JP2639081B2 - 管 球 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

本発明は、ガラスバルブと口金とを接合する口金接着
剤としてケイ素樹脂を接着主剤として用いた管球に関す
る。

【従来の技術】 従来、白熱電球や蛍光ランプなどの管球用の口金接着
剤において、接着成分としてケイ素樹脂を主剤とし、こ
れにシリカ粉末や炭酸カルシウム粉末などの無機充填材
を配合したものが知られている。このケイ素樹脂系口金
接着剤は耐熱性と耐紫外線性とに優れている。しかし、
その反面、充填時に射出を停止した後において、水飴や
納豆に見られるように糸を引くので、定量射出が困難で
あり、かつ、作業環境を汚損する欠点があり、さらに焼
付けに長時間を要する欠点がある。 これに対し、本願発明者らは、先にケイ素樹脂に平均
粒径10μ以上の無機充填材を72〜97重量％配合して、糸
引き現象を解決して従来のフェノール樹脂系口金接着剤
用充填機をそのまま用い、かつ、ケイ素樹脂が完全硬化
しないでもその後の作業に支障のない程度の接着強度が
得られる管球用口金接着剤を開発し、特願昭63−207528
号として出願した。

【発明が解決しようとする課題】

上述の特願昭63−207528号提案によって糸引き現象を
解決するとともに接着強度を向上できた。しかしなが
ら、口金接着工程において焼付時の接着強度をさらに向
上し、かつ完全硬化後の被着強度をさらに向上すること
が要望されている。 そこで、本発明の課題は、ケイ素樹脂を接着主剤とし
た口金接着剤を介してガラスバルブに装着された口金を
有する管球において、接着強度と接着時の作業性をさら
に向上することである。 なお、管球用口金接着剤において、接着主剤と粒径の
異なる無機充填材とを混合配合することは、たとえば特
公昭48−25217号公報（従来例１）や特開昭55−60245号
公報（従来例２）に開示されている。 従来例１の接着剤は、接着主剤として無機物である水
ガラスが用いられ、その用途は高圧放電ランプなどの高
温高圧となる石英ガラスと口金との接合に使用されるも
ので、耐熱性と伸縮性に富み、放熱効果に優れていると
いうものである。 しかし、この耐熱性の接着剤はセメントに類似し、特
に充填機を用いて口金に接着剤を付着させるものではな
く、接着剤を口金とガラスステム（バルブ）との間に詰
め込み乾燥させて両者が接合されるものである。また、
この接着剤は、大径および小径の無機充填材とが混合さ
れているが、その混合比率は大径の無機充填材が40重量
％以下で、小径の無機充填材の比率が高く、大径無機充
填材の粒子間において係合することが少なくなり、この
ため大径無機充填材粒子間にシリカ充填材がくさびのよ
うに介在して石垣を積上げたような強固な構造とならな
いものと思考される。 また、従来例２の接着剤は、配合される無機充填材の
粒径を４段階に分け、それぞれを所定量、フェノール樹
脂などの接着主材と混合して形成したものである。この
接着剤は、大小径の無機充填材が混入されたものであ
り、充填機を用いて口金に接着剤を付着させるときに糸
引きがなくその切れはよいが、フェノール樹脂などの接
着主材と混合しているので耐熱性や耐紫外線性に難点が
ある。

【課題を解決するための手段】

請求項１の発明は、ガラスバルブと、ガラスバルブに
装着された口金と、ケイ素樹脂、平均粒径が10〜300μ
の大径無機充填材および大径無機充填材の平均粒径に対
し1/20〜1/10の平均粒径を有するとともに大径無機充填
材に対し５〜30重量％の量のシリカ充填材を有してなり
ガラスバルブと口金との間に設けられた口金接着剤とを
備えたことを特徴としている。 ケイ素樹脂を接着主剤とする口金接着剤において、粒
径10〜300μの大径無機充填材の配合は、糸引き現象を
緩和する作用がある。また、この大径無機充填材と上述
のシリカ充填材とを同時に配合すると、大径無機充填材
の粒子間にシリカ充填材の粒子がくさび状に介在して石
垣を積上げたと同じ状態になり、この石垣状に積重った
充填材粒子の間に硬化したケイ素樹脂が介在して粒子相
互を結着しているので接着強度が格段に向上する。さら
に、小径無機充填材をシリカ粉末にしたことにより充填
時の流動性が向上し、かつ充填後の垂れ下りをほとんど
なくした。

