JP2007177826A - 締結具 - Google Patents
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Abstract
【課題】 締結力が極めて強力であることに加え、締結面を構成する部材にそれぞれには粘性や付着性がなくてもよく、表面が略平滑にも係わらず繰り返し貼ったりはがしたりできる締結具の提供。
【解決手段】 デュロメーターAによるゴム硬度が20度以下である非多孔質エラストマー(A)と、表面層として多孔質材料層を有する部材(B)とからなり、これらが締結面を構成する締結具。特に多孔質材料層が、平均孔径が100μm以下であり、酸化ケイ素、酸化アルミニウム及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも1種の無機材料を含有する前記締結具は強い締結力を有する。
【選択図】 なし
【解決手段】 デュロメーターAによるゴム硬度が20度以下である非多孔質エラストマー(A)と、表面層として多孔質材料層を有する部材(B)とからなり、これらが締結面を構成する締結具。特に多孔質材料層が、平均孔径が100μm以下であり、酸化ケイ素、酸化アルミニウム及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも1種の無機材料を含有する前記締結具は強い締結力を有する。
【選択図】 なし
Description
本発明は締結具に関する。
材料同士を締結させる際に求められる特性としては種々のものが挙げられる。その中でも締結特性の基本である、締結力が強力であることは重要である。この特性に加え、締結面のそれぞれには粘性や付着性がない、表面が略平滑にも係わらず繰り返し貼ったりはがしたりできる、締結状態で長時間経過しても締結強度には殆ど差がない、等の他の特性も併せ持った材料があれば接着、接合の分野において極めて有用な材料となりうる。
特に、締結させるそれぞれの面に粘性、付着性がないにも係わらず圧着のみで互いに強力に締結できることの利点は大きい。接着面に粘性等を持たせないで強力な接着力を必要とする場合には、例えば、特許文献1やその他身の回りでよく見られるように粘着層に剥離シートをもうける方法が一般的である。しかし、これらの方法では剥離シートを剥離した後の粘着層は、その粘性のために取り扱いに不便である。また一般的に剥離シートには剥離性付与のためにシリコン樹脂が塗工されており古紙として再生できない問題もある。このような問題を解決するために例えば特許文献2では、粘着面上を水溶性の非粘着層で被覆し、常態では粘着性を持たせず使用直前に水と接触させ粘着面を露出させる方法が記されている。また、常態では粘着性をもたない面に紫外線や熱を作用させることで粘着性を付与させる方法も知られている。しかしこれらの方法も接着に先立って、他の外部刺激を必要とするために作業や操作が煩雑になることに加え、粘着性を付与した後の取り扱い性の悪さは本質的に変わらない。また、粘着性付与後の作業が遅い場合には粘着性が消失する問題がある。加えて以上全ての技術では一度接着させた後の再剥離、再使用は実質的に不可能である。
接着面、非接着面の非粘性と繰り返し使用を目的としたものに、パイル&フックテープやメカニカルファスナーと呼ばれている締結具がある。(例えば特許文献3)これは釣り針類似の形状を有する微小な止め具(フック)と、リング状が連なった微小繊維(ループ)とによる物理的な絡みつきにより互いを締結させる方式であるが、本方法では締結時でも接着面水平方向へのズレが大きいため、正確に固定するのには適さない。加えて該テープを設置した面は接着用の繊維状物が飛び出た状態になり平滑とはいえないため、用途としては位置精度が要求されないものに限定される。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、締結力が極めて強力であることに加え、締結面を構成する部材にそれぞれには粘性や付着性がなくてもよく、表面が略平滑にも係わらず繰り返し貼ったりはがしたりできる締結具を提供することを目的とする。
発明者らは、一定の硬度以下のエラストマー(A)と、表面層として多孔質材料層を有する部材(B)とを貼りあわせて圧力をかけることで、締結面のそれぞれには粘性や付着性がない場合でも、表面が略平滑にも係わらず強力に締結することを見出し、広範囲の用途に対する締結具として使用できることを見出した。
すなわち本発明は、
デュロメーターAによるゴム硬度が20度以下である非多孔質エラストマー(A)と、表面層として多孔質材料層を有する部材(B)とからなり、これらが締結面を構成する締結具を提供する。
デュロメーターAによるゴム硬度が20度以下である非多孔質エラストマー(A)と、表面層として多孔質材料層を有する部材(B)とからなり、これらが締結面を構成する締結具を提供する。
