JP2005239944A - Adhesive, method for bonding article and bonded article - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an adhesive comprising an organic/inorganic hybrid glassy material as the main component, to provide a method for bonding articles using the adhesive and to provide a bonded article. <P>SOLUTION: The adhesive uses the organic/inorganic hybrid glassy material having melt properties as an adhesive component. The adhesive has a softening temperature of not less than 40°C to not more than 400°C wherein the softening temperature rises every time heat treatment is conducted, and has an average visible light transmittance at a wavelength of 300-800 nm of not less than 80 % in 100 μm thickness. The method for bonding articles using the adhesive comprises sandwiching the adhesive between at least two articles and melt bonding by heat treatment wherein the heat treatment for bonding is conducted at 40-600°C and at least one of two articles is made of glass. The article bonded by the above method has adhesive strength of 5 MPa or more. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、有機無機ハイブリッドガラス状物質を主成分とした接着剤、その接着剤を用いる物品の接着方法及び接着された物品に関する。   The present invention relates to an adhesive mainly composed of an organic-inorganic hybrid glassy substance, an adhesion method for an article using the adhesive, and an adhered article.

物品と物品を接着させることは重要な技術であり、これまでも多くのところでなされてきた。しかし、接着はその処理温度、使用温度、材料等が異なれば、その接着剤も変化させなければならないことが多い、難しい側面をもった技術である。さらには、他の要求性能、例えば透明性を確保しながらの接着、あるいは接着面形状が複雑な場合等、従来から難しいとされてきた接着に関する問題も依然として存在している。特に、これらの問題に対する要求は接着処理温度や使用温度との関係の中で、顕在化している。   Adhering articles to each other is an important technique and has been done in many places. However, adhesion is a technique with difficult aspects, in which, if the processing temperature, use temperature, material, etc. are different, the adhesive must often be changed. Furthermore, there still exist problems relating to adhesion that have been considered difficult in the past, such as when other required performance such as adhesion while ensuring transparency, or when the shape of the adhesion surface is complicated. In particular, the demand for these problems has become apparent in relation to the bonding processing temperature and the use temperature.

例えば、透明性を確保しながらの接着の場合、ガラス同士の接着がよく使われているので例示すると、例えばガラスの持つ欠点である脆性破壊に対する安全性を向上させながら透明性材料とすることができる。ポリビニルブチラール(以後、PVB)を使って接着される、いわゆる合わせガラスが代表的であり、破壊した場合でもガラスが飛散や脱落しにくいという特徴および紫外線を吸収するというPVBの特徴を有しているので、安全性や防犯性が要求される場所、あるいは紫外線を防止したい場所など、数多くのところで使われている。その使用例は、自動車のフロントガラス、建築物や鉄道車両のドアや窓ガラス、ショーウィンドウ、水槽、プールの覗き窓、ベランダのフェンスなど数多く、合わせガラスの使用は近年ますます増大する方向にある。例えば、自動車のフロントガラスは、その安全性をさらに高めるため、それまで使われていた部分強化ガラスが禁止され、合わせガラスのみが使用できることと変化してきている。   For example, in the case of bonding while ensuring transparency, glass-to-glass bonding is often used, and as an example, for example, it is possible to make a transparent material while improving safety against brittle fracture, which is a drawback of glass it can. A typical so-called laminated glass that is bonded using polyvinyl butyral (hereinafter referred to as PVB) is representative, and has the characteristics that even when broken, the glass is less likely to scatter and fall off and has the characteristics of PVB that absorbs ultraviolet rays. Therefore, it is used in many places such as places where safety and crime prevention are required, or places where you want to prevent ultraviolet rays. Use cases include windshields for automobiles, doors and window glass for buildings and railway vehicles, show windows, water tanks, pool viewing windows, and fences on verandas. The use of laminated glass has been increasing in recent years. . For example, in order to further enhance the safety of automobile windshields, partially tempered glass that has been used until now is prohibited, and only laminated glass can be used.

この合わせ化は、例えば前述のPVBやエバフィルム(以後、EVA)を使って接着されているが、PVBやEVAは典型的な有機物質であるため、300℃以上の温度に耐えることはできず、また使用時も例えば100℃を越えると、合わせガラスの特性から重ねガラスの特性に変化する等、多くの問題が発生する。このため、もっと高温の状態においても対応できる接着剤が期待されている。   For example, PVB and EVA (hereinafter referred to as EVA) are bonded to each other, but PVB and EVA are typical organic substances, and thus cannot withstand temperatures of 300 ° C. or higher. Also, when the temperature exceeds 100 ° C., for example, many problems occur such as changing from the characteristics of laminated glass to the characteristics of laminated glass. For this reason, the adhesive agent which can respond also in a higher temperature state is anticipated.

また、その表面形状が複雑な場合もその接着は難しくなる。例えば、IC用セラミックパッケージ、ディーゼル排ガスフィルター、焼却炉壁、各種炉ガスケットの構造用部材等を接着する場合、その複雑な形状面における接着は難しいものである。一般的にこのような場合、接着の処理温度は高くとも良い場合が多いので、500〜600℃のいわゆる低融点ガラスが使われてきた。しかし、このような材料を接着する場合においても、その接着処理の温度は低い方が望ましい方が言うまでもない。接着面が複雑であるため、接着状況の確認作業が重要となることが多いからである
一般的に接着処理の温度は低い方が良く、400℃以下、特に300℃以下が望ましいが、場合によっては600℃前後でも良い場合もある。また、300℃以下で接着処理した場合には、300℃以上での接着保持性が要求されることになる。以上を考慮すると、軟化温度が400℃以下でかつ接着保持性は300℃を超える接着剤が望ましい。一方、600℃前後でも処理できることも必要である。しかし、このような有用な接着性を有する接着剤を得ることは非常に困難な状況にあった。軟化温度が400℃未満での接着性を有するものとなると、低融点ガラスといえども適切なものはなかった。また、地球環境の問題から鉛を含まないガラスが強く要求されている中、無鉛ガラスで接着性のある低融点ガラスを開発することはさらに難しい。
Further, even when the surface shape is complicated, the adhesion becomes difficult. For example, when bonding IC ceramic packages, diesel exhaust gas filters, incinerator walls, structural members of various furnace gaskets, and the like, it is difficult to bond on complicated shapes. In general, in such a case, since the bonding processing temperature is often high, so-called low melting glass of 500 to 600 ° C. has been used. However, even when bonding such materials, it goes without saying that it is desirable that the temperature of the bonding process be lower. This is because the work of confirming the bonding status is often important because the bonding surface is complex. Generally, the temperature of the bonding process should be low, preferably 400 ° C or lower, particularly 300 ° C or lower. May be around 600 ° C. In addition, when the adhesion treatment is performed at 300 ° C. or lower, adhesion retention at 300 ° C. or higher is required. Considering the above, it is desirable to use an adhesive having a softening temperature of 400 ° C. or lower and an adhesive retention of more than 300 ° C. On the other hand, it is also necessary to be able to process at around 600 ° C. However, it has been very difficult to obtain an adhesive having such useful adhesion. When the glass had adhesiveness at a softening temperature of less than 400 ° C., no low melting glass was suitable. In addition, while there is a strong demand for glass that does not contain lead due to global environmental problems, it is more difficult to develop a low-melting-point glass that is adhesive with lead-free glass.

一般的な低融点ガラスの製造方法としては、溶融法と低温合成法が知られている。溶融法はガラス原料を直接加熱することにより溶融してガラス化させる方法で、多くのガラスがこの方法で製造されており、低融点ガラスもこの方法で製造されている。しかし、低融点ガラスの場合、融点を下げるために、鉛やアルカリ、ビスマスなどの含有を必要とするなど、構成できるガラス組成には多くの制限がある。   As a general method for producing a low melting glass, a melting method and a low temperature synthesis method are known. The melting method is a method in which a glass raw material is directly heated to be melted and vitrified. Many glasses are produced by this method, and low-melting glass is also produced by this method. However, in the case of a low-melting glass, there are many restrictions on the glass composition that can be constructed, such as the need to contain lead, alkali, bismuth, etc. in order to lower the melting point.

