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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-18
(45)【発行日】2024-11-26
(54)【発明の名称】樹脂接合体の製造方法および樹脂接合体の製造装置
(51)【国際特許分類】
B29C 69/00 20060101AFI20241119BHJP
【ＦＩ】
B29C69/00
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020568840
(86)(22)【出願日】2020-10-30
(86)【国際出願番号】 JP2020040932
(87)【国際公開番号】W WO2021095578
(87)【国際公開日】2021-05-20
【審査請求日】2023-09-06
(31)【優先権主張番号】P 2019206894
(32)【優先日】2019-11-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003159
【氏名又は名称】東レ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】金杉 和弥
(72)【発明者】
【氏名】藤内 俊平
(72)【発明者】
【氏名】山下 裕介
【審査官】久慈 純平
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－２６８３８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２９２７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１６４８３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１２６４１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２１４４１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】小林靖之,他2名，"オゾン水によるポリエチレンナフタレートフィルムの表面改質と誘導体化法による官能基同定"，表面技術，日本，2012年，Vol.63, No.12，pp.71-72
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ６９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とが接合された樹脂接合体の製造方法であって、前記第１の樹脂部材の前記第２の樹脂部材との接合面、および／または、前記第２の樹脂部材の前記第１の樹脂部材との接合面を、不活性ガスで覆われた状態にし、または、真空環境に置いて、熱成形する熱成形工程と、
前記第１の樹脂部材および／または前記第２の樹脂部材の前記接合面を、活性化させる表面処理工程と、
前記熱成形工程および前記表面処理工程の後、前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とを、それぞれの前記接合面で貼り合わせる接合工程と、
を有する樹脂接合体の製造方法。
【請求項2】
前記熱成形工程は、前記第１の樹脂部材の前記第２の樹脂部材との接合面、または、前記第２の樹脂部材の前記第１の樹脂部材との接合面のいずれか一方を、熱成形し、 前記表面処理工程は、前記熱成形工程で熱成形しない樹脂部材の接合面を、活性化させる
請求項１に記載の樹脂接合体の製造方法。
【請求項3】
前記表面処理工程における前記表面処理を施す手段が、前記第１の樹脂部材および／または前記第２の樹脂部材の前記接合面に対して、電離物質を照射すること、電磁波を照射すること、および活性液体に接触させること、からなる群より選ばれた少なくともひとつである、請求項１または２の樹脂接合体の製造方法。
【請求項4】
第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とが接合された樹脂接合体の製造に用いられ、熱成形機構、表面処理機構および接合機構を備えた樹脂接合体の製造装置であって、前記熱成形機構は、
前記第１の樹脂部材の前記第２の樹脂部材との接合面、および／または、前記第２の樹脂部材の前記第１の樹脂部材との接合面を不活性ガスで覆うように、前記接合する面に向けて不活性ガスを供給するガス供給手段と、
前記不活性ガスで覆われた前記第１の樹脂部材および／または前記第２の樹脂部材の前記接合面を加熱しながら成形する賦形手段と、を有し、
前記表面処理機構は、前記第１の樹脂部材の前記接合面、および／または前記第２の樹脂部材の前記接合面を、活性化させるものであり、
前記接合機構は、前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とを、それぞれの前記接合面で貼り合わせるものである、
樹脂接合体の製造装置。
【請求項5】
第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とが接合された樹脂接合体の製造に用いられ、熱成形機構、表面処理機構および接合機構を備えた樹脂接合体の製造装置であって、前記熱成形機構は、
前記第１の樹脂部材の前記第２の樹脂部材との接合面、および／または、前記第２の樹脂部材の前記第１の樹脂部材との接合面を囲うように設けられた隔壁と、
前記隔壁の内部に不活性ガスを供給するガス供給手段、または、前記隔壁の内部の空気を排気して真空状態にする排気手段と、
前記隔壁の内部に備えられ、前記第１の樹脂部材および／または前記第２の樹脂部材の前記接合面を加熱しながら成形する賦形手段と、を有し、
前記表面処理機構は、前記第１の樹脂部材および／または前記第２の樹脂部材の前記接合面を、活性化させるものであり、
前記接合機構は、前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とを、それぞれの前記接合面で貼り合わせるものである、
樹脂接合体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱成形工程を含んだ樹脂接合体の製造方法と樹脂接合体の製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイスの更なる微細化や光学デバイスの光学特性向上等を目的に各種基材を接着剤なしで接合させる技術（以下、接着剤レス接合とする）が検討されている。その中で、樹脂同士を対象とした接着剤レス接合では、樹脂接合面を接触させた後、樹脂の溶融温度まで加熱して溶着させるラミネート技術が幅広く用いられている。しかしこの方法では、加熱時に樹脂部材全体の結晶化度や分子構造等が変化（熱変質）し、光学特性や機械強度に悪影響を与えてしまう問題がある。
【0003】
そのため、熱ダメージを与えずに強固な接合力を得るための樹脂の接合方法として、互いに接合させる２枚の樹脂部材の接合面に対して電離物質や電磁波等を用いて表面処理を施した後、それら接合面を貼り合わせて低温で加圧する方法が検討されている。この接着剤レス接合では、接合前に予め任意の凹凸形状を樹脂接合面に付与することで、凹凸形状を維持した状態で樹脂接合体内部に中空構造が形成できる。これにより、マイクロ流体デバイスや光学デバイス等への応用が可能となる。
特許文献１には、バイオセンサーや燃料電池などの流路構成部材用に、第１の樹脂部材の接合面および第２の樹脂部材の接合面のうちの少なくとも一方に凹部を形成し、それら樹脂接合面に対して電離物質や電磁波等を用いて表面処理を施した後、その樹脂部材の接合面の間に溶剤を介在させて５０℃未満で加圧する方法が開示されている。
特許文献１には、バイオセンサーや燃料電池などの流路構成部材用に、第１の樹脂部材の接合面および第２の樹脂部材の接合面のうちの少なくとも一方に凹部を形成し、それら樹脂接合面に対して電離物質や電磁波等を用いて表面処理を施した後、その樹脂部材の接合面の間に溶剤を介在させて５０℃未満で加圧する方法が開示されている。
【0004】
一方、樹脂部材の立体成形や樹脂部材表面への微細形状付与、表面平滑性向上などを目的に、熱プレス加工や切削加工などの各種成形手段が応用されている。中でも、加熱して軟化させた樹脂を金型に押し込んで成形する熱成形技術は、目的に応じた金型を用いることで任意形状を精度よく容易に付与できるため、幅広く用いられている。
非特許文献１には、熱成形技術の１つである熱インプリント法を用いて、樹脂部材表面を加熱した後、加圧することで金型表面の微細構造が樹脂表面に転写できることが開示されている。
非特許文献１には、熱成形技術の１つである熱インプリント法を用いて、樹脂部材表面を加熱した後、加圧することで金型表面の微細構造が樹脂表面に転写できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００７－２４５６５４号公報
【非特許文献】
【0006】
【文献】精密加工学会誌Vol.76 No.2 P156-160 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法で熱成形した樹脂部材は、熱成形時に樹脂部材表面が熱劣化してしまう問題があり、特許文献１に開示された方法で接合した樹脂部材は、十分な接合力向上効果が得られない。
【0008】
本発明は、上述した問題点を鑑みてなされたものであり、熱成形樹脂部材に対して、高い接合力を有する接着剤レス樹脂接合体を製造する方法および装置を提供する。また、本発明は、接合する樹脂が透明体である場合、良質な光学特性を有する樹脂接合体を製造する方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決する本発明の樹脂接合体の製造方法は、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とが接合された樹脂接合体の製造方法であって、上記第１の樹脂部材の上記第２の樹脂部材との接合面、および／または、上記第２の樹脂部材の上記第１の樹脂部材との接合面を、不活性ガスで覆われた状態にし、または、真空環境に置いて、熱成形する熱成形工程と、上記第１の樹脂部材および／または上記第２の樹脂部材の上記接合面を、活性化させる表面処理工程と、上記熱成形工程および上記表面処理工程の後、上記第１の樹脂部材と上記第２の樹脂部材とを、それぞれの上記接合面で貼り合わせる接合工程と、を有する。
【0010】
上記課題を解決する本発明の樹脂接合体の製造装置は、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とが接合された樹脂接合体の製造に用いられ、熱成形機構、表面処理機構および接合機構を備えた樹脂接合体の製造装置であって、上記熱成形機構は、上記第１の樹脂部材の上記第２の樹脂部材との接合面、および／または、上記第２の樹脂部材の上記第１の樹脂部材との接合面を不活性ガスで覆うように、上記接合面に向けて不活性ガスを供給するガス供給手段と、上記不活性ガスで覆われた上記第１の樹脂部材および／または上記第２の樹脂部材の上記接合面を加熱しながら成形する賦形手段と、を有し、上記表面処理機構は、上記第１の樹脂部材および／または上記第２の樹脂部材の上記接合面を、活性化させるものであり、上記接合機構は、上記第１の樹脂部材と上記第２の樹脂部材とを、それぞれの上記接合面で貼り合わせるものである。
【0011】