本発明の締結具は、締結特性の基本である締結力が強いことに加え、締結面のそれぞれには粘性や付着性がない、表面が平滑である上支持体によっては折り曲げ等の形状に容易に追随できる、繰り返し貼ったりはがしたりできる、締結状態で長時間経過しても締結強度には殆ど差がない、締結する材料に選択性がある、等の他の特性も併せ持つ。
加えて、本発明の締結具は一般に広く用いられている低硬度のエラストマーと、表面層として多孔質材料層を有する部材との組み合わせにより構成されているため、極めて安価である特徴も有する。
加えて、本発明の締結具は一般に広く用いられている低硬度のエラストマーと、表面層として多孔質材料層を有する部材との組み合わせにより構成されているため、極めて安価である特徴も有する。
以下、本発明の粘着材について詳細に説明する
本発明はデュロメーターAによる硬度が20以下であるエラストマー(A)と、表面層として多孔質材料層を有する部材(B)、が締結面の双方を構成している必要がある。
(エラストマー(A)の説明:咬合の推定機構)
本発明に用いられるエラストマーはデュロメーターAによる硬度が20以下である必要がある。より好ましくは硬度が15以下、最も好ましくは10以下である。一般的に用いられているエラストマーは上記硬度が40〜60であるものが主流であるため、本発明に用いられるエラストマーは柔軟な部類に入る。本発明に低い硬度を有するエラストマーが必要である理由は以下に示した締結の推定機構による。
本発明に用いられるエラストマーはデュロメーターAによる硬度が20以下である必要がある。より好ましくは硬度が15以下、最も好ましくは10以下である。一般的に用いられているエラストマーは上記硬度が40〜60であるものが主流であるため、本発明に用いられるエラストマーは柔軟な部類に入る。本発明に低い硬度を有するエラストマーが必要である理由は以下に示した締結の推定機構による。
硬度が低いことにより、押し付け操作の際のエラストマーの被圧着物への形状の追従性が高いため、表面層として多孔質材料層を有する部材に強固に咬合しやすい(低硬度の効果)。 加えて多孔質材料内に咬合したエラストマーに押し付ける力が働かなくなると、形状が元に戻ろうとする力(反発弾性)により孔内部より出ようとする。その際に孔内部が減圧状態になる(弾性を持つことによる効果)。これらの部分が締結界面に多数できることにより、微小な吸盤が多数存在するのと同じ効果が生じ、強力な締結力を生じると考えられる。このように本発明での締結機構は一般的な接着とは異なり、物理的な相互作用により締結していると考えられる。
(エラストマー硬度)
デュロメーターによる硬度の測定方法は、被測定物の表面に圧子(押針とかインデンタとか呼ばれる)を押込み変形させ、その変形量(押込み深さ)を測定、数値化する方法を採っている。そのため、本測定による硬度値は他の硬度測定法に比べエラストマーの加重による変形しやすさを良く表すことができる。従って、上記推定機構で被圧着物に咬合しやすい材料の規定に適している。本発明で硬度測定に用いるデュロメーターの形式はA型である。理由は、デュロメーターの形式(主に圧子の形状により区別される)は複数あるが、JIS規格及び国際規格ISOに準拠しているのはA及びD形式であり、この両者では低硬度側も一定の精度で測定できるのはA型に限られるからである。
デュロメーターによる硬度の測定方法は、被測定物の表面に圧子(押針とかインデンタとか呼ばれる)を押込み変形させ、その変形量(押込み深さ)を測定、数値化する方法を採っている。そのため、本測定による硬度値は他の硬度測定法に比べエラストマーの加重による変形しやすさを良く表すことができる。従って、上記推定機構で被圧着物に咬合しやすい材料の規定に適している。本発明で硬度測定に用いるデュロメーターの形式はA型である。理由は、デュロメーターの形式(主に圧子の形状により区別される)は複数あるが、JIS規格及び国際規格ISOに準拠しているのはA及びD形式であり、この両者では低硬度側も一定の精度で測定できるのはA型に限られるからである。
(エラストマーの硬度測定方法)
本発明でエラストマー(A)を規定するのに適した測定方法はJIS K 6253に記された、“加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法”に準じた方法である。
本発明でエラストマー(A)を規定するのに適した測定方法はJIS K 6253に記された、“加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法”に準じた方法である。
(エラストマー(A)の材質)