一方、非晶質バルクの低温合成法としては、ゾルゲル法、液相反応法及び無水酸塩基反応法が考えられている。ゾルゲル法は金属アルコキシドなどを加水分解−重縮合し、500℃を超える温度、通常は700〜1600℃で熱処理することにより、バルク体を得ることができる。しかし、ゾルゲル法で作製したバルク体は、接着剤料としての特性を有していない。さらには、溶融性原料溶液の調製時に導入するアルコールなど有機物の分解・燃焼、又は有機物の分解ガス若しくは水の加熱過程における蒸発放出などのために多孔質となることが多く、接着剤料として必要とされる強さにも問題があった。   On the other hand, as a low-temperature synthesis method of amorphous bulk, a sol-gel method, a liquid phase reaction method, and an acid anhydride base reaction method are considered. In the sol-gel method, a bulk body can be obtained by hydrolysis-polycondensation of metal alkoxide and the like, and heat treatment at a temperature exceeding 500 ° C., usually 700 to 1600 ° C. However, the bulk body produced by the sol-gel method does not have properties as an adhesive material. In addition, it is often porous due to the decomposition and combustion of organic substances such as alcohol introduced during the preparation of the meltable raw material solution, or evaporation and release in the process of heating organic decomposition gas or water. There was also a problem with the strength.

さらに、液相反応法は収率が低いために生産性が低いという問題の他、反応系にフッ酸などを用いることや薄膜合成が限度とされていることなどから、現実的にバルク体を合成する手法としては不可能に近い。すなわち、液相反応法による実用的な低融点ガラスはまだ開発されていない状況下にある。   In addition, the liquid phase reaction method has a low yield, resulting in low productivity, the use of hydrofluoric acid in the reaction system and the limited synthesis of thin films. It is almost impossible to synthesize. That is, a practical low-melting glass by the liquid phase reaction method has not been developed yet.

このように、多くの低融点ガラスの製造は低温合成法ではなく、溶融法により行われてきたが、ガラス原料を溶融する都合上からそのガラス組成は制限される。また、接着性を有するガラスを製作する場合、鉛を使っても軟化点が400℃以下とするのは非常に難しい。さらに、鉛を使わず、透明でかつ400℃以下での接着性を有する実用レベルにある低融点ガラスとなると、世の中では開発されていない。   As described above, many low-melting-point glasses have been produced not by a low-temperature synthesis method but by a melting method, but the glass composition is limited for the purpose of melting a glass raw material. Further, when producing glass having adhesiveness, it is very difficult to make the softening point 400 ° C. or lower even if lead is used. Furthermore, it has not been developed in the world when it becomes a practical low-melting glass that does not use lead, is transparent, and has adhesiveness at 400 ° C. or lower.

この接着剤に対する要望をさらに述べると、ガラスの透明性を活かすためにその接着剤が無色透明であること、PVBやEVAよりも接着処理性があること、接着剤の厚さを制御できること等の他、最終的にはその接着性が高温まで持続することが望ましいことになる。   To further describe the demand for this adhesive, the adhesive is colorless and transparent in order to make use of the transparency of the glass, that it has an adhesive treatment property than PVB and EVA, and that the thickness of the adhesive can be controlled. In addition, it will ultimately be desirable for the adhesion to persist to high temperatures.

公知文献をみると、PVBフィルムと遮音フィルムを組み合わせた合わせガラス(例えば、特許文献1参照)、ICのセラミックスパッケージの封止用などに数多く使われているPbO−Bを主成分とするセラミックス材料を接合するハンダガラス材料(例えば、特許文献2参照)、結晶性ガラス組成物からなる封着物(例えば、特許文献3参照)等が開示されている。 Looking at publicly known literatures, the main component is PbO—B 2 O 3 which is often used for sealing of laminated ceramic glass (see, for example, Patent Document 1), which is a combination of a PVB film and a sound insulation film, and IC ceramic packages. Solder glass materials (for example, see Patent Document 2) for bonding ceramic materials to be bonded, sealing materials made of a crystalline glass composition (for example, see Patent Document 3), and the like are disclosed.

このような中、有機無機ハイブリッドガラスが鉛ガラスに代わる低融点材料として着目されている(例えば、非特許文献1、特許文献4及び5参照)。有機無機ハイブリッドガラスは機能性膜材としては着目されたこと(例えば、特許文献6)もあるが、それ以外の応用はあまり検討されていない。このため、有機無機ハイブリッドガラスは外壁コート材等の一部用途に限られてきた。有機無機ハイブリッドガラスを機能性膜やコート材ではなく、いわゆるバルク体として利用する研究は開始されたばかりであり、その性質も不明のことが多い。特に、その接着作用についての基礎事項はほとんど不明であり、その製造方法や厚さ制御の手法も完成されているとは言えない状態にある。   Under such circumstances, organic-inorganic hybrid glass is attracting attention as a low-melting-point material replacing lead glass (for example, see Non-Patent Document 1, Patent Documents 4 and 5). The organic-inorganic hybrid glass has received attention as a functional film material (for example, Patent Document 6), but other applications have not been studied much. For this reason, organic-inorganic hybrid glass has been limited to some uses such as outer wall coating materials. Research on the use of organic-inorganic hybrid glass as a so-called bulk body rather than a functional film or coating material has just started, and its properties are often unknown. In particular, the basic matters regarding the adhesive action are almost unknown, and it cannot be said that the manufacturing method and the thickness control method have been completed.

特開平9−165235号公報JP-A-9-165235 特開平7−330374号公報JP 7-330374 A 特開平9−255360号公報JP-A-9-255360 特開2003−313300号公報JP 2003-313300 A 特開2003−313048号公報JP 2003-313048 A 特開平2−137737号公報JP-A-2-137737 高橋雅英、新居田治樹、横尾俊信、New Glass, 8-14,17(2002).Masahide Takahashi, Haruki Niida, Toshinobu Yokoo, New Glass, 8-14, 17 (2002).

例えば、PVBやEVAを使って接着された物品では、その接着処理が300℃以下でできるという長所は有するが、300℃以上の温度に耐えることはできず、また使用時も例えば100℃を越えると、その接着性は著しく劣化するという問題があった。   For example, an article bonded using PVB or EVA has an advantage that the bonding process can be performed at 300 ° C. or lower, but cannot withstand a temperature of 300 ° C. or higher, and also exceeds, for example, 100 ° C. during use. And, there was a problem that the adhesiveness deteriorated remarkably.

また、多くの低軟化点材料を用いた接着剤、特に従来の低融点ガラスによる接着剤の製造は溶融法により行われてきたため、そのガラス組成には多くの制限があり、300℃以上の耐熱性及び400℃以下での接着作業性を同時に満たす接着剤はなかった。特に、透明性を有しながら上述の条件を満足するガラスはなかった。   In addition, since the production of adhesives using many low softening point materials, particularly conventional low melting point glass adhesives, has been performed by a melting method, the glass composition has many limitations and has a heat resistance of 300 ° C. or higher. There was no adhesive that simultaneously satisfied the adhesion and workability of adhesion at 400 ° C. or lower. In particular, there was no glass that satisfies the above conditions while having transparency.

一方、低融点ガラスを低温合成法のゾルゲル法で製造しようとした場合、その緻密化のために500℃以上の温度処理が必要となるが、その温度で処理すると低融点ガラスとはならないので、結果として300℃以上の耐熱性及び400℃以下での接着作業性を有する透明性のガラス接着剤とはならなかった。   On the other hand, when trying to produce a low-melting glass by a sol-gel method of a low-temperature synthesis method, a temperature treatment of 500 ° C. or higher is required for densification, but if it is treated at that temperature, it does not become a low-melting glass. As a result, it was not a transparent glass adhesive having heat resistance of 300 ° C. or higher and adhesion workability at 400 ° C. or lower.

