フィルム基材の接着方法
【課題】異種または同種の材料からなるフィルムどうしを互いに接着する方法において、ラミネート樹脂を用いることなく強固に接着でき、異物や残留溶剤等が滲出することがなく耐候性にも優れた接着方法を提供する。
【解決手段】異種または同種の材料からなる一対のフィルム基材１，２を準備し、少なくとも一方の前記フィルム基材の接着しようとする部分に真空紫外光４を照射し、前記フィルム基材の真空紫外光４が照射した側の面に、他方のフィルム基材を重ね合わせることを含む。
【解決手段】異種または同種の材料からなる一対のフィルム基材１，２を準備し、少なくとも一方の前記フィルム基材の接着しようとする部分に真空紫外光４を照射し、前記フィルム基材の真空紫外光４が照射した側の面に、他方のフィルム基材を重ね合わせることを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム基材の接着方法に関し、より詳細には、ラミネート加工等を行わずに、異種または同種の材料からなるフィルムどうしを接着する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム等を袋状に加工した包装体が使用されている。このような包装体は、充填される内容物に応じて所望される機能を発現させるために、使用するフィルムとして種々の材料を積層した多機能フィルム等が使用されている。例えば、内容物の紫外線等による劣化を抑止するために、紫外線吸収機能を有するフィルムを用いたり、また、内容物が酸素により変質してしまうのを防ぐために、ガス非透過性のフィルムや酸素吸収機能を有するフィルム等が用いられている。
【０００３】
包装体は、一般的に長尺状のフィルムを加工することより行われているが、袋状に加工するには、フィルムどうしを重ね合わせてその端部を接着することが行われている。フィルムどうしを接着する方法としては、ラミネート樹脂（接着剤）を接着しようとするフィルムの端部に塗布してフィルムどうしを押圧してシールしたり、フィルムどうしを重ね合わせて、その端部に熱を加えて融着させるいわゆるヒートシール加工が行われるのが一般的である。
【０００４】
また、上記した包装体以外にも、フィルムの積層体としては、多機能を発現させる機能性シートのような２種以上の異なる機能を有するフィルムどうしを重ね合わせた積層フィルム等も使用されている。例えば、ガラスを代替するような透明バリア性フィルムや、耐熱を有する機能フィルムなど産業用の展開が期待されている。このような積層フィルムも、押出加工により積層フィルムとして形成されるものの他、上記したようなラミネート加工やヒートシール加工等により形成されている。
【０００５】
ヒートシール加工は、フィルムどうしを接着する際にラミネート樹脂等を用いないため、簡易かつ簡便にフィルムどうしを接着することができる。しかしながら、ヒートシール加工は、フィルムを部分的に溶融ないし半溶融させて、互いのフィルムを融着させて接着する方法であるため、異種のフィルムどうし、例えば、ポリオレフィン系フィルムとポリエステル系フィルムとをヒートシール加工により接着することができない。また、ヒートシール加工においては、比較的低温で融着可能な樹脂からなるフィルムを用いる必要があるため、最表面層にポリオレフィン系樹脂等のヒートシール性樹脂層を設けた多層フィルムが用いられていた（例えば、特開昭５５−１０７４２８号公報等）。
【０００６】
一方、ラミネート加工によりフィルムどうしを接着する場合には、使用するフィルムの種類（樹脂の種類）に応じてラミネート樹脂の成分を適宜選択することが行われている。例えば、ポリエステル系フィルムとナイロン系フィルムとを接着することにより袋状に加工する際には、ウレタン系接着剤が使用されていた（例えば、特開昭５２−８２５９４号公報等）。
【０００７】
しかしながら、異種または同種の材料からなるフィルムどうしを、ラミネート樹脂を介して接着して積層体としたものは、例えば包装体等では、ラミネート樹脂成分が徐々に包装体内に溶出または揮発し、内容物を変質させる場合があり、特に、安全性やクリーン性が重視される医療用分野においては、ラミネート樹脂による内容物の汚染が問題となることがあった。また、包装体の長期使用によりラミネート樹脂自体が劣化することもあり、特に屋外等で使用される外装用途においては、ラミネート加工した包装体の耐候性が問題となることもあった。
【０００８】
ところで、真空紫外光、特にエキシマ真空紫外光を用いて材料の表面改質や洗浄を行うことが従来から行われている。例えば、特開２００１−１６２２４０号公報（特許文献３）には、エキシマランプにより照射される紫外光によって基盤あるいは液晶基板をドライ洗浄する基板ドライ洗浄方法に関して記載されている。また、特開平６−２２０２２８号公報（特許文献４）には、エキシマレーザー光照射処理によりフッ素樹脂表面の改質を行い、フッ素樹脂と接着剤と接着性を向上させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５５−１０７４２８号公報
【特許文献２】特開昭５２−８２５９４号公報
【特許文献３】特開２００１−１６２２４０号公報
【特許文献４】特開平６−２２０２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、今般、異種または同種の材料からなるフィルムどうしを接着する場合であっても、フィルムに真空紫外光を照射することにより、ラミネート樹脂を用いることなく、互いを強固に接着することができる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、異種または同種の材料からなるフィルムどうしを互いに接着する方法において、ラミネート樹脂を用いることなく強固に接着でき、異物や残留溶剤等が滲出することがなく耐候性にも優れた接着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による方法は、異種または同種の材料からなるフィルム基材どうしを互いに接着する方法であって、
異種または同種の材料からなる一対のフィルム基材を準備し、
少なくとも一方の前記フィルム基材の接着しようとする部分に真空紫外光を照射し、
