JP7445044B1 - シール材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造時間が比較的短く、および硬化の際に熱が生じにくいシール材の製造方法およびシール材を提供すること。【解決手段】シール材を連続的に製造する方法であって、金型に紫外線硬化性シール材組成物を充填する充填工程、および前記紫外線硬化性シール材組成物に紫外線を照射する照射工程を含み、前記金型は、紫外線透過性を有する、シール材の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、シール材の製造方法に関し、さらにはシール材にも関する。

特許文献１には、熱架橋性ゴム組成物を金型内に充填して熱プレス成形することによりシール材を製造する方法が開示されている。

特開２０１７－１７７７２０号公報

特許文献１に記載のシール材の製造方法では、熱架橋性ゴム組成物の架橋に比較的長い時間がかかり、シール材を製造するのに要する時間を短縮することが難しい。また、熱プレス成形では、多量の熱が生じるため、二酸化炭素の排出量が多くなる。

本発明は、製造時間が比較的短く、および硬化の際に熱が生じにくいシール材の製造方法およびシール材を提供する。

本発明は、以下のシール材の製造方法およびシール材を提供する。
［１］ シール材を連続的に製造する製造方法であって、
金型に紫外線硬化性シール材組成物を充填する充填工程、および
前記紫外線硬化性シール材組成物に紫外線を照射する照射工程
を含み、
前記金型は、紫外線透過性を有する、シール材の製造方法。
［２］ 前記金型は、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体から形成されている、［１］に記載のシール材の製造方法。
［３］ 前記紫外線硬化性シール材組成物は、紫外線硬化性樹脂成分および光重合開始剤を含む、［１］または［２］に記載のシール材の製造方法。
［４］ 前記紫外線硬化性樹脂成分は、ポリオレフィン系樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂を含む、［１］～［３］のいずれかに記載のシール材の製造方法。
［５］ 金型準備工程、離型工程、検査工程、掃除工程、離型剤塗布工程およびパッケージ工程からなる群から選択される少なくとも１つの工程をさらに含む、［１］～［４］のいずれかに記載のシール材の製造方法。
［６］ フィルム、板材及び成形物からなる群から選択される１種を配置する工程を含む、［１］～［５］のいずれかに記載のシール材の製造方法。
［７］ シール材を連続的に製造する方式は、直線方式、複線方式および回転方式からなる群から選択される少なくとも１種である、［１］～［６］のいずれかに記載のシール材の製造方法。
［８］ 複数の工程を統合して１つの工程として行う、［１］～［７]のいずれかに記載のシール材の製造方法。
［９］ 複数の工程を並列的に行う、［１］～［８］のいずれかに記載のシール材の製造方法。
［１０］ 紫外線硬化性シール材組成物の硬化物を含むシール材。
［１１］ 前記紫外線硬化性シール材組成物は、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂を含む、［１０］に記載のシール材。

本発明によれば、製造時間が比較的短く、および硬化の際に熱が生じにくいシール材の製造方法およびシール材を提供することが可能となる。

本発明のシール材の製造方法を示すフローチャートである。 シール材を連続的に製造する方式を概略的に説明する図である。 本発明のシール材の製造方法に用いる製造装置を概略的に示す斜視図である。 本発明のシール材の製造方法に用いる金型を概略的に示す斜視図である。 本発明のシール材の製造方法に用いる充填装置および金型を概略的に示す断面図である。 本発明のシール材の断面を示す概略図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の全ての図面においては、各構成要素を理解し易くするために縮尺を適宜調整して示しており、図面に示される各構成要素の縮尺と実際の構成要素の縮尺とは必ずしも一致しない。

＜シール材の製造方法＞
本発明のシール材の製造方法は、シール材を連続的に製造する方法であり、金型に紫外線硬化性シール材組成物を充填する充填工程、および紫外線硬化性シール材組成物に紫外線を照射する照射工程を含み、金型は紫外線透過性を有するシール材の製造方法である。

本発明のシール材の製造方法では、紫外線硬化性シール材組成物を紫外線照射により硬化するため、熱架橋性ゴム組成物を熱架橋する場合に比べ、シール材の製造時間が短く、および熱が生じにくい。さらに、本発明のシール材の製造方法では、金型が紫外線透過性を有するため、紫外線硬化性シール材組成物に金型を通して紫外線を照射することにより、紫外線硬化性シール材組成物を金型に充填した状態で硬化することができる。したがって、本発明のシール材の製造方法は、紫外線硬化性シール材組成物を用いるにもかかわらず、種々の形状のシール材の製造が可能となり、成形加工性に優れる傾向にある。

