JP2017206398A - 透光性硬質基板積層体の製造方法 - Google Patents

透光性硬質基板積層体の製造方法 Download PDF

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博則 武末
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Abstract

【課題】割れの危険性を軽減しつつ高い生産効率で透光性硬質基板積層体を製造することができる方法の提供。
【解決課題】貼り合わせた積層体の最外面の一方又は双方の一部に加圧を行うことで、積層体に、加圧された凹部及び加圧されていない平坦部を設け、凹部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積は平坦部の積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積よりも小さくかつ凹部を設けるための加圧箇所の積層体の積層する方向軸に平行な端面からの最短距離が積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される輪郭の全周の長さの5%以下である工程を有する透光性硬質基板積層体の製造方法。
【選択図】図1

Description

本発明は透光性硬質基板積層体の製造方法に関し、とりわけ薄い透光性硬質基板(特には厚み0.2mm以下の薄いガラス等の透光性硬質基板)を用いた積層体の製造方法に関する。
携帯電話やスマートフォン、携帯型音楽プレーヤーやタブレット端末、ノートパソコンに代表されるタッチパネル機能を有する携帯型電子機器に関して、それらのディスプレイの保護材としては樹脂製の保護フィルムが広く用いられている。しかし、ガラスは樹脂製と比較して優れた透過率、ディスプレイに指先で触れて操作する際の滑り性、ディスプレイの保護性能、貼り合わせ易さ(貼り合わせ時に気泡が入りづらい)、耐傷性といった特徴を有することから、近年ではディスプレイの保護材として、ガラスの需要が高まってきている。さらに、モバイル機器に対する軽量や薄型化の要求のために、0.2mm以下の厚みの薄いガラス(薄ガラス)を用いた保護材の需要が高まっている。
又、このような薄ガラスは、上述の携帯型電子機器のディスプレイにおける最表面のカバーガラスとセンサーガラス(センサが形成されたガラス基板)とが、光学透明接着剤(OCA:Optical Clear Adhesive)により貼り合わされた構成のタッチパネルにセンサーガラスとして用いられている。
更に、薄ガラスは高い柔軟性と耐久性を備えており、電子ペーパー、ウエアラブル端末、フォルダブル端末等に用いられる折り曲げることが可能な液晶ディスプレイ(LCD)や有機ELディスプレイ(OLED)のカバーガラスとしての需要が高まってきている。
この板ガラス製品は板ガラスを各表示装置に適した大きさ及び形状に加工したものであるが、市場で要求される価格レベルに対応するために、大量の板ガラス製品を高い生産効率で加工することが求められる。
特許文献1、2には、回路等が作り込まれた板ガラス製品を積層して加工することにより高い生産効率を実現する技術が開示されている。この積層に際して、各板ガラス製品に作り込まれた回路部分を緻密に重ね合わせる必要があり、そのために高度な位置決めが必要となり、さらに重ね合わせた後も位置ずれが生じることを防止する必要がある。
そこで、特許文献1では各板ガラス製品を重ね合わせた際に、板ガラス製品の外周部に沿って仮光照射(仮留め)を行って一定枚数の板ガラス製品を重ね合わせて積層体とした後で、この積層体に対して光の本照射(本接着)を行い、積層体を得る技術が記載されている。
又、特許文献2では仮接着を行わないかわりに、板ガラス製品を一枚一枚積層するたびに本接着を行い、これを一定枚数に到達するまで繰り返して積層体を得る技術が記載されている。
又、特許文献3では高度な位置決めを要しない板ガラス製品を積層して加工する技術に関して、板ガラス製品を一枚一枚貼り合わせ、一定枚数に到達した後に本接着を行い、積層体を得る技術が記載されている。
特許文献4には、多数の素材板ガラスを積み重ねて介在させた固着剤により一体的に固着させてなる素材ガラスブロックを分割して加工する方法が記載されている。
特許文献5には、平面視上の形状及び大きさが実質的に同等である複数枚の板ガラスを接着してなるガラス積層体を、分割して面取り加工して板ガラス製品を得る方法が記載されている。
特許文献6には、二枚の透光性硬質基板を、固着剤を挟んで平行に配置して、固着剤の外周部分に固着剤を硬化させるための光を照射して仮留めしてから、固着剤の全面を硬化させる本留めを行い、積層体を得る方法が記載されている。
特許文献7には、二枚の透光性硬質基板を、固着剤を挟んで平行に配置して、圧力をかけて広げた固着剤の全面を硬化させるための光を照射して積層体を得る方法が記載されている。
特許文献8には、接着層を介してガラス板を積層し、接着層を硬化させて積層体を得、ガラス用カッターで小片に切断して形状加工処理を行い、接着層を剥離してガラス板を分離する加工方法が記載されている。
特許文献9には、固定部材又は被加工部材に仮固定用接着剤を塗布して、被加工部材又は固定部材を搭載し、可視光線又は紫外光を照射し、その照射と少なくとも一定時間同時に固定部材もしくは被加工部材の一方又は双方から圧力をかける仮固定方法が記載されている。
国際公開第2011/089963号 国際公開第2011/089964号 国際公開第2013/084953号 特開2009−256125号公報 特開2000−169166号公報 国際公開第2013/011969号 国際公開第2013/011970号 特開2014−129197号公報 国際公開第2010/010900号
ところで、生産効率を上げる観点から板ガラス製品を積層させて一括して加工することが望まれているが、板ガラス製品にはカバーガラス等の積層に際して高度な位置決めを要しないものもあり、このようなものについては特許文献1、6、7、及び9に記載の技術のように高度な位置決め及び仮留めを行う、あるいは特許文献2に記載の技術のように高度な位置決めをした後で一枚一枚接着していく枚葉積層を行うことは必要とされていない。
又、高度な位置決めを必要としない板ガラス製品も、生産効率の向上の観点から積層体として一括加工をする技術として、特許文献2に記載されているような高度な位置決め等の複雑な手順を経ないことで生産効率を良くする可能性があり、無用な工程を減らすことが望まれている。このように無用な工程を減らすことにより、製造コストを下げることもできる。
又、特許文献3〜5及び8では一定枚数のガラスの間に固着剤を全面に拡げて貼り合わせた後に本接着を行い、積層体を得るために、生産効率が悪いという問題がある。これに対して、更に無用な工程を減らすことで、生産効率をより一層良くし、製造コストを下げることが望まれている。
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究したところ、素材板ガラスの生産性の向上及びより一層の生産効率の向上の両方を実現するという観点から、板ガラス製品を積層させる際の工程と固着剤の組成及び当該組成の固着剤を用いたときの加工−剥離手順に改良の余地があることを見出して、本発明を完成するに至った。
[1]
1)第一の透光性硬質基板を準備する工程と、
2)第二の透光性硬質基板を準備する工程と、
3)第一の透光性硬質基板の第一の面及び/又は第二の透光性硬質基板の第一の面に光硬化性固着剤を塗布する工程と、
4)第一の透光性硬質基板の第一の面と第二の透光性硬質基板の第一の面とを対向させる工程と、
5)第一の透光性硬質基板の第一の面と第二の透光性硬質基板の第一の面を貼り合わせて、積層体を作製する工程と、
6)貼り合わせた前記積層体の最外面の一方又は双方の一部に加圧を行うことで、前記積層体に、加圧された凹部及び加圧されていない平坦部を設け、ここで前記凹部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積は、前記平坦部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積よりも小さく、かつ前記凹部を設けるための加圧箇所の、前記積層体の積層する方向軸に平行な端面からの最短距離が、前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される輪郭の全周の長さの5%以下である工程と、
7)加圧された前記凹部の少なくとも一部に光照射処理を行い、硬化した前記凹部により前記第一の透光性硬質基板及び前記第二の透光性硬質基板を局所的に係止して、仮留め透光性硬質基板積層体を作製する工程と、
8)当該仮留め透光性硬質基板積層体の係止された箇所がある側の端が、ロールプレスの起点側になるようにして、ロールプレスを用いてその端から他端にかけて加圧を行うことで、前記平坦部を加圧して、透光性硬質基板が貼り合わせられた積層体を形成する工程と
を含む透光性硬質基板積層体の製造方法。
[2]
5’) 工程(5)で作製した積層体を第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(2)〜(5)を少なくとも1回繰り返し、少なくとも3枚の透光性硬質基板が貼り合わせられた積層体を形成する工程を含む[1]記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[3]
7’) 工程(7)で作製した仮留め透光性硬質基板積層体を第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(2)〜(7)を少なくとも1回繰り返し、少なくとも3枚の透光性硬質基板が貼り合わせられた積層体を形成する工程を含む[1]又は[2]記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[4]
工程(6)により加圧される前記凹部の加圧箇所における前記最外面からの深さが、0.5〜50mmの範囲である[1]〜[3]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[5]
工程(6)を複数回くりかえすことにより複数個の凹部を形成する、[1]〜[4]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[6]
工程(6)により加圧される前記凹部の面積が1mm2以上である[1]〜[5]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[7]
工程(6)により加圧されて得られる前記凹部のうち、前記最外面からの深さが最大となる箇所が、前記積層体の積層する方向の軸に平行な端面から0〜50mmの距離の領域に収まる、[1]〜[6]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[8]
工程(6)により加圧されて得られる前記凹部の形状が、点状、略円状、又は棒状である、[1]〜[7]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[9]
工程(6)により加圧されて得られる前記凹部の厚みが、工程(8)で得られる積層体の厚みと実質的に等しい、[1]〜[8]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[10]
工程(6)により加圧されて得られる前記凹部の厚みが、0.5〜50mmの範囲である、[1]〜[9]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[11]
工程(7)により光照射を行う区域の面積が1mm2以上である[1]〜[10]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[12]
工程(7)により光照射を行う手法がスポット照射機による光照射である[1]〜[11]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[13]
9) 工程(8)で作製した仮留め透光性硬質基板積層体を第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(2)〜(8)を少なくとも1回繰り返し、少なくとも3枚の透光性硬質基板が貼り合わせられた透光性硬質基板積層体を形成する工程を含む[1]〜[12]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[14]
透光性硬質基板積層体の積層枚数が20〜300枚の範囲である[1]〜[13]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[15]
透光性硬質基板が多角形の形状を有する、[1]〜[14]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[16]
10) 工程(8)もしくは/及び工程(9)により透光性硬質基板積層体を形成した後に、常温で1時間以上静置し固着剤を硬化させる工程
をさらに含む[1]〜[15]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[17]
透光性硬質基板積層体の最外面の一方又は双方の透光性硬質基板の面積が、最外面の一方又は双方の透光性硬質基板以外の透光性硬質基板より大きい[1]〜[16]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[18]
工程(7)における光の照射量は、365nmの受光器を使用した積算照度計で測定して、5〜5000mJ/cm2の範囲である[1]〜[17]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[19]
透光性硬質基板が、厚み0.2mm以下の板ガラスである[1]〜[18]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
[20]
11)[1]〜[19]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法を用いて得られた透光性硬質基板積層体を厚み方向に分割し、所望の数の分割された透光性硬質基板積層体を形成する工程と、