前記フィルム基材の真空紫外光が照射した側の面に、他方のフィルム基材を重ね合わせる、ことを含んでなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の態様によれば、前記一対のフィルム基材を重ね合わせる前に、両方のフィルム基材に真空紫外光を照射し、前記フィルム基材の真空紫外光を照射した側の面どうしが対向するように、両方のフィルム基材を重ね合わせることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の態様によれば、前記一対のフィルム基材が、ポリエステル、ポリアミド、鎖状ポリオレフィンもしくは環状ポリオレフィンまたはその共重合体、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアクリロニトリルからなる群から選択される、異種または同種材料の組み合わせであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の態様によれば、前記一対のフィルム基材を重ね合わせた後に、加熱しながら両フィルム基材を押圧することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の態様によれば、押圧をヒートローラで行うことが好ましい。
【００１７】
また、本発明の態様によれば、前記真空紫外光の照度強度が、１０〜２０００ｍＷ／ｃｍ２であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の態様によれば、前記真空紫外光の照射を、酸素濃後が１〜３％の大気圧雰囲気下で行うことが好ましい。
【００１９】
また、本発明の態様によれば、前記真空紫外光が、キセノンエキシマ真空紫外光であり、１７２ｎｍの単一波長を主ピーク波長とするものであることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明の別の態様によれば、上記した方法により得られた積層体や包装体も提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、異種または同種の材料からなるフィルム基材どうし、とりわけ、極性材料からなる樹脂フィルムと非極性材料からなる樹脂フィルムとを接着する場合、融点やガラス転移温度差が大きい樹脂フィルムどうしを接着する場合、または、延伸樹脂フィルムと未延伸樹脂フィルムとを接着する場合などの、異種または同種の材料からなるフィルムどうしを互いに接着して積層フィルムとする場合に、ラミネート樹脂を用いることなく強固に接着でき、異物や残留溶剤等が滲出することがなく耐候性にも優れた積層フィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるフィルム基材の接着方法の一実施形態を示した概略拡大図である。
【図２】本発明によるフィルム基材の接着方法の好ましい実施形態を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明による接着方法を説明する。図１は、本発明によるフィルム基材の接着方法の一実施形態を示した概略拡大図である。まず、異種または同種材料からなる一対のフィルム基材１，２を準備する。これらフィルム基材としては、特に制限さるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ナイロン等のポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィンまたは、エチレンとノルボルネンとのコポリマーである環状ポリオレフィンもしくはその共重合体、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、フッ素樹脂、アイオノマー、およびポリアクリロニトリルからなる群から選択される、異種または同種のプラスチックフィルムの組み合わせであってよい。
【００２４】
上記したような異種または同種の材料からなるフィルム基材どうしは、ポリオレフィンからなるフィルムどうしをヒートシール加工により積層する場合のようなごく一部の例外を除いて、通常、接着剤を用いなければ互いを接着することができない。異種または同種の材料からなるフィルムどうしを接着する場合に、その間に接着剤を介在させると、接着剤（ラミネート樹脂）を介して水素結合やファンデルワールス力が形成されることにより、異種材料からなるフィルム基材どうしでも接着する。これに対して、本発明においては、ラミネート樹脂等の接着剤を全く使用することなく、上記したような異種または同種の材料からなるフィルムどうしを接着するものである。
【００２５】
本発明において、互いを接着するフィルム基材の組み合わせとしては、上記したなかでも、ポリエステル、ポリアミド、鎖状ポリオレフィンもしくは環状ポリオレフィンまたはその共重合体、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアクリロニトリルからなる群から選択される、異種または同種材料の組み合わせであることが好ましく、例えば、ポリエステル／ポリエステル、ポリエステル／ポリオレフィン、ポリエステル／ポリアミド、ポリオレフィン／ポリオレフィン、ポリアミド／ポリアミド、ポリイミド／ポリイミド等がより好ましい組み合わせである。
【００２６】
次に、上記した異種または同種の材料からなる一対のフィルム基材１，２を重ね合わせる前に、少なくとも一方のフィルム基材の接着しようとする部分に真空紫外光を照射する。本発明においては、両方のフィルム基１，２材に真空紫外光を照射し、フィルム基材１，２の真空紫外光を照射した側の面どうしが対向するように、両方のフィルム基材１，２を重ね合わせることが好ましい。このように、両方のフィルム基材に真空紫外線を照射することにより、より積層フィルムの接着強度が向上する。両フィルム基材１，２に真空紫外線を照射する場合、図１に示すように、別個の真空紫外光照射装置３、３’により、それぞれのフィルム基材１、２へ真空紫外光４、４’を照射してもよい。このように、フィルム基材１の真空紫外光を照射した側の面に他方のフィルム基材２を重ね合わせることにより、フィルム基材の厚みによらず、真空紫外光の照射エネルギーをより効率化することができ、その結果、フィルム基材の真空紫外光照射による劣化などを低減することができる。
【００２７】
