JP6907608B2 - 接合体製造装置 - Google Patents
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Description
近年においては、フレキシブル性、ガス吸収特性等の高機能を有するフィルムが求められており、例えば、接着剤を用いずに、異種材料からなる一対のフィルム基材を貼り合わせる接合体製造装置が提案されている(特許文献1参照。)。
以上において、酸素の存在下でエネルギー線を照射すると、オゾンが発生するため、フィルム基材にエネルギー線を照射する際には、その雰囲気の酸素濃度が100ppm以下となるよう制御されている。
フィルム基材の表面に存在する水分によって、エネルギー線の照射後におけるフィルム基材の表面の活性化が変化する。具体的には、フィルム基材の表面に存在する水分量が多いと、フィルム基材の表面の活性化が十分に進行しないため、一対のフィルム基材を高い強度で接合することが困難となる。
また、酸素濃度が過度に低い雰囲気下で、フィルム基材にエネルギー線を照射すると、オゾンの発生が極めて少ないため、オゾンによるフィルム基材の表面の活性化作用が小さく、その結果、接合強度が高い接合体を得ることが困難となる。
送機構と、
この搬送機構の接合材料搬送路に設けられた、前記接合材料を加熱する加熱処理部と、
この加熱処理部からの接合材料における接合面となる表面に真空紫外線を照射する紫外
線照射処理部と、
この紫外線照射処理部からの接合材料を被接合材料と貼り合せる貼り合せ処理部とを備
えてなり、
前記紫外線照射処理部は、紫外線照射機構と、この紫外線照射機構の上流側に設けられ
た前冷却機構と、前記紫外線照射機構の下流側に設けられた後冷却機構とを有し、
前記前冷却機構により、露点が15℃以下の乾燥雰囲気下において前記接合材料が冷却され、
前記紫外線照射機構により、酸素濃度が1〜20%の雰囲気下において前記接合材料における接合面となる表面に真空紫外線が照射される
ことを特徴とする。
外線ランプと前記接合材料との間に配置された紫外線透過窓とを有し、前記接合材料と前
記紫外線透過窓との距離が2〜10mmであることが好ましい。
また、前記紫外線照射機構は、前記接合材料と前記紫外線透過窓との間に、クリーンドライエア、不活性ガスと酸素ガスとの混合ガス、または不活性ガスとクリーンドライエアと窒素ガスとの混合ガスよりなる処理用ガスを供給する処理用ガス供給口を有することが好ましい。
図1は、本発明の接合体製造装置の一例における構成を示す説明図である。この接合体製造装置は、長尺な帯状の可撓性フィルムよりなる接合材料M1を長尺な帯状の可撓性フィルムよりなる被接合材料M2に接合することによって、積層フィルムよりなる接合体Pを製造するものである。
図1に示す接合体製造装置は、接合材料M1を供給する接合材料供給機構10と、被接合材料M2を供給する被接合材料供給機構11と、接合材料M1を被接合材料M2に貼り合せる貼り合せ処理部20と、貼り合せ処理部20によって得られた接合体Pを回収する回収機構25とを有する。
接合材料M1の厚みは、例えば20〜300μmである。また、被接合材料M2の厚みは、例えば20〜300μmである。
接合材料搬送機構15、被接合材料搬送機構16および接合体搬送機構26による接合材料M1、被接合材料M2および接合体Pの搬送速度は、例えば0.5〜40m/minである。
ランプハウス42の上流側位置および下流側位置の各々には、紫外線透過窓43と接合材料M1との間の処理空間に処理用ガスを供給する処理用ガス供給口46,47が形成されている。処理用ガス供給口46,47から供給された処理用ガスは、例えば紫外線照射機構41における接合材料M1の搬入口や搬出口から排出される。
