≪接着・原賀塾≫
講師：(株)原賀接着技術コンサルタント
首席コンサルタント、工学博士
原賀康介
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pdfファイル版（第1回～第25回）販売のお知らせ
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13．複合接着接合法
13.4 複合接着接合法の適用例
（１）ウェルドボンディングの適用事例
(1-1) 航空機の機体組立
ウェルドボンディングは、1960年代初期に、旧ソ連で航空 ・宇宙関係の構造体組み立て用に開発され、その後、ヨ ーロッパや米国でも航空・宇宙関係を中心に研究がなされるようになり、航空機の胴体パネルの組み立て（文献1,2）、ヘリコプターの組み立て（文献3）、大型推進タンクのドーム組み立て（文献1,4）、火星軟着陸船のコルゲートパネルの補強材とスキンの接合（文献1）などに適用されました。その後1976年に、Northrop社により航空機の一次構造部材にも適用できる信頼性の高いアドバンスト・ウェルドボンディングが開発され（アルミ合金の表面処理法の開発など）、図13-28に示すFairchild社のA10攻擊機の胴体パネル、エンジンカバー、水平尾翼、フラップなどの組み立てに適用されています（文献5）。航空・宇宙関係でのウェルドボンディングはアルミ合金が主対象です。
（文献1）K.Forsberg, F. R. Sullivan, SME Teck. Pap., No.AD-72-710,(1972).
（文献2）R. Waterbury, Assembly Eng., (8) (1980) 24.
（文献3）T.H.Malim, Iron Age, March 4, (1971) 60.
（文献4）F.R.Sullivan, G.E.Faulkner, F.J.Clauss, Mater. Eng., (1) (1971) 14.
（文献5）A.Shame, R.Rupp, J. Clarke, Congr. Int. Counc. Aeronaut Sci., 12th (1980) 596.
（出典）A.Shame, R.Rupp, J. Clarke, Congr. Int. Counc. Aeronaut Sci., 12th (1980) 596.
（出典）原賀康介、児玉峯一； “最近の接着技術の動向と将来への展望 III 接着と溶接の併用法
－ウェルドボンディング－の現状と将来”，溶接学会誌 Vol.56、No.3 P.148-154 (1987).
図13-28 A10攻撃機におけるウェルドボンディングの適用例
(1-2) 自動車の車体組立
自動車の車体に用いられている材料で最も多いのは鋼板です。車体の軽量化のために、高張力鋼板を用いて薄板化されています。鋼板部品同士の接合法としては、従来からスポット溶接が多用されています。しかし、＜第41回＞＜第42回＞の「13.3接着以外の接合法の課題の改善」の「（2）接着以外の接合法の課題の改善」で述べたように、薄板のスポット溶接では、接合強度、剛性、疲労特性、耐振性などで課題が生じます。そこで、図13-29に一例を示すように、ルーフレール部、センターピラーの上下結合部などに接着剤とスポット溶接を併用するウェルドボンディングが使用されています。センターピラーの上下結合部では、従来のスポット溶接のみに比べ、ウェルドボンディングでは結合剛性が30%向上し、耐久寿命は10倍以上に延びるという結果が報告されています（文献1）。自動車における鋼板同士のウェルドボンディングは、40年以上の実績があり、現在では多くの部位に適用されています。
接着剤は、主として、一液加熱硬化型エポキシ系接着剤が使われており、塗装工程の熱で硬化されます。接着剤には、優れた油面接着性の他に、垂れないノンサグ性、塗装工程での耐シャワー性なども要求されます。
スポット溶接は、接着剤硬化までの固定治具の役割も果たしています。また、板金プレス部品は、接合部がピタリと合うとは限らず、接合部に隙間が生じます。スポット溶接は、部品間の隙間を無くす役割も果たしています。
最近では、車体軽量化のために、アルミや複合材料なども多用されるようになり、スポット溶接が困難な異種材接合部では、電食防止の面からも、＜第39回＞の「13.2各種の複合接着接合法」で述べたリベット、セルフピアスリベット、メカニカルクリンチングなどと接着剤との複合接着接合法が採用されています。異種材接合部では、ウレタン系接着剤も多用されています。
（文献1）三浦純一、小野裕行、城井幸保、畑 英幸：自動車技術，Vol.38，No. 4，P.446 (1984).
