WO2004020196A1

WO2004020196A1 - 積層体の製造方法

Info

Publication number: WO2004020196A1
Application number: PCT/JP2003/010805
Authority: WO
Inventors: Kazunori Yuki; Hideo Yoshizawa; Hiroaki Kato; Eiichi Nakaoka
Original assignee: Nippon Sheet Glass Company Limited
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2004-03-11
Also published as: JP2004082530A; AU2003261734A1

Abstract

少なくとも二枚の板状体（１１）（１３）を接着層（１２）にて接着した積層体（１）の製造方法において、前記接着層（１２）は前記板状体（１１）（１３）より誘電損率が大きな材料からなり、前記接着層へマイクロ波を照射し加熱することで前記接着層（１２）を接着可能な状態として、加圧することにより前記少なくとも二枚の板状体（１１）（１３）を接着し積層する。

Description

明細書積層体の製造方法技術分野

本発明は、少なくとも二枚からなる板状体を接着層にて接着する積層体の製造に関し、特に熱膨張率の異なる板状体を積層した積層体の製造方法に関する。背景技術

板状体を接着により積層する方法としては、接着温度に着目すると二つに大別できる。 1 ) 常温で接着する製造方法、 2 ) 加熱して接着する製造方法の二通りである。 2 ) の製造方法では、接着層として熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を用い、熱プレスゃォートクレープの工程を経て接着する方法である。

上記 1 ) の常温で接着する製造方法では、接着積層体が得られるまでに長時間を要し、生産性が低いという問題がある。

上記 2 )の熱プレスゃォートクレーブを用いた積層体の製造方法の一例として、特開平 7— 3 2 3 5 0 4号公報がある。上記公報によると、請求項 2において、

「ガラス板又はアクリル系樹脂板とポリカーボネート樹脂板とをウレタン系接着フィルムを介して積層し、この積層体を減圧雰囲気中で 1 0 0〜 1 5 0 °Cに加熱して 1 . 5 k g / c m²以下の圧力で圧着することを特徴とする透明複合板の製造方法」が開示されている。

上記方法では、ガラス板もしくはアクリル系樹脂板、ポリカーボネート樹脂板の熱膨張率がそれぞれ異なるため、加熱による膨張差が生じ、接着後、室温まで冷却すると膨張の差の分だけ反りが発生するという問題がある。

そこで、特開平 1 0— 1 1 9 1 8 4号公報には、反りの少ない無機ガラス板とポリカーボネ一ト板との透明積層体が開示されている。この積層体は、中間膜の粘性が高いものを選び、雰囲気加熱と加圧により得られる。しかし、この方法では雰囲気加熱であるため積層体全体が加熱される。そのため、加熱により無機ガラス板とポリカーボネート板はそれぞれの熱膨張率の違いから、熱膨張による差が生じ、接着後、室温まで温度が下がると膨張の差の分だけ反りが発生する。また、接着層のみの加熱でないため、加熱効率は落ちる。そして、接着した後に接着層にせん断応力が作用し、接着界面で剥離が起こるという問題もある。，つまり、上述の積層体の製造方法では、積層体全体を加熱することのみが開示され、接着層を効率的に加熱する手段は示されていない。

本発明では、接着層を優先的 ·効率的に加熱して接着する積層体の製造方法を提供する。さらに熱膨張率の違いから生じる反りや接着界面での剥離を抑えることのできる積層体の製造方法を提供する。発明の開示

本発明に係る積層体の製造方法の第 1特徴手段は、少なくとも二枚の板状体を接着層にて接着した積層体の製造方法において、前記接着層は前記板状体より誘電損率が大きな材料からなり、前記接着層へマイクロ波を照射し加熱することで前記接着層を接着可能な状態として、前記少なくとも二枚の板状体を接着し積層する点にある。

本発明に係る積層体の製造方法の第 2特徴手段は、上記第 1特徴手段において、前記板状体の熱膨張率が異なるものである点にある。

本発明に係る積層体の製造方法の第 3特徴手段は、上記第 1特徴手段において、前記接着層は、熱可塑性樹脂膜である点にある。

本発明に係る積層体の製造方法の第 4特徴手段は、上記第 3特徴手段において、前記接着層は、ポリウレタン膜、ポリビュルプチラール膜、またはエチレン一酢酸ビニル共重合体膜である点にある。

本発明に係る積層体の製造方法の第 5特徴手段は、上記第 1特徴手段において、前記二枚の板状体は、無機ガラスおょぴ有機樹脂よりなる点にある。

本発明に係る積層体の製造方法の第 6特徴手段は、上記第 5特徴手段において、前記有機樹脂は、ァクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂である点にある。本発明に係る積層体の製造方法の第 7特徴手段は、上記第 1特徴手段において、さらに前記積層体を加圧手段で加圧しながら接着する点にある。

