JPH0711212A - Adhesive for use at extremely low temperature - Google Patents

Adhesive for use at extremely low temperature

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Publication number
JPH0711212A
JPH0711212A JP15314693A JP15314693A JPH0711212A JP H0711212 A JPH0711212 A JP H0711212A JP 15314693 A JP15314693 A JP 15314693A JP 15314693 A JP15314693 A JP 15314693A JP H0711212 A JPH0711212 A JP H0711212A
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JP
Japan
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adhesive
shield
plate
glass beads
low temperature
Prior art date
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Application number
JP15314693A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsukasa Wada
司 和田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0711212A publication Critical patent/JPH0711212A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an adhesive capable of keeping high adhesivity and increasing the strength, resistant to cracking and having high thermal conductivity at an extremely low temperature. CONSTITUTION:A two-pack type adhesive liquid is mixed with at least one kind of filler selected from glass beads, hollow glass beads, highly heat- conductive material, highly heat-conductive ceramic and aluminum nitride. The adhesive having the above composition is applied to the bonding part 7 of a shield plate 3 of a cryostat 2 and cured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は例えば超電導電磁石など
を冷却するためのクライオスタット内のシールド板など
を接着する極低温用接着剤に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryogenic adhesive for adhering a shield plate in a cryostat for cooling a superconducting electromagnet, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から接着剤には非常に多くの種類が
あり、液状のものや、粉末,棒状の固体のものもある。
接着する温度によっても異なっており、常温硬化接着
剤,加熱硬化接着剤の別がある。また、溶剤接着剤,圧
感接着剤,熱感接着剤,反応接着剤のように分類されて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are many kinds of adhesives, and there are liquid adhesives, powders, and rod-shaped solid adhesives.
It also depends on the bonding temperature, and there are room-temperature curing adhesives and heat-curing adhesives. Further, they are classified as a solvent adhesive, a pressure sensitive adhesive, a heat sensitive adhesive, and a reactive adhesive.

【0003】接着剤には天然接着剤と、合成接着剤とが
あり、一般に合成接着剤が広く使用されている。さらに
ガラスや陶器等の接着にはケイ酸ナトリウムなどの無機
接着剤が使用されている。
There are natural adhesives and synthetic adhesives, and synthetic adhesives are generally widely used. Furthermore, inorganic adhesives such as sodium silicate are used for bonding glass and ceramics.

【0004】このように接着剤にはその用途によりいろ
いろな種類がある。しかしながら、一般的に極低温で使
用する接着剤は接着強度が小さく、接着後割れてしまう
ものがほとんどである。このため、室温で使用するよう
な被接着物が剥がれないようにする目的で使った極低温
用接着剤はほとんど知られてなく、空間の充填剤として
使用する程度であるのが現状である。
As described above, there are various kinds of adhesives depending on their uses. However, generally, adhesives used at extremely low temperatures have low adhesive strength, and most of them are cracked after bonding. Therefore, the cryogenic adhesive used for the purpose of preventing the adherend to be peeled off, which is used at room temperature, is hardly known, and is used only as a space filler under the present circumstances.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来、公知の接着剤は
極低温下での接着力がきわめて弱く、また強度が不足し
割れやすく、さらに、気密シール性が不足しており、熱
伝導率が小さいなどの幾つか課題がある。
Conventionally, known adhesives have extremely weak adhesive strength at extremely low temperatures, lack strength and are easily cracked, and have insufficient airtight sealability and thermal conductivity. There are some problems such as being small.

【0006】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、極低温下での接着力が大きく、強度が増して
容易に割れず、しかも熱伝導率が大きい極低温用接着剤
を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides an adhesive for cryogenic use which has a large adhesive force at an extremely low temperature, has an increased strength, does not easily crack, and has a large thermal conductivity. To do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は2液混合タイプ
の接着液に充填剤としてガラスビーズ,中空ガラスビー
ズ,高熱伝導性材料,高熱伝導性セラミックス,窒化ア
ルミニウムの少なくとも一種を混入してなることを特徴
とする。
According to the present invention, at least one of glass beads, hollow glass beads, high thermal conductive material, high thermal conductive ceramics and aluminum nitride is mixed as a filler in a two-liquid mixed type adhesive liquid. It is characterized by

【0008】[0008]

【作用】極低温で使用する接着剤において、固形物を充
填剤として混入する。接着剤には、エポキシ系またはポ
リウレタン系(が好ましいが、アクリル系,ナイロン
系,ポリアミド系でもよい)などの、2液混合タイプの
ものを使用する。
In the adhesive used at a very low temperature, a solid substance is mixed as a filler. As the adhesive, a two-liquid mixed type such as an epoxy type or a polyurethane type (preferably, an acrylic type, a nylon type, a polyamide type) may be used.

