JPH04311785A - 無機質接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ケイ酸アルカリを結合
剤とする無機質接着剤の改良に関する。本発明の無機質
接着剤は、硬化させる際高温で加熱しても発泡すること
なく硬化し、高い接着強度を発現する。本発明の接着剤
は、高温で短時間の加熱処理を必要とするガラス、セラ
ッミクス、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄その他の金
属材料の同種或いは異種材料の接着、充填或いはこれら
材料表面のコーティングに用いられる。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５２ー３２８５号公報には、ケイ
酸アルカリを主成分とする無機接着剤が開示され、特に
好ましいケイ酸アルカリとしてケイ酸カリウムとケイ酸
ナトリウムが挙げられている。更に、この結合剤に０．
５〜８０μの繊維長を有する繊維状耐火物ならびに０．
５〜５０μの粒子径を有する無機耐火粉末とを混合して
なる無機質接着剤が挙げられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５２ー３２
８５号公報に記載の好ましいケイ酸カリウム又はケイ酸
ナトリウムを用いた無機質接着剤を、直接に高温で使用
すると発泡が起こる。また、この接着剤をガラス用の接
着剤として、特にランプのガラス電球と口金の接着に用
いると、ガラス電球の腐食が起こる。また、同公報には
、併用される無機粉末としてシリカ、アルミナ、ムライ
ト、ジルコニア等が挙げられているが、ケイ酸リチウム
とシリカ、アルミナ、ジルコニア等との組み合わせでは
十分な接着強度が得られない。

【０００４】一方ランプのガラス電球と口金の接着にお
いては、高い接着強度を発現すると共に、生産効率の向
上の為高温（３００℃前後）でかつ短時間で加熱処理す
ることが望まれている。そして、そのような生産現場で
は充填機を用いて基材に注入することが行われる為、充
填機内で沈降が起きずしかも充填機からの吐出性の良い
接着剤が望まれている。

【０００５】本発明の第１の目的は、高温かつ短時間で
加熱処理を行っても発泡せずに硬化し、高い接着強度を
発現し、例えばランプのガラス電球と口金の接着に用い
た場合でもガラス電球の腐食を起こさないような無機質
接着剤を提供することにある。また本発明の第２の目的
は、充填機を用いた場合でも充填機からの吐出性の良好
な無機質接着剤を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の接着剤は，Ｓｉ
Ｏ２／Ｌｉ２Ｏのモル比２．０〜５．０のリチウムシリ
ケート水溶液を固形分として１００重量部と粒子径０．
５〜５００μのムライト粉末を１０〜４０００重量部と
を混合することにより、好ましくは更に増粘剤０．００
５〜５０重量部とを混合することより得られる。

【０００７】本発明に用いられるリチウムシリケート水
溶液は、水ガラスの希釈水溶液を陽イオン交換体で脱ア
ルカリ後水酸化リチウムを加えて熱熟成するか、水ガラ
スを酸で中和し、生じた沈澱シリカを水酸化リチウムで
解膠し、熱熟成をほどこすことにより容易に得られ、こ
れらは通常水を媒体として安定な水溶液である。このケ
イ酸リチウム水溶液のＳｉＯ２／Ｌｉ２Ｏモル比は２．
０〜５．０、特に２．５〜３．５の範囲が好ましい。そ
してこのリチウムシリケート水溶液のＳｉＯ２濃度は１
〜３０重量％程度が良い。

【０００８】本発明に用いられるムライト粉末は、０．
５〜５００μ程度の粒子径を有するものがよく、特に０
．５〜５０μ程度のものが好ましい。またその形状は球
状でも非球状でもよい。その製法としては天然の粘土鉱
物として産出するものを焼成処理する方法や、シリカお
よびアルミナの組成物の配合物を電気溶融して製造する
方法などがあ挙げられるが、いずれの方法からのムライ
ト粉末でもよい。

