に長期にわたって曝されるような部材の接合に効果的に用いられ、後述する工業用インクジェットプリンタの液滴吐出ヘッドの部材の接合に好適に適用される。また、ビスフェノール型エポキシ樹脂は、耐熱性にも優れていることから、高温下に曝されるような部材の接合に際しても効果的に用いられる。
In addition, since the bisphenol type epoxy resin is excellent in chemical resistance, the
なお、液状材料35中には、エポキシ変性シリコーン材料の他に、添加剤が含まれていても良い。このような添加剤としては、例えば、各種アミン化合物や、各種酸化合物が挙げられる。かかる添加剤が含まれていると、エポキシ樹脂が備えるエポキシ基に対して、この添加剤が結合することとなり、この添加剤中に2以上のアミノ基やカルボキシル基が含まれていると、添加剤を介してエポキシ基同士を結合できるようになる。そのため、上述したエポキシ基同士の結合がより生じ易くなるため、得られる接合膜3の膜強度をより確実に向上させることができる。
The
これらの中でも、添加剤としては、カルボキシル基を含む酸化合物であるのが好ましい。これにより、次工程[2]において、液状被膜30を乾燥・硬化させて得られる接合膜3中に、ケトン基が含まれることとなる。そのため、第1の基材21として、前述したように、その接合面(表面)23から水酸基が露出しているものを用いた場合、接合膜3が備えるケトン基と、第1の基材21が備える水酸基との間で水素結合が生じることから、かかる結合によって、接合膜3は、第1の基材21の接合面23に対して、より強固に接合されたものとなる。
Among these, the additive is preferably an acid compound containing a carboxyl group. As a result, in the next step [2], the
[2]次に、第1の基材21上に供給された液状材料35、すなわち、液状被膜30を乾燥および/または硬化させる。すなわち、液状材料35中に溶媒または分散媒が含まれる場合には、液状被膜30を乾燥させるとともに、液状被膜30中に含まれるシリコーン材料を硬化させる。これにより、図1(b)に示すように、第1の基材21上に接合膜3が形成される。
液状被膜30を乾燥・硬化させる方法としては、特に限定されないが、液状被膜30を加熱する方法が好ましく用いられる。かかる方法によれば、液状被膜30を加熱するという単純な方法で、液状被膜30の乾燥・硬化を容易かつ確実に行うことができる。
[2] Next, the
The method for drying and curing the
すなわち、液状被膜30を加熱するという単純な方法で、液状被膜30中に溶媒または分散媒が含まれる場合には、液状被膜30中から脱溶媒または脱分散媒することにより液状被膜30を乾燥させることができるとともに、シリコーン材料中に含まれる水酸基を脱水縮合反応させることにより乾燥した液状被膜30を硬化させることができる。
以上のように、液状被膜30を乾燥・硬化させて接合膜3を形成すると、その膜中において、シリコーン材料中に含まれる水酸基同士が脱水縮合反応して化学的に連結されることから、接合膜3を優れた膜強度を有するものとすることができる。
That is, when the
As described above, when the
さらに、接合膜3と第1の基材21との界面において、シリコーン材料中に含まれる水酸基と第1の基材21の表面から露出する水酸基との間で脱水縮合反応による化学的な結合が生じる。
また、シリコーン材料としてポリエステル変性シリコーン材料を用いた場合、ポリエステル変性シリコーン材料中に含まれるケトン基と第1の基材21の表面から露出する水酸基との間で水素結合が生じることから、第1の基材21に対する密着性に優れた接合膜3を形成することができる。
Further, at the interface between the
Further, when a polyester-modified silicone material is used as the silicone material, a hydrogen bond is generated between the ketone group contained in the polyester-modified silicone material and the hydroxyl group exposed from the surface of the
液状被膜30を加熱する際の温度は、25℃以上であるのが好ましく、150〜250℃程度であるのがより好ましい。
また、加熱する時間は、0.5〜48時間程度であるのが好ましく、15〜30時間程度であるのがより好ましい。
かかる条件で液状被膜30を乾燥・硬化させることにより、次工程[4]において、エネルギーを付与することにより接着性が好適に発現する接合膜3を確実に形成することができる。
The temperature at which the
The heating time is preferably about 0.5 to 48 hours, and more preferably about 15 to 30 hours.
By drying and curing the
さらに、加熱する際の雰囲気の圧力は、大気圧であってもよいが、減圧であるのが好ましい。具体的には、減圧の程度は、133.3×10−5〜1333Pa(1×10−5〜10Torr)程度であるのが好ましく、133.3×10−4〜133.3Pa(1×10−4〜1Torr)程度であるのがより好ましい。これにより、接合膜3の膜密度が高まり、すなわち、接合膜3が緻密化して、接合膜3をより優れた膜強度を有するものとすることができる。
以上のように、接合膜3を形成する際の条件を適宜設定することにより、形成される接合膜3の膜強度等を所望のものとすることができる。
Furthermore, the atmospheric pressure during heating may be atmospheric pressure, but is preferably reduced pressure. Specifically, the degree of decompression is preferably about 133.3 × 10 −5 to 1333 Pa (1 × 10 −5 to 10 Torr), preferably 133.3 × 10 −4 to 133.3 Pa (1 × 10 -4 to 1 Torr) is more preferable. Thereby, the film density of the
As described above, the film strength and the like of the formed
接合膜3の平均厚さは、10〜10000nm程度であるのが好ましく、3000〜6000nm程度であるのがより好ましい。供給する液状材料35の量を適宜設定して、形成される接合膜3の平均厚さを前記範囲内とすることにより、第1の基材21と第2の基材22とを接合した接合体の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、より強固に接合することができる。
すなわち、接合膜3の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、接合膜3を介した第1の基材21と第2の基材22との接合に十分な接合強度が得られないおそれがある。一方、接合膜3の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、接合体の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
The average thickness of the
That is, when the average thickness of the
さらに、接合膜3の平均厚さをかかる範囲とすることにより、接合膜3がある程度弾性に富むものとなることから、後工程[5]において、第1の基材21と第2の基材22とを接合する際に、接合膜3と接触させる第2の基材22の接合面24にパーティクル等が付着していても、このパーティクルを接合膜3で取り囲むようにして接合膜3と接合面24とが接合することとなる。そのため、このパーティクルが存在することによって、接合膜3と接合面24との界面における接合強度が低下したり、この界面において剥離が生じたりするのを的確に抑制または防止することができる。
Further, by setting the average thickness of the
[3]次に、アラミド系樹脂を主材料として構成される第2の基材22を用意し、この第2の基材22に、水酸基を導入する水酸基導入処理を施した後に、水酸基導入処理を施した第2の基材22の表面に極性溶媒を接触させる。
[3−1]まず、アラミド系樹脂を主材料として構成される第2の基材22を用意する。
[3] Next, a
[3-1] First, a
アラミド系樹脂としては、特に限定されないが、例えば、テレフタル酸および/またはイソフタル酸からなる芳香族ジカルボン酸成分と、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテルおよび4,4’−ジアミノジフェニルエーテルのうちの少なくとも1種の芳香族ジアミン成分とに由来する芳香族ポリアミド、および芳香族ポリアミドイミド類およびその共重合体が挙げられる。 The aramid resin is not particularly limited. For example, an aromatic dicarboxylic acid component composed of terephthalic acid and / or isophthalic acid, 1,4-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, and 3,4′-diaminodiphenyl ether And aromatic polyamide derived from at least one aromatic diamine component of 4,4′-diaminodiphenyl ether, and aromatic polyamideimides and copolymers thereof.