図１に示すシール材の製造方法は、金型に紫外線硬化性シール材組成物を充填する充填工程（Ｓ２０）、および紫外線硬化性シール材組成物に紫外線を照射する照射工程（Ｓ３０）を含む。シール材の製造方法は、上記以外の他の工程をさらに含むことができる。他の工程としては、例えば金型準備工程、離型工程、検査工程、掃除工程、離型剤塗布工程、パッケージ工程等が挙げられる。シール材の製造方法は、金型準備工程においてフィルム、板材および成形物からなる群から選択される１種を配置する工程を含むことができる。図１に示すように、シール材の製造方法は、例えば金型を準備する（組み立てる）金型準備工程（Ｓ１０）、金型からシール材を取り出す離型工程（Ｓ４０）、取り出したシール材を検査する検査工程（Ｓ５０）、シール材を包装するパッケージ工程（Ｓ６０）、金型準備工程（Ｓ１０）に戻される金型を掃除する掃除工程（Ｓ７０）、掃除後の金型に離型剤を塗布する離型剤塗布工程（Ｓ８０）等をさらに含むことができる。

シール材の製造方法は、充填工程および照射工程を連続的に行うことができる。図１において、金型準備工程（Ｓ１０）から離型剤塗布工程（Ｓ８０）までを連続的に行うことができる。離型工程（Ｓ４０）の後、金型を金型準備工程（Ｓ１０）に戻すことにより、上記の工程を繰り返し連続的に行うことが可能となる。金型を複数用いる場合、多くのシール材を短時間に製造することが可能となる。

シール材を連続的に製造する方式は、特に限定されないが、例えば金型を直線的に搬送しながら上記工程を直列的に行う方式（以下、直線方式ともいう）、上記直線方式を複数並べて行う方式（以下、複線方式ともいう）、金型を同心円状に搬送しながら上記工程を行う方式（以下、回転方式ともいう）等が挙げられる。また、複数の工程を統合して１つの工程として行ってもよいし、複数の工程を並列的に行ってもよい。

図２は、シール材を連続的に製造する方式を金型の搬送方向を矢印で示して説明する図である。図２（ａ）に示す方式は、工程ａ１、ａ２、ａ３およびａ４をこの順に連続的に行い、工程ａ４（例えば離型工程）で金型を回収し、工程ａ１（例えば金型準備工程）に金型を戻す直線方式である。図２（ｂ）に示す方式は、工程ａ１、ａ２、ａ３およびａ４をこの順に連続的に行いながら工程ａ２を並列的に複数行い、工程ａ４（例えば離型工程）で金型を回収し、工程ａ１（例えば金型準備工程）に金型を戻す直線方式である。図２（ｃ）に示す方式は、工程ａ１、ａ２、ａ３およびａ４をこの順に連続的に行い、工程ａ２では金型を同心円状に１～８の順番に搬送しながら処理を行う回転方式である。図２（ｃ）に示すように、例えば工程ａ３（例えば離型工程）で金型から製品を取り出し、金型を工程ａ１（例えば金型準備工程）に戻し、製品は引き続きの工程ａ４（例えば検査工程等）に搬送することもできる。

シール材の製造方法は、例えば金型準備工程から、充填工程および照射工程を経て、離型工程においてシール材を取り外すまでの間の時間（タクト時間）が例えば６０秒以下であってよく、好ましくは５０秒以下、より好ましくは４０秒以下、さらに好ましくは３０秒以下、特に好ましくは２０秒以下、極めて好ましくは１０秒以下であることができる。

シール材の製造方法は、シール材の製造装置を用いることができる。シール材の製造装置は、上記工程を行うために用いる複数の装置が直線的に配置されていてよく、複数の装置のうちいずれかまたは全部が並列的に配置されていてよく、複数の装置が同心円状に配置されていてよく、これらの配置が組み合わされていてもよい。

図３は、直線方式のシール材の製造装置を示す。図３に示すシール材の製造装置１０を参照しながら、本発明のシール材の製造方法を説明する。製造装置１０は、搬送装置１１、金型１２、充填装置１３、紫外線照射装置１４が直線的に配置されている。金型準備工程（Ｓ１０）において、搬送装置１１上に金型１２が設置され、充填工程（Ｓ２０）に搬送され、充填装置１３により金型１２に紫外線硬化性シール材組成物が充填され、次いで紫外線照射工程（Ｓ３０）において紫外線が照射され、硬化後、離型工程（Ｓ４０）において金型１２が取り外されることによりシール材１５が製造される。金型１２は、金型準備工程に戻すことができる。