使用する真空紫外線は、数十ｎｍ〜２００ｎｍの波長範囲の紫外線であり、数ｅＶ〜数十ｅＶのエネルギーをもつ電離放射線である。真空紫外線は、分子結合エネルギーと同程度であるため、有機化合物に真空紫外線を照射するとラジカル等が発生する。真空紫外線を発生させる照射装置としては、従来公知の装置を使用できるが、これらのなかでも、エキシマランプを使用することが好ましい。エキシマランプとしては、Ａｒエキシマランプ（１２６ｎｍ）、Ｋｒエキシマランプ（１４６ｎｍ）、Ｘｅエキシマランプ（１７２ｎｍ）、ＫｒＣｌエキシマランプ（２２２ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマランプ（３０８ｎｍ）等が挙げられる。これらの中でも、１７２ｎｍの単一波長を主ピーク波長とするキセノンエキシマランプを使用することが好ましい。このような真空紫外光照射装置としては、市販されているものを使用してもよく、例えば１７２ｎｍエキシマスキャン式スタンドアローン装置（株式会社エム・ディエキシマ社製）等を好適に使用することができる。
【００２８】
真空紫外光の照度は、上記したようにフィルム基材の材質に応じて適宜調整する必要がある。本発明においては、真空紫外光の照度が、１０〜２０００ｍＷ／ｃｍ２であることが好ましい。
【００２９】
次いで、フィルム基材１（２）の真空紫外光が照射した側の面に、他方のフィルム基材２（１）を重ね合わせることにより、接着剤を使用することなく、両フィルム基材を互いに強固に接着することができる。その理由は明らかではないが以下のように考えられる。すなわち、高分子からなる樹脂フィルムに真空紫外光を照射すると、高分子鎖の一部にラジカルが発生し、そのラジカルが再結合する際に、雰囲気中にある酸素や活性酸素と再結合して水酸基、カルボニル基、カルボキシル基等が発生する。異種または同種の材料からなるフィルム基材どうしであっても、両フィルム基材の表面に発生した、上記のような極性基が互いに相互作用して水素結合を形成し、ラミネート樹脂を塗布した場合と同様の効果が得られることで、両フィルム基材が接着されるものと考えられる。また、フィルム基材の表面に真空紫外線を照射すると、フィルム基材の表面の異物（有機物）が除去されて清浄になり、接着界面の面積が大きくなるために接着強度が向上するものと考えられる。
【００３０】
真空紫外光の照射は、酸素濃度を１〜３％に制御した大気圧雰囲気下で行うことが好ましい。酸素濃度が３％を超える高酸素存在下で真空紫外光を照射すると、真空紫外光が酸素に吸収されてオゾンが大量に発生してしまうため、環境に悪影響を及ぼすとともにフィルム基材の表面がオゾンと反応してフィルム特性が変化してしまう場合がある。一方、酸素濃度が１％未満では、フィルム基材の表面に極性基が生成されず接着性が低下してしまうとともに、フィルム基材の表面の洗浄効果が不十分となる場合がある。真空紫外線照射の雰囲気の酸素濃度は、窒素やアルゴン等の不活性ガスをフローさせ、その流量を調整することにより制御することができる。
【００３１】
フィルム基材の表面により効率的に真空紫外線を照射するには、真空紫外線照射装置とフィルム基材との間隔を短くすればよく、装置や使用するフィルム基材にもよるが、概ね１〜１０ｍｍ程度の間隔とすることができる。
【００３２】
本発明においては、フィルム基材に真空紫外光を照射した直後に、図２に示すようにローラー等を用いて重ね合わせたフィルム基材を押圧することが好ましい。フィルム基材の表面は、図２に示すようにミクロレベルで凹凸があるため、互いのフィルム基材を重ね合わせても完全に密着しておらず、両フィルム基材１，２の接触界面５での接触面積が小さい。本発明においては、真空紫外光を照射した直後にローラー等でフィルム基材１，２を押圧することにより、フィルム基材界面５での接触面積が増加するため、密着性が向上する。
【００３３】
フィルム基材を重ね合わせた後、フィルム基材を押圧する際には、加熱しながら両フィルム基材１，２を押圧することが好ましい。加熱しながら押圧することにより、フィルム基材の柔軟性が向上し、フィルム基材界面での接触面積をより増加させることができるため、密着性がより向上する。加熱する温度は、用いるフィルム基材の組み合わせにもよるが、フィルム基材を構成する樹脂のガラス転移温度以上に加熱することが好ましい。例えば、異種または同種の材料からなるフィルム基材の組み合わせとして、ポリエチレンテレフタレートフィルムとポリエチレンフィルムとを接着する場合には、加熱温度は８０〜１８０℃、好ましくは１３０〜１６０℃とする。また、ポリエチレンテレフタレートフィルムとナイロンフィルムとを接着する場合には、加熱温度は１２０〜２００℃、好ましくは１３０〜１６０℃とする。
【００３４】
重ね合わせたフィルム基材１，２を押圧するには、上記したようにヒートローラ６等を好適に使用できる。また、図２に示すように、重ね合わせたフィルム基材１，２がヒートローラ６と支持ローラー７との間で圧接可能となるように、ヒートローラ６と対向する位置に支持ローラー７を載置してもよい。このようにヒートローラ６と対向する位置に支持ローラー７を載置することにより、フィルム基材１，２とヒートローラ６との接触を線接触に近づけて、ヒートローラ６からの熱によりフィルム基材１，２に発生する変形を最小限に抑えることができる。
【００３５】
上記した接着方法によって、異種または同種の材料からなるフィルム基材どうしを接着すると、従来のラミネート樹脂を用いた接着と同等またはそれ以上の接着強度を実現できる。また、ラミネート樹脂等を全く用いていないため、積層フィルムを使用する際にも異物や残留溶剤等が滲出することがなく、また耐候性にも優れるものとなる。
【００３６】
異種または同種の材料からなるフィルム基材を貼り合わせて積層フィルムを製造する場合に限らず、多層積層フィルムにように表と裏とが異種または同種の材料フィルム基材からなる場合に、多層積層フィルムの表面と裏面とを貼り合わせて袋状とする際にも、本発明による接着方法が好適に適用できる。特に、医療分野で使用されている包装体、例えばシリンジ包装袋や粉末あるいは顆粒状の医薬品を充填包装するための包装体等は、上記のような機能性多層フィルムが使用されており、これら機能性多層フィルムから包装体を製造する際に本発明による接着方法を用いれば、ラミネート樹脂等を全く使用することなく包装体を製造することができるため、充填物である医薬品の品質を保持することができる。
【実施例】
【００３７】
実施例１
＜フィルム基材の準備＞
同種の材料からなるフィルム基材として、厚み２５μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（エスペットＴ４１０２、東洋紡績株式会社製）を２枚準備した。
【００３８】
＜フィルム基材の接着＞