また、第2の基材22の形状は、第1の基材21と同様に、接合膜3を支持する面を有するような形状であればよく、例えば、板状(層状)、塊状(ブロック状)、棒状等とされる。
また、本実施形態では、図1、2に示すように、第2の基材22が板状(フィルム状)をなしている。この場合、第2の基材22の平均厚さは、特に限定されないが、0.01〜10mm程度であるのが好ましく、0.1〜3mm程度であるのがより好ましい。
The shape of the
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
[3−2]次いで、図1(c)に示すように、第2の基材22に、その表面に水酸基を導入する水酸基導入処理を施す。
かかる処理を施して、第2の基材22の接合面24に水酸基を導入することにより、本工程[5]において、第1の基材21に形成された接合膜3と、第2の基材22の接合面24とが接触するように、これらを重ね合わせたとき、接合膜3の表面32に存在する水酸基と、第2の基材22の接合面24に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第1の基材21と第2の基材22とが接合されると推察される。
[3-2] Next, as shown in FIG. 1C, the
By performing this treatment and introducing a hydroxyl group into the
しかしながら、本発明者の検討により、第2の基材22として、アラミド系樹脂を主材料として構成されるものを用いた場合では、単に、第2の基材22の表面に水酸基を導入するだけでは、第1の基材21と第2の基材22との接合強度を向上させることができず、接合膜3と第2の基材22との接触面において剥離が生じることが判ってきた。
そして、本発明者は、さらに鋭意検討を重ねた結果、第2の基材22の表面への水酸基導入処理の後に、第2の基材22の表面に極性溶媒を接触させることにより、前記問題点を解消し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
なお、この第2の基材22の表面に極性溶媒を接触させる工程については、次工程[3−3]において説明する。
However, according to the study of the present inventor, when the
Then, as a result of further earnest studies, the present inventor brought the above-mentioned problem by bringing a polar solvent into contact with the surface of the
In addition, the process of making a polar solvent contact the surface of this
この水酸基導入処理としては、特に限定されないが、例えば、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられるが、中でも、プラズマ処理およびコロナ放電処理のうちの少なくとも1種を用いるのが好ましい。プラズマ処理またはコロナ放電処理によれば、第2の基材22の表面により選択的に水酸基を導入することができる。
The hydroxyl group introduction treatment is not particularly limited. For example, plasma treatment using oxygen plasma, nitrogen plasma, etc., corona discharge treatment, electron beam irradiation treatment, ultraviolet irradiation treatment, ozone exposure treatment, or a combination thereof. Among them, it is preferable to use at least one of plasma treatment and corona discharge treatment. According to the plasma treatment or the corona discharge treatment, a hydroxyl group can be selectively introduced from the surface of the
[3−3]次いで、図1(d)に示すように、第2の基材22の表面に極性溶媒を接触させる。
ここで、前述したように、第2の基材22として、アラミド系樹脂を主材料として構成されるものを用いた場合では、前記工程[3−2]において、単に、第2の基材22の表面に水酸基を導入するだけでは、第1の基材21と第2の基材22との接合強度を向上させることができなかった。これに対して、第2の基材22の表面への水酸基導入処理の後に、本工程[3−3]において第2の基材22の表面に極性溶媒を接触させることにより、第1の基材21と第2の基材22との接合強度を向上させることができる。
[3-3] Next, as shown in FIG. 1D, a polar solvent is brought into contact with the surface of the
Here, as described above, when the
これは、アラミド系樹脂を主材料として構成される第2の基材の特性上、前記工程[3−2]において、その表面に水酸基を導入すると、アラミド系樹脂が切断されることにより水酸基が導入されるため、その最表面において切断されたアラミド系樹脂が残存した状態となる。この状態で、第2の基材22と接合膜3とを接合させると、この切断されたアラミド系樹脂が起点(トリガー)となり、第2の基材22と接合膜3との接触面において剥離が生じることとなる。しかしながら、本工程[3−3]において、第2の基材22の表面に極性溶媒を接触させることにより、切断されたアラミド系樹脂を除去することができるため、切断されたアラミド系樹脂が起点となる接触面における剥離を、的確に抑制または防止することができるため、第1の基材21と第2の基材22との接合強度が向上すると推察される。
This is because, due to the characteristics of the second base material composed mainly of an aramid resin, when a hydroxyl group is introduced into the surface in the step [3-2], the aramid resin is cleaved so that a hydroxyl group is formed. Since it is introduced, the aramid resin cleaved at the outermost surface remains. When the
極性溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル等の単価アルコール、エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコールのようなアルコール類、酢酸、ギ酸、(メタ)アクリル酸のようなカルボン酸類、エチレンジアミン、ジエチルアミンのようなアミン類、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミドのようなアミド類、フェノール、p−ブチルフェノールのようなフェノール類、アセチルアセトン、マロン酸ジエチルのような活性メチレン化合物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、極性溶媒としては、水およびアルコール類のうちの少なくとも1種を主成分とするものが好ましい。切断されたアラミド系樹脂も水酸基を有していると考えられることから、水またはアルコール類を極性溶媒として用いることにより、極性溶媒中にこの水酸基を取り込むことができるため、極性溶媒とともに第2の基材22上から確実に除去することができる。
Examples of polar solvents include water, methanol, ethanol, propanol, butanol, benzyl alcohol, monohydric alcohols such as diethylene glycol monomethyl ether, alcohols such as polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin, acetic acid, formic acid, (meth) Carboxylic acids such as acrylic acid, amines such as ethylenediamine and diethylamine, formamide, amides such as N, N-dimethylformamide, phenols such as phenol and p-butylphenol, acetylacetone and diethyl malonate An active methylene compound etc. are mentioned, Among these, it can use combining 1 type (s) or 2 or more types. Especially, as a polar solvent, what has at least 1 sort (s) of water and alcohol as a main component is preferable. Since the cleaved aramid resin is also considered to have a hydroxyl group, by using water or alcohol as a polar solvent, the hydroxyl group can be incorporated into the polar solvent. It can be reliably removed from the
また、極性溶媒を第2の基材22の表面に接触させる方法としては、特に限定されないが、極性溶媒中に第2の基材22を浸漬する方法(浸漬法)、第2の基材22の表面に処理液を塗布する方法(塗布法)、第2の基材22の表面に処理液を噴霧(シャワー)する方法(噴霧法)等が挙げられるが、これらの中でも、浸漬法を用いるのが好ましい。浸漬法によれば、短時間に大量の第2の基材22を処理することができる。
Further, the method for bringing the polar solvent into contact with the surface of the
なお、この際の第2の基材22の表面自由エネルギーは、そのh成分が10mJ/m2以上、40mJ/m2以下であるのが好ましく、15mJ/m2以上、20mJ/m2以下であるのがより好ましい。
また、そのp成分が30mJ/m2以上、50mJ/m2以下であるのが好ましく、40mJ/m2以上、45mJ/m2以下であるのがより好ましい。
The surface free energy of the
Further, the
表面自由エネルギーの各成分を前記範囲内に設定することにより、第2の基材22の表面を適切な状態に維持することができるため、後工程[5]において、第1の基材21と第2の基材22とを優れた接合強度で接合することができる。
By setting each component of the surface free energy within the above range, the surface of the
なお、本明細書において、「表面自由エネルギーのh成分」とは、水素結合成分のことを言い、「表面自由エネルギーのp成分」とは、極性成分のことを言い、さらに、「表面自由エネルギーのd成分」とは、分散成分のことを言うこととする。また、これらの各成分は、例えば、接触角計により測定した接触角を表面自由エネルギー解析することにより測定することができる。 In the present specification, “h component of surface free energy” refers to a hydrogen bond component, “p component of surface free energy” refers to a polar component, and “surface free energy” The “d component” means a dispersion component. Each of these components can be measured, for example, by analyzing the surface free energy of the contact angle measured with a contact angle meter.
