(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（式中ｎは、０．５〜５を示す）で表されるケイ酸ナトリウム粉末１００重量部と、平均粒子径１〜１０μのトリポリリン酸二水素アルミニウム粉末が５０〜２００重量部と、平均粒子径１〜５０μの耐火物粉末が５００〜１０００重量部とを配合して成ることを特徴とする粉末状接着剤組成物。
【請求項２】
前記ケイ酸ナトリウム粉末は、一般式Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（式中ｎは、０．５〜３．３を示す）で表されることを特徴とする請求項１に記載の粉末状接着剤組成物。
【請求項３】
前記ケイ酸ナトリウム粉末は、一般式Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（式中ｎは、１〜２．３を示す）で表され、前記トリポリリン酸二水素アルミニウムは、ケイ酸ナトリウム粉末１００重量部に対して１００〜２００重量部配合されることを特徴とする請求項１に記載の粉末状接着剤組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状接着剤組成物１００重量部に対して、水１０〜５０重量部を添加し、粘度を１，０００〜２００，０００ｃｐｓに調整し、ペーストとしたことを特徴とする接着剤。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状接着剤組成物１００重量部に対して、水１０〜５０重量部を添加し、粘度を１，０００〜２００，０００ｃｐｓに調整し、ペーストとしたことを特徴とするガラス製品用接着剤。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状接着剤組成物１００重量部に対して、水１０〜５０重量部を添加し、粘度を１，０００〜２００，０００ｃｐｓに調整し、ペーストとしたことを特徴とする電球の口金部用接着剤。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状接着剤組成物１００重量部に対して、水１０〜５０重量部を添加混合し、粘度１，０００〜２００，０００ｃｐｓに調整したペーストを接着部に充填し、１００〜４００℃で加熱硬化することを特徴とする粉末状接着剤組成物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無機質接着剤に関する。さらに詳しくはケイ酸ナトリウム系の粉末状接着剤組成物に関する。
【０００２】
本組成物は、ガラス製品等の接着およびシーリングに優れた特性を発揮し、特にハロゲンランプ等の口金部の充填接着剤として使用される。
【０００３】
【従来の技術】
従来の無機質接着剤のバインダ成分としては、リン酸塩、ケイ酸アルカリ、シリカゾル等が知られ、これらに無機質充填剤および硬化剤を配合して接着剤として使用されてきた。リン酸塩をバインダとする接着剤は、接着強度が高く、１５００℃以上の耐熱性があり、ガラスとの反応性が小さいためランプの充填接着用に使用されることが多い。
【０００４】
しかしながら、リン酸塩系接着剤は硬化温度が３００℃以上と高く、またランプのリード線であるモリブデン（Ｍｏ）線を腐食しやすいという欠点がある。
【０００５】
また、シリカゾルをバインダ成分とする接着剤はガラスに対する腐食はないものの、経時安定性が悪く、工程管理コスト、輸送コストがかかるという欠点がある。
【０００６】
一方、ケイ酸アルカリ（ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等）をバインダとする接着剤は、接着強度が高く、有用である。ガラス電球を構成するガラス材料と口金材料を接着する接着剤として使用することが特公昭５６−５１４６７に開示されている。
【０００７】
しかしながら、このようなケイ酸アルカリ系接着剤をガラス製品の接着に使うと、そのアルカリ成分によりガラスが侵食され、ガラスの強度が著しく低下し、破損し易くなるという欠点がある。たとえば、特公昭５５−１４８２０を参照。
【０００８】
ガラス腐食を防止し、ガラス材料と口金材料を接着する接着剤も知られている。たとえば、バインダ成分としてケイ酸ナトリウム粉末、硬化剤としてケイフッ化ナトリウム粉末、および耐火物粉末から成るものがそれに当たり、使用時に水を混合してペーストにし、施工する。