12)分割された透光性硬質基板積層体それぞれに対して所望の形状加工を行う工程と、
13)形状加工後の透光性硬質基板積層体を加熱することで貼り合わせられていた透光性硬質基板同士を剥離し、複数の板状製品を形成する工程と、
を含む板状製品の製造方法。
[21]
工程(13)は、温水に形状加工後の透光性硬質基板積層体を浸漬し、固着剤をフィルム状で軟化させることを含む[20]記載の板状製品の製造方法。
[22]
[1]〜[19]の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法により作製してなる透光性硬質基板積層体。
[23]
[22]記載の透光性硬質基板積層体を作製するに際して、各透光性硬質基板間を接着するのに用いられ、
(A)多官能(メタ)アクリレート;
(B)単官能(メタ)アクリレート;
(C)光重合開始剤;
を含み、
(A)多官能(メタ)アクリレートと(B)単官能(メタ)アクリレートの配合比としては、(A):(B)=5:95〜95:5(質量部)である
光硬化性固着剤。
[24]
上記(A)から(C)に加えて、さらに(D)粒状物質を含有する[23]記載の光硬化性固着剤。
[25]
前記(D)粒状物質がフィラーである、[24]記載の光硬化性固着剤。
[26]
さらに(E)有機過酸化物を含有する[23]〜[25]の何れか一項に記載の光硬化性固着剤。
[27]
さらに(F)前記有機過酸化物の分解促進剤を含有する[26]に記載の光硬化性固着剤。
[28]
さらに(G)熱膨張性マイクロカプセルを含有する[23]〜[27]の何れか一項に記載の光硬化性固着剤。
[29]
(B)単官能(メタ)アクリレートの含有量が、(A)及び(B)の合計量100質量部中、30〜90質量部である[23]〜[28]のいずれか一項に記載の光硬化性固着剤。
[30]
(C)光重合開始剤の含有量が、(A)及び(B)の合計量100質量部に対して、0.1〜25質量部である[23]〜[29]のいずれか一項に記載の光硬化性固着剤。
[31]
透光性硬質基板の積層体であって、
積層された複数枚の透光性硬質基板と、
透光性硬質基板同士のあいだに配された固着剤からなる固着層と
を含み、
前記積層体は凹部と平坦部とを有し、
前記凹部は複数枚の前記透光性硬質基板を係止するものであり、
前記凹部の前記積層体の積層する方向に沿った厚みは、前記平坦部の前記積層体の積層する方向に沿った厚みよりも小さく、
前記凹部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積は、前記平坦部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積よりも小さく、
前記凹部の少なくとも一部が、前記積層体の積層する方向軸に平行な端面から見て、前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される輪郭の全周の長さの5%以下の距離に在る
ことを特徴とする、積層体。
[32]
前記凹部における固着層は硬化され、前記平坦部における固着層は硬化されていない、[31]に記載の積層体。
[33]
最外面の一方又は双方の透光性硬質基板の面積が、最外面の一方又は双方の透光性硬質基板以外の透光性硬質基板より大きい、[31]又は[32]に記載の積層体。
本発明によれば、高い生産性及び高い生産効率で透光性硬質基板積層体を製造することができる。本発明は例えば厚み0.2mm以下の薄いガラスを用いたガラス積層体を量産する方法に好適に使用することができる。
本発明の実施形態に係る局所加圧工程(6)を説明するための斜視図である。 本発明の実施形態に係る凹部を設けるための加圧の概要を示す透視図である。 本発明の実施形態に係る凹部が設けられた様子を示すための透視図である。 本発明の実施形態とは異なる場合において、透光性硬質基板の積層体が不適切な状態になる例を示す概要図である。 ロールプレスの原理を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るロールプレスを行う際の一態様を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る凹部(係止部)とロールプレスの方向(起点)との組み合わせ例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る透光性硬質基板貼り合わせ装置の例を示す模式図である。 本発明の実施形態に従った、上側ステージの下面の例を示す模式図である。 本発明の実施形態に従った、一枚目の基板を下側ステージに載置した状態を示す図である。 本発明の実施形態に従った、下側ステージに載置した一枚目の基板を上側ステージの真下に搬送した状態を示す図である。 本発明の実施形態に従った、上側ステージを降下させて一枚目の基板を真空吸着している状態を示す図である。 本発明の実施形態に従った、吸着した一枚目の基板を保持しながら上側ステージを上昇させた状態を示す図である。 本発明の実施形態に従った、二枚目の基板を下側ステージに載置した状態を示す図である。 本発明の実施形態に従った、二枚目の基板の上面に固着剤を塗布している状態を示す図である。 本発明の実施形態に従った、上側ステージに保持されている一枚目の基板の下面に固着剤を塗布している状態を示す図である。 本発明の実施形態に従った、光照射後に上側ステージを上昇させた状態を示す図である。 本発明の実施形態に従った、貼り合わせられた基板が下側ステージによって搬送され、元の位置に戻った状態を示す図である。 比較例において、ロールプレスによる加重(加圧)で積層体が崩れてしまう好ましくない例を示す図である。
本発明に係る透光性硬質基板積層体の製造方法の一実施形態においては、
1)第一の透光性硬質基板を準備する工程と、
2)第二の透光性硬質基板を準備する工程と、
3)第一の透光性硬質基板の第一の面及び/又は第二の透光性硬質基板の第一の面に光硬化性固着剤を塗布する工程と、
4)第一の透光性硬質基板の第一の面と第二の透光性硬質基板の第一の面とを対向させる工程と、
5)第一の透光性硬質基板の第一の面と第二の透光性硬質基板の第一の面を貼り合わせて、積層体を作製する工程と、
6)貼り合わせた前記積層体の最外面の一方又は双方の一部に加圧を行うことで、前記積層体に、加圧された凹部及び加圧されていない平坦部を設け、ここで前記凹部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積は、前記平坦部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積よりも小さく、かつ前記凹部を設けるための加圧箇所の、前記積層体の積層する方向軸に平行な端面からの最短距離が、前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される輪郭の全周の長さの5%以下である工程と、
7)加圧された前記凹部の少なくとも一部に光照射処理を行い、硬化した前記凹部により前記第一の透光性硬質基板及び前記第二の透光性硬質基板を局所的に係止して、仮留め透光性硬質基板積層体を作製する工程と、
8)当該仮留め透光性硬質基板積層体の係止された箇所がある側の端が、ロールプレスの起点側になるようにして、ロールプレスを用いてその端から他端にかけて加圧を行うことで、前記平坦部を加圧して、透光性硬質基板が貼り合わせられた積層体を形成する工程と
を実行できる。
工程(1)及び工程(2)では、加工対象となる透光性硬質基板(以下、簡単のため「基板」と称することもある)を準備する。透光性硬質基板としては、特に制限はないが、板ガラス(強化板ガラス、素材板ガラス、特に電極や回路が形成されていないカバーガラス;及びセンサーガラス、特に透明導電膜付きガラス基板、電極や回路が形成されたガラス基板等)、サファイア基板、石英基板、プラスチック基板、フッ化マグネシウム基板等が挙げられる。ガラスとしては、強化ガラスも挙げられる。透光性硬質基板の大きさに特に制限はないが、典型的には10000〜250000mm2程度の面積を有し、0.02mm(20μm)〜2mm程度の厚み、好ましくは0.02〜0.2mm程度の厚みを有する。又典型的な透光性硬質基板は100〜1000mm×100〜1000mm程度の辺の長さ、好ましくは450〜600mm×350〜550mm程度の辺の長さを有する四角形であることができる。又透光性硬質基板の形状にも特に制限はないが、多角形が好ましい。当該多角形に含まれる形状としては例えば、四角形(例えば正方形、長方形、台形、菱形)や略四角形(例えばタブレットやスマートフォンの画面に沿った形)といった形状が一般的であり、又そのいずれかの辺に切り欠きや凸があってもよい。各透光性硬質基板は同じサイズであるのが一般的ではあるが、それに限定はされない。透光性硬質基板の輪郭の全周の長さは特に制限はされないが、作業を行う場所や機械の大きさに鑑みれば例えば400〜4000mm程度、好ましくは1600〜2300mm程度とすることができる。例えば、透光性硬質基板の輪郭の全周の長さとは、透光性硬質基板が四角形の場合、四辺の合計をいう。なお後述するようにサイズの違う透光性硬質基板(例えば保護用透光性硬質基板)を用いる態様も本発明は好ましく包摂することに留意されたい。
工程(3)では、第一の透光性硬質基板の第一の面及び/又は第二の透光性硬質基板の第一の面に固着剤を塗布する。この固着剤は光硬化性を有することができ、例えば可視光線や紫外線等の光を照射することで硬化する。固着剤はいずれか一方の透光性硬質基板の貼り合わせ面に塗布すればよいが、固着性(接着性)を向上する観点からは両方の透光性硬質基板の貼り合わせ面に塗布することが好ましい。なお、この塗布は透光性硬質基板の全面に行う必要は無く、例えば適当な間隔をとって線状に固着剤を塗布するようにしてよい。すなわちこの段階は仮固定の前処理であって、後続の工程(5)で貼り合わせた際に二枚の透光性硬質基板の間には固着剤が均一に拡がっている必要は無く、又二枚の透光性硬質基板の間に固着剤が入っていない隙間が存していてもよい。このように簡易な貼り合わせが可能であることは、製造コストの低減という本発明の効果に貢献するものである。
固着剤は、その好ましい様態として、有機過酸化物及び前記有機過酸化物の分解促進剤を含有する二剤型組成物であり、該二剤型組成物の第一剤成分もしくは第二剤成分の少なくともいずれか一方に光重合開始剤を含有していることを特徴とし、二剤が混合することにより硬化し、硬化後高温に加熱すると軟化する固着剤である。このような好ましい固着剤はレドックス接着剤とも呼ばれるものであり、光による硬化も静置による硬化もいずれも可能であるため、例えば透光性硬質基板に光が透過しない印刷パターンが意匠性の点から施されていたとしても硬化性が確実に得られるという効果を奏する。接着剤を固着剤として使用できる。
本発明に好適に使用される固着剤としては、(A)多官能(メタ)アクリレート、(B)単官能(メタ)アクリレート、及び(C)光重合開始剤を含有する組成物が挙げられる。
(A)多官能(メタ)アクリレートとしては、オリゴマー/ポリマー末端又は側鎖に2個以上(メタ)アクロイル化された多官能(メタ)アクリレートオリゴマー/ポリマーや、2個以上の(メタ)アクロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマーを使用することができる。例えば、多官能(メタ)アクリレートオリゴマー/ポリマーとしては、1,2-ポリブタジエン末端ウレタン(メタ)アクリレート(例えば、日本曹達社製「TE−2000」、「TEA−1000」)、その水素添加物(例えば、日本曹達社製「TEAI−1000」)、1,4−ポリブタジエン末端ウレタン(メタ)アクリレート(例えば、大阪有機化学社製「BAC−45」)、ポリイソプレン末端(メタ)アクリレート、ポリエステル系ウレタン(メタ)アクリレート(例えば、日本合成化学社製「UV−2000B」、「UV−3000B」、「UV−7000B」、根上工業社製「KHP−11」、「KHP−17」)、ポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレート(例えば、日本合成化学社製「UV−3700B」、根上工業社製「UN−6202」「UN−6301」)、又はビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中では、ポリエステル系ウレタン(メタ)アクリート及び/又はポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレートが好ましく、ポリエステル系ウレタン(メタ)アクリレートがより好ましい。
ここで、ウレタン(メタ)アクリレートとは、ポリオール化合物(以後、Xで表す)と有機ポリイソシアネート化合物(以後、Yで表す)とヒドロキシ(メタ)アクリレート(以後、Zで表す)とを反応させることにより得られる、ウレタン(メタ)アクリレートをいう。
ポリオール化合物(X)としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ポリブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ブチルエチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールA、ポリカプロラクトン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ポリトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ポリペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、グリセリン、ポリグリセリン、ポリテトラメチレングリコール等の多価アルコールや、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイドのブロック又はランダム共重合の少なくとも1種の構造を有するポリエーテルポリオール、該多価アルコール又はポリエーテルポリオールと、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、無水イタコン酸、イタコン酸、アジピン酸、イソフタル酸等の多塩基酸との縮合物であるポリエステルポリオール、カプロラクトン変性ポリテトラメチレンポリオール等のカプロラクトン変性ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、水素化ポリブタジエンポリオール、水素化ポリイソプレンポリオール等のポリジエン系ポリオール、ポリジメチルシロキサンポリオール等のシリコーンポリオール等が挙げられる。これらの中では、ポリエーテルポリオール及び/又はポリエステルポリオールがより好ましい。
