树脂成型品的接合方法与流程

本发明涉及一种照射光线来对树脂成型品进行接合的树脂成型品的接合方法。

背景技术：

一直以来，分析设备的流道、配管元件、电子控制单元(ecu：electroniccontrolunit)的箱盖等由树脂组合物制成，并且采用在内部形成中空部的三维中空体。三维中空体大多数以由树脂组合物形成的树脂成型品的多个构成部件互相接合的方式构成。

为了对树脂成型品的构成部件进行接合，提出了粘合剂、热熔焊等、各种接合技术。但是，虽然由粘合剂来对树脂成型品进行接合的技术能够在不使树脂成型品变形的情况下进行接合，但一般情况下粘合剂的固化要花费几小时因而生产率差，而且由于粘合剂漏露到中空部而造成槽埋没之类的问题，因而不适合微细的流道元件的接合。而且，对树脂成型品进行热熔焊的技术用几分钟便可接合，但接合了的树脂成型品有时会产生毛刺，或者在中空部发生热变形。

此外，还提出了以通过真空紫外光(vuv)来对树脂成型品进行处理的方式来进行接合的技术(参照专利文献1-4、非专利文献1)。根据该技术，虽然树脂成型品的接合需要几分钟到几十分钟左右的时间，但接合了的树脂成型品的变形小、中空部的变形也小。专利文献1、2、非专利文献1中设想了树脂成型品由聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)树脂、环状烯烃树脂等非晶性树脂形成，且接合强度在1mpa以下。专利文献3、4中设想了有机硅粘合。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-187730号公报

专利文献2：日本特开2009-173894号公报

专利文献3：日本特开2011-148104号公报

专利文献4：日本特开2013-147018号公报

非专利文献

非专利文献1:谷口义尚及另外4人、“由光表面活性化而实现的环烯烃聚合物的接合：接合强度评价与在微流道中的应用”、表面技术、表面技术协会、2014、第65卷、第5号、第36-41页

技术实现要素：

发明所要解决的课题

另一方面，针对水泵元件等长期施加了热以及大的机械应力的成型品(尤其是三维中空体)，可利用耐热性高、且具有牢固稳定性质的树脂、例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)树脂、聚苯硫醚(pps)树脂那样的结晶性热可塑性树脂。此外，还寻求在通过对由这种树脂形成的树脂成型品进行接合而制成三维中空体时，因接合而导致的树脂成型品的变形小、中空部的变形也小。

虽然以由前述的真空紫外光来对树脂成型品进行处理的方式来进行接合的技术能够将树脂成型品的变形、中空部的变形抑制得较小，但设想了由非晶性树脂形成的树脂成型品的接合、有机硅粘合剂的固化。但是，例如在具有维卡软化温度140℃以上那样比较高的耐热性的树脂、尤其是对结晶性热可塑性树脂进行接合时，无法确保充分的接合强度。

本发明是鉴于上述事实情况而提出的方案，本发明的目的在于提供一种即使在对由具有比较高的耐热性的树脂组合物形成的树脂成型品进行接合的情况下，也能够将树脂成型品的变形、中空部的变形抑制得较小，从而能够获得高接合强度(1mpa以上)那样的树脂成型品的接合方法。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明所涉及的树脂成型品的接合方法，对由树脂组合物组成的树脂成型品进行接合，其包括以下步骤：提供出第一成型品以及第二成型品；分别向所述第一成型品以及所述第二成型品的表面的预定的照射区域照射真空紫外光；所述第一成型品以及所述第二成型品进行定位以使所述照射区域对置接触；对所述第一成型品以及所述第二成型品进行加压以使所述第一成型品以及所述第二成型品在各自的照射区域中接合，并且所述树脂组合物为维卡软化温度140℃以上，所述第一成型品以及所述第二成型品在10mpa以上的压力下进行接合。

所述真空紫外光也可以向所述第一成型品以及所述第二成型品照射超过0分钟且15分钟以下的时间。所述树脂组合物也可以由热可塑性结晶性树脂形成。所述热可塑性结晶性树脂也可以含有聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚或液晶聚合物。所述第一成型品以及所述第二成型品各自表面也可以包括对置面，所述照射区域也可以包括所述对置面的至少一部分。在此，对置面是指，例如平坦面彼此那样可对置接触的表面，即使是具有凹凸的表面，只要是第一成型品的凹部与第二成型品的凸部(或者第一成型品的凸部与第二成型品的凹部)是可对应贴合的表面，则并无特别地限定。