【発明の実施の形態】

以下に本発明の実施の形態を説明する。まず、ガラス
バルブと口金とを接合する本実施の形態の口金接着剤の
処方を次に示す。 ケイ素樹脂（東芝シリコーン（株）製TSEシリーズ） 20重量％ 炭酸カルシウム粉末（丸尾カルシウム（株）製重質炭酸
カルシウム、平均粒径100μ仕様） 70重量％ シリカ粉末（龍森（株）製クリスタライト、平均粒径５
μ仕様） 10重量％ 上記処方において、平均粒径とは標準ふるいを用いて
粒径ランクごとに分別し、各粒径ランクごとに重量比で
分布を求め、この分布から加重平均によって平均粒径を
算出したものである。また、粒子が小径のためふるいで
分別できないときは、超遠心式自動分布測定装置（堀場
製作所CAPA−700）を用いて、分布を重量比で求めて加
重平均によって平均粒径を算出した。 そして、上述の材料を全体の約７重量％程度に当る溶
剤たとえばキシレンで混練してペースト状の接着剤に調
製し、これをフェノール樹脂系口金接着剤用として製作
された大西機械（株）製口金セメント充填機に充填して
通常の空気圧を印加し、その射出口に一般照明用電球口
金を装着し、充填機の射出弁を開いて所定量の接着剤を
射出して口金の開口部に所定のとおり被着した。 この充填工程において、シリカ粉末とケイ素樹脂との
濡れが良いため、接着剤の伸びや流動性が良く、しかも
両無機充填材の作用によりケイ素樹脂の糸引き現象がほ
とんど見られず、定量射出が可能で、被着量のばらつき
がほとんどなく、口金や作業場を汚損することがなく、
作業性も良好であった。 特に、口金に被着した本実施の形態の口金接着剤は10
分間の放置試験にもほとんど垂れ下りが認められず、こ
の実施の形態の処方からシリカ充填材を除いた前記特願
昭63−207528号出願の口金接着剤に比較してさらに垂れ
下りが少なかった。 つぎに、この実施の形態の口金接着剤を被着した口金
を一般照明用電球のガラスバルブに被せて、通常の電球
用口金接着機に装着し、通常の加熱条件すなわち220℃
で１分間加熱して接着剤を焼付けた。このようにして、
口金を接合した電球を取り、その後の工程において稀に
発生する程度の押圧、打撃、ねじりの外力を口金に加え
て試験したところ、口金には位置ずれ、曲り、捩れ、剥
れなどの異状は全く認められず、従来の電球の生産ライ
ンにそのまま組込んで何んの支障もなかった。 また、上述の焼付け工程終了後においても、ケイ素樹
脂の硬化はさらに進行し、製品として完成したときに
は、シリカ充填材を加えない上記特願昭63−207528号出
願の接着剤を用いて接着した場合よりもさらに接着強度
が向上していることが認められた。 そこで、本実施の形態の口金接着剤において、焼付け
直後において、ケイ素樹脂の硬化が不充分であるにもか
かわらず、上述のように高い接着強度を呈し、さらに製
品として完成したときも上述のとおりさらに高い接着強
度を示す理由を考察するため、焼付け直後の電球の口金
接着部分を切り取って断面を調査した。 この結果を第１図に模型的に示す。すなわち、（１）
はガラスバルブ、（２）は口金、（３）は口金接着剤を
それぞれ模擬したもので、口金接着剤（３）は硬化した
ケイ素樹脂（31），（31），…中に炭酸カルシウム粉末
からなる大径無機充填材（32），（32），…とシリカ粉
末すなわちシリカ充填材（33），（33），…とが混在し
た構造をなしている。 そうして、本発明の特徴は大径無機充填材（32）の粒
子が一部は突角部によって他の大径無機充填材（32）の
粒子に係合し、一部は他の大径無機充填材（32）の粒子
に接近して存在し、かつ、これら大径無機充填材（3
2），（32）…粒子間にシリカ充填材（33），（33）…
がくさびのように介在して石垣を積上げたような構造を
なしていることである。なお、この図では大径無機充填
材（32）の粒子形を五角形で模擬し、シリカ充填材（3
3）の粒子形を四角形で模擬したが、実際は不規則形状
をなし、多くは鋭い突角部を有している。 そうして、この第１図に示したように大形無機充填材
（32）とシリカ充填材（33）とが混在して互いに支えあ
っていることが、充填後の接着材（３）の垂れ下りが極
めて少なく、また、焼付け直後においてケイ素樹脂（3
1）の硬化が不充分であるにもかかわらず溶剤が蒸発す
れば直ちに見掛け上強い接着力を呈し、さらに、完全硬
化後はシリカ充填材を加えない場合に比較して一段と強
い接着力を呈する理由であると考えられる。 つぎに、上述の実施の形態の材料組成と粒径比におい
て、炭酸カルシウム粉末すなわち大形無機充填材の平均
粒径と焼付け直後の接着強度との関係を調査した。この
試験において、焼付け条件は上述のとおり220℃１分間
とし、接着強度はJISで示される口金接着強度試験によ
りＮ・ｍの単位で示した。また、比較のためこの実施の
形態の組成からシリカ充填材を除き代りに大径無機充填
材を80重量％にして接着剤を用いて上述と同様な条件で
口金を接着した場合の接着強度を調査した。 この結果を第２図に示す。図は横軸に大径無機充填材
の平均粒径をμの単位でとり、縦軸に接着強度をＮ・ｍ
の単位でとったもので、実線は上記実施の形態すなわち
大径無機充填材とシリカ充填材とを有する場合、破線は
上述の比較例すなわち大径無機充填材だけでシリカ充填
材を欠く場合のそれぞれの強度特性を示し、さらに、JI
Sで定める口金接着剤の仕様限界強度3N・ｍを鎖線で示
した。 この第２図から大径無機充填材の好ましい平均粒径は
10μ以上で、かつ、シリカ充填材を配合した場合の方が
常に強度が大きいことがわかった。そこで、本発明にお
いて、大径無機充填材の平均粒径が300μを越えると接
着剤の流動性が悪くなり、充填時に口金の開口周辺部に
均一に被着しなくなる欠点が生じるので300μ以下にし
た方が良い。 つぎに、上述の実施の形態の材料組成において、大径
無機充填材の平均粒径を100μとし、シリカ充填材の平
均粒径を種々に変化させて焼付け直後の接着強度との関
係を調査した。焼付け方法は上述のとおり220℃で１分
間焼付け、接着強度は上述したJIS規格による試験によ
り行った。この結果を第３図に示す。図は横軸にシリカ
充填材の平均粒径と大径無機充填材の平均粒径との比
を、縦軸に接着強度をＮ・ｍの単位でとり、曲線は相関
を示した。 この第３図から明らかなとおり、シリカ充填材の平均
粒径と大径無機充填材の平均粒径との比が1/20〜1/10の
範囲において接着強度が最大であることがわかった。そ
の理由は、シリカ充填材が大径無機充填材粒子間にくさ
び状に介在して支持するためで、平均粒径比が小さ過ぎ
ても多き過ぎてもくさびの作用が小さくなるためであ
る。そこで、本発明において、シリカ充填材の平均粒径
を大径無機充填材のそれの1/20〜1/10にすれば良いこと
がわかった。また、この平均粒径比の範囲内であれば、
射出充填時の流動性が高く、しかも付着後の垂れ下りが
少ない利点（チキソトロピック性）を有することも判明
した。 また、シリカ充填材の好ましい配合比は大径無機充填
材の平均粒径と平均粒径比によって多少変化するが、普
通は大径無機充填材に対して５〜30重量％が好ましい。
また、大径無機充填材とシリカ充填材とを総合した平均
粒径をとり、この値が10μ以上であり、かつ、両充填材
の合計が全体（溶剤を除く。）の72〜97重量％の範囲で
あれば、特願昭63−207528号出願の口金接着剤と同様糸
引き現象が殆どなくなり、さらに上記出願以上に充填時
の流動性が向上して、さらに充填後の垂れ下りをなくす
ことができる。 なお、前述の実施の形態において大径無機充填材を炭
酸カルシウム粉末としたが、本発明はこれに限らず、シ
リカ粉末やその他の粉末などでもよい。そうして、接着
成分は上述のケイ素樹脂単独に限らず、ケイ素樹脂を主
とし、これに他の接着成分としてアクリル樹脂などを配
合することはさしつかえない。 そうして、本発明が適用される管球は上記実施の形態
に記載の白熱電球に限らず、蛍光ランプなどの他か、特
に耐熱性や耐紫外線性を要求される用途、たとえば殺菌
灯、大出力電球など多種類の管球の口金接合に適する。