搬送装置１１としては、例えばベルトコンベア、フリーフローコンベア、リニアコンベアモジュール、搬送ロール、搬送アーム等を用いることができる。

金型準備工程において金型１２を準備する。図示されるように金型１２は、上金型１２ａおよび下金型１２ｂを用いて組み立てることができる。上金型１２ａおよび下金型１２ｂは、例えば組み合わせた後、ネジ等により互いに固定することができる。図３に示されるように金型１２が上金型１２ａおよび下金型１２ｂから構成される場合、上金型１２ａおよび下金型１２ｂの間にシール材を形成する基板１６を配置してもよい。基板１６は、例えばフィルム、板材および成形物からなる群から選択される１種であってよい。基板１６は、例えば金属板等であってよく、好ましくはステンレス（ＳＵＳ）等から構成されてよい。基板１６は、シール材と共に製品中に含まれてもよい。

金型１２が有する紫外線透過性は、波長３６５ｎｍにおける光線透過率が例えば８０％以上であってよく、紫外線硬化性シール材組成物の硬化性の観点から好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であり、通常１００％以下である。金型１２は、全体が紫外線透過性を有していてもよいし、紫外線硬化性シール材組成物を硬化するのに必要な部分だけが紫外線透過性を有していてもよい。

金型１２は、紫外線透過性を有する材料で形成されてよく、例えば金型１２全体が紫外線透過性を有する材料で形成されてよく、または金型１２の紫外線透過性を有する部分のみが紫外線透過性を有する材料で形成され、それ以外の部分は紫外線透過性を有しない材料で構成されていてもよい。紫外線透過性を有する材料としては、例えばガラス、石英、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等が挙げられる。中でも、取り扱い性および透明性の観点からＰＦＡが好ましい。紫外線透過性を有する材料は、単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

金型１２は、製造されるシール材の形状に応じて空洞部（キャビティ）を有することができる。図３において、空洞部は上金型１２ａおよび基板１６から形成することができる。紫外線を金型の上部から照射する場合、上金型が紫外線透光性を有していればよい。上金型１２ａはＰＦＡから形成されることが好ましい。

金型１２は、紫外線硬化性シール材組成物を充填するための充填ノズルを挿入する充填ノズル挿入部を備えることができる。充填ノズル挿入部の形状は充填ノズルとの填め合いが可能な形状であることが好ましい。金型１２は、ランナー部をさらに有していてよい。充填ノズル挿入部はランナー部に接続し、ランナー部は空洞部に接続されていてよい。

金型１２は、充填ノズル挿入部、空洞部およびランナー部をそれぞれ１以上有していてよい。充填ノズル挿入部を複数有する場合、複数の箇所から紫外線硬化性シール材組成物を充填することが可能となり、充填工程の時間を短縮することができる。充填ノズル挿入部は、空洞部に直接接続されるように配置されていてよく、またはランナー部を介して空洞部に接続するように配置されていてもよい。ランナー部は、空洞部まで紫外線硬化性シール材組成物が流れる経路である。図４は、金型を斜め上方向から見たときの概略図である。図４に示す金型２０は、空洞部２１およびランナー部２２を有する。ランナー部２２は空洞部２１に接続されている。ランナー部２２に充填ノズル挿入部（図示せず）が接続されていてよい。

充填工程において、充填装置１３を用いて、金型１２内に紫外線硬化性シール材組成物を充填することができる。充填装置１３は、好ましくは金型１２に紫外線硬化性シール材組成物を充填するための充填ノズルを備えている。充填装置１３は、充填ノズルを１以上備えることができる。充填ノズルは、先端が円錐台形状であってもよい。

紫外線硬化性シール材組成物を金型１２内に充填する際に、紫外線硬化性シール材組成物が金型１２内を流れ易くするために、充填前に金型１２内を真空状態としておくことができる。

金型１２のランナー部２２等に圧力センサーを設け、予め紫外線硬化性シール材組成物の流れと圧力との関係のデータを取得しておくことにより、充填の完了をランナー部２２の圧力を用いて管理することが可能となる。上記圧力を充填時間に置き換えて充填の完了を管理することもできる。

