(57)【要約】【課題】  電球を構成するガラスバルブと口金等との接着に使用し得る接着性組成物を提供する。【解決手段】  本発明の接着性組成物は、アルミナ粉末およびシリカ粉末と、該アルミナ粉末およびシリカ粉末の合計量１００重量部あたりＳｉＯ2換算で５重量部〜１０重量部の珪酸リチウムおよび０．２重量部〜１重量部のシランカップリング剤を含むことを特徴とする。好ましくはアルミナ粉末の中心粒子径(Ｄ50)が６０μｍ〜７０μｍであり、シリカ粉末の中心粒子径(Ｄ50)が３μｍ〜５μｍであり、シリカ粉末の含有量がアルミナ粉末およびシリカ粉末の合計量を基準として３０重量％〜７０重量％である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ粉末およびシリカ粉末と、該アルミナ粉末およびシリカ粉末の合計量１００重量部あたり珪酸リチウムをＳｉＯ2換算で５重量部〜１０重量部、シランカップリング剤を０．２重量部〜１重量部含むことを特徴とする接着性組成物。
【請求項２】
アルミナ粉末の中心粒子径が６０μｍ〜７０μｍであり、シリカ粉末の中心粒子径が３μｍ〜５μｍであり、シリカ粉末の含有量がアルミナ粉末およびシリカ粉末の合計量を基準として３０重量％〜７０重量％である請求項１に記載の接着性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着性組成物に関し、詳しくは高熱伝導性で、電球を構成するガラスバルブを口金、ミラー材料、磁製ベースなどと接着するために好適に用いられる接着性組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源装置などに用いられる電球を構成するガラスバルブを口金、ミラー材料、磁製ベースなどと接着する方法としては、ガラスバルブと口金等との間の隙間に接着性組成物を充填し、硬化させる方法が一般的であり、接着性組成物としては、隙間への充填が容易で、硬化後には十分な接着力を示し、ガラスバルブ内のフィラメントや、これを支えるリード線からの熱を外部に伝えて放熱するための高い熱伝導性を示すことが求められている。
【０００３】
このような接着性組成物として、例えば特許文献１〔特開平１１−１１６８９９号公報〕には、耐火物粉末として窒化アルミニウム粉末を、無機バインダーとして燐酸アルミニウムを含む接着性組成物が開示されている。特許文献２〔特開２００１−３１６６３８号公報〕には、耐火物粉末として炭化珪素粉末を、無機バインダーとしてコロイダルシリカを含む接着性組成物が開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の接着性組成物は、無機バインダーとして燐酸アルミニウムを用いているため、十分な接着力を示すよう硬化させるには、充填後、２４時間、室温で保持した後に加熱する必要があり、実用的ではない。特許文献２に記載の接着性組成物では、硬化させる際に予め加熱された炉内に投入するなどして急速に加熱すると、発泡してしまう。
【０００５】
このようなことから、急速に加熱しても、発泡を伴うことなく硬化し得る接着性組成物が求められている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１１６８９９号公報
【特許文献２】特開２００１−３１６６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような状況の下で本発明者は、ガラスバルブと口金等との接着に使用し得る接着性組成物について鋭意検討した結果、耐火物粉末としてアルミナ粉末およびシリカ粉末を含み、無機バインダーとして所定量の珪酸リチウムを含み、更に所定量のシランカップリング剤を含む組成物は、隙間への充填が容易で、急速に加熱しても発砲せず、短時間で硬化し得、硬化後に十分な接着力および高い熱伝導性を示すことを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明は、アルミナ粉末およびシリカ粉末と、該アルミナ粉末およびシリカ粉末の合計量１００重量部あたり珪酸リチウムをＳｉＯ2換算で５重量部〜１０重量部、シランカップリング剤を０．２重量部〜１重量部含むことを特徴とする接着性組成物を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の接着性組成物は、急速に加熱しても発泡することがなく、短時間で硬化し得、硬化後の熱伝導性にも優れているので、電球を構成するガラスバルブと口金、ミラー材料、磁製ベースなどとを接着する接着性組成物として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の接着性組成物に適用されるアルミナ粉末としては、通常、α−アルミナ粉末が用いられる。シリカ粉末としては、通常、石英粒子が用いられる。アルミナ粉末およびシリカ粉末の粒子径は、十分な接着力を示す点で、通常０．１μｍ以上であり、ガラスバルブと口金等との間に充填し易い点で、通常１００μｍ以下である。
