JP7248480B2

JP7248480B2 - 封止材およびその製造方法

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Publication number: JP7248480B2
Application number: JP2019065530A
Authority: JP
Inventors: 真一高橋
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020164623A

Description

本発明は、封止材およびその製造方法に関する。

金属製品同士の密着度の向上、保存容器の封止性などを高めるためにガスケット、パッキン、Ｏリングなどの封止材が使用されている。これらの製造方法としては、従来、金属成型法が主に用いられており、主にゴムが材料として使用され、成型物は単一材料にて構成されることが通常である。一方、食品容器等の蓋部分用のパッキンの製造方法として、フィルム等を積層して得られた積層物を打抜き加工する手法もある。当該手法によれば、複数材料の積層物を得ることが可能である。また、レーザーやウォータージェットを使用した加工法も挙げられる。

特開２０１７－０３９５４５号公報

しかしながら、上記後者の従来技術では、複数材料の組み合わせとして、透明樹脂層と発泡層との積層構造や、着色層を含む積層構造が提案されており、意匠面から創作がなされている。このため、被封止物と封止材との密着性を考慮した技術はほとんどなされていない。そこで、本発明は、金属同士を封止する封止材において、一方の金属と他方の金属とで密着性が異なる封止材を提供することにある。

本発明者らは、鋭意検討し、以下の発明を見出すに到った。本発明には、以下の形態が含まれる。
＜１＞金属に接着するための接着層と金属に接触すると共に剥離可能な剥離層とが積層された積層体を備える封止材であって、
上記接着層は、シリコーン樹脂、酸化セリウムおよびシランカップリング剤を含有し、
上記剥離層は、シリコーン樹脂、酸化セリウムを含み、シランカップリング剤を含有しないことを特徴とする封止材。
＜２＞上記接着層に金属板が接着していることを特徴とする＜１＞に記載の封止材。
＜３＞環状形状であることを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載の封止材。
＜４＞上記接着層が基板に接着されていることを特徴とする＜１＞～＜３＞の何れかに記載の封止材。
＜５＞＜３＞に記載の封止材を複数備える封止材群であり、
上記複数の封止材はそれぞれ環状形状の大きさが異なっており、
大きな封止材の環状形状の内部に離間して小さな封止材が配置されていることを特徴とする封止材群。
＜６＞金属に接着するための接着層と、
金属に接触すると共に剥離可能な剥離層と、を備える封止材の製造方法であって、
支持体上に上記接着層を形成し、
上記接着層上に上記剥離層を形成し、
上記接着層および剥離層が積層した積層体を金属板に転写し、
上記積層体を所望の封止材の形状となるよう、厚さ方向にレーザーにて切断し、
封止材となる部分以外の積層体を除去することを特徴とする封止材の製造方法。

本発明の封止材において、接着層は金属に接着し、剥離層は金属と剥離可能であるため、剥離層側の金属を封止材から剥離した際に封止材が損傷することがなく、封止材を長期的に使用可能である。

本発明に係る封止材を示す断面図である。本発明に係る封止材を示す平面図である。本発明に係る封止材を示す平面図である。本発明に係る封止材群を示す平面図である。金属板を本発明に係る封止材にて封止した状態を示す断面図である。本発明に係る製造方法を示す工程断面図である。

＜封止材＞
本発明に係る封止材は、接着層と封止層とが積層された積層体を備えるものである。封止材の役割は、被封止物同士の隙間を密閉することであり、封止材とは、具体的にはガスケット、パッキン、Ｏリングなどと呼称される。被封止物としては、金属が好ましく、金属板が通常使用される。金属板としては、ステンレス、銅、アルミ、チタンなどが挙げられ、金属以外の樹脂成形物などを被封止物としてもかまわない。以下、本発明に係る封止材の各構成について以下説明する。

図１は、封止材１０を示す断面図である。封止材１０は、基本構成として剥離層１と接着層２とが積層された積層体を備えている。封止材１０によって被封止物である金属同士の間隙を密封する際、剥離層１は金属と接触するものである。また、剥離層１は金属に接触すると共に剥離可能である。「剥離可能」とは、金属から剥離した際、凝集破壊しないことを意味し、目視にて確認可能である。

剥離層１はシリコーン樹脂、酸化セリウムを含有しており、シランカップリング剤を含有しない。シランカップリング剤を含有しないことによって、剥離層１は金属に対する剥離性が高く、金属に接触（密接）した後、金属と離間した際、その剥離性によって剥離層１は金属に追随して破壊されることなく原形が維持される。