また、上記課題を解決する本発明の別の樹脂接合体の製造装置は、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とが接合された樹脂接合体の製造に用いられ、熱成形機構、表面処理機構および接合機構を備えた樹脂接合体の製造装置であって、上記熱成形機構は、上記第１の樹脂部材の上記第２の樹脂部材との接合面、および／または、上記第２の樹脂部材の上記第１の樹脂部材との接合面を囲うように設けられた隔壁と、上記隔壁の内部に不活性ガスを供給するガス供給手段、または、上記隔壁の内部の空気を排気して真空状態にする排気手段と、上記隔壁の内部に備えられ、上記第１の樹脂部材および／または上記第２の樹脂部材の上記接合面を加熱しながら成形する賦形手段と、を有し、上記表面処理機構は、上記第１の樹脂部材および／または上記第２の樹脂部材の上記接合面を、活性化させるものであり、上記接合機構は、上記第１の樹脂部材と上記第２の樹脂部材とを、それぞれの上記接合面で貼り合わせるものである。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、樹脂部材に対して熱成形を施した場合でも、高い接合力を有する接着剤レス樹脂接合体の製造方法および装置が提供される。また、本発明によれば、接合する樹脂が透明体である場合、良質な光学特性を有する接着剤レス樹脂接合体を製造する方法および装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
[樹脂接合体の製造方法の第一実施形態]
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第一実施形態を示す概略図である。図１に示すように、第一実施形態の製造方法は、第１の樹脂部材１の第２の樹脂部材２との接合面３、および／または、第２の樹脂部材２の第１の樹脂部材１との接合面３’を、不活性ガスで覆われた状態にして賦形手段２１にて熱成形する熱成形工程５と、熱成形工程５の後に、第１の樹脂部材１の接合面３、および／または、第２の樹脂部材２の接合面３’を、表面処理手段４にて活性化させる表面処理工程６と、表面処理工程６の後に、第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２とを、それぞれの接合面で貼り合わせる接合工程７と、を有している。
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第一実施形態を示す概略図である。図１に示すように、第一実施形態の製造方法は、第１の樹脂部材１の第２の樹脂部材２との接合面３、および／または、第２の樹脂部材２の第１の樹脂部材１との接合面３’を、不活性ガスで覆われた状態にして賦形手段２１にて熱成形する熱成形工程５と、熱成形工程５の後に、第１の樹脂部材１の接合面３、および／または、第２の樹脂部材２の接合面３’を、表面処理手段４にて活性化させる表面処理工程６と、表面処理工程６の後に、第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２とを、それぞれの接合面で貼り合わせる接合工程７と、を有している。
【0015】
本発明で使用する第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２の種類は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）など用途に応じて適宜選択することができるが、分子構造に芳香族を含まない材料を用いることが好ましい。これは芳香族を含まない材料の方が分子鎖の熱運動性が高く、第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２の接合界面における分子拡散（分子鎖の絡み合い）が大きくなるためである。この分子拡散が大きくなるほど接合界面での分子間力が大きくなり、接合力が向上する。また、第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２の種類は、異種でもよいが、同種の方が接合する際に第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’との界面における分子鎖の絡み合いの観点から好ましい。
【0016】
[熱成形工程]
熱成形工程５について説明する。本発明における「熱成形」とは加熱しながら樹脂を賦形することを指す。熱成形工程５では、任意の凹凸形状の付与や平滑性の向上などを目的に、第１の樹脂部材１の接合面３、および／または第２の樹脂部材２の接合面３’を賦形手段２１によって熱成形する。得ようとする樹脂接合体９の形状に応じて、接合面３または接合面３’の一方のみを熱成形してもよく、接合面３および接合面３’の両方を熱成形してもよい。以下の熱成形工程の説明では、特に言及しない限り第１の樹脂部材１の接合面３を熱成形する場合について説明する。接合面３’を熱成形する場合については、第１の樹脂部材１を第２の樹脂部材２に、接合面３を接合面３’に読み替えればよい。
熱成形工程５について説明する。本発明における「熱成形」とは加熱しながら樹脂を賦形することを指す。熱成形工程５では、任意の凹凸形状の付与や平滑性の向上などを目的に、第１の樹脂部材１の接合面３、および／または第２の樹脂部材２の接合面３’を賦形手段２１によって熱成形する。得ようとする樹脂接合体９の形状に応じて、接合面３または接合面３’の一方のみを熱成形してもよく、接合面３および接合面３’の両方を熱成形してもよい。以下の熱成形工程の説明では、特に言及しない限り第１の樹脂部材１の接合面３を熱成形する場合について説明する。接合面３’を熱成形する場合については、第１の樹脂部材１を第２の樹脂部材２に、接合面３を接合面３’に読み替えればよい。
【0017】
熱成形工程５における賦形手段２１は特に制限されないが、熱インプリント加工などの熱プレス成形やレーザー加工などが例示できる。
熱成形工程５では、ガスノズルなどのガス供給手段１８を用いて、熱成形を施す第１の樹脂部材１の接合面３に向けて不活性ガスを供給する。これにより、効率よく接合面３を不活性ガスに覆われた状態にすることができる。接合面３を不活性ガスに覆われた状態にすることで、酸素や二酸化炭素などの酸化物質との反応が抑制され、熱成形時の接合面３の熱劣化が低減できる。なお、本発明における「熱劣化」とは、酸化と熱によって生じる樹脂の分子鎖切断において、接合面３の低分子量化（脆弱化）や架橋などを引き起こす酸化劣化を意味する。この熱劣化によって、第１の樹脂部材１の接合面３に存在する分子鎖の熱運動性や機械耐久性が低下する。熱劣化による接合面３の分子構造の変化は、赤外吸収分光分析（ＩＲ）などで確認することができる。
熱成形工程５では、ガスノズルなどのガス供給手段１８を用いて、熱成形を施す第１の樹脂部材１の接合面３に向けて不活性ガスを供給する。これにより、効率よく接合面３を不活性ガスに覆われた状態にすることができる。接合面３を不活性ガスに覆われた状態にすることで、酸素や二酸化炭素などの酸化物質との反応が抑制され、熱成形時の接合面３の熱劣化が低減できる。なお、本発明における「熱劣化」とは、酸化と熱によって生じる樹脂の分子鎖切断において、接合面３の低分子量化（脆弱化）や架橋などを引き起こす酸化劣化を意味する。この熱劣化によって、第１の樹脂部材１の接合面３に存在する分子鎖の熱運動性や機械耐久性が低下する。熱劣化による接合面３の分子構造の変化は、赤外吸収分光分析（ＩＲ）などで確認することができる。
【0018】
また、本発明における「不活性ガス」とは、酸化反応しない気体を指し、その種類としては、アルゴン、ヘリウム、ネオンなどの希ガスや窒素ガスなどが例示される。中でも、コストの観点から窒素ガスを用いることが好ましい。また、ガス供給手段１８から供給する不活性ガスは、単一でも構わないが、複数の不活性ガス種を混合しても構わない。
また、本発明における不活性ガスで満たされた環境とは、接合面３に接する大気中の酸素濃度が２０％未満の状態のことである。酸素濃度が低くなるほど熱劣化が低減され、樹脂接合体９の接合力が向上する。なお、熱成形される接合面３の酸素濃度は、ジルコニア式酸素濃度計や磁気式酸素濃度計などを用いて測定することができる。
また、本発明における不活性ガスで満たされた環境とは、接合面３に接する大気中の酸素濃度が２０％未満の状態のことである。酸素濃度が低くなるほど熱劣化が低減され、樹脂接合体９の接合力が向上する。なお、熱成形される接合面３の酸素濃度は、ジルコニア式酸素濃度計や磁気式酸素濃度計などを用いて測定することができる。
【0019】
熱成形時の温度、圧力、時間は適宜設定できるが、熱成形時の温度は第１の樹脂部材１を構成する樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）以下にすることが好ましい。これはＴｇを超えた温度になると、樹脂部材全体が熱変質する場合があるためである。また、熱成形時の温度は第１の樹脂部材１の成形が可能となる荷重たわみ温度以下にすることがより好ましい。荷重たわみ温度は、第１の樹脂部材１のＴｇと熱成形時の圧力に依存し、圧力が大きくなるほど低温化できる。そのため、熱成形時の圧力を大きくすることで、Ｔｇよりも低い温度で第１の樹脂部材１の接合面３を熱成形することができ、熱変質のリスクを抑えられる。
なお、荷重たわみ温度は、ＪＩＳ Ｋ７１９１（２００７年版）で定義される試料温度に対する弾性率変化から算出できる。
なお、荷重たわみ温度は、ＪＩＳ Ｋ７１９１（２００７年版）で定義される試料温度に対する弾性率変化から算出できる。
【0020】
また、第１の樹脂部材１に加えて第２の樹脂部材２も熱成形する場合、第１の樹脂部材１の熱成形時の温度、圧力、時間と第２の樹脂部材２の熱成形時の温度、圧力、時間は、同一でも異なっていてもよい。
熱成形工程５では、第１の樹脂部材１の熱成形面である接合面３に対して、平滑性や、凹凸形状を付与することができる。例えば、突起パターン３０を有する賦形面２１ｂに、非賦形面２１ａに載置された第１の樹脂部材１の接合面３を押圧することにより、凹凸高さと幅が１００ｎｍ以上となる矩形構造などを付与することができる。これにより、樹脂接合体９内部に微細な中空構造８が形成できる。
熱成形工程５では、第１の樹脂部材１の熱成形面である接合面３に対して、平滑性や、凹凸形状を付与することができる。例えば、突起パターン３０を有する賦形面２１ｂに、非賦形面２１ａに載置された第１の樹脂部材１の接合面３を押圧することにより、凹凸高さと幅が１００ｎｍ以上となる矩形構造などを付与することができる。これにより、樹脂接合体９内部に微細な中空構造８が形成できる。
【0021】
[表面処理工程]
表面処理工程６について説明する。表面処理工程６では、第１の樹脂部材１の接合面３、および／または第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理手段４にて表面処理を施し、接合面３、３’を活性化させる。表面処理は、接合面３または接合面３’の一方のみに施してもよく、接合面３および接合面３’の両方に施してもよい。また、表面処理は、熱成形工程５で熱成形された接合面３、３’に施してもよく、熱成形されていない接合面３、３’に施してもよい。以下の表面処理工程の説明では、特に言及しない限り第１の樹脂部材１の接合面３に表面処理を施す場合について説明する。接合面３’に表面処理を施す場合については、第１の樹脂部材１を第２の樹脂部材２に、接合面３を接合面３’に読み替えればよい。
表面処理工程６について説明する。表面処理工程６では、第１の樹脂部材１の接合面３、および／または第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理手段４にて表面処理を施し、接合面３、３’を活性化させる。表面処理は、接合面３または接合面３’の一方のみに施してもよく、接合面３および接合面３’の両方に施してもよい。また、表面処理は、熱成形工程５で熱成形された接合面３、３’に施してもよく、熱成形されていない接合面３、３’に施してもよい。以下の表面処理工程の説明では、特に言及しない限り第１の樹脂部材１の接合面３に表面処理を施す場合について説明する。接合面３’に表面処理を施す場合については、第１の樹脂部材１を第２の樹脂部材２に、接合面３を接合面３’に読み替えればよい。