一方の二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムの未処理面と他方の未処理面とが対向するように互いのフィルム基材を重ね合わせる前に、各フィルムの接着面側の両方に、キセノンタイプエキシマ紫外線照射装置（１７２ｎｍ エキシマスキャン式スタンドアローン装置、株式会社エム・ディエキシマ社製）を用いて、下記の照射条件にて真空紫外光を照射した。その後、互いのフィルム基材を重ね合わせ、重ね合わせたフィルム上からゴム製のヒートロールにより、１５０℃、０．６Ｍｐａの条件でフィルム基材を押圧することにより、積層フィルムを作製した。
積算照度：１５０ｍＷ／ｃｍ２
照射距離：ランプ管面からワークまで２ｍｍ
装置内フィルム搬送速度：１ｍ／分
装置内酸素濃度：窒素フローにより１％に制御
【００３９】
実施例２
異種の材料からなるフィルム基材として、厚み２５μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（エスペットＴ４１０２、東洋紡績株式会社製）と、厚み６０μｍの未延伸直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（エボリューＳＰ２０２０、株式会社プライムポリマー製、Ｔダイにて製膜）を使用し、真空紫外線の積算照度を２００ｍＷ／ｃｍ２とした以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４０】
実施例３
異種の材料からなるフィルム基材として、厚み２５μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（エスペットＴ４１０２、東洋紡績株式会社製）と、厚み２５μｍの二軸延伸ナイロンフィルム（エンブレムＯＮ、ユニチカ株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４１】
実施例４
同種の材料からなるフィルム基材として、厚み５０μｍの無延伸環状ポリオレフィンフィルム（ゼオノア１０２０Ｒ、日本ゼオン株式会社）を２枚使用し、真空紫外線の積算照度を３００ｍＷ／ｃｍ２とした以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４２】
実施例５
同種の材料からなるフィルム基材として、厚み２５μｍの二軸延伸ナイロンフィルム（エンブレムＯＮ、ユニチカ株式会社製）を２枚使用し、真空紫外線の積算照度を２００ｍＷ／ｃｍ２とした以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４３】
実施例６
＜フィルム基材の準備＞
同種の材料からなるフィルム基材として、厚み５０μｍのポリイミドフィルム（カプトンＨ、東レ・デュポン株式会社製）を２枚使用し、真空紫外線の積算照度を４００ｍＷ／ｃｍ２とした以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４４】
比較例１〜６
それぞれ真空紫外線を照射しなかった以外は実施例１〜６と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４５】
＜フィルム接着強度の評価＞
実施例１〜６及び比較例１〜６において得られた積層フィルムを幅１５ｍｍの短冊状になるように切り出し、引張試験機（テンシロン万能材料試験機ＲＴＣ−１３１０Ａ、ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を用いて、５０ｍｍ／分の剥離速度にて接着強度試験を行った。なお、比較例１および比較例３〜６の試験片は、剥離試験を行うまでもなく、互いのフィルムが接着していなかった。評価結果は下記の表１に示される通りであった。
【００４６】
【表１】
【符号の説明】
【００４７】
１，２ フィルム基材
３，３’ 真空紫外光照射装置
４，４’ 真空紫外光
５ フィルム基材接触界面
６ ヒートローラ
７ 支持ローラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム基材の接着方法に関し、より詳細には、ラミネート加工等を行わずに、異種または同種の材料からなるフィルムどうしを接着する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム等を袋状に加工した包装体が使用されている。このような包装体は、充填される内容物に応じて所望される機能を発現させるために、使用するフィルムとして種々の材料を積層した多機能フィルム等が使用されている。例えば、内容物の紫外線等による劣化を抑止するために、紫外線吸収機能を有するフィルムを用いたり、また、内容物が酸素により変質してしまうのを防ぐために、ガス非透過性のフィルムや酸素吸収機能を有するフィルム等が用いられている。
【０００３】
包装体は、一般的に長尺状のフィルムを加工することより行われているが、袋状に加工するには、フィルムどうしを重ね合わせてその端部を接着することが行われている。フィルムどうしを接着する方法としては、ラミネート樹脂（接着剤）を接着しようとするフィルムの端部に塗布してフィルムどうしを押圧してシールしたり、フィルムどうしを重ね合わせて、その端部に熱を加えて融着させるいわゆるヒートシール加工が行われるのが一般的である。
【０００４】
また、上記した包装体以外にも、フィルムの積層体としては、多機能を発現させる機能性シートのような２種以上の異なる機能を有するフィルムどうしを重ね合わせた積層フィルム等も使用されている。例えば、ガラスを代替するような透明バリア性フィルムや、耐熱を有する機能フィルムなど産業用の展開が期待されている。このような積層フィルムも、押出加工により積層フィルムとして形成されるものの他、上記したようなラミネート加工やヒートシール加工等により形成されている。
【０００５】
ヒートシール加工は、フィルムどうしを接着する際にラミネート樹脂等を用いないため、簡易かつ簡便にフィルムどうしを接着することができる。しかしながら、ヒートシール加工は、フィルムを部分的に溶融ないし半溶融させて、互いのフィルムを融着させて接着する方法であるため、異種のフィルムどうし、例えば、ポリオレフィン系フィルムとポリエステル系フィルムとをヒートシール加工により接着することができない。また、ヒートシール加工においては、比較的低温で融着可能な樹脂からなるフィルムを用いる必要があるため、最表面層にポリオレフィン系樹脂等のヒートシール性樹脂層を設けた多層フィルムが用いられていた（例えば、特開昭５５−１０７４２８号公報等）。