【００１１】
ガラスバルブと口金等との間に充填し易く、硬化後の接着力および熱伝導性に優れている点で、アルミナ粉末の中心粒子径が６０μｍ〜７０μｍの範囲であり、シリカ粉末の中心粒子径が３μｍ〜５μｍの範囲であり、シリカ粉末の含有量が、アルミナ粉末およびシリカ粉末の合計量を基準として３０重量％〜７０重量％であることが、好ましい。
【００１２】
珪酸リチウムの含有量はＳｉＯ2換算である。珪酸リチウムの含有量（ＳｉＯ2換算）が、アルミナ粉末およびシリカ粉末の合計量１００重量部あたり５重量部未満では十分な接着力を得ることができず、１０重量部を超えると粘度が低くなって、ガラスバルブと口金等との間に充填したのち必要量の接着性組成物を保持することが困難となる。
【００１３】
シランカップリング剤は、加水分解により分子中に２個以上のシラノール基を生ずる化合物であり、例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエチルエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。シランカップリング剤は、その一部または全部が加水分解されていてもよい。
【００１４】
本発明の接着性組成物は、通常、水で希釈された状態で用いられる。水の使用量は、接着性組成物を硬化させた後の固形分に対して通常０．２重量倍〜０．４重量倍程度である。水の使用量が０．２重量倍未満であると、粘度が高くなって、ガラスバルブと口金等との間の隙間に充填しにくくなり、０．４重量倍を超えると、充填した後に流れ出して、必要量を保持しにくくなる。
【００１５】
本発明の接着性組成物は、例えばアルミナ粉末、シリカ粉末、珪酸リチウムおよびシランカップリング剤を混合する方法により容易に製造することができる。珪酸リチウムは通常、水溶液として市販されているので、この珪酸リチウム水溶液にアルミナ粉末、シリカ粉末およびシランカップリング剤を加えて混合してもよい。
【００１６】
かくして得られる本発明の接着性組成物は、例えば大量の電球を製造するために、長時間に亙りノズルから繰り返し吐出しても、ノズルを詰まらせることがなく、ガラスバルブと口金等との間に容易に充填することができ、充填後、急速に加熱しても発砲せず、短時間で硬化し、硬化後の接着力も十分である。そして、熱伝導性が良いので、ガラスバルブ内のフィラメントやリード線からの熱を速やかに放熱することができる。
【００１７】
本発明の接着性組成物を用いて電球を構成するガラスバルブを金属製の口金、金属製のミラー材料、セラミックス製の磁製ベースなどと接着するには、ガラスバルブと、これら口金等との間の隙間に本発明の接着性組成物を充填し、加熱すればよい。加熱温度は通常１５０℃〜２００℃程度である。加熱は、例えば５℃／分〜３０℃／分程度の昇温速度で昇温して加熱してもよいが、予め加熱された炉内に投入するなどして急速に加熱しても、本発明の接着性組成物は発泡することなく硬化する。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例によって限定されるものではない。
【００１９】
なお、各実施例で用いた粉末および得られた接着性組成物は、以下の方法で評価した。
（１）粒子径分布および中心粒子径
レーザー回折式粒度分布測定装置〔(株)島津製作所製、「ＳＡＬＤ２１００」〕を用いて粒度分布を測定し、重量累積粒度分布の累積５０％粒子径(Ｄ50)を求め、中心粒子径とした。
（２）粘度
粘度計〔リオン(株)製、「ビスコテスターＶＴ−０４」〕を用い、同装置に付属のＮｏ．２号ローターを用いて２５℃にて１分後の粘度を測定した。
（３）発泡性および熱伝導率
内寸法１００ｍｍ×５０ｍｍ×１５ｍｍの成形型に接着性組成物を入れ、１５０℃まで１０℃／分で昇温し、この昇温過程での発泡の有無を目視で観察した。１５０℃に昇温後、同温度で１時間保持することにより硬化させて、１００ｍｍ×５０ｍｍ×１５ｍｍの直方体状の硬化物を得、この硬化物３個について熱伝導率計〔京都電子工業(株)製、「ＱＴＭ−２００」〕にて熱伝導率を測定し、その平均値を求めた。
（４）電球封止部の温度評価
接着性組成物をＪＤＲタイプの電球〔定格電圧１１０Ｖ、定格電力７５Ｗ〕のガラスバルブと口金との間に充填し、予め１５０℃に加熱された炉内に入れて同温度で硬化させ、１時間後に取出して電球を作成する。このようにして作成した電球５個について、それぞれ消費電力８１Ｗ〔定格の１０８％〕で点灯させて、ＪＩＳ  Ｃ７５０１に準拠してリード線（モリブデン製）を封止している部分の温度を測定し、その平均値と３σを求めた。