【0022】
本発明における「活性化」とは、第１の樹脂部材１の接合面３にエネルギーを与えて接合面３の表層の分子鎖を切断すること、および／または、官能基を付与することを意味する。接合面３の表層の分子鎖を切断することにより、接合面３に存在する分子鎖の熱運動性を高くする（軟化温度を低くする）ことができる。官能基を付与することで、水酸基などの極性官能基を生成できる。この分子鎖の熱運動性は、ナノサーマル顕微鏡（ナノＴＡ）などで測定することが出来る。また、極性官能基の種類や生成量は、赤外吸収分光分析（ＩＲ）などにより確認することができる。
【0023】
表面処理工程６における表面処理手段４としては、前述したように、第１の樹脂部材１の接合面３にエネルギーを与えて、第１の樹脂部材１の接合面３を活性化できる方法であればよく、任意の方法を使用することができる。
表面処理は、接合面３または接合面３’のいずれか一方のみ、又は、接合面３と接合面３’の両方に施してもよいが、いずれか一方、例えば接合面３のみを熱成形した場合には、熱成形を施していない接合面３’のみを表面処理して、熱成形時に形成した凹凸形状を出来るだけ熱変形させないことが好ましい。
表面処理は、接合面３または接合面３’のいずれか一方のみ、又は、接合面３と接合面３’の両方に施してもよいが、いずれか一方、例えば接合面３のみを熱成形した場合には、熱成形を施していない接合面３’のみを表面処理して、熱成形時に形成した凹凸形状を出来るだけ熱変形させないことが好ましい。
【0024】
表面処理を施す表面処理手段４としては、第１の樹脂部材の接合面３に対して、電離物質を照射すること、電磁波を照射することが例示される。また、これらの手段のいずれか１つを施してもよいし、複数種類を施してもよい。これらの表面処理手段４はイトロ処理などの火炎処理に比べて低い温度で分子鎖切断できるため、熱成形時に接合面３に凹凸形状を付与していた場合であっても、その凹凸形状を熱変形させること無く、表面処理を施すことができる。また、表面処理の強度、時間、周波数などを替えることで第１の樹脂部材１の接合面３の分子鎖の切断量や官能基の付与量を容易に制御することができる。
【0025】
本発明において「電離物質」とは、イオンや電子などの荷電粒子を含む気体のことである。電離物質の発生方法は、特に制限されないが、隙間を開けて対向する金属電極板間に電圧（電界）を印加する方法などが挙げられる。電離物質の生成用ガス種は特に制限されないが、例えばアルゴン、ヘリウム、酸素、水蒸気、窒素などが挙げられる。ガス種や電離物質の密度などを変更することで、第１の樹脂部材１の接合面３の分子鎖の切断量や官能基の付与量を容易に制御することができる。
本発明において「電磁波」とは、空間の電場と磁場の変化によって形成される波動のことである。この波動の波長は、短波長になるほどエネルギーが大きく、特に波長が２００ｎｍ以下の電磁波を第１の樹脂部材１の接合面３に照射することで効果的に活性化できる。また、電磁波の量（照度）や波長などを変更することで、第１の樹脂部材１の接合面３に生成される官能基の種類や量を容易に制御することができる。
本発明において「電磁波」とは、空間の電場と磁場の変化によって形成される波動のことである。この波動の波長は、短波長になるほどエネルギーが大きく、特に波長が２００ｎｍ以下の電磁波を第１の樹脂部材１の接合面３に照射することで効果的に活性化できる。また、電磁波の量（照度）や波長などを変更することで、第１の樹脂部材１の接合面３に生成される官能基の種類や量を容易に制御することができる。
【0026】
[接合工程]
接合工程７について説明する。接合工程７では、熱成形工程５および表面処理工程６の後に、第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’とを向かい合わせて貼り合わせる。貼り合わせることで、第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’との界面における分子鎖の絡み合い（以下、分子拡散とする）、および、極性官能基間での縮合反応（以下、共有結合形成とする）が進行するので、樹脂接合体９の接合力が向上し、強固な接合力を有する樹脂接合体９が製造できる。これら分子拡散や共有結合形成は、熱成形工程５において、第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’の熱劣化を少なくしておいたうえで、表面処理工程６において接合面３および／または接合面３’を活性化させるほど促進させることができる。
接合工程７について説明する。接合工程７では、熱成形工程５および表面処理工程６の後に、第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’とを向かい合わせて貼り合わせる。貼り合わせることで、第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’との界面における分子鎖の絡み合い（以下、分子拡散とする）、および、極性官能基間での縮合反応（以下、共有結合形成とする）が進行するので、樹脂接合体９の接合力が向上し、強固な接合力を有する樹脂接合体９が製造できる。これら分子拡散や共有結合形成は、熱成形工程５において、第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’の熱劣化を少なくしておいたうえで、表面処理工程６において接合面３および／または接合面３’を活性化させるほど促進させることができる。
【0027】
また、第１の樹脂部材１の接合面３、第２の樹脂部材２の接合面３’のうねり等で接合界面に空隙が出来ないように、プレス機などで第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２を圧着させることが好ましい。これにより、第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２の実接触面積が大きくなり、樹脂接合体９の接合力が向上する。
また、接合工程７における第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２の温度は、高温になるほど、樹脂接合体９の接合界面における分子拡散および縮合反応が促進する。一方で、第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２の温度が、それぞれの樹脂部材を構成する樹脂のＴｇを超えた温度になると、それぞれの樹脂部材を構成する樹脂の分子構造などが変化（熱変質）するので、第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２の機械特性や光学特性などが悪くなることがある。そのため、接合工程７における第１の樹脂部材１全体および第２の樹脂部材２全体の温度は、Ｔｇ以下にすることが好ましい。これにより、第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を構成する樹脂の分子構造などを変化させずに、良質な樹脂接合体９を製造することができる。なお、接合工程７における第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２の温度は、同一でも異なっていてもよい。
また、接合工程７における第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２の温度は、高温になるほど、樹脂接合体９の接合界面における分子拡散および縮合反応が促進する。一方で、第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２の温度が、それぞれの樹脂部材を構成する樹脂のＴｇを超えた温度になると、それぞれの樹脂部材を構成する樹脂の分子構造などが変化（熱変質）するので、第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２の機械特性や光学特性などが悪くなることがある。そのため、接合工程７における第１の樹脂部材１全体および第２の樹脂部材２全体の温度は、Ｔｇ以下にすることが好ましい。これにより、第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を構成する樹脂の分子構造などを変化させずに、良質な樹脂接合体９を製造することができる。なお、接合工程７における第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２の温度は、同一でも異なっていてもよい。
【0028】
接合工程７における第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を加熱する手段としては、赤外線加熱機、マイクロ波加熱機、超音波加熱機、熱プレス機、熱風乾燥機、加熱炉などが利用でき、特に制限されない。
また、接合工程７において樹脂接合体９を製造した後で、樹脂接合体９を後加熱してもよい。これにより、接合界面での分子拡散が促進され、樹脂接合体９の接合力が更に向上する。後加熱する手段としては、赤外線加熱機、マイクロ波加熱機、超音波加熱機、熱プレス機、熱風乾燥機、加熱炉などが利用でき、特に制限されない。また、後加熱の温度は、熱変質を防ぐ観点から、第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２のガラス転移温度（Ｔｇ）以下であることが好ましい。
また、接合工程７において樹脂接合体９を製造した後で、樹脂接合体９を後加熱してもよい。これにより、接合界面での分子拡散が促進され、樹脂接合体９の接合力が更に向上する。後加熱する手段としては、赤外線加熱機、マイクロ波加熱機、超音波加熱機、熱プレス機、熱風乾燥機、加熱炉などが利用でき、特に制限されない。また、後加熱の温度は、熱変質を防ぐ観点から、第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２のガラス転移温度（Ｔｇ）以下であることが好ましい。
【0029】
[樹脂接合体の製造方法の第二実施形態]
図２は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第二実施形態を示す概略図である。上記した第一実施形態の製造方法とこの第二実施形態の製造方法との違いは熱成形工程である。第一実施形態の製造方法では、熱成形を施す第１の樹脂部材１の接合面３に向けて不活性ガスを供給していたが、第二実施形態の製造方法では、図２に示すように、第１の樹脂部材１の接合面３を囲うように隔壁２０を設け、この隔壁２０の内部にガス供給手段１８から不活性ガスを供給する。このように、隔壁２０の内部に不活性ガスを供給することで、隔壁２０の内部を不活性ガスで満たすことができる。これにより、第一実施形態の製造方法と同様に、第１の樹脂部材１の接合面３を不活性ガスに覆われた状態にすることができる。
図２では、第１の樹脂部材１全体を隔壁２０で囲んでいるが、第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲んで熱成形工程５を行ってもよい。あるいは、第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲んで熱成形工程５を行ってもよく、第１の樹脂部材１の接合面３又は第２の樹脂部材２の接合面３’のみを隔壁２０で囲んで熱成形工程５を行ってもよい。
