JP2019018402A - 積層体の製造方法および接合装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)第1の被接合部材と第2の被接合部材とが接合した接合体を製造する方法であって、
第1の被接合部材の第1の接合面および第2の被接合部材の第2の接合面の一方または両方にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
プラズマ処理が施された第1の接合面および/または第2の接合面に、水蒸気、シランカップリング剤、またはこれらの混合物を含むガスを付着させるガス処理工程と、
第1の接合面と第2の接合面とが接するように、第1の被接合部材と第2の被接合部材とが重ね合わされた積層体を形成し、2.0MPa以上10.0MPa以下にて圧着する圧着工程と、
前記積層体を加熱または電磁波照射する接合工程と
を含む接合体を製造する方法。
(2)前記プラズマ処理工程が、減圧雰囲気下または大気圧下不活性ガス雰囲気中で処理される(1)に記載の接合体の製造方法。
(3)前記大気圧不活性ガス雰囲気が、水素、酸素、窒素、および二酸化炭素のいずれかまたはこれらの2種以上の混合物を0.01%〜10%含有する(2)に記載の接合体の製造方法。
(4)前記水蒸気が、前記接合工程を行う環境中に存在する水分である(1)〜(3)のいずれかに記載の接合体の製造方法。
(5)環境中に存在する前記水蒸気の量が5〜15g/m3である(4)に記載の接合体の製造方法。
(6)第1の被接合部材と第2の被接合部材とを接合するための接合装置であって、
第1の被接合部材を搬送する第1の搬送ユニットと、
第2の被接合部材を搬送する第2の搬送ユニットと、
第1の被接合部材の第1の接合面および第2の被接合部材の第2の接合面の一方または両方にプラズマ処理を行うプラズマ処理ユニットと、
第1の接合面と第2の接合面とが接するように第1の被接合部材と第2の被接合部材とを重ね合わせた積層体を2.0MPa以上10.0MPa以下にて押圧する圧着ユニットと
を備える接合装置。
本発明に係る接合体の製造方法は、第1の被接合部材と第2の被接合部材とが接合した接合体を製造する方法であって、(1)プラズマ処理工程と、(2)ガス処理工程と、(3)圧着工程と、(4)接合工程とを含む。接合体の製造方法は、これらの各工程の間また各工程と同時に、被接合部材の搬送工程や、スリット加工工程、処理の準備工程等の、プラズマ接合のために一般的に実施される工程をさらに含んでいてもよい。
プラズマ処理工程では、第1の被接合部材の第1の接合面および第2の被接合部材の第2の接合面の一方または両方にプラズマ処理を行う。プラズマ処理および次いで行われるガス処理は、第1および第2の被接合部材は片方のみに施してもよく、両者ともに施してもよい。プラズマ処理は、減圧雰囲気下または大気圧化不活性ガス雰囲気中で処理されることが好ましい。プラズマ処理は、減圧下または大気圧下で発生させた不活性ガスや酸素ガス等のプラズマを第1および/または第2の接合面に照射して、その表面を活性化する処理である。プラズマは、公知の任意の手段により生成させることができるが、例えば、電極間に印加した直流電圧や高周波電圧、 あるいはマイクロ波などによる電界によって加速された電子とガス分子との衝突電離を利用して生成させることができる。使用する放電ガス種と投入電力により被処理面の親疎水性(親水基または疎水基の導入)、粗さ(凹凸)、および化学的活性度が大きく変化するが、放電ガス種および投入電力は被接合部材の種類等に応じて当業者が適宜決定することができる。放電するガスとしては、アルゴンガス等の不活性ガス、並びに、不活性ガスと酸素、窒素、水素、および二酸化炭素のいずれかとの混合ガスが挙げられる。混合ガスとしては、例えばアルゴンガス中に酸素ガス、窒素、水素、および二酸化炭素のいずれかを好ましくは0.01%以上10%以下、より好ましくは0.05%以上5%以下、さらに好ましくは0.1%以上1%以下程度混合させたものが好ましい。プラズマ処理により、被接合部材の接合面の接触角を変化させ、後に実施されるガス処理工程において水蒸気等の付着を容易にすることができる。
ガス処理工程では、プラズマ処理が施された第1の接合面および/または第2の接合面に、水蒸気、シランカップリング剤、またはこれらの混合物を含むガスを付着させる。ガス処理工程は、プラズマ処理で活性化された被接合部材の被処理面に水分子やシランカップリング剤分子を付着させ、接合力を高めるために行われる。
シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、トリス−(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3−ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、およびテトラエトキシオキシシラン等が挙げられる。2つ以上の被接合部材の接合面に上記処理を施す場合、その処理は被接合部材全てに同じガスを使用してもよいし、被接合部材の素材別にガスを変えてもよい。
圧着して接合する工程では、第1の接合面と第2の接合面とが接するように、第1の被接合部材と第2の被接合部材とを重ね合せた積層体を形成し、2.0MPa以上10.0MPa以下にて圧着する。圧着にはプレス機やラミネーターを用いることができる。圧着の強さは、2.0MPa以上10.0MPa以下、好ましくは2.5MPa以上8.0MPa以下、より好ましくは3MPa以上6.0MPaとする。このような高い圧力をフィルム等の被接合部材にかける場合には、一方がシリコーンゴムからなるラミネーターロールで他方が金属ロールであるようなラミネーターロールでは十分な接合圧が得られない場合がある。そのような場合には、一対の金属ロールからなるラミネーターロールを用いることが好ましい。積層体は、第1の被接合体と第2の被接合体との組み合わせを2組以上有するように形成してもよく、2組以上の組み合せを有する場合は、圧着工程を各々の組み合わせに対し個別に行ってもよく、2つ以上の組み合わせに対し同時に行ってもよい。
接合工程では、圧着工程後の積層体を加熱または電磁波照射する。接合工程は、接合力を強固にするために行われる。加熱は、被接合部材の耐熱性に応じて適宜調整することができるが、好ましくは70℃以上150℃以下、より好ましくは80℃以上130℃以下程度で行う。また、加熱工程は上記圧着工程と同時に行ってもよく、その場合は、ラミネーターが加温できるようなサーマルラミネーターを用いることが好ましい。加熱と圧着工程とを同時に行い、さらに加熱または電磁波照射する工程を行ってもよい。
本発明に係る接合体の製造方法を実際に行うための接合装置としては、上記各工程を順次行うことができるものであれば特に限定されない。既存の貼り合せ装置等の設備に接合体の製造方法の実施に必要なユニットを設置してもよいし、接合専用の装置としてもよい。接合装置は、第1の被接合部材を搬送する第1の搬送部と、第2の被接合部材を搬送する第2の搬送部と、第1の被接合部材の第1の接合面および第2の被接合部材の第2の接合面の一方または両方にプラズマ処理を行うプラズマ処理部と、第1の接合面と第2の接合面とが接するように第1の被接合部材と第2の被接合部材とが重ね合わされた積層体を2.0MPa以上10.0MPa以下にて押圧する圧着部とを少なくとも備えるものである。
(3)PETフィルム上の塗布膜を150℃にて5分間加熱して溶剤を除去し、次いで、高圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング社製)を120W出力、5〜10秒間UV照射し、塗布膜を硬化させて光学機能層R1を得た。これにより、支持体としてのPETフィルムと光学機能層R1とを有する光学フィルムR1を得た。
(4)塗布液(R2)、(L1)、および(L2)を用いる以外は(2)、(3)と同様の操作で、光学フィルムR2、L1、およびL2を各々作製した。
(1)光学フィルムR1および光学フィルムL1を被接合部材として用い、大気圧プラズマ処理装置(APP社製MyPL−200)を用いて、酸素ガスを0.5%含有させたアルゴン雰囲気下でプラズマ出力180W、処理ギャップ(プラズマ発生部と光学フィルムとの隙間)2mmの条件下で、各フィルムの光学機能層面を処理した。
(2)室温19℃、相対湿度66%の室内(水蒸気量:10.8g/m3)で、ラミネーターロールがいずれも金属製であるサーマルラミネーター(由利ロール機械社製)を用い、光学フィルムR1および光学フィルムL1の光学機能層同士を4.0MPaのラミネート圧で圧着させた。
(3)(2)で接合させた積層体を100℃、5分間加熱処理して、光学機能層R1および光学機能層L1が接合された接合体1を得た。