上記の通り本発明ではエラストマー(A)と部材(B)とは物理的な相互作用により締結していると考えられるため、エラストマーの材質はゴム弾性を有しており、デュロメーターAによる硬度が20度以下であれば特に限定されない。本発明で用いられるエラストマーが熱硬化性エラストマー(いわゆる加硫ゴム)である場合には、例えば、天然ゴム、あるいは、シリコンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリロニトリルーブタジェン共重合ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム等の合成ゴムを挙げることができるが、硬度を低くすることが比較的容易であるという理由で、天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴムを特に好ましい材料として例示することができる。
上記の通り本発明ではエラストマー(A)と部材(B)とは物理的な相互作用により締結していると考えられるため、エラストマーの材質はゴム弾性を有しており、デュロメーターAによる硬度が20度以下であれば特に限定されない。本発明で用いられるエラストマーが熱硬化性エラストマー(いわゆる加硫ゴム)である場合には、例えば、天然ゴム、あるいは、シリコンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリロニトリルーブタジェン共重合ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム等の合成ゴムを挙げることができるが、硬度を低くすることが比較的容易であるという理由で、天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴムを特に好ましい材料として例示することができる。
また、常温付近での使用を意図した場合には、加硫ゴムの他に熱可塑性エラストマーも用いることができる。例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系、ポリエステル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニルから構成される各種エラストマーの他、スチレン−ブタジエンースチレン(SBS)共重合体、スチレン−イソプレンースチレン(SIS)共重合体、スチレンーエチレンーブチレンースチレン(SEBS)共重合体、スチレン−エチレンープロプレンースチレン(SEPS)共重合体等の、共重合熱可塑性エラストマーを例示することができる。また、これら熱可塑性エラストマーと加硫ゴムのブレンド物を用いてもよい。
本発明で用いるエラストマーの表面は非多孔質である必要がある。表面がスポンジのような多孔質弾性体では、仮に硬度の条件を満たしても、部材(B)に押し付けてもエラストマーが咬合しないため、締結具を構成する一方の材料としては機能しない。またエラストマー表面は粘性、付着性が無いことが好ましい。本発明の特徴のひとつは締結材を構成する双方の粘性が無くとも強力な締結力が生じることにあり、粘性は本質的に不要である上、粘性があると繰り返しの貼り剥がしの操作により、部材(B)の表面の多孔質構造を損なうことにより締結性能が損なわれる可能性がある。加えて締結前の状態において異物が表面に付着することでも同様に締結性能が低下する可能性がある。しかし、繰り返しの貼り剥がしの操作を前提としない場合には差し支えなく使用することができる。
(エラストマーの形状)
エラストマーの形状としては特に制限がなく、ブロック形状、シート形状、球状、円錐状、半球状の他、任意の形状にすることができる。特にシート形状として用いると、エラストマーが元来持つ性質と合わせて、フレキシブルな締結材とすることができる。必要なシート厚さとしては特に制限はないが、エラストマーが弾性変形することによる締結力の確保と、繰り返しの貼りはがし操作による強度の確保との観点から、好ましくは100μm以上であり、更に好ましくは500μm以上である。特に熱可塑性エラストマーを用いた場合には該エラストマーを高温で溶融し、基材上に塗布して用いることもできるため、薄膜化も容易に行うことができる。また、円錐状や半球状や連続突起状物の突起部分を締結部に用いると、締結させる際の圧力が突起部分に集中することでわずかな貼りあわせ圧力で強力な締結力を得ることもできる。
エラストマーの形状としては特に制限がなく、ブロック形状、シート形状、球状、円錐状、半球状の他、任意の形状にすることができる。特にシート形状として用いると、エラストマーが元来持つ性質と合わせて、フレキシブルな締結材とすることができる。必要なシート厚さとしては特に制限はないが、エラストマーが弾性変形することによる締結力の確保と、繰り返しの貼りはがし操作による強度の確保との観点から、好ましくは100μm以上であり、更に好ましくは500μm以上である。特に熱可塑性エラストマーを用いた場合には該エラストマーを高温で溶融し、基材上に塗布して用いることもできるため、薄膜化も容易に行うことができる。また、円錐状や半球状や連続突起状物の突起部分を締結部に用いると、締結させる際の圧力が突起部分に集中することでわずかな貼りあわせ圧力で強力な締結力を得ることもできる。