図２は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第二実施形態を示す概略図である。上記した第一実施形態の製造方法とこの第二実施形態の製造方法との違いは熱成形工程である。第一実施形態の製造方法では、熱成形を施す第１の樹脂部材１の接合面３に向けて不活性ガスを供給していたが、第二実施形態の製造方法では、図２に示すように、第１の樹脂部材１の接合面３を囲うように隔壁２０を設け、この隔壁２０の内部にガス供給手段１８から不活性ガスを供給する。このように、隔壁２０の内部に不活性ガスを供給することで、隔壁２０の内部を不活性ガスで満たすことができる。これにより、第一実施形態の製造方法と同様に、第１の樹脂部材１の接合面３を不活性ガスに覆われた状態にすることができる。
図２では、第１の樹脂部材１全体を隔壁２０で囲んでいるが、第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲んで熱成形工程５を行ってもよい。あるいは、第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲んで熱成形工程５を行ってもよく、第１の樹脂部材１の接合面３又は第２の樹脂部材２の接合面３’のみを隔壁２０で囲んで熱成形工程５を行ってもよい。
【0030】
[樹脂接合体の製造方法の第三実施形態]
図３は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第三実施形態を示す概略図である。第一実施形態の製造方法とこの第三実施形態の製造方法との違いは熱成形工程５である。第一実施形態の製造方法では、熱成形を施す第１の樹脂部材１の接合面３に向けて不活性ガスを供給していたが、第三実施形態の製造方法では、図３に示すように、第１の樹脂部材１の接合面３を囲うように隔壁２０を設け、この隔壁２０の内部の空気を排気手段１９で排気して、隔壁２０の内部を真空状態にする。
第一実施形態の製造方法では、第１の樹脂部材１の接合面３を不活性ガスで覆われた状態にすることで、第１の樹脂部材１の接合面３が酸素や二酸化炭素などの酸化物質と反応することを抑制していたが、この第三実施形態の製造方法では、隔壁２０の内部を真空状態にすることで、第１の樹脂部材１の接合面３が酸素や二酸化炭素などの酸化物質と反応することを抑制する。本発明における「真空」とは、大気圧である１０１３ｈＰａ未満のガス圧力を指し、ガス圧力が下がるほど酸化物質が少なくなるため、熱劣化が低減できる。
図３では、第１の樹脂部材１全体を隔壁２０で囲んでいるが、第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲んで熱成形工程５を行ってもよい。あるいは、第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲んで熱成形工程５を行ってもよく、第１の樹脂部材１の接合面３又は第２の樹脂部材２の接合面３’のみを隔壁２０で囲んでもよい。
図３は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第三実施形態を示す概略図である。第一実施形態の製造方法とこの第三実施形態の製造方法との違いは熱成形工程５である。第一実施形態の製造方法では、熱成形を施す第１の樹脂部材１の接合面３に向けて不活性ガスを供給していたが、第三実施形態の製造方法では、図３に示すように、第１の樹脂部材１の接合面３を囲うように隔壁２０を設け、この隔壁２０の内部の空気を排気手段１９で排気して、隔壁２０の内部を真空状態にする。
第一実施形態の製造方法では、第１の樹脂部材１の接合面３を不活性ガスで覆われた状態にすることで、第１の樹脂部材１の接合面３が酸素や二酸化炭素などの酸化物質と反応することを抑制していたが、この第三実施形態の製造方法では、隔壁２０の内部を真空状態にすることで、第１の樹脂部材１の接合面３が酸素や二酸化炭素などの酸化物質と反応することを抑制する。本発明における「真空」とは、大気圧である１０１３ｈＰａ未満のガス圧力を指し、ガス圧力が下がるほど酸化物質が少なくなるため、熱劣化が低減できる。
図３では、第１の樹脂部材１全体を隔壁２０で囲んでいるが、第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲んで熱成形工程５を行ってもよい。あるいは、第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲んで熱成形工程５を行ってもよく、第１の樹脂部材１の接合面３又は第２の樹脂部材２の接合面３’のみを隔壁２０で囲んでもよい。
【0031】
[樹脂接合体の製造方法の第四実施形態]
図４は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第四実施形態を示す概略図である。第四実施形態の製造方法では、熱成形工程５において、第１の樹脂部材１の接合面３に向けて不活性ガスを供給し、その面を不活性ガスで覆われた状態にしたうえで熱成形し、表面処理工程６において、熱成形工程５で熱成形しない第２の樹脂部材の接合面３’を活性化させ、熱成形工程５および表面処理工程６の後、接合工程７において、第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’とを貼り合わせている。
第一実施形態の製造方法では、熱成形工程５の後に表面処理工程６を行っていたが、第四実施形態の製造方法では、熱成形工程５で熱成形を行う接合面３と表面処理工程６で表面処理を施す接合面３’とが異なっているので、図４に示すように、熱成形工程５と表面処理工程６とはどちらを先に行ってもよく、並行に行ってもよい。
図４では、第１の樹脂部材１の接合面３を熱成形し、第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理しているが、第２の樹脂部材２の接合面３’を熱成形し、第１の樹脂部材１の接合面３を表面処理してもよい。
図４は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第四実施形態を示す概略図である。第四実施形態の製造方法では、熱成形工程５において、第１の樹脂部材１の接合面３に向けて不活性ガスを供給し、その面を不活性ガスで覆われた状態にしたうえで熱成形し、表面処理工程６において、熱成形工程５で熱成形しない第２の樹脂部材の接合面３’を活性化させ、熱成形工程５および表面処理工程６の後、接合工程７において、第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’とを貼り合わせている。
第一実施形態の製造方法では、熱成形工程５の後に表面処理工程６を行っていたが、第四実施形態の製造方法では、熱成形工程５で熱成形を行う接合面３と表面処理工程６で表面処理を施す接合面３’とが異なっているので、図４に示すように、熱成形工程５と表面処理工程６とはどちらを先に行ってもよく、並行に行ってもよい。
図４では、第１の樹脂部材１の接合面３を熱成形し、第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理しているが、第２の樹脂部材２の接合面３’を熱成形し、第１の樹脂部材１の接合面３を表面処理してもよい。
【0032】
[樹脂接合体の製造方法の第五実施形態]
図５は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第五実施形態を示す概略図である。第五実施形態の製造方法は、熱成形工程５が異なる以外は第四実施形態の製造方法と同じである。具体的には、第四実施形態の製造方法は、熱成形工程５において、熱成形を施す第１の樹脂部材１の接合面３に向けて不活性ガスを供給していたが、第五実施形態の製造方法では、熱成形工程５において、図５に示すように、第１の樹脂部材１の接合面３を隔壁２０で囲い、この隔壁２０の内部の空気を排気して、隔壁２０の内部を真空状態にしている。つまり、第三実施形態の製造方法の熱成形工程５と同じ工程を行っている。
この第五実施形態の製造方法でも、熱成形工程５で熱成形を行う接合面３と表面処理工程６で表面処理を施す接合面３’とが異なっているので、図５に示すように、熱成形工程５と表面処理工程６とはどちらを先に行ってもよく、並行に行ってもよい。
なお、図５では、第１の樹脂部材１の接合面３を熱成形し、第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理しているが、第２の樹脂部材２の接合面３’を熱成形し、第１の樹脂部材１の接合面３を表面処理してもよい。
図５は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第五実施形態を示す概略図である。第五実施形態の製造方法は、熱成形工程５が異なる以外は第四実施形態の製造方法と同じである。具体的には、第四実施形態の製造方法は、熱成形工程５において、熱成形を施す第１の樹脂部材１の接合面３に向けて不活性ガスを供給していたが、第五実施形態の製造方法では、熱成形工程５において、図５に示すように、第１の樹脂部材１の接合面３を隔壁２０で囲い、この隔壁２０の内部の空気を排気して、隔壁２０の内部を真空状態にしている。つまり、第三実施形態の製造方法の熱成形工程５と同じ工程を行っている。
この第五実施形態の製造方法でも、熱成形工程５で熱成形を行う接合面３と表面処理工程６で表面処理を施す接合面３’とが異なっているので、図５に示すように、熱成形工程５と表面処理工程６とはどちらを先に行ってもよく、並行に行ってもよい。
なお、図５では、第１の樹脂部材１の接合面３を熱成形し、第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理しているが、第２の樹脂部材２の接合面３’を熱成形し、第１の樹脂部材１の接合面３を表面処理してもよい。
【0033】
[樹脂接合体の製造方法の第六実施形態]
図６は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第六実施形態を示す概略図である。第六実施形態の製造方法では、表面処理工程６における表面処理手段４Ａに活性液体１２を用い、液体接触機構１３にて活性液体１２を散布または塗布している。これにより、第１の樹脂部材の接合面３、および第２の樹脂部材２の接合面３’に活性液体１２を接触させことができる。この第六実施形態の製造方法は、第一実施形態の製造方法において、表面処理工程６の表面処理手段４を、活性液体を接触させる手段に限定した方法である。
また、第二～第五実施形態の製造方法の表面処理工程６を、この第六実施形態の製造方法の表面処理工程６と同じ工程に変更することもできる。
なお、図６では、第１の樹脂部材１の接合面３および第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理しているが、いずれか一方のみを表面処理してもよい。また、第２の樹脂部材２の接合面３’を熱成形し、第１の樹脂部材１の接合面３および／または第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理してもよい。
図６は、本発明の樹脂接合体９の製造方法の第六実施形態を示す概略図である。第六実施形態の製造方法では、表面処理工程６における表面処理手段４Ａに活性液体１２を用い、液体接触機構１３にて活性液体１２を散布または塗布している。これにより、第１の樹脂部材の接合面３、および第２の樹脂部材２の接合面３’に活性液体１２を接触させことができる。この第六実施形態の製造方法は、第一実施形態の製造方法において、表面処理工程６の表面処理手段４を、活性液体を接触させる手段に限定した方法である。