有機ポリイソシアネート化合物(Y)としては、格別に限定される必要はないが、例えば芳香族系、脂肪族系、環式脂肪族系、脂環式系等のポリイソシアネートが使用でき、中でもトリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート(H−MDI)、ポリフェニルメタンポリイソシアネート(クルードMDI)、変性ジフェニルメタンジイソシアネート(変性MDI)、水添化キシリレンジイソシアネート(H−XDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMXDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(m−TMXDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(H6XDI)等のポリイソシアネート或いはこれらポリイソシアネートの三量体化合物、これらポリイソシアネートとポリオールの反応生成物等が好適に用いられる。これらの中では、水添化キシリレンジイソシアネート(H−XDI)及び/又はイソホロンジイソシアネート(IPDI)が好ましい。
ヒドロキシ(メタ)アクリレート(Z)としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート、4−ブチルヒドロキシ(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中では、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートからなる群のうちの1種以上が好ましい。
多官能(メタ)アクリレートオリゴマー/ポリマーの重量平均分子量は、5000〜60000が好ましく、8000〜30000がより好ましい。実施例においては、重量平均分子量は、下記の条件にて、溶剤としてテトラヒドロフランを用い、GPCシステム(東ソー社製 SC−8010)を使用し、市販の標準ポリスチレンで検量線を作成して求めた。
流速:1.0ml/min
設定温度:40℃
カラム構成:東ソー社製「TSK guardcolumn MP(×L)」6.0mmID×4.0cm1本、及び東ソー社製「TSK−GEL MULTIPOREHXL−M」 7.8mmID×30.0cm(理論段数16,000段)2本、計3本(全体として理論段数32,000段)
サンプル注入量:100μl(試料液濃度1mg/ml)
送液圧力:39kg/cm2
検出器:RI検出器
2官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、2−エチル−2−ブチル−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ステアリン酸変性ペンタエリストールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシプロポキシフェニル)プロパン、又は2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシテトラエトキシフェニル)プロパン等が挙げられる。3官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス[(メタ)アクリロイキシエチル]イソシアヌレート等が挙げられる。4官能以上の(メタ)アクリレートモノマーとしては、ジメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、又はジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中では、ジメチロール−トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートからなる群のうちの1種以上が好ましい。
(A)の中では、多官能(メタ)アクリレートオリゴマー/ポリマーと2官能(メタ)アクリレートモノマーからなる群のうちの1種以上が好ましく、多官能(メタ)アクリレートオリゴマー/ポリマーと2官能(メタ)アクリレートモノマーを併用することがより好ましい。多官能(メタ)アクリレートオリゴマー/ポリマーと2官能(メタ)アクリレートモノマーを併用する場合、その混合比率は、多官能(メタ)アクリレートオリゴマー/ポリマーと2官能(メタ)アクリレートモノマーの合計100質量部中、質量比で、多官能(メタ)アクリレートオリゴマー/ポリマー:2官能(メタ)アクリレートモノマー=10〜90:90〜10が好ましく、50〜80:50〜20がより好ましい。
(B)単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、メトキシ化シクロデカトリエン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、エトキシカルボニルメチル(メタ)アクリレート、フェノールエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート、フェノール(エチレンオキサイド2モル変性)(メタ)アクリレート、フェノール(エチレンオキサイド4モル変性)(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート、ノニルフェノールエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート、ノニルフェノール(エチレンオキサイド4モル変性)(メタ)アクリレート、ノニルフェノール(エチレンオキサイド8モル変性)(メタ)アクリレート、ノニルフェノール(プロピレンオキサイド2.5モル変性)(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性フタル酸(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性コハク酸(メタ)アクリレート、トリフロロエチル(メタ)アクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸ダイマー、β−(メタ)アクロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、n−(メタ)アクリロイルオキシアルキルヘキサヒドロフタルイミド、2−(1,2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。又、マレイン酸、フマル酸を使用できる。
(B)の中では、フェノール(エチレンオキサイド2モル変性)(メタ)アクリレート、2−(1,2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチル(メタ)アクリレート及び2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートからなる群のうちの1種以上が好ましく、2−(1,2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチル(メタ)アクリレート及びフェノール(エチレンオキサイド2モル変性)(メタ)アクリレートを併用しても良い。
(A)多官能(メタ)アクリレートと(B)単官能(メタ)アクリレートの配合比としては、(A):(B)=5:95〜95:5(質量部)であることが好ましい。(A)多官能(メタ)アクリレートが5質量部以上であれば初期の接着性が低下する恐れもなく、95質量部以下であれば、剥離性が確保できる。硬化した固着剤は温水に浸漬することでフィルム状に剥離する。(B)単官能(メタ)アクリレートの含有量は、(A)及び(B)の合計量100質量部中、30〜90質量部が好ましく、40〜80質量部がさらに好ましい。
(C)光重合開始剤は、可視光線や紫外線の活性光線により増感させて樹脂組成物の光硬化を促進するために配合するものであり、公知の各種光重合開始剤が使用可能である。具体的にはベンゾフェノン又はその誘導体;ベンジル又はその誘導体;アントラキノン又はその誘導体;ベンゾイン;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン誘導体;ジエトキシアセトフェノン、4−t−ブチルトリクロロアセトフェノン等のアセトフェノン誘導体;2−ジメチルアミノエチルベンゾエート;p−ジメチルアミノエチルベンゾエート;ジフェニルジスルフィド;チオキサントン又はその誘導体;カンファーキノン;7,7−ジメチル−2,3−ジオキソビシクロ[2.2.1]ヘプタン−1−カルボン酸、7,7−ジメチル−2,3−ジオキソビシクロ[2.2.1]ヘプタン−1−カルボキシ−2−ブロモエチルエステル、7,7−ジメチル−2,3−ジオキソビシクロ[2.2.1]ヘプタン−1−カルボキシ−2−メチルエステル、7,7−ジメチル−2,3−ジオキソビシクロ[2.2.1]ヘプタン−1−カルボン酸クロライド等のカンファーキノン誘導体;2−メチル−1−[4-(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1等のα−アミノアルキルフェノン誘導体;ベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ベンゾイルジエトキシホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジメトキシフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジエトキシフェニルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド誘導体、オキシ−フェニル−アセチックアシッド2−[2−オキソ−2−フェニル−アセトキシ−エトキシ]−エチルエステル、オキシ−フェニル−アセチックアシッド2−[2−ヒドロキシ−エトキシ]−エチルエステル等が挙げられる。光重合開始剤は1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中では、効果が大きい点で、ベンジルジメチルケタール、オキシ−フェニル−アセチックアシッド2−[2−オキソ−2−フェニル−アセトキシ−エトキシ]−エチルエステル及びオキシ−フェニル−アセチックアシッド2−[2−ヒドロキシ−エトキシ]−エチルエステルからなる群のうちの1種又は2種以上が好ましい。
(C)光重合開始剤の含有量は、(A)及び(B)の合計100質量部に対して、例えば0.1〜25質量部の範囲とすることができ、又0.1〜20質量部が好ましく、0.5〜15質量部がより好ましく、1〜8質量部がさらに好ましい。0.1質量部以上であれば、硬化促進の効果が確実に得られるし、20質量部以下で充分な硬化速度を得ることができる。(C)成分を1質量部以上添加することは、光照射量に依存なく硬化可能となり、さらに組成物の硬化体の架橋度が高くなり、透光性硬質基板の束を確実に仮留め(係止)できる点や剥離性が向上する点で、さらに好ましい。
固着剤は、固着剤の成分(A)、(B)及び(C)に溶解しない粒状物質(D)を含有するのが好ましい。これにより、硬化後の組成物が一定の厚みを保持できるため、加工精度が向上する。さらに、固着剤(成分(A)、(B)及び(C))の硬化体と粒状物質(D)とでは線膨張係数が異なることから、固着剤を用いて透光性硬質基板を貼り合わせた後に剥離する際の剥離性が向上する効果も得られる。
粒状物質(D)の材質としては、一般的に使用される有機粒子、又は無機粒子いずれでもかまわない。具体的には、有機粒子としては、ポリエチレン粒子、ポリプロピレン粒子、架橋ポリ(メタ)アクリル酸メチル粒子、架橋ポリスチレン粒子等が挙げられる。無機粒子としてはガラス、シリカ、アルミナ、チタン等セラミック粒子が挙げられる。これらの中では、有機粒子が好ましく、架橋ポリ(メタ)アクリル酸メチル粒子と架橋ポリスチレン粒子からなる群のうちの1種以上がより好ましい。
好ましくは粒状物質(D)が、無機又は有機のフィラー(填料)であってよい。固着剤にフィラーが適量含まれると、圧力に対して適度な反発力が生まれるので、後述する工程(8)においてロールプレスを掛けた際に基板積層体の厚みを好ましく制御することができる。
粒状物質(D)は、加工精度の向上、つまり固着剤の膜厚の制御の観点から球状であることが好ましい。粒状物質(D)のレーザー法による平均粒径は10〜150μmの範囲にあることが好ましい。前記粒状物質の平均粒径が20μm以上であると剥離性に優れ、150μm以下であると仮固定した部材の加工時にずれを生じにくく、寸法精度面で優れる。剥離性と寸法精度の観点からより好ましい平均粒径(D50)は15〜80μmであり、更に好ましくは20〜50μmである。粒径分布は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定される。
粒状物質(D)の使用量は、接着性、加工精度、剥離性の観点から、(A)及び(B)の合計100質量部に対して、0.01〜20質量部が好ましく、0.05〜10質量部がより好ましく、0.1〜6質量部が最も好ましい。