[4]次に、接合面23に形成された接合膜3の表面32に対してエネルギーを付与する。
接合膜3にエネルギーを付与すると、この接合膜3では、表面32付近の分子結合(例えば、Si−CH3結合や、Si−Phe)の一部が切断し、表面32が活性化されることに起因して、表面32付近に第2の基材22に対する接着性が発現する。
このような状態の第1の基材21は、第2の基材22と、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
[4] Next, energy is applied to the
When energy is applied to the
The
ここで、本明細書中において、表面32が「活性化された」状態とは、上述のように接合膜3の表面32の分子結合の一部、具体的には、例えば、シリコーン材料が備えるメチル基やフェニル基の一部が切断されて、接合膜3中に終端化されていない結合手(以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。)が生じた状態の他、この未結合手が水酸基(OH基)によって終端化された状態、さらに、これらの状態が混在した状態を含めて、接合膜3が「活性化された」状態と言うこととする。
Here, in the present specification, the state in which the
接合膜3に付与するエネルギーは、いかなる方法を用いて付与するものであってもよいが、例えば、接合膜3にプラズマを接触させる(プラズマエネルギーを付与する)方法、接合膜3にエネルギー線を照射する方法、接合膜3を加熱する方法、接合膜3に圧縮力(物理的エネルギー)を付与する方法、接合膜3をオゾンガスに曝す(化学的エネルギーを付与する)方法等が挙げられる。これにより、接合膜3の表面を効率よく活性化させることができる。
The energy applied to the
これらの中でも、接合膜3に対するエネルギーの付与は、図1(e)に示すように、特に、接合膜3にプラズマを接触させる方法を用いるのが好ましい。
ここで、接合膜3にエネルギーを付与する方法として、接合膜3にプラズマを接触させる方法が好ましく用いられる理由を説明するのに先立って、エネルギー線として紫外線を選択し、接合膜3に紫外線を照射する場合における問題点について説明する。
Among these, as shown in FIG. 1 (e), it is particularly preferable to apply energy to the
Here, prior to explaining why the method of bringing plasma into contact with the
A:接合膜3の表面32の活性化に長時間(例えば、1分〜数十分)を要する。また、紫外線照射を短時間にした場合、第1の基材21と第2の基材22とを接合する工程において、その接合に長時間(数十分以上)を要する。すなわち、接合体1を得るのに長時間を要する。
B:また、紫外線を用いた場合、この紫外線は、接合膜3を厚さ方向に透過し易い。このため、基材(本実施形態では、第1の基材21)の構成材料(例えば、樹脂材料)等によっては、基材の接合膜3との界面(接触面)において劣化が生じ、接合膜3が基材から剥離し易くなる。
A: It takes a long time (for example, 1 minute to several tens of minutes) to activate the
B: When ultraviolet rays are used, the ultraviolet rays are likely to pass through the
さらに、紫外線は、接合膜3の厚さ方向に透過する際に、接合膜3全体に作用し、その全体において、例えば、ポリジメチルシロキサン骨格が備えるメチル基が切断、除去される。すなわち、接合膜3中における有機成分の量が極端に低下し、その無機化が進行する。このため、有機成分の存在に起因する接合膜3の柔軟性が全体として低下し、得られる接合体1では、接合膜3の層内剥離が生じ易くなる。
Further, when ultraviolet rays are transmitted in the thickness direction of the
C:さらに、接合された接合体1を、第1の基材21を第2の基材22から剥離して、各基材21、22をそれぞれ分別してリサイクルや再利用に用いる場合、この操作は、接合体1に対して、剥離用エネルギーを付与することにより各基材21、22同士を剥離し得る。このとき、例えば、接合膜3中に残存するメチル基(有機成分)がポリジメチルシロキサン骨格から切断、除去され、切断された有機成分がガスとなる。このガス(ガス状の有機成分)は、接合膜3にへき乖を生じさせ、接合膜3が分割される。
C: Further, when the bonded body 1 is peeled off from the
しかしながら、紫外線を照射した場合、前述のように、接合膜3全体の無機化が進行するため、剥離用エネルギーを付与した場合でも、ガスになる有機成分が極めて少なく、接合膜3にへき乖が生じ難いという問題がある。
これに対して、接合膜3の表面32をプラズマに曝した場合では、接合膜3の表面32付近において、選択的に、この接合膜3を構成する材料の分子結合の一部、例えば、シリコーン材料が備えるメチル基やフェニル基の一部が切断される。
However, when the ultraviolet rays are irradiated, the
On the other hand, in the case where the
なお、このプラズマによる分子結合の切断は、プラズマの荷電に基づく化学的な作用のみならず、プラズマのペニング効果に基づく物理的な作用によって引き起こされるため、極めて短時間で生じる。したがって、接合膜3を、極めて短時間(例えば、数秒程度)で活性化させることが可能であり、結果として、接合体1を短時間で製造することができる。
Note that the breakage of the molecular bond by the plasma is caused not only by the chemical action based on the plasma charge but also by the physical action based on the plasma penning effect, and thus occurs in a very short time. Therefore, the
また、プラズマは、接合膜3の表面32に選択的に作用し、その内部にまで影響を及ぼし難い。このため、分子結合の切断は、接合膜3の表面32付近で選択的に生じる。すなわち、接合膜3は、その表面32付近で選択的に活性化される。しかがって、紫外線を用いて接合膜3を活性化させる場合の不都合(前述したようなBおよびCの不都合)が生じ難い。
このように、接合膜3の活性化にプラズマを用いることにより、接合体1において、接合膜3の層内剥離が生じ難く、第1の基材21を第2の基材22から剥離する場合には、この剥離操作を確実に行うことができる。
Further, the plasma selectively acts on the
As described above, when the plasma is used for the activation of the
また、紫外線照射により接合膜3を活性化させる場合、照射する紫外線の強度に依存する接合膜3の活性化の程度の変化が極めて大きい。このため、第1の基材21と第2の基材22との接合に適した程度に接合膜3を活性化させるのには、紫外線照射の厳密な条件管理が必要である。また、厳密な管理をしない場合、得られる接合体1間における、第1の基材21と第2の基材22との接合強度のバラつきが生じる。
In addition, when the
これに対して、プラズマにより接合膜3を活性化させる場合、接触させるプラズマの濃度(ラジカルもしくは活性種)に依存する接合膜3の活性化の程度の変化は穏やかである。したがって、第1の基材21と第2の基材22との接合に適した程度に接合膜3を活性化させるのに、プラズマを発生させる条件を厳密に管理する必要がない。換言すれば、接合膜3の活性化にプラズマを用いる場合、接合体1の製造条件の許容範囲が広い。また、厳密な管理をしなくとも、得られる接合体1間において、第1の基材21と第2の基材22との接合強度のバラつきが生じ難い。
さらに、紫外線照射により接合膜3を活性化させる場合、接合膜3の活性化すなわち接合膜3中の有機物の脱離に伴って、接合膜3自体が収縮(特に、膜厚の低下)するという問題がある。接合膜3が収縮した場合、第1の基材21と第2の基材22とを高い接合強度で接合することが困難となる。
On the other hand, when the
Further, when the
これに対して、プラズマにより接合膜3を活性化させる場合、前述したように、接合膜3の表面付近が選択的に活性化されるため、接合膜3の収縮はないか極めて少ない。したがって、接合膜3を比較的薄く形成した場合であっても、第1の基材21と第2の基材22とを高い接合強度で接合することができる。また、この場合、高い寸法精度の接合体1を得ることができるとともに、接合体1の薄型化を図ることも可能である。
以上のように、プラズマにより接合膜3を活性化させる場合には、紫外線により接合膜3を活性化させる場合に比べて、多くのメリットがある。
On the other hand, when the
As described above, when the
接合膜3に対するプラズマの接触は、減圧下で行うようにしてもよいが、大気圧下において行うのが好ましい。すなわち、接合膜3を大気圧プラズマで処理するのが好ましい。大気圧プラズマ処理によれば、接合膜3の周囲が減圧状態とならないので、プラズマの作用により、例えば、シリコーン材料のポリジメチルシロキサン骨格が備えるメチル基を切断、除去する際(接合膜3の活性化の際)に、この切断が不要に進行するのを防止することができる。
さらに、このような接合膜3に対するプラズマの接触は、遠隔処理を行うリモートプラズマ法を用いるのが好ましい。これにより、プラズマ生成時に微量に発生するプラズマ中の紫外線を、接合膜3に直接暴露せず、活性種だけによる接合膜3の処理が可能となる。
The plasma contact with the
Further, the plasma contact with the
[5]次に、接合膜3と第2の基材22とが密着するように、第1の基材21と第2の基材22とを重ね合わせる(図2(f)参照)。これにより、前記工程[3]において、第2の基材22の接合面24に適切な状態で水酸基が導入され、さらに、前記工程[4]において、接合膜3の表面32に第2の基材22に対する接着性が発現していることから、接合膜3と第2の基材22の接合面24とが化学的に結合する。その結果、第1の基材21と第2の基材22とが接合膜3を介して接合され、図2(g)に示すような接合体1が得られる。
[5] Next, the
このような接合方法によれば、高温(例えば、700℃以上)での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された第1の基材21および第2の基材22をも、接合に供することができる。
また、接合膜3を介して第1の基材21と第2の基材22とを接合しているため、各基材21、22の構成材料に制約がないという利点もある。