（５）接着力
内径１２ｍｍのガラス管内に、外径９ｍｍのガラス製の丸棒を入れ、管と丸棒との間に接着性組成物１．５ｇを均一に充填し、１５０℃にて１時間保持して硬化させた。その後、精密万能試験機〔(株)島津製作所製、「オートグラフＡＧＳ１０００Ｂ型」〕にて丸棒をガラス管から押し抜くに要する力を測定して、接着力とした。
（６）自動充填性
ステンレス製ニードルバルブ〔岩下エンジニアリング(株)製、「ＡＶ−５０１」〕およびニードルノズル〔ＪＩＳ規格に規定の１３Ｇ型のニードル（内径１．５ｍｍ、外径２．０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、ステンレス製、電解研磨注射針）〕を備え、コントローラー〔岩下エンジニアリング(株)製、「ＡＤ−３０００」〕により吐出時間および吐出サイクルを調整可能に構成した定量供給装置を用いて、ニードルノズルから、吐出時間１．２秒、吐出間隔７秒で繰り返し連続して２０００ショット、接着性組成物を吐出し、その間の１回あたりの吐出量を測定して評価した。
【００２０】
実施例１
アルミナ粉末〔太平洋ランダム(株)製「５０Ａ」、粒子径範囲１μｍ〜１５０μｍ、中心粒子径（Ｄ50）６５μｍ〕７３５ｇ、シリカ粉末〔龍森(株)製、「クリスタライトＶＸ−Ｓ２」、粒子径範囲０．３μｍ〜３０μｍ、中心粒子径（Ｄ50）５μｍ〕９７３ｇ、珪酸リチウム液〔日産化学(株)製、「リチウムシリケートＬ−４５」、ＳｉＯ2換算含有量２０重量％、Ｌｉ含有量がＳｉＯ2に対して４．５モル倍の水溶液〕７９３ｇ（ＳｉＯ2換算１５９ｇ）、シランカップリング剤〔東レダウコーニングシリコーン(株)製、「ＳＨ６０４０」、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン〕８ｇを混合し、３０分かけて撹拌して、接着性組成物を得た。
【００２１】
上記で得た接着性組成物の粘度は１４０Ｐ（１４０００ｃＰ）であり、昇温時の発泡は見られず、熱伝導率は１．８６Ｗ／ｍ・Ｋであり、この接着性組成物を用いて電球封止部の温度を評価したところ、平均温度は２８１．９℃、３σは１１．７℃であった。接着力を評価したところ、３０ｋｇｆ（２９４Ｎ）であった。自動充填性を評価したところ、１ショット目から２０００ショット目までの１ショット当りの吐出量は概ね０．４ｇ±０．１ｇの範囲で一定であった。評価結果を第１表に示す。
【００２２】
実施例２
アルミナ粉末〔５０Ａ〕の使用量を１２２５ｇ、シリカ粉末〔クリスタライトＶＸ−Ｓ２〕の使用量を６９２ｇ、珪酸リチウム液〔リチウムシリケートＬ−４５〕の使用量を６６７ｇ（ＳｉＯ2換算１３３ｇ）とし、シランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕の使用量を７ｇとした以外は実施例１と同様に操作して、接着性組成物を得た。この接着性組成物の評価結果を第１表に示す。
【００２３】
第 １ 表                    
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実施例１  実施例２  
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アルミナ粉末          (ｇ)     735      1225    
シリカ粉末            (ｇ)     973       692    
ムライト粉末          (ｇ)     −        −     
ジルコニア粉末        (ｇ)     −        −     
珪酸リチウム（ＳｉＯ2)(ｇ)     159       133    
シランカップリング剤  (ｇ)       8         7    
────────────────────────
粘度                (ｃＰ)   14000     14000    
発泡の有無                    なし      なし    
熱伝導率      (Ｗ／ｍ・Ｋ)    1.86      2.03    
電球封止部            (℃)   281.9     280.7    
３σ            (℃)    11.7      15.1    
接着力            (ｋｇｆ)      30       −     
吐出量                (ｇ)  0.4±0.1     −     
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【００２４】
比較例１