特開平9−165235号公報で開示された方法ではPVBフィルムと遮音フィルムという特性が異なる2種類のフィルムを使ってガラス接着する可能性を示している点では有用であるが、300℃以上の雰囲気下で使用することはできない。特開平7−330374号公報で開示された材料は、接着作用を有するが、PbO−Bを主成分としており、地球環境の面からみて問題がある。また、特開平9−255360号公報で開示された材料では接着処理温度が400℃以下の接着剤とすることができない。さらに、特開2003−313300号公報、特開2003−313048号公報又は特開平2−137737号公報でも、接着性に関することは述べられていない。 The method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-165235 is useful in that it shows the possibility of glass bonding using two types of films having different properties, PVB film and sound insulation film, but the atmosphere is 300 ° C. or higher. Cannot be used below. The material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-330374 has an adhesive action, but has PbO—B 2 O 3 as a main component and has a problem from the viewpoint of the global environment. Further, the material disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-255360 cannot be used as an adhesive having an adhesion treatment temperature of 400 ° C. or lower. Further, JP-A-2003-313300, JP-A-2003-313048, or JP-A-2-137737 does not describe anything related to adhesiveness.

このように、例えばPVBに代表されるこれまでの接着用膜や鉛を含まない低融点ガラス、さらには他の接着剤でも、300℃以上の耐熱性及び400℃以下の接着処理性を同時に満たすことはできなかった。特に、300℃以下での接着処理性と300℃以上の耐熱性、さらにはその透明性を同時に満たす接着剤はなかった。   Thus, for example, conventional adhesive films such as PVB, low-melting glass not containing lead, and other adhesives simultaneously satisfy heat resistance of 300 ° C. or more and adhesion processability of 400 ° C. or less. I couldn't. In particular, there was no adhesive that simultaneously satisfies the adhesion processability at 300 ° C. or lower, the heat resistance at 300 ° C. or higher, and the transparency.

本発明は、溶融性を有する有機無機ハイブリッドガラス状物質を接着成分として用いる接着剤である。   The present invention is an adhesive using an organic-inorganic hybrid glassy material having meltability as an adhesive component.

また、軟化温度が40℃以上400℃以下である上記の接着剤である。   Moreover, it is said adhesive agent whose softening temperature is 40 degreeC or more and 400 degrees C or less.

また、加熱処理を行う度に軟化温度が上昇する上記の接着剤である。   Moreover, it is said adhesive agent whose softening temperature rises whenever it heat-processes.

また、300〜800nmでの平均可視光透過率が3mm厚で80%以上である接着剤である。   Further, the adhesive has an average visible light transmittance at 300 to 800 nm of 3 mm thickness and 80% or more.

さらに、上記の接着剤を用いる物品の接着方法である。   Furthermore, it is the adhesion | attachment method of the articles | goods using said adhesive agent.

また、少なくとも2つの物品の間に接着剤を挟み、加熱処理で融着する上記の接着方法である。   Further, in the above-described bonding method, an adhesive is sandwiched between at least two articles and fused by heat treatment.

また、接着のための加熱処理が40〜600℃でなされることを特徴とする上記の物品の接着方法である。   In addition, in the method for adhering an article described above, the heat treatment for adhering is performed at 40 to 600 ° C.

また、少なくとも物品の片方がガラスである上記の物品の接着方法である。   Further, it is the method for adhering an article as described above, wherein at least one of the articles is glass.

さらにまた、上記の方法で接着された物品である。   Furthermore, it is an article bonded by the above method.

また、接着強度が5MPa以上である上記の接着された物品である。   Moreover, it is the above-mentioned bonded article having an adhesive strength of 5 MPa or more.

本発明により、従来できていなかった300℃以上の耐熱性及び400℃以下の接着処理性を同時に満たすことができるようになった。また、複雑な表面形状を有するあるいは狭い間隔の各種部位等への接着された物品、あるいはフレクシブルな電子材料へ接着が可能となった。   According to the present invention, the heat resistance of 300 ° C. or higher and the adhesion processability of 400 ° C. or lower, which have not been conventionally achieved, can be satisfied at the same time. In addition, it has become possible to bond to an article having a complicated surface shape or to be adhered to various parts with a narrow interval, or a flexible electronic material.

本発明は、物品を接着する場合において、溶融性の有する有機無機ハイブリッドガラス状物質を主成分として用いる接着剤である。ここで、溶融性とは文字通り溶融する特性、すなわち、加熱することにより粘性が大幅に下がり、いわゆる溶融状態となる特性を指す。   The present invention is an adhesive that uses a meltable organic-inorganic hybrid glassy material as a main component when bonding articles. Here, the meltability literally refers to the property of melting, that is, the property of greatly reducing the viscosity by heating and becoming a so-called molten state.

従来の有機無機ハイブリッドガラスは、従来のゾルゲル法により製作されるため、溶融性を有せず、加熱しても物性的な変化はあまりないとされていた。一部のゾルゲル材料では軟化することが知られていたが、あくまでも軟化のレベルであり、溶融の状態ではなかった。また、強く加熱すると着色する傾向にある。このような理由から、有機無機ハイブリッドガラスはこれまでは主に数μm以下の薄い膜状の機能性膜材として着目され、産業上の利用は膜状又はコート材料に限られてきた。しかし、溶融性を呈する有機無機ハイブリッドガラス状物質の場合、接着剤として利用することが可能となる。溶融性を有することにより、複雑な形状の間にも入り込むことができ、かつその結合を行うことができるからである。   Since conventional organic-inorganic hybrid glass is manufactured by a conventional sol-gel method, it does not have meltability, and it has been considered that there is not much change in physical properties even when heated. Although some sol-gel materials were known to soften, they were only at the level of softening and not in a molten state. Moreover, it tends to color when heated strongly. For these reasons, organic-inorganic hybrid glass has so far been focused mainly as a thin film-like functional film material having a thickness of several μm or less, and its industrial use has been limited to film-like or coating materials. However, in the case of an organic-inorganic hybrid glassy material exhibiting meltability, it can be used as an adhesive. This is because by having the meltability, it is possible to enter between complex shapes and to bond them.

なお、有機無機ハイブリッドガラス状物質の含有を主成分としたのは、接着剤は用途、使用条件が多種多用となるので、その含有に関しては多くの選択が可能となるためである。例えば、使用する温度が低い場合には有機系の接着剤を多く混入させることができる一方、使用温度が高い場合には無機系の接着剤を多く混入させることになる。また、透明度をどの程度必要とするかによっても、副成分の混入は異なる。このようにその選択は幅広いが、主成分となる有機無機ハイブリッドガラス状物質は重量%で30%以上混入されていることが好ましく、さらに好ましくは50%以上である。30%未満であると、接着温度や保持温度の制限が増し、また透明度の問題もでてくる。上限は当然ながら100%である。さらに、この主成分の含有に関する考え方は以下も同様である。   The reason why the content of the organic-inorganic hybrid glassy substance is used as a main component is that the adhesive can be used in many different applications and usage conditions, so that many choices can be made regarding its content. For example, when the use temperature is low, a large amount of organic adhesive can be mixed, whereas when the use temperature is high, a large amount of inorganic adhesive is mixed. Further, depending on how much transparency is required, the mixing of subcomponents varies. Thus, although the selection is wide, it is preferable that the organic-inorganic hybrid glassy substance as the main component is mixed by 30% or more by weight%, and more preferably 50% or more. If it is less than 30%, the limitation of the bonding temperature and holding temperature increases, and the problem of transparency also arises. Naturally, the upper limit is 100%. Further, the concept regarding the inclusion of the main component is the same in the following.

また、軟化温度が40℃以上400℃以下の有機無機ハイブリッドガラス状物質が主成分の接着剤を用いることが好ましい。40℃未満では加熱処理の効果は極めて小さく、400℃以上では安定した接着とならないことが多い上、着色する場合もある。より好ましくは、60〜360℃、さらに好ましくは100〜350℃である。この加熱処理は1度で行うのではなく、2回以上に分けても良いし、その温度条件を変更させても良い。一般的には、加熱温度を高くする方向で変化させるのが好ましい。なお、有機無機ハイブリッドガラス状物質の軟化温度は、10℃/minで昇温したTMA測定から判断した。すなわち、上記条件で収縮量を測定し、収縮量の変化開始温度を軟化温度とした。   In addition, it is preferable to use an adhesive whose main component is an organic-inorganic hybrid glassy material having a softening temperature of 40 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. Below 40 ° C., the effect of heat treatment is extremely small, and at 400 ° C. and above, stable adhesion often does not occur, and there are cases where coloring occurs. More preferably, it is 60-360 degreeC, More preferably, it is 100-350 degreeC. This heat treatment is not performed once, but may be divided into two or more times, or the temperature condition may be changed. In general, it is preferable to change the heating temperature in the increasing direction. In addition, the softening temperature of the organic-inorganic hybrid glassy substance was judged from TMA measurement which was heated at 10 ° C./min. That is, the shrinkage was measured under the above conditions, and the change start temperature of the shrinkage was defined as the softening temperature.