According to such a joining method, since the heat treatment at a high temperature (for example, 700 ° C. or higher) is not required, the
In addition, since the
以上のことから、本発明によれば、第1の基材21および第2の基材22の各構成材料の選択の幅をそれぞれ広げることができる。
ここで、本工程において、第1の基材21と第2の基材22とを接合するメカニズム、すなわち、接合膜3の表面32と第2の基材22接合面24とが接合するメカニズムについて説明する。
From the above, according to the present invention, the range of selection of each constituent material of the
Here, in this step, a mechanism for bonding the
本発明では、第2の基材22の接合面24に水酸基が露出している。そのため、本工程[5]において、第1の基材21に形成された接合膜3と、第2の基材22の接合面24とが接触するように、これらを重ね合わせたとき、接合膜3の表面32に存在する水酸基と、第2の基材22の接合面24に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第1の基材21と第2の基材22とが接合されると推察される。
また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合を伴って表面から切断される。その結果、第1の基材21と第2の基材22との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が結合する。これにより、第1の基材21と第2の基材22とがより強固に接合されると推察される。
In the present invention, hydroxyl groups are exposed on the
Further, the hydroxyl groups attracting each other by the hydrogen bond are cleaved from the surface with dehydration condensation depending on the temperature condition or the like. As a result, at the contact interface between the
また、第1の基材21の接合膜3の表面や内部、および、第2の基材22の接合面24や内部に、それぞれ終端化されていない結合手すなわち未結合手(ダングリングボンド)が存在している場合、第1の基材21と第2の基材22とを貼り合わせた時、これらの未結合手同士が再結合する。この再結合は、互いに重なり合う(絡み合う)ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成されることとなる。これにより、接合膜3と第2の基材22とが特に強固に接合される。
以上のようにして、図2(g)に示す接合体(本発明の接合体)1を得ることができる。
Further, bonds that are not terminated on the surface and inside of the
As described above, the joined body (joined body of the present invention) 1 shown in FIG. 2G can be obtained.
このようにして得られた接合体1は、第1の基材21と第2の基材22との間の厚さ方向および面方向の双方に対する接合強度を発揮するものとなる。
なお、第1の基材21と第2の基材22との間の厚さ方向の接合強度は、5MPa(50kgf/cm2)以上であるのが好ましく、10MPa(100kgf/cm2)以上であるのがより好ましい。このような厚さ方向に対する接合強度を有する接合体1は、その引っ張りに対する接合膜3の剥離を十分に防止し得るものとなる。また、本発明の接合方法によれば、第1の基材21と第2の基材22とが上記のような大きな接合強度で接合された接合体1を効率よく作製することができる。
なお、接合体1を得る際、または、接合体1を得た後に、この接合体1に対して、必要に応じ、以下の2つの工程([6A]および[6B])のうちの少なくとも1つの工程(接合体1の接合強度を高める工程)を行うようにしてもよい。これにより、接合体1の接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
The bonded body 1 obtained in this way exhibits bonding strength in both the thickness direction and the surface direction between the
In addition, it is preferable that the joining strength of the thickness direction between the
In addition, when obtaining the joined body 1 or after obtaining the joined body 1, at least one of the following two steps ([6A] and [6B]) is performed on the joined body 1 as necessary. One step (step of increasing the bonding strength of the bonded body 1) may be performed. Thereby, the joint strength of the joined body 1 can be further improved easily.
[6A] 図2(h)に示すように、得られた接合体1を、第1の基材21と第2の基材22とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、第1の基材21の表面および第2の基材22の表面に、それぞれ接合膜3の表面がより近接し、接合体1における接合強度をより高めることができる。
また、接合体1を加圧することにより、接合体1中の接合界面に残存していた隙間を押し潰して、接合面積をさらに広げることができる。これにより、接合体1における接合強度をさらに高めることができる。
[6A] As shown in FIG. 2 (h), the obtained bonded body 1 is pressurized in a direction in which the
Thereby, the surface of the
Further, by pressurizing the bonded body 1, the gap remaining at the bonded interface in the bonded body 1 can be crushed and the bonded area can be further expanded. Thereby, the joint strength in the joined body 1 can be further increased.
なお、この圧力は、第1の基材21および第2の基材22の各構成材料や各厚さ、接合装置等の条件に応じて、適宜調整すればよい。具体的には、第1の基材21の構成材料や各厚さ等に応じて若干異なるものの、5〜60MPa程度であるのが好ましく、20〜50MPa程度であるのがより好ましい。これにより、接合体1の接合強度を確実に高めることができる。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第1の基材21の各構成材料によっては、第1の基材21に損傷等が生じるおそれがある。
また、加圧する時間は、特に限定されないが、10秒〜30分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、接合体1を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
In addition, what is necessary is just to adjust this pressure suitably according to conditions, such as each constituent material of each of the
The time for pressurization is not particularly limited, but is preferably about 10 seconds to 30 minutes. In addition, what is necessary is just to change suitably the time to pressurize according to the pressure at the time of pressurizing. Specifically, the higher the pressure at which the bonded body 1 is pressed, the more the bonding strength can be improved even if the pressing time is shortened.
[6B] 図2(h)に示すように、得られた接合体1を加熱する。
これにより、接合体1における接合強度をより高めることができる。
このとき、接合体1を加熱する際の温度は、室温より高く、接合体1の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは25〜100℃程度とされ、より好ましくは50〜100℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、接合体1が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
[6B] As shown in FIG. 2H, the obtained bonded body 1 is heated.
Thereby, the joint strength in the joined body 1 can be further increased.
At this time, the temperature at the time of heating the bonded body 1 is not particularly limited as long as it is higher than room temperature and lower than the heat resistance temperature of the bonded body 1, but is preferably about 25 to 100 ° C., more preferably 50 to 100 ° C. About ℃. By heating at a temperature in such a range, it is possible to reliably increase the bonding strength while reliably preventing the bonded body 1 from being altered or deteriorated by heat.
