JP7484179B2 - 積層体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、異種の樹脂部材を接着剤を介さずに接合した積層体およびその製造方法に関する。
異種の樹脂部材の接合技術としては、例えば、接着剤による接合や、溶着法等が知られている。
しかしながら、接着剤による接合では、接着剤成分が徐々に溶出または揮発する場合があり、特に、安全性やクリーン性が重視される医療用分野においては、接着剤による汚染が問題となる。また、長期使用により接着剤自体が劣化することもあり、特に屋外等で使用される用途においては、耐候性が問題となる。また、接着剤として溶剤系接着剤を用いた場合には、溶剤が残留してしまうという問題がある。さらに、樹脂の種類によっては接着剤により接着できない場合もある。
また、溶着法では、局所的な加熱により樹脂が劣化することが懸念される。また、溶着法は、比較的低温で溶着可能な樹脂に適している方法であり、使用する樹脂が限られる。
ところで、近年、電子線照射による樹脂の接合技術が提案されている（例えば、特許文献１～２）。
しかしながら、本発明者が検討したところ、電子線照射による異種の樹脂部材の接合では、接着強度が弱く実用に耐えない場合があることが判明した。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、接着剤を介することなく、異種の樹脂部材が強固に接合した積層体およびその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明者が鋭意検討した結果、異種の樹脂部材のうち、一方の樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後に所定の時間を置き、他方の樹脂部材の表面に電子線を照射し、その後、２つの樹脂部材を熱圧着することにより、異種の樹脂部材を強固に接合できることを見出した。さらに、上記方法により異種の樹脂部材を接合した場合には、異種の樹脂部材の界面において、各樹脂部材の成分の相溶性が高くなり、各樹脂部材の成分が混合した領域が形成され、かつ、各樹脂部材の成分が反応して共有結合等の化学結合が形成されることを見出した。本開示は、上記知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本開示の一実施形態は、互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材と第２樹脂部材とが接合された積層体であって、上記第１樹脂部材と上記第２樹脂部材との界面に、上記第１樹脂部材に含有される上記樹脂と上記第２樹脂部材に含有される上記樹脂とが混合した接合部を有し、上記接合部は、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークを有する、積層体を提供する。
本開示の他の実施形態は、互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材と第２樹脂部材とを接合する積層体の製造方法であって、上記第１樹脂部材の一方の面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後、所定の時間を置く第１工程と、上記第２樹脂部材の一方の面に電子線を照射する第２工程と、上記第１樹脂部材の上記プラズマ処理が施され、上記電子線が照射された面と、上記第２樹脂部材の上記電子線が照射された面とを対向させ、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材を熱圧着する第３工程と、を有する、積層体の製造方法を提供する。
本開示は、接着剤を介することなく、異種の樹脂部材が強固に接合した積層体およびその製造方法を提供することができるという効果を奏する。
本発明者は、異種の樹脂部材の接合について鋭意検討し、まず、電子線照射による接合、すなわち、異種の樹脂部材の表面にそれぞれ電子線を照射した後、２つの樹脂部材を熱圧着することにより、異種の樹脂部材を接合することを試みた。しかしながら、この方法では、樹脂の組み合わせ等によっては、異種の樹脂部材の接着強度が弱い場合があることが判明した。ここで、樹脂部材の表面処理技術としては、電子線照射の他に、プラズマ処理も知られている。そこで、本発明者は、次に、電子線照射およびプラズマ処理の組み合わせによる接合として、異種の樹脂部材のうち、一方の樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、他方の樹脂部材の表面に電子線を照射した後、２つの樹脂部材を熱圧着することを試みた。この方法では、異種の樹脂部材の接着強度が高くなることを見出した。しかし、さらに検討した結果、プラズマ処理強度を強くするほど、異種の樹脂部材の接着強度が高くなる傾向があるが、プラズマ処理強度を強くすると、プラズマの照射ムラが生じてしまい、その結果、接着ムラが発生してしまう場合があり、かえって異種の樹脂部材の接着強度が低下する場合があることを見出した。そして、電子線照射およびプラズマ処理の組み合わせによる接合として、異種の樹脂部材のうち、一方の樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後に所定の時間を置き、他方の樹脂部材の表面に電子線を照射し、その後、２つの樹脂部材を熱圧着することにより、プラズマ処理による接着ムラの発生を抑制しつつ、異種の樹脂部材を強固に接合することができることを見出した。
また、電子線照射やプラズマ処理によって、２つの樹脂部材の表面にラジカルを生成させることで、２つの樹脂部材にそれぞれ含まれる樹脂の間で化学結合、特に共有結合が形成されると推量されるが、異種の樹脂部材のうち、一方の樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、他方の樹脂部材の表面に電子線を照射した後、２つの樹脂部材を熱圧着する方法では、２つの樹脂部材にそれぞれ含まれる樹脂の間で化学結合、特に共有結合が形成されない場合があるのに対して、一方の樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後に所定の時間を置き、他方の樹脂部材の表面に電子線を照射し、その後、２つの樹脂部材を熱圧着する方法では、２つの樹脂部材にそれぞれ含まれる樹脂の間で化学結合、特に共有結合が形成されることを見出した。
なお、異種の樹脂部材のうち、一方の樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、他方の樹脂部材の表面に電子線を照射した後、２つの樹脂部材を熱圧着する方法において、２つの樹脂部材にそれぞれ含まれる樹脂の間で化学結合、特に共有結合が形成されない場合があるのは、プラズマ処理では生成するラジカルの寿命が短い傾向があるためと推量される。
また、異種の樹脂部材のうち、一方の樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後に所定の時間を置き、他方の樹脂部材の表面に電子線を照射し、その後、２つの樹脂部材を熱圧着する方法の場合に、異種の樹脂部材を強固に接合することができる理由は明らかではないが、一方の樹脂部材へのプラズマ処理によって、異種の樹脂部材の界面において、２つの樹脂部材にそれぞれ含有される樹脂の相溶性が高くなることが、接着に寄与していると考えられる。具体的には、一方の樹脂部材へのプラズマ処理によって、樹脂部材の表面の化学的性質や物理的性質が変化することで、例えば、樹脂部材の表面において、結合が切断される、官能基が導入される、または、微細な凹凸が形成されることで、異種の樹脂部材の界面において、２つの樹脂部材にそれぞれ含有される樹脂の相溶性が高くなると推量される。そして、異種の樹脂部材の界面において、２つの樹脂部材にそれぞれ含有される樹脂の相溶性が高くなることにより、２つの樹脂部材にそれぞれ含有される樹脂が相互に拡散しやすく、２つの樹脂部材にそれぞれ含有される樹脂が混合した領域が形成されやすくなると推量される。
本開示は、これらの知見に基づいて完成されたものである。
以下、本開示の積層体およびその製造方法について説明する。但し、本開示は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の態様の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部材の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
本明細書において、ある部材の上に他の部材を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」または「下に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある部材に接するように、直上あるいは直下に他の部材を配置する場合と、ある部材の上方あるいは下方に、さらに別の部材を介して他の部材を配置する場合との両方を含むものとする。
また、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「シート」は、フィルムや板とも呼ばれるような部材も含む意味で用いられる。
Ａ．積層体
本開示の積層体は、互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材と第２樹脂部材とが接合された積層体であって、上記第１樹脂部材と上記第２樹脂部材との界面に、上記第１樹脂部材に含有される上記樹脂と上記第２樹脂部材に含有される上記樹脂とが混合した接合部を有し、上記接合部は、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークを有する、積層体である。
本開示の積層体は、互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材と第２樹脂部材とが接合された積層体であって、上記第１樹脂部材と上記第２樹脂部材との界面に、上記第１樹脂部材に含有される上記樹脂と上記第２樹脂部材に含有される上記樹脂とが混合した接合部を有し、上記接合部は、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークを有する、積層体である。