また、加熱処理を行う度に軟化温度が上昇する有機無機ハイブリッドガラス状物質が主成分の接着剤を用いることが好ましい。溶融性を有する有機無機ハイブリッドガラス状物質は、軟化点が変化するという特徴を有することが多い。軟化温度が上昇する有機無機ハイブリッドガラス状物質を用いることにより、当初は低い温度で処理して層状とし、その後加熱することにより軟化温度を上げて、所定の接着性を求めるのが良い。軟化温度が下がる有機無機ハイブリッドガラス状物質あるいは種々の処理による結果として軟化温度が下がる有機無機ハイブリッドガラス状物質の場合、所定の接着強度を得ることは難しくなる。   In addition, it is preferable to use an adhesive whose main component is an organic-inorganic hybrid glassy material whose softening temperature increases each time heat treatment is performed. An organic-inorganic hybrid glassy material having meltability often has a characteristic that the softening point changes. By using an organic-inorganic hybrid glassy substance whose softening temperature rises, it is desirable to obtain a predetermined adhesive property by initially processing at a low temperature to form a layer, and then heating to raise the softening temperature. In the case of an organic-inorganic hybrid glassy material whose softening temperature is lowered or an organic-inorganic hybrid glassy material whose softening temperature is lowered as a result of various treatments, it is difficult to obtain a predetermined adhesive strength.

また、300〜800nmでの平均可視光透過率が3mm厚で80%以上の有機無機ハイブリッドガラス状物質が主成分の接着剤を用いることが好ましい。このような特性を有する有機無機ハイブリッドガラス状物質が主成分の接着剤を使うことにより、透明性の高いガラス物品を得ることができる。特に、物品の双方がガラスである場合、一般のフロートガラス並の透過率を有すことにより、結果として透明性の高い物品を製造することができる。また、一方がガラスの場合でも、その透過性を有効に利用できる物品を製造することができる。   Further, it is preferable to use an adhesive mainly composed of an organic-inorganic hybrid glassy material having an average visible light transmittance of 3 mm and a thickness of 80% or more at 300 to 800 nm. By using an adhesive whose main component is an organic-inorganic hybrid glassy material having such characteristics, a highly transparent glass article can be obtained. In particular, when both of the articles are made of glass, by having a transmittance comparable to that of a general float glass, an article having high transparency can be manufactured as a result. Moreover, even when one is glass, the article | item which can utilize the permeability | transmittance effectively can be manufactured.

さらに、上記の接着剤を用いる物品の接着方法であることが好ましい。このような接着剤を用いることにより、従来できていなかった300℃以上の耐熱性及び400℃以下の接着処理性を同時に満たすことができるようになり、複雑な表面形状を有するあるいは狭い間隔の各種部位等への接着された物品、あるいはフレクシブルな電子材料へ接着が可能となるからである。   Further, it is preferable to use a method for adhering an article using the above adhesive. By using such an adhesive, it becomes possible to simultaneously satisfy the heat resistance of 300 ° C. or higher and the adhesive processability of 400 ° C. or lower, which has not been conventionally achieved, and have various complex surface shapes or narrow intervals. This is because it is possible to adhere to an article adhered to a part or the like, or a flexible electronic material.

また、少なくとも2つの物品の間に上記の接着剤を挟み、加熱処理で融着することが好ましい。物品はIC用セラミックパッケージ、ディーゼル排ガスフィルター、焼却炉壁、各種炉ガスケットの構造用部材でも良いし、ガラスでも良い。いわゆる、固体状のものであれば、接着の対象物となり得る。なお、接着性をもたせるためには、加熱処理を行う必要がある。この加熱は、所定の有機無機ハイブリッド状物質を挟み込んだ後に行われる。   In addition, it is preferable that the adhesive is sandwiched between at least two articles and fused by heat treatment. The article may be a structural member of an IC ceramic package, a diesel exhaust gas filter, an incinerator wall, various furnace gaskets, or glass. A so-called solid material can be an object to be bonded. In addition, in order to give adhesiveness, it is necessary to heat-process. This heating is performed after sandwiching a predetermined organic-inorganic hybrid material.

接着剤として用いる有機無機ハイブリッドガラス状物質は、層状、粉体状又はペースト状で接着されることが好ましい。層状に加工された有機無機ハイブリッドガラス状物質を用いて、接着することがより好ましい。この場合、粉体状の有機無機ハイブリッドガラス状物質を接着する物質の表面に塗布し、加熱して流動化して層状とし、その後加熱して接着するのが一般的であるが、一度冷却してから再加熱しても良い。当然ながら、粉体状の有機無機ハイブリッドガラス状物質をそのまま加熱処理をしても良い。さらには、ぺ−スト状でも良く、この場合有機溶媒中に溶かし込んだペーストが好ましい。接着性等の条件が許すのであれば、いわゆる膜状の有機無機ハイブリッドガラス状物質を用いても良いが、層状又は粉体状で接着する方が、安定して接着され、その接着性も確保される。この接着部の厚さは、強度上の関係から、好ましくは30μm以上、より好ましくは100μm以上、さらに好ましくは500μm以上である。また、接着部の厚さの上限はそれぞれの条件により大きく異なるが、有機無機ハイブリッドガラスは熱膨張率も大きいので、一般的には数mmである。   The organic-inorganic hybrid glassy substance used as an adhesive is preferably bonded in a layered form, a powdery form or a paste form. It is more preferable to bond using a layered organic-inorganic hybrid glassy material. In this case, it is common to apply a powdery organic-inorganic hybrid glassy substance to the surface of the substance to be bonded, heat to fluidize it into a layer, and then heat to bond, but once cooled May be reheated. Of course, the powdery organic-inorganic hybrid glassy material may be subjected to heat treatment as it is. Further, a paste may be used, and in this case, a paste dissolved in an organic solvent is preferable. If conditions such as adhesiveness allow, so-called film-like organic-inorganic hybrid glassy materials may be used. However, adhesion in a layered or powdery form is more stable and secures adhesion. Is done. The thickness of the bonded portion is preferably 30 μm or more, more preferably 100 μm or more, and further preferably 500 μm or more, from the viewpoint of strength. Moreover, although the upper limit of the thickness of an adhesion part changes greatly with each conditions, since organic-inorganic hybrid glass also has a large coefficient of thermal expansion, it is generally several millimeters.

また、接着のための加熱処理温度は40〜600℃で行う接着方法であることが好ましい。40℃未満では加熱処理の効果は極めて小さく、600℃以上では安定した接着とならないことが多い。着色を問題とする場合には400℃以下が好ましく、着色をあまり問題としない場合には600℃まででも可能である。なお、400℃を越える場合でもその処理時間が短い場合には着色も小さい場合が多い。以上を考えると、より好ましくは60〜400℃の範囲、さらに好ましくは100〜350℃の範囲である。この加熱処理は1度で行うのではなく、2回以上に分けても良いし、その温度条件を変更させても良い。その場合、加熱温度を高くする方向で変化させていくのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the heat processing temperature for adhesion | attachment is an adhesion method performed at 40-600 degreeC. Below 40 ° C, the effect of heat treatment is extremely small, and at 600 ° C and above, stable adhesion is often not achieved. When coloring is a problem, the temperature is preferably 400 ° C. or lower, and when coloring is not a problem, it can be up to 600 ° C. Even when the temperature exceeds 400 ° C., the coloration is often small when the treatment time is short. Considering the above, the range of 60 to 400 ° C is more preferable, and the range of 100 to 350 ° C is more preferable. This heat treatment is not performed once, but may be divided into two or more times, or the temperature condition may be changed. In that case, it is preferable to change the heating temperature in the direction of increasing.

