JP6001948B2 - シール部材および複合シール部材並びにシール部材付き一体品 - Google Patents

Description

本発明は、第１部材と第２部材との間で圧縮した状態で挟むシール部材に関し、特にベース素材としてシリコーンゲル材料を用いた場合にその表面に微粒子を付着させて、経時でのブリード成分の第１部材や第２部材への表面移行を少なくしたシール部材と、そのシール部材を用いた複合シール部材、さらにはそのシール部材を用いたシール部材付き一体品に関する。

一般的にシリコーンゴム等を用いたシール部材は、第１部材と第２部材との間に挟むため、ある程度の粘着性や柔らかさが要求されることから、粘着性や柔軟性を付与するオイル成分が添加されている。しかしながら、こうしたオイル成分は経時によってブリードしてくるという問題がある。

オイル成分のブリードを解決する方法としては、例えば、特開２０１１−１３７１０４号公報（特許文献１）に記載された柔軟素材中にオイル成分と親和性の高いフィラーを添加する方法や、特開２０１０−６５１２２号公報（特許文献２）に記載された表面に塗装等でコーティングする方法、さらには、表面に無機または有機微粒子を付着させる方法などが知られている。

特開２０１１−１３７１０４号公報 特開２０１０−６５１２２号公報

しかし、上記技術のうちフィラーを添加する方法の場合、製品の硬度上昇等の製品特性上の課題や組成物の粘度上昇による成形困難等、製品製造上の課題がある。また、表面にコーティングする方法の場合、パッキン部品としての表面追従性、密着性が損なわれるという課題がある。

こうしたシリコーンゴムなどをベースにした部材に対して、シリコーンゲルをベースに用いたシール部材は、シリコーンゲル自体が柔らかく粘着性があるためにオイル成分を添加しないか、添加したとしても最小限で十分である。したがって、ブリードの問題は本来、起こり難い。ところが、シリコーンゲル自体には粘着性があることから、取扱い性を高めるためにゲル表面に微粒子を付着させる方法の適用を試みた。
ところが、シリコーンゲルに対して澱粉粒子を付着させると、そうした微粒子を付着させない場合にはほとんど起こらなかったブリードが起こり易く、筐体や電子部品の表面にブリード成分が付着するという課題が新たに浮かび上がった。そしてこのブリード成分は原材料に少量添加したオイル成分よりは原材料の未反応成分が多いことがわかった。

そこで本発明は、シリコーンゲルからのブリードの無いシール部材、またはシリコーンゲルからのブリードがあっても筐体や電子部品等の第１部材や第２部材にブリード成分が移らないシール部材、およびそのシール部材を用いた複合シール部材並びにシール部材付き一体品を提供することを目的としてなされたものである。

すなわち、シリコーンゲル表面の粘着性を抑えるとともに、ブリードが起きないシール部材を得ることを目的として研究を重ねた結果、付着させる微粒子の選択により、ブリードが発生しても第１部材や第２部材表面へのブリード成分の移行を抑えることができることを見出し、本発明を完成した。

本発明は、第１部材と第２部材との間で圧縮した状態で挟むシール部材であって、シリコーンゲル成形体と、このシリコーンゲル成形体の所定の表面を被覆する微粒子とで構成し、前記表面はその７０％以上を前記微粒子で被覆しており、前記微粒子は平均粒子径が２０μｍ以下の疎水性シリカ粒子またはシリコーンレジン粒子であり、前記表面の１００μｍ四方内に２μｍ以上の粒径として電子顕微鏡で視認できる粒子数が５０個以下であるシール部材を提供する。

シリコーンゲル成形体をベース部材に用い、このシリコーンゲル成形体とその所定の表面を被覆する微粒子とでシール部材を構成し、所定の表面の７０％以上を微粒子で被覆したため、オイル成分の混入が無くとも、硬化の際の未反応成分のブリードが問題になる。しかしながら、前記微粒子は平均粒子径が２０μｍ以下の疎水性シリカ粒子またはシリコーンレジン粒子であり、この微粒子で被覆した表面の１００μｍ四方内に２μｍ以上の大きさとして電子顕微鏡で視認できる粒子数が５０個以下であるため、ブリードが生じていても第１部材または第２部材表面へのブリード成分の移行が少なく、取扱い性に優れ、未硬化成分の浸み出しを抑えたシール部材である。

また、こうしたシール部材を樹脂フィルムと積層した複合シール部材を提供する。前記シール部材を樹脂フィルムと積層した複合シール部材としたため、粘着性の無い樹脂フィルムを通じてシール部材を第１部材または第２部材の何れか一方に押し付ければシール部材を簡単に第１部材または第２部材の何れか一方に固着することができる。即ち、樹脂フィルムによってシール部材の取扱い性や保存性が向上する。さらに、この樹脂フィルムを剥離すれば、表出したシール部材を第１部材または第２部材の何れか他方に簡単に固着することができる。
さらに、こうしたシール部材と第１部材または第２部材の少なくとも何れか一方とを一体に形成したシール部材付き一体品とすることができる。前記シール部材と第１部材または第２部材の少なくとも何れか一方を一体に形成したシール部材付き一体品であるため、第１部材と第２部材の間の固着性に優れた一体品とすることができる。

