WO2019198166A1

WO2019198166A1 - シール方法

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Publication number: WO2019198166A1
Application number: PCT/JP2018/015151
Authority: WO
Inventors: 康徳野崎
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2020-10-11

Abstract

下ケース（１）と上ケース（２）との間をシールするために、粘度の異なる２つのＣＩＰＧが用いられる。粘度が高い第１の液状シール材（１１）は下ケース（１）のシール面（５）にディスペンサで線状に塗布され、紫外線の照射により硬化する。第１の液状シール材（１１）は、ループ状に連続しており、シール面（５）に沿って隣接した塗布終了部（１１ｂ）と塗布開始部（１１ａ）とがオーバラップ部（１１ｃ）を構成する。オーバラップ部（１１ｃ）には、塗布開始部（１１ａ）のビードと塗布終了部（１１ｂ）のビードとの間の溝部（１３）に沿って、相対的に粘度が低い第２の液状シール材（１２）が塗布される。これにより、オーバラップ部（１１ｃ）でのシール性低下が抑制される。

Description

シール方法

　この発明は、２つの部材の間を弾性を有するシール材を介してシールするシール方法に関し、特に、一方の部材に液状シール材を線状に塗布し、他方の部材と組み合わせる前にこの液状シール材を硬化させてガスケットを形成するようにしたシール方法に関する。

　特許文献１には、エンジンコントローラ等の電子制御装置の筐体を防水構造とするために、筐体を構成する上ケースと下ケースとの間に、湿気硬化型のシリコーン接着剤からなるシール材を介在させた構成が開示されている。このシール材は、下ケースに設けた溝内に充填されている。

　この特許文献１のシール材は、一方の部材に液状シール材をディスペンサで塗布した後、他方の部材と組み合わせた状態で硬化させるいわゆるＦＩＰＧ（Formed In Place Gasket）である。液状ガスケットとしては、ＦＩＰＧのほかに、ディスペンサで塗布した液状シール材を、他方の部材と組み合わせる前に硬化させるいわゆるＣＩＰＧ（Cured In Place Gasket）が知られている。ＣＩＰＧにおいては、線状に塗布した液状シール材を紫外線照射等によって硬化させることで弾性を有するガスケットが形成されるので、このガスケットを介して他方の部材を組み合わせ、かつ締め付けることによってシール作用が得られる。

　例えば、電子制御装置の筐体の内部空間を外部空間から隔絶するためには、全周に連続したシールが必要であり、このような場合には、ディスペンサによって線状に塗布されていく液状シール材が無端のループ状に連続したものとなる。つまり、シール面のある点からディスペンサで塗布を開始し、所定の経路に沿って線状に塗布を行った後に、必ず塗布開始点に戻って当該塗布開始点に既に存在している液状シール材のビード（断面が山型をなすように盛り上がった線状に塗布された液状シール材を「ビード」と呼ぶ）に連続させる必要がある。そのため、塗布開始部と塗布終了部とが重なり合ったオーバラップ部が必ず生じる。

　ＣＩＰＧにおいては、このような塗布開始部と塗布終了部とのオーバラップ部は、シール性の低下が生じやすい箇所となる。塗布開始部と塗布終了部とが十分に連続していない状態ではシール性が低下するのは勿論であるが、塗布開始部と塗布終了部とのオーバラップ部に材料（つまり液状シール材）が過剰に存在していても、硬化後の弾性等の特性が局部的に異なるものとなることから、シール性低下の要因となる。

　特に、ＣＩＰＧにおいては、気密性や水密性を向上させるために、塗布により形成されるビードのアスペクト比（ビードの断面における幅に対する高さの比）を大きくすることが望ましく、そのためには、液状シール材として粘度の高い液状シール材を用いることが望ましい。しかし、このようなアスペクト比の大きな高粘度の液状シール材を用いると、上記のオーバラップ部において高粘度のビード同士が重なり合うことになることから、オーバラップ部におけるシール性低下の問題がより顕著となる。

　なお、粘度の低い液状シール材を用いれば、オーバラップ部におけるシール性低下の問題は生じにくくなるが、ビードのアスペクト比ひいてはガスケットとして硬化した状態でのアスペクト比が小さくなってしまう。