シリコーン樹脂としては特に限定されず、シロキサン骨格がアルキル基、アルケニル基、フェニル基などの芳香族置換基によって置換された骨格を示し、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリアルキルアルケニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンなど公知のシリコーン樹脂が挙げられる。

酸化セリウムとしては特に限定されないが、原材料同士の混合し易さから、数平均粒子径が０．５μｍ～１０μｍ、好ましくは１μｍ～５μｍのものが好適に使用される。

本発明に係る封止材が上記原料を含有することは、熱分解質量分析、ＩＲ、Ｘ線元素分析などから解析可能である。上記原料の割合は、剥離層１の効果が発揮されれば特に限定されず、例えば、重量比にてシリコーン樹脂：酸化セリウム＝９５：５～２５：７５であり、好ましくは９０：１０～４５：５５である。上記範囲であることによって、シリコーン樹脂に起因する柔軟性、酸化セリウムに起因する耐圧縮歪み性が好適に発揮される。上記原料以外にも、剥離層の特性を妨げない範囲で、コロイダルシリカ、シリコーンオイルなどを添加することも可能である。

封止材１０によって被封止物である金属同士の間隙を密封する際、接着層２は金属に接着するための層であり、接着層２と金属が接着することで封止材１０は金属に固定される。これにより、封止材が設置される金属の位置に従来では必要だった溝を形成する必要がない。当該溝は特に従来のＯリングに必要であるがこれが不要である点は非常に有用である。接着層２は、シリコーン樹脂、酸化セリウムおよびシランカップリング剤を含む。

上記原料の割合は、接着層の効果が発揮されれば特に限定されず、例えば、重量比にてシリコーン樹脂：酸化セリウム：シランカップリング剤＝９５：５：１～２５：７５：１０であり、好ましくは９０：１０：１～４５：５５：８である。上記範囲であることによって、シリコーン樹脂に起因する柔軟性、酸化セリウムに起因する耐圧縮歪み性、さらにはシランカップリング剤に起因する金属との接着性が好適に発揮される。

シリコーン樹脂および酸化セリウムは剥離層にて示したものを使用できる。シランカップリング剤としては公知のものを使用でき、備える置換基が異なるエポキシ系、アミノ系、ビニル系、スチリル系、メタクリル系、アクリル系など各種のシランカップリング剤を使用可能である。また、上記原料以外にも、接着層の特性を妨げない範囲で、接着付与剤、コロイダルシリカなどを添加することも可能である。

接着層２は金属に対して接着力を有し、金属から剥離が困難な層である。接着力の一例を示すと、ＪＩＳＺ０２３７測定法において、１Ｎ／２５ｍｍ以上の接着力を示せばよい。接着力の上限は特に限定されず、接着層が凝集破壊することもある。

剥離層１の厚さは、特に限定されないが、一例として１μｍ以上、５０μｍ以下に設定することができる。１０μｍ以上であることで剥離層１と金属とが離間した際に破断し難く、３０μｍ以下であることで製造工程において剥離層１の加工が容易となる。

接着層２の厚さは特に限定されないが、一例として５０μｍ以上、１０００μｍ以下に設定することができる。接着層２は金属に接着して封止材を固定する役割を担うため、５０μｍ以上であることによって接着力を好適に発現せしめ、１０００μｍ以下であることで接着層の加工が容易である。

図２は封止材１０を剥離層１側から示す平面図である。同図において封止材１０は平面視にて円形となっているが、本発明に係る剥離層および接着層は当該形状に限定されず、三角形、四角形、台形、端部同士が連結した環状、棒状などの形態を採用できる。また、封止材１０の大きさは、被封止物の形状に応じて適宜変更すればよいが、封止材１０がＯリング形状の場合、例えば、直径を１０ｍｍ～１０００ｍｍ、好ましくは３０ｍｍ～７００ｍｍに設定できる。

図３は、本発明に係る封止材１１を剥離層１ａ側から示す平面図である。剥離層１ａは平面視して環状であるＯリング形状となっている。このように本発明の封止材は平面視した形状にも適宜変更可能である。

図４は、本発明に係る封止材群２０を剥離層１ａ、１ｂ、１ｃ側から示す平面図である。封止材群とは、封止材を複数備えており、複数の封止材（封止材群）は同時に金属板同士の封止に使用される。封止材群における複数の封止材は特に限定されず、複数の封止材が同時に金属板の封止に寄与できればよい。例えば、封止材群は、複数の棒状の封止材を備えていてもよいし、円形の封止材と棒状の封止材とを備えていてもよく、被封止物の形状に応じて適宜変更される。