(エラストマーの他の特性)
エラストマーの硬度以外の特性は、用途によって適宜選定すればよく特に限定はされない。しかし、引裂強さ、耐屈曲亀裂性、引張強さの各特性については一定以上の強度を保持していることが好ましい。これらの特性が低いと再利用等の場合でエラストマー(A)と部材(B)を引き剥がす際に締結面がはがれる前にエラストマーが破断する恐れがあるからである。
エラストマーの硬度以外の特性は、用途によって適宜選定すればよく特に限定はされない。しかし、引裂強さ、耐屈曲亀裂性、引張強さの各特性については一定以上の強度を保持していることが好ましい。これらの特性が低いと再利用等の場合でエラストマー(A)と部材(B)を引き剥がす際に締結面がはがれる前にエラストマーが破断する恐れがあるからである。
(表面層として多孔質材料層を有する部材(B)の説明)
本発明での締結機構は、エラストマーを多孔質材料上で加圧した際に、エラストマーが多孔質材料の孔の中に入りこむことによる咬合作用や、エラストマー形状が元に戻ろうとする力(反発弾性)により孔内部より出ようとする際に多孔質孔内部が減圧状態になることによる締結である。そのため、本発明に用いられる部材(B)の表面層は多孔質材料層である必要がある。
本発明での締結機構は、エラストマーを多孔質材料上で加圧した際に、エラストマーが多孔質材料の孔の中に入りこむことによる咬合作用や、エラストマー形状が元に戻ろうとする力(反発弾性)により孔内部より出ようとする際に多孔質孔内部が減圧状態になることによる締結である。そのため、本発明に用いられる部材(B)の表面層は多孔質材料層である必要がある。
(多孔質材料層の孔形状)
多孔質材料層としての孔形状は、エラストマーが単位面積辺りで多数、孔に入り込むことで締結強度を高くすることに対応する必要がある。従って、孔径は一定以下であることが好ましく、好ましくは平均孔径が100μm以下、更に好ましくは50μm以下、最も好ましくは25μm以下である。また、物質の吸着に用いられるようなサブミクロン〜ナノメートルオーダーの微細孔を有している材料も用いることが出来る。また、多孔質材料層中の孔の密度は特に限定されないが、締結力を強くする観点からは高ければ高いほど良い。また孔は閉気孔でも開気孔でも良いが、閉気孔の方が孔内が減圧状態になることによる締結効果も加わるため特に好ましく用いられる。また、孔径に対する孔の深さは深いほど咬合作用が強くなる。そのため孔深さ/孔径で表される数値が3以上であることが好ましく、更に好ましくは5以上である。以上の形状を有する孔が分布した多孔質材料層を有する部材(B)が好ましく用いられるため、例えば薄い金属板に穴を多数施したパンチングメタル類は本発明での適用には適していない。また、孔を形成しておらず、単に表面に凹凸が多数ある材料(例えば研磨用部材)も本発明には用いることができない。
多孔質材料層としての孔形状は、エラストマーが単位面積辺りで多数、孔に入り込むことで締結強度を高くすることに対応する必要がある。従って、孔径は一定以下であることが好ましく、好ましくは平均孔径が100μm以下、更に好ましくは50μm以下、最も好ましくは25μm以下である。また、物質の吸着に用いられるようなサブミクロン〜ナノメートルオーダーの微細孔を有している材料も用いることが出来る。また、多孔質材料層中の孔の密度は特に限定されないが、締結力を強くする観点からは高ければ高いほど良い。また孔は閉気孔でも開気孔でも良いが、閉気孔の方が孔内が減圧状態になることによる締結効果も加わるため特に好ましく用いられる。また、孔径に対する孔の深さは深いほど咬合作用が強くなる。そのため孔深さ/孔径で表される数値が3以上であることが好ましく、更に好ましくは5以上である。以上の形状を有する孔が分布した多孔質材料層を有する部材(B)が好ましく用いられるため、例えば薄い金属板に穴を多数施したパンチングメタル類は本発明での適用には適していない。また、孔を形成しておらず、単に表面に凹凸が多数ある材料(例えば研磨用部材)も本発明には用いることができない。
本発明では多孔質の孔が必ずしも完全な平滑面に開いている必要はない。本発明で好ましく用いられる多孔質材料の一例としてインクジェットプリンター用紙の印刷面側があるが。これらの多くは、インクの滲みや流れを防止するため無機微粒子を支持体用の紙上に塗工したものである。その表面状態は1〜20μmの粒径の無機粒子が高い密度で複数層が積層されており、その粒子間にサブミクロン〜10μmの無数の細孔が形成されている。このような微粒子の隙間に形成される多孔質形状を表面に有する材料も好ましく用いられる。
(多孔質材料層を構成する材料)