特開２００９－７０８５５号公報

　この発明は、互いにシールされる２つの部材の一方に、塗布開始部と塗布終了部とが連続してループ状をなすように第１の液状シール材を線状に塗布し、他方の部材と組み合わせる前にこの第１の液状シール材を硬化させてガスケットを形成するシール方法において、上記第１の液状シール材の塗布開始部と塗布終了部とのオーバラップ部に、第２の液状シール材を配したものである。第２の液状シール材は、第１の液状シール材よりも未硬化状態での粘度が低く、従って、相対的に高粘度である第１の液状シール材のオーバラップ部におけるシール性の低下が抑制される。

一実施例のシール方法が適用される筐体を組み合わせる前の状態で示した正面図。第１実施例において第１の液状シール材を塗布した下ケースの平面図。オーバラップ部を拡大して示す平面図。図３のＡ－Ａ線に沿った断面図。図３のＢ－Ｂ線に沿った断面図。第２実施例に用いられるディスペンサの先端部の（ａ）正面図および（ｂ）側面図。第２実施例のオーバラップ部を拡大して示す平面図。図７のＣ－Ｃ線に沿った断面図。図７のＤ－Ｄ線に沿った断面図。第３実施例において第１の液状シール材を塗布した下ケースの正面図。下ケースの平面図。塗布開始部の塗布方法を示す説明図。塗布終了部の塗布方法を示す説明図。オーバラップ部を拡大して示す正面図。図１４のＥ－Ｅ線に沿った断面図。第４実施例におけるオーバラップ部を拡大して示す正面図。図１６のＦ－Ｆ線に沿った断面図。第５実施例におけるオーバラップ部を拡大して示す正面図。図１８のＧ－Ｇ線に沿った断面図。

　以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

　図１は、この発明に係るシール方法によって互いにシールされる２つの部材、例えば、電子制御装置の筐体を構成する下ケース１と上ケース２とを簡略化して示している。下ケース１は図示せぬ電子部品が収容される凹部３を有し、上ケース２と組み合わされることで、この凹部３が密閉空間となる。凹部３の周囲には、外周に壁部４（図３～図５参照）を備えたシール面５が設けられており、このシール面５に相対的に高い粘度を有する第１の液状シール材１１が線状に塗布されている。この第１の液状シール材１１は、例えば紫外線の照射によって硬化するいわゆるＣＩＰＧであり、硬化状態では、弾性を有するゴム状のガスケットが構成される。上ケース２は、第１の液状シール材１１の硬化後に組み付けられ、例えばネジを介して下ケース１に対し壁部４で規定される位置まで締め付けられる。これによって、硬化後のガスケットが上ケース２のシール面６との間で所定の圧縮状態となり、シール作用が得られる。なお、下ケース１および上ケース２は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等の硬質合成樹脂やアルミニウム等の金属から形成することができる。

　図２は、第１の液状シール材１１が塗布された下ケース１の平面図を示している。図示するように、第１の液状シール材１１は、図示せぬディスペンサによって線状に塗布されているが、凹部３を全周に亘ってシールするために、この第１の液状シール材１１は、無端のループ状に連続した形に塗布されている。具体的には、四角形をなす下ケース１の一辺の中間部を始点として反時計回り方向に塗布していき、終点が始点に連続するまで塗布してある。ここで、図３～図５に拡大して示すように、始点と終点との間でシールが途切れることがないように、始点を含む塗布開始部１１ａと終点を含む塗布終了部１１ｂとは、ある長さ範囲に亘って重なり合っており、オーバラップ部１１ｃを構成している。この実施例では、塗布終了部１１ｂが塗布開始部１１ａの外周側（ループの外周側）に回り込むようにして塗布されており、オーバラップ部１１ｃを構成する塗布開始部１１ａと塗布終了部１１ｂとがシール面５に沿って隣り合っている。

　なお、このような第１の液状シール材１１の塗布ラインすなわちディスペンサの移動軌跡ならびに塗布量すなわちディスペンサの材料吐出速度は、図示せぬコンピュータによって制御される。

　第１の液状シール材１１は、塗布時における材料の粘度が高いことから、図４，図５に模式的に円形に示したように、アスペクト比の大きなビードが得られる。オーバラップ部１１ｃにおいては、図５に示すように、２本のビードが互いに隣接しかつ少なくとも断面の一部が一体に接合した形となる。