本開示の積層体について図面を参照して説明する。図１は、本開示の積層体の一例を示す概略断面図である。本開示の積層体１は、図１に例示するように、互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材２と第２樹脂部材３とが接合されたものであり、第１樹脂部材２と第２樹脂部材３との界面に、第１樹脂部材２に含有される樹脂と第２樹脂部材３に含有される樹脂とが混合した接合部４を有する。また、接合部４は、図示しないが、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、第１樹脂部材２および第２樹脂部材３のいずれにも由来しないピークを有する。
本開示においては、互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材と第２樹脂部材とが直接接合されている。ここで、一般に、異種の樹脂部材の接合は困難である。これは、異種の樹脂部材にそれぞれ含まれる樹脂の相溶性が低いためである。異種の樹脂部材のそれぞれに含まれる樹脂の相溶性が悪いと、２つの樹脂部材の界面において、２つの樹脂部材のそれぞれに含まれる樹脂が混合しにくく、上記樹脂が混合した領域は形成されにくい。これに対し、本開示においては、第１樹脂部材および第２樹脂部材の界面に、第１樹脂部材に含有される樹脂と第２樹脂部材に含有される樹脂とが混合した接合部を有している。そのため、第１樹脂部材および第２樹脂部材の界面において、第１樹脂部材に含有される樹脂と第２樹脂部材に含有される樹脂とは相溶性が良いといえる。すなわち、第１樹脂部材に含有される樹脂と第２樹脂部材に含有される樹脂との相溶性が低いとしても、第１樹脂部材および第２樹脂部材の界面においては、第１樹脂部材に含有される樹脂と第２樹脂部材に含有される樹脂との相溶性が良くなっているといえる。
また、本開示においては、接合部は、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、第１樹脂部材および第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークを有する。これは、第１樹脂部材に含有される樹脂と第２樹脂部材に含有される樹脂との間で化学結合、特に共有結合が形成されていることを意味する。
ここで、一般に、接着には、例えば、相溶性、化学結合等が寄与しているとされている。
そのため、本開示においては、第１樹脂部材および第２樹脂部材の界面に、第１樹脂部材に含有される樹脂と第２樹脂部材に含有される樹脂とが混合した接合部を有すること、すなわち、第１樹脂部材および第２樹脂部材の界面において、第１樹脂部材に含有される樹脂と第２樹脂部材に含有される樹脂との相溶性が良いことによって、ならびに、接合部が、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、第１樹脂部材および第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークを有すること、すなわち、第１樹脂部材に含有される樹脂と第２樹脂部材に含有される樹脂との間で化学結合、特に共有結合が形成されていることによって、接着剤を介することなく、第１樹脂部材および第２樹脂部材を直接接合することができ、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接着強度を向上させることができる。第１樹脂部材に含有される樹脂と第２樹脂部材に含有される樹脂との相溶性が低い場合であっても、第１樹脂部材および第２樹脂部材を強固に接合することができる。
図２（ａ）～（ｅ）は、本開示の積層体の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図２（ａ）に示すように、第１樹脂部材２の一方の面にプラズマ１１を照射してプラズマ処理を施し、図２（ｂ）に示すように、第１樹脂部材２の一方の面にさらに電子線１２を照射した後、所定の時間を置く。また、図２（ｃ）に示すように、第２樹脂部材３の一方の面に電子線１３を照射する。次に、図２（ｄ）に示すように、第１樹脂部材２のプラズマ処理が施され、電子線が照射された面と、第２樹脂部材３の電子線が照射された面とを対向させ、第１樹脂部材２および第２樹脂部材３を熱圧着する。これにより、互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材２と第２樹脂部材３とが接合された積層体１であって、第１樹脂部材２と第２樹脂部材３との界面に、第１樹脂部材２に含有される樹脂と第２樹脂部材３に含有される樹脂とが混合した接合部４を有する積層体１が得られる。
本開示においては、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後に所定の時間を置き、第２樹脂部材の表面に電子線を照射することにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材の表面にラジカルを生成させることができる。その結果、第１樹脂部材に含有される樹脂と第２樹脂部材に含有される樹脂との間で化学結合、例えば共有結合や水素結合を形成することができる。具体的には、第１樹脂部材および第２樹脂部材の表面にラジカルが生成し、第１樹脂部材および第２樹脂部材の表面に生成したラジカルが互いに結合して、共有結合が形成する、あるいは、生成したラジカルが雰囲気中の酸素と反応して、カルボニル基、カルボキシ基、水酸基等の官能基が生成し、これらの官能基が水素結合を形成すると考えられる。
なお、異種の樹脂部材の接合技術としては、熱溶着（ヒートシール）等の溶着法もあるが、溶着法では、異種の樹脂部材にそれぞれ含まれる樹脂の間で共有結合が形成されることはない。
また、電子線照射およびプラズマ処理の組み合わせによる異種の樹脂部材の接合として、異種の樹脂部材のうち、一方の樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、他方の樹脂部材の表面に電子線を照射した後、２つの樹脂部材を熱圧着する方法も考えられるが、本発明者が検討したところ、この方法では、２つの樹脂部材にそれぞれ含まれる樹脂の間で化学結合、特に共有結合が形成されない場合があることが判明した。
また、プラズマ処理および電子線照射の組み合わせによる異種の樹脂部材の接合と電子線照射による異種の樹脂部材の接合とを比較し、プラズマ処理および電子線照射の組み合わせによる異種の樹脂部材の接合のほうが、接着強度が高くなることを見出した。この理由は明らかではないが、一方の樹脂部材へのプラズマ処理によって、異種の樹脂部材の界面において、２つの樹脂部材にそれぞれ含有される樹脂の相溶性が高くなることが接着に寄与していると考えられる。そのため、異種の樹脂部材の界面において、２つの樹脂部材にそれぞれ含有される樹脂が相互に拡散しやすく、２つの樹脂部材にそれぞれ含有される樹脂が混合した領域が形成されやすくなると推量される。
さらに、上述したように、第１樹脂部材へのプラズマ処理によって、第１樹脂部材および第２樹脂部材の界面において、第１樹脂部材に含まれる樹脂と第２樹脂部材に含まれる樹脂との相溶性を高めることができるため、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後に所定の時間を置き、第２樹脂部材の表面に電子線を照射し、その後、熱圧着する場合には、熱圧着時に、加熱によって、第１樹脂部材に含まれる樹脂と第２樹脂部材に含まれる樹脂とが相互に拡散しやすくなり、第１樹脂部材に含まれる樹脂と第２樹脂部材に含まれる樹脂とが混合した領域がより形成されやすくなると推量される。
以下、本開示の積層体の構成について説明する。
１．第１樹脂部材および第２樹脂部材
本開示において、第１樹脂部材および第２樹脂部材は互いに異なる樹脂を含有する。
本開示において、第１樹脂部材および第２樹脂部材は互いに異なる樹脂を含有する。
なお、本明細書において、第１樹脂部材に含有される樹脂を第１樹脂、第２樹脂部材に含有される樹脂を第２樹脂と称する場合がある。
第１樹脂部材および第２樹脂部材に含有される樹脂としては、第１樹脂部材に含有される第１樹脂と第２樹脂部材に含有される第２樹脂との間で化学結合を形成し得るものであれば特に限定されるものではない。化学結合としては、中でも、共有結合であることが好ましい。第１樹脂と第２樹脂との間で共有結合が形成されていることにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接着強度を向上させることができるからである。
また、第１樹脂部材に含有される第１樹脂と第２樹脂部材に含有される第２樹脂とは、相溶性が低いことが好ましい。相溶性が低い異種の樹脂部材の場合、直接接合することが困難である。これは、相溶性が低い異種の樹脂部材の界面において各樹脂部材の成分が相互に拡散しにくいためである。これに対し、本開示においては、上述したように、一方の樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後に所定の時間を置き、他方の樹脂部材の表面に電子線を照射し、その後、２つの樹脂部材を熱圧着することにより、２つの樹脂部材の表面の相溶性を高めることができ、２つの樹脂部材の界面において各樹脂部材の成分を相互に拡散しやすくすることができる。そのため、第１樹脂部材に含有される第１樹脂と第２樹脂部材に含有される第２樹脂との相溶性が低い場合であっても、第１樹脂部材および第２樹脂部材を強固に接合することが可能である。
ここで、相溶性の指標として、溶解度パラメータ（ＳＰ値）がある。ＳＰ値の差が大きい場合には相溶性が低くなり、ＳＰ値の差が小さい場合には相溶性が高くなる。具体的には、第１樹脂のＳＰ値と第２樹脂のＳＰ値との差が、０．１以上であることが好ましく、中でも０．５以上であることが好ましく、特に２以上であることが好ましい。なお、上記ＳＰ値の差の上限は特に限定されないが、１５程度である。本開示は、上記ＳＰ値の差が上記範囲のように大きい場合に有用である。
ここで、本明細書でいうＳＰ値とは、工業調査会発行の「プラスチックデータブック」（１９９９年１２月１日発行）の第１５頁、第１８９～１９０頁に記載されているＳＰ値表に示されている値を意味する。該ＳＰ値表に示されていない樹脂については、凝集エネルギーの密度の計算値によりその溶解パラメータを求めることができる。
第１樹脂および第２樹脂としては、相溶性が低い樹脂の組み合わせが好ましい。具体的には、下記の組み合わせが挙げられる。
フッ素系樹脂／フッ素を実質的に含まない樹脂
フッ素系樹脂／ポリオレフィン系樹脂
フッ素系樹脂／ポリ塩化ビニル系樹脂
ポリエステル系樹脂／ポリオレフィン系樹脂
ポリ塩化ビニル系樹脂／ポリオレフィン系樹脂
ポリアミド系樹脂／ポリオレフィン系樹脂
ポリビニルアルコール系樹脂／ポリオレフィン系樹脂
フッ素系樹脂／フッ素を実質的に含まない樹脂
フッ素系樹脂／ポリオレフィン系樹脂
フッ素系樹脂／ポリ塩化ビニル系樹脂