また、少なくとも物品の片方がガラスであることが好ましい。少なくとも物品の片方をガラスとすることにより、その透明性を活かすことができる。さらに、ガラスは化学的にも安定しているので、接着効果も持続する傾向にある。ガラスとしては、市販されているソーダ石灰ガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス等を始めとする建築用ガラス、自動車用ガラス、電子材料用ガラスが代表的であるが、接着できるガラス状物質であれば、大きな問題はない。   Moreover, it is preferable that at least one of the articles is glass. By using at least one of the articles as glass, the transparency can be utilized. Furthermore, since glass is chemically stable, the adhesion effect tends to be sustained. Typical examples of the glass include commercially available soda-lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, and other architectural glass, automotive glass, and electronic material glass. There is no big problem.

その可視光透過率が例えば3mmの厚さで80%以上の有機無機ハイブリッドガラス状物質と例えば5mmの厚さで80%以上のガラスを使っていることが好ましい。この場合、可視光透過率は波長300〜800nmにおける可視光線の平均透過率である。このような特性を有する有機無機ハイブリッドガラス状物質と、透明性の高いガラス物品を組み合わせることにより、透明性の高い物品を製造することができる。また、一方がガラスでない場合でも、ガラス部の透過性を有効に利用できる物品を製造することができる。   It is preferable to use an organic-inorganic hybrid glassy material having a visible light transmittance of, for example, 3 mm and a thickness of 80% or more and a glass of, for example, a thickness of 5 mm and 80% or more. In this case, the visible light transmittance is an average visible light transmittance at a wavelength of 300 to 800 nm. By combining an organic-inorganic hybrid glassy material having such characteristics with a highly transparent glass article, a highly transparent article can be produced. Moreover, even when one side is not glass, the article | item which can utilize effectively the permeability | transmittance of a glass part can be manufactured.

なお、物品の表面を親水処理することにより接着力が大きくなり、撥水処理すると接着力が小さくなる傾向がある。より大きな接着力を得る場合物品の表面を親水処理することが望ましい。   In addition, there exists a tendency for adhesive force to become large when the surface of an article | item is hydrophilically processed and for adhesiveness to become small when water-repellent treatment is carried out. In order to obtain a larger adhesive force, it is desirable to hydrophilically treat the surface of the article.

さらに、上記の方法で接着された物品である。この物品は、従来できていなかった300℃以上の耐熱性及び400℃以下の接着処理性を同時に満たす特性を有す。また、高い透明度を必要とする場合も有用である。   Further, the article is bonded by the above method. This article has the characteristics of simultaneously satisfying heat resistance of 300 ° C. or higher and adhesion processability of 400 ° C. or lower, which has not been achieved conventionally. It is also useful when high transparency is required.

さらにまた、接着強度が5MPa以上である物品であることが好ましい。接着強度としてはせん断強度であり、JIS K6850「接着剤−剛性被着剤の引張せん断接着強さ試験方法」に準じた試験方法で求めることができる。接着強度が5MPa以上としたのは、5MPa未満では所定の強度を得ることができず、十分な接着性とすることができない。   Furthermore, an article having an adhesive strength of 5 MPa or more is preferable. The adhesive strength is a shear strength, and can be determined by a test method according to JIS K6850 “Testing method for tensile shear bond strength of adhesive-rigid adhesive”. The reason why the adhesive strength is 5 MPa or more is that if the adhesive strength is less than 5 MPa, a predetermined strength cannot be obtained and sufficient adhesiveness cannot be obtained.

なお、本発明は、以下のようにして製造される有機無機ハイブリッドガラス状物質を接着剤とすることが好ましい。すなわち、出発原料は金属アルコキシドであり、その原料とする金属アルコキシドと水、酸触媒及びアルコールによる混合工程の後、加熱反応工程、溶融工程及び熟成工程を経て製造される有機無機ハイブリッドガラス状物質が好ましい。この方法による有機無機ハイブリッドガラス状物質はその安定性も高く、良好な品質を保ちながら低コストで製造することもできる。次に好ましいのは、ゾルゲル法によるゲル体の製作工程、加熱による溶融工程、及び熟成工程の3工程を最低限有する方法である。この方法でも有機無機ハイブリッドガラス状物質を得ることができるが、ゲル化工程に1〜3日間要するので、生産性が下がるという問題がある。ここで、重要なのは溶融性であり、溶融性を有しない従来のゾルゲル法では製造できないことである。   In the present invention, an organic-inorganic hybrid glassy material produced as follows is preferably used as an adhesive. That is, the starting raw material is a metal alkoxide, and an organic-inorganic hybrid glassy substance produced through a heating reaction step, a melting step and an aging step after a mixing step using the metal alkoxide as a raw material and water, an acid catalyst and an alcohol is provided. preferable. The organic-inorganic hybrid glassy material obtained by this method has high stability and can be produced at low cost while maintaining good quality. Next, a method having at least three steps of a gel body production process by a sol-gel method, a melting process by heating, and an aging process is preferable. Although this method can also obtain an organic-inorganic hybrid glassy material, there is a problem in that productivity is lowered because the gelation process takes 1 to 3 days. Here, what is important is that it is meltable and cannot be produced by a conventional sol-gel method having no meltability.

原料とする金属アルコキシドは有機置換基で置換されたアルコキシシランであり、有機置換基としてフェニル基、メチル基、エチル基、プロピル基(n−、i−)、ブチル基(n−、i−、t−)、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基、メルカプトメチル基、メルカプトプロピル基、3,3,3-トリフルオロプロピル基、3-トリフルオロアセトキシプロピル基、ビニル基、ベンジル基、スチリル基等から、アルコキシル基としてメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基(n−、i−)等から成る金属アルコキシドから選ばれることが好ましい。これらは、有機無機ハイブリッドガラス状物質、特に室温以下で低軟化となる透明状物質を製造する上で極めて有用な原料である。なお、上記以外の金属アルコキシドでも良い。また、金属アセチルアセトナート、金属カルボン酸塩、金属硝酸塩、金属水酸化物、及び金属ハロゲン化物等、ゾルゲル法で使われているものであれば製造は可能である。   The metal alkoxide used as a raw material is an alkoxysilane substituted with an organic substituent. The organic substituent is a phenyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group (n-, i-), a butyl group (n-, i-, t-), pentyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, octadecyl group, mercaptomethyl group, mercaptopropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 3-trifluoroacetoxypropyl group, vinyl It is preferably selected from metal alkoxides consisting of methoxy, ethoxy, propoxy (n-, i-), etc. as alkoxyl groups from the group, benzyl group, styryl group and the like. These are extremely useful raw materials for producing an organic-inorganic hybrid glassy material, particularly a transparent material that is softened at room temperature or lower. Metal alkoxides other than those described above may be used. Further, metal acetylacetonate, metal carboxylate, metal nitrate, metal hydroxide, metal halide and the like used in the sol-gel method can be produced.

アルコールとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノ-ル、2−プロパノール、1−ブタノール、2−メチル−1−プロパノ-ル、2−ブタノール、1.1−ジメチル−1−エタノール等が代表的であるが、これらに限定される訳ではない。   Typical alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-butanol, 1.1-dimethyl-1-ethanol and the like. However, it is not limited to these.

溶融工程に入る前、すなわち、出発原料の混合工程と加熱による溶融工程との間に、加熱反応工程を有することが好ましい。この加熱反応工程は40℃以上100℃以下の温度で行われることが好ましい。この温度域以外では、その構造中に有機官能基Rを持つ金属ユニット、例えば(RSiO(4−n)/2)(n=1、2、3から選択)で表されるケイ素ユニット、さらに、詳細には、フェニル基の金属ユニット(PhSiO(4−n)/2)、メチル基の金属ユニット(MeSiO(4−n)/2)、エチル基の金属ユニット(EtSiO(4−n)/2)、ブチル基の金属ユニット(BtSiO(4−n)/2)(n=1〜3)などを適切に含有させることができないため、ガラス溶融のできる有機無機ハイブリッドガラス状物質を得ることは極めて難しくなる。 It is preferable to have a heating reaction step before entering the melting step, that is, between the starting material mixing step and the melting step by heating. This heating reaction step is preferably performed at a temperature of 40 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. Outside this temperature range, a metal unit having an organic functional group R in its structure, for example, a silicon unit represented by (R n SiO (4-n) / 2 ) (selected from n = 1, 2, 3), Further, in detail, a phenyl group metal unit (Ph n SiO (4-n) / 2 ), a methyl group metal unit (Me n SiO (4-n) / 2 ), an ethyl group metal unit (Et n SiO (4-n) / 2 ), butyl group metal units (Bt n SiO (4-n) / 2 ) (n = 1 to 3) and the like cannot be appropriately contained, so that the glass can be melted organic Obtaining an inorganic hybrid glassy material becomes extremely difficult.