(E)有機過酸化物としては、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、クミルパーオキシネオデカノエイト、ヘキシルパーオキシビバレート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシビバレート、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ターシャリーブチルパーオキシ−2−エチルヘキサネート等のアルキルパーオキシエステル類、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジノルマルプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4−ターシャリーブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジメトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシジカーボネート及びジアリルパーオキシジカーボネート等のパーオキシジカーボネート類、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシカーボネート類、ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン、ジ−(t−ブチルパーオキシ)ブタン等のパーオキシケタール類、ジキュミルパーオキサイド、t−ブチルキュミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類、クメンハイドロパーオキサイド、テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類、ケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類等が挙げられる。
(E)有機過酸化物の使用量は、(A)及び(B)の合計100質量部に対して、0.05〜10質量部が好ましい。より好ましくは1〜8質量部が好ましい。0.5質量部以上であれば、硬化性が確実に得られる。10質量部以下であれば十分な貯蔵安定性が得られ、又皮膚刺激性が低くなるので好ましい。
(F)分解促進剤は、上記有機過酸化物の分解促進剤であって、例えば有機過酸化物としてハイドロパーオキサイド類やケトンパーオキサイド類のものを使用する場合には、有機酸金属塩や有機金属キレートを使用することができる。有機酸金属塩や有機金属キレートとしては、例えば、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸銅、ナフテン酸マンガン、オクテン酸コバルト、オクチル酸コバルト、オクテン酸銅、オクテン酸マンガン、銅アセチルアセトネート、チタンアセチルアセトネート、マンガンアセチルアセトネート、クロムアセチルアセトネート、鉄アセチルアセトネート、バナジニルアセチルアセトネート及びコバルトアセチルアセトネート等を使用することができる。これらの中では、オクチル酸コバルトが好ましい。
又、他の有機過酸化物の分解促進剤としては、チオ尿素誘導体類やアミン類を使用することができる。
これらの(F)有機過酸化物の分解促進剤は、1種又は2種以上を使用することができる。
固着剤の(F)有機過酸化物の分解促進剤の使用量は、(A)及び(B)の合計100質量部に対して、0.05〜20質量部が好ましい。より好ましくは0.3〜8質量部が好ましい。0.05質量部以上であれば、硬化性が確実に得られる。又、20質量部以下であれば十分な貯蔵安定性が得られるので好ましい。
固着剤は、さらに(G)熱膨張性マイクロカプセルを含有するのが好ましい。この熱膨張性マイクロカプセルとは、有機材料(ポリマー)により有機溶剤が封入された有機系熱膨張性粒子である。具体的には、内殻の有機溶剤として、イソブタン、ペンタン、石油エーテル、ヘキサン、オクタン、イソオクタン等の有機溶剤が挙げられ、外殻の有機材料(ポリマー)として、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等からなる熱可塑性樹脂が挙げられる。このような熱膨張性マイクロカプセルでは、外殻の有機材料(ポリマー)が加熱により軟化するとともに内殻の有機溶剤がガス化し、体積が例えば2〜250倍に膨張し、剥離性が発現し、これにより硬化後の固着剤で固着された基板同士の剥離を促進させることができる。
(G)熱膨張性マイクロカプセルの使用量は、上述の剥離促進の効果と、充分な接着性とのバランスの観点から、(A)及び(B)の合計量100質量部に対して、0.1〜30質量部、好ましくは1〜20質量部、一層好ましくは3〜15質量部である。
(G)熱膨張性マイクロカプセルの平均粒径は、5〜100μm、好ましくは5〜50μm、さらに好ましくは8〜20μmである。平均粒径が小さすぎると剥離性が低下する場合がある一方で、大きすぎると剥離前の組成物の接着性が低下する場合があり、平均粒径をこの範囲内とすることにより剥離性と接着性のバランスを取ることが可能である。
又、熱膨張開始温度は70〜130℃、好ましくは75〜100℃である。熱膨張開始温度が低すぎると部材の加工時に加工熱で熱膨張性マイクロカプセルが膨張してしまい寸法精度が得られにくくなる一方で、高すぎると加工後の剥離性に劣る。熱膨張開始温度をこの範囲とすることにより、寸法精度と剥離性とのバランスに優れる。
さらに、本発明に好適に使用される固着剤においては、その貯蔵安定性向上のため少量の重合禁止剤を使用することができる。重合禁止剤としては、メチルハイドロキノン、ハイドロキノン、2,2−メチレン−ビス(4−メチル−6−ターシャリーブチルフェノール)、カテコール、ハイドロキノンモノメチルエーテル、モノターシャリーブチルハイドロキノン、2,5−ジターシャリーブチルハイドロキノン、p−ベンゾキノン、2,5−ジフェニル−p−ベンゾキノン、2,5−ジターシャリーブチル−p−ベンゾキノン、ピクリン酸、クエン酸、フェノチアジン、ターシャリーブチルカテコール、2−ブチル−4−ヒドロキシアニソール及び2,6−ジターシャリーブチル−p−クレゾール等が挙げられる。
これらの重合禁止剤の使用量は、(A)及び(B)の合計100質量部に対して、0.001〜3質量部が好ましく、0.01〜2質量部がより好ましい。この範囲の使用量にすれば、貯蔵安定性が確保され、又未硬化になることもなく、しかも良好な接着性が得られる。
本発明の実施態様においては例えば、二剤型の接着剤を固着剤として使用することが挙げられる。二剤型については、本発明に係る固着剤(組成物)の必須成分全てを貯蔵中は混合せず、固着剤の組成を第一剤及び第二剤に分けて貯蔵することが好ましい。この場合、両剤を同時に又は別々に部材に塗布して接触、硬化することにより、二剤型の仮固定用固着剤として使用できる。二剤型の固着剤として使用する場合、第一剤が少なくとも(E)有機過酸化物を含有し、第二剤が少なくとも(F)前記有機過酸化物の分解促進剤を含有することが好ましい。(C)光重合開始剤や(D)粒状物質、(G)熱膨張性マイクロカプセルは、第一剤及び第二剤のいずれか一方又は両方に含有して良い。本発明の実施形態においては、二剤の混合のみによって固着剤を硬化させることができる。
本発明の固着剤の使用方法としては、固定又は仮固定する一方の部材の接着面に固着剤を適量塗布し、続いてもう一方の部材を重ね合わせるという方法や、予め固定又は仮固定する部材を多数積層しておき、固着剤を隙間に浸透させて塗布させる方法等により固着剤を塗布する方法等が挙げられる。
本発明の固着剤は、二剤の正確な計量を必要とせず、不完全な計量や混合、時には二剤の接触だけでも、常温で硬化する。このため本発明の固着剤は、作業性に優れる。
両剤を同時に又は別々に部材に塗布して接触、硬化させ、部材同士を固定(仮固定)する際は、二剤を混合して部材に塗布した後、例えば、常温で1〜500時間静置することにより部材同士を接着することができる。1時間以上であれば組成物が硬化し、十分な接着強度が得られるし、500時間以下であれば十分な接着性が得られる。部材同士を固定又は仮固定する際の静置時間は、4〜300時間がより好ましく、12〜200時間が更に好ましく、24〜100時間が最も好ましい。常温とは、例えば、10〜40℃をいう。なお上述したように、別の実施形態においては、静置に代えて光照射をすることによって固着剤を硬化させることも可能である。
工程(4)では、第一の透光性硬質基板の第一の面と第二の透光性硬質基板の第一の面とを両面を対向させる。第一の透光性硬質基板の第一の面と第二の透光性硬質基板の第一の面とは平行であってもよく、又は平行で無くても良い。
工程(5)では、工程(4)で対向させた第一の透光性硬質基板の第一の面と第二の透光性硬質基板の第一の面とを貼り合わせ、積層体を形成する。この貼り合わせは、必ずしも加圧を要するものではなく、例えばその二枚の透光性硬質基板を単に積層しただけ(載せただけ)であってもよい。別の実施形態では、貼り合わせにロールプレス等の手段を使うことも又可能である。固着剤は二剤の混合(静置)もしくは光の照射により硬化することから、この段階ではまだ両基材が直ちに接着することはない。
又、工程(5)の貼り合わせは必ずしも高度な位置精度を要しないことにも留意されたい。後述する工程(6)の局所加圧がもたらす効果により、本発明の実施形態では低い位置精度で貼り合わせられた積層体であっても、好適に使用可能である。透光性硬質基板同士の許容される位置ズレには制限が無いが、加工性の観点又は最終製品の歩留まりの観点からは、例えば許容される位置ズレを15mm以内、好ましくは10mm以内とすることができる。
工程(5’)では、工程(5)で得られた透光性硬質基板積層体を第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(2)〜(5)を少なくとも1回繰り返す。これにより、少なくとも3枚の透光性硬質基板が貼り合わせられた透光性硬質基板積層体が得られる。板状製品の生産効率向上の観点からは、3枚以上の透光性硬質基板、より典型的には20〜300枚の透光性硬質基板が積層された透光性硬質基板積層体を製造することが好ましい。本発明の実施形態では、例えば0.2mm以下というきわめて薄い透光性硬質基板を使用できるため、多数積層しても合計厚さが大きくなりすぎず、いちどきに加工できるという顕著な効果を奏することができる。積層体の厚さ(合計厚さ)は特に制限はされないが、例えば10〜25mmの範囲、好ましくは10〜15mmの範囲とすることができる。参考までに、積層体の厚さが25mmである場合、0.1mm厚の透光性硬質基板を180枚用いたものに相当すると考えることが可能である。
工程(5’)を実施した透光性硬質基板積層体について後述する工程(6)、(7)、(8)を実施し得られた透光性硬質基板積層体を、第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(1)〜(8)を繰り返し、透光性硬質基板積層体を作製することもできる。これにより透光性硬質基板積層体の生産性は著しく向上する。
工程(6)では、工程(5)で得られた積層体のうち、最外面の一方又は双方の一部に加圧を行うことで、当該積層体に加圧された凹部及び加圧されていない平坦部を設ける。ここで当該凹部の積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積は、当該平坦部の積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積よりも小さい。凹部の積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積が大きすぎると、透光性硬質基板に過度のストレスを掛けることになり破損のおそれがある他、作業に要する手間がかかりコスト面の問題も生じてしまう。
又工程(6)での当該凹部を設けるための加圧箇所の、積層体の積層する方向軸に平行な端面からの最短距離は、積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される輪郭の全周の長さの5%以下であり、好ましくは0%以上5%以下、より好ましくは0.1%以上4%以下とすることができる。加圧箇所が積層体の積層する方向軸に平行な端面から遠すぎる(例えば当該輪郭の全周の5%を超える)と、後述する工程(8)におけるプレス時に基板がずれてしまうおそれが生じる。なお当該輪郭の全周の長さがどれだけであるかは本発明の実施形態の効果に直接影響するものではなく、作業する場所や機械の大きさに応じて適切に選択できる。一例として、基板の輪郭の全周の長さは400mm以上、800mm以上、1600mm以上等にできるが、これらに限定はされない。一例として、透光性硬質基板が350〜550mm×450〜600mm程度の大きさの四角形である場合には、当該加圧箇所を当該四角形の辺から約10〜100mmの距離、好ましくは約10〜75mmの距離、より好ましくは約10〜50mmの距離とすることができる。
図1には、この工程(6)を説明するための斜視図を掲げた。図1は製造途中の積層体100を例として説明を行うものである。製造途中の積層体100には、積層された透光性硬質基板110と、積層された透光性硬質基板110(以下、簡単のため「基板束110」とも称する)の下に敷かれた保護用透光性硬質基板112とが含まれている。なお図1で示されている透光性硬質基板の枚数はあくまで例示である。又、保護用透光性硬質基板112の機能については後述する。別の実施形態においては、製造途中の積層体100は保護用透光性硬質基板112を含まなくてもよい。
図1の基板束110には、加圧された凹部120が設けられている。この凹部120以外の部分が「加圧されていない平坦部」に相当する。凹部120では、加圧により透光性硬質基板に挟まれた未硬化の固着剤が圧搾され、厚さが小さくなる。すなわち、基板束110のうち、凹部120における厚さが、平坦部における厚さよりも小さくなる。
なお図1では凹部は一箇所だけ存在しているものとして描いてあるが、これは例示であって複数の凹部が設けられてもよい。例えば後述する工程(8)においてロールプレスの起点側となる方からの力に対して基板が回転してしまわないように、当該起点側を挟むようにして複数の凹部を設けることが可能である。
又図1では凹部は点(黒丸)として描かれているが、これは模式化したものに過ぎず、凹部は任意の形状を取ることが可能であり、例えば点状のほか、略円状、棒状等とすることができる。又図1で示した凹部120の位置も一例であって、本発明の実施形態の効果を奏する限りにおいて任意の位置に凹部120を設けることが可能である。
凹部120を作成するにあたっては、任意の手法で加圧をすることができる。ある実施形態においては例えば、点状、棒状、円状、球状等の形状を有する加圧手段を、基板束110の上面もしくは下面又はその両方から押し当てることで、所望の形状の凹部120を作成可能である。加圧手段はプレス装置等の機械であってもよいし、又は手動(人力)で加圧するものであってもよい。そうしたプレス装置としては例えば真空プレス機や加圧プレス機等の公知のものを使用できる。凹部120を作成するための加圧に掛ける力は例えば、0.5〜20kg/cm2の範囲程度とすることができる。この力の掛け方は好ましくは基板の厚み方向に対して平行な方向(基板束の最外面に対して垂直な方向)に沿ったものにできる。なお他の実施形態においては、この力の掛け方を基板の厚み方向に対して傾けてもよい。好ましくは、力の大きさは基板が破損しない程度とする。