多孔質材料層を構成する材料は、多孔質材料層上に押し付けられたエラストマーが細孔内に進入し咬合することで締結するため、弾性を有しない必要がある。このような材料としては、無機材料一般、特に金属酸化物類からなるセラミクス類の他、金属、炭素材料、樹脂等を例示することができる。これらの内、セラミクス類の例としては、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)やこれらより構成されるゼオライト系の材料の他、炭酸カルシウウム、硫酸カルシウム、珪酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、クレー、タルク、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、ベーマイト、擬ベーマイト、水酸化アルミニウム、珪酸アルミニウム、水酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、ハイドロタルサイト、珪藻土などを例示することができる。中でもシリカゲルや活性アルミナとして知られるように、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、ゼオライト及び活性炭素材料は、ミクロンオーダーの孔を形成する粒子中にも、ナノメートルオーダーの微細孔を有しており、これらも締結力に寄与するために最も好ましく用いられる。また、これらの材料には後述の支持体上に設置するためのバインダーとして公知慣用の樹脂類が混合されていても差し支えない。さらに、これら無機成分を主体とする多孔質材料層の上に、該材料がはがれるのを防ぐために、細孔を閉塞させない範囲で薄い樹脂層を設置しても差し支えない。
多孔質材料層を構成する材料は、多孔質材料層上に押し付けられたエラストマーが細孔内に進入し咬合することで締結するため、弾性を有しない必要がある。このような材料としては、無機材料一般、特に金属酸化物類からなるセラミクス類の他、金属、炭素材料、樹脂等を例示することができる。これらの内、セラミクス類の例としては、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)やこれらより構成されるゼオライト系の材料の他、炭酸カルシウウム、硫酸カルシウム、珪酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、クレー、タルク、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、ベーマイト、擬ベーマイト、水酸化アルミニウム、珪酸アルミニウム、水酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、ハイドロタルサイト、珪藻土などを例示することができる。中でもシリカゲルや活性アルミナとして知られるように、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、ゼオライト及び活性炭素材料は、ミクロンオーダーの孔を形成する粒子中にも、ナノメートルオーダーの微細孔を有しており、これらも締結力に寄与するために最も好ましく用いられる。また、これらの材料には後述の支持体上に設置するためのバインダーとして公知慣用の樹脂類が混合されていても差し支えない。さらに、これら無機成分を主体とする多孔質材料層の上に、該材料がはがれるのを防ぐために、細孔を閉塞させない範囲で薄い樹脂層を設置しても差し支えない。
無機材料を含有しない材料でも多孔質層を有する材料であれば本発明に好ましく用いることができる。例えば、電池用のセパレーターや濾過材等に用いられているポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系材料、セルロース混合エステル、ポリエーテルスルフォン、各種フッ素系樹脂(ポリビニリデンフロライド、ポリテトラフルオロエチレン等)、ポリアミド等が例示できる。またこれらの多孔質膜に上記の無機材料を担持した材料や、グラスファイバー等の無機繊維を混合した材料も好適に用いることができる。
(多孔質材料層の支持体)
本発明に用いられる多孔質材料は多孔質シートのように多孔質を形成する材料自身に自立性がある場合を除いて支持体上に設置する必要がある。支持体は柔軟なものでも固体状のものでも、どちらでも良く、用途に応じて任意に選定することができる。目的とする支持体への多孔質材料層の設置方法は、たとえば多孔質体に樹脂等のバインダーを混合し塗工や印刷する方法や、多孔質材料を支持体上に接着する等の方法が挙げられる。本発明の特徴を十分に発揮できる支持体としては、板状物、シート、紙、不織布、フイルムを例示することができる。
