(57)【要約】【課題】アクリル等の樹脂とガラスに紫外線による表面改質を施すと共に接着剤を用いてこれらを接着するにあたり、添加剤を添加せずに接着強度を２倍程度向上させた接着方法およびその方法によって接着を行った光学部品を提供する。【解決手段】アクリル樹脂とガラスからなる光学部品の接着方法であって、アクリル樹脂および／またはガラスの表面を波長１７０〜１９０ｎｍの紫外域エキシマレーザ光で少なくとも１回表面改質し、表面改質した箇所に接着剤を塗布し、アクリル樹脂およびガラスを接合することを特徴とする光学部品の接着方法。また、この接着方法によってアクリル樹脂とガラスを接合したことを特徴とする光学部品。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル樹脂とガラスからなる光学部品の接着方法であって、
前記アクリル樹脂および／または前記ガラスの表面を波長１７０〜１９０ｎｍの紫外域エキシマレーザ光で少なくとも１回表面改質し、
前記表面改質した箇所に接着剤を塗布し、前記アクリル樹脂および前記ガラスを接合することを特徴とする光学部品の接着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接着方法によってアクリル樹脂とガラスを接合したことを特徴とする光学部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクリル樹脂等の樹脂とガラスの接着技術に係り、特に、接着強度を改善した接着方法およびその接着方法を用いた光学部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学部品には、ミラー、照明ランプの拡大鏡、カメラ用のレンズその他の部品、反射光・太陽光などの光を調整する調光板、ガラスに貼付されるフィルム等があげられる。これらの部品は、冬期と夏期の極端な温度差や、振動、経年変化などにより、ガタや剥がれ等が生じてしまい、本来の支持機能、反射機能、調光機能等の役目を果たさなくなってしまう虞がある。そのため、従来、アクリルやポリイミド、ポリプロピレン等の有機化合物からなる樹脂や、二酸化ケイ素であるガラスの表面に紫外線を照射させて表面改質し、接着強度を上げる技術が知られている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、ガラスの接合部に波長１７２ｎｍ以下の紫外線を照射させ、この接合部にアルコキシドに微粉末を分散させた液体を塗布し、その後、ガラス同士を接触固定させて再度波長１７２ｎｍ以下の紫外線を照射させることで被照射部をガラス層に変化させる技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、ポリパラバン酸フィルムに紫外線を照射し、接着層を介して、または介さずに、銅箔等と接合して積層体とする技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、ポリフェニレンサルファイド成形品を紫外線照射した後、接着剤を介して各ポリフェニレンサルファイド成形品の照射面を接着する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、アラミド樹脂部材の接合前に波長１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの紫外光を照射して部材の接合面を酸化して表面改質し、接着剤による接合強度を高める技術が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、真空排気後水蒸気のみが導入された雰囲気中で波長１７２〜１２６ｎｍの真空紫外光を、化学エッチング処理および真空紫外光の照射のいずれもが行われておらず且つポリイミド化合物により構成されたプラスチック表面に照射し、接着性を改良する技術が開示されている。
【０００８】
非特許文献１および２には、エキシマレーザを照射させて、プラスチック表面の末端原子Ｈ、Ｏ、Ｃｌ、Ｆ等を脱落させて表面改質する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２１２６１３号公報
【特許文献２】特開平４−５５４３８号公報
【特許文献３】特許２６１４９２３号公報
【特許文献４】特許３３１３７８８号公報
【特許文献５】特許４７６９９３４号公報
【非特許文献１】エキシマレーザーによるプラスチックの表面改質、レーザー研究１９９９年９月第６０５頁〜第６１１頁
【非特許文献２】エキシマ光による表面処理、表面技術  第４９０頁〜第４９６頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の種々の技術開発によって、接着剤を用いることなく光照射のみによる所謂オプティカルコンタクトによってアクリル樹脂とガラスの表面改質を行ってこれらを接合することも可能となり、アクリル樹脂とガラスとが接合された各種光学部品の製造も実用化されていた。
【００１１】
しかしながら、アクリル樹脂とガラスは熱膨張率が異なるため、変化する温度環境下や振動環境下に対応させるため、製造の過程で、−４０度から＋７０度の環境試験を行って接着強度を検証しており、この環境試験の過程で両者の熱膨張率の差異に起因して剥離、破損が生じることがわかり、光学部品としてはオプティカルコンタクトを使用することが困難であることが分かった。
【００１２】
これに対して、アクリル等の樹脂とガラスとを接合させる場合、ＵＶ硬化型のエポキシ系、ウレタン系等の接着剤を介在させ、樹脂またはガラスの接着面に、あらかじめ中心波長３６５ｎｍ程度の紫外レーザを照射し表面改質させ、樹脂とガラスとの間に接着剤を介在させた状態で樹脂とガラスとを接合させることで、オプティカルコンタクトでは不十分であった変化する温度環境下や振動環境下での使用に耐久性を持たせることもできる。また、接着剤の強度を上げるために、一般的にはシランカップリング剤を接着剤に添加させ、樹脂や、ガラスの接着面にコートする方法が挙げられる。
【００１３】
しかしながら、接着剤にシランカップリング剤を添加する方法では、添加の工程が増えるので作業の手間が大変掛かってしまう。また、接着剤の強度向上効果はせいぜい２０〜３０％程度で少ない。さらに、接着剤に他成分をブレンドするので、接着剤の寿命が短くなり、大量の作り置きができず、その都度調製しなければならない。さらには、アウトガスが発生してしまい、光学部品を汚染してしまう可能性があるという問題があった。