また、第二～第五実施形態の製造方法の表面処理工程６を、この第六実施形態の製造方法の表面処理工程６と同じ工程に変更することもできる。
なお、図６では、第１の樹脂部材１の接合面３および第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理しているが、いずれか一方のみを表面処理してもよい。また、第２の樹脂部材２の接合面３’を熱成形し、第１の樹脂部材１の接合面３および／または第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理してもよい。
【0034】
本発明において「活性液体１２」とは、反応性の高い不対電子を持った原子・分子（ラジカル）や、イオンや電子（荷電粒子）などの活性種を１種類以上含んだ液体のことである。活性液体１２の活性化の程度を示す活性度は、例えば活性種から生じる発光強度測定や、活性種と試験液の反応量を測定する化学的定量測定、電子スピン共鳴分析などにより評価することができる。
活性液体１２は、液体を活性化することにより得られる。活性化させる液体の種類は、水、メタノール、エタノール、酢酸、アンモニアなどが例示でき、コストや安全性、樹脂部材１、２の耐溶解性などに応じて幅広く選択することができる。また、活性化させる液体は、２種類以上の液体を混ぜた混合液や水溶液などでもよい。
活性液体１２は、液体を活性化することにより得られる。活性化させる液体の種類は、水、メタノール、エタノール、酢酸、アンモニアなどが例示でき、コストや安全性、樹脂部材１、２の耐溶解性などに応じて幅広く選択することができる。また、活性化させる液体は、２種類以上の液体を混ぜた混合液や水溶液などでもよい。
【0035】
活性液体１２は、液体を、液体活性化手段１０を用いて活性化することにより生成することができる。液体活性化手段１０は、液体にエネルギーを与えて液体の分子を解離や電離できる方法であればよく、適宜選択することができる。特に活性化手段１０としては、電離物質を液体に照射すること、電磁波を液体に照射すること、弾性振動波（音圧）で液体を振動させること、電界を液体に印加することが好ましい。これらの手段のいずれか１つを行ってもよく、複数種類を行ってもよい。これらの手段は、液体の分解効率が高く、短時間で多くの活性種を液体中に生成することができる。また、いずれの活性化手段１０も液体を活性化するための制御性が高いため、好ましい。
【0036】
弾性振動波（音圧）を液体に照射すると、液体の中の気泡が膨張・収縮し、破裂（キャビテーション）する。このキャビテーション発生時に気液界面が局所的に高温になり、液体が熱分解することで活性種が生成される。キャビテーションの発生量を変更することにより、液体の活性化度を制御することができる。そのキャビテーション発生量は、弾性振動波を発生させる振動子の投入電力や周波数、液体の温度などによって容易に制御することができる。
【0037】
液体に対して電離物質を照射する方法としては、生成した電離物質をガス流れで液体まで輸送すること、電離物質発生部に液体を噴射すること、液体中に電離物質発生用の金属電極板とは別の金属電極板を配置し、直流電圧を印加して荷電粒子を誘引することなどが例示できる。電離物質を液体に照射することで、液体が分解し、活性化される。なお、電離物質の生成用ガス種は特に制限されないが、例えばアルゴン、ヘリウム、酸素、水蒸気、窒素などが挙げられる。ガス種や電離気体の密度などを変更することで、液体に生成される活性種の種類や活性度を容易に制御することができる。これにより、第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２の種類に応じた適切な活性液体１２を生成することができる。
【0038】
本発明において「電界」とは、電圧が掛かっている状態を指す。この電界を液体に印加することで、液体が電気分解し、活性化される。電界の発生方法は特に制限されないが、例えば２枚の金属板を液体に挿入して、それら金属板に電位差を付与することで電界が発生する。この２枚の金属板の距離や印加する電圧などを変更することで容易に電界強度を変更でき、液体の活性度を制御することができる。
いずれの活性化手段１０においても液体の温度上昇に伴い反応速度が向上するため、液温を上げることで液体の分解を促進できる。更に、攪拌器にて液体を攪拌しながら活性化手段１０にてエネルギー付与することで均一な活性液体１２を生成することができる。
液体接触機構１３は、特に制限されないが、例えば容器１１から活性液体１２をポンプで送液した後、スプレーノズルで活性液体１２を噴射することや、塗工機によって第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２の接合面３、３’に活性液体１２を塗布することなどが挙げられる。
いずれの活性化手段１０においても液体の温度上昇に伴い反応速度が向上するため、液温を上げることで液体の分解を促進できる。更に、攪拌器にて液体を攪拌しながら活性化手段１０にてエネルギー付与することで均一な活性液体１２を生成することができる。
液体接触機構１３は、特に制限されないが、例えば容器１１から活性液体１２をポンプで送液した後、スプレーノズルで活性液体１２を噴射することや、塗工機によって第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２の接合面３、３’に活性液体１２を塗布することなどが挙げられる。
【0039】
[樹脂接合体の製造方法の第七実施形態]
図７は、本発明の樹脂接合体の製造方法の第七実施形態を示す概略図である。第七実施形態の製造方法では、表面処理手段４Ｂとして、活性液体１２中への第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２の浸漬を行う。活性液体１２の中に、第１の樹脂部材１および／または第２の樹脂部材２を浸漬させて、第１の樹脂部材１の接合面３および／又は第２の樹脂部材２の接合面３’を活性液体１２と接触させてもよい。この表面処理の方法では、液体活性化手段１０からもエネルギーを得られるため、活性液体１２との反応と合わせて第１の樹脂部材１の接合面３および第２の樹脂部材２の接合面３’を効率的に活性化することができる。そのため、第１の樹脂部材１の接合面３、第２の樹脂部材２の接合面３’を短時間で活性化できる。この第七実施形態の製造方法も、第一実施形態の製造方法において、表面処理工程６の表面処理手段４を、活性液体を接触させる手段に限定した方法である。
また、第二～第五実施形態の製造方法の表面処理工程６を、この第七実施形態の製造方法の表面処理工程６と同じ工程に変更することもできる。
なお、図７では、第１の樹脂部材１の接合面３および第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理しているが、いずれか一方のみを表面処理してもよい。また、第２の樹脂部材２の接合面３’を熱成形し、第１の樹脂部材１の接合面３および／または第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理してもよい。
図７は、本発明の樹脂接合体の製造方法の第七実施形態を示す概略図である。第七実施形態の製造方法では、表面処理手段４Ｂとして、活性液体１２中への第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２の浸漬を行う。活性液体１２の中に、第１の樹脂部材１および／または第２の樹脂部材２を浸漬させて、第１の樹脂部材１の接合面３および／又は第２の樹脂部材２の接合面３’を活性液体１２と接触させてもよい。この表面処理の方法では、液体活性化手段１０からもエネルギーを得られるため、活性液体１２との反応と合わせて第１の樹脂部材１の接合面３および第２の樹脂部材２の接合面３’を効率的に活性化することができる。そのため、第１の樹脂部材１の接合面３、第２の樹脂部材２の接合面３’を短時間で活性化できる。この第七実施形態の製造方法も、第一実施形態の製造方法において、表面処理工程６の表面処理手段４を、活性液体を接触させる手段に限定した方法である。
また、第二～第五実施形態の製造方法の表面処理工程６を、この第七実施形態の製造方法の表面処理工程６と同じ工程に変更することもできる。
なお、図７では、第１の樹脂部材１の接合面３および第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理しているが、いずれか一方のみを表面処理してもよい。また、第２の樹脂部材２の接合面３’を熱成形し、第１の樹脂部材１の接合面３および／または第２の樹脂部材２の接合面３’を表面処理してもよい。
【0040】
[樹脂接合体の製造装置の第一実施形態]
次に、本発明の樹脂接合体の製造装置について説明する。図８は、本発明の樹脂接合体９の製造装置の第一実施形態を示す概略図である。図８に示すように、第一実施形態の樹脂接合体９の製造装置は、熱成形機構１４、表面処理機構１５、および接合機構１６を備える。この第一実施形態の製造装置を用いて、上記した第一、四実施形態の製造方法が実現できる。
次に、本発明の樹脂接合体の製造装置について説明する。図８は、本発明の樹脂接合体９の製造装置の第一実施形態を示す概略図である。図８に示すように、第一実施形態の樹脂接合体９の製造装置は、熱成形機構１４、表面処理機構１５、および接合機構１６を備える。この第一実施形態の製造装置を用いて、上記した第一、四実施形態の製造方法が実現できる。
【0041】
[熱成形機構]
熱成形機構１４について説明する。熱成形機構１４は、第１の樹脂部材１の接合面３に不活性ガスを供給するガス供給手段１８と、不活性ガスで覆われた接合面３を加熱しながら成形する賦形手段２１を備えている。ガス供給手段１８は特に制限されないが、ガスノズルなどを用いて、そのガス供給口２６が接合面３を向くように配置することが好ましい。これにより、効率的に接合面３を不活性ガスで覆うことができる。また、ガス供給手段１８を複数配置してもよい。さらに、熱成形機構１４には、接合面３が不活性ガスで覆われているかを確認するために、酸素濃度計２４を備えることが好ましい。賦形手段２１は特に制限されないが、熱インプリント加工機などの熱プレス成形機やレーザー加工機などが例示される。
熱成形機構１４について説明する。熱成形機構１４は、第１の樹脂部材１の接合面３に不活性ガスを供給するガス供給手段１８と、不活性ガスで覆われた接合面３を加熱しながら成形する賦形手段２１を備えている。ガス供給手段１８は特に制限されないが、ガスノズルなどを用いて、そのガス供給口２６が接合面３を向くように配置することが好ましい。これにより、効率的に接合面３を不活性ガスで覆うことができる。また、ガス供給手段１８を複数配置してもよい。さらに、熱成形機構１４には、接合面３が不活性ガスで覆われているかを確認するために、酸素濃度計２４を備えることが好ましい。賦形手段２１は特に制限されないが、熱インプリント加工機などの熱プレス成形機やレーザー加工機などが例示される。
【0042】
[表面処理機構]
表面処理機構１５について説明する。表面処理機構１５の表面処理手段４は、基材保持機構２７と電極３２を備える。電極３２は、基材保持機構２７に配置された第１の樹脂部材１の接合面３と対向して配置することが好ましい。これにより、接合面３を均一に表面処理することができる。表面処理手段４は、電離物質２２を照射する電離物質照射器であり、第１の樹脂部材１と電極３２との間に、電離物質２２の生成ガス種を供給するガス供給手段３１が設けられている。第１の樹脂部材１の種類や電磁波の光吸収性などに応じてガス種を変更することで、分子鎖の切断量や生成する官能基種を制御できる。表面処理手段４は、接合面３にエネルギーを与えて分子鎖を切断する、および／または、官能基を付与する方法であればよく、適宜変更することができる。電離物質照射器にかえて、電磁波を照射する電磁波照射器を使用することもできる。表面処理手段４として電磁波照射器を用いる場合、電離物質照射器と同様に、ガス供給手段３１を設けることが好ましい。