凹部120を作成するために加圧する面積は、透光性硬質基板の大きさに依存するため制限はされない。一例として、透光性硬質基板が450〜600mm×350〜550mm程度の辺の長さを有する四角形である場合においては、加圧する面積は例えば、1mm2以上50000mm2以下、より典型的には5mm2以上30000mm2以下、尚更典型的には5mm2以上5000mm2以下とすることができる。又、加圧する区域は、最終製品の一部を形成しないマージン領域(最終製品を作成する途上で切り捨てられ廃棄されるマージン領域)に存在することが好ましい。加圧する区域は、一箇所であっても良いし、複数の区域であっても良い。加圧する面積としては透光性硬質基板表面積の50%未満となるが、例えば0.1%以上40%以下、0.2%以上30%以下の面積とすることも可能である。又凹部120の硬化率は、例えば50%以下とすることが可能である。なお上記マージン領域としては例えば、歩留まりと作業性の両立の観点からは、積層体の外端(基板束の厚み方向に対して平行な端面)から約15〜20mm程度を取ることができる。
又図1には、後の工程でロールプレスを掛けることになる方向の一例を示す矢印130も示している。詳しくは図6に関連して後述するが、ロールプレスを掛ける方向は凹部120がある側(すなわち、基板束110を係止してある側)の端を起点として行うのが好ましい。この矢印130は図6の矢印604と同じ方向を指すものであってもよいが、別の方向を指すものであってもよい。
図2には、凹部120を設けるための加圧の概要を示す透視図を掲げた。図2は図1を積層体の厚さ方向に対して垂直な方向から見た透視図である。なお図2はわかりやすさのため、厚さを極端に誇張して描いていることに留意されたい。基板束110の下面には保護用透光性硬質基板112が敷かれているのは図1と同様である。基板束110は複数の基板111を含む。基板111同士の間には、未硬化の固着剤の層114が存在しているが、上記で工程(3)について説明したように固着剤は基板の全面に塗布する必要は無いため、固着剤の無い空隙116も又存している。図2では、凹部120はまだこれから設けられるところであり、凹部120を設ける予定となる部位122を示してある。
図3は、図2に示した基板束110に対し上面から加圧が行われ、凹部120が設けられた様子を示すための透視図である。基板束110の最上面にある基板111及びその下にある基板が凹み、又未硬化の固着剤の層114が圧搾されて、厚みが小さい凹部120が得られていることがわかる。なお図3でもわかりやすさのため、厚さを極端に誇張して描いていることに留意されたい。又図3では下の方の基板まで曲がっているように描いてあるが、これは一例であって一部の基板だけが曲がっていてもよい。なお図3は厚さを誇張しているために基板111が厚さ方向に対して極端に曲っているように描かれているが、実際には基板111が破損しない程度の(基板111の幅方向の大きさに比べればささやかな)曲がり方となることが好ましい。
凹部120の深さ(すなわち、基板束110の最外面からの深さ)は任意ではあるが、透光性硬質基板は硬質であるので、実際には加圧されても基板それ自体の厚みはほとんど変化しないはずであるため、おのずから制限は受けることになる。ある実施形態では例えば、凹部120の深さを0.5〜50mmの範囲とすることが可能である。なお、凹部120における未硬化の固着剤は後述する工程(7)で硬化されることになるため、このときの深さが固着剤の硬化により固定されることになる。又、凹部のうち基板束の最外面からの深さが最も大きい箇所の位置は例えば、積層体の積層する方向の軸に平行な端面から0〜50mmの距離の領域に収めることができる。すなわち、凹部は一様な擂鉢形のみならず、基板束の厚さ方向に平行な端面に入った楔のような形状(凹部の壁が閉じていない形状)をしていてもよい。好ましくは加圧をした箇所と凹部の深さが最大になる箇所はほぼ一致させることができる。別の実施形態においては、例えば加圧する方向を基板束の最外面に対して傾けることで、加圧をした箇所と凹部の深さが最大になる箇所がズレていてもよい。
工程(7)では、加圧された凹部の少なくとも一部に光照射処理を行い、硬化した凹部により透光性硬質基板の束を局所的に係止して、仮留め透光性硬質基板積層体を作製する。このように係止を行うことで、後述の工程(8)のロールプレスで透光性硬質基板がずれてしまう不具合を抑制することが可能となる。
工程(7)では光照射のために必要な光のエネルギーはブラックライトやLED、スポット照射機を用い加圧した凹部120の一部もしくは全部に光照射処理を行うことで、固着剤を局所的に硬化させる。ここでの光照射処理には、スポット照射機のような照射面積を制御しやすいUV照射機を用いることが好ましい。又、照射面積を制御することにより、作業者の安全に配慮しながらも光照射処理を行うことができる。貼り合わせた透光性硬質基板が容易に位置ずれを起こさないという目的に照らせば、光照射処理を行う区域はある程度の面積をもった領域とすべきであるが、光照射処理を行う区域が大きくなると、後述する(8)の加圧工程における基板の厚みの均一化が困難になるだけでなく、照射時間も長くなるので生産効率が低下する。典型的には、光照射処理を行う区域は1mm2以上50000mm2以下、より典型的には5mm2以上30000mm2以下、尚更典型的には5mm2以上5000mm2以下である。又、光を照射する区域(凹部を設ける箇所)は、最終製品の一部を形成しないマージン領域に存在することが好ましい。
光照射処理に照射する光の波長は使用する固着剤の特性に応じて適宜変更すればよいが、例えばマイクロ波、赤外線、可視光、紫外線、X線、γ線、電子線等を照射することができる。簡便に使用でき、比較的高エネルギーをもつことから一般的には照射光は紫外線である。このように、本発明において、光とは可視光のみならず、幅広い波長領域を包含する電磁波(エネルギー線)を指す。
光照射処理用に照射する光は透光性硬質基板を仮留めするのに必要な程度の照射量でよく、365nmの受光器を使用した積算照度計で測定して、一般に1〜500mJ/cm2、典型的には3〜300mJ/cm2、より典型的には5〜500mJ/cm2とすることができる。照射時間としては一般に1〜120秒、典型的には2〜60秒程度であり、好ましくは2.5〜20秒程度である。尚、該照射量は複数箇所に光照射処理を行う場合は一箇所あたりの照射量のことを指している。
工程(7)で加圧した区域外に光照射処理を行うと凹部以外の固着剤厚みが制御されていない区域も硬化してしまい、圧搾されていない状態の厚みで硬化してしまう。すると、後述の工程(8)においてロールプレスで加圧した際に、基板束が図4に示すようないわゆるウオノメを持つような状態になってしまい、形状加工時に不具合が生じてしまう。このため、加圧した区域の一部もしくは全部のみに光照射処理を行うことが好ましい。本光照射処理工程により工程(8)における加圧処理工程において位置ずれせず加圧処理を行うことができる。固着剤が硬化された後の凹部の厚みは、工程(6)で加圧した際の深さを元の基板束の厚さから引いた場合と実質的にほぼ等しくなると考えられるが、固着剤の縮み分も勘案すると例えば0.5〜50mmの範囲とすることができる。なお、値が「実質的に等しい」関係とは、その値の差が±10%以下であるような関係、好ましくは±5%以下であるような関係を言う。
工程(8)では、当該仮留め透光性硬質基板積層体の係止された箇所がある側の端が、ロールプレスの起点側になるようにして、ロールプレスを用いてその端から他端にかけて加圧を行うことで、平坦部を加圧し、透光性硬質基板が貼り合わせられた積層体を形成する。この加圧処理の工程では、基板を貼り合わせたことで厚みの均一化が図られている基板が得られる。ロールプレスで加圧することにより、ロールプレス後の厚み精度が向上する。厚み精度が向上すると、形状加工時のトラブルも軽減される。工程(6)の加圧処理なしでロールプレスのみを実施すると、固着剤厚みにムラが生じやすくなる。
又工程(7)を行わないと、ロールプレスの際に基板が大きくずれたり、固着剤の塗布パターンによっては基板の全面に固着剤が行き渡らなかったりする。すると固着剤が行き渡らない部分において基板同士が接して傷つくだけでなく、接着していない部位が生じてしまう。接着していない部位は、形状加工時にチッピングや割れ等も生じ、生産性を低下させる原因となる。しかしながら、貼り合わせ時の加圧を行うと、固着剤の塗布パターンによらずロールプレス時に固着剤が貼り合わせ面全体に行き渡りやすくなり、こうした問題を軽減することが可能となる。又、工程(7)の仮留め(係止)を行わずにいきなり基板全面にわたる固着剤を光硬化させようとしても、実際には積層体には厚みがあり光が均一に伝わるわけではないため、固着剤の硬化にムラができ積層体が反ってしまう等の不具合が生じる。
積層精度の観点から、工程(8)を経た固着剤は貼り合わせ面に一定の厚みで全体に広がっていることが好ましい。塗布された固着剤の量が少なすぎると貼り合わせ面の全体に固着剤が広がらず、貼り合わせ面に気泡が発生する原因となる。気泡が発生すると位置精度が低下してしまう。塗布された固着剤の量が多すぎると固着剤が貼り合わせ面の隙間から漏出する。固着剤が多少漏出しても拭き取ればよく、大きな問題ではないが、その量が多いと固着剤が無駄になる。又、透光性硬質基板積層体の最外面の一方、もしくは双方の透光性硬質基板を一回り大きくすることで漏出した固着剤を最外面に溜めることができるため拭き取る手間も省くことができ、生産性が大きく向上する。
工程(7’)では、工程(7)で得られた透光性硬質基板積層体を第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(2)〜(7)を少なくとも1回繰り返す。これにより、少なくとも3枚の透光性硬質基板が貼り合わせられた仮留め透光性硬質基板積層体が得られる。板状製品の生産効率向上の観点からは、5枚以上の仮留め透光性硬質基板積層体、典型的には5〜300枚の透光性硬質基板が積層された仮留め透光性硬質基板積層体を製造することが好ましい。仮留め透光性硬質基板積層体の積層枚数は、透光性硬質基板の厚みにもよるが典型的には3〜300枚であり、生産性と加工性の観点からより典型的には20〜300枚、尚更一層典型的には50〜150枚である。透光性硬質基板積層体の厚みが厚くなると後述する工程(11)や工程(12)における加工性が低下し、歩留まりが低下する。工程(7’)を実施した仮留め透光性硬質基板積層体について工程(8)を実施して得られた透光性硬質基板積層体を、第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(1)〜(8)を繰り返し、透光性硬質基板積層体を作製することもできる。これにより透光性硬質基板積層体の生産性は著しく向上する。
工程(8)では、前述のように、加圧処理した透光性硬質基板をロールプレスすることが好ましい。ロールプレスの原理を図5に示す。ロールプレスは上下方向に設置された少なくとも一対のロール502を有しており、ロール502に挟まれた基板504はロールの回転によって前方に送り出される。この間に基板504は上下方向の圧力を受ける。加圧処理により基板同士が密着しているため、ロールプレスを通過する間に位置ずれを生じる危険性が軽減されており、さらに工程(7)の仮留めを実施することでロールプレス時に生じるおそれのある位置ずれをより確実に軽減することができ、その一方で、固着剤の光照射を行っていない区域は硬化していないため流動性が維持されている。又、ロールプレスにおいて最初に加圧する区域が工程(7)にて光照射を行ない仮留めした区域を含むことで尚更一層確実にロールプレス時に位置ずれが生じることは無くなる。
ロールプレスするための装置自体は公知であり、詳しい説明を要しないと考えられるが、本発明においては以下のような点に留意して運転条件を定めることが好ましい。まず、ロールは透光性硬質基板の幅よりも長いことが好ましい。短いロールを軸方向に複数並べた場合では、ロールとロールの間に隙間が生じ、基板の幅方向にわたって均一な加圧するのが難しくなるからである。又、ロールは貼り合わせられた基板を上下から挟むようにペアになって配置されるが、ロールのペアが一つだけだと、基板が反りやすくなるので二つ以上のペア(例えば2ペア、3ペア、又は4ペア)を通板方向に設置することが好ましい。基板の反り上がりを防止するという観点からは、ロールは無加熱とするのが好ましい。
ロール圧は高すぎると基板が割れてしまったり、固着剤中の粒状物質がつぶれたりする結果所望の厚みが得られない一方で、低すぎると厚みが得られないばかりか、気泡を取り除くこともできない。気泡を取り除き、所望の厚みが得られるようにロール圧を適宜調節することが好ましい。例えば、ロールの線圧力が0.1〜10kN/m、典型的には0.2〜5kN/mとなるようにロールプレス機を運転することができる。貼り合わせ枚数に応じて上下のローラー間のクリアランスを変更させてもよい。
透光性硬質基板の送り速度は速すぎると気泡を取り除けず、所望の厚みが得られない一方で、遅すぎると生産性に劣るため、ロールの送り速度を適宜調節することが好ましい。例えば、送り速度を100〜800mm/分、典型的には150〜700mm/分としてロールプレス機を運転することができる。
ロールの材質には特に制限はないが、基板を傷つけない、あふれ出た固着剤により溶解しない、所望の厚みが得られるといった理由により、シリコーン、ウレタンゴム等が好ましい。
又、ロールプレスは仮留め透光性硬質基板積層体の係止された箇所がある側の端を起点として行うことが、基板ズレの抑止と固着剤を均一に延せることに鑑みて好ましい。図6はロールプレスを行う際の一態様を示す斜視図である。図6では、図1に示したような基板束110に図5に示したようなロール502を、係止側を起点として掛けることで、矢印604の方向へとロールプレスを行う様子を示してある。ここではロールプレスの起点として、凹部を設ける位置610を設定しているが、本発明の効果を発揮する限りにおいて起点は別の位置であってもよい。(位置610は、前述の図1の凹部120と同じ位置であってもよいが、別の位置でもよい。)基板束110中の未硬化の固着剤602は、ロールプレスにより上記起点を中心として拡がることになる。このため、未硬化の固着剤を拡げる方向を制御することが可能となる。又、ロールプレスの起点が凹部(図6では示していない)の在る側であることにより、積層体を均一な厚みで得られるという効果も奏される。もしロールプレスの起点が凹部とは反対側であると、あたかも片持ちに束ねた紙冊子を束ねる側の逆から力を掛けて撫で上げたときのように、基板がめくれあがる方向に力が掛かってしまい、積層体が品質良く得られないという不利益がある。