（出典）三浦純一、小野裕行、城井幸保、畑 英幸：自動車技術，Vol.38，No. 4，P.446 (1984).
（出典）原賀康介：“ウェルドボンド法”，工業材料，Vol.37，No.12，P.94-98 (1989)
図13-29 自動車の車体におけるウェルドボンディングの適用例
私は、航空機や自動車の組み立てに直接携わったことはなく、細かい点でよくわからない部分も多いので、以下は、私自身が開発に係わったものを取り上げます。
(1-3) 産業用有圧換気扇の回転羽根（鋼板製）
産業用換気扇の羽根（直径30cm〜1.2ｍ程度）には、図13-30に示すように、厚板鋼板製のスパイダーに薄板鋼板製のブレードが接合される構造のものがあります。従来は、一般に叩いてつぶすタイプの強力なリベットで組み立てられていました。しかし、リベットによる点接合では接合部の応力集中が大きく、薄板では接合強度や耐疲労性が低下するため、ある程度以上の板厚が必要で、薄板化・軽量化に限界がありました。また、リベット締結後に塗装を行なっても接合部の内部まで塗料が十分に入らず、使用中に錆が発生するという問題もありました。
そこで、薄板化・軽量化と赤錆の防止を目的に、接着剤とスポット溶接を併用するウェルドボンディングが適用されました。ブレードを高張力鋼板で薄板化してウェルドボンディング化することにより、30〜40％の薄板化・軽量化、錆の発生防止が達成されました。また、リベットの突起もなく、外観意匠性も向上しました。
接着剤は、自動車のウェルドボンディング用と類似の油面接着性を有する一液加熱硬化型の構造用エポキシ系が使用され、油面に塗布して貼り合わせ、スポット溶接の後、焼き付け塗装ラインで160℃〜180℃で塗料と接着剤が同時に硬化されます。スポット溶接部に穴を開けて接着剤のみでの接合として回転試験などを行い、接着剤だけでも問題の無い強度と耐久性を有していることが確認されています。
スポット溶接は、薄板のブレードを厚板のスパイダーの曲面に沿わせる、接着剤硬化までの固定、接合信頼性の向上、安全性の確保などの役割を果たしています。
なお、羽根が回転すると、ブレードには曲げ方向の力が加わるため、接着部にはく離力が加わらないように、ブレードとスパイダーの取り付け位置が最適化されています。
1989年に産業用有圧換気扇の羽根組立にウェルドボンディング法が採用されて以来、大きな問題は生じていません。
（出典）藤堂安人: “自動車，電機に見る接着5活用術”, 日経ニューマテリアル, No.87 P.10 (1990).
（出典）原賀康介：”電気・電子機器への応用”、工業材料、Vol.41, No.12,176 (1993).
図13-30 産業用換気扇の鋼板製回転羽根におけるウェルドボンディングの適用例
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(1-4) 高速列車用空調装置の枠体（ステンレス鋼板製）
図13-31に示すように、新幹線をはじめとする高速列車の車輌の床下には、空調装置が２台吊り下げ搭載されています。図13-31は、日本の技術が中国高速列車用に展開されたものの例で、枠体の大きさは長さ2m、幅1m、高さ50cm程度で、全てステンレス鋼板で組立てられています。高速車輌においては、軽量化が重要であり、ステンレス鋼板の厚さも極力薄い物が使用されます。走行時の振動や加速度での荷重に対する強度はもちろん高い剛性も重要です。空調装置は室外側と室内側に区分されており、室内側では水密性や気密性が要求されます。
（出典）原賀康介、上山幸嗣、青木福次郎、眼龍裕司；“海外生産での高信頼性接着技術”，三菱電機技報, Vol.83, No.8, P.19-23(2009).