发明效果

根据本发明，可对于具有比较高的耐热性的树脂组合物进行接合，以使得树脂成型品的变形、尤其是构成三维中空体的树脂成型品的中空部的变形被抑制得较小。此外，接合了的树脂成型品具有高接合强度。

附图说明

图1a为示意性地表示树脂成型品的接合方法的工序的图。

图1b为示意性地表示树脂成型品的接合方法的工序的图。

图1c为示意性地表示树脂成型品的接合方法的工序的图。

图2为真空紫外光照射装置的照片。

图3为接合试验片的照片。

图4为表示pbt树脂组合物的照射时间与接合强度的关系的曲线图。

图5为表示pps树脂组合物的照射时间与接合强度的关系的曲线图。

图6为表示pom树脂组合物的照射时间与接合强度的关系的曲线图。

图7为表示lcp树脂组合物的照射时间与接合强度的关系的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的树脂成型品的接合方法的实施方式进行详细说明。在本实施方式中，树脂组合物例如具有维卡软化温度140℃以上那样比较高的耐热性。该树脂组合物可以是热可塑性结晶性树脂。另外，本发明中的维卡软化温度是指，基于iso306的b50法(试验载荷10n以及升温速度50℃/h)而测量出的值。

作为热可塑性结晶性树脂，例如，也可以使用聚缩醛(pom)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚苯硫醚(pps)、液晶聚合物(lcp)。热可塑性结晶性树脂一般为不透明的，但结晶度低的树脂也可以是半透明或者透明的。

也可以在热可塑性结晶性树脂中添加玻璃纤维。此外，也可以在结晶性热可塑性树脂中添加具有极性官能团的化合物、弹性体。具有极性官能团的化合物既可以是双酚a环氧化合物、双酚f型环氧化合物、酚醛清漆型环氧化合物、脂肪族型环氧化合物、缩水甘油胺型环氧化合物等环氧系化合物，也可以是噁唑啉化合物、噁嗪化合物、碳化二亚胺化合物、二甲亚胺化合物。此外，弹性体既可以是乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物等烯烃系弹性体，也可以是丙烯酸系弹性体(例如丙烯酸系核壳聚合物)、氨基甲酸酯系弹性体、苯乙烯系弹性体、聚酯系弹性体、二烯系弹性体。

在本实施方式中，使用由树脂组合物制成的第一成型品以及第二成型品并使它们互相接合。第一成型品以及第二成型品中包括表面互相接合的对置面，并且它们的对置面被形成为对应的形状。例如，第一成型品以及第二成型品的对置面也可以分别被形成为大致平坦。此外，对置面既可以是具有凹凸的表面，也可以是第一成型品的凹部与第二成型品的凸部(或者第一成型品的凸部与第二成型品的凹部)以对应的方式可贴合的表面。

图1a至图1c为示意性地表示本实施方式的一系列的工序的图。如图1a所示，准备第一成型品101，利用真空紫外光照射装置20向第一成型品101的照射面101a照射真空紫外(vuv)光。在此，真空紫外光是指，在紫外光之内波长为200nm以下的光，并不一定是在真空中进行照射的光，但该波长域的紫外光经空气的吸收大，因此在空气中进行照射的情况下需要缩短真空紫外光传播的距离。

在图1a中，真空紫外光照射装置20具有xe准分子灯等光源21、和将从光源21释放出的光朝向照射物进行反射的反射板22。图2为表示真空紫外光照射装置的一个示例的照片。该照片所示的真空紫外光照射装置能够从被形成在框体上表面上的开口朝向上部照射真空紫外光。

如图1a所示，第一成型品101具有大致平坦的照射面101a。在本实施方式中，从真空紫外光照射装置20朝向第一成型品101的照射面101a照射真空紫外光2分钟。通过这样的照射处理，在第一成型品101的照射面101a上形成有从照射面101a起至预定深度为止树脂组合物的性状发生变化了的处理层111。