【０００９】
この組成物の難点は、硬化剤の作用が強すぎ、水でペーストに調合後、数時間以内でゲル化するため、その都度接着剤を調合する必要があり、非常に煩雑な作業となる。またゲル化が生じるまでの数時間以内の間も粘度が経時的に変化し、このため安定した粘度を要求される自動充填には不向きである。
【００１０】
また、硬化剤として用いるケイフッ化ナトリウムは、反応後も可溶性のフッ素イオンを含有し、酸と接触すると容易にフッ化水素酸を生じるため、環境面で問題を生じる可能性がある。さらに、洗浄等によりフッ素イオンが溶出するためその排水処理コストも大きい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような情況に鑑み、本発明は、硬化剤としてケイフッ化ソーダを使用せずに、かつ水を混合しペーストとした後、少なくとも２〜３日以上にわたって粘度の経時安定性があり、さらにガラスに対して腐食性のない粉末状接着剤を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ケイ酸ナトリウム粉末をバインダ成分として、さらに耐火物粉末を充填剤とする粉末状接着剤組成物において、トリポリリン酸二水素アルミニウム粉末を硬化剤として使用すると、ガラスの腐食がなく、また水を混合してペーストとした後の粘度の経時安定性が２日以上あることを見い出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、一般式Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（式中ｎは、０．５〜５を示す）で表されるケイ酸ナトリウム粉末１００重量部と、平均粒子径１〜１０μのトリポリリン酸二水素アルミニウム粉末が５０〜２００重量部と、平均粒子径１〜５０μの耐火物粉末が５００〜１０００重量部とを配合して成ることを特徴とする粉末状接着剤組成物を提供する。
また本発明は、前記ケイ酸ナトリウム粉末は、一般式Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（式中ｎは、０．５〜３．３を示す）で表されることを特徴とする。
また本発明は、前記ケイ酸ナトリウム粉末は、一般式Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（式中ｎは、１〜２．３を示す）で表され、前記トリポリリン酸二水素アルミニウムは、ケイ酸ナトリウム粉末１００重量部に対して１００〜２００重量部配合されることを特徴とする。
また本発明は、前記粉末状接着剤組成物１００重量部に対して、水１０〜５０重量部を添加し、粘度を１，０００〜２００，０００ｃｐｓに調整し、ペーストとしたことを特徴とする接着剤である。
また本発明は、前記粉末状接着剤組成物１００重量部に対して、水１０〜５０重量部を添加し、粘度を１，０００〜２００，０００ｃｐｓに調整し、ペーストとしたことを特徴とするガラス製品用接着剤である。
また本発明は、前記粉末状接着剤組成物１００重量部に対して、水１０〜５０重量部を添加し、粘度を１，０００〜２００，０００ｃｐｓに調整し、ペーストとしたことを特徴とする電球の口金部用接着剤である。
また本発明は、前記粉末状接着剤組成物１００重量部に対して、水１０〜５０重量部を添加混合し、粘度１，０００〜２００，０００ｃｐｓに調整したペーストを接着部に充填し、１００〜４００℃で加熱硬化することを特徴とする粉末状接着剤組成物の施工方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る粉末状接着剤組成物のバインダ成分であるケイ酸ナトリウム粉末は、一般式Ｎａ2Ｏ・ｎＳｉＯ2（ｎは０．５〜５を示す）で表される。このケイ酸ナトリウムの代表例として、オルソケイ酸ソーダ（２Ｎａ2Ｏ・ＳｉＯ2・ＸＨ2Ｏ）、セスキケイ酸ソーダ（３Ｎａ2Ｏ・２ＳｉＯ2・ＸＨ2Ｏ）、メタケイ酸ソーダ（Ｎａ2Ｏ・ＳｉＯ2・ＸＨ2Ｏ）、１号ケイ酸ソーダ（モル比２．１〜２．３）、２号ケイ酸ソーダ（モル比２．４〜２．７）、３号ケイ酸ソーダ（モル比３．０〜３．３）を挙げることができる。
【００１４】