なお、この有機官能基Rは、アルキル基やアリール基が代表的である。アルキル基としては、直鎖型でも分岐型でもさらには環状型でも良い。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基(n−、i−)、ブチル基(n−、i−、t−)、ペンチル基、ヘキシル基(炭素数:1〜20)などが挙げられ、特に好ましいのはメチル基とエチル基である。さらに、アリール基としては、フェニル基、ピリジル基、トリル基、キシリル基などがあり、特に好ましいのはフェニル基である。当然ながら、有機官能基は上述のアルキル基やアリール基に限定されるものではない。   The organic functional group R is typically an alkyl group or an aryl group. The alkyl group may be linear, branched or cyclic. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group (n-, i-), a butyl group (n-, i-, t-), a pentyl group, a hexyl group (carbon number: 1 to 20). Particularly preferred are methyl and ethyl groups. Furthermore, examples of the aryl group include a phenyl group, a pyridyl group, a tolyl group, and a xylyl group, and a phenyl group is particularly preferable. Of course, the organic functional group is not limited to the above-described alkyl group or aryl group.

加熱による溶融工程は40℃以上500℃以下の温度で処理されることが好ましい。40℃よりも低い温度では、実質上溶融できない。また、500℃を超えると、網目を形成する金属元素と結合する有機基が燃焼するために所望の有機無機ハイブリッドガラス状物質を得られないばかりか、破砕したり、気泡を生じて不透明になったりする。望ましくは、100℃以上300℃以下である。   The melting step by heating is preferably performed at a temperature of 40 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. At temperatures lower than 40 ° C., it cannot be melted substantially. Further, when the temperature exceeds 500 ° C., the organic group bonded to the metal element forming the network burns, so that a desired organic-inorganic hybrid glassy material cannot be obtained, and it becomes opaque due to crushing or generation of bubbles. Or Desirably, it is 100 degreeC or more and 300 degrees C or less.

熟成工程では30℃以上400℃以下の温度で処理する。30℃よりも低い温度では、実質上熟成できない。400℃を超えると、熱分解することがあり、安定したガラス状物質を得ることは難しくなる。この熟成温度は、溶融下限温度よりも低い温度ではその効果が極めて小さくなる。一般的には、溶融下限温度〜(溶融下限温度+150℃)程度が望ましい。さらに、熟成に要する時間は5分以上必要である。熟成時間は、その処理量、処理温度及び反応活性な水酸基(−OH)の許容残留量により異なるが、一般的には5分未満では満足できるレベルに到達することは極めて難しい。また、長時間では生産性が下がってくるので、望ましくは10分以上1週間以内である。なお、熟成する場合において、40℃〜230℃の温度かつ0.1Torr以下の圧力下で行われる第1熟成と大気圧下70℃〜350℃で行われる第2熟成の2つの工程と分けることも有効である。   In the aging step, the treatment is performed at a temperature of 30 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. At a temperature lower than 30 ° C., it cannot be aged substantially. When it exceeds 400 ° C., it may be thermally decomposed, and it becomes difficult to obtain a stable glassy substance. The effect of the aging temperature becomes extremely small at a temperature lower than the melting lower limit temperature. Generally, the lower limit of melting temperature to the lower limit of melting temperature (+ 150 ° C.) is desirable. Furthermore, the time required for aging is 5 minutes or more. The aging time varies depending on the processing amount, processing temperature, and allowable residual amount of reactive hydroxyl group (—OH), but generally it is extremely difficult to reach a satisfactory level in less than 5 minutes. Moreover, since productivity falls in a long time, it is 10 minutes or more and less than 1 week desirably. In the case of aging, it is divided into two steps of a first aging performed at a temperature of 40 ° C. to 230 ° C. and a pressure of 0.1 Torr or less and a second aging performed at 70 ° C. to 350 ° C. under atmospheric pressure. Is also effective.

溶融工程及び熟成工程を経ることにより、安定化した有機無機ハイブリッドガラス状物質を得ることができる。従来から行われてきたゾルゲル法では、前記の溶融工程がないため、当然ながらその後の熟成工程もない一方、ゲル体を経るという特徴も有する。このように、従来の有機無機ハイブリッドガラス状物質とは異なった性質を有している。   A stable organic-inorganic hybrid glassy material can be obtained through the melting step and the aging step. Since the conventional sol-gel method does not have the melting step, it naturally has no subsequent aging step, but also has a characteristic of passing through a gel body. Thus, it has different properties from the conventional organic-inorganic hybrid glassy material.

加熱反応工程の上限温度は沸点が100℃を越すアルコール、例えば118℃の1−ブタノールを用いる場合では100℃以下であるが、沸点が100℃以下のアルコールでは沸点も考慮する方が望ましい。例えば、エタノールを用いる場合は、その沸点の80℃以下とした方が良い結果となる傾向にある。これは、沸点を越えると、アルコールが急激に蒸発するので、アルコール量や状態変化から均一反応が達成されにくくなるためであると考えられる。なお、加熱反応工程後は、すぐに溶融工程に入っても良いし、一度冷却してから溶融工程に入っても良い。   The upper limit temperature of the heating reaction step is 100 ° C. or lower when an alcohol having a boiling point exceeding 100 ° C., for example, 1-butanol having a boiling point of 118 ° C. is used, but it is desirable to consider the boiling point of alcohol having a boiling point of 100 ° C. or lower. For example, when ethanol is used, the boiling point tends to be better at 80 ° C. or lower. This is presumably because when the boiling point is exceeded, the alcohol rapidly evaporates, so that it is difficult to achieve a uniform reaction from the amount of alcohol and changes in state. In addition, after a heating reaction process, you may enter into a melting process immediately, and after cooling once, you may enter into a melting process.

前述したように、時間をかけてゲル体を製作してから、溶融・熟成する方法でも良い。しかし、ゲル化には1〜3日を要するので、30分〜5時間程度で所望の有機無機ハイブリッドガラス状物質を得るのに比して、生産性はかなり下がることになる。
以下、実施例に基づき、述べる。
As described above, a method of melting and aging after producing a gel body over time may be used. However, since it takes 1 to 3 days for gelation, productivity is considerably lowered as compared to obtaining a desired organic-inorganic hybrid glassy material in about 30 minutes to 5 hours.
Hereinafter, description will be made based on examples.

40mmx40mmで厚さが5mmのフロートガラス板を2枚準備した。このガラス板に粉体化した有機無機ハイブリッドガラス状物質をそれぞれ配した後、150℃で5分間加熱した後に冷却して室温まで戻し、層状に有機無機ハイブリッドガラス状物質が付着した2枚のガラス板を得た。この2枚のガラス板を層状になった有機無機ハイブリッドガラス状物質が向き合うようにして170℃で5分間加熱を行なった後、室温まで冷却して、接着された1組のガラス物品を得た。このガラス物品の接着層の厚さは約100μmであった。   Two float glass plates having a thickness of 40 mm × 40 mm and a thickness of 5 mm were prepared. After placing the powdered organic-inorganic hybrid glassy substance on this glass plate, each glass was heated at 150 ° C. for 5 minutes, then cooled to room temperature, and two sheets of organic-inorganic hybrid glassy substance adhered in layers I got a plate. The two glass plates were heated at 170 ° C. for 5 minutes with the layered organic-inorganic hybrid glassy material facing each other, and then cooled to room temperature to obtain a pair of bonded glass articles. . The thickness of the adhesive layer of this glass article was about 100 μm.