本発明に用いられる多孔質材料は多孔質シートのように多孔質を形成する材料自身に自立性がある場合を除いて支持体上に設置する必要がある。支持体は柔軟なものでも固体状のものでも、どちらでも良く、用途に応じて任意に選定することができる。目的とする支持体への多孔質材料層の設置方法は、たとえば多孔質体に樹脂等のバインダーを混合し塗工や印刷する方法や、多孔質材料を支持体上に接着する等の方法が挙げられる。本発明の特徴を十分に発揮できる支持体としては、板状物、シート、紙、不織布、フイルムを例示することができる。
(用途)
本発明の用途としては、本発明の特性を発揮できる用途であれば特に限定されないが、ジャンパー、手袋、袖口、ズボン等の衣類の調節用、靴紐の代替、靴中敷の固定具、血圧計の袖口調整用、オムツ等の固定用、サポーター固定用、座席シートカバーや、ヘッドレストの設置用、床材、壁材の設置用固定具、包装材料、配線の結束用、耐震用固定具、ダーツに類した遊具等の他、吸盤が使用しにくい壁・床などへの物品の固定にも好ましく用いられる。
本発明の用途としては、本発明の特性を発揮できる用途であれば特に限定されないが、ジャンパー、手袋、袖口、ズボン等の衣類の調節用、靴紐の代替、靴中敷の固定具、血圧計の袖口調整用、オムツ等の固定用、サポーター固定用、座席シートカバーや、ヘッドレストの設置用、床材、壁材の設置用固定具、包装材料、配線の結束用、耐震用固定具、ダーツに類した遊具等の他、吸盤が使用しにくい壁・床などへの物品の固定にも好ましく用いられる。
以下に実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
(エラストマー硬度の測定方法)
JIS K 6253での測定方法に準じて、エラストマー硬度の測定を行った。測定装置としては高分子計器株式会社製アスカーゴム硬度計A型(デュロメーターA型相当の試験装置)を用いた。
JIS K 6253での測定方法に準じて、エラストマー硬度の測定を行った。測定装置としては高分子計器株式会社製アスカーゴム硬度計A型(デュロメーターA型相当の試験装置)を用いた。
(締結強度測定用試験片の作成方法)
エラストマー(A)側:
各実施例、比較例ともに、厚さ2〜3.8mmエラストマーシートを用いた。各試験片とも1cm×3cmの短冊状に切断した。
部材(B)側:
各実施例、比較例ともに、エラストマーと同様に1cm×3cmの短冊状に切断した。
エラストマー(A)と部材(B)との締結物(試験片)の作成方法:
エラストマー(A)と、部材(B)の多孔質面側の試験片の各々の末端を1cm×1cmの領域で直線になるように重ねた。試験片上を800gのローラーを一往復させることで、両者を押し付け締結強度測定用試験片とした。
エラストマー(A)側:
各実施例、比較例ともに、厚さ2〜3.8mmエラストマーシートを用いた。各試験片とも1cm×3cmの短冊状に切断した。
部材(B)側:
各実施例、比較例ともに、エラストマーと同様に1cm×3cmの短冊状に切断した。
エラストマー(A)と部材(B)との締結物(試験片)の作成方法:
エラストマー(A)と、部材(B)の多孔質面側の試験片の各々の末端を1cm×1cmの領域で直線になるように重ねた。試験片上を800gのローラーを一往復させることで、両者を押し付け締結強度測定用試験片とした。
(締結強度の測定方法)
株式会社島津製作所製オートグラフAGS−Hで引っ張り試験を行い、エラストマー(A)と部材(B)とを剥離させるために必要な強度を測定し、本測定値を締結強度した。試験片をゲージに挟む位置は試験片の両末端から10mmの位置に挟み込みの冶具が位置するようにした。その結果ゲージ間距離は30mmとなる。また引っ張り速度は200mm/分とした。同様な測定を5回行い、その平均値を締結強度とした。試験片上を上記の方法で締結させたにも係わらず、まったく締結しなかったものは締結強度0とした。また、締結したものの強度が低く試験を行えなかった場合は“わずかに締結”と判定した。
株式会社島津製作所製オートグラフAGS−Hで引っ張り試験を行い、エラストマー(A)と部材(B)とを剥離させるために必要な強度を測定し、本測定値を締結強度した。試験片をゲージに挟む位置は試験片の両末端から10mmの位置に挟み込みの冶具が位置するようにした。その結果ゲージ間距離は30mmとなる。また引っ張り速度は200mm/分とした。同様な測定を5回行い、その平均値を締結強度とした。試験片上を上記の方法で締結させたにも係わらず、まったく締結しなかったものは締結強度0とした。また、締結したものの強度が低く試験を行えなかった場合は“わずかに締結”と判定した。
(繰り返し締結強度の測定方法)
上記の締結強度の測定方法を同一試験片で5回繰り返し、その5回目の測定値を繰り返し締結強度とした。
上記の締結強度の測定方法を同一試験片で5回繰り返し、その5回目の測定値を繰り返し締結強度とした。
(部材(B)の表面状態の観察)
小型電子顕微鏡リアルサーフェスビューVE−7800(株式会社キーエンス製)を用いて、部材(B)の表面状態を観察した。倍率は400〜3000倍の範囲で各材料の表面状態で最適な倍率範囲を選定した。多孔質材料層を有している場合には、孔径を目視にて観察し、観察された細孔径の範囲を記した。また、細孔が観察されなかった材料については細孔無しと判定した。