【０００９】本発明に用いられる増粘剤としては、ベン
トナイト系の粘土鉱物など無機高分子物質の粉末や酢酸
セルロース、エチルセルロースやポリ塩化ビニル、ポリ
ビニルアルコールなどの天然もしくは合成の有機高分子
物質等が挙げられる。本発明の接着剤としては、本発明
の目的が達成される限り上記成分の他に更に任意成分を
含有してもよい。この追加される成分の例としては無機
耐火粉末として石英、ケイ石、長石、ケイ酸アルミニウ
ム、ケイ酸ジルコニウム、ジルコニア、アルミナ、窒化
珪素、炭化珪素、タルク、マイカ等の粉末が挙げられ、
その粒度としては０．５〜５００μである。これら無機
耐火粉末は単独若しくは混合して用いることができる。 また，接着剤の熱膨張係数はこれら無機耐火物粉末の種
類及び添加量により任意に調整できる。

【００１０】本発明の接着剤には、その流動性と密着性
付与の為に各種界面活性剤や表面処理剤を含有させても
よい。その好ましい表面処理剤の例としては、ビニスト
リス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエト
キシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリア
セトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）
エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチル
ジエトキシシラン、γ−（β−アミノエチル）アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−（β−アミノエチル）
アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルト
リメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられ
る。これらシランカップリング剤は、リチウムシリケー
トの固形分１００重量部に対して０．１〜２００重量部
程度、好ましくは、１〜１００重量部程度用いるのが良
い。

【００１１】本発明の接着剤には、着色剤として酸化チ
タン、酸化鉄、酸化クロム或いはポスターカラー等の無
機、有機顔料等を含有することができる。また水も接着
剤の粘度或いは固形分の濃度調整のため加えることがで
きる。更に少量のメタノール、エタノールその他親水性
有機溶剤等を含有しても良い。本発明の接着剤は、従来
より知られている通常の攪拌機、混合機等を用いて上記
成分を混合することにより容易に得られる。上記成分の
混合は、一度にもしくは任意の順序で行う事が出来る。 混合は、乾燥が起こらない温度又は圧力下で行うのが望
ましく、大気中では５〜４０℃程度の温度で０．５〜５
時間程度の混合がよい。

【００１２】本発明の接着剤は、固形分として５０〜９
０重量％程度含有し、２０℃の粘度で１〜１００００ポ
イズを示す。そして室温での密閉下の保存では、数カ月
以上変質を起こさない保存安定性を有する。本発明の接
着剤は、常温での乾燥によって硬化するが、８０〜４０
０℃で乾燥硬化させると良好な硬化体となり、直接に２
００〜４００℃の高温での乾燥も可能である。

【００１３】

【作用】本発明の接着剤の優れた性質及びその機構は、
完全には解明されてはいないが次の様に考えられる。本
発明の接着剤が示す直接に高温で用いたときの非発泡性
は、用いられたリチウムシリケート水溶液によるもので
ある。けれども、ＳｉＯ２／Ｌｉ２Ｏのモル比が２．０
〜５．０の範囲をはずれると、この非発泡性を充分に防
ぐことができない。特に、２００℃以上の高温で焼成し
た場合に急激な水分の蒸発が起こっても発泡が起こらな
いことは、驚くべきことである。このことは、このモル
比のリチウムシリケートが含有するＬｉ２Ｏがケイ酸ナ
トリウムのＮａ２Ｏやケイ酸カリウムのＫ２Ｏに比べて
、水分子との親和力が弱い為にナトリウムやカリウムシ
リケートに比べて急激に加熱しても容易に水分子との結
合が切断され、速やかに水分を放出することによると考
えられる。

【００１４】また、ムライト質はガラス化しやすい構造
を有しており、リチウムシリケートとの間でガラス構造
を形成しやすいため、硬化後リチウムシリケートとムラ
イト粉末は強固な結合を有し高い接着強度を発現するも
のと考えられる。リチウムシリケートのモル比が２．０
以下では、安定な水溶液が存在せず、反対にモル比が５
．０以上では、これを用いた接着剤は急激な加熱によっ
て発泡を起こす。従って本発明にはモル比は２．０〜５
．０のリチウムシリケートを用いるのが好ましい。用い
られるリチウムシリケート水溶液の濃度は３０重量％以
上では安定性に乏しく、また１重量％以下では結合力に
乏しい。従って好ましい濃度範囲は１〜３０重量％であ
る。