本発明に係る積層体の製造方法の第 8特徴手段は、上記第 7特徴手段において、前記加圧手段は、機械的プレスである点にある。

本発明に係る積層体の製造方法の第 9特徴手段は、上記第 7特徴手段において、前記加圧は、チャンパ一内に前記積層体を収めたバッグを入れて減圧脱気し、さらに前記チャンバ一内に気体を封入し与圧して行う点にある。

本発明に係る積層体の製造方法の第 1 0特徴手段は、上記第 1特徴手段において、前記マイクロ波は、 1〜 3 0 0 G H zの電磁波である点にある。

つまり、本発明の特徴手段によれば、接着層の誘電損率を板状体の誘電損率より大きなものとすることにより、接着層を優先的 ·効率的に加熱することができる。また、板状体の昇温を抑えることができるため、接着時における熱膨張を抑えることができる。

その結果、接着後の冷却時における熱収縮の量が減り、反りを低減することができる。また、接着界面での剥離を抑えることのできる積層体が得られる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に用いうる積層体を製造する装置の概略図であり、第 2図は、本発明により得られる積層体の断面図であり、

第 3図は、誘電体における誘電他損失角と比誘電率の関係を示す図であり、第 4図は、ジャイロトロン発振器の概略を説明する図であり、

第 5図は、昇温テストにおける温度上昇を示すグラフであり、

第 6図は、ひずみゲージを積層体のポリカーボネート板に貼り付けた様子を説明する図である。発明を実施するための最良の形態

第 1図は、積層体 1を製造する発振装置 2の概略図である。また、第 2図は積層体 1の構成図である。発振装置 2の構成としては、チャンバ一 3、発振器 4、導波管 5とからなる。発振器 4より発生するマイクロ波は、導波管 5によりチヤンパー 3へ導かれる。チャンパ一内へ導かれたマイクロ波により、接着層 1 2が優先的に加熱され、積層体 1を接着することができる。

発振器 4は、マイクロ波を発生する装置である。マイクロ波を誘電体（絶縁体）に照射すると、誘電体內部でマイクロ波の電界により分子振動が起こる。この分子振動により振動摩擦が生じ、誘電体自体が発熱する。分子振動は誘電体全体で起こるため、発熱は均一なものとなる。

誘電体の発熱量は、マイクロ波の電界、周波数、そして誘電体の誘電損率と呼ばれる物性値に比例する。つまり、誘電損率の高い誘電体ほど発熱量が多くなる。そのため、被接着体の誘電損率に対して、接着層の誘電損率が大きいものを選択すると、被接着体の発熱量に対して、接着層の発熱量が多くなる。

ここで誘電損率は、物性値である比誘電率と誘電体損失角の積で表される。誘電体における誘電他損失角と比誘電率の関係を第 3図に示す。第 3図は周波数が 2. 4 5 GH zのときのものである。第 3図の右上に行くほど、発熱量が多くなる。また、同図に半減深度も示す。半減深度とは、マイクロ波が誘電体の中を進んで、マイクロ波のエネルギーが半分に減衰する距離である。半減深度が浅いほど、発熱量が多いことを表す。

加熱に用いるマイクロ波の発振器としては、 1) マグネトロン（実用周波数範囲は 1〜 200 GH z：)、 2) クライストロン（実用周波数範囲は約：！〜 1 00 G H z)、 3) ジャイロトロン（周波数は 1 1〜 300 GH z) が挙げられる。いずれもセラミックスの焼結に用いられている発振器である。 1)、 2)、 3) ともに周波数が高くなると、出力は大きくとれない。しかし、ジャイロトロン発振器は 1)、 2) に比べて、キヤビティーと呼ばれる共振空間が大きくとれるため、高周波が発生可能である。また、電子ビームの半径を大きくできるため、出力の低下も抑えられる。そのため、マイクロ波の発振器としては、ジャイロトロンが最も望ましい。

ジャイロトロン発振器の概略を第 4図に示す。ジャイロトロンは、電子サイクロトロン共鳴メーザー（CRM) と呼ばれる発振原理を備えた大電力で、高効率発振が可能な電子管である。前記ジャイロトロン 4 1は、電磁波を発振する空洞共振器 45を中心に持ち、電子銃 42やビームコレクタ 47からなるジャイロト口ン本体と共振器部に強力な磁場を発生させる超伝導磁石 43から構成される。電子銃としてマグネト口ン入射型電子銃が用いられる。