小型電子顕微鏡リアルサーフェスビューVE−7800(株式会社キーエンス製)を用いて、部材(B)の表面状態を観察した。倍率は400〜3000倍の範囲で各材料の表面状態で最適な倍率範囲を選定した。多孔質材料層を有している場合には、孔径を目視にて観察し、観察された細孔径の範囲を記した。また、細孔が観察されなかった材料については細孔無しと判定した。
(部材(B)の多孔質材料層を構成する材質の測定)
部材(B)の表面多孔質材料中のSi、Al等の無機材料成分を以下の方法により検出した。部材(B)を3cm角に切り出し、これの多孔質層側を開口部が直径20mmの測定用ホルダーにセットし測定用試料とした。該試料を理化学電気工業株式会社製蛍光X線分析装置「ZSX100e」を用いて全元素分析を行った。
部材(B)の表面多孔質材料中のSi、Al等の無機材料成分を以下の方法により検出した。部材(B)を3cm角に切り出し、これの多孔質層側を開口部が直径20mmの測定用ホルダーにセットし測定用試料とした。該試料を理化学電気工業株式会社製蛍光X線分析装置「ZSX100e」を用いて全元素分析を行った。
(実施例)
実施例1〜5のエラストマー(A)は全てデュロメーターAでの硬度が16である天然ゴムシート(3mm厚)を用いた
実施例1〜3は部材(B)としてインクジェットプリンター用紙の印刷面側を用いた。インクジェットプリンター用紙の印刷面側は、いずれも蛍光X線による元素分析により、酸化ケイ素、酸化アルミニウムの少なくとも片方を検出した。
実施例1〜5のエラストマー(A)は全てデュロメーターAでの硬度が16である天然ゴムシート(3mm厚)を用いた
実施例1〜3は部材(B)としてインクジェットプリンター用紙の印刷面側を用いた。インクジェットプリンター用紙の印刷面側は、いずれも蛍光X線による元素分析により、酸化ケイ素、酸化アルミニウムの少なくとも片方を検出した。
以上の実施例での締結強度の測定時の締結界面では、エラストマーが部材(B)の細孔の密集部と思われる部分から徐々に引き剥がされる状態が観察された。また、締結面の剥がれ方は均一ではなかった。このことは、エラストマーが多孔質体と物理的(孔へのエラストマーの進入によるアンカー効果や減圧的な作用)に締結していることが強く示唆された。また、繰り返しによる締結強度の変化はわずかであった。これらの特徴は以下の全ての実施例で共通した。
実施例4及び5は部材(B)として2次電池セパレーターに用いられているポリプロピレン製の多孔質フィルム(厚さ20〜36μm)を用いた。蛍光X線の測定結果、本材料からは無機材料は実質的に検出されなかった。また、材料の用途の特性上孔はほとんどが開気孔から構成されている。
本部材では、無機材料を有しないにも係わらず多孔質形状を持つため、実施例1〜3と同等以上の締結強度を有した。
実施例6〜10ではエラストマーとしてポリエチレン系熱可塑性エラストマーシート“スーパーゲル” (東急ハンズにて販売、厚さ3mm)を用いた以外は実施例1〜5と同様な実験を行った。本エラストマーのデュロメーターAでの硬度は7であった。
実施例11〜15にエラストマー(A)としてポリスチレン系熱可塑性エラストマーシート“KC−ゲルシートG5UV2−4.0” (北川工業株式会社製、厚さ4.5mm)を用いた以外は実施例1〜5と同様な実験を行った。本エラストマーのデュロメーターAでの硬度は9であった。
実施例16,17にエラストマー(A)としてポリウレタン系熱可塑性エラストマーである転倒防止シート(株式会社エクシールコーポレーション製 厚さ2mm)を用いた。本エラストマーのデュロメーターAでの硬度は17であった。本材料には他の実施例で用いたエラストマーシートとは異なり表面に弱い粘性があった。
その他、エラストマー(A)を実施例6〜10に用いたポリエチレン系熱可塑性エラストマーシート“スーパーゲル”として、シート化が困難である下記に示す粒状物での締結試験を行ったところいずれの材料とも強力な締結を示した。締結試験を行った材料は粒状活性炭、活性炭素繊維等の活性炭素材料、モレキュラーシーブス、シリカゲル、活性アルミナ、ゼオライト等の粒状無機系吸着材である。これらを表面層として用いた部材は、各実施例で用いた部材(B)と同様に強力な締結力を持つことが示唆される。
(参考例)
参考例1〜3に実施例16、17に用いたのと同一の表面に粘性を有するポリウレタン系熱可塑性エラストマーを、部材(B)に実施例1〜3等に用いたのと同様な表面に無機化合物成分を有するインクジェット用プリンター用紙を用い締結強度の測定を行った。
参考例1〜3に実施例16、17に用いたのと同一の表面に粘性を有するポリウレタン系熱可塑性エラストマーを、部材(B)に実施例1〜3等に用いたのと同様な表面に無機化合物成分を有するインクジェット用プリンター用紙を用い締結強度の測定を行った。