図13-31 高速列車用空調装置枠体におけるウェルドボンディングの適用例
薄板板金の高強度接合に接着が適していることはわかっていても、接合信頼性や耐久性、作業性の点で、接着だけでの接合で製品を作ることはできません。そこで、接着とスポット溶接を併用するウェルドボンディング法が採用されています。スポット溶接は、接着剤が硬化するまでの固定冶工具の代用としての役割も果たしています。スポット溶接を用いたのは、水密性や気密性を向上させるために部品に穴を開けたくないことと、リベットより強度が高いことからです。
ステンレス製で焼き付け塗装は行われないため、接着剤には、二液室温硬化型変性アクリル系接着剤（SGA）が使われています。夏期高温時でも十分な溶接作業時間が確保できるように硬化時間は遅い物の方が適当ですが、冬期の低温時にも数時間で硬化する速度は要求されます。そのため、ここで使用されている接着剤は、年間を通して作業ができる硬化速度に最適化されたものが使用されています。SGAは優れた油面接着性を有しているため、接着部は、特に脱脂はしないで、汚れ除去のみがなされています。
接合組立は、部品に接着剤を塗布した後、部品を貼り合わせてスポット溶接を行いますが、部品の位置決めとスポット溶接作業をやりやすくするために、まず、部品を所定の位置にバイスで固定して、数カ所アーク溶接で点溶接されます。その後、バイスを外して、図13-32に示すように、可搬式のスポット溶接機で接合されます。
図13-32 可搬式スポット溶接機によるウェルドボンディングの接合作業
ウェルドボンディングが適用された車両用空調装置は、国内でも90年代後半から製造されていますが、大きな問題は生じていません。
（２）リベットボンディングの適用事例
(2-1) 列車無線中継器用筐体
図13-33は、1981年（44年前）に製造が開始された高さ120cm、幅、奥行きが35cmほどの鋼板製の列車無線中継器用筐体で、1982年に開業した上越新幹線の線路沿いに多数設置されたものです。機器装着後の重量は約75kgです。従来は、スポット溶接で組み立てた後に水密シールのために全周アーク溶接がなされていたため、溶接歪みが大きく、薄板化は困難でした。そこで、接合歪みが少ない接着接合での組み立てに変更されましたが、接着剤硬化までの固定冶工具の代わりと、焼き付け塗装時の熱による接着強度の低下による変形防止、接合信頼性の向上、安全性の確保のために、接着と必要最小限のリベットを併用するリベットボンディングが採用されました。接着は面接合で箱体の剛性が高いので、板厚を低減しても従来品と同等の剛性を確保できます。また、接着面がシールも兼ねるため、シール作業は不要となりました。
接着剤は、油面接着性をはじめとする作業性と強度・耐久性に優れた二液室温硬化型変変性アクリル系接着剤（SGA）が用いられています。振動試験、共振試験、防水試験、各種強度試験などが行われ、従来の溶接品と同等の性能を有していることが確認されています。板厚低減により、重量は55％に低減され、歪み修正作業の廃止によって、作業時間は28％に短縮と、驚異的な効果が得られています。
(出典) 原賀康介、山田祥、榊原邦夫、服部勝利、小林 功 ：” 新しい常温短時間硬化接着剤とその金属構造・補強接着への適用”，三菱電機技報、Vol.55，No. 3，P. 232-236 (1981).
（出典）原賀康介、山田祥：“重電機器・産業機器の接着”，電気学会雑誌、Vol. 101，No. 11，P. 1067-1070 (1981).
（出典）三菱電機(株)カタログ「接着・リベット併用組立法MELARS」(2006).