封止材群２０は、封止材の内側にさらに封止材を備えており、封止材１０と同様に、剥離層と接着層とが積層されて構成されている。剥離層１ｂ、１ｃ、１ｄ（各封止材）は、それぞれ大きさが異なっており、大きな封止材の環状形状の内部に離間して小さな封止材が配置されている。封止材群２０は、封止材が３重となって構成されているが、少なくとも２重であればよく、４重以上の封止材によって構成されていてもよい。封止材群２０によれば、封止材を複数備えていることによって、金属同士の封止をより高い精度にて行うことができる。

図５は、図１の封止材１０によって金属板３、３ａを封止した状態を示す断面図である。金属板３、３ａの設置条件によって異なるが封止状態では、封止材１０は圧縮され、変形が生じる。変形後の圧縮歪みは低いことが好ましい。

以上のように本発明に係る封止材は、一方の面に剥離層を備えているため、金属を封止した状態から開放しても剥離面は容易に金属から剥離するため破壊されない。よって、剥離層が形状を維持したまま、再度、当該封止材を金属の封止に使用可能である。また、他方の面に接着層を備えているため、金属との接着により封止材が固定され、金属に溝を形成する必要が無いという点で優れている。

〔封止材の製造方法〕
本発明に係る封止材の製造方法は限定されないが、以下に示すレーザーを用いた製造方法を好適に採用できる。当該製造方法は、剥離層形成工程、接着層形成工程、転写工程、レーザー製造工程に大別される。図６は、本発明に係る封止材群の製造方法を示す工程図である。図６では、Ｏリング形状の封止材を３重に備える封止材群の製造を説明するが、封止材群の形状または数量については、レーザーの加工箇所を変更することによって適宜設定可能であり、単一の封止材を製造することももちろん可能である。

図６（ａ）は、剥離層形成工程、および接着層形成工程を示す工程断面図である。まず、支持体４に剥離層の原料が混合された樹脂組成物を塗工し、乾燥することで剥離層１を形成する。支持体としては剥離層から容易に剥離すればよく、特に限定されないが、剥離性の樹脂フィルムを好適に採用でき、剥離性ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フィルムが好ましく使用される。

さらに、剥離層１に対して接着層の原料が混合された樹脂組成物を塗工し、乾燥することで接着層２を形成する。これにより支持体４に剥離層１と接着層２とが積層された積層体が形成される。

図６（ｂ）は転写工程およびレーザー製造工程を示す断面図である。図６（ｂ）では、（ａ）で得られた積層体を反転させ、接着層２を金属板３に転写（接着）させる。これにより、支持体４に接着層２が接着した状態で積層体が金属板３に固定される。斜線部はレーザー照射部位５であり、レーザー照射部位５に対してレーザーを照射する。レーザーは、支持体４に向かって照射され、支持体４を通り、剥離層１および接着層２に到達し、レーザー照射部位５はレーザーによって切断される。レーザーを照射した最表面（図６（ｂ）では支持体４）にはレーザーが対象物に照射することによる分解物が付着し易い。しかし、本製造方法では、分解物は支持体４に付着し、支持体４は剥離されるため、剥離層１および接着層２の汚染が防止される。図６（ｃ）はレーザー製造工程後に支持体４を剥離層１から剥離した状態を示す断面図である。

図６（ｄ）は、レーザー照射後のレーザー照射部位５を除去した状態を示す断面図である。除去方法としては、手剥がし、粘着テープなどを使用して行えばよい。当該製造方法により、図４に示す封止材群２０が得られる。

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例および比較例で得た確認用粉体の各評価は以下のように行った。

＜剥離性＞
目視によって、剥離層がＳＵＳ板から剥離したことを確認した。ＳＵＳ板にシリコーンの付着物なしの場合は、剥離性あり（○）、シリコーンの付着物ありの場合は剥離性なし（×）と評価した。

実施例及び比較例で使用した原材料は以下の通りである。
＜原材料＞
市販のシリコーン樹脂（ビニル基含有ポリジメチルシロキサン、メチル水素ポリシロキサン、白金触媒を含有したもの）
エポキシ系シランカップリング剤
酸化セリウム（数平均粒子径３μｍ）