ケイ酸ナトリウムを表す式Ｎａ2Ｏ・ｎＳｉＯ2に含まれるｎは０．５〜５、好ましくは０．５〜３．３である。ｎが０．５より小さいと硬化剤を多く使用しなければならず、接着剤としての物性を阻害するため好ましくなく、５より大きいと硬化剤を併用したときの経時安定性が極めて悪くなり、ペースト状に調合して数１０分以内に増粘固化するため好ましくない。
【００１６】
従来技術において、ケイ酸アルカリバインダの硬化剤としてはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛などの金属酸化物、水酸化物、リン酸塩、ホウ酸塩、ホウケイ酸、ケイフッ化物、ホウフッ化物、ジルコニウム、鉄、チタン、バナジウム等遷移金属およびアルミニウムのリン酸塩、ホウ酸塩、ホウケイ酸塩、ケイフッ化物、ホウフッ化物、アルカリ金属のケイフッ化物、ホウフッ化物およびこれらの焼成物、混合物、混合焼成物などが知られている。
【００１７】
本発明の粉末状接着剤組成物中に配合される硬化剤は、アルミニウムのリン酸塩の中でもトリポリリン酸二水素アルミニウムに限られる。上に列挙した様々な硬化剤中、水酸化物は水との反応が速すぎ、数１０分以内にゲル化を生じるため本発明の目的には不適である。また酸化物は、酸化亜鉛のように反応力が充分でなく、ガラスに対する腐食が生じるか、反応が速すぎるため好ましくない。
【００１８】
トリポリリン酸二水素アルミニウムは、水との反応が比較的穏やかであるにもかかわらず接着剤組成物に配合するとガラスに対する腐食性がないことが特徴である。
【００１９】
また、トリポリリン酸二水素アルミニウムの反応性を調整するために３００〜１０００℃で焼成することが好ましく、この場合には以下の反応でトリポリリン酸二水素アルミニウムがメタリン酸アルミニウムに変化し、結果としてメタリン酸アルミニウムを含む混合物となる。
【００２０】
ＡｌＨ2Ｐ3Ｏ10・２Ｈ2Ｏ  →  Ａｌ（ＰＯ3）3＋３Ｈ2Ｏ
本発明で用いられる硬化剤であるトリポリリン酸アルミニウムの粒径は、平均粒径として１〜１０μであり、好ましくは１〜５μである。平均粒径が１μより小さいと反応性の調整が困難となり、１０μを越えると硬化剤の配合量を多くする必要がありペーストにした後、自動充填性その他の物性が悪くなるので好ましくない。
【００２１】
本発明の粉末状接着剤組成物中に配合される充填剤としての耐火物粉末は、石英、ケイ石、陶石、石英ガラス、ケイ酸アルミニウム、ムライト、ジルコニア、ジルコン、アルミナ等を挙げることができる。これらは単独または混合物として用いることができる。
【００２２】
耐火物粉末の平均粒径としては、自動充填性その他の物性を考慮して１〜５０μが好ましく、特に好ましくは１〜２０μである。また粒度配合はできるだけ最密充填に近い配合が好ましい。
【００２３】
本発明の粉末状接着剤組成物中、各成分の配合量はケイ酸ナトリウム粉末を１００重量部とすると、硬化剤としてのトリポリリン酸二水素アルミニウムが５０〜２００重量部、耐火物粉末が５００〜１０００重量部の配合比率であることが好ましい。
【００２４】
これらケイ酸ナトリウム粉末、トリポリリン酸二水素アルミニウム、耐火物粉末の混合方法としてはＶ型混合、羽根撹拌混合、ボールミル混合などの通常の混合方法を用いることができる。
【００２５】
本発明の粉末状接着剤組成物を使用するとき、粉末接着剤１００重量部に、水１０〜５０重量部を添加し、粘度を１０００〜２０００００ｃｐｓに調節しペーストとして、接着部に充填し、１００〜４００℃で加熱硬化する。水との混合方法は羽根撹拌混合、ライカイ器混合など通常の混合方法を用いることができる。被接着材料の種類、形状および硬化条件等により、添加水量を調節して、前記範囲内で粘度を調整するが、この際適当な増粘剤を使用しても良い。
【００２６】
本発明の粉末状接着剤組成物には、必要に応じ他の補助剤を添加することができる。このような添加可能な補助剤としては、沈降防止剤としてベントナイト等の粘土類、着色顔料としてベンガラ、酸化クロム等の無機質顔料を用いることができる。これらの補助剤は接着剤の物性を損なわない程度に配合して用いられる。
【００２７】
本発明の粉末状接着剤組成物は、ガラス製品同志およびガラス製品と他の材質の物品の接着剤として特に優れた物性を表すものであるが、もちろん他の基材の接着剤としても有効なものである。
【００２８】