表面処理機構１５について説明する。表面処理機構１５の表面処理手段４は、基材保持機構２７と電極３２を備える。電極３２は、基材保持機構２７に配置された第１の樹脂部材１の接合面３と対向して配置することが好ましい。これにより、接合面３を均一に表面処理することができる。表面処理手段４は、電離物質２２を照射する電離物質照射器であり、第１の樹脂部材１と電極３２との間に、電離物質２２の生成ガス種を供給するガス供給手段３１が設けられている。第１の樹脂部材１の種類や電磁波の光吸収性などに応じてガス種を変更することで、分子鎖の切断量や生成する官能基種を制御できる。表面処理手段４は、接合面３にエネルギーを与えて分子鎖を切断する、および／または、官能基を付与する方法であればよく、適宜変更することができる。電離物質照射器にかえて、電磁波を照射する電磁波照射器を使用することもできる。表面処理手段４として電磁波照射器を用いる場合、電離物質照射器と同様に、ガス供給手段３１を設けることが好ましい。
【0043】
また、表面処理手段４にかえて、活性液体接触ユニット、例えば、図６に示す表面処理手段４Ａ、または図７に示す表面処理手段４Ｂを使用してもよい。図６の表面処理手段４Ａは、容器１１内の液体１２を液体活性化手段１０で活性化した後、液体接触機構１３で活性液体１２を散布、塗布するもの、又は、図７に示す表面処理手段４Ｂは、容器１１内の活性液体１２に第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２を浸漬するものである。
電離物質照射器、電磁波照射器および活性液体接触ユニットは、低温で処理することができるため、接合面３の凹凸形状を熱変形させること無く、分子鎖の切断量や官能基の付与量を容易に制御することができる。また、表面処理機構１５は、表面処理手段を複数種類備えていてもよい。
表面処理機構１５には工程監視用の工程監視手段２８を設けることが好ましい。これら工程監視手段２８を設けることで、表面処理時の異常を早期に発見することができる。
工程監視手段２８は、監視する対象に合わせて適宜変更することが好ましい。表面処理手段４が電離物質照射器であれば、電離物質の発光状態が計測できる発光分光計測器を備えることで、電離物質の種類や電離度が把握できる。表面処理手段４が電磁波照射器であれば、照度計や輝度計などを備えることで、電磁波の光量が把握できる。また、活性液体接触ユニットを使用する場合、ＰＨ計や溶存酸素計などを備えることで活性液体１２の活性状態が把握できる。また、表面処理機構１５内のガス種や湿度、温度については質量分析計や湿度計、温度計などで監視することができる。
電離物質照射器、電磁波照射器および活性液体接触ユニットは、低温で処理することができるため、接合面３の凹凸形状を熱変形させること無く、分子鎖の切断量や官能基の付与量を容易に制御することができる。また、表面処理機構１５は、表面処理手段を複数種類備えていてもよい。
表面処理機構１５には工程監視用の工程監視手段２８を設けることが好ましい。これら工程監視手段２８を設けることで、表面処理時の異常を早期に発見することができる。
工程監視手段２８は、監視する対象に合わせて適宜変更することが好ましい。表面処理手段４が電離物質照射器であれば、電離物質の発光状態が計測できる発光分光計測器を備えることで、電離物質の種類や電離度が把握できる。表面処理手段４が電磁波照射器であれば、照度計や輝度計などを備えることで、電磁波の光量が把握できる。また、活性液体接触ユニットを使用する場合、ＰＨ計や溶存酸素計などを備えることで活性液体１２の活性状態が把握できる。また、表面処理機構１５内のガス種や湿度、温度については質量分析計や湿度計、温度計などで監視することができる。
【0044】
[接合機構]
接合機構１６について説明する。接合機構１６は、第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’を貼り合わせられる手段であり、熱プレス機などの加熱圧着手段が例示される。また、複数の加熱圧着手段を並べて配置してもよい。
また、接合機構１６の後に、樹脂接合体９を後加熱する後加熱手段を配置することが好ましい。これにより、接合界面における分子拡散や共有結合形成が促進され、樹脂接合体９の接合力が更に向上できる。
図８では、第１の樹脂部材１の接合面３を熱成形機構１４で熱成形し、表面処理機構１５で表面処理しているが、第２の樹脂部材２の接合面３’を熱成形機構１４で熱成形し、表面処理機構１５で表面処理してもよい。
接合機構１６について説明する。接合機構１６は、第１の樹脂部材１の接合面３と第２の樹脂部材２の接合面３’を貼り合わせられる手段であり、熱プレス機などの加熱圧着手段が例示される。また、複数の加熱圧着手段を並べて配置してもよい。
また、接合機構１６の後に、樹脂接合体９を後加熱する後加熱手段を配置することが好ましい。これにより、接合界面における分子拡散や共有結合形成が促進され、樹脂接合体９の接合力が更に向上できる。
図８では、第１の樹脂部材１の接合面３を熱成形機構１４で熱成形し、表面処理機構１５で表面処理しているが、第２の樹脂部材２の接合面３’を熱成形機構１４で熱成形し、表面処理機構１５で表面処理してもよい。
【0045】
[樹脂接合体の製造装置の第二実施形態]
図９は、本発明の樹脂接合体９の製造装置の第二実施形態を示す概略図である。上記した第一実施形態の製造装置とこの第二実施形態の製造装置との違いは熱成形機構１４Ａである。第二実施形態の製造装置の熱成形機構１４Ａは、第１の樹脂部材１を囲うように設けられた隔壁２０と、その隔壁２０の内部に不活性ガスを供給するガス供給手段１８と、隔壁２０の内部に備えられ、第１の樹脂部材１の接合面３を加熱しながら成形する賦形手段２１を備えている。
隔壁２０の内部に不活性ガスを供給するガス供給手段１８を設けることで、効率的に接合面３を不活性ガスで覆うことができる。
この第二実施形態の製造装置を用いて、上記した第二実施形態の製造方法が実現できる。図９では、第１の樹脂部材１全体を隔壁２０で囲んでいるが、第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲むものでもよい。あるいは、第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲むものでもよく、第１の樹脂部材１の接合面３又は第２の樹脂部材２の接合面３’のみを隔壁２０で囲むものでもよい。
図９は、本発明の樹脂接合体９の製造装置の第二実施形態を示す概略図である。上記した第一実施形態の製造装置とこの第二実施形態の製造装置との違いは熱成形機構１４Ａである。第二実施形態の製造装置の熱成形機構１４Ａは、第１の樹脂部材１を囲うように設けられた隔壁２０と、その隔壁２０の内部に不活性ガスを供給するガス供給手段１８と、隔壁２０の内部に備えられ、第１の樹脂部材１の接合面３を加熱しながら成形する賦形手段２１を備えている。
隔壁２０の内部に不活性ガスを供給するガス供給手段１８を設けることで、効率的に接合面３を不活性ガスで覆うことができる。
この第二実施形態の製造装置を用いて、上記した第二実施形態の製造方法が実現できる。図９では、第１の樹脂部材１全体を隔壁２０で囲んでいるが、第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲むものでもよい。あるいは、第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲むものでもよく、第１の樹脂部材１の接合面３又は第２の樹脂部材２の接合面３’のみを隔壁２０で囲むものでもよい。
【0046】
[樹脂接合体の製造装置の第三実施形態]
図１０は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第三実施形態を示す概略断面図である。上記した第一実施形態の製造装置とこの第三実施形態の製造装置との違いは熱成形機構１４Ｂである。第三実施形態の製造装置の熱成形機構１４Ｂでは、第１の樹脂部材１を囲うように設けられた隔壁２０と、その隔壁２０の内部の空気を排気して真空状態にする排気手段１９と、隔壁２０の内部に備えられ、第１の樹脂部材１の接合面３を加熱しながら成形する賦形手段２１を備えている。
排気手段１９を用いて隔壁２０の内部の空気を排気することで、接合面３を効率よく真空環境に置くことができる。また、隔壁２０内のガス圧力を確認するために、真空計２３を備えることが好ましい。
この第三実施形態の製造装置を用いて、上記した第三実施形態の製造方法が実現できる。図１０では、第１の樹脂部材１全体を隔壁２０で囲んでいるが、第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲むものでもよい。あるいは、第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲むものでもよく、第１の樹脂部材１の接合面３又は第２の樹脂部材２の接合面３’のみを隔壁２０で囲むものでもよい。
図１０は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第三実施形態を示す概略断面図である。上記した第一実施形態の製造装置とこの第三実施形態の製造装置との違いは熱成形機構１４Ｂである。第三実施形態の製造装置の熱成形機構１４Ｂでは、第１の樹脂部材１を囲うように設けられた隔壁２０と、その隔壁２０の内部の空気を排気して真空状態にする排気手段１９と、隔壁２０の内部に備えられ、第１の樹脂部材１の接合面３を加熱しながら成形する賦形手段２１を備えている。
排気手段１９を用いて隔壁２０の内部の空気を排気することで、接合面３を効率よく真空環境に置くことができる。また、隔壁２０内のガス圧力を確認するために、真空計２３を備えることが好ましい。
この第三実施形態の製造装置を用いて、上記した第三実施形態の製造方法が実現できる。図１０では、第１の樹脂部材１全体を隔壁２０で囲んでいるが、第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲むものでもよい。あるいは、第１の樹脂部材１および第２の樹脂部材２全体を隔壁２０で囲むものでもよく、第１の樹脂部材１の接合面３又は第２の樹脂部材２の接合面３’のみを隔壁２０で囲むものでもよい。
【0047】
[樹脂接合体の製造装置の第四実施形態]
図１１は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第四実施形態を示す概略図である。この第四実施形態の製造装置は、熱成形機構１４、表面処理機構１５、および接合機構１６に加えて、第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を自動で搬送するための樹脂部材搬送機構１７を備えている。樹脂部材搬送機構１７は特に制限されないが、例えば、輪状ベルトを台車の上で回転させて第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を運ぶベルトコンベアーや、工程間を自走して第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を運ぶ搬送ロボットなどが挙げられる。