【００１４】
オプティカルコンタクト技術に着目して、プラズマなどのレーザ光線以外で接着面を表面改質させる方法も考えられるが、アクリル等の樹脂が変色、光学的劣化を生じてしまう可能性があり、採用することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、アクリル等の樹脂とガラスに紫外線による表面改質を施すと共に接着剤を用いてこれらを接着するにあたり、シランカップリング剤等の添加剤を添加せずに接着強度を２倍程度向上させた接着方法およびその方法によって接着を行った光学部品を提供することを目的としている。
【００１６】
本発明者らが鋭意検討した結果、アクリル樹脂とガラスを接着剤で接着させるときの接着強度を明確に２倍程度あげるために、アクリル樹脂および／またはガラスの表面を所定のエネルギーの紫外域のエキシマレーザ光で所定の回数にて表面改質させ、その上に接着剤を塗布し、接着剤とアクリル樹脂又はガラスとを接合させることで、本発明の目的を達成できることが分かった。
【００１７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、アクリル樹脂とガラスからなる光学部品の接着方法であって、アクリル樹脂および／または前記ガラスの表面を波長１７０〜１９０ｎｍの紫外域エキシマレーザ光で少なくとも１回表面改質し、表面改質した箇所に接着剤を塗布し、アクリル樹脂およびガラスを接合することを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、光学部品であって、請求項１に記載の接着方法によってアクリル樹脂とガラスを接合したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、アクリル樹脂および／またはガラスに紫外線による表面改質を施すと共に接着剤を用いてこれらを接着するにあたり、シランカップリング剤等の添加剤を添加せずに接着強度を２倍程度向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のアクリル樹脂とガラスの接合状態を示す模式断面図である。
【図２】実施例における試験方法を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、アクリル樹脂とガラスを接着剤で接着させるときに、アクリル樹脂および／またはガラスの表面を所定のエネルギーの紫外域のエキシマレーザ光で所定の回数にて表面改質させ、その上に接着剤を塗布し、接着剤とアクリル樹脂および／またはガラスとの接着強度を２倍程度に上げたアクリル樹脂とガラスからなる光学部品の接着方法である。
【００２２】
本発明の光学部品とは、カメラ、測量機、自動車、ブルドーザー等の重機、装甲車等に用いられる部品であってもよく、アクリル樹脂とガラスを組み合わせた光学部品のことである。
【００２３】
本発明において接合する部材は、二酸化ケイ素を主体とするガラス材と、アクリル樹脂材を対象としており、特に、カメラ車両用の光学部材に用いられるような、透明であり、接着剤の成分によって侵されないものが選択される。アクリル樹脂の他にメタクリル樹脂も使用可能であり、限定されない。
【００２４】
本発明における接着剤は、通常ガラス材やアクリル樹脂材に使用されるものが選択され、光学部品という特性上、これらの部材を侵さないものが選択される。接着剤としては、ガラスとアクリル板を接着する一般的なものが使用される。
【００２５】
本発明においては、アクリル樹脂および／またはガラスの表面に照射する紫外域のエキシマレーザ光は、波長が１７０〜１９０ｎｍであることが好ましく、特に、１７０〜１８０ｎｍであることが好ましい。実施例では、１７２ｎｍのレーザ光を用いた。
【００２６】
また、本発明の実施例においては、エキシマレーザ光は、エネルギーが約８３ｍＪ／ｃｍ２のレーザ光（１回照射あたり）を使用した。
【００２７】
図１に示すように、本発明の光学部品１は、アクリル樹脂２と、ガラス３と、両者を接着する接着剤層４からなり、アクリル樹脂２は、アクリル樹脂の非改質部分である２０と、エキシマレーザ光の照射による改質部分２１で構成されている。また、ガラス３は、ガラスの非改質部分である３０と、エキシマレーザ光の照射による改質部分３１で構成されている。
【００２８】
図示は省略したが、アクリル樹脂２のみ、あるいはガラス３のみにエキシマレーザ光の照射を行っても良いが、強度の面から両方に照射を行うことが好ましい。
【００２９】
図１に示す光学部品１は、アクリル樹脂２およびガラス３の両方またはどちらか一方の表面を洗浄し、所定のエネルギーおよび波長の紫外域エキシマレーザを複数回照射して表面改質した後、改質した箇所に接着剤を塗布し、両者を接合させることで得られる。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例および比較例によって本発明をさらに詳細に説明する。
のアクリル樹脂板およびガラス板を用意し、下記の条件で紫外域のエキシマレーザ光を照射し、接着剤を塗布して、図２に示すように互い違いになるように両者を接合、乾燥して、試験用接合部材を作製した。この接合部材は、表１のとおり照射を行った複数個作製した。  
【００３１】
（エキシマレーザ光照射条件）
照射させる紫外線の波長：１７２ｎｍ
照射エネルギー量：約８３ｍＪ／ｃｍ２（１回照射あたり）
上記レーザ光を、接合部に所定の回数往復させることで照射して合計エネルギーが下記表１になるようにした。
【００３２】
【表１】
2019177635.tif 000003
【００３３】
この試験用接合部材を、図２に示すように逆の方向に引っ張り、接合部の破断時の強度を測定した。
【００３４】
６回照射（３往復）で接着サンプルを作製しその強度を測定すると１４２１．２（Ｎ）で、試験サンプルの強度のバラつきも抑制されて、未処理時よりも約１．９倍強度向上した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
アクリル樹脂とガラスを接合させた光学部品であって、過酷な温度変化の環境下や振動環境下で使用するものに有望である。
【符号の説明】
【００３６】
１：光学部品
２：アクリル樹脂
２０：アクリル樹脂
２１：アクリル樹脂表面改質部
３：ガラス
３０：ガラス
３１：ガラス表面改質部
４：接着剤層
５：テスト用アクリル樹脂材
６：テスト用ガラス材
【図１】
2019177635.tif 000004
【図２】
2019177635.tif 000005