【0009】用途によって、その材質や粒径、混入量は
異なるが、1μm〜1mm径の固形物を5〜60%混入
する。2液混合タイプなので先に片方に混入しておいて
も、使用時に混入してもどちらでもかまわない。
Although the material, particle size, and amount of mixture differ depending on the use, 5 to 60% of solid matter having a diameter of 1 μm to 1 mm is mixed. Since it is a two-liquid mixture type, it does not matter whether it is mixed in one side first or in use.

【0010】強度を重視する場合には充填剤にガラスビ
ーズを使用し、軽量化を要求する場合には中空ガラスビ
ーズを使用する。熱伝導率を高めたいときには窒化アル
ミニウムを混入する。充填剤の表面処理は、充填剤およ
び接着剤の種類に合わせて行わなければならない。
Glass beads are used as a filler when strength is important, and hollow glass beads are used when weight reduction is required. When it is desired to increase the thermal conductivity, aluminum nitride is mixed. The surface treatment of the filler must be performed according to the type of filler and adhesive.

【0011】このような充填剤を混入することにより、
従来、接着剤だけでは亀裂が入り接着剤そのものが割れ
ていたものが、亀裂が入らなく(入りにくく)なり、被
接着物が離れなく、いわゆる、“くっついている”状態
になる。
By mixing such a filler,
Conventionally, the adhesive alone had cracks and the adhesive itself was broken, but the cracks do not enter (difficult to enter), the adherend does not separate, and the so-called "sticking" state occurs.

【0012】この場合は、非接着剤と接着剤との間の接
着力が大きくなったわけではないが、接着剤自身の強度
が大きく(保持された)なったことにより、見掛け上の
接着力が大きくなっている。
In this case, the adhesive force between the non-adhesive and the adhesive does not increase, but the apparent adhesive force is increased due to the increased strength (holding) of the adhesive itself. It is getting bigger.

【0013】さらに、ボルトやリベット等の機械的な結
合と異なり、非接着物同士の間の隙間をシールすること
ができる。このことにより気密性を要求される接合部で
も使用することができるようになる。充填剤に高熱伝導
性材料を使用することにより、接着部での熱伝達が良好
となる。
Further, unlike mechanical connection such as bolts and rivets, it is possible to seal a gap between non-adhesive objects. As a result, it becomes possible to use it even at a joint where airtightness is required. The use of a high thermal conductivity material for the filler results in good heat transfer at the bond.

【0014】[0014]

【実施例】図1を参照しながら本発明に係る極低温用接
着剤の第1の実施例を説明する。図1は本発明に係る極
低温用接着剤を超電導磁石1を内蔵したクライオスタッ
ト2内のシールド板3に実施した例を示す断面図であ
る。
EXAMPLE A first example of the cryogenic adhesive according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view showing an example in which the cryogenic adhesive according to the present invention is applied to a shield plate 3 in a cryostat 2 having a superconducting magnet 1 built therein.

【0015】すなわち、平板に“つば”が形成された形
状のシールド上板4およびシールド下板5に円筒状のシ
ールド側板6がエポキシ接着剤(図示せず)により接合
部7で接着されている。この接合部7は従来、ビス止
め、またはリベットで固定していた部分である。
That is, a cylindrical shield side plate 6 is adhered to a shield upper plate 4 and a shield lower plate 5 each having a flat plate with a "flange" at a joint portion 7 with an epoxy adhesive (not shown). . The joint portion 7 is a portion which is conventionally fixed with a screw or a rivet.

