JP5522002B2 - ガラス樹脂接合材料及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、ガラス材料には、上述の優れた特性を有する反面、例えば樹脂材料等に比べると重量が大きくなるという問題点がある。特に、軽量化が要求される自動車用窓ガラスや、近年需要が増大している携帯電話やノートパソコン等の携帯用電子機器の液晶表示部等においては、ガラスに代わる軽量な材料が求められている。そこで、近年、ガラス材料を透明の樹脂材料で置換しようとする試みがある。
上記樹脂基材と上記ガラス層とは界面で互いに溶着しており、
上記ガラス層は、融点が異なる低融点ガラス層と高融点ガラス層とが溶着してなり、上記ガラス層は、上記低融点ガラス層側で上記樹脂基材と溶着していることを特徴とするガラス樹脂接合材料にある(請求項1)。
上記ガラス層を構成するガラス材料のガラス転移温度以上、かつ上記樹脂基材を構成する樹脂材料の軟化点以上、かつ上記樹脂材料の5%重量減少温度以下の温度で上記ガラス材料と上記樹脂材料とを接合させる樹脂−ガラス接合工程と、
該樹脂−ガラス接合工程後に、降温により上記ガラス材料と上記樹脂材料とを硬化させて上記ガラス樹脂接合材料を得る硬化工程とを有し、
上記樹脂−ガラス接合工程より先に、互いに融点が異なる低融点ガラス材料と高融点ガラス材料とを接合させるガラス接合工程を行い、上記樹脂−ガラス接合工程においては、上記ガラス材料の上記低融点ガラス層と上記樹脂基材とを溶着させることを特徴とするガラス樹脂接合材料の製造方法にある(請求項4)。
また、ガラス樹脂接合材料において、ガラス層は、ガラス特有の耐候性、耐薬品性、撥水性等の性質を示すことができる。
樹脂−ガラス接合工程においては、ガラス層を構成するガラス材料のガラス転移温度以上、かつ樹脂基材を構成する樹脂材料の軟化点以上、かつ樹脂基材を構成する樹脂材料の5%重量減少温度以下の温度でガラス材料と樹脂材料とを接合させる。そのため、ガラス材料と樹脂材料との界面においては、溶融状態にあるガラス材料と樹脂材料とが入り交じった状態にさせることができる。
このようにして得られたガラス樹脂接合材料は、上述の第1の発明と同様の作用効果を発揮することができる。
樹脂基材とガラス層との間には、樹脂基材の樹脂成分とガラス層のガラス成分とが混ざり合った樹脂−ガラス混在領域が形成されていることが好ましい(請求項2)。
この場合には、樹脂−ガラス混在領域により、樹脂基材とガラス層との接合をより強固にすることができる。
この場合には、低融点ガラス層と樹脂基材とを溶着させることができると共に、高融点ガラス層のガラス材料を適宜選択することにより、耐候性などの特定の性能が特に優れた高融点ガラス層を形成することが可能になる。即ち、低融点ガラス層を樹脂基材との溶着用として形成させることができる。低融点ガラス層のガラス成分としては、そのガラス転移温度が樹脂基材を構成する樹脂材料の5%重量減少温度以下のものを採用することができる。この場合には、低融点ガラス層と樹脂基材とを溶着させ易くなり、樹脂−ガラス混在領域を形成し易くなる。
この場合には、ガラス樹脂接合材料の作製時に低融点ガラス層と高融点ガラス層とを両者の融点の違いに基づいて降温により順次硬化させて形成することができる。したがって、ガラス樹脂接合材料の製造が容易になる。
この場合には、樹脂基材の表面にガラス層を積層形成することにより、ガラス樹脂接合材料を簡単に形成することができる。また、ガラス樹脂接合材料が板状になるため、ガラス樹脂接合材料を板状のガラス製品の用途に適用することができる。具体的には、例えば自動車のフロント、サイドガラス、リアガラス等の自動車用窓ガラスの他、各種ドア、窓ガラス、携帯電話及びノートパソコン等の電子機器の液晶表示部等に適用することができる。
樹脂−ガラス接合工程においては、ガラス層を構成するガラス材料のガラス転移温度以上かつ樹脂基材を構成する樹脂材料の5%重量減少温度以下の温度でガラス材料と樹脂材料とを接合させる。
この場合には、樹脂材料とガラス材料との界面で、樹脂材料とガラス材料とが混ざり合い易くなる。そのため、樹脂基材とガラス層とが十分に溶着し、接合強度をより向上させることができる。また、この場合には、樹脂−ガラス混在領域を形成させやすくなる。
