ガラス製部材の接着方法及びガラス製部材の接合体
【課題】接合体に熱歪みが発生することを抑制しつつ作業性の良好なガラス製部材の接着方法と、簡便に作製可能でありながら熱歪みの抑制されたガラス製部材の接合体とを提供することを課題としている。
【解決手段】２以上のガラス製部材を接着させるガラス製部材の接着方法であって、接着させる前記ガラス製部材の間に樹脂製部材を配した状態とし、前記ガラス製部材の内の少なくとも一方の背面側から該ガラス製部材を透過させて前記樹脂製部材にレーザー光を照射することによって該樹脂製部材を熱溶融させ、該熱溶融された前記樹脂製部材で前記接着を実施することを特徴とするガラス製部材の接着方法などを提供する。
【解決手段】２以上のガラス製部材を接着させるガラス製部材の接着方法であって、接着させる前記ガラス製部材の間に樹脂製部材を配した状態とし、前記ガラス製部材の内の少なくとも一方の背面側から該ガラス製部材を透過させて前記樹脂製部材にレーザー光を照射することによって該樹脂製部材を熱溶融させ、該熱溶融された前記樹脂製部材で前記接着を実施することを特徴とするガラス製部材の接着方法などを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２以上のガラス製部材を接着させるガラス製部材の接着方法及び２以上のガラス製部材が接着されてなるガラス製部材の接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス製の部材は種々の用途に用いられており、例えば、ガラス板などのガラス製部材は、建築・インテリア分野のみならずフラットディスプレイなどの電気製品にも広く用いられている。
このガラス板は、単独で使用される以外に、２枚を貼り合わせて用いられる場合がある。
例えば、プラズマディスプレイパネルにおいては、前面側と背面側との２枚のガラス板の間に蛍光体を収容させてプラズマ放電によって発光させるべく、この２枚のガラス板を僅かな間隙を設けて配置するとともにガラス板の外周部を低融点ガラスで封着させることが行われている。
すなわち、低融点ガラスフリットを熱溶融させて、２枚のガラス板をその外周部で接着することが行われている。
【０００３】
また、従来、防火や断熱などを目的として、２枚のガラス板を貼り合わせた合せガラスが建物の窓や扉の一部を構成すべく用いられており、下記特許文献１には、装飾性を付与した合せガラスを作製すべく２枚のガラス板の間に金属箔を挟んだ状態で誘導加熱を実施してガラス板の内側を溶融させて溶着させる方法が記載されている。
【０００４】
しかし、このような接着方法は、ガラスが溶融可能な温度にまでガラス板が加熱されることになるため接着後のプラズマディスプレイパネルや合せガラスといったガラス製部材の接合体に歪みが生じるおそれを有する。
【０００５】
なお、合せガラスにおいては、上記のような方法だけではなく、２枚のガラス板の間に接着剤を塗布したプラスチックフィルムを挟んで、この接着剤によってガラス板／プラスチックフィルム／ガラス板の接着一体化を行う方法がその作製方法として採用されたりもしている。
このようにして接着剤を利用してガラス板を貼り合せれば熱による歪みが接合体に発生することを抑制させることができる。
しかし、接着剤による接着は、一般的に長い時間を要する上に、接着剤から発生する揮発性有機成分（ＶＯＣ）への対策が必要となることが多く良好なる作業性を確保することが難しい。
【０００６】
すなわち、従来のガラス板の接着方法は、得られる接合体に熱歪みが発生することを抑制しつつ良好なる作業性を確保することが困難であるという問題を有している。
なお、得られる接合体に熱歪みが発生することを抑制しつつ良好なる作業性を確保することが困難であるという問題は、板状のガラス製部材のみならず種々の形状のガラス製部材に共通する問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−５６４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、接合体に熱歪みが発生することを抑制しつつ作業性の良好なガラス製部材の接着方法と、簡便に作製可能でありながら熱歪みの抑制されたガラス製部材の接合体とを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ガラス製部材の接着方法にかかる本発明は、２以上のガラス製部材を接着させるガラス製部材の接着方法であって、接着させる前記ガラス製部材の間に樹脂製部材を配した状態とし、前記ガラス製部材の内の少なくとも一方の背面側から該ガラス製部材を透過させて前記樹脂製部材にレーザー光を照射することによって該樹脂製部材を熱溶融させ、該熱溶融された前記樹脂製部材で前記接着を実施することを特徴としている。
【００１０】
また、ガラス製部材の接合体にかかる本発明は、２以上のガラス製部材が接着されてなるガラス製部材の接合体であって、前記ガラス製部材の間に樹脂製部材が配された状態で、前記ガラス製部材の内の少なくとも一方の背面側から該ガラス製部材を透過させて前記樹脂製部材にレーザー光が照射されることによって該樹脂製部材が熱溶融され、該熱溶融された前記樹脂製部材でガラス製部材の前記接着が施されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては樹脂製部材を熱溶融させて、該樹脂製部材でガラス製部材の接着が行われる。
そして、樹脂製部材は、通常、ガラスを溶融状態にさせる温度よりも低温で溶融可能となる。
しかも、本発明においてはガラス製部材を透過させたレーザー光により樹脂製部材が直接加熱されて接着が行われる。
したがって、本発明のガラス製部材の接着方法によれば、ガラス製部材が高温に加熱されることを抑制しつつ接着を行うことができる。
しかも、レーザー光によって短時間に加熱・接着が行われ、接着剤を用いる従来の方法に比べて、簡便に接着を実施することができる。
すなわち、本発明によれば、接合体に熱歪みが発生されることを抑制しつつも簡便なる方法で実施可能なガラス製部材の接着方法と、簡便に作製可能でありながら熱歪みの抑制されたガラス製部材の接合体とが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態のガラス製部材の接合体製造方法を示す側面図。
【図２】他実施形態のガラス製部材の接合体製造方法を示す側面図。
【図３】他実施形態のガラス製部材の接合体製造方法を示す側面図。
【図４】他実施形態のガラス製部材の接合体製造方法を示す側面図。
【図５】他実施形態のガラス製部材の接合体製造方法を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について（添付図面に基づき）説明する。
まず、第１の形態として、表面に樹脂被覆が施された２枚のガラス板を接着させてガラス板接合体（以下、単に「接合体」ともいう）を作製する方法を説明する。
【００１４】
図１は、ガラス製部材の接着方法を示す側面図であり、符号１０ａ、１０ｂが表面コートガラス板を表しており、符合５０がレーザー光を表している。
この図１にも示されているように、本実施形態における前記表面コートガラス板１０ａ、１０ｂは、板形状のガラス製部材１１ａ、１１ｂ（以下、「ガラス板１１ａ」、「ガラス板１１ｂ」ともいう）と、このガラス板１１ａ、１１ｂの表面を覆う被覆材１２ａ、１２ｂとによって構成されている。
【００１５】
このガラス板１１ａ、１１ｂは特にその素材が限定されるものではなく、例えば、「テンパックス」の商品名で市販されている硬質ホウケイ酸ガラス製板ガラス、「バイコール」の商品名で市販されている９６％シリカガラス製板ガラス、「パイレックス」の商品名で市販されているホウケイ酸ガラス製板ガラス、「ＯＡ１０」として市販の無アルカリガラス製板ガラス、「ＡＦ４５」の商品名で市販されているアルミノホウケイ酸ガラス製板ガラス、「Ｄ２６３」として市販のバリウムホウケイ酸ガラス製板ガラスをはじめとして、鉛アルカリガラス製板ガラス、ソーダ石灰ガラス製板ガラス、石英ガラス製板ガラスを用いることができる。
【００１６】
なお、図１（ｃ）にも示されているように、本実施形態においては上下に重ね合わせた表面コートガラス板１０ａ、１０ｂの被覆材１２ａ、１２ｂを互いに当接させた状態で、その接触界面において被覆材１２ａ、１２ｂを溶融させて接着が行われる。
そして、その際には、一方の表面コートガラス板１０ａの背面側からレーザー光５０が照射されて、このレーザー光５０をこの表面コートガラス板１０ａの内部を通過させることが行われるため、少なくとも、このレーザー光５０を通過させる側のガラス板１１ａについては、レーザー光の波長に対して３０％以上の光線透過率を有していることが好ましく、特には、５０％以上の光線透過率を有していることが好ましい。
【００１７】
なお、「光線透過率」は、下記式（１）によって求められる値である。
透過光強度÷入射光強度×１００％ ・・・（１）
（ただし、「入射光強度」は、「照射光強度−表面反射光強度」によって求められる。）
【００１８】