【0016】本実施例ではシールド上板4、シールド下
板5およびシールド側板6ともにアルミニウム製である
が、同様な形状、使い方で、どちらも銅のものや、片方
が銅でもう一方がアルミニウムのものや、FRPとアル
ミニウムを接着したものも使用できる。なお、図1中符
号8はヘリウム容器を示している。
In this embodiment, the shield upper plate 4, the shield lower plate 5 and the shield side plate 6 are made of aluminum, but with the same shape and usage, both are made of copper or one is made of copper and the other is made of aluminum. It is also possible to use a material or a material in which FRP and aluminum are adhered. Note that reference numeral 8 in FIG. 1 indicates a helium container.

【0017】本実施例のようにシールド板3の接合部7
に接着剤を使用する場合には、接着剤そのものの熱伝導
率が大きい方が好ましいために、エポキシの接着剤に窒
化アルミニウムの粒子を混入した。
The joint portion 7 of the shield plate 3 as in the present embodiment
In the case of using an adhesive as described above, since it is preferable that the adhesive itself has a high thermal conductivity, aluminum nitride particles were mixed into the epoxy adhesive.

【0018】その粒径は公称100μmというもので、
数十μmのバラツキはある。混入比率は、体積百分率で
50%(計算値)である。互いに接する部分(つば部
分)全面に接着してある。
The particle size is nominally 100 μm,
There is a variation of several tens of μm. The mixing ratio is 50% (calculated value) in terms of volume percentage. It is adhered to the entire surface (collar part) that contacts each other.

【0019】ところにより、シールド上板とシールド側
板またはシールド下板の隙間が1mm程度空いているも
のもあるが、隙間は本実施例の接着剤で埋め込まれてい
る。極低温でも剥がれることなく、どのシールド板も接
合されていて、FRPとアルミニウム板の場合では、そ
の隙間が0.5mmもある部分でさえ、リベット止めと
同等以上の熱伝達率を示した。
However, although there is a gap of about 1 mm between the shield upper plate and the shield side plate or the shield lower plate, the gap is filled with the adhesive of this embodiment. All shield plates were joined together without peeling even at extremely low temperatures, and in the case of FRP and aluminum plates, the heat transfer coefficient was equal to or higher than that of riveting even in the portion where the gap was 0.5 mm.

【0020】強度においても問題なく、シールド板の自
重を支えられるだけでなく、シールド板でクライオスタ
ットをぶら下げるとシールド板が変形しても剥がれるこ
とがない程度に強固であった。
There was no problem in strength, and not only the weight of the shield plate could be supported, but also the shield plate was so strong that it would not come off even if the shield plate was deformed by hanging the cryostat.

【0021】また、作業性も向上しており、シールド板
にボルトやリベット用の穴を開けていないので、材料費
が安くなった。さらに、リベットやボルト締めのときに
一般に多く使用されるインジウムの挟み込みが要らない
ので、インジウム代分安価になり、取付作業も従来の1
/10以下の時間で可能となった。
Further, the workability is also improved, and the bolts and holes for rivets are not formed in the shield plate, so that the material cost is reduced. Furthermore, since it is not necessary to pinch indium, which is generally used for rivets and bolt tightening, the cost of indium is low, and the mounting work is the same as the conventional one.
It became possible in less than / 10 time.

【0022】次に本発明に係る極低温用接着剤の第2の
実施例を図2により説明する。図2は本発明を、低温配
管の異種金属接合部に使用した例である。この第2の実
施例は第1の実施例と同じく超電導磁石1を有するクラ
イオスタット2に適用したものである。
Next, a second embodiment of the cryogenic adhesive according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an example in which the present invention is used for a dissimilar metal joint portion of a low temperature pipe. The second embodiment is applied to the cryostat 2 having the superconducting magnet 1 as in the first embodiment.