図7には、凹部(係止部)とロールプレスの方向(起点)との好適な組み合わせ例をいくつか模式的に示した。ここでは基板を簡単のため長方形として示し、係止部を黒点で、ロールプレスの方向を矢印で示してある。このように組み合わせることで、ロールプレスによっても基板が回転する方向に力が掛かって基板がズレてしまうことなく、かつ基板間の固着剤を拡げやすくなる。これらの例からもわかるように、係止部は複数でもよいし、ロールプレスを辺からではなく頂点を起点として掛けることも又可能である。又図7に示したのはあくまでも例示であり、これ以外の係止部とロールプレス方向の組み合わせがあってもよい。
工程(9)では、工程(8)で作製した透光性硬質基板積層体を第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(2)〜(8)を少なくとも1回繰り返し、少なくとも3枚の透光性硬質基板が貼り合わせられた透光性硬質基板積層体を形成することができる。工程(9)における積層枚数は、透光性硬質基板の厚みにもよるが典型的には3〜300枚であり、生産性と加工性の観点からより典型的には20〜300枚、尚更一層典型的には50〜100枚等とすることができる。透光性硬質基板積層体の厚みが厚くなると後述する工程(11)や工程(12)における加工性が低下し、歩留まりが低下する。
工程(10)では、工程(8)の最後の加圧工程後に、得られた透光性硬質基板積層体を1時間以上、静置し固着剤を硬化させることができる。静置することにより固着剤中の(E)有機過酸化物と前記有機過酸化物の(F)分解促進剤が反応し、徐々に固着剤が硬化する。徐々に固着剤が硬化するため硬化する際に生じる歪みが硬化と同時に緩和されるために、固着剤の歪みが抑制される。その結果、当該部分の基板が歪むのも抑制できる。静置する時間は1時間程度で良いが、硬化を完全に完了させるためには4時間以上が推奨され、典型的には12時間以上が推奨される。
透光性硬質基板積層体が後述する工程(11)や工程(12)での加工性を保ちながら積層可能枚数を増やし生産性を向上させるためには透光性硬質基板の厚みが薄い方が好ましく、0.2mm以下であることが好ましい。厚みが0.2mmの透光性硬質基板であれば、加工性を維持できる最終積層体の積層枚数は100枚程度であり、厚みが0.1mmの透光性硬質基板であれば、加工性を維持できる最終積層体の積層枚数は200枚程度であり、厚みが0.1mm以下であれば尚更好ましい。厚みが0.05mmの透光性硬質基板であれば、加工性を維持できる最終積層体の積層枚数は300枚程度であり、厚みが0.05mm以下であればより一層好ましい。厚みは0.005mm以上であればよい。
好ましい実施形態においては、いわゆるダミーとしての機能を有する保護用透光性硬質基板を、積層体の最下面、最上面、又はその両方(の最外面)として用いることができる。このダミーは、図1〜3での保護用透光性硬質基板112に相当するものである。保護用透光性硬質基板の面積は、基板束中のそれ以外の透光性硬質基板のそれよりも大きいことが好ましい。より好ましくは、保護用透光性硬質基板の辺のうちのロールプレスの起点側で無い部分(凹部が設けられない側)の寸法は、それ以外の透光性硬質基板のそれよりも大きい。例えばある実施形態では、透光性硬質基板が四角形である場合に、凹部が設けられない側の辺の長さが、保護用透光性硬質基板ではそれ以外の透光性硬質基板よりもそれぞれ20〜100mm程度大きく、好ましくは30〜40mm程度大きくすることができる。このようにダミーを大きくすることで、工程(8)のロールプレスによって拡がった未硬化の固着剤が基板の間からはみ出してこぼれ落ちても、ダミーの上に落ちるため作業台の清掃がきわめて簡単になるという顕著な効果が奏される。又、ダミーは基板積層体を保護する役目も有し、基板積層体を積み重ねても傷がつきにくくなるという効果が奏される。ダミーの厚さはそれ以外の透光性硬質基板と同じ程度にすることもできる。あるいはダミーの厚さを、上記よりも厚く、例えば0.5〜0.7mm程度の厚さとすることが可能である。なおここでは簡単のためダミーと称してはいるが、この保護用透光性硬質基板を最終製品の一部とすることも又可能である。
以上述べたような工程で透光性硬質基板積層体を製造することで、きわめて効率の良い生産が可能になる。従来技術ではガラスを一枚貼り合わせるごとに広い面積での固着剤の硬化を要していたため、特に含有基板枚数の多い積層体では作業時間(タクトタイム)が長大になってしまう問題があった。これに対して本発明の実施形態では、上述したように二枚又は二枚よりも多くの枚数の基板をまとめて処理できるため、きわめて高い作業効率を誇る。一例として、60枚の基板を用いて積層体を得ようとする場合に、本発明の実施形態に係る方法を用いれば、従来技術に係る方法での作業時間のおよそ四分の一の時間で作業を完了することも可能である。
<板状製品の製造>
上記の透光性硬質基板積層体の製造方法によって得られた透光性硬質基板積層体から板状製品を(例えば最終製品として)製造することができる。
まず、工程(11)において、透光性硬質基板積層体を厚み方向に分割し、所望の数の分割された透光性硬質基板積層体を形成する。分割方法は特に制限はないが、円板カッター(ダイヤモンドディスク、超硬合金ディスク)、固定砥粒式又は遊離砥粒式ワイヤソー、レーザービーム、エッチング(例:フッ酸や硫酸等を用いた化学エッチングや電解エッチング)、赤熱帯(ニクロム線)及びウォータージェットをそれぞれ単独で又は組み合わせて使用して、同サイズの直方体形状に分割する方法が挙げられる。エッチングは分割後の切断面の表面処理に用いることもできる。
次に、工程(12)において、分割された透光性硬質基板積層体それぞれに対して所望の形状加工を行う。この工程では、分割された透光性硬質基板積層体毎に目的とする板状製品の形状に一体的に加工を行うことができるため、板状製品の生産速度を格段に高められるという利点がある。形状加工は公知の任意の手段によって行えばよいが、例えば回転砥石による研削、超音波振動ドリルによる孔開け、回転ブラシによる端面加工、エッチングによる孔開け、エッチングによる端面加工、エッチングによる外形加工、バーナーを用いた火炎加工等が挙げられる。加工方法はそれぞれ単独で又は組み合わせて使用することができる。エッチングは形状加工後の表面処理に用いることもできる。
工程(13)では、形状加工後の透光性硬質基板積層体を加熱することで貼り合わせられていた透光性硬質基板同士を剥離し、複数の板状製品を形成する。加熱方法としては特に制限はないが、固着剤がフィルム状に軟化して各板状製品に上手く分離するため、温水に形状加工後の透光性硬質基板積層体を浸漬する方法が好ましい。好適な温水の温度は採用する固着剤によって異なるが、通常は60〜99℃程度、好ましくは80〜98℃である。
さらに、工程(13)では、各透光性硬質基板を積層体から剥離するに際して、温水浸漬処理前に固着剤に可視光線もしくは紫外線を照射することが好ましく、これにより、剥離するための硬化した固着剤を温水に浸漬する時間を短縮することができる。このとき照射する可視光線もしくは紫外線の照射量は、各照射面に対して365nmにおいて1000mJ/cm2以上40000mJ/cm2以下、より好ましくは2000mJ/cm2以上38000mJ/cm2以下、さらに一層好ましくは4000mJ/cm2以上36000mJ/cm2以下である。照射量をこの範囲とすることで、温水浸漬処理に必要な時間を短縮する効果が大きくなる。
又、前述のように、透光性硬質基板の積層枚数が多くなると照射源から離れた層にある固着剤は硬化しにくい。そこで、工程(11)と工程(13)の間に、分割された透光性硬質基板積層体の側面に向かって未硬化の固着剤を硬化させるための光を照射する工程を設けることができる。側面に向かって光を照射するので、積層体内部の固着剤を硬化するのに有利である。
照射する光の照射量は、365nmの受光器を使用した積算照度計で測定して、透光性硬質基板積層体の一つの側面に対して、一般に1000〜15000mJ/cm2、典型的には1500〜10000mJ/cm2であり、より典型的には2000〜9000mJ/cm2、好ましくは4000〜8000mJ/cm2である。照射時間としては一般に0.1〜120秒、典型的には15〜75秒、より典型的には20〜60秒程度である。
光源としては例えばブラックライト、高圧水銀灯、LEDライト、メタルハライドランプ等を使用することができるが、高圧水銀灯やメタルハライドランプであれば照射強度が強いため、より一層の効果を期待できる。
<製造方法例>
具体的な製造方法を透光性硬質基板貼り合わせ装置の例をもとに例示する。透光性硬質基板を作製する際に使用できる透光性硬質基板貼り合わせ装置の例について説明する。なおここでは簡単のために、透光性硬質基板として二枚だけを図示し説明を行うが、これはあくまで例示である。好ましい実施形態においては、さらに多数の透光性硬質基板をまとめて用いることができることに留意されたい。
図8は本発明のある実施形態において、好適に使用することができる透光性硬質基板貼り合わせ装置の例を示す模式図である。透光性硬質基板貼り合わせ装置10は、架台11、上側ステージ12、プレスユニット13、吸引ユニット14、吸引孔15、LEDユニット16、単数又は複数の下側ステージ17、下側ステージが複数ある場合にはそれぞれの下側ステージに対する、下側ステージ移動手段18、サイドクランプ19、下側基板用塗布ユニット20、及び上側基板用塗布ユニット21を備える。ある実施形態では、このLEDユニット16を用いて、上記工程(6)の仮留め(係止)を行うことができる。別の実施形態では、それ以外の手段(例えば図示しない独立の光照射器具や静置等)によって工程(6)の仮留め(係止)を行ってもよい。
架台11は透光性硬質基板貼り合わせ装置10の各構成機器を搭載する土台部分であり、内部に電装ユニット23が配置されている。電装ユニット23はPLC(Programmable Logic Controller)により各構成機器のシーケンス制御を行う。
上側ステージ12は、上側の透光性硬質基板25を真空吸着により保持する。そのため、上側ステージ12の下面には吸引孔15が複数開いており、吸引孔15は吸引ユニット14に配管で連結されている。図9は、上側ステージ12の下面の模式図であり、吸引孔15の配列例が示されている。吸引ユニット14としては真空ポンプ、真空エジェクター等が使用できる。
上側ステージ12の上部には、上側の透光性硬質基板25を下側の透光性硬質基板24に対して押圧しながら貼り合わせるためのプレスユニット13が連結されている。プレスユニット13は上側ステージ12をZ方向(垂直方向)に移動させることのできる昇降シリンダー(図示せず)を有しており、サーボモータによって加圧力、移動速度、加圧時間、高さを制御することができる。
上側ステージ12の下面には固着剤硬化のための紫外線を下側の透光性硬質基板24に向けて照射するためのLEDユニット16が複数埋め込まれている。LEDユニット16は上側ステージ12に吸着された上側の透光性硬質基板25の外周に沿うように配列されていてもよいし、吸着された基板25の全面に配列されていてもよい。図9にLEDユニット16の配列状態の例を示す。LEDユニット16は一列のみならず二列以上に並列に配置することで、照射する外周部分の幅を大きくすることもできる。LEDユニット16の配列間隔を調整することで硬化させない部分の範囲を調整できる。
下側ステージ17は、下側の透光性硬質基板24を保持するとともに、プレス時に上側ステージ12からの圧力を受け止める。下側ステージ17は下側ステージ移動手段18によってX軸(X-axis)方向、Y軸(Y-axis)方向及びθ軸(Θ-axis)方向に移動可能である。下側ステージ移動手段18は水平方向の旋回動を可能とするθテーブル、水平動を可能とするXテーブル及びYテーブルから構成される。これらのテーブルはモータで駆動する。下側ステージ17の上面には載置した透光性硬質基板を位置決めするためのX軸方向及びY軸方向に移動可能なモータ駆動のサイドクランプ19が設けられている。別の実施形態では、サイドクランプ19の代わりに、透光性硬質基板を所定位置に載置するための位置決め用のつきあて治具を下側ステージ17の上面に設けてもよい。この場合は、透光性硬質基板を矢印に示した方向に手作業等で移動させて、つきあて治具によって固定される位置に載置することになる。又、透光性硬質基板の位置ずれを防止するため、上側ステージ12と同様に、下側の透光性硬質基板24も真空吸着により保持することができる。
下側基板用塗布ユニット20は光硬化性固着剤のディスペンサー20aと、これに連結されたX軸、Y軸及びZ軸方向に移動可能なモータ駆動のロボット20bを備えており、下側の透光性硬質基板24の上面に任意のパターンで固着剤を塗布することができる。固着剤は、自動で定量排出される。塗布量はデジタル圧力計及び塗布速度で制御される。
上側基板用塗布ユニット21は、上側の透光性硬質基板25が上側ステージ12に保持された状態で、上側の透光性硬質基板25の下面に向かって固着剤を自動で塗布する。塗布量は圧力ゲージ及び塗布時間により制御される。上側基板用塗布ユニット21は上側及び下側ステージの脇に水平方向に回転可能な回転軸をもつモータ駆動のロボット21bが備えられており、塗布時には先端のロータリーノズル21aが上側ステージ12の中央付近の下方に配置され、ロータリーノズル21a先端から固着剤が塗布される。塗布が終了すると、透光性硬質基板の貼り合わせの邪魔にならないように上側及び下側ステージの脇に格納される。