前記被覆材１２ａ、１２ｂも特にその構成成分を限定するものではないが、ベースとなる樹脂成分が熱可塑性樹脂であることが好ましい。
この熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、トリアセチルセルロース、ノルボルネン樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、シクロオレフィンポリマー、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などを採用することができる。
【００１９】
また、前記被覆材１２ａ、１２ｂを構成させる成分には上記例示のもの以外の他の成分を含有させることができ、この“他成分”としては、例えば、上記以外の熱可塑性樹脂や、あるいは熱硬化性樹脂といった樹脂成分が挙げられる。
さらには、酸化防止剤、難燃剤、架橋剤、光安定剤、顔料、充填材などの添加剤を挙げることができる。
【００２０】
なお、上記のような成分からなる樹脂組成物は、これを有機溶媒で液状化してワニス化したり、あるいは、熱溶融させたりして塗工可能な状態として前記被覆材１２ａ、１２ｂの形成に用いることができ、例えば、前記ガラス板１１ａ、１１ｂの表面に前記ワニスを塗布、乾燥させて前記被覆材１２ａ、１２ｂを形成させることができる。
【００２１】
このワニスの作製に用いる有機溶媒としては、被覆材の形成に用いる樹脂成分の種類にもよるが、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソプチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、塩化メチレン、塩化エチレン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン系溶媒、トルエン、ベンゼン、フェノール等の芳香族系溶媒などが挙げられる。
【００２２】
なお、前記被覆材１２ａ、１２ｂは、それぞれ、単層である必要はなく、例えば、異なる樹脂組成物によって２層以上の積層構造とすることもできる。
例えば、前記熱可塑性樹脂が用いられてなる樹脂フィルムを接着剤でガラス板の表面に接着して、接着層とフィルム層との積層構造を有する被覆材を形成させることも可能である。
なお、ワニスをガラス板に塗布乾燥させる場合や、この接着層を形成させる場合においては、ガラス板と被覆材との接着をより強固なものとし得る点において、予めガラス板表面をカップリング剤で処理しておくことが好ましい。
【００２３】
このカップリング剤処理に用いるカップリング剤としては、ガラス板の表面に被覆される被覆材の樹脂成分の種類などにもよるが、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤などのカップリング剤であれば、例えば、アミノ系カップリング剤、エポキシ系カップリング剤、イソシアネートカップリング剤、ビニル系カップリング剤、メルカプト系カップリング剤、（メタ）アクリロキシ系カップリング剤等が用いられ得る。
このカップリング剤は、ガラス板の表面に０．００１μｍ以上１０μｍ以下の厚みとなるように塗布されることが好ましく、０．００１μｍ以上２μｍ以下の厚みとなるように塗布されることがさらに好ましい。
【００２４】
また、前記接着層の形成に用いられる接着剤としては、例えば、アクリル系、エポキシ系、シリコーン系、ゴム系など熱、紫外線、電子線等で硬化可能なものが挙げられる。
この接着層の厚みとしては、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上７μｍ以下であることがより好ましい。
接着層の厚みとして、上記の範囲が好ましいのは、ガラス板と樹脂フィルムとの間に優れた接着力を発揮させ得るためである。
【００２５】
その場合には、少なくとも再外層となる部分を、熱可塑性樹脂を用いて形成することでレーザー光５０による接着が容易なものとすることができる。
また、前記ガラス板１１ａ、１１ｂと、この被覆材１２ａ、１２ｂとは、その厚みについても特に限定されるものではなく、それぞれの厚みが同一であっても異なっていてもよい。
そして、前記ガラス板は、通常、２０μｍ〜２０ｍｍの範囲の内から選択され得る。
なお、被覆材１２ａ、１２ｂは、用いる樹脂の種類などによってその硬度や弾性率を変化させるものの、通常、ガラス板に比べるとはるかに軟質で低弾性となる。
したがって、ある程度以上の厚みとすることで作製される接合体をクッション性（耐衝撃性）に優れたものとすることができる。
【００２６】
ガラス板の厚みが上記の範囲の内のいずれかの厚みである場合には、被覆材１２ａ、１２ｂの合計厚みがガラス板の厚みに対して０．４倍以上となるように形成されることで、接合体をクッション性に優れたものとすることができる。
ただし、過度に被覆材１２ａ、１２ｂの厚みを増大させると接合体の熱寸法安定性を低下させるおそれを有する。
したがって、ガラス板の厚みが上記の範囲の内のいずれかの厚みである場合には、被覆材１２ａ、１２ｂの合計厚みはガラス板の厚みに対して４倍以下となるように形成されることが好ましい。
なお、クッション性と熱寸法安定性との両立の観点からは、被覆材の合計厚みを、ガラス板の厚みに対して０．４倍以上３倍以下とすることが好ましく、０．５倍以上２．２倍以下とすることが特に好ましい。
また、必要であれば、２枚のガラス板の内側に位置する側の被覆材の厚みと、外側の被覆材（接合体の表面側）の厚みとを異ならせて接合体を作製することも可能である。
この場合、上記のガラス板の厚みと被覆材の厚みとの比率については、表面コートガラス板１０ａ、１０ｂのそれぞれの上下両方の被覆材の厚みの総合計と、ガラス板の合計厚みとの間において上記のような範囲となっていれば、通常、上記のような効果を期待することができる。
【００２７】
そして、このようなガラス板厚みと被覆材厚みとの関係を有するガラス製部材の接合体は、フレキシブルデバイス、照明、ディスプレイ、太陽電池などに好適なものであり、デバイス作製時におけるハンドリング性や、ロールプロセスなどを勘案した際に求められる屈曲性に優れたものとなる。
【００２８】
なお、この表面コートガラス板１０ａ、１０ｂどうしをレーザー光５０で接着させるのに際して、レーザー光５０のエネルギーを被覆材の溶融に有効に作用させるべく、光吸収剤を用いることもできる。
この光吸収剤としては、例えば、カーボンブラック、フタロシアニン系吸収剤、ナフタロシアニン系吸収剤、ポリメチン系吸収剤、ジフェニルメタン系吸収剤、トリフェニルメタン系吸収剤、キノン系吸収剤、アゾ系吸収剤を挙げることができる。
例えば、波長が８００〜１２００ｎｍのレーザー光を用いる場合であれば、Ｇｅｎｔｅｘ社から「Ｃｌｅａｒｗｅｌｄ」の商品名で市販の光吸収剤を用いることができる。
【００２９】
この光吸収剤は、例えば、有機溶剤などに分散させて塗工液を作製し、表面コートガラス板１０ａ、１０ｂの何れか一方の表面に予め前記塗工液を塗布、乾燥させておくことによって表面コートガラス板１０ａ、１０ｂの接触界面に位置させることができ、この状態でレーザー光５０を照射することによってこの界面においてレーザー光５０のエネルギーを被覆材の溶融に有用な熱エネルギーに効率よく変換させることができる。
また、例えば、レーザー光５０を透過させない下側の表面コートガラス板１０ｂの被覆材１２ｂを構成する樹脂組成物に、予め、この光吸収剤を配合しておくことによっても上記と同様の効果を得ることができる。
なお、通常、塗工液を作製する場合の方が、被覆材を構成する樹脂組成物に配合する場合に比べて使用する光吸収剤の量を節約することができる。
一方で、通常、被覆材を構成する樹脂組成物に配合する場合の方が、塗工液を作製する場合に比べて、塗工に要する手間（塗布、乾燥などの作業）を省くことができ、作業性の観点からは好ましい態様であるといえる。
【００３０】
この表面コートガラス板１０ａ、１０ｂどうしを接着させるべく用いるレーザー光５０としては、特に限定されるものではなく、例えば、半導体レーザー、ファイバーレーザー、フェムト秒レーザー、ＹＡＧレーザーなどの固体レーザー、ＣＯ2レーザーなどのガスレーザーが挙げられる。
これらの内でも、安価で且つ面内均一な強度のレーザー光が得られ易い点においては、半導体レーザーやファイバーレーザーが好ましい。
【００３１】
また、樹脂自身の分解を防止しつつ溶融を促すことが容易である点において、瞬間的に高いエネルギーを投入するパルスレーザーよりも連続波のＣＷレーザー（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−Ｗａｖｅ Ｌａｓｅｒ）の方が好適である。
また、レーザーの出力、パワー密度、スポットサイズ、照射回数、走査速度などは、被覆材の構成成分（樹脂種等）、厚み、光吸収率などから適宜選択され得る。
【００３２】
このレーザー光５０及び前記表面コートガラス板１０ａ、１０ｂを用いた接合体の作製方法を以下により具体的に説明する。
まず、表面コートガラス板１０ａ、１０ｂを作製する方法を説明する。