ポリエステル系樹脂／ポリオレフィン系樹脂
ポリ塩化ビニル系樹脂／ポリオレフィン系樹脂
ポリアミド系樹脂／ポリオレフィン系樹脂
ポリビニルアルコール系樹脂／ポリオレフィン系樹脂
中でも、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理が施され、さらに電子線が照射され、第２樹脂部材の表面に電子線が照射される場合には、第１樹脂がフッ素系樹脂であり、第２樹脂がフッ素を実質的に含まない樹脂であることが好ましい。すなわち、第１樹脂部材がフッ素系樹脂を含有し、第２樹脂部材がフッ素を実質的に含まない樹脂を含有することが好ましい。フッ素系樹脂とフッ素を実質的に含まない樹脂とでは、相溶性が低くなる傾向がある。また、通常、フッ素系樹脂を含有する樹脂部材は、表面張力が非常に小さく、その表面には水酸基等の水素結合に関与するような官能基も存在しないため、フッ素系樹脂を含有する樹脂部材とフッ素を実質的に含まない樹脂を含有する樹脂部材とを接合する場合には接着剤が必要である。このように、フッ素系樹脂を含有する樹脂部材とフッ素を実質的に含まない樹脂を含有する樹脂部材とを直接接合することは困難である。これに対し、本開示によれば、このような第１樹脂部材および第２樹脂部材の組み合わせであっても、第１樹脂部材および第２樹脂部材を強固に接合することが可能である。
特に、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理が施され、さらに電子線が照射され、第２樹脂部材の表面に電子線が照射される場合において、第１樹脂部材がフッ素系樹脂を含有し、第２樹脂部材がフッ素を実質的に含まない樹脂を含有する場合には、第１樹脂部材へのプラズマ処理により第１樹脂部材の表面からフッ素が除去されることで、フッ素系樹脂とフッ素を実質的に含まない樹脂との相溶性が向上すると考えられる。よって、上記のような第１樹脂部材および第２樹脂部材の組み合わせの場合に、本発明は有用である。
なお、第１樹脂部材の表面に電子線を照射するのみでは、第１樹脂部材の表面からフッ素が除去されることはほとんどない。そのため、第１樹脂部材がフッ素系樹脂を含有し、第２樹脂部材がフッ素を実質的に含まない樹脂を含有する場合において、第１樹脂部材および第２樹脂部材の表面にそれぞれ電子線を照射した後、第１樹脂部材および第２樹脂部材を熱圧着する方法では、第１樹脂部材および第２樹脂部材を強固に接合することは困難である。
また、上記のポリエステル系樹脂／ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂／ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂／ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂／ポリオレフィン系樹脂の組み合わせの場合において、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理が施され、さらに電子線が照射され、第２樹脂部材の表面に電子線が照射される場合、第２樹脂をポリオレフィン系樹脂とし、第１樹脂をポリオレフィン系樹脂以外の樹脂とすることができる。
フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体樹脂（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体樹脂（ＥＰＥ）、テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体樹脂（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、エチレンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体樹脂（ＥＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）等が挙げられる。中でも、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）が好ましい。本開示の積層体を包材として用いる場合、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）は防湿性が高いため包材に適しているからである。
フッ素を実質的に含まない樹脂は、分子構造中にフッ素原子を実質的に含まない樹脂である。ここで、「フッ素を実質的に含まない」とは、樹脂中のフッ素含有量が５質量％以下であることをいう。中でも、樹脂中のフッ素含有量は３質量％以下であることが好ましく、０質量％であることが好ましい。すなわち、フッ素を含まない樹脂が好ましい。
このようなフッ素を実質的に含まない樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルアセテート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられる。また、これら樹脂の混合物を使用することもできる。
ポリオレフィン系樹脂は、鎖状ポリオレフィン系樹脂であってもよく、環状ポリオレフィン系樹脂であってもよい。鎖状ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等のポリエチレン；ポリプロピレン；ポリメチルペンテン；またはそれらの共重合体等が挙げられる。また、ポリプロピレンと低密度ポリエチレンとの混合物や、ポリプロピレンと高密度ポリエチレンとの混合物を用いることもできる。中でも、汎用性が高いことから、ポリエチレン、ポリプロピレンが好ましい。
ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。
ポリアミド系樹脂としては、例えば、ナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６６、ナイロン６１２、ナイロン６／６６共重合体、ナイロン６／１２共重合体、ポリメタキシリレンアジパミド（ナイロンＭＸＤ６）等が挙げられる。
ポリスチレン系樹脂としては、例えば、ポリスチレン、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体、スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体等が挙げられる。
上述の組み合わせの中でも、第１樹脂がフッ素系樹脂であり、第２樹脂がポリオレフィン系樹脂であることが特に好ましい。すなわち、第１樹脂部材がフッ素系樹脂を含有し、第２樹脂部材がポリオレフィン系樹脂を含有することが特に好ましい。フッ素系樹脂とポリオレフィン系樹脂とでは、相溶性が低くなる傾向がある。また、通常、フッ素系樹脂を含有する樹脂部材の表面は、表面張力が非常に小さく、フッ素系樹脂を含有する樹脂部材やポリオレフィン系樹脂を含有する樹脂部材の表面には、水酸基等の水素結合に関与するような官能基も存在しないため、フッ素系樹脂を含有する樹脂部材とポリオレフィン系樹脂を含有する樹脂部材とを接合する場合には接着剤が必要である。このように、フッ素系樹脂を含有する樹脂部材とポリオレフィン系樹脂を含有する樹脂部材とを直接接合することは困難である。これに対し、本開示によれば、このような第１樹脂部材および第２樹脂部材の組み合わせであっても、第１樹脂部材および第２樹脂部材を強固に接合することが可能である。
上述したように、特に、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理が施され、さらに電子線が照射され、第２樹脂部材の表面に電子線が照射される場合において、第１樹脂部材がフッ素系樹脂を含有し、第２樹脂部材がポリオレフィン系樹脂を含有する場合には、第１樹脂部材へのプラズマ処理により第１樹脂部材の表面からフッ素が除去されることで、フッ素系樹脂とポリオレフィン系樹脂との相溶性が向上すると考えられる。よって、上記のような第１樹脂部材および第２樹脂部材の組み合わせの場合に、本発明は有用である。
また、上述したように、第１樹脂部材がフッ素系樹脂を含有する場合、第１樹脂部材へのプラズマ処理によって第１樹脂部材の表面からフッ素が除去されることから、第１樹脂部材に含有されるフッ素の量は、第１樹脂部材の厚み方向に、第１樹脂部材の内部から第１樹脂部材の接合部側の面に向かって減少していることが好ましい。
ここで、第１樹脂部材に含有されるフッ素の量は、例えば、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を利用したエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＴＥＭ－Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＴＥＭ－ＥＤＸ）を用いて測定することができる。測定条件の具体例は下記の通りである。
・加速電圧：３０．０ｋＶ
・エミッション電流：１０μＡ
・プローブ電流：Ｈｉｇｈ
・観察倍率：２万倍または３万倍
・ＷＤ：８ｍｍ
・傾斜：０°
・検出器素子面積：１００ｍｍ２
・ウィンドウレス
・加速電圧：３０．０ｋＶ
・エミッション電流：１０μＡ
・プローブ電流：Ｈｉｇｈ
・観察倍率：２万倍または３万倍
・ＷＤ：８ｍｍ
・傾斜：０°
・検出器素子面積：１００ｍｍ２
・ウィンドウレス
また、第１樹脂および第２樹脂の少なくともいずれか一方は、熱可塑性樹脂であってもよい。本開示の積層体を包材として用いる場合には、第１樹脂部材および第２樹脂部材のうち、一方の樹脂部材は熱溶着層とすることができ、すなわち、第１樹脂および第２樹脂のうち、少なくとも一方の樹脂は熱可塑性樹脂とすることができる。上記の場合、第１樹脂部材および第２樹脂部材のうち、一方の樹脂部材は熱溶着層とし、他方の樹脂部材は外層、バリア層、帯電防止層、腐食防止層、光安定層、紫外線吸収層、酸化防止層等の、熱溶着層以外の層とすることができる。中でも、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理が施され、さらに電子線が照射され、第２樹脂部材の表面に電子線が照射される場合には、第２樹脂部材を熱溶着層とし、第１樹脂部材を上記の熱溶着層以外の層とすることが好ましい。例えば、第１樹脂部材がフッ素系樹脂を含有し、第２樹脂部材がポリオレフィン系樹脂またはポリ塩化ビニル系樹脂を含有する場合、第１樹脂部材を上記の熱溶着層以外の層とし、第２樹脂部材を熱溶着層とすることができる。
また、第１樹脂部材および／または第２樹脂部材には、必要に応じて、例えば、光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、充填剤、滑剤等の各種添加剤が含有されていてもよい。