図１１は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第四実施形態を示す概略図である。この第四実施形態の製造装置は、熱成形機構１４、表面処理機構１５、および接合機構１６に加えて、第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を自動で搬送するための樹脂部材搬送機構１７を備えている。樹脂部材搬送機構１７は特に制限されないが、例えば、輪状ベルトを台車の上で回転させて第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を運ぶベルトコンベアーや、工程間を自走して第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を運ぶ搬送ロボットなどが挙げられる。
【0048】
[樹脂接合体の製造装置の第五実施形態]
図１２は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第五実施形態を示す概略図である。この第五実施形態の製造装置は、熱成形機構１４、表面処理機構１５、および接合機構１６に加えて、巻出ロール１７ａ、１７ａ’、巻取ロール１７ｂ、搬送ロール１７ｃで構成される樹脂部材搬送機構を備えている。巻出ロール１７ａで第１の樹脂部材１、巻出ロール１７ａ’で第２の樹脂部材２を巻き出し、搬送ロール１７ｃで第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２、樹脂接合体９を搬送し、巻取りロール１７ｂで樹脂接合体９を巻き取る。このように、第２の樹脂部材１、第２の樹脂部材２が薄物の長尺基材であれば連続的に樹脂接合体９を製造することができ、生産性を高めることができる。また、各工程での処理時間に応じて、間欠搬送してもよい。
図１２は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第五実施形態を示す概略図である。この第五実施形態の製造装置は、熱成形機構１４、表面処理機構１５、および接合機構１６に加えて、巻出ロール１７ａ、１７ａ’、巻取ロール１７ｂ、搬送ロール１７ｃで構成される樹脂部材搬送機構を備えている。巻出ロール１７ａで第１の樹脂部材１、巻出ロール１７ａ’で第２の樹脂部材２を巻き出し、搬送ロール１７ｃで第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２、樹脂接合体９を搬送し、巻取りロール１７ｂで樹脂接合体９を巻き取る。このように、第２の樹脂部材１、第２の樹脂部材２が薄物の長尺基材であれば連続的に樹脂接合体９を製造することができ、生産性を高めることができる。また、各工程での処理時間に応じて、間欠搬送してもよい。
【0049】
[樹脂接合体の製造装置の第六実施形態]
図１３は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第六実施形態示す概略図である。上記した第五実施形態の製造装置とこの第六実施形態の製造装置との違いは熱成形機構１４Ｂである。この第六実施形態の製造装置の熱成形機構１４Ｂは、第１の樹脂部材１の接合面３および第２の樹脂部材２の接合面３’をそれぞれ囲うように設けられた隔壁２０と、その隔壁２０の内部の空気を排気して真空状態にする排気手段１９と、隔壁２０の内部に備えられ、第１の樹脂部材１の接合面３および第２の樹脂部材２の接合面３’をそれぞれ加熱しながら成形する賦形手段２１を備えている。薄物の長尺基材である第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を搬送させる場合、熱成形機構１４Ｂにおける隔壁２０の基材搬送口にロードロック機構２９を設けることが好ましい。ロードロック機構２９は、隔壁２０の内部の真空度を維持するために、隔壁２０の外部から侵入する外気を遮断するものであり、隔壁２０内部を効率良く真空にすることができる。
図１３は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第六実施形態示す概略図である。上記した第五実施形態の製造装置とこの第六実施形態の製造装置との違いは熱成形機構１４Ｂである。この第六実施形態の製造装置の熱成形機構１４Ｂは、第１の樹脂部材１の接合面３および第２の樹脂部材２の接合面３’をそれぞれ囲うように設けられた隔壁２０と、その隔壁２０の内部の空気を排気して真空状態にする排気手段１９と、隔壁２０の内部に備えられ、第１の樹脂部材１の接合面３および第２の樹脂部材２の接合面３’をそれぞれ加熱しながら成形する賦形手段２１を備えている。薄物の長尺基材である第１の樹脂部材１、第２の樹脂部材２を搬送させる場合、熱成形機構１４Ｂにおける隔壁２０の基材搬送口にロードロック機構２９を設けることが好ましい。ロードロック機構２９は、隔壁２０の内部の真空度を維持するために、隔壁２０の外部から侵入する外気を遮断するものであり、隔壁２０内部を効率良く真空にすることができる。
【0050】
[樹脂接合体の製造装置の第七実施形態]
図１４は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第七実施形態を示す概略図である。この第七実施形態の樹脂接合体の製造装置では、第１の樹脂部材１の搬送経路にガス供給手段１８を有する熱成形機構１４、第２の樹脂部材２の搬送経路に表面処理機構１５を備え、それら熱成形機構１４と表面処理機構１５の後の搬送経路に接合機構１６が配置されている。
接合面３を不活性ガスで覆った状態で熱成形することで熱劣化が低減でき、熱成形しない他方の接合面３’を表面処理機構１５にて活性化することで、強固な接合力を有する樹脂接合体９が製造できる。
なお、樹脂接合体の製造装置は、第２の樹脂部材２の搬送経路にガス供給手段１８を有する熱成形機構１４を備え、第１の樹脂部材１の搬送経路に表面処理機構１５を備えるものでもよい。
図１４は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第七実施形態を示す概略図である。この第七実施形態の樹脂接合体の製造装置では、第１の樹脂部材１の搬送経路にガス供給手段１８を有する熱成形機構１４、第２の樹脂部材２の搬送経路に表面処理機構１５を備え、それら熱成形機構１４と表面処理機構１５の後の搬送経路に接合機構１６が配置されている。
接合面３を不活性ガスで覆った状態で熱成形することで熱劣化が低減でき、熱成形しない他方の接合面３’を表面処理機構１５にて活性化することで、強固な接合力を有する樹脂接合体９が製造できる。
なお、樹脂接合体の製造装置は、第２の樹脂部材２の搬送経路にガス供給手段１８を有する熱成形機構１４を備え、第１の樹脂部材１の搬送経路に表面処理機構１５を備えるものでもよい。
【0051】
[樹脂接合体の製造装置の第八実施形態]
図１５は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第八実施形態を示す断面図である。この第八実施形態の樹脂接合体の製造装置では、第１の樹脂部材１の搬送経路に隔壁２０と排気手段１９を有する熱成形機構１４Ｂを備え、第２の樹脂部材２の搬送経路に表面処理機構１５を備え、それら熱成形機構１４Ｂと表面処理機構１５の後の搬送経路に接合機構１６が配置されている。
接合面３を真空に置いた状態で熱成形することで熱劣化が低減でき、熱成形しない他方の接合面３’を表面処理機構１５にて活性化することで、強固な接合力を有する樹脂接合体９が製造できる。
なお、樹脂接合体の製造装置は、第２の樹脂部材２の搬送経路に隔壁２０と排気手段１９を有する熱成形機構１４Ｂを備え、第１の樹脂部材１の搬送経路に表面処理機構１５を備えるものでもよい。
図１５は、本発明の樹脂接合体の製造装置の第八実施形態を示す断面図である。この第八実施形態の樹脂接合体の製造装置では、第１の樹脂部材１の搬送経路に隔壁２０と排気手段１９を有する熱成形機構１４Ｂを備え、第２の樹脂部材２の搬送経路に表面処理機構１５を備え、それら熱成形機構１４Ｂと表面処理機構１５の後の搬送経路に接合機構１６が配置されている。
接合面３を真空に置いた状態で熱成形することで熱劣化が低減でき、熱成形しない他方の接合面３’を表面処理機構１５にて活性化することで、強固な接合力を有する樹脂接合体９が製造できる。
なお、樹脂接合体の製造装置は、第２の樹脂部材２の搬送経路に隔壁２０と排気手段１９を有する熱成形機構１４Ｂを備え、第１の樹脂部材１の搬送経路に表面処理機構１５を備えるものでもよい。
【実施例】
【0052】
以下実施例で、本発明の樹脂接合体９の製造方法および装置を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。また、以下実施例及び比較例の結果を表１に示す。
【0053】
［実施例１］
図８に示す第１実施形態の樹脂接合体の製造装置を用いて、各工程をバッチ処理して樹脂接合体９を製造した。第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２は、どちらも厚み０．２ｍｍで５０ｍｍ角のＰＭＭＡ基材（テクノロイ（登録商標）Ｓ０００、ガラス転移温度１００℃）を用いた（以下、第１の樹脂部材１をＰＭＭＡ１、第２の樹脂部材２をＰＭＭＡ２とする）。なお、ＰＭＭＡ基材の表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）を３Ｄ顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ ＯＬＳ３１００）にて確認した結果、１０ｎｍであった。
熱成形工程５では、賦形手段２１に熱プレス成形機、不活性ガスに窒素ガスを用いた。１００ｍｍ角の非賦形面２１ａにＰＭＭＡ１を置いて、ガス供給手段１８にてＰＭＭＡ１の接合面３に向かって１０Ｌ／分で窒素ガスを供給した。酸素濃度計（ＣＯＳＭＯＳ ＸＰ－３１８０）にて、ＰＭＭＡ１の接合面３の酸素濃度を測定した結果、１５％となった。
その後、熱プレス成形機２１の非賦形面２１ａと賦形面２１ｂの温度を昇温して接合面３が１３０℃になった後、成形圧力６ＭＰａにて２分間熱成形した。なお、熱プレス成形機２１の賦形面２１ｂは、図１６に示すように１００ｍｍ角のプレス面に矩形形状の突起パターン３０を５０μｍ間隔（距離ｂ、ｅ）で設けていた。その突起パターン３０の寸法は、突起幅ａ、突起長ｂ、突起高さｃが５０μｍであった。そして、ＰＭＭＡ１の接合面３に、賦形面２１ｂの突起パターン３０が転写するように熱インプリント成形を行った。
図８に示す第１実施形態の樹脂接合体の製造装置を用いて、各工程をバッチ処理して樹脂接合体９を製造した。第１の樹脂部材１と第２の樹脂部材２は、どちらも厚み０．２ｍｍで５０ｍｍ角のＰＭＭＡ基材（テクノロイ（登録商標）Ｓ０００、ガラス転移温度１００℃）を用いた（以下、第１の樹脂部材１をＰＭＭＡ１、第２の樹脂部材２をＰＭＭＡ２とする）。なお、ＰＭＭＡ基材の表面粗さ（算術平均粗さ：Ｒａ）を３Ｄ顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ ＯＬＳ３１００）にて確認した結果、１０ｎｍであった。
熱成形工程５では、賦形手段２１に熱プレス成形機、不活性ガスに窒素ガスを用いた。１００ｍｍ角の非賦形面２１ａにＰＭＭＡ１を置いて、ガス供給手段１８にてＰＭＭＡ１の接合面３に向かって１０Ｌ／分で窒素ガスを供給した。酸素濃度計（ＣＯＳＭＯＳ ＸＰ－３１８０）にて、ＰＭＭＡ１の接合面３の酸素濃度を測定した結果、１５％となった。
その後、熱プレス成形機２１の非賦形面２１ａと賦形面２１ｂの温度を昇温して接合面３が１３０℃になった後、成形圧力６ＭＰａにて２分間熱成形した。なお、熱プレス成形機２１の賦形面２１ｂは、図１６に示すように１００ｍｍ角のプレス面に矩形形状の突起パターン３０を５０μｍ間隔（距離ｂ、ｅ）で設けていた。その突起パターン３０の寸法は、突起幅ａ、突起長ｂ、突起高さｃが５０μｍであった。そして、ＰＭＭＡ１の接合面３に、賦形面２１ｂの突起パターン３０が転写するように熱インプリント成形を行った。
【0054】