前記ワニスを用いる場合であれば、例えば、このワニスを調製する工程と、前記ガラス板１２ａ、１２ｂのそれぞれにカップリング剤処理を施す工程と、該カップリング剤処理されたガラス板にワニスを塗布乾燥する工程を実施して表面コートガラス板を作製することができる。
【００３３】
前記ワニスを調製する工程は、ミキサーなどの従来公知の攪拌装置を用いて実施することができ、前記カップリング剤処理を施す工程は、カップリング剤を適度な濃度で含む希釈液を作製し、スプレーコートやディップコートなどの従来公知の塗布方法で前記希釈液をガラス板に対して塗布し、オーブンなどの乾燥機で乾燥させる方法などが挙げられる。
前記ガラス板にワニスを塗布乾燥する工程においては、コンマコーティングやダイコーティング等のコーティング法、フレキソ印刷等の凸版印刷法、ダイレクトグラビア印刷法等の様々な塗工方法が用いられ得る。
【００３４】
また、接着層と樹脂フィルム層とによって被覆材を構成させる場合においては、上記のワニスを調製する工程と同様に接着剤を調製し、カップリング処理が施されたガラス板に、上記のワニスを塗布乾燥する工程と同様にして前記接着剤を塗布し、別途用意した樹脂フィルムとの貼り合せを実施する方法が挙げられる。
あるいは、樹脂フィルム側に接着剤を塗布して、接着層付樹脂フィルムを作製し、これをカップリング処理が施されたガラス板に貼り合せるようにしてもよい。
【００３５】
次いで、このようにして２枚の表面コートガラス板１０ａ、１０ｂを作製し、図１（ａ）に示すように、一方の表面コートガラス板１０ｂを、まずステージ９０上に平置き状態にセットする。
前記光吸収剤を利用する場合であれば、例えば、ディスペンサー、インクジェットプリンター、スクリーン印刷、２流体式、１流体式または超音波式スプレー、スタンパーなどの一般的な手法で、この表面コートガラス板１０ｂの上面に光吸収剤を塗布することができる。
そして、図１（ｂ）に示すように、この表面コートガラス板１０ｂの上にもう一方の表面コートガラス板１０ａを重ね合わせてセットすることで、界面に光吸収剤を配した状態とすることができる。
【００３６】
その後、図１（ｃ）に示すように、この上に重ねた表面コートガラス板１０ａの背面側から、レーザー光５０を照射することでこの２枚の表面コートガラス板１０ａ、１０ｂの接触界面部４０において被覆材を溶融し、溶着箇所２０を形成させる。
しかも、レーザー光５０を照射する位置を、接触界面の面方向に移動させることで接触界面に大面積の溶着箇所２０を形成させることができる。
例えば、集光レンズによって所望のビームサイズに集光されたスポットビームを、所望の溶接箇所に走査照射することで大面積の溶着が可能となる。
または、ガルバノスキャナーによってレーザーヘッドは固定した状態でビームを走査させることも可能であり、更には回折光学素子といった光学素子の使用によって所望の形状にレーザービームを整形し、無走査によって一括して大面積の溶着を実施することも可能である。
このようにして２つのガラス製部材を接着して１つの接合体３０とすることができる。
【００３７】
なお、この溶着をより確実に実施させるべく上側の表面コートガラス板１０ａの上面側から、例えば、板状、四角柱状、円筒状、ボール状の透明ガラス製部材を加圧用の部材として当接させ、下方に向けて加圧しつつ前記溶接を実施させることができる。
このときに加える圧力としては、０．５ｋｇｆ／ｃｍ2以上１００ｋｇｆ／ｃｍ2以下とすることが好ましく、１ｋｇｆ／ｃｍ2以上２０ｋｇｆ／ｃｍ2以下とすることがさらに好ましい。
また、表面コートガラス板１０ａの上面に上記のような部材を直接接触させずに接触界面部４０に圧力を作用させる方法として、アシストガスを吹き付ける方法が挙げられる。
この際、アシストガスの気体種としては、ヘリウム、ネオンなどの不活性ガス、空気、窒素ガスなどが用いられ得る。
【００３８】
アシストガスの吹き付けは、例えば、レーザー光５０の光軸に沿わせて実施してもよく、走査方向前方側または後方側からレーザー光５０の照射地点に向けて実施してもよい。
なお、アシストガスのガス圧は、レーザー光５０の照射地点に０．０１ＭＰａ以上５ＭＰａ未満の圧力が作用する圧力とされることが好ましい。
アシストガスのガス圧が上記のような範囲内であることが好ましいのは、上記範囲未満では、接着性の向上効果を期待することが難しく、上記範囲を超えている場合には、圧力が過大で表面コートガラス板１０ａなどを振動させてしまい、位置ズレなどを発生させるおそれを有するためである。
すなわち、アシストガスのガス圧が上記のような範囲内であることが好ましいのは、位置精度が高く、しかも、強度の高い溶着を実施させ得るためであり、このような観点においては、アシストガスのガス圧は、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ未満であることがさらに好ましい。
【００３９】
上記のようなガラス製部材の接合体３０の製造方法においては、レーザー光５０の照射条件や上記加圧条件を調整して、溶着箇所２０における上側の被覆材１２ａと下側の被覆材１２ｂとの間の界面が消失するような状態で溶着させることが好ましい。
このように界面を消失させることで十分な相溶化がなされ、表面コートガラス板１０ａ、１０ｂ間の接着強度の向上を図ることができる。
また、溶着箇所２０に界面が形成されないため、例えば、光の透過性などを良好なものとすることもできる。
【００４０】
なお、このように界面が消失する程度に十分な加熱を行う場合、被覆材１２ａ、１２ｂを構成する樹脂の種類にもよるが、通常、この接触界面部４０において高くとも３００℃の温度となるようにすればよく、上下のガラス板１１ａ、１１ｂに高い熱を加えることなくこのガラス板１１ａ、１１ｂどうしが被覆材１２ａ、１２ｂで強固に接着された接合体３０を形成させることができる。
しかも、レーザー光５０の照射による簡便な方法でガラス板どうしが強固に接合された接合体を形成させることができる。
【００４１】
このように、本発明によれば、ガラス製部材の接合体を、該接合体に熱歪みを発生させることを抑制させつつ簡便に作製することができる。
なお、本実施形態においては、ガラス製部材としてガラス板を例示しているが、本発明においては、ガラス製部材をガラス板に限定するものではなく、ガラス棒、ガラス球など種々の形態のガラス製部材を採用可能である。
また、本実施形態においては、ガラス製部材の接着に用いる樹脂製部材を、予めガラス板に被覆された被覆材である場合を例示しているが、本発明は、樹脂製部材の使用態様をこのような場合に限定するものではない。
【００４２】
さらには、本実施形態においては、１つの接触界面部４０において溶着を実施して、２枚のガラス板１１ａ、１１ｂを接着する場合を例示しているが、例えば、３枚以上のガラス板を重ね合せて接着を行う場合も本発明の意図する範囲である。
【００４３】
このような、他の実施形態について以下に説明する。
図２〜４は、本発明の第２〜４の実施形態を示す側面図であり、第１の実施形態と同様の構成を示すものには同じ符号を付している。
【００４４】
まず、図２を参照しつつ、第２の実施形態について説明する。
前記第１の実施形態においては、ガラス板１１ａ、１１ｂに予め被覆材１２ａ、１２ｂが被覆された表面コートガラス板１０ａ、１０ｂを用いる場合を説明したが、この第２実施形態においては、樹脂製部材による被覆がなされていないガラス板１１ａ、１１ｂを、樹脂フィルム１２ｃを介して積層し、該樹脂フィルム１２ｃを、上側のガラス板１１ａの背面側から照射したレーザー光５０で溶融させて、その溶融樹脂を上下両方のガラス板１１ａ、１１ｂの表面に接着させることによりガラス板１１ａ、１１ｂどうしを接着させる場合を示したものである。
【００４５】
この第２の実施形態におけるガラス製部材の接着方法では、予め被覆材をガラス板に被覆させておく手間を削減すことができ、工程を簡略化させうる。
一方で、ガラス板１１ａ、１１ｂの接着に用いる樹脂製部材として、樹脂フィルム１２ｃを利用することから、用いる樹脂フィルム１２ｃの種類などによっては作業性の低下を招くおそれを有する。
【００４６】
例えば、第１の実施形態において示したように、ワニスによってガラス板の表面に被覆材を形成させる場合には、その厚みを数μｍの極めて薄いものとすることも容易で、この数μｍ厚みの樹脂製部材がガラス板に担持された状態となることから、その取り扱いに困難性が生じる可能性は低い。
一方で、この第２の実施形態においては、樹脂製部材として、例えば、１０μｍ以下の厚みの樹脂フィルムを用いようとすると、コシが弱すぎるとともに静電気の作用などによって目的としない場所に付着したりしてハンドリングが悪くなるおそれを有する。
そのことを防止すべく、１０μｍを超えるような厚みの厚い樹脂フィルムを用いると、この第２の実施形態では、上下のガラス板のそれぞれ接着させるために、樹脂フィルム全体を軟化（溶融）させる必要があるために投入するエネルギーが多大なものとなるおそれを有する。
【００４７】
すなわち、第２の実施形態におけるガラス製部材の接着方法では、工程数を減少させうる反面、工程に要する手間を増大させるおそれを有する。