第１樹脂部材および第２樹脂部材の形態としては、例えば、フィルムやシートであってもよく、成形品であってもよい。
第１樹脂部材および第２樹脂部材がフィルムまたはシートである場合、一軸ないし二軸方向に延伸されたものであってもよい。
２．接合部
本開示における接合部は、上記第１樹脂部材と上記第２樹脂部材との界面に位置し、上記第１樹脂部材に含有される上記第１樹脂と上記第２樹脂部材に含有される上記第２樹脂とが混合した領域である。また、上記接合部は、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークを有する。
本開示における接合部は、上記第１樹脂部材と上記第２樹脂部材との界面に位置し、上記第１樹脂部材に含有される上記第１樹脂と上記第２樹脂部材に含有される上記第２樹脂とが混合した領域である。また、上記接合部は、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークを有する。
本開示において、接合部は、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後に所定の時間を置き、第２樹脂部材の表面に電子線を照射し、その後、第１樹脂部材および第２樹脂部材を熱圧着することにより、形成される。接合部は、第１樹脂部材に含有される第１樹脂と第２樹脂部材に含有される第２樹脂とが相互に拡散した領域であり、すなわち、第１樹脂部材に含有される第１樹脂と第２樹脂部材に含有される第２樹脂とが分子レベルで混合した領域である。
ここで、上記接合部の存在は、例えば、積層体の断面を走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察することにより確認することができる。具体的な積層体の断面の観察方法を下記に示す。まず、積層体全体を包埋固定した後、染色処理を行う。染色剤としては、四酸化ルテニウムを用いることができる。次に、切片を作製し、積層体断面を得る。切片の作製には、ライカマイクロシステムズ社製のウルトラミクロトーム ＥＭ ＵＣ７を用いることができる。その後、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、積層体の断面を観察する。走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）としては、日立ハイテクノロジーズ社製のＳＵ８０００またはＳＵ９０００を用いることができる。条件としては、観察モード：ＴＥ、加速電圧：３０ｋＶ、エミッション電流：１０μＡとすることができる。
上記接合部の厚みは、第１樹脂部材および第２樹脂部材の間で所望の接着強度が得られる厚みであれば特に限定されない。具体的には、上記接合部の最大厚みは、１０ｎｍ以上１０μｍ以下とすることができ、中でも５０ｎｍ以上５μｍ以下であってもよく、特に１００ｎｍ以上２μｍ以下であってもよい。上記接合部の最大厚みが上記範囲内であれば、十分な接着強度を得ることができる。
ここで、上記接合部の最大厚みは、例えば、積層体の断面を走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察することにより測定することができる。走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）による積層体の断面の観察方法については、上述した方法と同様とすることができる。また、後述するように、接合部において、第１樹脂部材と第２樹脂部材との界面が凹凸形状を有する場合には、上記接合部の最大厚みは、最大高さＲｚとすることができる。最大高さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に準拠する方法により測定することができる。
また、上記接合部において、上記第１樹脂部材と上記第２樹脂部材との界面が凹凸形状を有することが好ましい。本開示においては、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理を施すため、第１樹脂部材へのプラズマ処理によって、例えば、第１樹脂部材の表面の化学的性質や物理的性質が変化することで、具体的には、第１樹脂部材の表面において、結合が切断される、官能基が導入される、または、微細な凹凸が形成されることで、第１樹脂部材と第２樹脂部材との界面が凹凸形状を有する傾向がある。
本開示においては、第１樹脂部材と第２樹脂部材との界面が凹凸形状を有することにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接着強度を高めることができる。この理由は明らかではないが、次のように考えられる。すなわち、第１樹脂部材と第２樹脂部材との界面が凹凸形状を有することにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材が接触する面積が大きくなることや、凹凸形状によって第１樹脂部材および第２樹脂部材が接触する面積が大きくなることで、第１樹脂部材と第２樹脂部材との間で化学結合が形成されやすくなることや、第１樹脂部材と第２樹脂部材との界面が凹凸形状を有することにより、いわゆるアンカー効果が生じること、等が寄与していると考えられる。
ここで、上記凹凸形状の存在は、例えば、積層体の断面を走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察することで確認することができる。走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）による積層体の断面の観察方法については、上述した方法と同様とすることができる。
上記凹凸形状の高さとしては、第１樹脂部材および第２樹脂部材の間で所望の接着強度が得られる高さであれば特に限定されない。具体的には、上記凹凸形状の平均高さは、１０ｎｍ以上１０μｍ以下とすることができ、中でも５０ｎｍ以上５μｍ以下であってもよく、特に１００ｎｍ以上２μｍ以下であってもよい。上記凹凸形状の平均高さが上記範囲内であることにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接着強度を効果的に向上させることができる。
ここで、上記凹凸形状の平均高さは、平均高さＲｃとすることができる。平均高さＲｃは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に準拠する方法により測定することができる。
上記凹凸形状の高さは、例えば、第１樹脂部材へのプラズマ処理の条件等を調整することにより調節することができる。具体的には、プラズマ処理強度を大きくするほど、上記凹凸形状の高さが大きくなる傾向がある。
また、上記凹凸形状は、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理を施すことにより形成することができることから、通常、上記凹凸形状は、不均一な凹凸形状となる。
また、上記接合部は、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークを有する。これにより、第１樹脂部材に含まれる第１樹脂と第２樹脂部材に含まれる第２樹脂との間で化学結合が形成されていることを確認することができる。化学結合としては、共有結合であることが好ましい。すなわち、上記接合部は、上記第１樹脂部材に含まれる原子と上記第２樹脂部材に含まれる原子との共有結合を有することが好ましい。第１樹脂部材および第２樹脂部材の接着強度を高めることができるからである。
上記接合部が、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークを有することは、上記接合部のＩＲスペクトルと、上記第１樹脂部材のＩＲスペクトルと、上記第２樹脂部材のＩＲスペクトルとを比較することにより、確認することができる。
赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、上記接合部が有する、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークとしては、上記第１樹脂部材に含まれる第１樹脂と上記第２樹脂部材に含まれる第２樹脂との間で形成され得る化学結合、特に共有結合に由来するピークであればよく、上記第１樹脂および上記第２樹脂の種類に応じて異なるが、例えば、Ｃ－Ｏ－Ｃ、Ｃ－Ｏ－Ｏ－Ｃ、Ｃ－Ｏ－Ｆ等に由来するピークが挙げられる。
ここで、上記接合部が、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材のいずれにも由来しないピークを有することは、積層体の断面について、ＡＦＭ－ＩＲ法（ＡＦＭ－ｂａｓｅｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定することによって確認することができる。ＡＦＭ－ＩＲ測定は、例えばＡｎａｓｙｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ｎａｎｏＩＲを用いて行うことができる。
なお、積層体の断面における測定位置は、積層体の断面を走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察することにより、第１樹脂部材、接合部、第２樹脂部材の位置を確認し、決定することができる。
３．積層体
本開示の積層体の形態としては、例えば、フィルムやシートであってもよく、成形品であってもよく、構造物であってもよい。本開示の積層体が成形品である場合、例えば、フィルムやシートとして積層体を製造した後、成形することにより、成形品を得ることができる。図３（ａ）は、本開示の積層体１が成形品である例である。また、本開示の積層体が構造物である場合、例えば、図３（ｂ）に示すように、樹脂成形品２１の表面の少なくとも一部に第１樹脂部材２および第２樹脂部材３が配置されたものであってもよく、図３（ｃ）に示すように、２つの樹脂成形品２１、２２の間に第１樹脂部材２および第２樹脂部材３が配置されたものであってもよく、図３（ｄ）に示すように、第１樹脂部材２および第２樹脂部材３が成形品であり、成形品である第１樹脂部材２および第２樹脂部材３が接合されたものであってもよく、図示しないが、第１樹脂部材および第２樹脂部材のうち、一方が成形品であり、他方がフィルムまたはシートであり、成形品である一方の樹脂部材の表面の少なくとも一部に、フィルムまたはシートである他方の樹脂部材が配置されたものであってもよい。