【0023】すなわち、シールド板3を液体窒素の冷媒
を流す冷却配管10で冷却している。このシールド板3は
アルミニウム製で、冷却配管10もアルミニウムである。
シールド上板4とステンレス鋼製の真空容器11との間
は、断熱のために真空空間12となっていて、真空容器11
の外側の大気と遮断されている。冷媒の液体窒素は大気
側から供給されるため、冷却配管10は、大気と真空空間
12との気密を確保したまま、真空容器11を突抜けなけれ
ばならない。
That is, the shield plate 3 is cooled by the cooling pipe 10 through which the liquid nitrogen refrigerant flows. The shield plate 3 is made of aluminum, and the cooling pipe 10 is also made of aluminum.
A vacuum space 12 is provided between the shield upper plate 4 and the stainless steel vacuum container 11 for heat insulation.
It is shielded from the atmosphere outside. Since the liquid nitrogen of the refrigerant is supplied from the atmosphere side, the cooling pipe 10 is connected to the atmosphere and the vacuum space.
The vacuum container 11 must be penetrated while ensuring the airtightness with the vacuum container 12.

【0024】このため、冷却配管10と真空容器11との溶
接部13で金属溶接されている。ステンレス鋼とアルミと
の溶接は難しいので、冷却配管のこの部分もステンレス
鋼である。そこで、真空空間12にステンレス鋼とアルミ
の気密異種金属接合部14が必要となり、ここに、本発明
の接着剤を使用している。この接合部14は従来、圧着接
合していた部分である。なお、図2中符号15は配管,板
接合部である。
For this reason, metal welding is performed at the weld 13 between the cooling pipe 10 and the vacuum container 11. Welding stainless steel and aluminum is difficult, so this part of the cooling pipe is also stainless steel. Therefore, an airtight dissimilar metal joint 14 of stainless steel and aluminum is required in the vacuum space 12, and the adhesive of the present invention is used here. This joint portion 14 is a portion that has been conventionally pressure-bonded. Reference numeral 15 in FIG. 2 is a pipe / plate joint.

【0025】真空容器11の部分を溶接部13で溶接した後
で、エポキシ接着剤で接着している。充填剤には、中空
のガラスビーズを使用している。冷却配管10を突合せで
接着したもので、アルミニウム配管側に曲り部を設けた
だけで、熱収縮による力にも耐えて、剥がれずに接着さ
れている。接着が最後の工程となるので、曲り部の曲げ
具合だけで位置合せをすればよく、製作も容易になっ
た。
After the portion of the vacuum container 11 is welded at the welded portion 13, it is adhered with an epoxy adhesive. Hollow glass beads are used as the filler. The cooling pipes 10 are butt-bonded to each other, and by simply providing a bent portion on the aluminum pipe side, the cooling pipes 10 can withstand the force due to heat shrinkage and are bonded without peeling. Since the bonding is the final step, it suffices to perform the alignment only by the bending condition of the bent portion, which facilitates the production.

【0026】さらに、この第2の実施例では、シールド
板3と冷却配管10の配管,板接合部15にも本発明に係る
接着剤を使用している。この冷却配管10は、シールド板
3を冷やすためのものなので、両者はできるだけ熱伝達
が高いように密着して接合されていなければならない。
Further, in the second embodiment, the adhesive according to the present invention is also used for the pipes of the shield plate 3 and the cooling pipe 10, and the plate joint portion 15. Since this cooling pipe 10 is for cooling the shield plate 3, the two must be closely joined so that the heat transfer is as high as possible.

【0027】このため、一般的には、アルミ溶接で接合
されるところではあるが、溶接によって、シールド板
が、歪む上に、冷却配管全周を溶接することはかなり難
しいものとなり、時間もかかる。また、熱伝達を高める
ためには、冷却配管10の肉厚が薄いほど良いが、溶接は
困難になる。
Therefore, although it is generally joined by aluminum welding, due to the welding, the shield plate is distorted and it is considerably difficult to weld the entire circumference of the cooling pipe, and it takes time. . Further, in order to enhance heat transfer, the thinner the thickness of the cooling pipe 10, the better, but welding becomes difficult.