この第２の実施形態において、ガラス板１１ａ、１１ｂにカップリング処理を施したり、溶着時において加圧したりすることで接着強度の向上を図り得る点などについては第１の実施形態と同じである。
【００４８】
また、図３に示すように、ガラス板１１ａの表面を樹脂組成物が用いられてなる被覆材１２ａで被覆させた表面コートガラス板１０ａを一方側にのみ用いて、他方をガラス板１１ｂのみとすることもできる。
この第３の実施形態においては、ガラス板の表面に被覆材を被覆する作業を半減させることができるとともに、薄い樹脂フィルムを用いる場合におけるハンドリングの問題も解消可能である。
【００４９】
図４は、３枚以上のガラス板を接着させる接着方法（第４の実施形態）について説明するための側面図であり、この第４実施形態においては、３枚の表面コートガラス板１０ｘ、１０ｙ、１０ｚを用いる点をこれまでの実施形態と相違させている。
そして、これら３枚の表面コートガラス板１０ｘ、１０ｙ、１０ｚを積層させたものに対しては、例えば、この図４に示すように、上下からレーザー光５０’、５０”を照射して一括して接着を行うことができる。
すなわち、最も上位に配されている表面コートガラス板１０ｘと、その下の表面コートガラス板１０ｙとの接触界面部４０’に対して、上位の表面コートガラス板１０ｘの背面側からレーザー光５０’を照射し、溶着部２０’を形成させるとともに、最も下位に配されている表面コートガラス板１０ｚとこの表面コートガラス板１０ｚの上の表面コートガラス板１０ｙとの接触界面部４０”に対して、下位の表面コートガラス板１０ｚの背面側からレーザー光５０”を照射し、溶着部２０”を形成させることができる。
【００５０】
このような接着方法によれば、３枚以上のガラス板を一度に接着させることができる。
なお、このような接着方法を採用するにあたっては、これまでの実施形態のようにステージ上にガラス板を載置してレーザー光の照射を行うのではなく、下方からのレーザー光５０”を照射可能とすべく、３枚の表面コートガラス板１０ｘ、１０ｙ、１０ｚを積層させたものを透明なガラス板６０”上に載置し、このガラス板６０”越しにレーザー光５０”を照射させるようにすればよい。
また、その場合には、上位の表面コートガラス板１０ｘの上方にも同様のガラス板６０’を配置して、下方のガラス板６０”と共働させて溶着時における接触界面部４０’、４０”の加圧を実施させても良い。
【００５１】
また、要すれば、図５に示すように、表面コートガラス板１０ｘと、その下の表面コートガラス板１０ｙとの接触界面部４０’においてレーザー光のエネルギーを一部吸収させるとともに、残部を透過させ、この真ん中の表面コートガラス板１０ｙと下位に配されている表面コートガラス板１０ｚとの接触界面部４０”を同時に溶着させることも可能である（第５実施形態）。
この第５実施形態にかかる方法としては、例えば、下方側の接触界面部４０”に上方側の接触界面部４０’よりも多くの光吸収剤を配する方法などが挙げられる。
【００５２】
なお、この第４、第５の実施形態においても、第３の実施形態と同様に、中央の表面コートガラス板１０ｙを被覆材の設けられていない単なるガラス板に変更して、上下の表面コートガラス板１０ｘ、１０ｚの被覆材を利用して３枚のガラス板の接着を行うことも可能である。
あるいは、中央のみを表面コートガラス板とし、上下の表面コートガラス板１０ｘ、１０ｚを単なるガラス板に変更して、中央の表面コートガラス板の上面側、下面側のそれぞれの被覆材を利用して３枚のガラス板の接着を行うこともできる。
【００５３】
さらに、本発明は、これらの例示によらず種々の改良を施して実施が可能である。
そして、本発明の接着方法によって得られるガラス製部材の接合体は、ガラス製部材どうしの接着強度に優れ、接着時に高い熱が加えられることが抑制されていることから熱歪みが抑制された状態に形成されうる。
【実施例】
【００５４】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
ガラス製部材の接合体を作製するために用いた使用材料は以下の通りである。
１）ガラス板
材質「Ｄ２６３」（ホウケイ酸ガラス、ショット社製）、厚み５０μｍ
２）被覆材
材質「ポリエーテルサルフォン樹脂」
３）光吸収剤「Ｃｌｅａｒｗｅｌｄ ＬＤ１２０Ｃ」（ジェンテックス社製：１００ｎｍ厚みでの９４０ｎｍの波長の光の吸収率４０％）
４）加圧部材（ガラス板）
材質「溶融石英ガラス」
【００５６】
このような使用材料によるガラス部材の接着方法は以下の通り実施した。
まず、２枚のガラス板に対し、片面に前記被覆材が３５μｍ厚みとなるようにして表面コートガラス板を作製した。
次いで、この表面コートガラス板を、前記被覆材どうしを当接させた状態で重ね合わせ、しかも、その接触界面部に前記光吸収剤を１００ｎｍの厚みで配した状態とし、前記加圧部材で３ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で加圧しつつレーザー光を照射して、界面部の溶着を実施した。
具体的には、波長９４０ｎｍ、出力３０Ｗ、スポット径２ｍｍφのレーザースポットを５０ｍｍ／ｓの速度で走査させて溶着を行った。
得られた接合体は一方のガラス板側の被覆材と他方のガラス板側の被覆材との界面が消失された状態となっており、界面部において被覆材を構成している樹脂組成物どうしが十分に相溶化されていることが確認できた。
また、熱歪みなどは見られず、高い接着強度でガラス板どうしが接着されていることが確認できた。
【００５７】
（実施例２）
ガラス製部材の接合体を作製するために用いた使用材料は以下の通りである。
１）ガラス板
材質「Ｄ２６３」（ホウケイ酸ガラス、ショット社製）、厚み５０μｍ
２）被覆材
材質「ポリアリレート樹脂」
３）光吸収剤「Ｃｌｅａｒｗｅｌｄ ＬＤ１２０Ｃ」（ジェンテックス社製：１００ｎｍ厚みでの９４０ｎｍの波長の光の吸収率４０％）
４）加圧部材（ガラス板）
材質「溶融石英ガラス」
【００５８】
このような使用材料によるガラス部材の接着方法は以下の通り実施した。
まず、２枚のガラス板に対し、片面に前記被覆材が３５μｍ厚みとなるようにして表面コートガラス板を作製した。
次いで、この表面コートガラス板を、前記被覆材どうしを当接させた状態で重ね合わせ、しかも、その接触界面部に前記光吸収剤を１００ｎｍの厚みで配した状態とし、前記加圧部材で３ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で加圧しつつレーザー光を照射して、界面部の溶着を実施した。
具体的には、波長９４０ｎｍ、出力５０Ｗ、スポット径２ｍｍφのレーザースポットを３０ｍｍ／ｓの速度で走査させて溶着を行った。
すなわち、被覆材に用いる樹脂種、レーザー出力、レーザースポット走査速度のみを異ならせるのみで、後の条件は実施例１と同じである。
【００５９】
この実施例２によって得られた接合体も、一方のガラス板側の被覆材と他方のガラス板側の被覆材との界面が消失された状態となっており、界面部において被覆材を構成している樹脂組成物どうしが十分に相溶化されていることが確認できた。
また、熱歪みなどは見られず、高い接着強度でガラス板どうしが接着されていることが確認できた。
【００６０】
以上のようなことからも、本発明に係る接着方法は、接合体に熱歪みが発生することを抑制しながらも良好な作業性を有しており、簡便に作製可能でありながら熱歪みの抑制されたガラス製部材の接合体を作製し得ることがわかる。
【符号の説明】
【００６１】
１０ａ、１０ｂ：表面コートガラス板、１１ａ、１１ｂ：ガラス板、１２ａ、１２ｂ：被覆材、２０：溶着部、３０：ガラス製部材の接合体、４０：接触界面部、５０：レーザー光、９０：ステージ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２以上のガラス製部材を接着させるガラス製部材の接着方法及び２以上のガラス製部材が接着されてなるガラス製部材の接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス製の部材は種々の用途に用いられており、例えば、ガラス板などのガラス製部材は、建築・インテリア分野のみならずフラットディスプレイなどの電気製品にも広く用いられている。
このガラス板は、単独で使用される以外に、２枚を貼り合わせて用いられる場合がある。
例えば、プラズマディスプレイパネルにおいては、前面側と背面側との２枚のガラス板の間に蛍光体を収容させてプラズマ放電によって発光させるべく、この２枚のガラス板を僅かな間隙を設けて配置するとともにガラス板の外周部を低融点ガラスで封着させることが行われている。
すなわち、低融点ガラスフリットを熱溶融させて、２枚のガラス板をその外周部で接着することが行われている。
【０００３】
また、従来、防火や断熱などを目的として、２枚のガラス板を貼り合わせた合せガラスが建物の窓や扉の一部を構成すべく用いられており、下記特許文献１には、装飾性を付与した合せガラスを作製すべく２枚のガラス板の間に金属箔を挟んだ状態で誘導加熱を実施してガラス板の内側を溶融させて溶着させる方法が記載されている。