本開示の積層体の形態としては、例えば、フィルムやシートであってもよく、成形品であってもよく、構造物であってもよい。本開示の積層体が成形品である場合、例えば、フィルムやシートとして積層体を製造した後、成形することにより、成形品を得ることができる。図３（ａ）は、本開示の積層体１が成形品である例である。また、本開示の積層体が構造物である場合、例えば、図３（ｂ）に示すように、樹脂成形品２１の表面の少なくとも一部に第１樹脂部材２および第２樹脂部材３が配置されたものであってもよく、図３（ｃ）に示すように、２つの樹脂成形品２１、２２の間に第１樹脂部材２および第２樹脂部材３が配置されたものであってもよく、図３（ｄ）に示すように、第１樹脂部材２および第２樹脂部材３が成形品であり、成形品である第１樹脂部材２および第２樹脂部材３が接合されたものであってもよく、図示しないが、第１樹脂部材および第２樹脂部材のうち、一方が成形品であり、他方がフィルムまたはシートであり、成形品である一方の樹脂部材の表面の少なくとも一部に、フィルムまたはシートである他方の樹脂部材が配置されたものであってもよい。
本開示の積層体は、接着剤の使用が好ましくない用途や接着剤の使用が制限される用途に好適である。本開示の積層体の用途としては、例えば、医薬品、医療機器、化粧品、食品等の包材や、シリンジ、チューブ等の医療機器等が挙げられる。
Ｂ．積層体の製造方法
本開示の積層体の製造方法は、互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材と第２樹脂部材とを接合する積層体の製造方法であって、上記第１樹脂部材の一方の面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後、所定の時間を置く第１工程と、上記第２樹脂部材の一方の面に電子線を照射する第２工程と、上記第１樹脂部材の上記プラズマ処理が施され、上記電子線が照射された面と、上記第２樹脂部材の上記電子線が照射された面とを対向させ、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材を熱圧着する第３工程と、を有する、製造方法である。
本開示の積層体の製造方法は、互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材と第２樹脂部材とを接合する積層体の製造方法であって、上記第１樹脂部材の一方の面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後、所定の時間を置く第１工程と、上記第２樹脂部材の一方の面に電子線を照射する第２工程と、上記第１樹脂部材の上記プラズマ処理が施され、上記電子線が照射された面と、上記第２樹脂部材の上記電子線が照射された面とを対向させ、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材を熱圧着する第３工程と、を有する、製造方法である。
図２（ａ）～（ｅ）は、本開示の積層体の製造方法の一例を示す工程図である。なお、図２（ａ）～（ｅ）については、上記「Ａ．積層体」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
本開示においては、上記「Ａ．積層体」の項に記載したように、第１樹脂部材の表面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後に所定の時間を置き、第２樹脂部材の表面に電子線を照射し、その後、第１樹脂部材および第２樹脂部材を熱圧着することにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材を強固に接着することが可能である。
また、本開示においては、第１樹脂部材に対する表面処理として、プラズマ処理および電子線照射を組み合わせることにより、プラズマ処理による接着ムラの発生を抑制しつつ、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接着強度を高めることができる。
以下、本開示の積層体の製造方法の構成について説明する。
１．第１樹脂部材および第２樹脂部材
本開示における第１樹脂部材および第２樹脂部材としては、上記「Ａ．積層体 １．第１樹脂部材および第２樹脂部材」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
本開示における第１樹脂部材および第２樹脂部材としては、上記「Ａ．積層体 １．第１樹脂部材および第２樹脂部材」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
２．第１工程
本開示における第１工程では、上記第１樹脂部材の一方の面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後、所定の時間を置く。
本開示における第１工程では、上記第１樹脂部材の一方の面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後、所定の時間を置く。
（１）プラズマ処理
プラズマ処理に使用されるガスとしては、上述の第１樹脂部材に含有される樹脂の種類等に応じて適宜調整される。上記ガスとしては、例えば、アルゴン、ヘリウム等の非反応性ガスや、窒素、酸素、水素等の反応性ガスを挙げることができる。また、これらの混合ガスを用いることもできる。例えば、第１樹脂部材に含有される樹脂がフッ素系樹脂であり、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）である場合には、アルゴンガスを用いることが好ましい。
プラズマ処理に使用されるガスとしては、上述の第１樹脂部材に含有される樹脂の種類等に応じて適宜調整される。上記ガスとしては、例えば、アルゴン、ヘリウム等の非反応性ガスや、窒素、酸素、水素等の反応性ガスを挙げることができる。また、これらの混合ガスを用いることもできる。例えば、第１樹脂部材に含有される樹脂がフッ素系樹脂であり、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）である場合には、アルゴンガスを用いることが好ましい。
プラズマ処理は、例えば、低温プラズマ処理であってもよく、高温プラズマ処理であってもよい。また、プラズマ処理は、例えば、大気圧プラズマ処理であってもよく、真空プラズマ処理であってもよい。
プラズマ処理の条件としては、上述の第１樹脂部材に含有される樹脂の種類等に応じて適宜調整される。例えば、プラズマ処理強度が小さすぎると、所望の接着強度が得られない場合がある。また、プラズマ処理強度が大きすぎると、プラズマの照射ムラが生じて、その結果、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接着ムラが生じる場合があり、また第１樹脂部材が損傷する場合や、第１樹脂部材が変形または着色して外観不良となる場合がある。
（２）電子線の照射
電子線の照射エネルギーは、上述の第１樹脂部材に含有される樹脂の種類等に応じて適宜調整される。中でも、電子線の照射エネルギーは低いことが好ましい。低い照射エネルギーとすることにより、第１樹脂部材の劣化を抑制することができるとともに、第１樹脂部材の表面のラジカル発生がより効率的に起こるため、より強固な接合を実現することができる。
電子線の照射エネルギーは、上述の第１樹脂部材に含有される樹脂の種類等に応じて適宜調整される。中でも、電子線の照射エネルギーは低いことが好ましい。低い照射エネルギーとすることにより、第１樹脂部材の劣化を抑制することができるとともに、第１樹脂部材の表面のラジカル発生がより効率的に起こるため、より強固な接合を実現することができる。
電子線の加速電圧は、例えば、５０ｋＶ以上７０ｋＶ以下とすることができる。また、電子線の吸収線量は、例えば、５０ｋＧｙ以上９００ｋＧｙ以下とすることができる。
電子線照射装置としては、従来公知のものを使用でき、例えばカーテン型電子照射装置（ＬＢ１０２３、株式会社アイ・エレクトロンビーム社製）や、ライン照射型低エネルギー電子線照射装置（ＥＢ－ＥＮＧＩＮＥ、浜松フォトニクス株式会社製）等を使用することができる。
電子線を照射する際には、酸素濃度を１００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。酸素存在下で電子線を照射すると、オゾンが発生するため、環境に悪影響を及ぼすとともに第１樹脂部材の表面がオゾンと反応して特性が変化してしまう場合があるからである。酸素濃度を１００ｐｐｍ以下とするには、真空下または窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下において、第１樹脂部材に電子線を照射すればよく、例えば、電子線照射装置内を窒素充填することにより、酸素濃度１００ｐｐｍ以下を達成することができる。
本開示においては、第１工程では、上記電子線の照射後、所定の時間を置く。これにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接着強度を高めることができる。この理由は定かではないが、次のように考えられる。すなわち、第１樹脂部材の表面に電子線を照射すると、第１樹脂部材の表面近傍にラジカルが生成する。このとき、生成したラジカルは反応して別のラジカルを生成する。この第１樹脂部材の表面の別のラジカルが、第２樹脂部材の表面のラジカルと結合して、共有結合を形成する場合がある。例えば、第１樹脂部材の表面近傍に炭素ラジカルが生成すると、生成した炭素ラジカルは雰囲気中の酸素と反応して過酸化ラジカルを生成する。そして、第１樹脂部材の表面の過酸化ラジカルは、第２樹脂部材の表面の炭素ラジカルと結合して、共有結合を形成することができる。このように経時的にラジカルが反応して別のラジカルを生成し、この別のラジカルが、第１樹脂部材に含まれる第１樹脂と第２樹脂部材に含まれる第２樹脂との間の共有結合の形成に寄与する場合があるため、電子線の照射後に所定の時間を置くことにより、上記の別のラジカルを十分に生成させることができ、第１樹脂部材に含まれる第１樹脂と第２樹脂部材に含まれる第２樹脂との間で共有結合を形成しやすくすることができる。
上記所定の時間としては、上記の別のラジカルを十分に生成させることができる時間であればよく、第１樹脂部材に含まれる第１樹脂および第２樹脂部材に含まれる第２樹脂の種類等に応じて適宜調整される。具体的には、上記時間は、６時間以上とすることができ、１２時間以上であってもよい。また、上記時間の上限は特に限定されないが、例えば４８時間以下とすることができ、３６時間以下であってもよい。上記時間が短すぎると、上記の別のラジカルを十分に生成させることが困難である場合がある。
３．第２工程