サーマルラミネーターのラミネート圧を4.0MPaに代えて2.0MPaとした点以外は実施例1と同様にして、光学機能層R1および光学機能層L1が接合された接合体2を得た。
(1)光学フィルムR1および光学フィルムL1に代えて、光学機能層R2を有する光学フィルムR2および光学機能層L2を有する光学フィルムL2を用いた点以外は、実施例1と同様にして接合し、光学機能層R2および光学機能層L2が接合された接合体3を得た。
(2)実施例1で作製した接合体1の光学機能層L1側のPETフィルムを剥離し、(1)で作製した接合体3の光学機能層R2側のPETフィルムを剥離した。
(3)片側のPETフィルムが剥離された接合体1および接合体3を、光学機能層L1と光学機能層R2とが接するように、実施例1の(1)〜(3)と同様の操作により接合した。これにより、PET/R1/L1/R2/L2/PETの順に積層された4層の接合体4を得た。
サーマルラミネーターのラミネート圧を4.0MPaに代えて1.5MPaとした点以外は実施例1と同様にして、光学機能層L1および光学機能層R1が接合された接合体Aを得た。
実施例1〜3および比較例1で得られた接合体の一部をカッターナイフで切り取り、接合箇所の断面を走査型電子顕微鏡で10万倍に拡大して観察した。実施例1〜3および比較例1で得られた接合体はいずれも、光学機能層の間には何も観察されなかった。
(1)実施例1、2および比較例1で得られた接合体をそれぞれ幅25mm×長さ80mmのサイズにカットし、片側のPETフィルムを剥離し、光学機能層面とステンレス板を両面テープで貼り合せた。
(2)接合体のもう一方のPETフィルムを剥離し、光学機能層面に両面テープでPETフィルムを貼り付けて試験片を作製した。
(3)試験片を剥離力測定器(島津製作所社製EZ−TEST)を用いて、180°ピール測定を行った。測定時の最大剥離強度を最大接合力として結果を表3に示した。
2 第2の搬送ユニット
3a、3b、3c、3d プラズマ処理ユニット
4a、4b ガス噴霧ユニット
5 圧着ユニット
6 ラミネーターロール
7 加熱または電磁波照射ユニット
8 接合体巻取りユニット
9 第3の搬送ユニット
11 第1の被接合部材
12 第2の被接合部材
13 第3の被接合部材
19、21 積層体
20、22 接合体
100、101 接合装置
Claims (6)
- 第1の被接合部材と第2の被接合部材とが接合した接合体を製造する方法であって、
第1の被接合部材の第1の接合面および第2の被接合部材の第2の接合面の一方または両方にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
プラズマ処理が施された第1の接合面および/または第2の接合面に、水蒸気、シランカップリング剤、またはこれらの混合物を含むガスを付着させるガス処理工程と、
第1の接合面と第2の接合面とが接するように、第1の被接合部材と第2の被接合部材とが重ね合わされた積層体を形成し、2.0MPa以上10.0MPa以下にて圧着する圧着工程と、
前記積層体を加熱または電磁波照射する接合工程と
を含む接合体を製造する方法。 - 前記プラズマ処理工程が、減圧雰囲気下または大気圧下不活性ガス雰囲気中で処理される請求項1に記載の接合体の製造方法。
- 前記大気圧不活性ガス雰囲気が、水素、酸素、窒素、および二酸化炭素のいずれかまたはこれらの2種以上の混合物を0.01%〜10%含有する請求項2に記載の接合体の製造方法。
- 前記水蒸気が、前記接合工程を行う環境中に存在する水分である請求項1〜3のいずれか1項に記載の接合体の製造方法。
- 環境中に存在する前記水蒸気の量が5〜15g/m3である請求項4に記載の接合体の製造方法。
- 第1の被接合部材と第2の被接合部材とを接合するための接合装置であって、
第1の被接合部材を搬送する第1の搬送ユニットと、
第2の被接合部材を搬送する第2の搬送ユニットと、
第1の被接合部材の第1の接合面および第2の被接合部材の第2の接合面の一方または両方にプラズマ処理を行うプラズマ処理ユニットと、
第1の接合面と第2の接合面とが接するように第1の被接合部材と第2の被接合部材とを重ね合わせた積層体を2.0MPa以上10.0MPa以下にて押圧する圧着ユニットと
を備える接合装置。
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