【０００４】
しかし、このような接着方法は、ガラスが溶融可能な温度にまでガラス板が加熱されることになるため接着後のプラズマディスプレイパネルや合せガラスといったガラス製部材の接合体に歪みが生じるおそれを有する。
【０００５】
なお、合せガラスにおいては、上記のような方法だけではなく、２枚のガラス板の間に接着剤を塗布したプラスチックフィルムを挟んで、この接着剤によってガラス板／プラスチックフィルム／ガラス板の接着一体化を行う方法がその作製方法として採用されたりもしている。
このようにして接着剤を利用してガラス板を貼り合せれば熱による歪みが接合体に発生することを抑制させることができる。
しかし、接着剤による接着は、一般的に長い時間を要する上に、接着剤から発生する揮発性有機成分（ＶＯＣ）への対策が必要となることが多く良好なる作業性を確保することが難しい。
【０００６】
すなわち、従来のガラス板の接着方法は、得られる接合体に熱歪みが発生することを抑制しつつ良好なる作業性を確保することが困難であるという問題を有している。
なお、得られる接合体に熱歪みが発生することを抑制しつつ良好なる作業性を確保することが困難であるという問題は、板状のガラス製部材のみならず種々の形状のガラス製部材に共通する問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−５６４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、接合体に熱歪みが発生することを抑制しつつ作業性の良好なガラス製部材の接着方法と、簡便に作製可能でありながら熱歪みの抑制されたガラス製部材の接合体とを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ガラス製部材の接着方法にかかる本発明は、２以上のガラス製部材を接着させるガラス製部材の接着方法であって、接着させる前記ガラス製部材の間に樹脂製部材を配した状態とし、前記ガラス製部材の内の少なくとも一方の背面側から該ガラス製部材を透過させて前記樹脂製部材にレーザー光を照射することによって該樹脂製部材を熱溶融させ、該熱溶融された前記樹脂製部材で前記接着を実施することを特徴としている。
【００１０】
また、ガラス製部材の接合体にかかる本発明は、２以上のガラス製部材が接着されてなるガラス製部材の接合体であって、前記ガラス製部材の間に樹脂製部材が配された状態で、前記ガラス製部材の内の少なくとも一方の背面側から該ガラス製部材を透過させて前記樹脂製部材にレーザー光が照射されることによって該樹脂製部材が熱溶融され、該熱溶融された前記樹脂製部材でガラス製部材の前記接着が施されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては樹脂製部材を熱溶融させて、該樹脂製部材でガラス製部材の接着が行われる。
そして、樹脂製部材は、通常、ガラスを溶融状態にさせる温度よりも低温で溶融可能となる。
しかも、本発明においてはガラス製部材を透過させたレーザー光により樹脂製部材が直接加熱されて接着が行われる。
したがって、本発明のガラス製部材の接着方法によれば、ガラス製部材が高温に加熱されることを抑制しつつ接着を行うことができる。
しかも、レーザー光によって短時間に加熱・接着が行われ、接着剤を用いる従来の方法に比べて、簡便に接着を実施することができる。
すなわち、本発明によれば、接合体に熱歪みが発生されることを抑制しつつも簡便なる方法で実施可能なガラス製部材の接着方法と、簡便に作製可能でありながら熱歪みの抑制されたガラス製部材の接合体とが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態のガラス製部材の接合体製造方法を示す側面図。
【図２】他実施形態のガラス製部材の接合体製造方法を示す側面図。
【図３】他実施形態のガラス製部材の接合体製造方法を示す側面図。
【図４】他実施形態のガラス製部材の接合体製造方法を示す側面図。
【図５】他実施形態のガラス製部材の接合体製造方法を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について（添付図面に基づき）説明する。
まず、第１の形態として、表面に樹脂被覆が施された２枚のガラス板を接着させてガラス板接合体（以下、単に「接合体」ともいう）を作製する方法を説明する。
【００１４】
図１は、ガラス製部材の接着方法を示す側面図であり、符号１０ａ、１０ｂが表面コートガラス板を表しており、符合５０がレーザー光を表している。
この図１にも示されているように、本実施形態における前記表面コートガラス板１０ａ、１０ｂは、板形状のガラス製部材１１ａ、１１ｂ（以下、「ガラス板１１ａ」、「ガラス板１１ｂ」ともいう）と、このガラス板１１ａ、１１ｂの表面を覆う被覆材１２ａ、１２ｂとによって構成されている。
【００１５】
このガラス板１１ａ、１１ｂは特にその素材が限定されるものではなく、例えば、「テンパックス」の商品名で市販されている硬質ホウケイ酸ガラス製板ガラス、「バイコール」の商品名で市販されている９６％シリカガラス製板ガラス、「パイレックス」の商品名で市販されているホウケイ酸ガラス製板ガラス、「ＯＡ１０」として市販の無アルカリガラス製板ガラス、「ＡＦ４５」の商品名で市販されているアルミノホウケイ酸ガラス製板ガラス、「Ｄ２６３」として市販のバリウムホウケイ酸ガラス製板ガラスをはじめとして、鉛アルカリガラス製板ガラス、ソーダ石灰ガラス製板ガラス、石英ガラス製板ガラスを用いることができる。
【００１６】
なお、図１（ｃ）にも示されているように、本実施形態においては上下に重ね合わせた表面コートガラス板１０ａ、１０ｂの被覆材１２ａ、１２ｂを互いに当接させた状態で、その接触界面において被覆材１２ａ、１２ｂを溶融させて接着が行われる。
そして、その際には、一方の表面コートガラス板１０ａの背面側からレーザー光５０が照射されて、このレーザー光５０をこの表面コートガラス板１０ａの内部を通過させることが行われるため、少なくとも、このレーザー光５０を通過させる側のガラス板１１ａについては、レーザー光の波長に対して３０％以上の光線透過率を有していることが好ましく、特には、５０％以上の光線透過率を有していることが好ましい。
【００１７】
なお、「光線透過率」は、下記式（１）によって求められる値である。
透過光強度÷入射光強度×１００％ ・・・（１）
（ただし、「入射光強度」は、「照射光強度−表面反射光強度」によって求められる。）
【００１８】
前記被覆材１２ａ、１２ｂも特にその構成成分を限定するものではないが、ベースとなる樹脂成分が熱可塑性樹脂であることが好ましい。
この熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、トリアセチルセルロース、ノルボルネン樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、シクロオレフィンポリマー、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などを採用することができる。
【００１９】
また、前記被覆材１２ａ、１２ｂを構成させる成分には上記例示のもの以外の他の成分を含有させることができ、この“他成分”としては、例えば、上記以外の熱可塑性樹脂や、あるいは熱硬化性樹脂といった樹脂成分が挙げられる。
さらには、酸化防止剤、難燃剤、架橋剤、光安定剤、顔料、充填材などの添加剤を挙げることができる。
【００２０】
なお、上記のような成分からなる樹脂組成物は、これを有機溶媒で液状化してワニス化したり、あるいは、熱溶融させたりして塗工可能な状態として前記被覆材１２ａ、１２ｂの形成に用いることができ、例えば、前記ガラス板１１ａ、１１ｂの表面に前記ワニスを塗布、乾燥させて前記被覆材１２ａ、１２ｂを形成させることができる。
【００２１】
このワニスの作製に用いる有機溶媒としては、被覆材の形成に用いる樹脂成分の種類にもよるが、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソプチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、塩化メチレン、塩化エチレン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン系溶媒、トルエン、ベンゼン、フェノール等の芳香族系溶媒などが挙げられる。
【００２２】
なお、前記被覆材１２ａ、１２ｂは、それぞれ、単層である必要はなく、例えば、異なる樹脂組成物によって２層以上の積層構造とすることもできる。
例えば、前記熱可塑性樹脂が用いられてなる樹脂フィルムを接着剤でガラス板の表面に接着して、接着層とフィルム層との積層構造を有する被覆材を形成させることも可能である。
なお、ワニスをガラス板に塗布乾燥させる場合や、この接着層を形成させる場合においては、ガラス板と被覆材との接着をより強固なものとし得る点において、予めガラス板表面をカップリング剤で処理しておくことが好ましい。
【００２３】