次に、表面処理工程６では、表面処理機構１５として電離気体照射器を使用し、基材保持機構２７（ＳＵＳ３０４）で保持されたＰＭＭＡ１の接合面３から２ｍｍ離した位置に電極３２を対向するように配置し、ＰＭＭＡ１の接合面３を１０秒間表面処理した。なお、電離気体は、大気圧下において、接地電位にある１００ｍｍ角の基材保持機構２７（ＳＵＳ３０４）と電極３２の間にガス供給手段１８であるガスノズルから窒素ガスを４０Ｌ／分供給した後、基材保持機構２７と電極３２の間に図示しない直流パルス電源にて電圧（１０ｋＶ）を印加して生成した。
次に、ＰＭＭＡ２に対しても、上記と同じ条件で熱成形工程５と表面処理工程６を施した。
次に接合工程７では、接合機構１６に熱プレス機を用いた。その熱プレス機１６のプレス面温度を昇温して、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の基材温度をそれぞれ９５℃に調整した。なお、基材温度は放射温度計（ＳＡＴＯＴＥＣＨ ＤＴ－８８５５）にて確認した。その後、それら接合面３、３’の突起パターン３０の突起の頂上の面が互いに接触するように熱プレス機１６にて１０分間、２ＭＰａで加熱圧着させることでＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２を接合した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、９０度剥離試験機（株式会社島津製作所：ＡＧＳ－１００Ａ）を用いて評価した。その際、剥離速度は５ｃｍ／分とした。その結果、接合サンプルの接合力は０．７Ｎ／ｃｍであった。
次に、ＰＭＭＡ２に対しても、上記と同じ条件で熱成形工程５と表面処理工程６を施した。
次に接合工程７では、接合機構１６に熱プレス機を用いた。その熱プレス機１６のプレス面温度を昇温して、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の基材温度をそれぞれ９５℃に調整した。なお、基材温度は放射温度計（ＳＡＴＯＴＥＣＨ ＤＴ－８８５５）にて確認した。その後、それら接合面３、３’の突起パターン３０の突起の頂上の面が互いに接触するように熱プレス機１６にて１０分間、２ＭＰａで加熱圧着させることでＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２を接合した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、９０度剥離試験機（株式会社島津製作所：ＡＧＳ－１００Ａ）を用いて評価した。その際、剥離速度は５ｃｍ／分とした。その結果、接合サンプルの接合力は０．７Ｎ／ｃｍであった。
【0055】
［実施例２］
ガス供給手段１８にて供給する窒素ガス量を５０Ｌ／分にすること以外は、実施例１と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。なお、ＰＭＭＡ１およびＰＭＭＡ２の接合面３の酸素濃度は５％となった。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、１．３Ｎ／ｃｍであった。
ガス供給手段１８にて供給する窒素ガス量を５０Ｌ／分にすること以外は、実施例１と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。なお、ＰＭＭＡ１およびＰＭＭＡ２の接合面３の酸素濃度は５％となった。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、１．３Ｎ／ｃｍであった。
【0056】
［実施例３］
図９に示す第２実施形態の樹脂接合体の製造装置を用いた。熱成形工程５において１００ｍｍ角のプレス面を囲むように設けられた、上面と底面が内寸２００ｍｍ角で側面が高さ３００ｍｍの隔壁２０の内部に向かってガス供給機構１８から窒素ガスを１０Ｌ／分供給すること以外は、実施例１と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、１．３Ｎ／ｃｍであった。
図９に示す第２実施形態の樹脂接合体の製造装置を用いた。熱成形工程５において１００ｍｍ角のプレス面を囲むように設けられた、上面と底面が内寸２００ｍｍ角で側面が高さ３００ｍｍの隔壁２０の内部に向かってガス供給機構１８から窒素ガスを１０Ｌ／分供給すること以外は、実施例１と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、１．３Ｎ／ｃｍであった。
【0057】
［実施例４］
図１０に示す第３実施形態の樹脂接合体の製造装置を用いた。熱成形工程５において、１００ｍｍ角のプレス面を囲むように設けられた、上面と底面が内寸２００ｍｍ角で側面が高さ３００ｍｍの隔壁２０の内部に不活性ガスを供給せずに、隔壁２０の内部のガス圧力が５０Ｐａになるよう排気手段１９にて真空排気した。それ以外は実施例１と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。なお、ガス圧力は隔壁２０に取り付けられている真空計（ＵＬＶＡＣ Ｇ－ＴＲＡＮ）にて測定した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、１．３Ｎ／ｃｍであった。
図１０に示す第３実施形態の樹脂接合体の製造装置を用いた。熱成形工程５において、１００ｍｍ角のプレス面を囲むように設けられた、上面と底面が内寸２００ｍｍ角で側面が高さ３００ｍｍの隔壁２０の内部に不活性ガスを供給せずに、隔壁２０の内部のガス圧力が５０Ｐａになるよう排気手段１９にて真空排気した。それ以外は実施例１と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。なお、ガス圧力は隔壁２０に取り付けられている真空計（ＵＬＶＡＣ Ｇ－ＴＲＡＮ）にて測定した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、１．３Ｎ／ｃｍであった。
【0058】
［実施例５］
ＰＭＭＡ１は賦形手段２１として熱プレス機にて熱成形し、表面処理機構１５にて表面処理はせず、ＰＭＭＡ２は賦形手段２１にて熱成形はせず、表面処理機構１５にて表面処理したこと以外は実施例２と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、１．３Ｎ／ｃｍであった。
ＰＭＭＡ１は賦形手段２１として熱プレス機にて熱成形し、表面処理機構１５にて表面処理はせず、ＰＭＭＡ２は賦形手段２１にて熱成形はせず、表面処理機構１５にて表面処理したこと以外は実施例２と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、１．３Ｎ／ｃｍであった。
【0059】
［実施例６］
ＰＭＭＡ１は賦形手段２１として熱プレス機にて熱成形し、表面処理機構１５にて表面処理はせず、ＰＭＭＡ２は表面処理機構２１として電離気体照射器にて熱成形はせず、表面処理機構１５として電離気体照射器にて表面処理したこと以外は実施例４と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、１．３Ｎ／ｃｍであった。
ＰＭＭＡ１は賦形手段２１として熱プレス機にて熱成形し、表面処理機構１５にて表面処理はせず、ＰＭＭＡ２は表面処理機構２１として電離気体照射器にて熱成形はせず、表面処理機構１５として電離気体照射器にて表面処理したこと以外は実施例４と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、１．３Ｎ／ｃｍであった。
【0060】
［比較例１］
熱成形工程５で不活性ガスを供給しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、０．０Ｎ／ｃｍであった。
熱成形工程５で不活性ガスを供給しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、０．０Ｎ／ｃｍであった。
【0061】
［比較例２］
熱成形工程５で不活性ガスを供給しなかったこと以外は、実施例５と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、０．０Ｎ／ｃｍであった。
熱成形工程５で不活性ガスを供給しなかったこと以外は、実施例５と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、０．０Ｎ／ｃｍであった。
【0062】
［比較例３］
熱成形工程５、表面処理工程６を施した後、その樹脂部材の接合面３，３’の間にエタノールを散布して接合工程７をしたこと以外は、比較例１と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、０．３Ｎ／ｃｍであった。
実施例１～６、比較例１～３の結果を表１にまとめた。なお、接合力の評価は、１．０Ｎ／ｃｍ以上：◎（非常に良い）、０．５Ｎ／ｃｍ以上１．０Ｎ／ｃｍ未満：○（良い）、０．１Ｎ／ｃｍ以上０．５Ｎ／ｃｍ未満：△（やや悪い）、０．１Ｎ／ｃｍ未満：×（悪い）とした。
熱成形工程５、表面処理工程６を施した後、その樹脂部材の接合面３，３’の間にエタノールを散布して接合工程７をしたこと以外は、比較例１と同じ条件にて、ＰＭＭＡ１とＰＭＭＡ２の接合サンプルを作成した。
上記にて作成した接合サンプルの接合力は、０．３Ｎ／ｃｍであった。
実施例１～６、比較例１～３の結果を表１にまとめた。なお、接合力の評価は、１．０Ｎ／ｃｍ以上：◎（非常に良い）、０．５Ｎ／ｃｍ以上１．０Ｎ／ｃｍ未満：○（良い）、０．１Ｎ／ｃｍ以上０．５Ｎ／ｃｍ未満：△（やや悪い）、０．１Ｎ／ｃｍ未満：×（悪い）とした。
【0063】
【表1】
【産業上の利用可能性】
【0064】
本発明の樹脂接合体の製造方法を用いることで、熱成形工程を行う樹脂接合体であっても高い接合力を有する接着剤レス樹脂接合体を容易に得ることができ、例えば、包装材料や光学フィルムに応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【符号の説明】
【0065】
１ 第１の樹脂部材
２ 第２の樹脂部材
３、３’ 接合面
４、４Ａ、４Ｂ 表面処理手段
５ 熱成形工程
６ 表面処理工程
７ 接合工程
８ 中空構造
９ 樹脂接合体
１０ 液体活性化手段
１１ 容器
１２ 活性液体
１３ 液体接触機構
１４、１４Ａ、１４Ｂ 熱成形機構
１５ 表面処理機構
１６ 接合機構
１７ 搬送機構
１７ａ、１７ａ’ 巻出ロール
１７ｂ 巻取ロール
１７ｃ 搬送ロール
１８、３１ ガス供給手段
１９ 排気手段
２０ 隔壁
２１ 賦形手段
２１ａ 非賦形面
２１ｂ 賦形面
２２ 活性化液体
２３ 真空計
２４ 酸素濃度計
２５ 搬送方向
２６ ガス供給口
２７ 基材保持機構
２８ 工程監視手段
２９ ロードロック機構
３０ 突起パターン
３２ 電極
２ 第２の樹脂部材
３、３’ 接合面
４、４Ａ、４Ｂ 表面処理手段
５ 熱成形工程
６ 表面処理工程
７ 接合工程
８ 中空構造
９ 樹脂接合体
１０ 液体活性化手段
１１ 容器
１２ 活性液体
１３ 液体接触機構
１４、１４Ａ、１４Ｂ 熱成形機構
１５ 表面処理機構
１６ 接合機構
１７ 搬送機構
１７ａ、１７ａ’ 巻出ロール
１７ｂ 巻取ロール
１７ｃ 搬送ロール
１８、３１ ガス供給手段
１９ 排気手段
２０ 隔壁
２１ 賦形手段
２１ａ 非賦形面
２１ｂ 賦形面
２２ 活性化液体
２３ 真空計
２４ 酸素濃度計
２５ 搬送方向
２６ ガス供給口
２７ 基材保持機構
２８ 工程監視手段
２９ ロードロック機構
３０ 突起パターン
３２ 電極
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】