また、加熱時間は、特に限定されないが、1〜30分程度であるのが好ましい。
なお、前記工程[2]において、接合膜3中に含まれるシリコーン材料が完全に硬化していない場合(半硬化の場合)には、本工程において、接合体1を加熱する際に硬化するようにしてもよい。かかる構成とすることで、接合膜3は、完全に硬化している場合と比較して、その硬度が低く、第2の基材22の表面形状に対する追従性が高くなる。そのため、第1の基材21と第2の基材22との接合強度をより向上させることができる。
The heating time is not particularly limited, but is preferably about 1 to 30 minutes.
In the step [2], when the silicone material contained in the
また、前記工程[6A]および[6B]の双方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、図2(h)に示すように、接合体1を加圧しつつ、加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、接合体1の接合強度を特に高めることができる。
以上のような工程を行うことにより、接合体1における接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
Moreover, when performing both said process [6A] and [6B], it is preferable to perform these simultaneously. That is, as shown in FIG. 2 (h), it is preferable to heat the bonded body 1 while pressurizing it. Thereby, the effect by pressurization and the effect by heating are exhibited synergistically, and the joint strength of the joined body 1 can be particularly increased.
By performing the steps as described above, it is possible to easily further improve the bonding strength in the bonded body 1.
<液滴吐出ヘッド>
次に、本発明の接合体をインクジェット式記録ヘッドに適用した場合の実施形態について説明する。
図3は、本発明の接合体を適用して得られたインクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)を示す縦断面図、図4は、図3に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図3中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<Droplet ejection head>
Next, an embodiment in which the joined body of the present invention is applied to an ink jet recording head will be described.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an ink jet recording head (droplet discharge head) obtained by applying the joined body of the present invention, and FIG. 4 shows an embodiment of an ink jet printer including the ink jet recording head shown in FIG. It is the schematic which shows a form. In the following description, the upper side in FIG. 3 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
図3に示すインクジェット式記録ヘッド100(以下、単に「ヘッド100」と言うこともある。)は、図4に示すようなインクジェットプリンタ9に搭載されている。
図4に示すインクジェットプリンタ9は、装置本体92を備えており、上部後方に記録用紙Pを設置するトレイ921と、下部前方に記録用紙Pを排出する排紙口922と、上部面に操作パネル97とが設けられている。
The ink
The
操作パネル97は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、LEDランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部(図示せず)と、各種スイッチ等で構成される操作部(図示せず)とを備えている。
また、装置本体92の内部には、主に、往復動するヘッドユニット93を備える印刷装置(印刷手段)94と、記録用紙Pを1枚ずつ印刷装置94に送り込む給紙装置(給紙手段)95と、印刷装置94および給紙装置95を制御する制御部(制御手段)96とを有している。
The
Further, inside the apparatus
制御部96の制御により、給紙装置95は、記録用紙Pを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Pは、ヘッドユニット93の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット93が記録用紙Pの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Pへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット93の往復動と記録用紙Pの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
Under the control of the
印刷装置94は、ヘッドユニット93と、ヘッドユニット93の駆動源となるキャリッジモータ941と、キャリッジモータ941の回転を受けて、ヘッドユニット93を往復動させる往復動機構942とを備えている。
ヘッドユニット93は、その下部に、多数のノズル孔11を備えるヘッド100と、ヘッド100にインクを供給するインクカートリッジ931と、ヘッド100およびインクカートリッジ931を搭載したキャリッジ932とを有している。
The
The
なお、インクカートリッジ931として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(黒)の4色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。
往復動機構942は、その両端をフレーム(図示せず)に支持されたキャリッジガイド軸943と、キャリッジガイド軸943と平行に延在するタイミングベルト944とを有している。
The
キャリッジ932は、キャリッジガイド軸943に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト944の一部に固定されている。
キャリッジモータ941の作動により、プーリを介してタイミングベルト944を正逆走行させると、キャリッジガイド軸943に案内されて、ヘッドユニット93が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド100から適宜インクが吐出され、記録用紙Pへの印刷が行われる。
The
When the
給紙装置95は、その駆動源となる給紙モータ951と、給紙モータ951の作動により回転する給紙ローラ952とを有している。
給紙ローラ952は、記録用紙Pの送り経路(記録用紙P)を挟んで上下に対向する従動ローラ952aと駆動ローラ952bとで構成され、駆動ローラ952bは給紙モータ951に連結されている。これにより、給紙ローラ952は、トレイ921に設置した多数枚の記録用紙Pを、印刷装置94に向かって1枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ921に代えて、記録用紙Pを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
The
The
制御部96は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置94や給紙装置95等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部96は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、印刷装置94(キャリッジモータ941)を駆動する駆動回路、給紙装置95(給紙モータ951)を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うCPUとを備えている。
The
Although not shown, the
また、CPUには、例えば、インクカートリッジ931のインク残量、ヘッドユニット93の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。
制御部96は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。CPUは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により印刷装置94および給紙装置95は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Pに印刷が行われる。
Further, for example, various sensors that can detect the remaining ink amount of the
The
以下、ヘッド100について、図3を参照しつつ詳述する。
図3に示すように、ヘッド100は、ノズルプレート10と、ノズルプレート上に設けられた吐出液貯留室形成基板(基板)20と、吐出液貯留室形成基板20上に設けられた振動フィルム29と、振動フィルム29上に設けられた支持板40と、支持板40上に設けられた圧電素子(振動手段)50およびケースヘッド60とを有している。なお、本実施形態では、このヘッド100は、ピエゾジェット式ヘッドを構成する。
Hereinafter, the
As shown in FIG. 3, the
吐出液貯留室形成基板20(以下、省略して「基板20」と言う。)には、インクを貯留する複数の吐出液貯留室(圧力室)26が形成され、さらに、各吐出液貯留室26に連通し、各吐出液貯留室26にインクを供給する吐出液供給室27が形成されている。
図3に示すように、各吐出液貯留室26および吐出液供給室27は、それぞれ、平面視において、ほぼ長方形状をなし、各吐出液貯留室26の幅(短辺)は、吐出液供給室27の幅(短辺)より細幅となっている。
A plurality of discharge liquid storage chambers (pressure chambers) 26 for storing ink are formed on the discharge liquid storage chamber forming substrate 20 (hereinafter referred to as “
As shown in FIG. 3, each of the discharge
また、各吐出液貯留室26は、吐出液供給室27に対して、ほぼ垂直をなすように配置されており、各吐出液貯留室26および吐出液供給室27は、平面視において全体として、櫛状をなしている。
基板20を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンのようなシリコン材料、ステンレス鋼のような金属材料、石英ガラスのようなガラス材料、アルミナのようなセラミックス材料、グラファイトのような炭素材料、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、シリコーン樹脂のような樹脂材料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
Further, each discharge
The material constituting the
また、上記のような材料に、酸化処理(酸化膜形成)、めっき処理、不働態化処理、窒化処理等の各処理を施した材料でもよい。
これらの中でも、基板20の構成材料は、シリコン材料またはステンレス鋼であるのが好ましい。このような材料は、耐薬品性に優れることから、長時間にわたってインクに曝されたとしても、基板20が変質・劣化するのを確実に防止することができる。また、これらの材料は、加工性に優れるため、寸法精度の高い基板20が得られる。このため、吐出液貯留室26や吐出液供給室27の容積の精度が高くなり、高品位の印字が可能なヘッド100が得られる。
Moreover, the material which gave each process, such as an oxidation process (oxide film formation), a plating process, a passivation process, a nitriding process, to the above materials may be used.