このカップリング剤処理に用いるカップリング剤としては、ガラス板の表面に被覆される被覆材の樹脂成分の種類などにもよるが、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤などのカップリング剤であれば、例えば、アミノ系カップリング剤、エポキシ系カップリング剤、イソシアネートカップリング剤、ビニル系カップリング剤、メルカプト系カップリング剤、（メタ）アクリロキシ系カップリング剤等が用いられ得る。
このカップリング剤は、ガラス板の表面に０．００１μｍ以上１０μｍ以下の厚みとなるように塗布されることが好ましく、０．００１μｍ以上２μｍ以下の厚みとなるように塗布されることがさらに好ましい。
【００２４】
また、前記接着層の形成に用いられる接着剤としては、例えば、アクリル系、エポキシ系、シリコーン系、ゴム系など熱、紫外線、電子線等で硬化可能なものが挙げられる。
この接着層の厚みとしては、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上７μｍ以下であることがより好ましい。
接着層の厚みとして、上記の範囲が好ましいのは、ガラス板と樹脂フィルムとの間に優れた接着力を発揮させ得るためである。
【００２５】
その場合には、少なくとも再外層となる部分を、熱可塑性樹脂を用いて形成することでレーザー光５０による接着が容易なものとすることができる。
また、前記ガラス板１１ａ、１１ｂと、この被覆材１２ａ、１２ｂとは、その厚みについても特に限定されるものではなく、それぞれの厚みが同一であっても異なっていてもよい。
そして、前記ガラス板は、通常、２０μｍ〜２０ｍｍの範囲の内から選択され得る。
なお、被覆材１２ａ、１２ｂは、用いる樹脂の種類などによってその硬度や弾性率を変化させるものの、通常、ガラス板に比べるとはるかに軟質で低弾性となる。
したがって、ある程度以上の厚みとすることで作製される接合体をクッション性（耐衝撃性）に優れたものとすることができる。
【００２６】
ガラス板の厚みが上記の範囲の内のいずれかの厚みである場合には、被覆材１２ａ、１２ｂの合計厚みがガラス板の厚みに対して０．４倍以上となるように形成されることで、接合体をクッション性に優れたものとすることができる。
ただし、過度に被覆材１２ａ、１２ｂの厚みを増大させると接合体の熱寸法安定性を低下させるおそれを有する。
したがって、ガラス板の厚みが上記の範囲の内のいずれかの厚みである場合には、被覆材１２ａ、１２ｂの合計厚みはガラス板の厚みに対して４倍以下となるように形成されることが好ましい。
なお、クッション性と熱寸法安定性との両立の観点からは、被覆材の合計厚みを、ガラス板の厚みに対して０．４倍以上３倍以下とすることが好ましく、０．５倍以上２．２倍以下とすることが特に好ましい。
また、必要であれば、２枚のガラス板の内側に位置する側の被覆材の厚みと、外側の被覆材（接合体の表面側）の厚みとを異ならせて接合体を作製することも可能である。
この場合、上記のガラス板の厚みと被覆材の厚みとの比率については、表面コートガラス板１０ａ、１０ｂのそれぞれの上下両方の被覆材の厚みの総合計と、ガラス板の合計厚みとの間において上記のような範囲となっていれば、通常、上記のような効果を期待することができる。
【００２７】
そして、このようなガラス板厚みと被覆材厚みとの関係を有するガラス製部材の接合体は、フレキシブルデバイス、照明、ディスプレイ、太陽電池などに好適なものであり、デバイス作製時におけるハンドリング性や、ロールプロセスなどを勘案した際に求められる屈曲性に優れたものとなる。
【００２８】
なお、この表面コートガラス板１０ａ、１０ｂどうしをレーザー光５０で接着させるのに際して、レーザー光５０のエネルギーを被覆材の溶融に有効に作用させるべく、光吸収剤を用いることもできる。
この光吸収剤としては、例えば、カーボンブラック、フタロシアニン系吸収剤、ナフタロシアニン系吸収剤、ポリメチン系吸収剤、ジフェニルメタン系吸収剤、トリフェニルメタン系吸収剤、キノン系吸収剤、アゾ系吸収剤を挙げることができる。
例えば、波長が８００〜１２００ｎｍのレーザー光を用いる場合であれば、Ｇｅｎｔｅｘ社から「Ｃｌｅａｒｗｅｌｄ」の商品名で市販の光吸収剤を用いることができる。
【００２９】
この光吸収剤は、例えば、有機溶剤などに分散させて塗工液を作製し、表面コートガラス板１０ａ、１０ｂの何れか一方の表面に予め前記塗工液を塗布、乾燥させておくことによって表面コートガラス板１０ａ、１０ｂの接触界面に位置させることができ、この状態でレーザー光５０を照射することによってこの界面においてレーザー光５０のエネルギーを被覆材の溶融に有用な熱エネルギーに効率よく変換させることができる。
また、例えば、レーザー光５０を透過させない下側の表面コートガラス板１０ｂの被覆材１２ｂを構成する樹脂組成物に、予め、この光吸収剤を配合しておくことによっても上記と同様の効果を得ることができる。
なお、通常、塗工液を作製する場合の方が、被覆材を構成する樹脂組成物に配合する場合に比べて使用する光吸収剤の量を節約することができる。
一方で、通常、被覆材を構成する樹脂組成物に配合する場合の方が、塗工液を作製する場合に比べて、塗工に要する手間（塗布、乾燥などの作業）を省くことができ、作業性の観点からは好ましい態様であるといえる。
【００３０】
この表面コートガラス板１０ａ、１０ｂどうしを接着させるべく用いるレーザー光５０としては、特に限定されるものではなく、例えば、半導体レーザー、ファイバーレーザー、フェムト秒レーザー、ＹＡＧレーザーなどの固体レーザー、ＣＯ2レーザーなどのガスレーザーが挙げられる。
これらの内でも、安価で且つ面内均一な強度のレーザー光が得られ易い点においては、半導体レーザーやファイバーレーザーが好ましい。
【００３１】
また、樹脂自身の分解を防止しつつ溶融を促すことが容易である点において、瞬間的に高いエネルギーを投入するパルスレーザーよりも連続波のＣＷレーザー（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−Ｗａｖｅ Ｌａｓｅｒ）の方が好適である。
また、レーザーの出力、パワー密度、スポットサイズ、照射回数、走査速度などは、被覆材の構成成分（樹脂種等）、厚み、光吸収率などから適宜選択され得る。
【００３２】
このレーザー光５０及び前記表面コートガラス板１０ａ、１０ｂを用いた接合体の作製方法を以下により具体的に説明する。
まず、表面コートガラス板１０ａ、１０ｂを作製する方法を説明する。
前記ワニスを用いる場合であれば、例えば、このワニスを調製する工程と、前記ガラス板１２ａ、１２ｂのそれぞれにカップリング剤処理を施す工程と、該カップリング剤処理されたガラス板にワニスを塗布乾燥する工程を実施して表面コートガラス板を作製することができる。
【００３３】
前記ワニスを調製する工程は、ミキサーなどの従来公知の攪拌装置を用いて実施することができ、前記カップリング剤処理を施す工程は、カップリング剤を適度な濃度で含む希釈液を作製し、スプレーコートやディップコートなどの従来公知の塗布方法で前記希釈液をガラス板に対して塗布し、オーブンなどの乾燥機で乾燥させる方法などが挙げられる。
前記ガラス板にワニスを塗布乾燥する工程においては、コンマコーティングやダイコーティング等のコーティング法、フレキソ印刷等の凸版印刷法、ダイレクトグラビア印刷法等の様々な塗工方法が用いられ得る。
【００３４】
また、接着層と樹脂フィルム層とによって被覆材を構成させる場合においては、上記のワニスを調製する工程と同様に接着剤を調製し、カップリング処理が施されたガラス板に、上記のワニスを塗布乾燥する工程と同様にして前記接着剤を塗布し、別途用意した樹脂フィルムとの貼り合せを実施する方法が挙げられる。
あるいは、樹脂フィルム側に接着剤を塗布して、接着層付樹脂フィルムを作製し、これをカップリング処理が施されたガラス板に貼り合せるようにしてもよい。
【００３５】
次いで、このようにして２枚の表面コートガラス板１０ａ、１０ｂを作製し、図１（ａ）に示すように、一方の表面コートガラス板１０ｂを、まずステージ９０上に平置き状態にセットする。
前記光吸収剤を利用する場合であれば、例えば、ディスペンサー、インクジェットプリンター、スクリーン印刷、２流体式、１流体式または超音波式スプレー、スタンパーなどの一般的な手法で、この表面コートガラス板１０ｂの上面に光吸収剤を塗布することができる。
そして、図１（ｂ）に示すように、この表面コートガラス板１０ｂの上にもう一方の表面コートガラス板１０ａを重ね合わせてセットすることで、界面に光吸収剤を配した状態とすることができる。
【００３６】
その後、図１（ｃ）に示すように、この上に重ねた表面コートガラス板１０ａの背面側から、レーザー光５０を照射することでこの２枚の表面コートガラス板１０ａ、１０ｂの接触界面部４０において被覆材を溶融し、溶着箇所２０を形成させる。
しかも、レーザー光５０を照射する位置を、接触界面の面方向に移動させることで接触界面に大面積の溶着箇所２０を形成させることができる。
例えば、集光レンズによって所望のビームサイズに集光されたスポットビームを、所望の溶接箇所に走査照射することで大面積の溶着が可能となる。