これらは参考例として示したとおり、1回目の締結強度については良好であったが、繰り返し締結については、エラストマー(A)が粘性を有するため、部材(B)の表面の無機成分が(A)に付着することで大きく劣化する結果となった。
(比較例)
比較例1〜9として部材(B)を変更した実験を行った。エラストマー(A)は実施例1〜5に用いたのと同一のデュロメーターAでの硬度が16である天然ゴムシート(3mm厚)を用い、部材(B)は各種の材料を用い締結強度の測定を行うべく、締結強度測定用試験片法に従って試験片の作成を試みたが、下記のいずれの組み合わせにおいてもほとんど締結が生じず自立性のある試験片は作成できなかった。
比較例1〜9として部材(B)を変更した実験を行った。エラストマー(A)は実施例1〜5に用いたのと同一のデュロメーターAでの硬度が16である天然ゴムシート(3mm厚)を用い、部材(B)は各種の材料を用い締結強度の測定を行うべく、締結強度測定用試験片法に従って試験片の作成を試みたが、下記のいずれの組み合わせにおいてもほとんど締結が生じず自立性のある試験片は作成できなかった。
また、その他の材料として各種プラスチックフイルム、(ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル類、ポリスチレン、ポリアミド、塩化ビニル等)、各種金属板(銅、ニッケル、銀、ステンレス、アルミニウム、亜鉛合金等)、各種布(ウール、絹、綿、ポリエステル、羊毛)、インクジェットプリンター用紙のような大量の無機多孔質成分を表面に含有していない紙類、木材、皮革については何れも殆ど締結を示さなかった。
比較例10〜18としてエラストマー(A)を変更した実験を行った。部材(B)としては実施例2等に用いたのと同一のエプソン スーパファイン専用紙MJA4SP1を用い、エラストマー(A)は各種の材料を用い締結強度の測定を行うべく、締結強度測定用試験片法に従って試験片の作成を試みたが、下記のいずれの組み合わせにおいてもほとんど締結が生じず自立性のある試験片は作成できなかった。
以上、各実施例に示したとおり、デュロメーターA型によるゴム硬度が15度以下である非多孔質エラストマーと、表面層として多孔質材料層を有する部材とを組み合わせ、互いに貼りあわせると以下の特徴を持つ状態で締結した。
・7.5N/cm2以上の比較的強い強度で締結した。
・エラストマー側は多孔質でなければ、加硫ゴムでも熱可塑性エラストマーでも同様に締結作用を示した。
・繰り返しの貼りはがし操作によっても締結強度の低下が少なかった。特に、エラストマー側の表面に粘性がない場合は、無機材料表面層を持つ材料でも繰り返し特性が良好であった。
・7.5N/cm2以上の比較的強い強度で締結した。
・エラストマー側は多孔質でなければ、加硫ゴムでも熱可塑性エラストマーでも同様に締結作用を示した。
・繰り返しの貼りはがし操作によっても締結強度の低下が少なかった。特に、エラストマー側の表面に粘性がない場合は、無機材料表面層を持つ材料でも繰り返し特性が良好であった。
一方、上記の組み合わせ以外の部材同士では、殆ど締結作用を示さなかった。
Claims (6)
- デュロメーターAによるゴム硬度が20度以下である非多孔質エラストマー(A)と、表面層として多孔質材料層を有する部材(B)とが締結面を構成する締結具。
- 上記多孔質材料層の平均孔径が100μm以下である請求項1に記載の締結具。
- 上記多孔質材料層が無機材料を有する請求項1または2に記載の締結具。
- 上記多孔質材料層が、酸化ケイ素、酸化アルミニウム及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも1種の無機材料を含有する請求項3に記載の締結具。
- 上記多孔質材料層が支持基板上に設けられており、該支持基板が、板状物、シート、紙、フイルム及び不織布からなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の締結具。
- 上記エラストマー(A)と、上記部材(B)との締結強度が、5N/cm2以上である請求項1〜5のいずれか一項に記載の締結具。
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JP2009043483A (ja) * | 2007-08-07 | 2009-02-26 | Nitto Denko Corp | ケーブル結束テープ、ケーブルアセンブリおよびケーブルの結束方法 |
JP2011501074A (ja) * | 2007-10-30 | 2011-01-06 | ガーロック・シーリング・テクノロジーズ・エルエルシー | ガスケットリリース剤 |
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