【０００６】
一方、ラミネート加工によりフィルムどうしを接着する場合には、使用するフィルムの種類（樹脂の種類）に応じてラミネート樹脂の成分を適宜選択することが行われている。例えば、ポリエステル系フィルムとナイロン系フィルムとを接着することにより袋状に加工する際には、ウレタン系接着剤が使用されていた（例えば、特開昭５２−８２５９４号公報等）。
【０００７】
しかしながら、異種または同種の材料からなるフィルムどうしを、ラミネート樹脂を介して接着して積層体としたものは、例えば包装体等では、ラミネート樹脂成分が徐々に包装体内に溶出または揮発し、内容物を変質させる場合があり、特に、安全性やクリーン性が重視される医療用分野においては、ラミネート樹脂による内容物の汚染が問題となることがあった。また、包装体の長期使用によりラミネート樹脂自体が劣化することもあり、特に屋外等で使用される外装用途においては、ラミネート加工した包装体の耐候性が問題となることもあった。
【０００８】
ところで、真空紫外光、特にエキシマ真空紫外光を用いて材料の表面改質や洗浄を行うことが従来から行われている。例えば、特開２００１−１６２２４０号公報（特許文献３）には、エキシマランプにより照射される紫外光によって基盤あるいは液晶基板をドライ洗浄する基板ドライ洗浄方法に関して記載されている。また、特開平６−２２０２２８号公報（特許文献４）には、エキシマレーザー光照射処理によりフッ素樹脂表面の改質を行い、フッ素樹脂と接着剤と接着性を向上させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５５−１０７４２８号公報
【特許文献２】特開昭５２−８２５９４号公報
【特許文献３】特開２００１−１６２２４０号公報
【特許文献４】特開平６−２２０２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、今般、異種または同種の材料からなるフィルムどうしを接着する場合であっても、フィルムに真空紫外光を照射することにより、ラミネート樹脂を用いることなく、互いを強固に接着することができる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、異種または同種の材料からなるフィルムどうしを互いに接着する方法において、ラミネート樹脂を用いることなく強固に接着でき、異物や残留溶剤等が滲出することがなく耐候性にも優れた接着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による方法は、異種または同種の材料からなるフィルム基材どうしを互いに接着する方法であって、
異種または同種の材料からなる一対のフィルム基材を準備し、
少なくとも一方の前記フィルム基材の接着しようとする部分に真空紫外光を照射し、
前記フィルム基材の真空紫外光が照射した側の面に、他方のフィルム基材を重ね合わせる、ことを含んでなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の態様によれば、前記一対のフィルム基材を重ね合わせる前に、両方のフィルム基材に真空紫外光を照射し、前記フィルム基材の真空紫外光を照射した側の面どうしが対向するように、両方のフィルム基材を重ね合わせることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の態様によれば、前記一対のフィルム基材が、ポリエステル、ポリアミド、鎖状ポリオレフィンもしくは環状ポリオレフィンまたはその共重合体、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアクリロニトリルからなる群から選択される、異種または同種材料の組み合わせであることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の態様によれば、前記一対のフィルム基材を重ね合わせた後に、加熱しながら両フィルム基材を押圧することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の態様によれば、押圧をヒートローラで行うことが好ましい。
【００１７】
また、本発明の態様によれば、前記真空紫外光の照度強度が、１０〜２０００ｍＷ／ｃｍ２であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の態様によれば、前記真空紫外光の照射を、酸素濃後が１〜３％の大気圧雰囲気下で行うことが好ましい。
【００１９】
また、本発明の態様によれば、前記真空紫外光が、キセノンエキシマ真空紫外光であり、１７２ｎｍの単一波長を主ピーク波長とするものであることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明の別の態様によれば、上記した方法により得られた積層体や包装体も提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、異種または同種の材料からなるフィルム基材どうし、とりわけ、極性材料からなる樹脂フィルムと非極性材料からなる樹脂フィルムとを接着する場合、融点やガラス転移温度差が大きい樹脂フィルムどうしを接着する場合、または、延伸樹脂フィルムと未延伸樹脂フィルムとを接着する場合などの、異種または同種の材料からなるフィルムどうしを互いに接着して積層フィルムとする場合に、ラミネート樹脂を用いることなく強固に接着でき、異物や残留溶剤等が滲出することがなく耐候性にも優れた積層フィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるフィルム基材の接着方法の一実施形態を示した概略拡大図である。
【図２】本発明によるフィルム基材の接着方法の好ましい実施形態を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明による接着方法を説明する。図１は、本発明によるフィルム基材の接着方法の一実施形態を示した概略拡大図である。まず、異種または同種材料からなる一対のフィルム基材１，２を準備する。これらフィルム基材としては、特に制限さるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ナイロン等のポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィンまたは、エチレンとノルボルネンとのコポリマーである環状ポリオレフィンもしくはその共重合体、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、フッ素樹脂、アイオノマー、およびポリアクリロニトリルからなる群から選択される、異種または同種のプラスチックフィルムの組み合わせであってよい。