この場合には、ガラス層として、低融点ガラス層と高融点ガラス層を形成することができる。また、高融点ガラス材料として、例えばUV吸収剤等が添加された耐候性に優れたガラス材料を採用することにより、耐候性等の特定の特性に特に優れたガラス層を形成することができる。低融点ガラス及び高融点ガラスとしては、互いの融点が例えば200℃以上異なるガラス材料を用いることができる。
具体的には、例えば成形型内で、高融点ガラス材料を高融点ガラス材料のガラス転移温度以上に加熱して溶融状態にし、溶融状態の高融点ガラス材料上に低融点ガラス材料を配置させる(ガラス接合工程)。高融点ガラス材料及び低融点ガラス材料は、例えば射出成形機などにより成形型内に供給することができる。ガラス接合工程において、高融点ガラス材料のガラス転移温度以上においては低融点ガラス材料も溶融するため、高融点ガラス材料と低融点ガラス材料との界面においては互いのガラス成分が入り交じった状態になる。
この場合には、ガラス樹脂接合材料を従来の各種ガラス製品に適用することが可能になる。具体的には、例えば自動車のフロント、サイドガラス、リアガラス等の自動車用窓ガラスの他、各種ドア、窓ガラス、食器、実験器具、医療器具、携帯電話及びノートパソコン等の電子機器の液晶表示部等に適用することができる。
具体的には、樹脂材料としては、例えばポリカーボネート樹脂又アクリル樹脂等を用いることができる。好ましくは、ポリカーボネート樹脂がよい。
低融点ガラス材料の比重が高融点ガラス材料よりも大きくなると、上述のごとく例えば成形型内で溶融状態の高融点ガラス材料上に低融点ガラス材料を配置して接合させる際に、自重により低融点ガラス材料が高融点ガラス材料内に沈み込んでしまうおそれがある。そのため、例えば耐候性等の特定の特性を付与するために形成する高融点ガラス材料の特性が損なわれてしまうおそれがあると共に、低融点ガラス材料と樹脂材料とを溶着させることが困難になるおそれがある。
次に、本発明の実施例にかかるガラス樹脂接合材料及びその製造方法について説明する。
図1〜図3に示すごとく、本例のガラス樹脂接合材料1は、樹脂基材2と、その表面に形成されたガラス層3とを有する。ガラス樹脂接合材料1において、樹脂基材2とガラス層3とは互いに溶着している。
以下、本例のガラス樹脂接合材料について、詳説する。
樹脂−ガラス接合工程においては、ガラス層を構成するガラス材料のガラス転移温度以上、かつ樹脂基材を構成する樹脂材料の軟化点以上、かつ樹脂材料の5%重量減少温度以下の温度でガラス材料と樹脂材料とを接合させる。また、硬化工程においては、降温によりガラス材料と樹脂材料とを硬化させてガラス樹脂接合材料を得る。
以下、本例の製造方法について詳説する。
そして、成形型4内の高融点ガラス材料320と低融点ガラス材料310とを、低融点ガラスのガラス転移温度以上かつ樹脂材料の軟化点以上かつ樹脂材料の5%重量減少温度以下の温度まで降温させた。この降温により、高融点ガラス材料320は、図4(c)に示すごとく硬化し、高融点ガラス層32を形成する。一方、低融点ガラス材料310は、依然としてガラス転移温度以上にあるため溶融状態にある。次いで、図4(d)に示すごとく、低融点ガラス材料310上に、射出成形機により樹脂材料20を射出した。これにより、低融点ガラス材料310と樹脂材料20との界面を、低融点ガラス成分と樹脂成分とが入り交じった状態にすることができる。
このようにして、図4(e)及び図1に示すごとく、樹脂基材2とその表面に形成されたガラス層3(低融点ガラス層31及び高融点ガラス層32)とを有するガラス樹脂接合材料1を得た。
樹脂基材2を低融点ガラス層31と溶着させることができるため、ガラス層3を樹脂基材2に溶着させやすくなる。また、高融点ガラス層32のガラス材料を適宜選択することにより、耐候性などの特定の性能が特に優れた高融点ガラス層32を形成することが可能になる。
また、低融点ガラス層31のガラス成分は、そのガラス転移温度が樹脂基材2を構成する樹脂材料の5%重量減少温度以下になっている。そのため、低融点ガラス層31と樹脂基材2とを溶着させ易くなる(図2参照)。