同样地，准备出第二成型品102，从真空紫外光照射装置20朝向第二成型品102的照射面102a照射真空紫外光2分钟。第二成型品102的照射面102a采用与第一成型品101接合的对置面。通过这样的照射处理，在第二成型品102的照射面102a上也形成有从照射面102a起至预定深度为止树脂组合物的性状发生变化了的处理层112。

在本实施方式中，真空紫外光对第一成型品101以及第二成型品102的照射并不局限于2分钟，也可以是超过0分钟且15分钟以下的时间。此外，也可以是5秒以上11分钟以下(例如30秒以上10分钟以下、或者1分钟以上7分钟以下)的时间。通过真空紫外光的照射，第一成型品101的照射面101a与第二成型品102的照射面102a的劣化推进，反而存在接合强度降低的情况，因此真空紫外光对第一成型品101以及第二成型品102的照射优选为在预定的时间内。

另外，真空紫外光对第一成型品101和第二成型品102的照射也可以利用同一真空紫外光照射装置同时进行。此外，也可以与上述顺序相反，先进行真空紫外光对第二成型品102的照射，然后对第一成型品101照射真空紫外光。

如图1b所示，对第一成型品101以及第二成型品102进行定位以使第一成型品101的照射面101a与第二成型品102的照射面102a对置接触。即、使得第一成型品101的对置面与第二成型品102的对置面对应贴合。在被定位了的状态下，第一成型品101的大致平坦的照射面101a与第二成型品102的大致平坦的照射面102a在其大致整体上互相接触。

对第一成型品101以及第二成型品102进行定位的操作优选为，在结束向第一成型品101以及第二成型品102照射真空紫外光的工序(参照图1a)，之后，在尽可能短时间(优选为5分钟以内、例如1分钟以内)进行。另外，即使在照射作为紫外光的真空紫外光的情况下，在结束照射之后将进行定位的操作的时间延长得比较长的情况下(例如1个月，优选为1周以内，更优选为3小时以内，进一步优选为1小时以内、尤其优选为30分钟以内)，也易于获得高接合强度，因而有利。

如图1c所示，利用第一冲压部件31以及第二冲压部件32对被定位了的第一成型品101以及第二成型品102进行夹持。而且，利用第一冲压部件31以及第二冲压部件32对第一成型品101以及第二成型品102进行加压。

例如，通过第一冲压部件31以及第二冲压部件32，朝向对第一成型品101的照射面101a和第二成型品102的照射面102a互相进行按压的方向对第一成型品101的照射面101a和第二成型品102的照射面102a施加10mpa以上的压力。该压力在10mpa以上的范围内适当调节即可。压力的上限并未特别限制，但以极高的压力进行按压的情况下，成型品的变形可能会成为问题，因此优选为60mpa以下，例如也可以是30mpa。加压时间也可以在2分钟以上、120分钟以下的范围内进行适当调节即可，例如可以进行加压60分钟。

同时，第一冲压部件31以及第二冲压部件32也可以具备加热装置，也可以利用该加热装置对第一成型品101的照射面101a和第二成型品102的照射面102a进行加热。第一成型品101的照射面101a和第二成型品102的照射面102a的温度根据所使用的树脂在50℃至树脂的熔点的范围内进行适当调节即可，例如也可以维持在120℃下进行加热。作为基准，在进行接合的树脂的热变形温度的0.5倍至2倍的范围内进行调节即可。另外，本发明中的热变形温度是指，基于iso75-1，2在载荷1.8mpa的条件下所测定出的值。

通过这样的加压，使第一成型品101的处理层111和第二成型品102的处理层112相融合，从而形成单一的接合层12。即，第一成型品101与第二成型品102在各自的对置面上以相互融合的方式连结。由此，第一成型品101以及第二成型品102通过接合层12成为一体而连接在一起，从而构成单一的成型品(例如三维中空体)。

接合层12为，通过真空紫外光而激活了的第一成型品101的处理层111和第二成型品102的处理层112经过预定时间的加热以及加压的工序而融合在一起。因此，由接合层12实现的第一成型品101以及第二成型品102的连接在机械性方面牢固、在化学性方面也稳定。