ムライト粉末〔村田窯業(株)製〕１７００ｇ、珪酸リチウム液〔リチウムシリケートＬ−４５〕６２０ｇ（ＳｉＯ2換算１２４ｇ）およびシランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕６ｇを混合し、３０分かけて撹拌して、接着性組成物を得た。この接着性組成物の評価結果を第２表に示す。
【００２５】
比較例２
アルミナ粉末〔５０Ａ〕９１０ｇ、ジルコニア粉末〔日本ガイシ(株)製〕１４００ｇ、珪酸リチウム液〔リチウムシリケートＬ−４５〕５５３ｇ（ＳｉＯ2換算１１１ｇ）およびシランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕６ｇを混合し、３０分かけて撹拌して、接着性組成物を得た。この接着性組成物の評価結果を第２表に示す。
【００２６】
比較例３
アルミナ粉末〔住友化学工業(株)製、「ＡＭ−２１Ａ」、粒子径範囲０．５μｍ〜４０μｍ、中心粒子径（Ｄ50）７μｍ〕１７９０ｇ、珪酸リチウム液〔リチウムシリケートＬ−４５〕５５３ｇ（ＳｉＯ2換算１１１ｇ）およびシランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕６ｇを混合し、３０分かけて撹拌して、接着性組成物を得た。この接着性組成物の評価結果を第２表に示す。
【００２７】
比較例４
シリカ粉末〔クリスタライトＶＸ−Ｓ２〕１６８０ｇ、珪酸リチウム液〔リチウムシリケートＬ−４５〕６００ｇ（ＳｉＯ2換算１２０ｇ）およびシランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕６ｇを混合し、３０分かけて撹拌して、接着性組成物を得た。この接着性組成物の評価結果を第２表に示す。
【００２８】
比較例５
アルミナ粉末〔５０Ａ〕７３５ｇ、シリカ粉末〔クリスタライトＶＸ−Ｓ２〕９７３ｇ、コロイダルシリカ液〔「アデライトＡＴ−４０」、旭電化工業(株)製、コロイダルシリカが水に分散された分散液〕８１０ｇ（ＳｉＯ2換算３２４ｇ）およびシランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕８ｇを混合し、３０分かけて撹拌して、接着性組成物を得た。この接着性組成物の評価結果を第２表に示す。
【００２９】
第 ２ 表                                   
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比較例１  比較例２  比較例３  比較例４  比較例５  
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アルミナ粉末          (ｇ)     −        910      1790       −        735    
シリカ粉末            (ｇ)     −        −        −       1680       973    
ムライト粉末          (ｇ)    1700       −        −        −        −     
ジルコニア粉末        (ｇ)     −       1400       −        −        −     
珪酸リチウム(SiO2)    (ｇ)     124       111       111       120       −     
コロイダルシリカ(SiO2)(ｇ)     −        −        −        −        324    
シランカップリング剤  (ｇ)       6         6         6         6         8    
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粘度                (ｃＰ)   14000     14000     14000     15000     14000    
発泡の有無                    なし      なし      なし      なし      有り    
熱伝導率      (Ｗ／ｍ・Ｋ)    0.80      1.61      1.49      1.16      1.85    
電球封止部平均温度    (℃)   307.8     302.2     297.2       287.2     −     
３σ            (℃)    23.8      16.1      15.3        16.5     −     
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