搬送される接合材料M1と紫外線透過窓43との距離は、1〜10mmであることが好ましく、より好ましくは2〜5mmである。この距離が過小である場合には、フィルム搬送時の搖動により、接合材料M1と紫外線透過窓43とが接触しやすくなるため、接合材料M1が損傷する虞がある。一方、この距離が過大である場合には、真空紫外線が接合材料M1と紫外線透過窓43との間の酸素に吸収されることにより、接合材料M1の接合用表面に十分な量の真空紫外線が照射されず、また、接合材料M1の接合用表面近傍において発生するオゾンの量が少ないため、オゾンによる接合材料M1の接合用表面の活性化作用が小さく、その結果、接合強度が高い接合体を得ることが困難となることがある。
このような光を放射する例えば波長172nmに輝線を有するキセノンエキシマランプ等のエキシマランプ、波長185nmに輝線を有する低圧水銀ランプ、波長120〜200nmの範囲に輝線を有する重水素ランプなどを用いることができる。これらの中では、エキシマランプが好ましい。
また、処理用ガスの流量は、例えば100〜450L/secである。
また、圧着ローラ21,22の少なくとも一方には、例えばヒータなどの加熱手段が内蔵されていてもよい。このような構成においては、この圧着ローラ21,22によって、接合材料M1および被接合材料M2が、それぞれの接合用表面が密着するよう積層された状態で加熱されながら加圧されることにより、貼り合せ処理が行われる。
また、一対の圧着ローラ21,22の下流側位置に加熱手段が別個に配置された構成とされていてもよい。
従って、本発明の接合体製造装置によれば、接合材料M1および被接合材料M2の接合用表面の活性化が維持された状態で、両者の貼り合せ処理が行われるので、接着強度の高い接合体Pを確実に製造することができる。
例えば接合材料M1および被接合材料M2には、接合用表面に保護フィルムが設けられていてもよい。このような接合材料M1および被接合材料M2を用いる場合には、接合材料M1および被接合材料M2が第1の加熱処理部30または第2の加熱処理部35に供される前に、接合材料M1および被接合材料M2から保護フィルムを剥離して回収する保護フィルム回収機構が設けられる。
また、前冷却機構50,65は、接合材料M1または被接合材料M2の搬送距離を大きくすることによって接合材料M1または被接合材料M2を自然冷却する構成のものであってもよい。
また、紫外線透過窓43と接合材料M1との間の処理空間の雰囲気の酸素濃度は、処理空間のガスを排気することによって当該処理空間に外部の空気を取り込むと共に、ランプハウス42の内部に流通させた窒素ガスなどのパージ用ガスを処理空間に供給することによって調整することもできる。
また、装置全体をチャンバー内に配置し、当該チャンバー内を減圧すると共にクリーンドライエアおよび窒素ガスで置換することが可能な構成としてもよい。このような構成によれば、接合材料M1および被接合材料M2の供給から接合体Pの回収までを乾燥雰囲気で行うことが可能となるため、接合材料M1および被接合材料M2の接合用表面の活性化をより確実に維持することができる。
図1に示す構成に従い、下記の仕様の接合体製造装置を作製した。
[第1の加熱処理部および第2の加熱処理部]
図2に示す加熱ローラを有する構造のもの(加熱ローラの材質=ステンレス,加熱ローラの直径=100mm)
[紫外線照射機構]
紫外線ランプ:キセノンエキシマランプ(長手方向に垂直な断面の寸法が45×10mm,長さが800mm,投入電力が400W)
紫外線透過窓:厚さ5mmの合成石英ガラス
紫外線透過窓面での照度:82mW/cm2
紫外線透過窓と接合材料の距離:4mm
処理用ガス:クリーンドライエアと窒素ガスとの混合ガス(酸素濃度=5%)
[前冷却機構および後冷却機構]
図5に示す冷却用ガスを噴射するノズルを有する構造のもの(冷却用ガス=クリーンドライエア)
[貼り合せ処理部]
上側の圧着ローラ:遠赤外線ヒータが内蔵された耐熱シリコーンゴム製のもの,直径=100mm,
下側の圧着ローラ:遠赤外線ヒータが内蔵された金属製のもの(表面にハードクロムメッキが施されたもの),直径=100mm
接合材料および被接合材料:材質=ジメチルポリシロキサン,厚み=50μm
各搬送機構による搬送速度:1m/min
第1の加熱処理部および第2の加熱処理部による加熱温度:95℃
紫外線照射機構による積算光量:400mJ/cm2