または、ガルバノスキャナーによってレーザーヘッドは固定した状態でビームを走査させることも可能であり、更には回折光学素子といった光学素子の使用によって所望の形状にレーザービームを整形し、無走査によって一括して大面積の溶着を実施することも可能である。
このようにして２つのガラス製部材を接着して１つの接合体３０とすることができる。
【００３７】
なお、この溶着をより確実に実施させるべく上側の表面コートガラス板１０ａの上面側から、例えば、板状、四角柱状、円筒状、ボール状の透明ガラス製部材を加圧用の部材として当接させ、下方に向けて加圧しつつ前記溶接を実施させることができる。
このときに加える圧力としては、０．５ｋｇｆ／ｃｍ2以上１００ｋｇｆ／ｃｍ2以下とすることが好ましく、１ｋｇｆ／ｃｍ2以上２０ｋｇｆ／ｃｍ2以下とすることがさらに好ましい。
また、表面コートガラス板１０ａの上面に上記のような部材を直接接触させずに接触界面部４０に圧力を作用させる方法として、アシストガスを吹き付ける方法が挙げられる。
この際、アシストガスの気体種としては、ヘリウム、ネオンなどの不活性ガス、空気、窒素ガスなどが用いられ得る。
【００３８】
アシストガスの吹き付けは、例えば、レーザー光５０の光軸に沿わせて実施してもよく、走査方向前方側または後方側からレーザー光５０の照射地点に向けて実施してもよい。
なお、アシストガスのガス圧は、レーザー光５０の照射地点に０．０１ＭＰａ以上５ＭＰａ未満の圧力が作用する圧力とされることが好ましい。
アシストガスのガス圧が上記のような範囲内であることが好ましいのは、上記範囲未満では、接着性の向上効果を期待することが難しく、上記範囲を超えている場合には、圧力が過大で表面コートガラス板１０ａなどを振動させてしまい、位置ズレなどを発生させるおそれを有するためである。
すなわち、アシストガスのガス圧が上記のような範囲内であることが好ましいのは、位置精度が高く、しかも、強度の高い溶着を実施させ得るためであり、このような観点においては、アシストガスのガス圧は、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ未満であることがさらに好ましい。
【００３９】
上記のようなガラス製部材の接合体３０の製造方法においては、レーザー光５０の照射条件や上記加圧条件を調整して、溶着箇所２０における上側の被覆材１２ａと下側の被覆材１２ｂとの間の界面が消失するような状態で溶着させることが好ましい。
このように界面を消失させることで十分な相溶化がなされ、表面コートガラス板１０ａ、１０ｂ間の接着強度の向上を図ることができる。
また、溶着箇所２０に界面が形成されないため、例えば、光の透過性などを良好なものとすることもできる。
【００４０】
なお、このように界面が消失する程度に十分な加熱を行う場合、被覆材１２ａ、１２ｂを構成する樹脂の種類にもよるが、通常、この接触界面部４０において高くとも３００℃の温度となるようにすればよく、上下のガラス板１１ａ、１１ｂに高い熱を加えることなくこのガラス板１１ａ、１１ｂどうしが被覆材１２ａ、１２ｂで強固に接着された接合体３０を形成させることができる。
しかも、レーザー光５０の照射による簡便な方法でガラス板どうしが強固に接合された接合体を形成させることができる。
【００４１】
このように、本発明によれば、ガラス製部材の接合体を、該接合体に熱歪みを発生させることを抑制させつつ簡便に作製することができる。
なお、本実施形態においては、ガラス製部材としてガラス板を例示しているが、本発明においては、ガラス製部材をガラス板に限定するものではなく、ガラス棒、ガラス球など種々の形態のガラス製部材を採用可能である。
また、本実施形態においては、ガラス製部材の接着に用いる樹脂製部材を、予めガラス板に被覆された被覆材である場合を例示しているが、本発明は、樹脂製部材の使用態様をこのような場合に限定するものではない。
【００４２】
さらには、本実施形態においては、１つの接触界面部４０において溶着を実施して、２枚のガラス板１１ａ、１１ｂを接着する場合を例示しているが、例えば、３枚以上のガラス板を重ね合せて接着を行う場合も本発明の意図する範囲である。
【００４３】
このような、他の実施形態について以下に説明する。
図２〜４は、本発明の第２〜４の実施形態を示す側面図であり、第１の実施形態と同様の構成を示すものには同じ符号を付している。
【００４４】
まず、図２を参照しつつ、第２の実施形態について説明する。
前記第１の実施形態においては、ガラス板１１ａ、１１ｂに予め被覆材１２ａ、１２ｂが被覆された表面コートガラス板１０ａ、１０ｂを用いる場合を説明したが、この第２実施形態においては、樹脂製部材による被覆がなされていないガラス板１１ａ、１１ｂを、樹脂フィルム１２ｃを介して積層し、該樹脂フィルム１２ｃを、上側のガラス板１１ａの背面側から照射したレーザー光５０で溶融させて、その溶融樹脂を上下両方のガラス板１１ａ、１１ｂの表面に接着させることによりガラス板１１ａ、１１ｂどうしを接着させる場合を示したものである。
【００４５】
この第２の実施形態におけるガラス製部材の接着方法では、予め被覆材をガラス板に被覆させておく手間を削減すことができ、工程を簡略化させうる。
一方で、ガラス板１１ａ、１１ｂの接着に用いる樹脂製部材として、樹脂フィルム１２ｃを利用することから、用いる樹脂フィルム１２ｃの種類などによっては作業性の低下を招くおそれを有する。
【００４６】
例えば、第１の実施形態において示したように、ワニスによってガラス板の表面に被覆材を形成させる場合には、その厚みを数μｍの極めて薄いものとすることも容易で、この数μｍ厚みの樹脂製部材がガラス板に担持された状態となることから、その取り扱いに困難性が生じる可能性は低い。
一方で、この第２の実施形態においては、樹脂製部材として、例えば、１０μｍ以下の厚みの樹脂フィルムを用いようとすると、コシが弱すぎるとともに静電気の作用などによって目的としない場所に付着したりしてハンドリングが悪くなるおそれを有する。
そのことを防止すべく、１０μｍを超えるような厚みの厚い樹脂フィルムを用いると、この第２の実施形態では、上下のガラス板のそれぞれ接着させるために、樹脂フィルム全体を軟化（溶融）させる必要があるために投入するエネルギーが多大なものとなるおそれを有する。
【００４７】
すなわち、第２の実施形態におけるガラス製部材の接着方法では、工程数を減少させうる反面、工程に要する手間を増大させるおそれを有する。
この第２の実施形態において、ガラス板１１ａ、１１ｂにカップリング処理を施したり、溶着時において加圧したりすることで接着強度の向上を図り得る点などについては第１の実施形態と同じである。
【００４８】
また、図３に示すように、ガラス板１１ａの表面を樹脂組成物が用いられてなる被覆材１２ａで被覆させた表面コートガラス板１０ａを一方側にのみ用いて、他方をガラス板１１ｂのみとすることもできる。
この第３の実施形態においては、ガラス板の表面に被覆材を被覆する作業を半減させることができるとともに、薄い樹脂フィルムを用いる場合におけるハンドリングの問題も解消可能である。
【００４９】
図４は、３枚以上のガラス板を接着させる接着方法（第４の実施形態）について説明するための側面図であり、この第４実施形態においては、３枚の表面コートガラス板１０ｘ、１０ｙ、１０ｚを用いる点をこれまでの実施形態と相違させている。
そして、これら３枚の表面コートガラス板１０ｘ、１０ｙ、１０ｚを積層させたものに対しては、例えば、この図４に示すように、上下からレーザー光５０’、５０”を照射して一括して接着を行うことができる。
すなわち、最も上位に配されている表面コートガラス板１０ｘと、その下の表面コートガラス板１０ｙとの接触界面部４０’に対して、上位の表面コートガラス板１０ｘの背面側からレーザー光５０’を照射し、溶着部２０’を形成させるとともに、最も下位に配されている表面コートガラス板１０ｚとこの表面コートガラス板１０ｚの上の表面コートガラス板１０ｙとの接触界面部４０”に対して、下位の表面コートガラス板１０ｚの背面側からレーザー光５０”を照射し、溶着部２０”を形成させることができる。
【００５０】
このような接着方法によれば、３枚以上のガラス板を一度に接着させることができる。
なお、このような接着方法を採用するにあたっては、これまでの実施形態のようにステージ上にガラス板を載置してレーザー光の照射を行うのではなく、下方からのレーザー光５０”を照射可能とすべく、３枚の表面コートガラス板１０ｘ、１０ｙ、１０ｚを積層させたものを透明なガラス板６０”上に載置し、このガラス板６０”越しにレーザー光５０”を照射させるようにすればよい。
また、その場合には、上位の表面コートガラス板１０ｘの上方にも同様のガラス板６０’を配置して、下方のガラス板６０”と共働させて溶着時における接触界面部４０’、４０”の加圧を実施させても良い。
【００５１】