　上記のオーバラップ部１１ｃには、さらに、第１の液状シール材１１よりも未硬化状態での粘度が相対的に低い第２の液状シール材１２が付加されている。具体的には、オーバラップ部１１ｃにおける塗布開始部１１ａと塗布終了部１１ｂとの２本のビードの間に平面視（図３参照）で略Ｌ字形をなすように構成される溝部１３に沿って、相対的に低粘度の第２の液状シール材１２が第２のディスペンサによって塗布されている。この低粘度の第２の液状シール材１２は、流動性が高いことから、溝部１３を滑らかに埋めることができる。第２の液状シール材１２としては、例えば紫外線の照射によって硬化するいわゆるＣＩＰＧを用いることができる。

　第１の液状シール材１１の硬化処理と第２の液状シール材１２の硬化処理は、それぞれ個別に行ってもよく、あるいは同時に行ってもよい。

　一つの例では、第１の液状シール材１１の塗布後に紫外線を照射して第１の液状シール材１１を硬化させた後に、第２の液状シール材１２の塗布を行い、紫外線を照射して第２の液状シール材１２を硬化させる。このような工程順序によれば、高粘度の第１の液状シール材１１を、塗布直後にビードの断面形状が崩れない間に硬化させることが可能であり、アスペクト比の大きなガスケットを得ることができる。また、第１の液状シール材１１と第２の液状シール材１２の硬化条件がそれぞれ異なる場合でも容易に対応できる。なお、紫外線の照射は、例えばベルトコンベア上に配置した紫外線ランプを用いてワークの全体を一斉に照射するようにしてもよく、あるいは、ディスペンサと同様にコンピュータ制御により液状シール材１１，１２の塗布ラインに沿って移動する小型の紫外線ランプを用いて線状に順次に照射していくようにしてもよい。

　他の一つの例では、第１の液状シール材１１の塗布後に上記の溝部１３に第２の液状シール材１２を塗布し、その後に紫外線を照射して、第１の液状シール材１１と第２の液状シール材１２とを同時に硬化させる。このような工程順序によれば、紫外線の照射が１回で足りるため、サイクルタイムの短縮が図れる。

　以上の実施例によれば、オーバラップ部１１ｃに第２の液状シール材１２を付加することにより、２本のビードの間に生じる溝部１３を滑らかに埋めることができるとともに、上ケース２のシール面に対する密着性が向上し、オーバラップ部１１ｃにおけるシール性低下が抑制される。換言すれば、第１の液状シール材１１として高粘度の材料を用いてもオーバラップ部１１ｃにおけるシール性低下の問題が生じにくくなり、それだけ高い粘度の材料を第１の液状シール材１１として用いることが可能となる。これにより、アスペクト比の大きなビードが得られ、下ケース１と上ケース２との間での基本的なシール性能の上で有利となる。

　また、第２の液状シール材１２は、オーバラップ部１１ｃに局部的に塗布されるので、その材料コストや塗布に要する時間が最小となる。

　次に、図６～図９に基づいて第２実施例について説明する。この第２実施例は、第１の液状シール材１１のアスペクト比をさらに大きく得るようにしたものであり、基本的な工程や塗布ラインのレイアウトは、前述した実施例と変わりがない。図６は、この第２実施例で用いられるディスペンサ２１のニードル２２の構成を示している。図６（ａ）に示すように中空円管状のニードル２２の先端が斜めに切り落とされており、これにより、図６（ｂ）に示すように楕円形に延びた吐出口２２ａが形成されている。従って、図８および図９に示すように、アスペクト比のより大きなビードが形成される。

　第２の液状シール材１２は、前述した実施例と同様に、シール面５に沿って隣接した２本のビード（すなわち塗布開始部１１ａと塗布終了部１１ｂ）の間に生じる溝部１３に塗布・充填される。