なお、有機無機ハイブリッドガラス状物質は以下のようにして製作したものを用いた。すなわち、出発原料には金属アルコキシドのフェニルトリエトキシシラン(PhSi(OEt))を用いた。混合工程として室温で10mlのフェニルトリエトキシシランに約40mlの水、約30mlのエタノール、触媒である酢酸を約0.30ml加え、加熱反応工程として60℃で3時間撹拌後、150℃に上げ4時間溶融した。さらに、約80℃約0.05Torrの雰囲気下5分間熟成した後、120℃で2時間熟成した後、室温まで冷却した。さらに、得られた有機無機ハイブリッドガラス状物質を5〜20μmの大きさになるように粉砕した。なお、この有機無機ハイブリッドガラス状物質の軟化温度は当初130℃であったが、接着と同条件で熱処理した場合には145℃に変化することを確認している。 The organic-inorganic hybrid glassy material used was manufactured as follows. That is, a metal alkoxide phenyltriethoxysilane (PhSi (OEt) 3 ) was used as a starting material. As a mixing step, about 40 ml of water, about 30 ml of ethanol, and about 0.30 ml of acetic acid as a catalyst were added to 10 ml of phenyltriethoxysilane at room temperature. After heating at 60 ° C. for 3 hours as a heating reaction step, the temperature was increased to 150 ° C. 4 Melted for hours. Furthermore, after aging for 5 minutes in an atmosphere of about 80 ° C. and about 0.05 Torr, the mixture was aged for 2 hours at 120 ° C. and then cooled to room temperature. Furthermore, the obtained organic-inorganic hybrid glassy material was pulverized to a size of 5 to 20 μm. In addition, although the softening temperature of this organic-inorganic hybrid glassy substance was 130 degreeC at the beginning, when heat-processing on the same conditions as adhesion | attachment, it has confirmed changing to 145 degreeC.

ガラス物品の接着部における各波長域での透過率曲線を日立U−3500形自記分光光度計を用いて測定したところ、大きな着色、特に従来みられた青色領域での吸収がなく、可視光透過率は86.6%であった。この値から、有機無機ハイブリッドガラス状物質の波長300〜800nmにおける可視光線の平均透過率は3mm厚換算で約90%となっていることが推定された。   When the transmittance curve in each wavelength region in the bonded part of the glass article was measured using a Hitachi U-3500 type self-recording spectrophotometer, there was no significant coloration, especially absorption in the blue region, which was observed in the past, and visible light transmission was achieved. The rate was 86.6%. From this value, it was estimated that the average transmittance of visible light at a wavelength of 300 to 800 nm of the organic-inorganic hybrid glassy substance was about 90% in terms of 3 mm thickness.

このガラス物品を強度試験ができる加熱試験炉の中に入れ、350℃で1時間保持した後に接着強度試験を行った。接着試験はせん断試験とし、JIS K6850「接着剤−剛性被着剤の引張せん断接着強さ試験方法」に準じた試験方法で求めた。すなわち、接着したガラス物品にせん断応力を負荷し、せん断破壊が発生したときの負荷量からせん断強度を求めた。このとき、そのせん断強度は約16MPaであった。また、室温まで冷却した後にガラス物品を取出し、接着剤として用いた有機無機ハイブリッドガラス状物質の破壊状況を観察した。その結果、ガラス物品と有機無機ハイブリッドガラス状物質の界面から破壊していたことから、有機無機ハイブリッドガラス状物質の接着強度は上述の値よりも大きいことが確認できた。また、有機無機ハイブリッドガラス状物質は無色透明のままであった。   The glass article was placed in a heating test furnace capable of strength test and held at 350 ° C. for 1 hour, and then an adhesive strength test was performed. The adhesion test was a shear test, and was determined by a test method according to JIS K6850 “Testing method for tensile shear bond strength of adhesive-rigid adhesive”. That is, a shear stress was applied to the bonded glass article, and the shear strength was determined from the amount of load when shear failure occurred. At this time, the shear strength was about 16 MPa. Moreover, after cooling to room temperature, the glass article was taken out and the state of destruction of the organic-inorganic hybrid glassy material used as an adhesive was observed. As a result, since it was destroyed from the interface between the glass article and the organic-inorganic hybrid glassy substance, it was confirmed that the adhesive strength of the organic-inorganic hybrid glassy substance was larger than the above-mentioned value. Moreover, the organic-inorganic hybrid glassy substance remained colorless and transparent.

40mmx40mmで厚さが5mmのアルミニウム板を2枚準備した。このアルミニウム板に粉体化した有機無機ハイブリッドガラス状物質をそれぞれ配した後、150℃で5分間加熱した後に冷却して室温まで戻し、層状に有機無機ハイブリッドガラス状物質が付着した2枚のアルミニウム板を得た。この2枚のアルミニウム板を層状になった有機無機ハイブリッドガラス状物質が向き合うようにして170℃で5分間加熱を行なった後、室温まで冷却して、接着された1組のアルミニウム物品を得た。このアルミニウム物品の接着層の厚さは約100μmであった。   Two aluminum plates having a thickness of 40 mm × 40 mm and a thickness of 5 mm were prepared. After placing the powdered organic-inorganic hybrid glassy material on this aluminum plate, heating at 150 ° C. for 5 minutes, cooling to room temperature, and two layers of aluminum with the organic-inorganic hybrid glassy material attached in layers I got a plate. The two aluminum plates were heated at 170 ° C. for 5 minutes with the layered organic-inorganic hybrid glassy material facing each other, and then cooled to room temperature to obtain a pair of bonded aluminum articles. . The thickness of the adhesive layer of this aluminum article was about 100 μm.

なお、有機無機ハイブリッドガラス状物質は以下のようにして製作したものを用いた。すなわち、出発原料には金属アルコキシドのフェニルトリエトキシシラン(PhSi(OEt))とジエトキシジフェニルシラン(Ph(OEt))を用いた。混合工程として室温で10mlのフェニルトリエトキシシランに約40mlの水、約25mlのエタノール、触媒である酢酸を約0.30ml加え、加熱反応工程として60℃で1時間撹拌後、2.5mlのジエトキシジフェニルシラン、約5mlのエタノールを滴下しさらに60℃で2時間撹拌した後、150℃に上げ4時間溶融した。さらに、約80℃約0.05Torrの雰囲気下5分間熟成した後、120℃で2時間熟成した後、室温まで冷却した。さらに、得られた有機無機ハイブリッドガラス状物質を5〜20μmの大きさになるように粉砕した。なお、この有機無機ハイブリッドガラス状物質の軟化温度は当初100℃であったが、接着と同条件で処理した場合には120℃に変化することを確認している。 The organic-inorganic hybrid glassy material used was manufactured as follows. That is, metal alkoxides phenyltriethoxysilane (PhSi (OEt) 3 ) and diethoxydiphenylsilane (Ph 2 (OEt) 2 ) were used as starting materials. As a mixing step, about 40 ml of water, about 25 ml of ethanol, and about 0.30 ml of acetic acid as a catalyst were added to 10 ml of phenyltriethoxysilane at room temperature. After heating at 60 ° C. for 1 hour as a heating reaction step, 2.5 ml of Ethoxydiphenylsilane and about 5 ml of ethanol were added dropwise, and the mixture was further stirred at 60 ° C. for 2 hours, then heated to 150 ° C. and melted for 4 hours. Furthermore, after aging for 5 minutes in an atmosphere of about 80 ° C. and about 0.05 Torr, the mixture was aged for 2 hours at 120 ° C. and then cooled to room temperature. Furthermore, the obtained organic-inorganic hybrid glassy material was pulverized to a size of 5 to 20 μm. In addition, although the softening temperature of this organic-inorganic hybrid glassy substance was 100 degreeC at the beginning, when it processed on the same conditions as adhesion | attachment, it has confirmed changing to 120 degreeC.

この物品について実施例1と同様の接着強度試験(保持条件は500℃で1時間)を行った。その結果、せん断強度は約7MPaであった。   This article was subjected to the same adhesive strength test as in Example 1 (retaining conditions were 500 ° C. for 1 hour). As a result, the shear strength was about 7 MPa.