本開示における第２工程では、上記第２樹脂部材の一方の面に電子線を照射する。
本開示における第２工程では、上記第２樹脂部材の一方の面に電子線を照射する。
電子線の照射については、上記第１工程での電子線の照射と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本開示においては、第２工程において第２樹脂部材の一方の面に電子線を照射した後、すぐに、第３工程における第１樹脂部材および第２樹脂部材の熱圧着を行うことが好ましい。これにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材の接着強度を高めることができるからである。
４．第３工程
本開示における第３工程では、上記第１樹脂部材の上記プラズマ処理が施され、上記電子線が照射された面と、上記第２樹脂部材の上記電子線が照射された面とを対向させ、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材を熱圧着する。
本開示における第３工程では、上記第１樹脂部材の上記プラズマ処理が施され、上記電子線が照射された面と、上記第２樹脂部材の上記電子線が照射された面とを対向させ、上記第１樹脂部材および上記第２樹脂部材を熱圧着する。
第１樹脂部材および第２樹脂部材を熱圧着する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、加熱ローラーを用いる方法、熱プレス、熱ラミネート等を挙げることができる。
熱圧着時の加熱温度としては、第１樹脂部材および第２樹脂部材を十分に接合することができればよく、第１樹脂部材に含まれる第１樹脂および第２樹脂部材に含まれる第２樹脂の種類や、後述の加熱時間や圧力等に応じて適宜調整される。上記加熱温度は、例えば、第１樹脂部材に含まれる第１樹脂および第２樹脂部材に含まれる第２樹脂の融点近傍とすることができ、上記融点以下であってもよく、上記融点以上であってもよい。中でも、上記加熱温度は、上記融点以下であることが好ましい。上記加熱温度が低すぎると、第１樹脂部材および第２樹脂部材を十分に接合できない場合がある。また、上記加熱温度が高すぎると、第１工程および第２工程において第１樹脂部材および第２樹脂部材の表面に生成したラジカルが失活してしまい、第１樹脂部材および第２樹脂部材の強固な接合を実現できなくなる場合がある。
熱圧着時の加熱時間としては、第１樹脂部材および第２樹脂部材を十分に接合することができればよく、上記加熱温度や後述の圧力、第１樹脂部材に含まれる第１樹脂および第２樹脂部材に含まれる第２樹脂の種類等に応じて適宜調整される。例えば、上記加熱時間は、０．１秒以上１分以下とすることができる。
熱圧着時の圧力としては、第１樹脂部材および第２樹脂部材を十分に接合することができればよく、上記加熱温度や上記加熱時間、第１樹脂部材に含まれる第１樹脂および第２樹脂部材に含まれる第２樹脂の種類等に応じて適宜調整される。例えば、上記圧力は、０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下とすることができる。なお、上記圧力を高くすることにより、上記加熱温度を低くすることができる。
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示の技術的範囲に包含される。
以下に実施例および比較例を示し、本開示をさらに詳細に説明する。
（樹脂部材の準備）
フッ素系樹脂を含有する樹脂部材として、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）フィルム（ダイキン工業社製、ＤＦ－００５０Ｃ１、厚み５０μｍ）を準備した。また、ポリオレフィン系樹脂を含有する樹脂部材として、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）（三菱ケミカル社製、ゼラス７０２５）をインフレーション法により厚み７０μｍに製膜して、ＰＰフィルムを準備した。
フッ素系樹脂を含有する樹脂部材として、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）フィルム（ダイキン工業社製、ＤＦ－００５０Ｃ１、厚み５０μｍ）を準備した。また、ポリオレフィン系樹脂を含有する樹脂部材として、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）（三菱ケミカル社製、ゼラス７０２５）をインフレーション法により厚み７０μｍに製膜して、ＰＰフィルムを準備した。
［参考例１～４］
（プラズマ処理）
プラズマ処理装置としては、図４に示すロールツーロール型のプラズマ処理装置を用いた。図４に示すプラズマ処理装置は、チャンバ１１１と、チャンバ１１１内に配置されたフィルム供給部１１２およびフィルム巻取部１１３と、チャンバ１１１内にマスク１５２と磁場発生部１６０と、チャンバ１１１内にプラズマ処理用の処理ガスを供給する処理ガス供給部１４０とを備える。
（プラズマ処理）
プラズマ処理装置としては、図４に示すロールツーロール型のプラズマ処理装置を用いた。図４に示すプラズマ処理装置は、チャンバ１１１と、チャンバ１１１内に配置されたフィルム供給部１１２およびフィルム巻取部１１３と、チャンバ１１１内にマスク１５２と磁場発生部１６０と、チャンバ１１１内にプラズマ処理用の処理ガスを供給する処理ガス供給部１４０とを備える。
このうちフィルム供給部１１２は、樹脂フィルム１５１が巻装されるとともに樹脂フィルム１５１を供給する供給ローラ１１２ａを含む。また、フィルム巻取部１１３は、プラズマ処理された樹脂フィルム１５０が巻装されるとともに樹脂フィルム１５０を巻き取る巻取ローラ１１３ａを含む。さらに、フィルム供給部１１２とフィルム巻取部１１３との間には、回転式のメインロール１１４が配置されている。このメインロール１１４には、その表面に沿って樹脂フィルム１５１が巻き付けられており、このメインロール１１４上の樹脂フィルム１５１に対してプラズマ処理が施されるようになっている。さらに、フィルム供給部１１２とメインロール１１４との間、およびメインロール１１４とフィルム巻取部１１３との間には、樹脂フィルム１５１をフィルム供給部１１２からフィルム巻取部１１３へ案内する複数の案内ロール１１６が設けられている。なお、これらフィルム供給部１１２と、フィルム巻取部１１３と、メインロール１１４と、案内ロール１１６とにより、ロールツーロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）式のフィルム搬送装置１１５が構成されている。また、チャンバ１１１には、連結管１１８を介してチャンバ１１１内を真空排気する排気ポンプ１１７が連結されている。また、連結管１１８には、チャンバ１１１内の真空度（圧力）を調整するバルブ１１９が設けられている。
さらに、処理ガス供給部１４０は、処理ガスをチャンバ１１１内に噴出するガスノズル１３４と、処理ガスを供給するガス供給管１４４、１４５、１４６と、処理ガスを貯留する処理ガス貯留部１４１、１４２、１４３とを有している。なお、ガス供給管１４４、１４５、１４６には、それぞれガスの流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１４７、１４８、１４９が設けられている。
さらにまた、チャンバ１１１内のマスク１５２の開口部に対向する位置に、スパッタリング装置で用いられるようなマグネット１６１を含む磁場発生部１６０が設けられている。メインロール１４０には高周波電源を接続する。処理ガスの導入、チャンバ１１１内の圧力の調整、高周波電力の導入により、プラズマＰが発生する。磁場発生部１６０の設置とメインロール１４０への高周波電力の導入により、樹脂フィルム１５１の近傍にプラズマ密度の高い領域が形成され、プラズマ処理が施される。なお、チャンバ１１１内には隔壁１６５が設けられている。この隔壁１６５は、発生したプラズマＰがフィルム供給部１１２およびフィルム巻取部１１３側に広がり、フィルム供給部１１２およびフィルム巻取部１１３側にプラズマ処理による発生物が堆積することを抑制する役割を果たす。
ＰＣＴＦＥフィルムの表面に、上記のロールツーロール型のプラズマ処理装置を用いて、アルゴンガスを流量２００ｓｃｃｍ、圧力８Ｐａで導入しながら、出力３７０Ｗで、フィルムの搬送速度を０．０５ｍ／分、０．１５ｍ／分、０．４５ｍ／分と変化させて、プラズマ処理を施した。なお、上記搬送速度が遅いほどプラズマ処理強度が強くなり、上記搬送速度が速いほどプラズマ処理強度が弱くなる。
（評価）
ＰＣＴＦＥフィルムのプラズマ処理面について、Ｘ線光電子分析装置（Ａｘｉｓ－ＮＯＶＡ、ＫＲＡＴＯＳ製）を用いて、フィルム表面に存在する元素の検出を行った。測定条件は以下の通りとした。結果を表１に示す。なお、表中の元素の数値の単位はａｔｍｉｃ％である。
＜ＸＰＳ測定条件＞
測定領域：３００μｍ×７００μｍ
使用Ｘ線：ＡｌＫα線
加速電圧：１５ｋＶ
ＰＣＴＦＥフィルムのプラズマ処理面について、Ｘ線光電子分析装置（Ａｘｉｓ－ＮＯＶＡ、ＫＲＡＴＯＳ製）を用いて、フィルム表面に存在する元素の検出を行った。測定条件は以下の通りとした。結果を表１に示す。なお、表中の元素の数値の単位はａｔｍｉｃ％である。
＜ＸＰＳ測定条件＞
測定領域：３００μｍ×７００μｍ
使用Ｘ線：ＡｌＫα線
加速電圧：１５ｋＶ
ＸＰＳ測定の結果、ＰＣＴＦＥフィルムでは、プラズマ処理強度が強くなるほど、Ｃ原子およびＯ原子の割合が増加し、Ｆ原子およびＣｌ原子の割合が減少していた。これは、プラズマ処理によってＰＣＴＦＥフィルムの表面からフッ素および塩素が除去されたことを示している。
［比較例１～３］
（積層体の作製）
幅３００ｍｍのＰＣＴＦＥフィルムを上記のロールツーロール型のプラズマ処理装置内に通し、チャンバを閉めて０．０１Ｐａ以下まで減圧した後、アルゴンガスを２００ｓｃｃｍ、酸素ガスを１５００ｓｃｃｍ導入した。排気量を調整して真空チャンバ内の圧力を８Ｐａに調整したのち、電力を３７０Ｗとし、プラズマ処理を行った。ＰＣＴＦＥフィルムの搬送速度は０．０５ｍ／分、０．１５ｍ／分、０．４５ｍ／分と変化させて、異なる条件でプラズマ処理を行った。プラズマ処理終了後、放電とガスの供給を止めて、０．０１Ｐａ以下まで減圧した後、ベントして大気圧に戻して、プラズマ処理されたＰＣＴＦＥフィルムを得た。
（積層体の作製）
幅３００ｍｍのＰＣＴＦＥフィルムを上記のロールツーロール型のプラズマ処理装置内に通し、チャンバを閉めて０．０１Ｐａ以下まで減圧した後、アルゴンガスを２００ｓｃｃｍ、酸素ガスを１５００ｓｃｃｍ導入した。排気量を調整して真空チャンバ内の圧力を８Ｐａに調整したのち、電力を３７０Ｗとし、プラズマ処理を行った。ＰＣＴＦＥフィルムの搬送速度は０．０５ｍ／分、０．１５ｍ／分、０．４５ｍ／分と変化させて、異なる条件でプラズマ処理を行った。プラズマ処理終了後、放電とガスの供給を止めて、０．０１Ｐａ以下まで減圧した後、ベントして大気圧に戻して、プラズマ処理されたＰＣＴＦＥフィルムを得た。