Among these, the constituent material of the
また、吐出液供給室27は、後述するケースヘッド60に設けられた吐出液供給路61と連通して複数の吐出液貯留室26にインクを供給する共通のインク室として機能するリザーバ70の一部を構成する。
基板20の下面(振動フィルム29と反対側の面;一方の面)には、接着層15を介して、吐出液貯留室26および吐出液供給室27を覆うようにノズルプレート10が接着されている。
The discharge
The
ノズルプレート10には、各吐出液貯留室26に対応するように、それぞれノズル孔11が形成(穿設)されている。このノズル孔11から、吐出液貯留室26に貯留されたインク(吐出液)を押し出すことにより、インクが液滴として吐出されることとなる。
また、ノズルプレート10は、各吐出液貯留室26や吐出液供給室27の内壁面の下面を構成している。すなわち、ノズルプレート10と、基板20および振動フィルム29とにより、各吐出液貯留室26や吐出液供給室27を画成している。
Nozzle holes 11 are formed (perforated) in the
The
このようなノズルプレート10を構成する材料としては、例えば、前述したようなシリコン材料、金属材料、ガラス材料、セラミックス材料、炭素材料、樹脂材料、またはこれらの各材料の1種または2種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
これらの中でも、ノズルプレート10の構成材料は、シリコン材料またはステンレス鋼であるのが好ましい。このような材料は、耐薬品性に優れることから、長時間にわたってインクに曝されたとしても、ノズルプレート10が変質・劣化するのを確実に防止することができる。また、これらの材料は、加工性に優れるため、寸法精度の高いノズルプレート10が得られる。このため、信頼性の高いヘッド100が得られる。
Examples of the material constituting the
Among these, it is preferable that the constituent material of the
なお、ノズルプレート10の構成材料は、線膨張係数が300℃以下で2.5〜4.5[×10-6/℃]程度であるものが好ましい。
また、ノズルプレート10の厚さは、特に限定されないが、0.01〜1mm程度であるのが好ましい。
また、ノズルプレート10の下面には、必要に応じて、撥液処理を施すのが好ましい。これにより、ノズル孔から吐出されるインク滴が意図しない方向に吐出されるのを防止することができる。
The constituent material of the
The thickness of the
Moreover, it is preferable to perform a liquid repellent treatment on the lower surface of the
基板20の上面(他方の面)には、接着層25を介して、吐出液貯留室26および吐出液供給室27を覆うように振動フィルム29が接着されている。
また、振動フィルム29は、各吐出液貯留室26や吐出液供給室27の内壁面の上面を構成している。すなわち、振動フィルム29と、基板20およびノズルプレート10とにより、各吐出液貯留室26や吐出液供給室27を画成している。そして、振動フィルム29が基板20と確実に接合されていることにより、各吐出液貯留室26や吐出液供給室27の液密性を確保している。
A
The
さらに、振動フィルム29は、弾性変形する機能を有するものである。したがって、圧電素子50で発生した歪みにより、支持板40を介して振動フィルム29を変位(振動)させることで、吐出液貯留室26の容積を変化させることができ、その結果、インクが吐出される。
振動フィルム29は、本発明では、アラミド系樹脂を主材料として構成され、前述した第2の基材22が適用される。アラミド系樹脂は、耐薬品性に優れることから、長時間にわたってインクに曝されたとしても、振動フィルム29が変質・劣化するのを確実に防止することができる。このため、吐出液貯留室26内および吐出液供給室27内に、長期間にわたってインクを貯留することができる。さらに、これらは、高速で弾性変形することが可能な材料であるため、吐出液貯留室26の容積を高速に変化させることができ、その結果、インクを高精度に吐出することができる。
Furthermore, the
In the present invention, the
振動フィルム29の上面には、接着層45を介して、振動フィルム29の一部に対応するように支持板40が接着されている。
この接着層45に、前述した接合膜3が適用される。すなわち、支持板40(第1の基材21)と、振動フィルム29(第2の基材22)との接着層45(接合膜3)を介した接合に、本発明の接合方法が適用され、支持板40(第1の基材21)と、振動フィルム29(第2の基材22)と、接着層45(接合膜3)とにより、本発明の接合体が構成される。
A
The
支持板40は、圧電素子50で発生した歪みを、このものを介して、振動フィルム29に伝播する機能を有するものである。これにより、圧電素子50に歪みを発生させることで、振動フィルム29に変位が生じ、その結果、各吐出液貯留室26における容積変化を確実に生じさせることができる。
支持板40を構成する材料としては、例えば、前述したようなシリコン材料、金属材料、ガラス材料、セラミックス材料、炭素材料、樹脂材料、またはこれらの各材料の1種または2種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
The
Examples of the material constituting the
これらの中でも、支持板40の構成材料は、シリコン材料またはステンレス鋼(SUS)であるのが好ましい。このような材料は、優れた強度を有するものである。そのため、圧電素子50で発生した歪みが、より確実に、振動フィルム29に伝播されることから、インクがより高精度に吐出されることとなる。
なお、本実施形態では、上述した振動フィルム29と支持板40とが接着層45を介して接合された積層体により、吐出液貯留室26および吐出液供給室27を覆う振動板(封止板)が構成される。
Among these, it is preferable that the constituent material of the
In the present embodiment, the vibration plate (sealing plate) that covers the discharge
支持板40の上面の一部(図3では、支持板40の上面の中央部付近に島状をなして形成された島状部)に、圧電素子(振動手段)50が接合されている。
圧電素子50は、圧電材料で構成された圧電体層51と、この圧電体層51に電圧を印加する電極膜52との積層体で構成されている。このような圧電素子50では、電極膜52を介して圧電体層51に電圧を印加することにより、圧電体層51に電圧に応じた歪みが発生する(逆圧電効果)。この歪みが支持板40を介して振動フィルム29に撓み(振動)をもたらし、吐出液貯留室26の容積を変化させる。かかる構成の圧電素子50が支持板40と確実に接合されていることにより、圧電素子50に発生した歪みを、支持板40を介して振動フィルム29の変位へと確実に変換することができ、その結果、各吐出液貯留室26が確実に容積変化することとなる。
A piezoelectric element (vibrating means) 50 is joined to a part of the upper surface of the support plate 40 (in FIG. 3, an island-shaped portion formed in an island shape near the center of the upper surface of the support plate 40).