【００２４】
上記したような異種または同種の材料からなるフィルム基材どうしは、ポリオレフィンからなるフィルムどうしをヒートシール加工により積層する場合のようなごく一部の例外を除いて、通常、接着剤を用いなければ互いを接着することができない。異種または同種の材料からなるフィルムどうしを接着する場合に、その間に接着剤を介在させると、接着剤（ラミネート樹脂）を介して水素結合やファンデルワールス力が形成されることにより、異種材料からなるフィルム基材どうしでも接着する。これに対して、本発明においては、ラミネート樹脂等の接着剤を全く使用することなく、上記したような異種または同種の材料からなるフィルムどうしを接着するものである。
【００２５】
本発明において、互いを接着するフィルム基材の組み合わせとしては、上記したなかでも、ポリエステル、ポリアミド、鎖状ポリオレフィンもしくは環状ポリオレフィンまたはその共重合体、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアクリロニトリルからなる群から選択される、異種または同種材料の組み合わせであることが好ましく、例えば、ポリエステル／ポリエステル、ポリエステル／ポリオレフィン、ポリエステル／ポリアミド、ポリオレフィン／ポリオレフィン、ポリアミド／ポリアミド、ポリイミド／ポリイミド等がより好ましい組み合わせである。
【００２６】
次に、上記した異種または同種の材料からなる一対のフィルム基材１，２を重ね合わせる前に、少なくとも一方のフィルム基材の接着しようとする部分に真空紫外光を照射する。本発明においては、両方のフィルム基１，２材に真空紫外光を照射し、フィルム基材１，２の真空紫外光を照射した側の面どうしが対向するように、両方のフィルム基材１，２を重ね合わせることが好ましい。このように、両方のフィルム基材に真空紫外線を照射することにより、より積層フィルムの接着強度が向上する。両フィルム基材１，２に真空紫外線を照射する場合、図１に示すように、別個の真空紫外光照射装置３、３’により、それぞれのフィルム基材１、２へ真空紫外光４、４’を照射してもよい。このように、フィルム基材１の真空紫外光を照射した側の面に他方のフィルム基材２を重ね合わせることにより、フィルム基材の厚みによらず、真空紫外光の照射エネルギーをより効率化することができ、その結果、フィルム基材の真空紫外光照射による劣化などを低減することができる。
【００２７】
使用する真空紫外線は、数十ｎｍ〜２００ｎｍの波長範囲の紫外線であり、数ｅＶ〜数十ｅＶのエネルギーをもつ電離放射線である。真空紫外線は、分子結合エネルギーと同程度であるため、有機化合物に真空紫外線を照射するとラジカル等が発生する。真空紫外線を発生させる照射装置としては、従来公知の装置を使用できるが、これらのなかでも、エキシマランプを使用することが好ましい。エキシマランプとしては、Ａｒエキシマランプ（１２６ｎｍ）、Ｋｒエキシマランプ（１４６ｎｍ）、Ｘｅエキシマランプ（１７２ｎｍ）、ＫｒＣｌエキシマランプ（２２２ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマランプ（３０８ｎｍ）等が挙げられる。これらの中でも、１７２ｎｍの単一波長を主ピーク波長とするキセノンエキシマランプを使用することが好ましい。このような真空紫外光照射装置としては、市販されているものを使用してもよく、例えば１７２ｎｍエキシマスキャン式スタンドアローン装置（株式会社エム・ディエキシマ社製）等を好適に使用することができる。
【００２８】
真空紫外光の照度は、上記したようにフィルム基材の材質に応じて適宜調整する必要がある。本発明においては、真空紫外光の照度が、１０〜２０００ｍＷ／ｃｍ２であることが好ましい。
【００２９】
次いで、フィルム基材１（２）の真空紫外光が照射した側の面に、他方のフィルム基材２（１）を重ね合わせることにより、接着剤を使用することなく、両フィルム基材を互いに強固に接着することができる。その理由は明らかではないが以下のように考えられる。すなわち、高分子からなる樹脂フィルムに真空紫外光を照射すると、高分子鎖の一部にラジカルが発生し、そのラジカルが再結合する際に、雰囲気中にある酸素や活性酸素と再結合して水酸基、カルボニル基、カルボキシル基等が発生する。異種または同種の材料からなるフィルム基材どうしであっても、両フィルム基材の表面に発生した、上記のような極性基が互いに相互作用して水素結合を形成し、ラミネート樹脂を塗布した場合と同様の効果が得られることで、両フィルム基材が接着されるものと考えられる。また、フィルム基材の表面に真空紫外線を照射すると、フィルム基材の表面の異物（有機物）が除去されて清浄になり、接着界面の面積が大きくなるために接着強度が向上するものと考えられる。
【００３０】
真空紫外光の照射は、酸素濃度を１〜３％に制御した大気圧雰囲気下で行うことが好ましい。酸素濃度が３％を超える高酸素存在下で真空紫外光を照射すると、真空紫外光が酸素に吸収されてオゾンが大量に発生してしまうため、環境に悪影響を及ぼすとともにフィルム基材の表面がオゾンと反応してフィルム特性が変化してしまう場合がある。一方、酸素濃度が１％未満では、フィルム基材の表面に極性基が生成されず接着性が低下してしまうとともに、フィルム基材の表面の洗浄効果が不十分となる場合がある。真空紫外線照射の雰囲気の酸素濃度は、窒素やアルゴン等の不活性ガスをフローさせ、その流量を調整することにより制御することができる。
【００３１】
フィルム基材の表面により効率的に真空紫外線を照射するには、真空紫外線照射装置とフィルム基材との間隔を短くすればよく、装置や使用するフィルム基材にもよるが、概ね１〜１０ｍｍ程度の間隔とすることができる。
【００３２】