図５（ａ）および（ｂ）に、充填装置および金型の断面を示す。図５（ａ）において、充填装置３０は充填ノズル３１、ランナー部３８を備え、金型３２は、上金型３６、基板３９、下金型３７から構成され、上金型３６は充填ノズル挿入部３３、ランナー部３４および空洞部３５を有する。充填ノズル３１は、円錐台形状を有する。図５（ｂ）に示すように、紫外線硬化性シール材組成物の金型３２への充填は、上金型３６、基板３９、下金型３７を組み合わせた後、充填ノズル３１を充填ノズル挿入部３３に挿入し、紫外線硬化性シール材組成物を、図中の矢印方向よりランナー部３８を介して充填ノズル３１に供給し、ランナー部３４を通じて空洞部３５に充填することにより行うことができる。充填ノズル３１は充填ノズル挿入部３３の奥まで差し込むことができる。

紫外線照射装置１４は、例えばメタルハライドランプ、ＬＥＤ等の光源を備えることができる。紫外線照射条件、例えば紫外線を照射する時間や照射する紫外線の照度、積算光量等は、紫外線硬化性シール材組成物の硬化速度等に応じて調節することができる。

離型工程において、シール材を金型から取り出す。図３においてシール材１５は基板１６上に形成された状態で取り出される。金型の空洞部を形成する部分の表面には、金型からシール材を取り出し易くするために、紫外線硬化性シール材組成物を充填する前に離型処理を施すことができる。離型処理としては、例えば離型剤を塗布することや、金型表面にフッ素加工等を施しておくこと等が挙げられる。

紫外線硬化性シール材組成物は、紫外線の照射を受けて硬化する性質を有する組成物である紫外線硬化性シール材組成物は、紫外線硬化性樹脂成分および光重合開始剤を含むことができる。

紫外線硬化性樹脂成分としては、例えばゴム系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、ビニルアルキルエーテル系樹脂、ポリビニルピロリドン系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。紫外線硬化性樹脂成分は、ポリオレフィン系樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂を含んでよい。これらの硬化物は、架橋点を有し、ゴム弾性を持つことができる。

ゴム系樹脂としては、例えばイソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂としては、例えばポリイソブチレン等が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂を含む紫外線硬化性シール材組成物の市販品としては例えばＴｈｒｅｅＢｏｎｄ３１７８（スリーボンド社製）等が挙げられる。

紫外線硬化性樹脂成分の含有量は、紫外線硬化性シール材組成物の固形分中、例えば５０質量％以上であってよく、好ましくは５０質量％以上であり、より好ましくは６０質量％以上であり、さらに好ましくは７０質量％以上であり、特に好ましくは８０質量％以上であり、極めて好ましくは９０質量％以上である。紫外線硬化性樹脂成分の含有量は、紫外線硬化性シール材組成物の固形分中、例えば９９質量％以下であってよく、９８質量％以下であってよい。

光重合開始剤としては、例えば光カチオン重合開始剤、光ラジカル重合開始剤等が挙げられる。

光重合開始剤の含有量は、紫外線硬化性樹脂成分１００質量部に対して、例えば０．００１質量部以上１０質量部以下であってよく、好ましくは０．００５質量部以上１０質量部以下、より好ましくは０．０１質量部以上１０質量部以下である。

紫外線硬化性シール材組成物は、さらに架橋剤、その他の樹脂成分、添加剤、フィラー等をさらに含むことができる。

紫外線硬化性シール材組成物の粘度は、例えば５００Ｐａ・ｓ以下であってよく、充填性の観点から好ましくは３００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは２００Ｐａ・ｓ以下である。紫外線硬化性シール材組成物の粘度は、例えばＢ型粘度計を用いて測定される。充填時の粘度は熱によって下げても良い。

＜シール材＞
本発明のシール材は、紫外線硬化性シール材組成物の硬化物を含む。紫外線硬化性シール材組成物は、上記の説明が適用される。本発明のシール材は、上述の製造方法によって製造される。上述の製造方法法によって製造されたシール材は、金型内で硬化されるため、紫外線硬化性シール材組成物を基材上に直接塗布し、硬化したシール材とは異なり、厚み方向における断面形状が方形状である部分を有することができる。方形状は正方形または長方形であってよい。紫外線硬化性シール材組成物は、常態物性の観点から好ましくはゴム系樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂を含む。