このようなガラス製品への施工例としては、たとえばハロゲンランプ等の電球の口金部の接着、充填接着、ならびにガラス製ヒータの口金部の接着およびエンドシール等の他一般のガラス器具の組立て等が挙げられる。
【００２９】
また、本発明の粉末状接着剤組成物は石英ガラス、バイコールガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、ソーダガラス、β−コークリプタイトやスポデュメンを含む低膨張ガラス等すべての公知のガラス材料の接着においてガラスを侵食することなく、使用できるものであり、その用途は特に限定されるものではない。
【００３０】
本発明の粉末状接着剤組成物を接着部に施工する際、接着部は常温で乾燥し、組成物を硬化しても良いが、前記のように加熱硬化させることがより好ましい。ランプの口金部の接着、ヒータの口金部の接着に使用する場合には通常加熱を行っても良い。
【００３１】
以下実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって制限されるものではない。なお、実施例、比較例中の％および部はすべて重量基準を示す。
【００３７】
実施例１〜４
表１に示す配合割合の組成物および適当量の水を混合して、ペーストとした。なお、水の添加量はペーストの粘度が２０，０００ｃｐｓとなるように調整した。これらペーストの腐食安定性を各々、得られたペーストをハロゲンランプの口金部に充鎮し、２５０℃で３０分硬化して、さらにこれを５００℃で１０時間燃成し、観察することによって調べた。さらにハロゲンランプ口金部に充填し、２５０℃で３０分硬化させた後の押抜き強度を測定した。これらの結果を表３に示す。
【００３８】
【表１】
0003764241.tif 000002
【００３９】
【表２】
0003764241.tif 000003
【００４０】
表２より明らかなように本発明の粉末状接着剤組成物は安定性に優れ（すなわち２日以上水性ペーストとして保存可能）、また施工したとき、ガラスに対する腐食性も無く、充分な押抜き強度を与えた。
【００４１】
比較例１
粉末接着剤として市販されているケイ酸ソーダ／珪フッ化ソーダ／耐火物粉末から成る粉末接着剤（ソーレンセンＮｏ３３）１００部に水を２５部添加し、粘度の経時変化を観察した。
【００４２】
その結果、初期の粘度が１３，０００ｃｐｓであったのに対し、１時間後１５，０００ｃｐｓ、３時間後に２５，０００ｃｐｓと増粘しており、５時間後固化することが判った。
【００４３】
比較例２
平均粒径５μのケイ酸ソーダ粉末（Ｎａ２Ｏ・ＳｉＯ２）を１００部、平均粒径５μの酸化亜鉛粉末２００部および耐火物粉末として平均粒径１０μの市販の石英粉末を３５０部、これらを合わせてＶ型混合器にて混合して組成物を得た。この組成物１００部に対し、水を３５部添加し、羽根撹拌で混合した。得られたペーストを実施例１と同様の方法でハロゲンランプの口金部に充填し、ガラスの腐食状態を観察した。その結果、明らかに腐食が認められた。
【００４４】
比較例３
平均粒径５μのケイ酸ソーダ粉末（Ｎａ２Ｏ・ＳｉＯ２）を１００部、平均粒径５μの市販のリン酸アルミニウム粉末を３０部および耐火物粉末として平均粒径１０μの市販の石英粉末を３５０部、これらを合わせてＶ型混合器にて混合して組成物を得た。この組成物１００部に対し、水を３０部添加し、羽根撹拌で混合しペーストとしたが、混合直後すでに増粘しており、１時間以内に固化した。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、バインダ成分であるケイ酸アルカリ粉末および充填剤である耐火物粉末に硬化剤としてトリポリリン酸二水素アルミニウム粉末を配合し、粉末状接着剤組成物としたので、この組成物は、水を添加してペーストにしたとき、室温で粘度の経時変化が小さく、安定した粘度を示し、保存性に優れ、また自動充填に適している。
【００４６】
また、本発明の粉末状接着剤組成物は、ガラスを侵食することなく、ガラス製品、特にランプの口金部の充填接着に好適に用いることができる。
【００４７】
加えて、本発明の粉末状接着剤組成物は、粉末であるので、ペーストにする際、粘度の調整が容易であり、製造および輸送コストも低くできる。
【００４８】
さらに、本発明の粉末状接着剤組成物は、従来の無機質接着剤と比較して、耐熱性、接着強度、作業性に優れている。