【発明の効果】

このように、本発明の管球は、ガラスバルブと口金と
をケイ素樹脂を接着主剤とし、これに大径無機充填材と
この大径無機充填材の平均粒径より小さい平均粒径を有
するシリカ充填材とを適量配合した口金接着剤で接合し
たので、耐熱性や耐紫外線性に優れているとももに口金
を接着したときケイ素樹脂の硬化が不充分でも接着強度
が高い利点がある。また、口金に接着剤を充填するとき
の流動性に優れ、しかも口金に付着した接着剤の垂れ下
がりが少なく作業性が向上できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明管球のガラスバルブと口金との接合部を
模型的に拡大して示す断面図である。 第２図は本発明における大径無機充填材の平均粒径と接
着強度との関係を示すグラフである。 第３図はシリカ充填材の平均粒径と大径無機充填材の平
均粒径との比が接着強度に及ぼす影響を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

1:ガラスバルブ 2:口金 3;口金接着剤 31:ケイ素樹脂 32:大径無機充填材 33:シリカ充填材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラスバルブと； ガラスバルブに装着された口金と； ケイ素樹脂、平均粒径が10〜300μの大径無機充填材お
   よび大径無機充填材の平均粒径に対し1/20〜1/10の平均
   粒径を有するとともに大径無機充填材に対し５〜30重量
   ％の量のシリカ充填材を有してなりガラスバルブと口金
   との間に設けられた口金接着剤と； を備えたことを特徴とする管球。