マグネト口ン入射型電子銃でジャイロ運動をする円筒状の電子ビームが生成され、空洞共振器へ入射される。入射された電子ビームの回転運動エネルギーは、強磁場の印加された円筒形の共振機内の非常に限られた空間内において、 CRM により電磁波のエネルギーに変換される。

本発明による積層体の製造方法では、初めに板状体おょぴ接着層を積層しておき、マイクロ波を照射し、接着層を優先的に発熱させ、さらに加圧して接着する。このとき、接着層の誘電損率は板状体の誘電損率より大きい材料とする。接着層の誘電損率が板状体の誘電損率よりも大きいため、接着層を優先的に加熱することができ、熱膨張率の異なる板状体であっても、熱膨張率差に起因する収縮差による反りの低減ができ、接着界面での剥離が抑えられる。

(具体例）

以下、板状体の材料としてガラス板およびポリカーボネート板、接着層としてポリウレタン膜の場合を例にとり説明する。このガラス板、ポリウレタン膜とポリカーボネート板の接着では、富士電波工業（株）の発振装置（型式： FMW— 1 0— 28、周波数： 28 GH z、最大出力： 1 0 k W) を用いた。

( 1 ) 昇温テスト

ガラス板、ポリウレタン膜、ポリカーボネート板の各材料にマイクロ波を照射した場合、ガラス板やポリカーボネート板よりもポリウレタン膜が高い温度に加熱されると、ガラス板やポリカーボネート板とポリウレタン膜の温度差の分だけ、熱膨張が抑えられる。

そこで、ガラス板、ポリカーボネート板とポリウレタン膜にマイクロ波を照射して、ポリウレタン膜のみが軟化点温度（約 90°C) まで加熱できるかを調べるために、温度測定を行なった。実際の接着を想定して、ガラス板 1 1 (1 50 X 1 50 X 4 mm), ポリウレタン膜 1 2 (1 5 0 X 1 5 0 X 0. 7mm)、そしてポリカーボネート板 1 3 (1 50 X 1 5 0 X 2 mm) の順に重ねて、チャンバ一 3内のステージ 3 1上に配置し、マイクロ波を照射した。それぞれの温度は、 K 型熱電対を用いて測定した。

その結果を第 5図に示す。これより、ポリウレタン膜は粘着性が生じる軟化点付近（約 9 0°C) まで加熱されることが分かった。これに対して、ガラス板は約 4 0°C、ポリカーボネート板は約 5 5 °Cと室温（約 20°C) に対して約 20〜3 o °c程度の昇温で抑えられていることが分かった。このことから、ガラス板とポリカーボネート板の熱膨張を抑えられることが確認できた。

以上のことから、ガラス板、ポリウレタン膜、ポリカーボネート板の積層体へマイクロ波を照射することにより、接着層を優先的 '効率的に加熱できることが確認できた。

( 2 ) 積層体の製造

以上のテストより、この方法によって接着層であるポリウレタン膜を、粘着性が生じる軟化点付近まで、優先的に加熱できることが確認できたので、この方法により積層体を製造してみることにした。

まず上記確認テスト同様に、 1 5 0 X 1 5 O mmの寸法のガラス板、ポリウレタン膜おょぴポリカーボネート板を積層し、シリコーン製のバッグの中へ入れたものをチャンパ一内へ配置した。

そしてバッグ内を約 4 8 Paまで排気し、チャンバ一内の圧力を約 0 . 5 8 MPa に保った状態で、マイクロ波を照射して前記積層体の接着層を加熱した。 1 0分間でポリウレタン膜の軟化点付近（約 9 0 °C) まで加熱（出力： l k W) し、その後、. 1 5分間保持（出力：約 0 . 8 k W) してから室温まで放冷して接着を行なった。以上の工程を経て、ガラス板 Zポリウレタン膜ノポリカーボネート板の積層体を得た。

( 3 ) 積層体の残留応力の評価

上記方法により得られたガラス板ノポリウレタン膜/ポリカーボネート板の積層体を、ひずみゲージを使って残留応力の測定をした。この場合、ポリカーボネート板側へひずみゲージを貼り付けて残留応力を測定した。これは、ポリカーボネート板側が残留応力により割れやすいため、ポリカーボネート側の残留応力が小さいことが望まれるからである。測定について以下に説明する。