前記シール部材によれば、シリコーンゲルからのブリードがあっても第１部材または第２部材への表面移行を抑制し、取扱い性に優れ、また触感や質感が良好である。

シール部材の模式断面図である。 試料２の電子顕微鏡写真である。 試料３の電子顕微鏡写真である。 試料６の電子顕微鏡写真である。 試料１１の電子顕微鏡写真である。

具体的な実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。
シール部材１１は、電子機器等において第１部材と第２部材（図示せず）との間で圧縮した状態で挟んで第１部材と第２部材との間を密閉するものである。例えば、携帯用通信端末における回路基板と筐体（パネル）との間や、パソコンにおける回路基板と電子部品との間など、樹脂、金属、ガラス等種々の材質で形成された種々の部品や筐体等に挟まれて用いられる。
即ち、シール部材１１は第１部材と第２部材との間で圧縮状態で挟むことで、防水のための密封や、ずれ防止のための充填、振動や衝撃からの保護等に寄与するものである。

シール部材１１を形成するシリコーンゲル成形体１２は、部分的に三次元網目構造を有する低架橋密度の硬化物であるシリコーンゲルからなる。シリコーンゲルは、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンと白金系触媒等の付加反応触媒を含有する組成物を熱硬化した硬化物である一般的なシリコーンゲルを用いて形成できる。

シール部材１１では、シリコーンゲル成形体１２の表面が粘着性を有するため、取扱い性の便宜を考慮して、図１で示すように、少なくともその一面１２ａには所定の微粒子を付着させた被覆層１３を形成している。
こうした粒子で被覆したシリコーンゲル成形体表面１２ａは、その７０％以上が上記微粒子で覆われていることを要する。７０％を下回ると微粒子で被覆されていないシリコーンゲル成形体表面の割合が多くなりべたつきをもたらすからである。

シリコーンゲルの一面１２ａを覆う微粒子（以下「被覆粒子」ともいう）は、所定の疎水性シリカ粒子またはシリコーンレジン粒子である。
また、被覆粒子の平均粒径は、２０μｍ以下であり、１０μｍ以下が好ましい。２０μｍを超えるとシリコーンゲル成形体の表面に付着させた被覆粒子全体の表面積が小さくなり、ブリード成分の保持力が得られにくくなる。１０μｍ以下であれば表面積も大きくブリード成分を被覆粒子の表面に十分に広げることができる。
そうした一方で、被覆粒子の平均粒径は０．５μｍ以上とすることが好ましい。０．５μｍよりも小さい場合もまた被覆粒子の表面積が小さくなるからブリード成分を効果的に微粒子表面に分散させることができない場合もあるからである。

シリコーンゲル成形体からブリードアウトするブリード成分には、硬化する以前のビニルシリコーン等の未反応成分が主に挙げられる。こうした未反応成分は、シリコーンゲルの表面が微粒子に覆われていない場合には、シリコーンゲル表面に表れ難く、ブリードの問題が生じない場合も多い。しかしながら、澱粉等の微粒子が表面に付着すると未反応成分がその微粒子表面を這い上がって伝わり、ブリードが促進されるものと考えられる。また、柔軟性付与等のためにシリコーンオイル等のオイル成分が予め含まれている場合にはこれらのオイル成分のブリードも問題となる。

シリコーンゲル成形体表面に微粒子を付着させた場合にブリードが生じたとしても、付着させる微粒子の種類や粒径等によって、第１部材や第２部材表面へのブリードの程度が異なることがわかってきた。そして、そうした移行の有無を電子顕微鏡によるシリコーンゲル成形体表面の拡大写真から想定できることもわかってきた。
ブリードの無い成形体表面に粒子を置いた場合は、粒子形状がはっきりと視認され、付着した粒子の形状がそのまま観察できる。一方、ブリード成分が存在するシリコーンゲル成形体は、被覆粒子の表面がブリード成分に部分的に覆われ粒径が小さく写ったり、写らなくなったりしてみかけの粒子形状や粒径が変化する。そして、ブリードが甚だしくなるとブリード成分に粒子が隠れて粒子形状が見えなくなる。すなわち、シリコーンゲル成形体表面を電子顕微鏡で撮影し、写真に写った粒子の状態を観察して所定の大きさの粒子数を求めることで第１部材または第２部材へのブリード成分の移行の有無を判断することができた。

具体的には次のような方法で実験を行った。平板状のシリコーンゲル成形体の表面にそれぞれ異なった種類の材質、平均粒径の微粒子を、メッシュを通して塗布した。シリコーンゲル成形体の表面に過剰に付着した微粒子はエアーブローで表面から取り除いた。こうして表面に付着した粒子の種類や粒径の異なるいくつかの試料を作製した。そして、この試料を保護フィルムに挟み、常温、常態（非圧縮）で１か月間放置した後、電子顕微鏡（走査電子顕微鏡Ｓ−３０００Ｎ（日立ハイテクノロジーズ社製）で微粒子を吹き付けたシリコーンゲル成形体表面の状態を観察し写真撮影を行った。用いた微粒子の種類、平均粒径については次の表１に示す。