また、ガラス樹脂接合材料1においては、板状の樹脂基材2の表面に、シート状のガラス層3が形成されている。そのため、樹脂基材2の表面にガラス層3を積層形成することにより、ガラス樹脂接合材料1を簡単に形成することができる。また、全体として板状になるため、ガラス樹脂接合材料1は、各種窓ガラス、電子機器の表示パネル等に好適になる。
樹脂−ガラス接合工程においては、ガラス層を構成するガラス材料(低融点ガラス材料310)のガラス転移温度以上、かつ樹脂基材を構成する樹脂材料20の軟化点以上、かつ樹脂材料20の5%重量減少温度以下の温度でガラス材料(低融点ガラス材料310)と樹脂材料20とを接合させている(図4(d)参照)。そのため、ガラス材料と樹脂材料との界面、具体的には低融点ガラス材料310と樹脂材料20との界面を、溶融状態にあるガラス材料(低融点ガラス材料310)と樹脂材料20とが入り交じった状態にすることができる。
本例においては、樹脂−ガラス接合工程において、ガラス材料の表面に樹脂材料の少なくとも一部を食い込ませて、ガラス樹脂接合材料を製造する例である。
具体的には、まず、図5(a)〜(c)に示すごとく、実施例1と同様にして、成形型4内の溶融状態にある高融点ガラス材料320上に、溶融状態にある低融点ガラス材料310を射出した。
そして、実施例1と同様に、成形型4内の高融点ガラス材料320と低融点ガラス材料310とを降温させた。この降温により、高融点ガラス材料320は、図5(c)に示すごとく硬化し、高融点ガラス層32を形成する。一方、低融点ガラス材料310は、依然としてガラス転移温度の温度以上にあるため溶融状態にある。
本例のガラス樹脂接合材料及びその製造方法におけるその他の作用効果は、実施例1と同様である。
2 樹脂基材
3 ガラス層
31 低融点ガラス層
32 高融点ガラス層
Claims (6)
- 樹脂基材と、該樹脂基材の表面に形成されたガラス層とを有するガラス樹脂接合材料であって、
上記樹脂基材と上記ガラス層とは界面で互いに溶着しており、
上記ガラス層は、融点が異なる低融点ガラス層と高融点ガラス層とが溶着してなり、上記ガラス層は、上記低融点ガラス層側で上記樹脂基材と溶着していることを特徴とするガラス樹脂接合材料。 - 請求項1に記載のガラス樹脂接合材料において、上記樹脂基材と上記ガラス層との間には、上記樹脂基材の樹脂成分と上記ガラス層のガラス成分とが混ざり合った樹脂−ガラス混在領域が形成されていることを特徴とするガラス樹脂接合材料。
- 請求項1又は2に記載のガラス樹脂接合材料において、板状の上記樹脂基材の表面に、シート状の上記ガラス層が形成されていることを特徴とするガラス樹脂接合材料。
- 樹脂基材と、該樹脂基材の表面に形成されたガラス層とを有するガラス樹脂接合材料の製造方法であって、
上記ガラス層を構成するガラス材料のガラス転移温度以上、かつ上記樹脂基材を構成する樹脂材料の軟化点以上、かつ上記樹脂材料の5%重量減少温度以下の温度で上記ガラス材料と上記樹脂材料とを接合させる樹脂−ガラス接合工程と、
該樹脂−ガラス接合工程後に、降温により上記ガラス材料と上記樹脂材料とを硬化させて上記ガラス樹脂接合材料を得る硬化工程とを有し、
上記樹脂−ガラス接合工程より先に、互いに融点が異なる低融点ガラス材料と高融点ガラス材料とを接合させるガラス接合工程を行い、上記樹脂−ガラス接合工程においては、上記ガラス材料の上記低融点ガラス層と上記樹脂基材とを溶着させることを特徴とするガラス樹脂接合材料の製造方法。 - 請求項4に記載の製造方法において、上記樹脂−ガラス接合工程においては、上記ガラス材料のガラス転移温度以上、かつ上記樹脂基材を構成する樹脂材料の軟化点以上、かつ上記樹脂材料の5%重量減少温度以下の温度に加熱した上記ガラス材料の表面に上記樹脂材料の少なくとも一部を食い込ませることを特徴とするガラス樹脂接合材料の製造方法。
- 請求項4又は5に記載の製造方法において、上記低融点ガラス材料は、上記高融点ガラス材料よりも比重の小さいものを用いることを特徴とするガラス樹脂接合材料の製造方法。
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