また、ＰＰフィルムの表面に、電子線照射装置（ライン照射型低エネルギー電子線照射装置ＥＥＳ－Ｌ－ＤＰ０１、浜松ホトニクス株式会社製）を用いて、電子照射線装置のチャンバ内の酸素濃度が１００ｐｐｍ以下となるように窒素ガスでパージした後、電圧７０ｋＶ、吸収線量３００ｋＧｙ、装置内酸素濃度１００ｐｐｍ以下で、電子線を照射した。
次に、上記ＰＣＴＦＥフィルムのプラズマ処理面側と上記ＰＰフィルムの電子線照射面側とが対向するように重ね合わせ、上記ＰＣＴＦＥフィルムの加熱温度１８０℃、上記ＰＰフィルムの加熱温度１５０℃にて、熱ラミネート法により熱圧着して、積層体を得た。
［実施例１、２］
（積層体の作製）
まず、ＰＣＴＦＥフィルムの表面に、上記のロールツーロール型のプラズマ処理装置を用いて、アルゴンガスを流量２００ｓｃｃｍ、圧力８Ｐａで導入しながら、出力３７０Ｗで、フィルムの搬送速度を０．１５ｍ／分、０．４５ｍ／分と変化させて、プラズマ処理を施した。続いて、上記ＰＣＴＦＥフィルムの表面に、電子線照射装置（ライン照射型低エネルギー電子線照射装置ＥＥＳ－Ｌ－ＤＰ０１、浜松ホトニクス株式会社製）を用いて、電子照射線装置のチャンバ内の酸素濃度が１００ｐｐｍ以下となるように窒素ガスでパージした後、電圧７０ｋＶ、吸収線量３００ｋＧｙ、装置内酸素濃度１００ｐｐｍ以下で、電子線を照射した。次いで、電子線の照射後、上記ＰＣＴＦＥフィルムを１日置いた。
（積層体の作製）
まず、ＰＣＴＦＥフィルムの表面に、上記のロールツーロール型のプラズマ処理装置を用いて、アルゴンガスを流量２００ｓｃｃｍ、圧力８Ｐａで導入しながら、出力３７０Ｗで、フィルムの搬送速度を０．１５ｍ／分、０．４５ｍ／分と変化させて、プラズマ処理を施した。続いて、上記ＰＣＴＦＥフィルムの表面に、電子線照射装置（ライン照射型低エネルギー電子線照射装置ＥＥＳ－Ｌ－ＤＰ０１、浜松ホトニクス株式会社製）を用いて、電子照射線装置のチャンバ内の酸素濃度が１００ｐｐｍ以下となるように窒素ガスでパージした後、電圧７０ｋＶ、吸収線量３００ｋＧｙ、装置内酸素濃度１００ｐｐｍ以下で、電子線を照射した。次いで、電子線の照射後、上記ＰＣＴＦＥフィルムを１日置いた。
また、ＰＰフィルムの表面に、電子線照射装置（ライン照射型低エネルギー電子線照射装置ＥＥＳ－Ｌ－ＤＰ０１、浜松ホトニクス株式会社製）を用いて、電子照射線装置のチャンバ内の酸素濃度が１００ｐｐｍ以下となるように窒素ガスでパージした後、電圧７０ｋＶ、吸収線量３００ｋＧｙ、装置内酸素濃度１００ｐｐｍ以下で、電子線を照射した。
次に、上記ＰＣＴＦＥフィルムおよび上記ＰＰフィルムを電子線照射面側が対向するように重ね合わせ、上記ＰＣＴＦＥフィルムの加熱温度１８０℃、上記ＰＰフィルムの加熱温度１５０℃にて、熱ラミネート法により熱圧着して、積層体を得た。
［比較例４、５］
実施例１、２において、ＰＣＴＦＥフィルムに電子線を照射した後すぐに熱圧着を行ったこと以外は、実施例１、２と同様にして積層体を作製した。
実施例１、２において、ＰＣＴＦＥフィルムに電子線を照射した後すぐに熱圧着を行ったこと以外は、実施例１、２と同様にして積層体を作製した。
［比較例６］
（積層体の作製）
ＰＣＴＦＥフィルムおよびＰＰフィルムの表面にそれぞれ、電子線照射装置（ライン照射型低エネルギー電子線照射装置ＥＥＳ－Ｌ－ＤＰ０１、浜松ホトニクス株式会社製）を用いて、電子照射線装置のチャンバ内の酸素濃度が１００ｐｐｍ以下となるように窒素ガスでパージした後、電圧７０ｋＶ、吸収線量３００ｋＧｙ、装置内酸素濃度１００ｐｐｍ以下で、電子線を照射した。
（積層体の作製）
ＰＣＴＦＥフィルムおよびＰＰフィルムの表面にそれぞれ、電子線照射装置（ライン照射型低エネルギー電子線照射装置ＥＥＳ－Ｌ－ＤＰ０１、浜松ホトニクス株式会社製）を用いて、電子照射線装置のチャンバ内の酸素濃度が１００ｐｐｍ以下となるように窒素ガスでパージした後、電圧７０ｋＶ、吸収線量３００ｋＧｙ、装置内酸素濃度１００ｐｐｍ以下で、電子線を照射した。
次に、上記ＰＣＴＦＥフィルムおよび上記ＰＰフィルムの電子線照射面側が対向するように重ね合わせ、上記ＰＣＴＦＥフィルムの加熱温度１８０℃、上記ＰＰフィルムの加熱温度１５０℃にて、熱ラミネート法により熱圧着して、積層体を得た。
［評価］
（剥離強度）
剥離強度は、ＪＩＳ Ｐ８１３９に準ずる方法により測定した。得られた積層体を幅１５ｍｍの短冊状になるように切り出し、新東科学社製の表面性測定機（ＨＥＩＤＯＮ トライボギア表面性測定機 ＴＹＰＥ：１４ Ｔ型剥離ユニット）を用い、温度２３℃±１℃、引張速度５０ｍｍ／分の条件で、９０度剥離試験を行った。結果を表２に示す。
（剥離強度）
剥離強度は、ＪＩＳ Ｐ８１３９に準ずる方法により測定した。得られた積層体を幅１５ｍｍの短冊状になるように切り出し、新東科学社製の表面性測定機（ＨＥＩＤＯＮ トライボギア表面性測定機 ＴＹＰＥ：１４ Ｔ型剥離ユニット）を用い、温度２３℃±１℃、引張速度５０ｍｍ／分の条件で、９０度剥離試験を行った。結果を表２に示す。
表２から、ＰＣＴＦＥフィルムにプラズマ処理を行うことにより、剥離強度が高くなることがわかった。また、プラズマ処理強度が同じである実施例１および比較例２、実施例２および比較例３から、ＰＣＴＦＥフィルムにプラズマ処理および電子線照射の両方を行うことにより、剥離強度が高くなることがわかった。また、実施例１、２および比較例４、５から、ＰＣＴＦＥフィルムへの電子線の照射後、時間を置くことにより、剥離強度が高くなることがわかった。
（界面の観察）
走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、得られた積層体の断面を観察した。まず、積層体全体を包埋固定した後、染色処理を行った。染色剤としては、四酸化ルテニウムを用いた。次に、切片を作製し、積層体断面を得た。切片の作製には、ライカマイクロシステムズ社製のウルトラミクロトーム ＥＭ ＵＣ７を用いた。その後、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、積層体の断面を観察した。走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）としては、日立ハイテクノロジーズ社製のＳＵ８０００またはＳＵ９０００を用いた。条件としては、観察モード：ＴＥ、加速電圧：３０ｋＶ、エミッション電流：１０μＡとした。ＳＴＥＭ像を図５（ａ）～（ｅ）に示す。
走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、得られた積層体の断面を観察した。まず、積層体全体を包埋固定した後、染色処理を行った。染色剤としては、四酸化ルテニウムを用いた。次に、切片を作製し、積層体断面を得た。切片の作製には、ライカマイクロシステムズ社製のウルトラミクロトーム ＥＭ ＵＣ７を用いた。その後、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、積層体の断面を観察した。走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）としては、日立ハイテクノロジーズ社製のＳＵ８０００またはＳＵ９０００を用いた。条件としては、観察モード：ＴＥ、加速電圧：３０ｋＶ、エミッション電流：１０μＡとした。ＳＴＥＭ像を図５（ａ）～（ｅ）に示す。
比較例１～３および実施例１、２はいずれも、ＰＣＴＦＥフィルムとＰＰフィルムとの界面が凹凸形状を有していた。
（接合部の厚みおよび凹凸形状の高さ）
得られた積層体について、積層体の断面をＳＴＥＭにより観察し、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に準拠する方法により、接合部の最大厚み（最大高さＲｚ）および凹凸形状の平均高さ（平均高さＲｃ）を求めた。実施例１の積層体は、接合部の最大厚み（最大高さＲｚ）が０．６６μｍであり、凹凸形状の平均高さ（平均高さＲｃ）が０．５５μｍであった。
得られた積層体について、積層体の断面をＳＴＥＭにより観察し、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に準拠する方法により、接合部の最大厚み（最大高さＲｚ）および凹凸形状の平均高さ（平均高さＲｃ）を求めた。実施例１の積層体は、接合部の最大厚み（最大高さＲｚ）が０．６６μｍであり、凹凸形状の平均高さ（平均高さＲｃ）が０．５５μｍであった。
（ＩＲスペクトル）
得られた積層体の断面について、Ａｎａｓｙｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ｎａｎｏＩＲを用いて、ＡＦＭ－ＩＲ（ＡＦＭ－ｂａｓｅｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）測定を行った。測定条件は下記の通りとした。
・光源：Ｔｕｎａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ（１ｋＨｚ）
・ＡＦＭモード：コンタクトモード（ＡＦＭ－ＩＲスペクトル取得時）
・測定波数範囲：１８００～１０００ｃｍ－１
・波数分解能：１．５ｃｍ－１
・Ｃｏａｖｅｒａｇｅｓ：５１２
・積算回数：３回以上
・偏光角度：４５度
得られた積層体の断面について、Ａｎａｓｙｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ｎａｎｏＩＲを用いて、ＡＦＭ－ＩＲ（ＡＦＭ－ｂａｓｅｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）測定を行った。測定条件は下記の通りとした。
・光源：Ｔｕｎａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ（１ｋＨｚ）
・ＡＦＭモード：コンタクトモード（ＡＦＭ－ＩＲスペクトル取得時）
・測定波数範囲：１８００～１０００ｃｍ－１
・波数分解能：１．５ｃｍ－１
・Ｃｏａｖｅｒａｇｅｓ：５１２
・積算回数：３回以上
・偏光角度：４５度
ＩＲスペクトルは、それぞれの測定領域において３カ所ずつ測定し、平均した。実施例１の積層体の断面の光学顕微鏡像、ＡＦＭ像およびＩＲスペクトルを図６に示す。また、比較例１の積層体の断面の光学顕微鏡像、ＡＦＭ像およびＩＲスペクトルを図７に示す。