シール材は、厚み方向からみたときの形状が任意の形状であってよく、円形状、方形状、環状、額縁状等であってもよい。シール材は、シール材の厚み方向からみたときの全体の寸法は例えば５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であってよく、１００ｍｍ以上７００ｍｍ以下または２００ｍｍ以上５００ｍｍ以下であってもよい。シール材が環状または額縁状である場合、厚み方向からみたときの幅は例えば０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下であってよく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であってもよい。

シール材は、厚みが例えば０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってよく、０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下、または０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。

図６は、額縁状シール材の厚み方向における断面が方形状である部分の断面を示す。図６に示すように、シール材１００は、厚み方向における長さ（厚み）Ｔが、厚み方向に対して垂直な方向の長さＬより大きい部分を有していてよい。Ｌに対するＴの比（Ｔ／Ｌ）は、例えば１．０以上２．０以下であることができる。

本発明のシール材は、上述のシール材の製造方法により製造することができる。上述のシール材の製造方法によれば、金型に充填した常態で紫外線硬化性シール材組成物を硬化することができるため、紫外線硬化性シール材組成物の硬化物を含むシール材であるにもかかわらず、厚み方向における断面形状が方形状である部分を有することができる。

本発明のシール材はランナーを有していてよいし、金型構成部材の合わせ目に沿って生じるパーティングラインを有していてもよい。

本発明のシール材の用途は特に限定されず、シール材を用いる全ての用途、例えば車両、航空機、船舶、内燃機関、製造装置、プラント、医療品、建築、半導体、食品、電池等の用途であってよい。また、本発明のシール材は、金型や樹脂部品、各種シートと組み合わせて一体成形品や複合品等とすることもできる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。例中の「％」および「部」は、特記のない限り、質量％および質量部である。

［紫外線硬化性シール材組成物の調製］
ポリイソブチレンと、光重合開始剤とを混合し、撹拌することにより紫外線硬化性シール材組成物を作製した。

＜実施例１＞
金型準備工程において、ＰＦＡ樹脂からなる上金型と下金型との間にＳＵＳ板配置して金型を準備した。上金型は、充填ノズル挿入部、ランナー部、ゲート部を有していた。ベルトコンベアにより充填工程に搬送された金型の充填ノズル挿入部に充填装置の充填ノズルが挿入された。充填ノズルから金型の空洞部に紫外線硬化性シール材組成物が充填された。次いで、充填ノズルが金型から取り外された。その後、紫外線硬化性シール材組成物が充填された金型は、照射工程に搬送され、メタルハライドランプを有する紫外線照射装置より紫外線が照射され、紫外線硬化性シール材組成物が硬化された。その後、離型工程に搬送され、金型からＳＵＳ板とともにシール材が取り外された。シール材は額縁状であり、厚みは０．１ｍｍ、厚み方向からみたときの全体の大きさは２００ｍｍ×５００ｍｍであり、幅は２ｍｍであった。

１０ 製造装置、１１ 搬送装置、１２ 金型、１３ 充填装置、１４ 紫外線照射装置、１５ シール材、１６ 基板、２０ 金型、２１ 空洞部、２２，３４，３８ ランナー部、３０ 充填装置、３１ 充填ノズル、３２ 金型、３３ 充填ノズル挿入部、３５ 空洞部、３６ 上金型、３７ 下金型、１００ シール材。

Claims (8)

1. シール材を連続的に製造する方法であって、
   金型に紫外線硬化性シール材組成物を充填する充填工程、および
   前記紫外線硬化性シール材組成物に紫外線を照射する照射工程
   を含み、
   前記金型は、紫外線透過性を有し、
   前記金型は、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体から形成されている、シール材の製造方法。
2. 前記紫外線硬化性シール材組成物は、紫外線硬化性樹脂成分および光重合開始剤を含む、請求項１に記載のシール材の製造方法。
3. 前記紫外線硬化性樹脂成分は、ポリオレフィン系樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂を含む、請求項２に記載のシール材の製造方法。
4. 金型準備工程、離型工程、検査工程、掃除工程、離型剤塗布工程およびパッケージ工程からなる群から選択される少なくとも１つの工程をさらに含む、請求項１に記載のシール材の製造方法。
5. フィルム、板材及び成形物からなる群から選択される１種を配置する工程を含む、請求項１に記載のシール材の製造方法。
6. シール材を連続的に製造する方式は、直線方式、複線方式及び回転方式からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１に記載のシール材の製造方法。
7. 複数の工程を統合して１つの工程として行う、請求項１に記載のシール材の製造方法。
8. 複数の工程を並列的に行う、請求項１に記載のシール材の製造方法。

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