在本实施方式中，通过施加10mpa以上的压力，从而例如即使是由具有维卡软化温度140℃以上那样比较高的耐热性的树脂组合物形成的第一成型品101以及第二成型品102，也能够可靠地接合。该树脂组合物也可以由热可塑性结晶性树脂形成。

在本实施方式中，通过使由真空紫外光形成的第一成型品101的处理层111和第二成型品102的处理层112成为互相融合的接合层12而连接在一起。因此，接合层12的变形小、也不会产生毛刺。此外，即使在接合层12上存在槽等微细的构造的中空部的情况下，也不会因那样的中空部变形而损坏。

本实施方式可以利用耐热性高(例如维卡软化温度140℃以上)、且具有牢固稳定性质的树脂，例如聚缩醛(pom)树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)树脂、聚苯硫醚(pps)树脂、液晶聚合物(lcp)那样的热可塑性结晶性树脂。这样的热可塑性结晶性树脂可用于水泵元件等长期施加了热以及大的机械应力的成型品(尤其是三维中空体)的制作。

实施例

对适用了上述的本实施方式的实施例进行说明。图3为表示接合试验片的照片。在本实施例中，作为第一成型品以及第二成型品而使用如图3的照片所示那样的接合试验片。接合试验片为，通过各种树脂组合物来制成基于iso3167的拉伸试验片type1a，之后，以2等分的方式在长度方向的中央处将其切断，并且分别从切断端部起重叠10mm以作为接合区域。在照片中，2个接合试验片在接合区域内以互相接合的方式载置。

图4为表示pbt树脂组合物的照射时间与接合强度的关系的曲线图。该曲线图表示出使用按照图1a至图1c中进行说明了的一系列的工序而接合了的接合试验片，基于iso527-1，2并利用拉伸试验机来对接合强度进行测量后的结果。在此，作为紫外光而使用波长172nm、照度6mw/cm²的真空紫外光，图1b所示的接合试验片的定位的工序在真空紫外光的照射结束起5分钟以内进行。此外，图1c所示的加热以及加压的工序为，在温度120℃以及压力30mpa下维持1小时。

图4中的折线a为表示第一成型品以及第二成型品均为通过由玻璃纤维30质量％强化了的聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)树脂(wintechpolymer株式会社制duranex(注册商标)3300、维卡软化温度214℃、热变形温度213℃、熔点224℃)组成的接合试验片的接合强度。测定值b为，通过由玻璃纤维30质量％强化了的pbt树脂中少量添加了环氧树脂后而得到的值。这些由玻璃纤维30％强化了的pbt树脂以及在其中少量添加了环氧树脂的物质均为，维卡软化温度140℃以上。

如折线a所示，玻璃纤维30％质量强化的pbt树脂在照射时间超过0分钟的区域中可确保一定的接合强度，而且在照射时间2分钟时会达到最大的接合强度9.3mpa。

测定值b为，第一成型品以及第二成型品均为通过由玻璃纤维30质量％强化了的pbt树脂(wintechpolymer株式会社制duranex(注册商标)3300)中添加了双酚a型环氧树脂(三菱化学株式会社制epikote(注册商标)jer1004k)1.5质量％后的组合物(维卡软化温度215℃、热变形温度209℃、熔点224℃)组成的接合试验片的接合强度，并且是折线a所示的玻璃纤维30％强化的pbt树脂的接合强度变成最大的照射时间2分钟时的值。在照射时间2分钟时，添加了环氧树脂的玻璃纤维30％强化的pbt树脂的接合强度为10.0mpa，与未添加环氧树脂的玻璃纤维30％强化的pbt树脂的9.3mpa相比，接合强度增加。

图5为表示pps树脂组合物的照射时间与接合强度的关系的曲线图。作为第一成型品以及第二成型品而使用以下所记载的由pps树脂组合物组成的接合试验片，并按照图1a至图1c中进行说明的一系列的工序，向接合试验片的接合区域照射波长172nm、照度6mw/cm²的真空紫外光，从照射结束起至5分钟以内进行接合试验片的定位，折线c为在温度200℃以及压力30mpa下，测定值d为，在160℃以及压力30mpa下，分别通过加热以及加压1小时来互相接合。之后，基于iso527-1，2并利用拉伸试验机来对接合后的接合试验器的接合强度进行测量。