　次に、図１０～図１５に基づいて第３実施例について説明する。

　図１０および図１１は、相対的に高粘度の第１の液状シール材１１がループ状をなすように塗布された下ケース１の正面図および平面図である。第１の液状シール材１１は、図示せぬディスペンサによって線状に塗布されており、凹部３を全周に亘ってシールするために、この第１の液状シール材１１は、図１１に示すように、無端のループ状に連続した形に塗布されている。具体的には、四角形をなす下ケース１の一辺の中間部を始点Ｓとして反時計回り方向に塗布していき、終点Ｅが始点Ｓの上に重なるように塗布してある。すなわち、図１４に拡大して示すように、始点Ｓと終点Ｅとの間でシールが途切れることがないように、始点Ｓを含む塗布開始部１１ａと終点Ｅを含む塗布終了部１１ｂとは、ある長さ範囲に亘って上下に重なり合っており、オーバラップ部１１ｃを構成している。

　塗布開始部１１ａと塗布終了部１１ｂとが上下に重なったオーバラップ部１１ｃにおいては、両者を積み重ねた上下方向の寸法が局部的に大きくならないようにするために、塗布開始部１１ａにおけるビードの高さ（上下方向寸法）を徐々に増加させ、逆に塗布終了部１１ｂにおけるビードの高さを徐々に減少させてある。換言すれば、図１４に模式的に示すように、塗布開始部１１ａおよび塗布終了部１１ｂがそれぞれウェッジ状のビードに形成されている。

　図１２は、塗布開始部１１ａにおける塗布の方法を示した説明図であり、塗布開始時に、ディスペンサ３１による塗布量を始点Ｓにおける０の状態からオーバラップ部１１ｃの区間が終了するＳ２点まで徐々に増加させていく。同時に、ディスペンサ３１のニードル３２先端とシール面５までの間隔が塗布量に対応したものとなるように、ディスペンサ３１を、Ｓ～Ｓ２の区間で徐々に上昇させる。なお、Ｓ～Ｓ２の区間においては、ディスペンサ３１の材料吐出速度を一定としつつディスペンサ３１の移動速度を変化させることで、塗布量（ビードの高さ）を変化させるようにしてもよく、あるいは、ディスペンサ３１の材料吐出速度そのものを変化させることで塗布量（ビードの高さ）を変化させるようにしてもよい。

　図１３は、塗布終了部１１ｂにおける塗布の方法を示した説明図であり、始点Ｓと重なり始めるＥ２点にディスペンサ３１が到達したら、塗布量を徐々に減少させていき、最終的に終点Ｅにおいて０とする。ディスペンサ３１の高さ位置は一定でよく、終点Ｅにおいて塗布が終了したらディスペンサ３１は上方へ退避する。なお、上記と同様に、Ｅ２～Ｅの区間において、ディスペンサ３１の材料吐出速度を一定としつつディスペンサ３１の移動速度を変化させることで、塗布量を変化させるようにしてもよく、あるいは、ディスペンサ３１の材料吐出速度そのものを変化させることで塗布量を変化させるようにしてもよい。

　このように互いに重なり合う塗布開始部１１ａおよび塗布終了部１１ｂの塗布量を制御することで、最終的に形成されるオーバラップ部１１ｃのビードの高さは、他の一般部のビードの高さとほぼ等しくなる。

　ここで、オーバラップ部１１ｃには、さらに、第１の液状シール材１１よりも未硬化状態での粘度が相対的に低い第２の液状シール材１２が付加されている。具体的には、図１４，図１５に示すように、オーバラップ部１１ｃにおける第１の液状シール材１１のビード（塗布開始部１１ａと塗布終了部１１ｂとが上下に重なって構成されるビード）の上に、相対的に低粘度の第２の液状シール材１２が第２のディスペンサによって塗布されている。この低粘度の第２の液状シール材１２は、流動性が高いことから、比較的薄い膜状に拡がって第１の液状シール材１１によるオーバラップ部１１ｃの頂面ならびに側面を覆い、ウェッジ状をなす塗布開始部１１ａと塗布終了部１１ｂとの境界を滑らかなものとする。第２の液状シール材１２としては、例えば紫外線の照射によって硬化するいわゆるＣＩＰＧを用いることができる。

　第１の液状シール材１１の硬化処理と第２の液状シール材１２の硬化処理は、前述したように、それぞれ個別に行ってもよく、あるいは同時に行ってもよい。前述したように、第１の液状シール材１１の硬化処理後に第２の液状シール材１２を塗布する方法であれば、高粘度の第１の液状シール材１１を、ビードの断面形状が崩れない間に硬化させることが可能であり、アスペクト比の大きなガスケットを得ることができる。また、第１の液状シール材１１の硬化処理前に第２の液状シール材１２を塗布して両者を同時に硬化させる方法であれば、サイクルタイムの短縮が図れる。