本発明においては、フィルム基材に真空紫外光を照射した直後に、図２に示すようにローラー等を用いて重ね合わせたフィルム基材を押圧することが好ましい。フィルム基材の表面は、図２に示すようにミクロレベルで凹凸があるため、互いのフィルム基材を重ね合わせても完全に密着しておらず、両フィルム基材１，２の接触界面５での接触面積が小さい。本発明においては、真空紫外光を照射した直後にローラー等でフィルム基材１，２を押圧することにより、フィルム基材界面５での接触面積が増加するため、密着性が向上する。
【００３３】
フィルム基材を重ね合わせた後、フィルム基材を押圧する際には、加熱しながら両フィルム基材１，２を押圧することが好ましい。加熱しながら押圧することにより、フィルム基材の柔軟性が向上し、フィルム基材界面での接触面積をより増加させることができるため、密着性がより向上する。加熱する温度は、用いるフィルム基材の組み合わせにもよるが、フィルム基材を構成する樹脂のガラス転移温度以上に加熱することが好ましい。例えば、異種または同種の材料からなるフィルム基材の組み合わせとして、ポリエチレンテレフタレートフィルムとポリエチレンフィルムとを接着する場合には、加熱温度は８０〜１８０℃、好ましくは１３０〜１６０℃とする。また、ポリエチレンテレフタレートフィルムとナイロンフィルムとを接着する場合には、加熱温度は１２０〜２００℃、好ましくは１３０〜１６０℃とする。
【００３４】
重ね合わせたフィルム基材１，２を押圧するには、上記したようにヒートローラ６等を好適に使用できる。また、図２に示すように、重ね合わせたフィルム基材１，２がヒートローラ６と支持ローラー７との間で圧接可能となるように、ヒートローラ６と対向する位置に支持ローラー７を載置してもよい。このようにヒートローラ６と対向する位置に支持ローラー７を載置することにより、フィルム基材１，２とヒートローラ６との接触を線接触に近づけて、ヒートローラ６からの熱によりフィルム基材１，２に発生する変形を最小限に抑えることができる。
【００３５】
上記した接着方法によって、異種または同種の材料からなるフィルム基材どうしを接着すると、従来のラミネート樹脂を用いた接着と同等またはそれ以上の接着強度を実現できる。また、ラミネート樹脂等を全く用いていないため、積層フィルムを使用する際にも異物や残留溶剤等が滲出することがなく、また耐候性にも優れるものとなる。
【００３６】
異種または同種の材料からなるフィルム基材を貼り合わせて積層フィルムを製造する場合に限らず、多層積層フィルムにように表と裏とが異種または同種の材料フィルム基材からなる場合に、多層積層フィルムの表面と裏面とを貼り合わせて袋状とする際にも、本発明による接着方法が好適に適用できる。特に、医療分野で使用されている包装体、例えばシリンジ包装袋や粉末あるいは顆粒状の医薬品を充填包装するための包装体等は、上記のような機能性多層フィルムが使用されており、これら機能性多層フィルムから包装体を製造する際に本発明による接着方法を用いれば、ラミネート樹脂等を全く使用することなく包装体を製造することができるため、充填物である医薬品の品質を保持することができる。
【実施例】
【００３７】
実施例１
＜フィルム基材の準備＞
同種の材料からなるフィルム基材として、厚み２５μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（エスペットＴ４１０２、東洋紡績株式会社製）を２枚準備した。
【００３８】
＜フィルム基材の接着＞
一方の二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムの未処理面と他方の未処理面とが対向するように互いのフィルム基材を重ね合わせる前に、各フィルムの接着面側の両方に、キセノンタイプエキシマ紫外線照射装置（１７２ｎｍ エキシマスキャン式スタンドアローン装置、株式会社エム・ディエキシマ社製）を用いて、下記の照射条件にて真空紫外光を照射した。その後、互いのフィルム基材を重ね合わせ、重ね合わせたフィルム上からゴム製のヒートロールにより、１５０℃、０．６Ｍｐａの条件でフィルム基材を押圧することにより、積層フィルムを作製した。
積算照度：１５０ｍＷ／ｃｍ２
照射距離：ランプ管面からワークまで２ｍｍ
装置内フィルム搬送速度：１ｍ／分
装置内酸素濃度：窒素フローにより１％に制御
【００３９】
実施例２
異種の材料からなるフィルム基材として、厚み２５μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（エスペットＴ４１０２、東洋紡績株式会社製）と、厚み６０μｍの未延伸直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（エボリューＳＰ２０２０、株式会社プライムポリマー製、Ｔダイにて製膜）を使用し、真空紫外線の積算照度を２００ｍＷ／ｃｍ２とした以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４０】
実施例３
異種の材料からなるフィルム基材として、厚み２５μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（エスペットＴ４１０２、東洋紡績株式会社製）と、厚み２５μｍの二軸延伸ナイロンフィルム（エンブレムＯＮ、ユニチカ株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４１】
実施例４
同種の材料からなるフィルム基材として、厚み５０μｍの無延伸環状ポリオレフィンフィルム（ゼオノア１０２０Ｒ、日本ゼオン株式会社）を２枚使用し、真空紫外線の積算照度を３００ｍＷ／ｃｍ２とした以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４２】
実施例５
同種の材料からなるフィルム基材として、厚み２５μｍの二軸延伸ナイロンフィルム（エンブレムＯＮ、ユニチカ株式会社製）を２枚使用し、真空紫外線の積算照度を２００ｍＷ／ｃｍ２とした以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４３】
実施例６
＜フィルム基材の準備＞
同種の材料からなるフィルム基材として、厚み５０μｍのポリイミドフィルム（カプトンＨ、東レ・デュポン株式会社製）を２枚使用し、真空紫外線の積算照度を４００ｍＷ／ｃｍ２とした以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４４】
比較例１〜６
それぞれ真空紫外線を照射しなかった以外は実施例１〜６と同様にして積層フィルムを作製した。
【００４５】
＜フィルム接着強度の評価＞