また、各試料について次のようにして、その重量減少率を測定し、また第１部材または第２部材へのブリード成分の移行の状態を観察した。上記各試料は、直径２０ｍｍ、厚み１ｍｍの大きさの試験片とし、ポリカーボネート（ＰＣ）板上に置いた。また、この試験片の上には圧縮後の状態を観察できるようにＰＥＴフィルムを置いた。そして、試験片が５０％圧縮されるように、厚みが０．５ｍｍのスペーサをＰＣ板とＰＥＴフィルムの間に置き圧縮治具で試験片を押圧した。この状態で８５℃の雰囲気に１６８時間放置した後、試験片を圧縮治具から取り出してポリカーボネート板およびＰＥＴフィルムを剥がし、ブリード成分が移行した後の重量を測定し重量減少率を求めた。また、ＰＥＴフィルムの表面の状態を観察した。
そして、ＰＥＴフィルムへのブリード成分の移行があったとは認められない場合を「○」、なかったと認められる場合を「×」と評価した。重量減少率およびこの評価結果を表１に示す。

上記評価が「○」の場合と、「×」の場合との相違を先の電子顕微鏡写真で観察すると、１００μｍ四方内に２μｍ以上の粒径として把握できる粒子数が５０以下（但し、０を除く）の場合に「○」であり、粒子数が５０を超える場合に「×」であることがわかった。なお、ここではシリコーンゲル成形体を被覆粒子が被覆している場合についての評価であり、かつ被覆粒子が被覆すべき所定表面の７０％以上に付着していることが前提となっている。
図２には試料２、図３には試料３、図４には試料６、図５には試料１１のそれぞれの電子顕微鏡写真上で２μｍ以上の粒径の粒子数をカウントした状態を示す。それぞれの図において示された５枚の写真は、所定の表面から任意に選択した５箇所を１００μｍ四方に拡大した電子顕微鏡写真であり、それぞれの箇所で２μｍ以上の大きさとなる粒子数を数えた結果（数字）を示している（写真上の黒点はカウント時のチェック印を表す）。そして、この５箇所の上限値および下限値を上記表１に示した。試料２，３，６，１１以外の試料も同様の方法による５点の上限値および下限値を示している。

ＰＥＴフィルム表面へのブリード成分の移行が無く評価が「○」である試料２、試料３および試料５は、１００μｍ四方内に直径が２μｍ以上の粒径として視認できる粒子数が１〜５０個の範囲内にある。一方、評価が「×」の場合は、１００μｍ四方内に直径が２μｍ以上の粒径として視認できる粒子数が５０個を超えている。そして、評価が「○」である試料は、被覆粒子として粒径が２０μｍ以下の疎水性シリカまたはシリコーンレジンであるが、試料４のように、疎水性シリカであっても平均粒径が２０μｍより大きい粒子で被覆した場合もブリード成分の移行があり評価が「×」であることがわかる。また、評価が「×」である試料は、澱粉や親水性シリカ、ポリエチレンであることがわかる。なお、被覆粒子を設けない試料１はここでの判断から除外している。

シリコーンゲル成形体の形状はどのような形状であっても良いが、取扱いの汎用性や便利性から薄板状とすることができる。
被覆粒子で被覆する所定の表面は、薄板状のシール部材であれば表裏の何れか一面、好ましくは表裏両面、さらに好ましくはシール部材の全面とすることができる。
シール部材は、樹脂フィルム等に設けた複合シール部材とすることができる。また、このシール部材と筐体の裏面に一体化させたシール部材付き一体品、例えば、シール部材付きカバー部材や、シール部材付きＳＵＳ部品等とすることができる。

なお、上記実施形態は本発明の一例であり、こうした形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に反しない任意の変更形態を含むものである。

１１ シール部材
１２ シリコーンゲル成形体
１２ａ 一面
１３ 被覆層

Claims (4)

1. 第１部材と第２部材との間で圧縮した状態で挟むシール部材であって、シリコーンゲル成形体と、このシリコーンゲル成形体の所定の表面を被覆する微粒子とで構成し、
   前記表面はその７０％以上を前記微粒子で被覆しており、
   前記微粒子は平均粒子径が２０μｍ以下の疎水性シリカ粒子またはシリコーンレジン粒子であり、
   前記表面の１００μｍ四方内に２μｍ以上の粒径として走査電子顕微鏡で視認できる粒子数が５０個以下であるシール部材。
2. 前記微粒子が多孔質粒子である請求項１記載のシール部材。
3. 請求項１または請求項２記載のシール部材を樹脂フィルムと積層した複合シール部材。
4. 請求項１〜請求項３何れか１項記載のシール部材と、前記第１部材または前記第２部材の少なくとも何れか一方と、を一体に形成したシール部材付き一体品。