The
また、圧電体層51と電極膜52との積層方向は、特に限定されず、支持板40に対して平行な方向であっても、直交する方向であってもよい。なお、圧電体層51と電極膜52との積層方向が、図3に示すように、支持板40に対して直交する方向である場合、このように配置された圧電素子50を特にMLP(Multi Layer Piezo)と言う。圧電素子50がMLPであれば、支持板40の変位量を大きくとることができるので、インクの吐出量の調整幅が大きいという利点がある。
The lamination direction of the
圧電素子50のうち、支持板40に隣接する(接触する)面は、圧電素子50の配置方法によって異なるが、圧電体層が露出した面、電極膜が露出した面、または圧電体層と電極膜の双方が露出した面のいずれかである。
圧電素子50のうち、圧電体層51を構成する材料としては、例えば、チタン酸バリウム、ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等が挙げられる。
The surface of the
As a material constituting the
一方、電極膜52を構成する材料としては、例えば、Fe、Ni、Co、Zn、Pt、Au、Ag、Cu、Pd、Al、W、Ti、Mo、またはこれらを含む合金等の各種金属材料が挙げられる。
ここで、前述した支持板40は、圧電素子50に対応する位置を取り囲むように環状に形成された凹部53を有している。すなわち、支持板40は、振動フィルム29上に、その一部(島状部)に対応するように設けられており、圧電素子50に対応する位置では、支持板40の一部が、この環状の凹部53を隔てて島状に孤立している。このような島状をなす部分に圧電素子50を接合する構成とすることで、圧電素子50で発生した歪みをより確実に、振動フィルム29に伝播することができるため、振動フィルム29における撓みがより確実に生じることとなる。
On the other hand, as a material constituting the
Here, the
また、圧電素子50の電極膜52は、図示しない駆動ICと電気的に接続されている。これにより、圧電素子50の動作を駆動ICによって制御することができる。
また、支持板40の上面の一部(図3では、凹部53を隔てて、島状をなす部分を取り囲む部分)には、ケースヘッド60が接合されている。このように、ケースヘッド60と支持板40とが接合されることで、ノズルプレート10、基板20、振動フィルム29および支持板40の積層体で構成された、いわゆるキャビティー部分を補強し、キャビティー部分のよじれや反り等を確実に抑制することができる。
The
Further, the
ケースヘッド60を構成する材料としては、例えば、前述したようなシリコン材料、金属材料、ガラス材料、セラミックス材料、炭素材料、樹脂材料、またはこれらの各材料の1種または2種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。
これらの中でも、ケースヘッド60の構成材料は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ザイロンのような変性ポリフェニレンエーテル樹脂(「ザイロン」は登録商標)またはステンレス鋼であるのが好ましい。これらの材料は、十分な剛性を備えていることから、ヘッド100を支持するケースヘッド60の構成材料として好適である。
Examples of the material constituting the
Among these, the constituent material of the
また、振動フィルム29、接着層45および支持板40は、吐出液供給室27に対応する位置に貫通孔28を有する。この貫通孔28により、ケースヘッド60に設けられた吐出液供給路61と吐出液供給室27とが連通している。なお、吐出液供給路61と吐出液供給室27とにより、複数の吐出液貯留室26にインクを供給する共通のインク室として機能するリザーバ70の一部を構成する。
Further, the
このようなヘッド100では、図示しない外部吐出液供給手段からインクを取り込み、リザーバ70からノズル孔11に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ICからの記録信号により、各吐出液貯留室26に対応するそれぞれの圧電素子50を動作させる。これにより、圧電素子50の逆圧電効果によって支持板40を介して振動フィルム29に撓み(振動)が生じる。その結果、例えば、各吐出液貯留室26内の容積が収縮すると、各吐出液貯留室26内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔11からインクが液滴として押し出される(吐出される)。
In such a
このようにして、ヘッド100において、印刷したい位置の圧電素子50に、駆動ICを介して電圧を印加すること、すなわち、吐出信号を順次入力することにより、任意の文字が図形等を印刷することができる。
なお、ヘッド100は、前述したような構成のものに限らず、例えば、振動手段としての圧電素子50に代えて、静電アクチュエータを備えるものであってもよい。
In this way, in the
The
ただし、本実施形態のように、振動手段が圧電素子で構成されていることにより、振動フィルム29に発生する撓みの程度を容易に制御することができる。これにより、インク滴の大きさを容易に制御することができる。
以上、本発明の接合方法および接合体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
However, as in the present embodiment, since the vibration means is composed of a piezoelectric element, the degree of bending that occurs in the
As mentioned above, although the joining method and joined body of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
例えば、本発明の接合方法では、必要に応じて、1以上の任意の目的の工程を追加してもよい。
また、本発明の接合体は、液滴吐出ヘッド以外のものに適用可能であることは言うまでもない。具体的には、本発明の接合体は、例えば、フレキシブル基板のような実装基板等に適用することができる。
For example, in the bonding method of the present invention, one or more optional steps may be added as necessary.
Needless to say, the joined body of the present invention is applicable to other than the droplet discharge head. Specifically, the joined body of the present invention can be applied to, for example, a mounting substrate such as a flexible substrate.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.接合体の形成
(実施例1)
まず、第1の基材(基板)として、縦1cm×横3cm×厚さ80μmのステンレス鋼(SUS)基板を用意し、第2の基材(対向基板)として、縦1cm×横3cm×厚さ4μmのアラミドフィルムを用意した。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Formation of bonded body (Example 1)
First, a stainless steel (SUS) substrate having a length of 1 cm ×
次に、前記シリコーン材料と前記ポリエステル樹脂とが脱水縮合反応することにより得られたポリエステル変性シリコーン材料(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアル・ジャパン合同会社製、「XR32−A1612」)を用意し、スピンコート法によりSUS基板上に、この液状材料を供給して液状被膜を形成した。
次に、この液状被膜を、100℃、1時間の条件で加熱して、乾燥・硬化させることにより、SUS基板上に、接合膜(平均厚さ:約1μm)を形成した。
Next, a polyester-modified silicone material ("XR32-A1612" manufactured by Momentive Performance Material Japan G.K.) obtained by a dehydration condensation reaction between the silicone material and the polyester resin is prepared, and spin coating is performed. The liquid material was supplied onto the SUS substrate to form a liquid film.
Next, this liquid film was heated at 100 ° C. for 1 hour, dried and cured to form a bonding film (average thickness: about 1 μm) on the SUS substrate.
次に、SUS基板上に形成された接合膜に、大気圧プラズマ装置を用いて、以下に示す条件でプラズマを接触させた。これにより、接合膜を活性化させて、その表面に接着性を発現させた。
<プラズマ処理条件>
・処理ガス :ヘリウムガスと酸素ガスとの混合ガス
・ガス供給速度:10SLM
・電極間距離 :1mm
・印加電圧 :1kVp−p
・電圧周波数 :40MHz
・移動速度 :1mm/秒
Next, plasma was brought into contact with the bonding film formed on the SUS substrate under the following conditions using an atmospheric pressure plasma apparatus. As a result, the bonding film was activated to develop adhesiveness on the surface.
<Plasma treatment conditions>
・ Processing gas: Mixed gas of helium gas and oxygen gas ・ Gas supply speed: 10 SLM
・ Distance between electrodes: 1mm
・ Applied voltage: 1 kVp-p
-Voltage frequency: 40 MHz
・ Movement speed: 1mm / sec
次に、アラミドフィルムに、コロナ放電処理装置を用いて、以下に示す条件でコロナ放電処理を施した。その後、純水を用いて60℃の条件下で、このアラミドフィルムを水洗した。
<コロナ放電処理条件>
・処理ガス :大気
・電極間距離 :1mm
・印加電圧 :1kVp−p
・周波数 :100kHz
・移動スピード:1mm/秒
Next, the aramid film was subjected to corona discharge treatment under the following conditions using a corona discharge treatment apparatus. Thereafter, the aramid film was washed with pure water at 60 ° C.
<Corona discharge treatment conditions>
・ Processing gas: Air ・ Distance between electrodes: 1 mm
・ Applied voltage: 1 kVp-p
・ Frequency: 100 kHz
・ Movement speed: 1mm / sec
なお、かかる処理を施した後におけるアラミドフィルムの表面自由エネルギーを、接触角計(協和界面科学社製、「DM−501」)を用いて測定した接触角に基づいて解析したところ、d成分、p成分およびh成分は、それぞれ、27.5mJ/m2、45.1mJ/m2および19.5mJ/m2であった。
次に、接合膜のプラズマを接触させた面と、アラミドフィルムの表面処理を施した面とが接触し、さらに、SUS基板とアラミドフィルムとが十字状をなすように、SUS基板とアラミドフィルムとを重ね合わせた。すなわち、接合膜を介して各基材同士が接合される接合部が正方形(縦1cm×横1cm)状をなすように重ね合わせた。
The surface free energy of the aramid film after the treatment was analyzed based on the contact angle measured using a contact angle meter (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., “DM-501”). The p component and h component were 27.5 mJ / m 2 , 45.1 mJ / m 2 and 19.5 mJ / m 2 , respectively.
Next, the surface of the bonding film in contact with the plasma and the surface of the aramid film subjected to the surface treatment are in contact with each other, and further, the SUS substrate and the aramid film are formed in a cross shape. Are superimposed. That is, the superposition was performed so that the joint where the base materials were joined to each other via the joining film formed a square shape (vertical 1 cm × horizontal 1 cm).