実施例１〜６及び比較例１〜６において得られた積層フィルムを幅１５ｍｍの短冊状になるように切り出し、引張試験機（テンシロン万能材料試験機ＲＴＣ−１３１０Ａ、ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を用いて、５０ｍｍ／分の剥離速度にて接着強度試験を行った。なお、比較例１および比較例３〜６の試験片は、剥離試験を行うまでもなく、互いのフィルムが接着していなかった。評価結果は下記の表１に示される通りであった。
【００４６】
【表１】
【符号の説明】
【００４７】
１，２ フィルム基材
３，３’ 真空紫外光照射装置
４，４’ 真空紫外光
５ フィルム基材接触界面
６ ヒートローラ
７ 支持ローラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異種または同種の材料からなるフィルム基材どうしを互いに接着する方法であって、
異種または同種の材料からなる一対のフィルム基材を準備し、
少なくとも一方の前記フィルム基材の接着しようとする部分に真空紫外光を照射し、
前記フィルム基材の真空紫外光が照射した側の面に、他方のフィルム基材を重ね合わせる、ことを含んでなることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記一対のフィルム基材を重ね合わせる前に、両方のフィルム基材に真空紫外光を照射し、前記フィルム基材の真空紫外光を照射した側の面どうしが対向するように、両方のフィルム基材を重ね合わせる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一対のフィルム基材が、ポリエステル、ポリアミド、鎖状ポリオレフィンもしくは環状ポリオレフィンまたはその共重合体、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアクリロニトリルからなる群から選択される、異種または同種材料の組み合わせである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記一対のフィルム基材を重ね合わせた後に、加熱しながら両フィルム基材を押圧する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
押圧をヒートローラで行う、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記真空紫外光の照度強度が、１０〜２０００ｍＷ／ｃｍ２である、請求項１〜５に記載の方法。
【請求項７】
前記真空紫外光の照射を、酸素濃後が１〜３％の大気圧雰囲気下で行う、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記真空紫外光が、キセノンエキシマ真空紫外光であり、１７２ｎｍの単一波長を主ピーク波長とするものである、請求項１〜７に記載の方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法により得られた積層体。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を用いて包装体を製造する方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法により得られた包装体。
【請求項１】
異種または同種の材料からなるフィルム基材どうしを互いに接着する方法であって、
異種または同種の材料からなる一対のフィルム基材を準備し、
少なくとも一方の前記フィルム基材の接着しようとする部分に真空紫外光を照射し、
前記フィルム基材の真空紫外光が照射した側の面に、他方のフィルム基材を重ね合わせる、ことを含んでなることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記一対のフィルム基材を重ね合わせる前に、両方のフィルム基材に真空紫外光を照射し、前記フィルム基材の真空紫外光を照射した側の面どうしが対向するように、両方のフィルム基材を重ね合わせる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一対のフィルム基材が、ポリエステル、ポリアミド、鎖状ポリオレフィンもしくは環状ポリオレフィンまたはその共重合体、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、およびポリアクリロニトリルからなる群から選択される、異種または同種材料の組み合わせである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記一対のフィルム基材を重ね合わせた後に、加熱しながら両フィルム基材を押圧する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
押圧をヒートローラで行う、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記真空紫外光の照度強度が、１０〜２０００ｍＷ／ｃｍ２である、請求項１〜５に記載の方法。
【請求項７】
前記真空紫外光の照射を、酸素濃後が１〜３％の大気圧雰囲気下で行う、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記真空紫外光が、キセノンエキシマ真空紫外光であり、１７２ｎｍの単一波長を主ピーク波長とするものである、請求項１〜７に記載の方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法により得られた積層体。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を用いて包装体を製造する方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法により得られた包装体。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１６６４７１（Ｐ２０１２−１６６４７１Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２９９２０（Ｐ２０１１−２９９２０）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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