処理用ガスの流量:300L/min
紫外線照射前の接合用表面の温度:表1の通り
紫外線照射後の接合用表面の温度:表1の通り
貼り合せ処理部による条件:加圧力=0.2MPa,加熱温度=80℃
〇:凝集破壊のみが生じている場合
△:凝集破壊および界面破壊が混在している場合
×:接合されていない場合
また、各実験例において、紫外線照射前の温度は、以下のようにして調整した。
実験例1〜3においては、第1の加熱処理部および第2の加熱処理部によって加熱された接合材料および被接合材料を、前冷却機構によって温度が30℃となるよう冷却し、その後、紫外線処理機構に供した。
実験例4においては、第1の加熱処理部および第2の加熱処理部によって加熱処理された接合材料および被接合材料を、冷却せずに紫外線処理機構に供した。
また、各実施例において、紫外線照射後の温度は、以下のようにして調整した。
実験例1においては、紫外線処理機構によって紫外線照射処理された接合材料および被接合材料を、後冷却機構によって温度が30℃となるよう冷却し、その後、貼り合わせ部に供した。
実験例2においては、紫外線処理機構によって紫外線照射処理された接合材料および被接合材料を、後冷却機構によって温度が50℃となるよう冷却し、その後、貼り合わせ部に供した。
実験例3およひ実験例4においては、紫外線処理機構によって紫外線照射処理された接合材料および被接合材料を、冷却せずに貼り合わせ部に供した。
実験例4においては、第1の加熱処理部および第2の加熱処理部の各々による加熱温度が95℃であるが、接合材料および被接合材料の搬送中に自然冷却された結果、紫外線照射前および紫外線照射後のいずれにおいても、接合用表面の温度は80℃であった。
11 被接合材料供給機構
15 接合材料搬送機構
16 被接合材料搬送機構
20 貼り合せ処理部
21,22 圧着ローラ
25 回収機構
26 接合体搬送機構
30 第1の加熱処理部
31 加熱ローラ
32 赤外線ランプヒータ
35 第2の加熱処理部
40 第1の紫外線照射処理部
41 紫外線照射機構
42 ランプハウス
43 紫外線透過窓
45 紫外線ランプ
46,47 処理用ガス供給機構
50 前冷却機構
51 ノズル 52 冷却ローラ
55 後冷却機構
60 第2の紫外線照射処理部
61 紫外線照射機構
65 前冷却機構
66 後冷却機構
M1 接合材料
M2 被接合材料
P 接合体
Claims (3)
- 接合すべき可撓性フィルムよりなる接合材料を搬送する搬送機構と、
この搬送機構の接合材料搬送路に設けられた、前記接合材料を加熱する加熱処理部と、
この加熱処理部からの接合材料における接合面となる表面に真空紫外線を照射する紫外線照射処理部と、
この紫外線照射処理部からの接合材料を被接合材料と貼り合せる貼り合せ処理部とを備えてなり、
前記紫外線照射処理部は、紫外線照射機構と、この紫外線照射機構の上流側に設けられた前冷却機構と、前記紫外線照射機構の下流側に設けられた後冷却機構とを有し、
前記前冷却機構により、露点が15℃以下の乾燥雰囲気下において前記接合材料が冷却され、
前記紫外線照射機構により、酸素濃度が1〜20%の雰囲気下において前記接合材料における接合面となる表面に真空紫外線が照射される
ことを特徴とする接合体製造装置。 - 前記紫外線照射機構は、紫外線ランプと、この紫外線ランプと前記接合材料との間に配置された紫外線透過窓とを有し、前記接合材料と前記紫外線透過窓との距離が2〜10mmであることを特徴とする請求項1に記載の接合体製造装置。
- 前記紫外線照射機構は、前記接合材料と前記紫外線透過窓との間に、クリーンドライエア、不活性ガスと酸素ガスとの混合ガス、または不活性ガスとクリーンドライエアと窒素ガスとの混合ガスよりなる処理用ガスを供給する処理用ガス供給口を有することを特徴とする請求項2に記載の接合体製造装置。
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2017
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