〔実施例１〕
表１に示す重量比率にてシリコーン樹脂、酸化セリウムを自転公転ミキサーで攪拌し、得られた剥離層用塗料を準備した。また、表１に示す重量比にてシリコーン樹脂、酸化セリウム、シランカップリング剤をミキサーで攪拌し、得られた接着層用塗料を準備した。上記剥離層用塗料を剥離性ＰＥＴフィルム（厚さ５０μｍ）上にアプリケーターで塗工し、１００℃、０．５時間の条件下で硬化させた後、得られた剥離層上に上記接着層用塗料をアプリケーターで塗工し、１００℃、２時間の条件下で硬化させて接着層を形成した。ＰＥＴフィルム／剥離層／接着層の積層物のうち接着層をＳＵＳ板に接着させ、さらに２００℃、４時間加熱して積層体を本硬化させて、剥離層が１０μｍ、接着層が３９０μｍの封止材を得た。

〔実施例２～７〕
表１に示す原材料の使用比率を変更させた以外は実施例１と同様にして封止材を得た。

〔実施例８〕
表１に示す使用比率の原材料を用い、積層体を本硬化させた後、Ｏリング形状の封止材を形成するようにＰＥＴフィルム側から積層体に対してレーザー加工を行い、ＰＥＴフィルムを剥離し、レーザー照射部位を除去したこと以外は実施例１と同様にして図３に示すような封止材を得た。封止材の直径は３０ｍｍであり、平面視した際の封止材の幅は５００μｍであった。

〔実施例９〕
実施例９において、積層体を本硬化させた後、図６（ｂ）に示すように３重の封止材を形成するようレーザー加工を行い、ＰＥＴフィルムを剥離し、レーザー照射部位を除去したこと以外は実施例１と同様にして図４に示すような３重の封止材によって構成された封止材群を得た。各封止材の直径は２６ｍｍ、２８ｍｍ、３０ｍｍであり、面視した際の全ての封止材の幅は５００μｍであった。

〔比較例１〕
表１に示すように原材料の使用量を変更させ、剥離層を備えない封止材群を得た。

実施例８、９ではリング形状の封止材、３重のリング形状の封止材（封止材群）を作製したところ、これらについても同様の特性が確認され、特に実施例９の封止材では非常に優れた封止性を確認できた。一方、比較例１では、封止性は得られたものの剥離性がなく、接着層からＳＵＳ板を剥がした際に接着層が破壊された。このため、ＳＵＳ板を剥がすと封止材は使用不可能となり、当該封止材を長期的に使用することは困難である。

１、１a、１ｂ、１ｃ剥離層
２接着層
３金属板
４支持体
１０、１１封止材
２０封止材群

Claims

金属に接着するための接着層と金属に接触すると共に剥離可能な剥離層とが積層された
積層体を備える封止材であって、
上記接着層は、ビニル基含有ポリジメチルシロキサンおよびメチル水素ポリシロキサンを含有したシリコーン樹脂、酸化セリウム並びにエポキシ系シランカップリング剤を含有した混合物から得られ、
上記シリコーン樹脂および酸化セリウムの混合物１００質量部に対してエポキシ系シランカップリング剤の重量比率は、０．１～１質量部であり、
上記剥離層は、ビニル基含有ポリジメチルシロキサンおよびメチル水素ポリシロキサンを含有したシリコーン樹脂並びに酸化セリウムを含み、シランカップリング剤を含有しない混合物から得られたことを特徴とする封止材。
上記接着層に金属板が接着していることを特徴とする請求項１に記載の封止材。
環状形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の封止材。
請求項３に記載の封止材を複数備える封止材群であり、
上記複数の封止材はそれぞれ環状形状の大きさが異なっており、
大きな封止材の環状形状の内部に離間して小さな封止材が配置されていることを特徴とする封止材群。
金属に接着するための接着層と、
金属に接触すると共に剥離可能な剥離層と、を備える封止材の製造方法であって、
支持体上にビニル基含有ポリジメチルシロキサンおよびメチル水素ポリシロキサンを含有したシリコーン樹脂、酸化セリウム並びにエポキシ系シランカップリング剤を含有した混合物から上記接着層を形成し、
上記シリコーン樹脂および酸化セリウムの混合物１００質量部に対してエポキシ系シランカップリング剤の重量比率は、０．１～１質量部であり、
上記接着層上にビニル基含有ポリジメチルシロキサンおよびメチル水素ポリシロキサンを含有したシリコーン樹脂並びに酸化セリウムを含み、エポキシ系シランカップリング剤を含有しない混合物から上記剥離層を形成し、
上記接着層および剥離層が積層した積層体を金属板に転写し、
上記積層体を所望の封止材の形状となるよう、厚さ方向にレーザーにて切断し、
封止材となる部分以外の積層体を除去することを特徴とする封止材の製造方法。