　このような第３実施例においても、第２の液状シール材１２を付加したことで上ケース２のシール面に対する密着性が向上し、オーバラップ部１１ｃにおけるシール性低下が抑制される。従って、高い粘度の材料を第１の液状シール材１１として用いることが可能となり、アスペクト比の大きなビードを得ることができる。

　次に、図１６，図１７に基づいて第４実施例を説明する。この第４実施例は、より大きなアスペクト比を得るために、第１の液状シール材１１を、ループ状をなすガスケットの全周に亘って、上下に多重（図示例では２重）に重ねたものである。すなわち、始点Ｓから第１の液状シール材１１の塗布を開始し、同じ軌跡に沿ってループを２周した後、始点Ｓを僅かに過ぎた終点Ｅまで塗布を行う。塗布開始部１１ａおよび塗布終了部１１ｂは、前述した第３実施例と同様にウェッジ状に構成されており、これらの塗布開始部１１ａおよび塗布終了部１１ｂは、間に１本の線状の第１の液状シール材１１を挟んだ形で上下に重なっている。すなわち、第３実施例と同様に、塗布開始部１１ａにおける塗布量を徐々に増加させるとともに塗布終了部１１ｂにおける塗布量を徐々に減少させることで、オーバラップ部１１ｃにおけるビードの高さが他の一般部と同等となっている。

　そして、この第４実施例においても、オーバラップ部１１ｃの上に、相対的に低粘度の第２の液状シール材１２が塗布されている。これにより、２重に重なった第１の液状シール材１１の境界や塗布開始部１１ａおよび塗布終了部１１ｂとの境界が滑らかに覆われる。従って、第３実施例と同様に、オーバラップ部１１ｃにおけるシール性低下が抑制される。特にこの実施例では、ビードのアスペクト比をより大きく確保することが可能となる。

　なお、上記の各実施例においては、第２の液状シール材１２がオーバラップ部１１ｃを含む比較的短い範囲のみに局部的に設けられているが、ループ状に連続したシールラインの全周に第２の液状シール材１２を設けるようにしてもよい。

　次に、図１８，図１９に基づいて第５実施例を説明する。この第５実施例においては、下ケース１のシール面５に相対的に高粘度の第１の液状シール材１１がループ状に連続した線状のものとして塗布されている。この第１の液状シール材１１の塗布開始部１１ａおよび塗布終了部１１ｂは、例えば第３実施例と同様の態様でもって上下に重なっており、オーバラップ部１１ｃを構成している。この第１の液状シール材１１は、塗布後に紫外線の照射によって硬化している。なお、第１，第２実施例のようにシール面５に沿って塗布開始部１１ａおよび塗布終了部１１ｂが隣接した態様のオーバラップ部１１ｃであってもよい。

　このような第１の液状シール材１１のオーバラップ部１１ｃに対向して、上ケース２のシール面６に、第２の液状シール材１２が塗布されている。この第２の液状シール材１２は、第１の液状シール材１１よりも未硬化状態での粘度が低いＣＩＰＧ材料であり、塗布後に紫外線の照射によって硬化している。この低粘度の第２の液状シール材１２は、流動性が高いことから、比較的薄い膜状に拡がって硬化し、薄肉のゴム状弾性体層を構成する。

　従って、下ケース１と上ケース２とを組み合わせた状態では、オーバラップ部１１ｃに第２の液状シール材１２からなる弾性体層が圧接する。これにより、高粘度の第１の液状シール材１１からなるオーバラップ部１１ｃでのシール性低下が抑制される。この第５実施例は、特に、オーバラップ部１１ｃが接する上ケース２のシール面６が鋳肌面のような粗面である場合に好適である。

　なお、ループ状に連続した第１の液状シール材１１の全周に沿って第２の液状シール材１２を設けるようにしてもよいが、図示例のようにオーバラップ部１１ｃを含む比較的短い範囲に局部的に第２の液状シール材１２を設けることが、材料コストや塗布の作業時間の上で有利である。