ひずみゲージは、測定対象物にひずみが発生すると、ひずみを電気信号に変換して出力する装置である。今回用いたひずみゲージは、単軸ゲージであり、一方向のひずみを測定するものである。そのひずみゲージをポリカーボネート板の各辺に貼り付け、各辺に平行な方向のひずみを測定し、残留応力を算出した。ひずみゲージ 6を積層体 1のポリカーボネート板 1 3側に貼り付けた様子を、第 6図の平面図（a ) と側面図（b ) に示す。まず、前記ひずみゲージを貼り付けた部分を 5 0 X 5 O mmの大きさで切り出す。つぎに、切り出したひずみゲージ付きサンプルについて、ガラス板を破砕してガラス板による応力を取り除く。そして、最後にポリウレタン膜を剥がして、ポリカーボネート板に働いていた応力を測定した。

前記接着方法で接着した積層体およびオートクレープを用いて接着した積層体のそれぞれにおいて、合計 3箇所（A， B , C ) にて測定したポリカーボネート板の残留応力を表 1および表 2に示す。

ここで、オートクレープを用いて接着した積層体は、接着層の加熱手段がォートクレープによるものであるが、それ以外は前述と同様の製造方法で得られたものである。また寸法は 7 4 0 X 6 5 O mmであり、ガラス板/ポリウレタン膜/ ポリカーボネート板のそれぞれの厚みは、マイクロ波を用いて積層したものと同じ厚みである。

マイク口波を用いて接着した積層体（1 5 0 X 1 5 O mm) とォートクレーブを用いて接着した積層体（ 7 4 0 X 6 5 0 mm) の大きさは違うが、残留応力はポリカーボネート板とガラス板の熱膨張率差に起因するものである。そのため、大きさに関係なく比較することができる。

表 1 と表 2を比較すると、切断時、ガラス板破碎時、そして、ポリカーボネート単板時のどの時点においても、マイク口波を用いた接着方法で接着した積層体におけるポリカーボネート板の残留応力が低減していることが分かる。ただし、切り出し位置の違いにより、残留応力が大きく違っているものがある。これは、温度分布のムラによる接着状態のばらつきと考えられる。マイクロ波を用いた接着

単位： MPa 表 2

オートクレーブを用いた接着（マイクロ波を用いない従来の方法）

単位： MPa 産業上の利用可能性

本発明に係る積層体の製造方法は、少なくとも二枚からなる板状体を接着層にて接着する積層体の製造に関し、特に熱膨張率の異なる板状体を積層した積層体の製造等に適用可能である。

Claims

請求の範囲

1. 少なくとも二枚の板状体（1 1) (1 3) を接着層（ 1 2) にて接着した積層体（1) の製造方法において、

前記接着層（1 2) は前記板状体（1 1) (1 3) より誘電損率が大きな材料からなり、前記接着層（1 2)へマイクロ波を照射し加熱することで前記接着層（1 2) を接着可能な状態として、前記少なくとも二枚の板状体（1 1) (1 3) を接着し積層することを特徴とする積層体の製造方法。

2. 請求項 1に記載の積層体（1) の製造方法において、

前記板状体（1 1) (1 3) の熱膨張率が異なるものであることを特徴とする積層体の製造方法。

3. 請求項 1に記載の積層体（1) の製造方法において、

前記接着層（1 2) は、熱可塑性樹脂膜であることを特徴とする積層体の製造方法。

4. 請求項 3に記載の積層体（1) の製造方法において、

前記接着層（1 2) は、ポリウレタン膜、ポリビエルプチラール膜、またはェチレン一酢酸ビニル共重合体膜であることを特徴とする積層体の製造方法。

5. 請求項 1に記載の積層体（1) の製造方法において、

前記二枚の板状体（1 1) (1 3) は、無機ガラスおよび有機樹脂よりなることを特徴とする積層体の製造方法。

6. 請求項 5に記載の積層体（1) の製造方法において、

前記有機樹脂は、ァクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂であることを特徴とする積層体の製造方法。

7. 請求項 1に記載の積層体（1) の製造方法において、

さらに前記積層体（1) を加圧手段で加圧しながら接着することを特徴とする積層体の製造方法。

8. 請求項 7に記載の積層体（1) の製造方法において、

前記加圧手段は、機械的プレスであることを特徴とする積層体の製造方法。

9. 請求項 7に記載の積層体（1) の製造方法において、前記加圧は、チャンパ一内に前記積層体（1) を収めたバッグを入れて減圧脱気し、さらに前記チャンパ一内に気体を封入し与圧して行うことを特徴とする積層体の製造方法。

1 0. 請求項 1に記載の積層体（1) の製造方法において、

ί 前記マイクロ波は、 1〜 3 00 GH ζの電磁波であることを特徴とする積層体の製造方法。