また、要すれば、図５に示すように、表面コートガラス板１０ｘと、その下の表面コートガラス板１０ｙとの接触界面部４０’においてレーザー光のエネルギーを一部吸収させるとともに、残部を透過させ、この真ん中の表面コートガラス板１０ｙと下位に配されている表面コートガラス板１０ｚとの接触界面部４０”を同時に溶着させることも可能である（第５実施形態）。
この第５実施形態にかかる方法としては、例えば、下方側の接触界面部４０”に上方側の接触界面部４０’よりも多くの光吸収剤を配する方法などが挙げられる。
【００５２】
なお、この第４、第５の実施形態においても、第３の実施形態と同様に、中央の表面コートガラス板１０ｙを被覆材の設けられていない単なるガラス板に変更して、上下の表面コートガラス板１０ｘ、１０ｚの被覆材を利用して３枚のガラス板の接着を行うことも可能である。
あるいは、中央のみを表面コートガラス板とし、上下の表面コートガラス板１０ｘ、１０ｚを単なるガラス板に変更して、中央の表面コートガラス板の上面側、下面側のそれぞれの被覆材を利用して３枚のガラス板の接着を行うこともできる。
【００５３】
さらに、本発明は、これらの例示によらず種々の改良を施して実施が可能である。
そして、本発明の接着方法によって得られるガラス製部材の接合体は、ガラス製部材どうしの接着強度に優れ、接着時に高い熱が加えられることが抑制されていることから熱歪みが抑制された状態に形成されうる。
【実施例】
【００５４】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
ガラス製部材の接合体を作製するために用いた使用材料は以下の通りである。
１）ガラス板
材質「Ｄ２６３」（ホウケイ酸ガラス、ショット社製）、厚み５０μｍ
２）被覆材
材質「ポリエーテルサルフォン樹脂」
３）光吸収剤「Ｃｌｅａｒｗｅｌｄ ＬＤ１２０Ｃ」（ジェンテックス社製：１００ｎｍ厚みでの９４０ｎｍの波長の光の吸収率４０％）
４）加圧部材（ガラス板）
材質「溶融石英ガラス」
【００５６】
このような使用材料によるガラス部材の接着方法は以下の通り実施した。
まず、２枚のガラス板に対し、片面に前記被覆材が３５μｍ厚みとなるようにして表面コートガラス板を作製した。
次いで、この表面コートガラス板を、前記被覆材どうしを当接させた状態で重ね合わせ、しかも、その接触界面部に前記光吸収剤を１００ｎｍの厚みで配した状態とし、前記加圧部材で３ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で加圧しつつレーザー光を照射して、界面部の溶着を実施した。
具体的には、波長９４０ｎｍ、出力３０Ｗ、スポット径２ｍｍφのレーザースポットを５０ｍｍ／ｓの速度で走査させて溶着を行った。
得られた接合体は一方のガラス板側の被覆材と他方のガラス板側の被覆材との界面が消失された状態となっており、界面部において被覆材を構成している樹脂組成物どうしが十分に相溶化されていることが確認できた。
また、熱歪みなどは見られず、高い接着強度でガラス板どうしが接着されていることが確認できた。
【００５７】
（実施例２）
ガラス製部材の接合体を作製するために用いた使用材料は以下の通りである。
１）ガラス板
材質「Ｄ２６３」（ホウケイ酸ガラス、ショット社製）、厚み５０μｍ
２）被覆材
材質「ポリアリレート樹脂」
３）光吸収剤「Ｃｌｅａｒｗｅｌｄ ＬＤ１２０Ｃ」（ジェンテックス社製：１００ｎｍ厚みでの９４０ｎｍの波長の光の吸収率４０％）
４）加圧部材（ガラス板）
材質「溶融石英ガラス」
【００５８】
このような使用材料によるガラス部材の接着方法は以下の通り実施した。
まず、２枚のガラス板に対し、片面に前記被覆材が３５μｍ厚みとなるようにして表面コートガラス板を作製した。
次いで、この表面コートガラス板を、前記被覆材どうしを当接させた状態で重ね合わせ、しかも、その接触界面部に前記光吸収剤を１００ｎｍの厚みで配した状態とし、前記加圧部材で３ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で加圧しつつレーザー光を照射して、界面部の溶着を実施した。
具体的には、波長９４０ｎｍ、出力５０Ｗ、スポット径２ｍｍφのレーザースポットを３０ｍｍ／ｓの速度で走査させて溶着を行った。
すなわち、被覆材に用いる樹脂種、レーザー出力、レーザースポット走査速度のみを異ならせるのみで、後の条件は実施例１と同じである。
【００５９】
この実施例２によって得られた接合体も、一方のガラス板側の被覆材と他方のガラス板側の被覆材との界面が消失された状態となっており、界面部において被覆材を構成している樹脂組成物どうしが十分に相溶化されていることが確認できた。
また、熱歪みなどは見られず、高い接着強度でガラス板どうしが接着されていることが確認できた。
【００６０】
以上のようなことからも、本発明に係る接着方法は、接合体に熱歪みが発生することを抑制しながらも良好な作業性を有しており、簡便に作製可能でありながら熱歪みの抑制されたガラス製部材の接合体を作製し得ることがわかる。
【符号の説明】
【００６１】
１０ａ、１０ｂ：表面コートガラス板、１１ａ、１１ｂ：ガラス板、１２ａ、１２ｂ：被覆材、２０：溶着部、３０：ガラス製部材の接合体、４０：接触界面部、５０：レーザー光、９０：ステージ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上のガラス製部材を接着させるガラス製部材の接着方法であって、
接着させる前記ガラス製部材の間に樹脂製部材を配した状態とし、前記ガラス製部材の内の少なくとも一方の背面側から該ガラス製部材を透過させて前記樹脂製部材にレーザー光を照射することによって該樹脂製部材を熱溶融させ、該熱溶融された前記樹脂製部材で前記接着を実施することを特徴とするガラス製部材の接着方法。
【請求項２】
前記樹脂製部材が、接着前の前記ガラス製部材の表面に被覆された被覆材である請求項１記載のガラス製部材の接着方法。
【請求項３】
前記樹脂製部材を構成する樹脂成分として熱可塑性樹脂が用いられている請求項１又は２記載のガラス製部材の接着方法。
【請求項４】
前記レーザー光の照射される位置に、予め光吸収剤を配して前記接着を実施する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガラス製部材の接着方法。
【請求項５】
２以上のガラス製部材が接着されてなるガラス製部材の接合体であって、
前記ガラス製部材の間に樹脂製部材が配された状態で、前記ガラス製部材の内の少なくとも一方の背面側から該ガラス製部材を透過させて前記樹脂製部材にレーザー光が照射されることによって該樹脂製部材が熱溶融され、該熱溶融された前記樹脂製部材でガラス製部材の前記接着が施されていることを特徴とするガラス製部材の接合体。
【請求項６】
前記樹脂製部材が接着前のガラス製部材のそれぞれの表面に被覆された被覆材であり、該被覆材どうしを当接させ、しかも、その接触界面を消失させた状態となるように前記接着が施されている請求項５記載のガラス製部材の接合体。
【請求項１】
２以上のガラス製部材を接着させるガラス製部材の接着方法であって、
接着させる前記ガラス製部材の間に樹脂製部材を配した状態とし、前記ガラス製部材の内の少なくとも一方の背面側から該ガラス製部材を透過させて前記樹脂製部材にレーザー光を照射することによって該樹脂製部材を熱溶融させ、該熱溶融された前記樹脂製部材で前記接着を実施することを特徴とするガラス製部材の接着方法。
【請求項２】
前記樹脂製部材が、接着前の前記ガラス製部材の表面に被覆された被覆材である請求項１記載のガラス製部材の接着方法。
【請求項３】
前記樹脂製部材を構成する樹脂成分として熱可塑性樹脂が用いられている請求項１又は２記載のガラス製部材の接着方法。
【請求項４】
前記レーザー光の照射される位置に、予め光吸収剤を配して前記接着を実施する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガラス製部材の接着方法。
【請求項５】
２以上のガラス製部材が接着されてなるガラス製部材の接合体であって、
前記ガラス製部材の間に樹脂製部材が配された状態で、前記ガラス製部材の内の少なくとも一方の背面側から該ガラス製部材を透過させて前記樹脂製部材にレーザー光が照射されることによって該樹脂製部材が熱溶融され、該熱溶融された前記樹脂製部材でガラス製部材の前記接着が施されていることを特徴とするガラス製部材の接合体。
【請求項６】
前記樹脂製部材が接着前のガラス製部材のそれぞれの表面に被覆された被覆材であり、該被覆材どうしを当接させ、しかも、その接触界面を消失させた状態となるように前記接着が施されている請求項５記載のガラス製部材の接合体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−３２１４４（Ｐ２０１１−３２１４４Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８２４０４（Ｐ２００９−１８２４０４）
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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