折线c为，第一成型品以及第二成型品均为通过聚苯硫醚(pps)树脂(宝理塑料(polyplastics)株式会社制durafide注册商标)0220a9)中添加了玻璃纤维30质量％后的组合物(热变形温度265℃、熔点280℃)组成的值。测定值d为，第一成型品以及第二成型品均为通过pps树脂(宝理塑料株式会社制durafide注册商标)0220a9)中添加了玻璃纤维30质量％以及含有缩水甘油基的弹性体(住友化学株式会社制bondfast7l)4质量％后的组合物(热变形温度235℃、熔点280℃)组成的值。少量添加了这些玻璃纤维30％强化的pps树脂以及其中含有缩水甘油基的弹性体后的物质均为维卡软化温度140℃以上。

关于pps树脂，如折线c所示，在由玻璃纤维30质量％强化的pps树脂组合物组成的成型品的接合处，在照射时间超过0分钟(尤其是在2分钟以上)的区域中可确保一定的接合强度。此外，将由pps树脂中少量添加玻璃纤维30质量％和含有缩水甘油基的弹性体后的组合物组成的成型品进行接合了的物质如测定值d所示，在照射时间2分钟时，与折线c进行比较，即使在加热温度低的条件下进行加压，接合强度也会显著增加。

图6为表示pom树脂组合物的照射时间与接合强度的关系的曲线图。作为第一成型品以及第二成型品而使用以下所记载的pom由树脂组合物组成的接合试验片，并按照图1a至图1c中所说明的一系列的工序，向接合试验片的接合区域照射波长172nm、照度6mw/cm²的真空紫外光，从照射结束起至5分钟以内进行接合试验片的定位，在温度140℃以及压力15mpa下加热以及加压1小时来互相接合。之后，基于iso527-1，2并利用拉伸试验机来对接合了的接合试验器的接合强度进行测量。

折线e为，第一成型品以及第二成型品均为通过在pom树脂(宝理塑料株式会社制duracon(注册商标)m90-44)中添加了聚氨基甲酸酯树脂(大日精化工业株式会社制resaminep-4088)13质量％后的组合物(热变形温度82℃、熔点165℃)组成的值。该pom树脂组合物的维卡软化温度在140℃以上。

关于由pom树脂组合物组成的成型品，如折线e所示，照射时间超过0分的区域中可确保一定的接合强度，照射时间7分钟时，可获得特别高的接合强度。

在图7中，作为第一成型品以及第二成型品而使用以下所记载的由lcp树脂组合物组成的接合试验片，并按照图1a至图1c中所说明了的一系列的工序，向接合试验片的接合区域照射波长172nm、照度6mw/cm²的真空紫外光，从照射结束起至5分钟以内进行接合试验片的定位，在温度120℃以及压力15mpa下加热以及加压1小时来互相接合。之后，基于iso527-1，2并利用拉伸试验机来对接合了的接合试验器的接合强度进行测量。

折线f为，第一成型品以及第二成型品均为通过由玻璃纤维30质量％将熔点约280℃的液晶聚合物(lcp)强化了的组合物(热变形温度240℃、熔点280℃)组成的值。该lcp组合物的维卡软化温度在140℃以上。

关于lcp由树脂组合物组成的成型品，如折线f所示，与由pps树脂组合物组成的成型品同样地，照射时间超过0分钟的区域中可确保一定的接合强度，在照射时间7分钟时，可获得特别高的接合强度。

作为比较例而针对仅向第一成型品、第二成型品的其中一个照射紫外线的情况进行了讨论。在此，除了仅对第一成型品进行紫外光的照射而不对第二成型品进行照射的情况以外，与图4中的折线a相同，第一成型品以及第二成型品均使用由玻璃纤维30质量％而强化了的聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)树脂(wintechpolymer株式会社制duranex(注册商标)3300)树脂，在照射波长172nm、照度6mw/cm²的真空紫外光2分钟之后，在5分钟以内进行定位，之后，在温度120℃以及压力30mpa下进行加热以及加压并维持1小时，接合强度为0mpa。即、可确认出紫外光仅向第一成型品与第二成型品的其中一个的照射无法获得充分的接合。

符号说明

101第一成型品；

102第二成型品；

31第一冲压部件；

32第二冲压部件。