又、透光性硬質基板として、センサーガラスを用いて積層体を形成する場合、撮像ユニット22を用いることで、センサーガラスの積層に要求される高度な位置決めを行ってもよい。この実施形態においては、撮像ユニット22は、上側の透光性硬質基板25と下側の透光性硬質基板24の各表面に設けられている位置合わせ用のアライメントマークを、アームの先端部分の上下2箇所に取り付けられたデジタルカメラ22aで撮像する。電装ユニット23は、撮像された画像情報に基づいて、上側の透光性硬質基板25と下側の透光性硬質基板24の相対的な位置ずれ状態を検出する。検出結果に基づき、下側ステージ17の位置を下側ステージ移動手段18によってX軸方向、Y軸方向及びθ軸方向に微調整し、位置ずれを修正する動作を実行する。位置ずれの修正後、両透光性硬質基板の貼り合わせが行われる。カメラとしては、CCDやCMOSを撮像素子に使用したデジタルカメラの他、アナログカメラも使用できるが、高解像度の観点からデジタルカメラが好ましい。この実施形態では撮像装置は上側の透光性硬質基板と下側の透光性硬質基板のそれぞれの貼り合わせ面を撮像しているが、撮像装置はそれ以外の配置に変更してもよい。
撮像ユニット22はX軸、Y軸方向のモータ駆動による移動手段22bを備えており、撮像時にはデジタルカメラ22aは、アライメントマークが視野に入る所定の位置に移動する。撮像が終了すると、デジタルカメラ22aは透光性硬質基板の貼り合わせの邪魔にならないように移動する。
カバーガラスの積層を行う例に係る透光性硬質基板貼り合わせ装置10を用いた透光性硬質基板の貼り合わせ手順について図10〜18を参照しながら説明する。
まず、一枚目の透光性硬質基板26を第1の下側ステージ17に載置し、サイドクランプ19(図示せず)で所定位置に固定する(図10)。透光性硬質基板26の第1の下側ステージ17への載置は、手作業により行うことができるが、多数の透光性硬質基板26を専用のカセットに収納し、自動的に第1の下側ステージ17に載置されるようにしても良い。載置された透光性硬質基板26は下側ステージ移動手段18(図示せず)によって上側ステージ12の真下に移動する(図11)。次いで、上側ステージ12をプレスユニット13により降下させる。透光性硬質基板26を吸引孔15(図示せず)からの吸引力で真空吸着する(図12)。吸着した透光性硬質基板26は保持されながら上側ステージ12と共に上昇し、二枚目の基板を待つ(図13)。
次に、二枚目の透光性硬質基板27を第1の下側ステージ17に載置し、サイドクランプ19(図示せず)で所定位置に固定する(図14)。二枚目の透光性硬質基板27の上面には下側基板用塗布ユニット20から所定のパターンで固着剤28が塗布される(図15)。塗布完了後、第1の下側ステージ17に載置した二枚目の透光性硬質基板27が上側ステージ12の真下に移動する。
位置調整後、上側基板用塗布ユニット21のアーム先端に取り付けられているノズル21aが、上側ステージ12に保持されている一枚目の基板26の中央付近に移動し、ノズル21aから固着剤29が一枚目の透光性硬質基板26の下面に塗布される(図16)。なお図16に示す実施形態では、上側及び下側の透光性硬質基板(26、27)に固着剤(28、29)を塗布しているが、これはあくまで一例である。別の実施形態では、片方の透光性硬質基板にだけ固着剤を塗布することでも好適に工程を行うことができる。
図17では、上側及び下側の透光性硬質基板(26、27)に固着剤(28、29)を塗布後に、上側ステージ12をプレスユニット13により降下させて二枚の透光性硬質基板(26、27)を貼り合わせてから、上側の基板26に対する吸着を解除し、上側ステージ12のみが上昇する様子を示している。その後、貼り合わせられた透光性硬質基板は下側ステージ17によって搬送され、元の位置に戻る(図18)。このようにして得られた積層体(上側及び下側の透光性硬質基板(26、27)を貼り合わせた積層体)に対し、上述したように加圧手段(図示せず)によって加圧を行い、凹部を所望の位置に設けることができる。その後、凹部を例えばLEDユニット16からの紫外線照射や他の手段によって硬化させることが可能である。以上の工程によって透光性硬質基板の仮留め(係止)が完了する。
好ましい実施形態では、図18の状態の後にさらに図10〜18に示す態様を繰り返し、所望の枚数の透光性硬質基板を積層した積層体を得ることができる。その後に当該積層体に対して同様に加圧を行い、凹部を設けて硬化させ、当該積層体の仮留め(係止)を行うことができる。
その後、仮留め(係止)した透光性硬質基板積層体をロールプレス機に通して加圧することで、複数枚の透光性硬質基板が貼り合わされた積層体を得ることができる。ある実施形態では、この後に、当該積層体に対して再び透光性硬質基板を積層してもよい。例えば、図10〜13に示すような手法で第2の下側ステージ17を用いて次の透光性硬質基板26を載置し、最終的に上側ステージ12側に保持された状態とした上で、続いて、図14〜18に示したように、先に作製された基板26、27を貼り合わせた積層体の上側の基板26の表面に、上側ステージ12に保持された基板26を、それぞれの基板の表面に固着剤を塗布した状態で貼り合わせることができる。以上の操作は、積層する基板の枚数だけ繰り返すことが可能である。
次いで、固着剤全体を硬化させる(例えば所定時間の静置や、追加的な光照射によって等)ことで、透光性硬質基板積層体を一括形成することができる。好ましい実施形態では静置により固着剤全体を硬化させることができる。別の実施形態では、複数の基板が積層された得られた積層体を上方側から加圧処理し、その状態で下方側から光照射を行ってもよい。
又別の実施形態において、センサーガラスの積層を行う場合には、図15における塗布完了後、第1の下側ステージ17に載置した二枚目の透光性硬質基板27が上側ステージ12の真下に移動した後に、撮像ユニット22のアーム先端に取り付けられているカメラでアライメントマークを撮像し、撮像結果に応じて第1の下側ステージ17の位置を微調整し、両透光性硬質基板(26、27)の位置調整を行うようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限られるものではなく、種々のバリエーションが可能である。
<発明例>
1.固着剤の作製
以下の(A)〜(G)の成分を混合して2剤型の固着剤を作製した。固着剤は2種類用意した。特記しない限り、固着剤は第一剤と第二剤を混合したものを使用した。
(固着剤1)
「第一剤」
(A)多官能(メタ)アクリレートとして、「ウレタンアクリレート1」(ウレタンアクリレート。詳細は以下。重量平均分子量が15000であるポリエステル系ウレタンアクリレート。ポリオール化合物は、エチレングリコールとアジピン酸との縮合物であるポリエステルポリオール、1,4−ブタンジオールと、アジピン酸との縮合物であるポリエステルポリオールの両方を有する。有機ポリイソシアネート化合物はイソホロンジイソシアネート。ヒドロキシ(メタ)アクリレートは2−ヒドロキシエチルアクリレート。)20質量部、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート(共栄社化学社製「ライトアクリレートDCP−A」、以下「DCP−A」と略す)15質量部、
(B)単官能(メタ)アクリレートとして、2−(1,2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルアクリレート(東亜合成社製「アロニックスM−140」、以下「M−140」と略す)40質量部、フェノールエチレンオキサイド2モル変性アクリレート(東亜合成社製「アロニックスM−101A」)25質量部、
(C)光重合開始剤としてBDK:ベンジルジメチルケタール(BASF社製「IRGACURE651」)20質量部、
(D)(A)〜(C)に溶解しない粒状物質として平均粒径(D50)が30μmの単分散球状架橋ポリスチレン粒子(積水化学社製「GS−220」)0.2質量部、
(E)有機過酸化物として、クメンハイドロパーオキサイド(日本油脂社製「パークミルH」)3質量部、
(その他)重合禁止剤として、2,2−メチレン−ビス(4−メチル−6−ターシャリーブチルフェノール)(住友化学株式会社製「スミライザーMDP−S(In−D)」)0.2質量部
「第二剤」
(A)多官能(メタ)アクリレートとして、「ウレタンアクリレート1」20質量部、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート(共栄社化学社製「ライトアクリレートDCP−A」、以下「DCP−A」と略す)15質量部、
(B)単官能(メタ)アクリレートとして、2−(1,2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルアクリレート(東亜合成社製「アロニックスM−140」、以下「M−140」と略す)40質量部、フェノールエチレンオキサイド2モル変性アクリレート(東亜合成社製「アロニックスM−101A」)25質量部、
(D)(A)〜(C)に溶解しない粒状物質として平均粒径(D50)が30μmの単分散球状架橋ポリスチレン粒子(積水化学社製「GS−220」)0.2質量部、
(F)有機過酸化物の分解促進剤として、オクチル酸コバルト(神東塗料社製「Oct−Co」)0.7質量部、
(その他)重合禁止剤として、2,2−メチレン−ビス(4−メチル−6−ターシャリーブチルフェノール)(住友化学株式会社製「スミライザーMDP−S(In−D)」)0.2質量部
(固着剤2)
「第一剤」
(A)多官能(メタ)アクリレートとして、「ウレタンアクリレート2」(ウレタンアクリレート。詳細は以下。重量平均分子量が13000であるポリエーテル系ウレタンアクリレート。ポリオール化合物は、ポリプロピレングリコール。有機ポリイソシアネート化合物はイソホロンジイソシアネート。ヒドロキシ(メタ)アクリレートは2−ヒドロキシエチルアクリレート。)35質量部、トリプロピレングリコールジアクリレート(新中村化学工業社製「APG−200」、以下「APG−200」と略す)10質量部、
(B)単官能(メタ)アクリレートとして、2−(1,2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルアクリレート(東亜合成社製「アロニックスM−140」、以下「M−140」と略す)55質量部、
(C)光重合開始剤としてBDK:ベンジルジメチルケタール(BASF社製「IRGACURE651」)5質量部、
(D)(A)〜(C)に溶解しない粒状物質として平均粒径(D50)が27μmの単分散球状架橋ポリメチルメタクリレート粒子(積水化成品工業社製「SSX−127」)0.2質量部、
(E)有機過酸化物として、クメンハイドロパーオキサイド(日本油脂社製「パークミルH」)3質量部、
(G)熱膨張性マイクロカプセルとして、イソブタンを内包し、アクリル酸メチルとメタクリル酸メチルとアクリロニトリルの共重合体からなる熱可塑性樹脂で包み込んだ熱膨張性マイクロカプセル(松本油脂製薬社製「F−36D」)10質量部、
(その他)重合禁止剤として、2,2−メチレン−ビス(4−メチル−6−ターシャリーブチルフェノール)(住友化学株式会社製「スミライザーMDP−S(In−D)」)0.2質量部
「第二剤」
(A)多官能(メタ)アクリレートとして、「ウレタンアクリレート2」35質量部、トリプロピレングリコールジアクリレート(新中村化学工業社製「APG−200」、以下「APG−200」と略す)10質量部、
(B)単官能(メタ)アクリレートとして、2−(1,2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルアクリレート(東亜合成社製「アロニックスM−140」、以下「M−140」と略す)55質量部、
(C)光重合開始剤としてBDK:ベンジルジメチルケタール(BASF社製「IRGACURE651」)5質量部、
(D)(A)〜(C)に溶解しない粒状物質として平均粒径(D50)が27μmの単分散球状架橋ポリメチルメタクリレート粒子(積水化成品工業社製「SSX−127」)0.2質量部、
(F)有機過酸化物の分解促進剤として、オクチル酸コバルト(神東塗料社製「Oct−Co」)1質量部、
(G)熱膨張性マイクロカプセルとして、イソブタンを内包し、アクリル酸メチルとメタクリル酸メチルとアクリロニトリルの共重合体からなる熱可塑性樹脂で包み込んだ熱膨張性マイクロカプセル(松本油脂製薬社製「F−36D」)10質量部、
(その他)重合禁止剤として、2,2−メチレン−ビス(4−メチル−6−ターシャリーブチルフェノール)(住友化学株式会社製「スミライザーMDP−S(In−D)」)0.2質量部
2.透光性硬質基板の貼り合わせ
透光性硬質基板として板ガラス(横470mm×縦370mm×厚み0.1mmの板ガラス)を用い100枚の板ガラスが固着剤により貼り合わされ、固着剤が未硬化の状態の積層体を作成した。装置の運転条件は以下である。1回のガラスへの固着剤塗布量は18gであった。
<貼り合わせ装置運転条件>
・加圧箇所(凹部):積層体の積層する方向軸に平行な端面からの最短距離が30mmである箇所(積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される輪郭の全周の長さの1.8%)に1箇所設置。
・加圧箇所(凹部)の面積:10mm2
・仮留め用UV照射量:10mJ/cm2(365nmの受光器による積算照度計による測定)
・加圧箇所(凹部)の深さ:最外面から1mm
・加圧箇所(凹部)の形状:略円状
・加圧されて得られる加圧箇所(凹部)の厚み:1mm
・光照射を行う区域の面積:10mm2
・光照射を行う手法:スポット照射機
・UV光源:LEDライト
・凹部を作成するための加圧に掛ける圧力:1kg/cm2
・固着剤が硬化した後の加圧箇所(凹部)の厚み:1mm
・仮留め用UV照射時間:3秒
3.ロールプレス
作製した板ガラスをロールプレスした。ロールプレスの運転条件は以下である。
<ロールプレス運転条件>
仮留め透光性硬質基板積層体の係止された箇所がある側の端が、ロールプレスの起点側になるようにして、ロールプレスを用いてその端から他端にかけて加圧を行った。
・ロールペア数:2
・ロールの加熱有無:無し
・線圧力:0.5kN/m
・ロール幅:1m
・送り速度:200mm/分
・ロール材質:ウレタン
4.固着剤の硬化
ロールプレス後の板ガラスの積層体を23℃で12時間静置した。
5.ズレの有無
静置後に、板ガラス同士の横ズレ量の最大値を測定した。結果を表1に示す。又比較例1として加圧工程を省いたものを用意した。
6.物性
各固着剤の物性を下記に従って、測定した。結果を表1に示す。
<固着剤の粘度(粘度)>