　第１の液状シール材１１および第２の液状シール材１２は、上記の各実施例では、いずれも紫外線硬化型ＣＩＰＧが用いられているが、本発明では、このような紫外線硬化型の材料に限らず、温度硬化型や湿度硬化型の材料など種々のシール材料を用いることができる。

　上記第１の液状シール材１１としては、アスペクト比の大きなビードを形成するために未硬化状態で十分に高い粘度を有することが望ましく、例えば２００［Pa・s］（せん断速度２ｓ^-1）以上の粘度を有することが望ましい。

　他方、上記第２の液状シール材１２としては、オーバラップ部１１ｃでの微小な凹凸等を覆って滑らかな面を構成するように未硬化状態で低い粘度を有することが望ましく、例えば、１００［Pa・s］（せん断速度２ｓ^-1）未満の粘度であることが望ましい。

　好適な一例を挙げると、第１の液状シール材１１は、株式会社スリーボンドから入手可能な製品番号「３１Ｘ－１６９－１３（Ｄ２０）」である。この材料の公称の粘度は、４４６［Pa・s］（せん断速度２ｓ^-1）である。第２の液状シール材１２の一例は、セメダイン株式会社から入手可能な製品番号「ＬＧ８００」である。この材料の公称の粘度は、２９［Pa・s］（せん断速度２ｓ^-1）である。本発明は、勿論、これらの特定のシール材料に限定されるものではない。

Claims

　互いにシールされる２つの部材の一方に、塗布開始部と塗布終了部とが連続してループ状をなすように第１の液状シール材を線状に塗布し、他方の部材と組み合わせる前にこの第１の液状シール材を硬化させてガスケットを形成するシール方法において、
　少なくとも上記第１の液状シール材の塗布開始部と塗布終了部とのオーバラップ部に、当該第１の液状シール材よりも未硬化状態での粘度が低い第２の液状シール材を付加した、シール方法。
　上記第１の液状シール材および上記第２の液状シール材は、それぞれ紫外線硬化型のシール材からなり、
　上記第１の液状シール材の塗布後に紫外線を照射して当該第１の液状シール材を硬化させた後に、上記第２の液状シール材を付加し、紫外線を照射して当該第２の液状シール材を硬化させる、請求項１に記載のシール方法。
　上記第１の液状シール材および上記第２の液状シール材は、それぞれ紫外線硬化型のシール材からなり、
　上記第１の液状シール材の塗布後に上記第２の液状シール材を付加し、その後に紫外線を照射して上記第１の液状シール材と上記第２の液状シール材とを同時に硬化させる、請求項１に記載のシール方法。
　塗布開始部と塗布終了部とがシール面に沿って隣り合うように上記第１の液状シール材を塗布し、
　これら２本のビードの間に生じる溝部に沿って上記第２の液状シール材を塗布する、請求項１～３のいずれかに記載のシール方法。
　塗布開始部と塗布終了部とが上下に重なり合うように上記第１の液状シール材を塗布し、
　このオーバラップ部の上に上記第２の液状シール材を重ねて塗布する、請求項１～３のいずれかに記載のシール方法。
　上記第１の液状シール材を、ループ状をなすガスケットの全周に亘って、上下に多重に重ねた、請求項５に記載のシール方法。
　互いにシールされる２つの部材の一方に、塗布開始部と塗布終了部とが連続してループ状をなすように第１の液状シール材を線状に塗布し、他方の部材と組み合わせる前にこの第１の液状シール材を硬化させてガスケットを形成するシール方法において、
　少なくとも上記第１の液状シール材の塗布開始部と塗布終了部とのオーバラップ部に対向して、上記他方の部材に、上記第１の液状シール材よりも未硬化状態での粘度が低い第２の液状シール材を塗布し、上記第１の液状シール材と上記第２の液状シール材とをそれぞれ硬化させた後に２つの部材を組み合わせる、シール方法。
　上記第１の液状シール材の未硬化状態での粘度が２００［Pa・s］（せん断速度２ｓ^-1）以上であり、上記第２の液状シール材の未硬化状態での粘度が１００［Pa・s］（せん断速度２ｓ^-1）未満である、請求項１～７のいずれかに記載のシール方法。