【００１５】用いられるムライト粉末は、硬化後の緻密
性向上の為好ましくは電融ムライトが良い。また粒度と
しては、０．５μ以下のものは得難く、また５００ミク
ロン以上のものでは比表面積が小さく、更に充填機を用
いて作業する際に支障を来す。従って通常入手可能な範
囲で効果が期待できるものは０．５〜５００μ程度のも
のである。更に組成物を調整するのにリチウムシリケー
トの固形分として１００重量部に対して、ムライト粉末
１０重量部以下では接着強度が低く、また４０００重量
部以上では接着剤の安定性が乏しい。従って好ましい割
合は、１０〜４０００重量部である。

【００１６】本発明の好ましい接着剤に含有される増粘
剤は、モル比２．０〜５．０のリチウムシリケート水溶
液の固形分として１００重量部と粒子径０．５〜５００
μのムライト粉末を１０〜４０００重量部に対して０．
００５重量部以下ではその効果に乏しく、また接着剤中
の粉体の沈降防止効果が期待できない。また５０重量部
以下では接着剤の安定性に欠ける。従って好ましい割合
は０．００５〜５０重量部である。

【００１７】

【実施例】下記の市販のリチウムシリート、ナトリウム
シリケート、カリウムシリケートＡ１〜Ａ４、市販のム
ライト粉末Ｂ１、石英粉末Ｂ２、アルミナ粉末Ｂ３、市
販の増粘剤Ｃ１、Ｃ２、市販のカップリング剤Ｄ１，Ｄ
２を用意した。 Ａ１：日産化学工業（株）製のリチウムシリケート３５
ＳｉＯ２／Ｌｉ２Ｏのモル比３．５、固形分２３％Ａ２
：市販のナトリウムシリケ−ト ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比２．５、固形分４０％Ａ３
：市販のカリウムシリケ−ト ＳｉＯ２／Ｋ２Ｏのモル比３．０、固形分４０％Ａ４：
Ａ１を希釈して得られた固形分５重量％のリチウムシリ
ケ−ト水溶液 Ｂ１：粒子径０．５〜５００μの分布を持つ市販のムラ
イト粉末 Ｂ２：粒子径０．５〜５００μの分布を持つ市販の石英
粉末 Ｂ３：粒子径０．５〜５００μの分布を持つ市販のアル
ミナ粉末 Ｃ１：市販のベントナイト系の増粘剤 Ｃ２：市販のセルロ−ス系の増粘剤 Ｄ１：市販のシランカップリング剤 γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランＤ２：
市販のシランカップリング剤 Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン 接着剤及び硬化体の性能テストは、下記の方法で行った
。

【００１８】接着強度テスト：２０ｍｍ角の２枚のガラ
ス板の全面を接着剤で貼り合わせた後、１１０〜１５０
℃で３０分引き続き２００℃で３０分間加熱乾燥するこ
とにより硬化させて２枚のガラス板を接着する。室温に
冷却後、市販の強力接着剤を用いて固定具をガラス板の
両側に取り付けた後、引っ張り試験機を用いて直角方向
に１ｍｍ／分の速度で張力をかけ接着が破壊された時の
張力を測定する。

【００１９】発泡性テスト：５０ｍｍ角のガラス板上に
接着剤を厚さ２ｍｍで塗布した後、３００℃の乾燥機中
に入れ発泡の有無を確認する。ガラス腐食性テスト：　
５０ｍｍ角のガラス板上に接着剤を厚さ２ｍｍで塗布し
た後、３００℃の乾燥機中に入れ３０分間加熱後室温ま
で冷却しガラス板の割れの有無を確認する。