各固着剤の粘度を、B型粘度計を用い、温度25℃の条件下で測定した。結果を表1に示す。
<引張せん断接着強さ(接着強さ)>
各固着剤の引張せん断接着強さを下記に従って、測定した。結果を表1に示す。
引張せん断接着強さ:JIS K 6850に従い測定した。具体的には被着材とした耐熱ガラス(商品名「耐熱パイレックス(登録商標)ガラス」、25mm×25mm×2.0mm)を用いて、接着部位を直径8mmの円形として、作製した固着剤にて、2枚の耐熱ガラスを張り合わせ、UV照射機を使用し、積算光量2000mJ/cm2(365nmの照度:160mW/cm2、アイグラフィックス社製「ECS−401GX(メタルハライドランプ搭載UV硬化装置)」)の条件にて硬化させ、引張せん断接着強さ試験片を作製した。作製した試験片は、万能試験機を使用して、温度23℃、湿度50%の環境下、引張速度10mm/minで引張せん断接着強さを測定した。
<硬度>
各固着剤の硬度(ショアD)を下記に従って、測定した。結果を表1に示す。第一剤と第二剤を等量混合した固着剤を、ベルトコンベア式メタルハライドランプを使用し、365nmの波長の積算光量2000mJ/cm2の条件にて光を上面から照射、硬化させた後、更に下面から365nmの波長の積算光量2000mJ/cm2の条件にて光を下面から照射、硬化させ、厚さ5mmの硬化体を作製した。作製した硬化体をカッターにて直径30mmの円柱状に切断し、ショアD硬度測定用硬化体とした。得られた硬化体を、D型ショア硬度計を用いてASTM D−2240により値を測定した。
<剥離試験>
各固着剤の剥離試験を下記に従って、実施した。結果を表1に示す。
<固着剤1〜2>
固着剤1〜2を用いて、80mm角の青板ガラス同士を貼り合せた後、23℃で24時間養生した後、UV照射機を使用し、積算光量2000mJ/cm2(365nmの照度:160mW/cm2、アイグラフィックス社製「ECS−401GX(メタルハライドランプ搭載UV硬化装置)」)の条件にて硬化させ、剥離試験の試験片を作製した。作製した試験片は、90℃の温水に浸漬して剥離するまでの時間(分)を測定した。
上記結果から、実施例ではいずれの固着剤でも横ズレが無く、好適に積層体を作成できることが確かめられた。一方加圧工程を省いた比較例1では、いずれもロールプレスによる加重で積層体の内側の板ガラスが滑り出てしまい、積層できなかった(その様子を図19に示した)。
10 透光性硬質基板貼り合わせ装置
11 架台
12 上側ステージ
13 プレスユニット
14 吸引ユニット
15 吸引孔
16 LEDユニット
17 下側ステージ
18 下側ステージ移動手段
19 サイドクランプ
20 下側基板用塗布ユニット
20a ディスペンサー
20b ロボット
21 上側基板用塗布ユニット
21a ロータリーノズル
21b ロボット
22 撮像ユニット
22a デジタルカメラ
22b 移動手段
23 電装ユニット
24 下側基板(下側の透光性硬質基板と称することもある)
25 上側基板(上側の透光性硬質基板と称することもある)
26 透光性硬質基板(基板と称することもある)
27 透光性硬質基板(基板と称することもある)
28 固着剤
29 固着剤
100 (製造途中の)積層体
110 透光性硬質基板積層体(基板束と称することもある)
111 基板
112 保護用透光性硬質基板
114 未硬化の固着剤の層
116 空隙
120 凹部
122 凹部120を設ける予定となる部位
130 ロールプレスを掛ける方向の例を示す矢印
502 ロール
504 基板
602 未硬化の固着剤
604 ロールプレスを掛ける方向を示す矢印
610 凹部を設ける位置

Claims (33)

  1. 1)第一の透光性硬質基板を準備する工程と、
    2)第二の透光性硬質基板を準備する工程と、
    3)第一の透光性硬質基板の第一の面及び/又は第二の透光性硬質基板の第一の面に光硬化性固着剤を塗布する工程と、
    4)第一の透光性硬質基板の第一の面と第二の透光性硬質基板の第一の面とを対向させる工程と、
    5)第一の透光性硬質基板の第一の面と第二の透光性硬質基板の第一の面を貼り合わせて、積層体を作製する工程と、
    6)貼り合わせた前記積層体の最外面の一方又は双方の一部に加圧を行うことで、前記積層体に、加圧された凹部及び加圧されていない平坦部を設け、ここで前記凹部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積は、前記平坦部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積よりも小さく、かつ前記凹部を設けるための加圧箇所の、前記積層体の積層する方向軸に平行な端面からの最短距離が、前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される輪郭の全周の長さの5%以下である工程と、
    7)加圧された前記凹部の少なくとも一部に光照射処理を行い、硬化した前記凹部により前記第一の透光性硬質基板及び前記第二の透光性硬質基板を局所的に係止して、仮留め透光性硬質基板積層体を作製する工程と、
    8)当該仮留め透光性硬質基板積層体の係止された箇所がある側の端が、ロールプレスの起点側になるようにして、ロールプレスを用いてその端から他端にかけて加圧を行うことで、前記平坦部を加圧して、透光性硬質基板が貼り合わせられた積層体を形成する工程と
    を含む透光性硬質基板積層体の製造方法。
  2. 5’) 工程(5)で作製した積層体を第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(2)〜(5)を少なくとも1回繰り返し、少なくとも3枚の透光性硬質基板が貼り合わせられた積層体を形成する工程を含む請求項1記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  3. 7’) 工程(7)で作製した仮留め透光性硬質基板積層体を第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(2)〜(7)を少なくとも1回繰り返し、少なくとも3枚の透光性硬質基板が貼り合わせられた積層体を形成する工程を含む請求項1又は2記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  4. 工程(6)により加圧される前記凹部の加圧箇所における前記最外面からの深さが、0.5〜50mmの範囲である請求項1〜3の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  5. 工程(6)を複数回くりかえすことにより複数個の凹部を形成する、請求項1〜4の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  6. 工程(6)により加圧される前記凹部の面積が1mm2以上である請求項1〜5の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  7. 工程(6)により加圧されて得られる前記凹部のうち、前記最外面からの深さが最大となる箇所が、前記積層体の積層する方向の軸に平行な端面から0〜50mmの距離の領域に収まる、請求項1〜6の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  8. 工程(6)により加圧されて得られる前記凹部の形状が、点状、略円状、又は棒状である、請求項1〜7の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  9. 工程(6)により加圧されて得られる前記凹部の厚みが、工程(8)で得られる積層体の厚みと実質的に等しい、請求項1〜8の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  10. 工程(6)により加圧されて得られる前記凹部の厚みが、0.5〜50mmの範囲である、請求項1〜9の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  11. 工程(7)により光照射を行う区域の面積が1mm2以上である請求項1〜10の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  12. 工程(7)により光照射を行う手法がスポット照射機による光照射である請求項1〜11の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  13. 9) 工程(8)で作製した仮留め透光性硬質基板積層体を第一の透光性硬質基板に見立てて、工程(2)〜(8)を少なくとも1回繰り返し、少なくとも3枚の透光性硬質基板が貼り合わせられた透光性硬質基板積層体を形成する工程を含む請求項1〜12の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  14. 透光性硬質基板積層体の積層枚数が20〜300枚の範囲である請求項1〜13の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  15. 透光性硬質基板が多角形の形状を有する、請求項1〜14の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  16. 10) 工程(8)もしくは/及び工程(9)により透光性硬質基板積層体を形成した後に、常温で1時間以上静置し固着剤を硬化させる工程
    をさらに含む請求項1〜15の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  17. 透光性硬質基板積層体の最外面の一方又は双方の透光性硬質基板の面積が、最外面の一方又は双方の透光性硬質基板以外の透光性硬質基板より大きい請求項1〜16の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  18. 工程(7)における光の照射量は、365nmの受光器を使用した積算照度計で測定して、5〜5000mJ/cm2の範囲である請求項1〜17の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  19. 透光性硬質基板が、厚み0.2mm以下の板ガラスである請求項1〜18の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法。
  20. 11)請求項1〜19の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法を用いて得られた透光性硬質基板積層体を厚み方向に分割し、所望の数の分割された透光性硬質基板積層体を形成する工程と、
    12)分割された透光性硬質基板積層体それぞれに対して所望の形状加工を行う工程と、
    13)形状加工後の透光性硬質基板積層体を加熱することで貼り合わせられていた透光性硬質基板同士を剥離し、複数の板状製品を形成する工程と、
    を含む板状製品の製造方法。
  21. 工程(13)は、温水に形状加工後の透光性硬質基板積層体を浸漬し、固着剤をフィルム状で軟化させることを含む請求項20記載の板状製品の製造方法。
  22. 請求項1〜19の何れか一項に記載の透光性硬質基板積層体の製造方法により作製してなる透光性硬質基板積層体。
  23. 請求項22記載の透光性硬質基板積層体を作製するに際して、各透光性硬質基板間を接着するのに用いられ、
    (A)多官能(メタ)アクリレート;
    (B)単官能(メタ)アクリレート;
    (C)光重合開始剤;
    を含み、
    (A)多官能(メタ)アクリレートと(B)単官能(メタ)アクリレートの配合比としては、(A):(B)=5:95〜95:5(質量部)である
    光硬化性固着剤。
  24. 上記(A)から(C)に加えて、さらに(D)粒状物質を含有する請求項23記載の光硬化性固着剤。
  25. 前記(D)粒状物質がフィラーである、請求項24記載の光硬化性固着剤。
  26. さらに(E)有機過酸化物を含有する請求項23〜25の何れか一項に記載の光硬化性固着剤。
  27. さらに(F)前記有機過酸化物の分解促進剤を含有する請求項26に記載の光硬化性固着剤。
  28. さらに(G)熱膨張性マイクロカプセルを含有する請求項23〜27の何れか一項に記載の光硬化性固着剤。
  29. (B)単官能(メタ)アクリレートの含有量が、(A)及び(B)の合計量100質量部中、30〜90質量部である請求項23〜28のいずれか一項に記載の光硬化性固着剤。
  30. (C)光重合開始剤の含有量が、(A)及び(B)の合計量100質量部に対して、0.1〜25質量部である請求項23〜29のいずれか一項に記載の光硬化性固着剤。
  31. 透光性硬質基板の積層体であって、
    積層された複数枚の透光性硬質基板と、
    透光性硬質基板同士のあいだに配された固着剤からなる固着層と
    を含み、
    前記積層体は凹部と平坦部とを有し、
    前記凹部は複数枚の前記透光性硬質基板を係止するものであり、
    前記凹部の前記積層体の積層する方向に沿った厚みは、前記平坦部の前記積層体の積層する方向に沿った厚みよりも小さく、
    前記凹部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積は、前記平坦部の前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される面積よりも小さく、
    前記凹部の少なくとも一部が、前記積層体の積層する方向軸に平行な端面から見て、前記積層体の積層する方向軸に垂直な面に投影される輪郭の全周の長さの5%以下の距離に在る
    ことを特徴とする、積層体。
  32. 前記凹部における固着層は硬化され、前記平坦部における固着層は硬化されていない、請求項31に記載の積層体。
  33. 最外面の一方又は双方の透光性硬質基板の面積が、最外面の一方又は双方の透光性硬質基板以外の透光性硬質基板より大きい、請求項31又は32に記載の積層体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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