40mmx40mmで厚さが5mmのアルミニウム板を2枚準備した。このアルミニウム板の間に粉体化した有機無機ハイブリッドガラス状物質を配した後、160℃で10分間加熱した後に冷却して室温まで戻し、接着された1組のアルミニウム物品を得た。このアルミニウム物品の接着層の厚さは約100μmであった。   Two aluminum plates having a thickness of 40 mm × 40 mm and a thickness of 5 mm were prepared. After placing the powdered organic-inorganic hybrid glassy substance between the aluminum plates, the mixture was heated at 160 ° C. for 10 minutes, cooled to room temperature, and a set of bonded aluminum articles was obtained. The thickness of the adhesive layer of this aluminum article was about 100 μm.

なお、有機無機ハイブリッドガラス状物質は以下のようにして製作したものを用いた。すなわち、出発原料には金属アルコキシドのフェニルトリエトキシシラン(PhSi(OEt))とジエトキシジエチルシラン(Et(OEt))を用いた。混合工程として室温で10mlのフェニルトリエトキシシランに約40mlの水、約25mlのエタノール、触媒である酢酸を約0.30ml加え、加熱反応工程として60℃で1時間撹拌後、1.0mlのジエトキシジエチルシラン、約5mlのエタノールを滴下しさらに60℃で2時間撹拌した後、150℃に上げ4時間溶融した。さらに、約80℃約0.05Torrの雰囲気下5分間熟成した後、120℃で2時間熟成した後、室温まで冷却した。さらに、得られた有機無機ハイブリッドガラス状物質を5〜20μmの大きさになるように粉砕した。なお、この有機無機ハイブリッドガラス状物質の軟化温度は当初105℃であったが、接着と同条件で処理した場合には135℃に変化することを確認している。
この物品について実施例1と同様の接着強度試験を行った。その結果、せん断強度は約9MPaであった。
The organic-inorganic hybrid glassy material used was manufactured as follows. That is, metal alkoxides phenyltriethoxysilane (PhSi (OEt) 3 ) and diethoxydiethylsilane (Et 2 (OEt) 2 ) were used as starting materials. As a mixing step, about 40 ml of water, about 25 ml of ethanol, and about 0.30 ml of acetic acid as a catalyst were added to 10 ml of phenyltriethoxysilane at room temperature. After heating at 60 ° C. for 1 hour as a heating reaction step, 1.0 ml of Ethoxydiethylsilane and about 5 ml of ethanol were added dropwise, and the mixture was further stirred at 60 ° C. for 2 hours, then heated to 150 ° C. and melted for 4 hours. Furthermore, after aging for 5 minutes in an atmosphere of about 80 ° C. and about 0.05 Torr, the mixture was aged for 2 hours at 120 ° C. and then cooled to room temperature. Furthermore, the obtained organic-inorganic hybrid glassy material was pulverized to a size of 5 to 20 μm. In addition, although the softening temperature of this organic-inorganic hybrid glassy substance was 105 degreeC at the beginning, when it processed on the same conditions as adhesion | attachment, it has confirmed changing to 135 degreeC.
The adhesive strength test similar to Example 1 was done about this article. As a result, the shear strength was about 9 MPa.

(比較例1)
接着剤としてはPVBを用い、実施例1と同様の形状のガラス物品を製作した。PVBの厚さは約0.38mm(15mil)であり、真空条件下約230℃で接着処理を行うことができた。しかし、350℃まで加熱しようとしたが、100℃を越えた温度域から発泡が始まり、さらにはPVBの流動現象があり、ガラス物品を立てて加熱したため、ガラス間のPVBが多量流出した。このため、接着の意味合いがなくなったので、約250℃まであげた段階で中止した。
この物品について実施例1と同様の接着強度試験(保持条件は500℃で1時間)を行った。その結果、せん断強度は0.1MPa未満であり、極めてゼロに近い値であった。
(Comparative Example 1)
PVB was used as the adhesive, and a glass article having the same shape as in Example 1 was produced. The thickness of PVB was about 0.38 mm (15 mil), and the adhesion treatment could be performed at about 230 ° C. under vacuum conditions. However, although it tried to heat to 350 degreeC, foaming started from the temperature range over 100 degreeC, and also there was a flow phenomenon of PVB, and since the glass article was stood and heated, PVB between glasses flowed out in large quantities. For this reason, since the meaning of adhesion was lost, it was stopped when the temperature was raised to about 250 ° C.
This article was subjected to the same adhesive strength test as in Example 1 (retaining conditions were 500 ° C. for 1 hour). As a result, the shear strength was less than 0.1 MPa, which was extremely close to zero.

(比較例2)
接着剤としては低融点ガラスと称されるSiO−B−ZnO−NaO系ガラスを用い、実施例1と同様の形状のガラス物品の製作を試みた。すなわち、すべて重量%で、SiOが約15%、Bが約27%、ZnOが約40%、NaOが約16%、KOが約2%であるガラスを用いて、接着を試みた。しかし、低融点ガラスといっても、軟化点は450℃を越えていたこともあり、結果として300℃未満で接着することはできなかった。
(Comparative Example 2)
As the adhesive, SiO 2 —B 2 O 3 —ZnO—Na 2 O-based glass called low-melting glass was used, and production of a glass article having the same shape as in Example 1 was attempted. That is, using glass in which all are by weight, SiO 2 is about 15%, B 2 O 3 is about 27%, ZnO is about 40%, Na 2 O is about 16%, and K 2 O is about 2%. , Tried to glue. However, even if it is a low melting glass, the softening point may have exceeded 450 ° C., and as a result, it could not be bonded at less than 300 ° C.

PDPを始めとするディスプレイ部品の封着・被覆用材料、光スイッチや光結合器を始めとする光情報通信デバイス材料、LEDチップを始めとする光学機器材料、光機能性(非線形)光学材料、接着材料等、低融点ガラスが使われている分野、エポキシ等の有機材料が使われている分野に利用可能である。   Materials for sealing and covering display components such as PDP, optical information communication device materials such as optical switches and optical couplers, optical equipment materials such as LED chips, optical functional (non-linear) optical materials, It can be used in fields where low-melting glass is used, such as adhesive materials, and fields where organic materials such as epoxy are used.

Claims (10)

溶融性を有する有機無機ハイブリッドガラス状物質を接着成分として用いることを特徴とする接着剤。 An adhesive comprising an organic-inorganic hybrid glassy material having meltability as an adhesive component. 軟化温度が40℃以上400℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の接着剤。 The adhesive according to claim 1, wherein the softening temperature is 40 ° C or higher and 400 ° C or lower. 加熱処理を行う度に軟化温度が上昇することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の接着剤。 The adhesive according to claim 1 or 2, wherein the softening temperature rises every time heat treatment is performed. 300〜800nmでの平均可視光透過率が3mm厚で80%以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の接着剤。 The adhesive according to any one of claims 1 to 3, wherein an average visible light transmittance at 300 to 800 nm is 80% or more at a thickness of 3 mm. 請求項1乃至4のいずれかに記載の接着剤を用いることを特徴とする物品の接着方法。 A method for adhering an article, wherein the adhesive according to any one of claims 1 to 4 is used. 少なくとも2つの物品の間に接着剤を挟み、加熱処理で融着することを特徴とする請求項5に記載の物品の接着方法。 6. The method for adhering an article according to claim 5, wherein an adhesive is sandwiched between at least two articles and fused by heat treatment. 接着のための加熱処理が40〜600℃でなされることを特徴とする請求項6に記載の物品の接着方法。 The method for bonding an article according to claim 6, wherein the heat treatment for bonding is performed at 40 to 600 ° C. 少なくとも物品の片方がガラスであることを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の物品の接着方法。 The method for adhering an article according to any one of claims 5 to 7, wherein at least one of the articles is glass. 請求項5乃至8のいずれかに記載の方法で接着されたことを特徴とする物品。 An article bonded by the method according to claim 5. 接着強度が5MPa以上であることを特徴とする請求項9に記載の物品。






The article according to claim 9, which has an adhesive strength of 5 MPa or more.






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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015105209A (en) * 2013-11-29 2015-06-08 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Bonding agent

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