【0028】このような場所に、本発明を使用すること
により、シールド板3を変形させることもなく、手間、
時間もかからずに、接合することができる。充填剤とし
て高熱伝導性セラミックス、例えば、窒化アルミニウム
を使用した場合には、熱伝達率が高まるばかりでなく、
電気絶縁性も高まる。また、同じく熱伝導率を大きくす
る目的で銅や銀等を混入するとその比重が約8.9〜1
0.5と大きいために接着部分が重くなる。
By using the present invention in such a place, the shield plate 3 is not deformed, and
It can be joined in no time. High thermal conductivity ceramics as a filler, for example, when using aluminum nitride, not only the heat transfer rate is increased,
The electrical insulation is also enhanced. Similarly, when copper, silver, or the like is mixed in for the purpose of increasing the thermal conductivity, the specific gravity becomes about 8.9 to 1.
Since it is as large as 0.5, the bonded portion becomes heavy.

【0029】窒化アルミニウムの比重は、3.3程度な
ので、接着剤やガラスと比べてもあまり重くならない。
中空ガラスを使用した場合には、接着剤とほぼ同じ1.
5程度の比重となる。
Since the specific gravity of aluminum nitride is about 3.3, it does not become much heavier than adhesives and glass.
When hollow glass is used, it is almost the same as the adhesive.
The specific gravity is about 5.

【0030】シール性が要求される部分には圧着部品や
Oリングシール等が使用されてきたが、接着でシール性
が保たれるために、高価な圧着部品や大きなフランジが
不要となる。このため、フランジ等と比較して部品が小
さくなり、その分、断熱性能が向上し製作も容易とな
り、全装置も小形化し易い。当然、価格も低下する。ま
た、装置によっては、作業が容易となる。
Crimping parts, O-ring seals and the like have been used in the parts where the sealing property is required, but since the sealing property is maintained by adhesion, expensive crimping parts and large flanges are not required. Therefore, the parts are smaller than the flange and the like, the heat insulation performance is improved correspondingly, the manufacturing is easy, and the entire apparatus is easily downsized. Of course, the price will also drop. Further, depending on the device, the work becomes easy.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、極低温下での接着力が
大きく、気密シール性を良好に保ち、熱伝導率を大きく
することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the adhesive strength is great under cryogenic temperature, the airtight sealing property is kept good, and the thermal conductivity can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る接着剤を超電導磁石用のクライオ
スタット内のシールド板に実施した第1の実施例を示す
断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment in which an adhesive according to the present invention is applied to a shield plate in a cryostat for a superconducting magnet.

【図2】本発明に係る接着剤を低温配管の異種金属接合
部に実施した第2の実施例として示す側面図。
FIG. 2 is a side view showing a second embodiment in which the adhesive according to the present invention is applied to a dissimilar metal joint portion of a low temperature pipe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…超電導磁石、2…クライオスタット、3…シールド
板、4…シールド上板、5…シールド下板、6…シール
ド側板、7…接合部、8…ヘリウム容器、9…液体ヘリ
ウム、10…冷却配管、11…真空容器、12…真空空間、13
…溶接部、14…接合部、15…配管,板接合部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Superconducting magnet, 2 ... Cryostat, 3 ... Shield plate, 4 ... Shield upper plate, 5 ... Shield lower plate, 6 ... Shield side plate, 7 ... Joint part, 8 ... Helium container, 9 ... Liquid helium, 10 ... Cooling piping , 11 ... vacuum container, 12 ... vacuum space, 13
… Welded part, 14… Joint part, 15… Piping, plate joint part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2液混合タイプの接着液に充填剤として
ガラスビーズ,中空ガラスビーズ,高熱伝導性材料,高
熱伝導性セラミックス,窒化アルミニウムの少なくとも
一種を混入してなることを特徴とする極低温用接着剤。
1. A cryogenic temperature characterized by mixing at least one of glass beads, hollow glass beads, high thermal conductive material, high thermal conductive ceramics, and aluminum nitride as a filler in a two-liquid mixed type adhesive liquid. Adhesive.
JP15314693A 1993-06-24 1993-06-24 Adhesive for use at extremely low temperature Pending JPH0711212A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15314693A JPH0711212A (en) 1993-06-24 1993-06-24 Adhesive for use at extremely low temperature

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JP15314693A JPH0711212A (en) 1993-06-24 1993-06-24 Adhesive for use at extremely low temperature

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009058630A3 (en) * 2007-10-30 2009-07-02 3M Innovative Properties Co Thermally conductive adhesives and adhesive tape using the same

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