そして、SUS基板とアラミドフィルムとを50MPaで加圧しつつ、常温(25度前後)で、1分間維持した。その後、このものを200℃、1時間の条件で加熱することにより接合膜の接合強度の向上を図った。
以上の工程を経ることにより、SUS基板とアラミドフィルムとが接合膜を介して接合された実施例1の接合体を得た。
Then, the SUS substrate and the aramid film were maintained at room temperature (around 25 degrees) for 1 minute while being pressurized at 50 MPa. Thereafter, this was heated at 200 ° C. for 1 hour to improve the bonding strength of the bonding film.
By passing through the above process, the joined body of Example 1 with which the SUS board | substrate and the aramid film were joined via the joining film | membrane was obtained.
(実施例2)
アラミドフィルムに対するコロナ放電処理に代えて、プラズマ処理を施し、さらに、水に代えて、エタノールを用いて、アラミドフィルムの表面を洗浄したこと以外は、前記実施例1と同様にして接合体を得た。
なお、プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理条件は以下に示す通りとした。
<プラズマ処理条件>
・処理ガス :ヘリウムガスと酸素ガスとの混合ガス
・ガス供給速度:10SLM
・電極間距離 :1mm
・印加電圧 :1kVp−p
・電圧周波数 :40MHz
・移動速度 :1mm/秒
(Example 2)
Instead of corona discharge treatment for the aramid film, plasma treatment was performed, and furthermore, the surface of the aramid film was washed with ethanol instead of water to obtain a joined body in the same manner as in Example 1. It was.
The plasma processing conditions using the plasma processing apparatus were as shown below.
<Plasma treatment conditions>
・ Processing gas: Mixed gas of helium gas and oxygen gas ・ Gas supply speed: 10 SLM
・ Distance between electrodes: 1mm
・ Applied voltage: 1 kVp-p
-Voltage frequency: 40 MHz
・ Movement speed: 1mm / sec
(比較例1)
アラミドフィルムの表面に対するコロナ放電処理および水洗を省略したこと以外は、前記実施例1と同様にして接合体を得た。
(比較例2)
アラミドフィルムの表面に対するコロナ放電処理を省略したこと以外は、前記実施例1と同様にして接合体を得た。
(Comparative Example 1)
A joined body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the corona discharge treatment and washing with water on the surface of the aramid film were omitted.
(Comparative Example 2)
A joined body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the corona discharge treatment on the surface of the aramid film was omitted.
(比較例3)
アラミドフィルムの表面に対する水洗を省略したこと以外は、前記実施例1と同様にして接合体を得た。
(比較例4)
アラミドフィルムの表面に対する水洗を省略したこと以外は、前記実施例2と同様にして接合体を得た。
(比較例5)
SUS基板上に形成された接合膜にたいするプラズマ処理を省略したこと以外は、前記実施例1と同様にして接合体を得た。
(Comparative Example 3)
A joined body was obtained in the same manner as in Example 1 except that washing with water on the surface of the aramid film was omitted.
(Comparative Example 4)
A joined body was obtained in the same manner as in Example 2 except that washing with water on the surface of the aramid film was omitted.
(Comparative Example 5)
A bonded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the plasma treatment for the bonding film formed on the SUS substrate was omitted.
2.接合体の評価
各実施例および各比較例の接合体について、ピール強度試験(JIS−G3469に規定)に準拠して、以下のようにして、面方向に対するピール強度を測定した。
すなわち、各実施例および各比較例の接合体について、それぞれ、アラミドフィルムの一端を持ち、常温で90°の方向に10mm/分の速度で引き剥がした時の荷重(接合強度)を、90°ピール剥離試験装置(イマダ社製、「NX−500NE」)を用いて測定した。そして、接合強度を以下の基準にしたがって評価した。
<ピール強度試験の評価基準>
○: 0.2N/mm以上
×: 0.2N/mm未満
これらの結果を、表1に示す。
2. Evaluation of Bonded Body For the bonded bodies of each Example and each Comparative Example, the peel strength with respect to the surface direction was measured as follows based on the peel strength test (specified in JIS-G3469).
That is, for each joined body of each example and each comparative example, the load (joint strength) when holding one end of the aramid film and peeling off at a rate of 10 mm / min in the direction of 90 ° at room temperature is 90 °. It measured using the peel peeling test apparatus (the product made by Imada, "NX-500NE"). Then, the bonding strength was evaluated according to the following criteria.
<Evaluation criteria for peel strength test>
○: 0.2 N / mm or more ×: less than 0.2 N / mm These results are shown in Table 1.
表1から明らかなように、各実施例で得られた接合体は、SUS基板とアラミドフィルムとを接合膜を介して優れた接合強度で接合することができた。
これに対して、各比較例で得られた接合体は、接合膜に対するエネルギー付与、アラミドフィルムに対する水酸基導入処理およびアラミドフィルムに対する極性溶媒の接触のうちのいずれか1つを省略することにより、SUS基板とアラミドフィルムとを接合膜を介して優れた接合強度で接合することができなかった。
As is apparent from Table 1, the joined bodies obtained in each Example were able to join the SUS substrate and the aramid film with excellent joining strength via the joining film.
On the other hand, the joined body obtained in each comparative example is obtained by omitting any one of energy application to the joining film, hydroxyl group introduction treatment to the aramid film, and contact of the polar solvent to the aramid film. The substrate and the aramid film could not be bonded with excellent bonding strength via the bonding film.
1……接合体 10……ノズルプレート 100……インクジェット式記録ヘッド 11……ノズル板 15……接着層 20……吐出液貯留室形成基板 21……第1の基材 22……第2の基材 23、24……接合面 25……接着層 26……吐出液貯留室 27……吐出液供給室 28……貫通孔 29……振動フィルム 3……接合膜 30……液状被膜 32……表面 35……液状材料 40……支持板 45……接着層 50……圧電素子 51……圧電体層 52……電極膜 53……凹部 60……ケースヘッド 61……吐出液供給路 70……リザーバ 9……インクジェットプリンタ 92……装置本体 921……トレイ 922……排紙口 93……ヘッドユニット 931……インクカートリッジ 932……キャリッジ 94……印刷装置 941……キャリッジモータ 942……往復動機構 943……キャリッジガイド軸 944……タイミングベルト 95……給紙装置 951……給紙モータ 952……給紙ローラ 952a……従動ローラ 952b……駆動ローラ 96……制御部 97……操作パネル P……記録用紙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (8)
前記液状被膜を乾燥および/または硬化して、前記第1の基材に接合膜を形成する工程と、
アラミド系樹脂を主材料として構成される第2の基材の表面に、水酸基を導入する水酸基導入処理を施した後に、前記水酸基導入処理を施した第2の基材の表面に極性溶媒を接触させる工程と、
前記第1の基材に形成された前記接合膜にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面および表面付近に接着性を発現させる工程と、
当該接着性が発現した接合膜を介して前記第1の基材と前記第2の基材とを接触させ、前記第1の基材と前記第2の基材とが前記接合膜を介して接合された接合体を得る工程とを有することを特徴とする接合方法。 Forming a liquid film by supplying a liquid material containing a silicone material to the first substrate;
Drying and / or curing the liquid film to form a bonding film on the first substrate;
After the surface of the second substrate composed mainly of an aramid resin is subjected to a hydroxyl group introduction treatment for introducing a hydroxyl group, a polar solvent is brought into contact with the surface of the second substrate subjected to the hydroxyl group introduction treatment A process of
A step of expressing adhesiveness on the surface of the bonding film and in the vicinity of the surface by applying energy to the bonding film formed on the first substrate;
The first base material and the second base material are brought into contact with each other through the bonding film expressing the adhesiveness, and the first base material and the second base material are interposed through the bonding film. And a step of obtaining a joined joined body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011199989A JP2013060530A (en) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Bonding method and bonded body |
Applications Claiming Priority (1)
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