【００２０】作業性テスト：　接着剤を口径１５０ｍｍ
、高さ８０ｍｍの容器に密閉し２０℃２４時間放置後、
容器を開封しステンレス棒を挿入し容易に底部まで達す
れば可、達し得なければ不可とする。安定性テスト：　
接着剤を口径１５０ｍｍ、高さ８０ｍｍの容器に密閉し
２０℃２４時間放置後、接着剤の流動性の有無を判別す
る。

【００２１】実施例１ 第１表記載の重量部組成でリチウムシリケ−トとムライ
ト粉末、石英粉末、アルミナ粉末を混合機中で、室温下
１時間混合して第１表記載の接着剤Ｑ１〜Ｑ３を得た。 実施例２ 第１表記載の重量部組成でリチウムシリケ−トとムライ
ト粉末、石英粉末、アルミナ粉末と増粘剤とを混合機中
で室温で２時間混合する事で第１表記載の接着剤Ｑ４〜
Ｑ８を得た。

【００２２】実施例３ 第１表記載の重量部組成でリチウムシリケ−トとムライ
ト粉末、石英粉末、アルミナ粉末と増粘剤とシランカッ
プリング剤とを混合機中で室温で２時間混合する事で第
１表記載の接着剤Ｑ９〜Ｑ１０を得た。接着剤Ｑ１〜Ｑ
３は安定性、発泡性、ガラス腐食性、接着強度の各テス
トにおいて良好な結果が得られたが、作業性テストで容
器を密閉し２０℃２４時間放置後、容器を開封しステン
レス棒を挿入したところ容易に底部まで達し得なかった
。

【００２３】接着剤Ｑ４〜Ｑ１０は安定性、発泡性、作
業性、ガラス腐食性、接着強度の各テストにおいて良好
な結果が得られた。次いで上記テスト方法に従いこの接
着剤Ｑ１〜Ｑ１０及びその硬化体の性能テストを行い第
２表の結果が得られた。 比較例１ 実施例１〜３と同様に第１表記載の組成で比較例の接着
剤Ｒ１〜Ｒ５を調製し、上記テスト方法によりテストし
たところ第２表記載の結果が得られた。比較例の接着剤
Ｒ１は接着強度が低くＲ２とＲ３は調製後一夜放置して
いる間にゲル化が生じた。Ｒ４とＲ５はガラス板上に３
００℃乾燥し室温に冷却した所ガラス板に亀裂が生じガ
ラスの腐食が起こった。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【発明の効果】本発明の接着剤は容易に製造でき、それ
を硬化させる際に高温で加熱しても発泡することなく硬
化し、その硬化物は高い接着強度を有する。従って生産
性向上もしくは、作業環境等の理由で高温で短時間の接
着或いはコーティングを必要とするガラス、セラミック
ス、アルミニウム、ステンレス綱、鉄その他の金属材料
の同種、或いは異種材料間の接着、充填またこれらの材
料表面のコーティングに著しい改良をもたらす。

【００３０】本発明の接着剤は、接着剤としての長期安
定性も充分であり、また接着剤の接着及び充填、コーテ
ィング等の作業において自動化機器にも適した良好な流
動性と作業性を有し、また硬化の際もクラックおよび収
縮が生じない。さらに，硬化後も度重なるヒートショッ
クによっても接着、充填及びコーティングに破壊が起こ
らない耐ヒートショック性を有しているため、電気部品
、電子部品、例えばランプ、センサー他或いはこれらの
装置における部材の接着、充填及びコーティングに用い
る事が出来る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ＳｉＯ２／Ｌｉ２Ｏのモル比２．０〜
   ５．０のリチウムシリケート水溶液を固形分として１０
   ０重量部と粒子径０．５〜５００μのムライト粉末を１
   ０〜４０００重量部とを混合してなる無機質接着剤。
2. 【請求項２】　　ＳｉＯ２／Ｌｉ２Ｏのモル比２．０〜
   ５．０のリチウムシリケート水溶液を固形分として１０
   ０重量部と粒子径５〜５００μのムライト粉末を１０〜
   ４０００重量部と増粘剤を０．００５〜５０重量部とを
   混合してなる無機質接着剤。