実施例１の積層体では、ＰＣＴＦＥフィルムとＰＰフィルムとの界面のＩＲスペクトルにおいて、１１５０ｃｍ－１にＰＣＴＦＥおよびＰＰのいずれにも由来しないピークが出現した。また、上記界面のＩＲスペクトルにおいて、ＰＰのＣＨ変角に由来する１４６５ｃｍ－１のピーク強度に対する、ＰＰのＣＨ３変角に由来する１３７６ｃｍ－１のピーク強度が減少した。また、上記界面のＩＲスペクトルにおいて、ＰＰのＣＨ変角に由来する１４６５ｃｍ－１のピーク強度に対する、Ｃ＝Ｏ伸縮に由来する１７３５ｃｍ－１のピーク強度がわずかに増大した。１１５０ｃｍ－１のピークは、ＣＯＣ伸縮に由来すると考えられる。
また、実施例２の積層体でも、実施例１と同様に、ＰＣＴＦＥフィルムとＰＰフィルムとの界面のＩＲスペクトルにおいて、１１５０ｃｍ－１にＰＣＴＦＥおよびＰＰのいずれにも由来しないピークが出現した。
一方、比較例１の積層体では、ＰＣＴＦＥフィルムとＰＰフィルムとの界面のＩＲスペクトルにおいて、１１５０ｃｍ－１のピークが出現しなかった。また、上記界面のＩＲスペクトルにおいて、ＰＰのＣＨ変角に由来する１４６５ｃｍ－１のピーク強度に対する、ＰＰのＣＨ３変角に由来する１３７６ｃｍ－１のピーク強度がわずかに減少した。また、ＰＰのＣＨ変角に由来する１４６５ｃｍ－１のピーク強度に対する、Ｃ＝Ｏ伸縮に由来する１７２５ｃｍ－１のピーク強度が増大した。
また、比較例２、３の積層体でも、比較例１と同様に、ＰＣＴＦＥフィルムとＰＰフィルムとの界面のＩＲスペクトルにおいて、１１５０ｃｍ－１のピークが出現しなかった。
なお、比較例１の積層体の断面のＩＲスペクトルにおいて、Ｃ＝Ｏ伸縮に由来する１７２５ｃｍ－１のピークは、上述のＸＰＳ測定の結果と合わせると、アルゴンプラズマ処理によりＰＣＴＦＥフィルムの表面に酸素が導入されたことによるものと考えられる。
さらに、実施例１および比較例１の積層体の断面について、Ａｎａｓｙｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ｎａｎｏＩＲを用いて、ＡＦＭ－ＩＲ測定を行い、ライン分析を行った。実施例１の積層体の断面のＡＦＭ像およびＩＲスペクトルを図８に示す。また、比較例１の積層体の断面のＡＦＭ像およびＩＲスペクトルを図９に示す。また、ラインスペクトルから、ピークの強度または強度比をプロファイルした。結果を図１０に示す。
図１０において、実施例１および比較例１の積層体について、ＰＰのＣＨ変角に由来するピークの強度の変化と、ＰＣＴＦＥのＣＦ２伸縮に由来するピークの強度の変化とを比較すると、実施例１および比較例１のいずれも、ＰＣＴＦＥフィルム側にＰＰが拡散しており、かつ、ＰＰフィルム側へＰＣＴＦＥが拡散していること、すなわち、ＰＣＴＦＥフィルムおよびＰＰフィルムの界面に、ＰＣＴＦＥおよびＰＰが混合した接合部が形成されていることがわかった。また、実施例１および比較例１のいずれも、ＰＰフィルム側へのＰＣＴＦＥの拡散の度合いが大きいと思われる。
また、ＰＰのＣＨ変角に由来するピークの強度に対する、Ｃ＝Ｏ伸縮に由来するピークの強度の比の変化から、Ｃ＝Ｏ基はＰＣＴＦＥフィルムとＰＰフィルムとの界面に局在していることがわかった。これは、上述したように、アルゴンプラズマ処理によりＰＣＴＦＥフィルムの表面に酸素が導入されたことによるものと考えられる。
また、図８～図１０より、実施例１および比較例１では、１１５０ｃｍ－１のピークは、実施例１の積層体のみで観測された。１１５０ｃｍ－１のピークは、ＣＯＣ伸縮に由来すると考えられ、ＰＣＴＦＥとＰＰとの間でＣＯＣ結合が形成されたと考えられる。
以上より、実施例１、２では、ＰＣＴＦＥフィルムとＰＰフィルムとの界面において、ＰＣＴＦＥフィルム中の原子とＰＰフィルム中の原子との間に共有結合が形成されているものと推認できる。
（ＰＣＴＦＥフィルムのフッ素量）
ＳＴＥＭ－ＥＤＸを用いて、得られた積層体についてＰＣＴＦＥフィルムの厚み方向のフッ素量を測定した。測定条件は下記の通りとした。
・加速電圧：３０．０ｋＶ
・エミッション電流：１０μＡ
・プローブ電流：Ｈｉｇｈ
・観察倍率：２万倍または３万倍
・ＷＤ：８ｍｍ
・傾斜：０°
・検出器素子面積：１００ｍｍ２
・ウィンドウレス
ＳＴＥＭ－ＥＤＸを用いて、得られた積層体についてＰＣＴＦＥフィルムの厚み方向のフッ素量を測定した。測定条件は下記の通りとした。
・加速電圧：３０．０ｋＶ
・エミッション電流：１０μＡ
・プローブ電流：Ｈｉｇｈ
・観察倍率：２万倍または３万倍
・ＷＤ：８ｍｍ
・傾斜：０°
・検出器素子面積：１００ｍｍ２
・ウィンドウレス
図１１（ａ）、（ｂ）に実施例１の積層体のＳＴＥＭ－ＥＤＸ分析結果を示す。なお、図１１（ａ）に示すＳＴＥＭ像中の実線は測定箇所を示している。図１１（ａ）、（ｂ）から、ＰＣＴＦＥフィルムに含まれるフッ素の量は、厚み方向に、ＰＣＴＦＥフィルムの内部から接合部側に向かって減少していることが確認された。
［実施例３］
（積層体の作製）
ポリ塩化ビニル系樹脂を含有する樹脂部材として、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）フィルム（三菱ケミカル社製、Ｃ－０４７１、厚み２００μｍ）を準備した。また、ポリオレフィン系樹脂を含有する樹脂部材として、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）（三菱ケミカル社製、ゼラス７０２５）をインフレーション法により厚み７０μｍに製膜して、ＰＰフィルムを準備した。
（積層体の作製）
ポリ塩化ビニル系樹脂を含有する樹脂部材として、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）フィルム（三菱ケミカル社製、Ｃ－０４７１、厚み２００μｍ）を準備した。また、ポリオレフィン系樹脂を含有する樹脂部材として、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）（三菱ケミカル社製、ゼラス７０２５）をインフレーション法により厚み７０μｍに製膜して、ＰＰフィルムを準備した。
まず、ＰＶＣフィルムの表面に、上記のロールツーロール型のプラズマ処理装置を用いて、アルゴンガスを流量２００ｓｃｃｍ、圧力８Ｐａで導入しながら、出力３７０Ｗ、フィルムの搬送速度０．０５ｍ／分で、プラズマ処理を施した。続いて、上記ＰＶＣフィルムの表面に、電子線照射装置（ライン照射型低エネルギー電子線照射装置ＥＥＳ－Ｌ－ＤＰ０１、浜松ホトニクス株式会社製）を用いて、電子照射線装置のチャンバ内の酸素濃度が１００ｐｐｍ以下となるように窒素ガスでパージした後、電圧７０ｋＶ、吸収線量３００ｋＧｙ、装置内酸素濃度１００ｐｐｍ以下で、電子線を照射した。次いで、電子線の照射後、上記ＰＶＣフィルムを１日置いた。
また、ＰＰフィルムの表面に、電子線照射装置（ライン照射型低エネルギー電子線照射装置ＥＥＳ－Ｌ－ＤＰ０１、浜松ホトニクス株式会社製）を用いて、電子照射線装置のチャンバ内の酸素濃度が１００ｐｐｍ以下となるように窒素ガスでパージした後、電圧７０ｋＶ、吸収線量３００ｋＧｙ、装置内酸素濃度１００ｐｐｍ以下で、電子線を照射した。
次に、上記ＰＶＣフィルムおよび上記ＰＰフィルムを電子線照射面側が対向するように重ね合わせ、上記ＰＶＣフィルムの加熱温度１５０℃、上記ＰＰフィルムの加熱温度１５０℃にて、熱ラミネート法により熱圧着して、積層体を得た。
（剥離強度）
実施例１、２と同様にして剥離強度を測定したところ、３．０Ｎ／１５ｍｍであった。
実施例１、２と同様にして剥離強度を測定したところ、３．０Ｎ／１５ｍｍであった。
［比較例７］
（積層体の作製）
ＰＶＣフィルムに電子線照射のみを行ったこと以外は、実施例３と同様にして、積層体を作製した。
（積層体の作製）
ＰＶＣフィルムに電子線照射のみを行ったこと以外は、実施例３と同様にして、積層体を作製した。
（剥離強度）
実施例１、２と同様にして剥離強度を測定したところ、２．５Ｎ／１５ｍｍであった。
実施例１、２と同様にして剥離強度を測定したところ、２．５Ｎ／１５ｍｍであった。
実施例３および比較例７から、ＰＶＣフィルムにプラズマ処理および電子線照射を行い、ＰＰフィルムに電子線照射を行うことにより、剥離強度が高くなることがわかった。
１ … 積層体
２ … 第１樹脂部材
３ … 第２樹脂部材
４ … 接合部
２ … 第１樹脂部材
３ … 第２樹脂部材
４ … 接合部
Claims (5)
- 互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材と第２樹脂部材とが接合された積層体であって、
前記第１樹脂部材と前記第２樹脂部材との界面に、前記第１樹脂部材に含有される前記樹脂と前記第２樹脂部材に含有される前記樹脂とが混合した接合部を有し、
前記接合部は、赤外分光法により測定されるスペクトルにおいて、前記第１樹脂部材に含まれる前記樹脂と前記第２樹脂部材に含まれる前記樹脂との間で形成され得る化学結合に由来するピークを有し、
前記接合部の最大厚みが１０ｎｍ以上１０μｍ以下であり、
前記第１樹脂部材が、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂部材またはポリ塩化ビニル樹脂部材であり、前記第２樹脂部材が、ポリプロピレン樹脂部材である、積層体。 - 前記接合部において、前記第１樹脂部材と前記第２樹脂部材との界面が凹凸形状を有する、請求項１に記載の積層体。
- 前記第１樹脂部材が前記ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂部材であり、前記第１樹脂部材に含有されるフッ素の量が、前記第１樹脂部材の厚み方向に、前記第１樹脂部材の内部から前記第１樹脂部材の前記接合部側の面に向かって減少している、請求項１または請求項２に記載の積層体。
- 前記接合部は、前記第１樹脂部材に含まれる原子と前記第２樹脂部材に含まれる原子との共有結合を有する、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の積層体。
- 互いに異なる樹脂を含有する第１樹脂部材と第２樹脂部材とを接合する積層体の製造方法であって、
前記第１樹脂部材の一方の面にプラズマ処理を施し、さらに電子線を照射した後、６時間以上置く第１工程と、
前記第２樹脂部材の一方の面に電子線を照射する第２工程と、
前記第１樹脂部材の前記プラズマ処理が施され、前記電子線が照射された面と、前記第２樹脂部材の前記電子線が照射された面とを対向させ、前記第１樹脂部材および前記第２樹脂部材を熱圧着する第３工程と、
を有し、
前記第１樹脂部材が、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂部材またはポリ塩化ビニル樹脂部材であり、前記第２樹脂部材が、ポリプロピレン樹脂部材である、積層体の製造方法。
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