図13-33 列車無線中継器用筐体（屋外盤）におけるリベットボンディングの適用例
次回も引き続き複合接着接合法の適用事例を紹介します。
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【名古屋：会場対面セミナー】
名古屋で開催の人気講座！
『 高信頼性・高品質接着のつくり込みと耐久性評価・寿命の予測法 』
～接着の目標値から設計基準（強度設計法）、
耐久性評価・寿命予測、安全率評価まで～
■日時 2025年9月3日(水) 10:00～17:00
■場所 日刊工業新聞社 名古屋支社 6階セミナー会場（地下鉄桜通り線高岳駅より３分）
https://corp.nikkan.co.jp/uploads/seminar/file1_7386.pdf
※会場のみでの開催です。
■講師：原賀康介
■主催：日刊工業新聞社
■講師紹介割引：有り（講師紹介割引をご希望の方は、原賀康介 haraga-kosuke@kcc.zaq.ne.jp まで、メールでお問い合わせ下さい。申込方法をお知らせします。）
■詳細：内容、目次、受講料、お申し込み方法等の詳細は、こちらをご覧ください。
■セミナー目次
第1部 接着不良の未然防止と高信頼性・高品質接着のための基礎知識
1．高信頼性・高品質接着の基本条件と開発段階で達成すべき目標値
2．接着のメカニズムと接着特性の向上策
第2部 接着耐久性の評価法と寿命予測法
1．接着劣化のメカニズムと評価のポイント
2．接着耐久性の長期寿命予測法
第3部 接着接合物の設計基準と長期信頼性保証技術
1．ばらつき・劣化・内部破壊を考慮して
接着部の必要強度を簡易に見積もる「Cv接着設計法」」
2．最適設計のための製品の耐用年数経過後の安全率の裕度の定量化法
■習得できる知識
・高信頼性・高品質接着達成のための基本条件と目標値
・接着のメカニズムと目標値の達成方法
・接着の内部応力と低減法
・劣化のメカニズムと評価のポイント
・初期に必要な接着部の強度とばらつきの求め方
■受講対象者
・部品・機器の設計・生産・品質関係技術者
・これから接着に関わる技術者、すでに実務で接着に携わっている技術者、
接着で問題を有している技術者など、初心者から中堅技術者まで
・部品・機器組立用接着剤メーカーの技術者 など
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【Zoomゼミ】第10回(2025年度) 接着適用技術者養成講座 ～接着接合の要素技術の習得とその体系化～ ＜(一社)日本接着学会 構造接着・精密接着研究会の非会員も受講可能＞ ＜原賀康介紹介割引も適用できます＞
■主催 ： 一般社団法人日本接着学会 構造接着・精密接着研究会 ■背景と目的 広範囲の部品・機器での接着接合の適用拡大と、接着に要求される機能・特性の高度化によって、接着接合に関する品質不具合は増加しています。 このような状況下において、2022年4月にはISO9001の接着版とも言えるISO21368が改訂されるなど、接着接合の信頼性・品質の向上が世界的レベルで要求されています。 そこで、このような国際的な接着に関する高信頼性・高品質化の要求に応えるために、部品・機器製造企業で接着技術に関わっている技術者や、これから接着技術を学ぶ方を対象として「接着適用技術者養成講座」を開催しています。 本講座の内容は、EWF（欧州溶接連盟）の接着技術教育カリキュラムの主要点をほぼ網羅しており、接着品質の向上と安定化に必要な要素技術（材料、強度・構造設計、接着工程、検査・品質管理など）とそれらの関連性について学び、製品の開発・設計・製造・品質業務に必要な知識を習得することを目的としています。 なお、界面や化学、力学、統計などに詳しくない技術者にも理解しやすいように、理論に偏らず実践的な内容と考え方を説明します。 ■日程 4日間、合計24時間の座学 前半：2025年10月29日(水)，30日(木) 9:30～17:00（昼休み12:30～13:30） 後半：2025年11月 5日(水)， 6日(木) 9:30～17:00（昼休み12:30～13:30） ※オンライン開催（Zoomを利用予定）です。 ■講師 大槻 直也（株式会社スリーボンド） 山辺 秀敏（元東京理科大学） 内藤 公喜（国立研究開発法人 物質・材料研究機構） 北條 恵司（国立研究開発法人 産業技術総合研究所） 原賀 康介（株式会社原賀接着技術コンサルタント） ■カリキュラム 1日目 第１章 接着設計技術、接着生産技術 第２章 接着の機能設計－接着接合の特徴・機能・効果と適用事例、接着の課題－ 第３章 接着の基礎とメカニズム、接着剤の選び方 2日目 第4章 被着材の表面処理 第5章 高品質接着を達成するための基本条件と作り込みの目標値 第6章 接着部品の構造設計と材料設計 3日目 第7章 接着接合部の力学 第8章 特性・機能を低下させる内部応力 第9章 接着部の必要強度とCv値の設計法『Cv接着設計法』 4日目 第10章 接着の耐久性 第11章 接着の特性・信頼性の向上とコストダウンを両立させる『複合接着接合法』 第12章 接着の工程・設備・品質管理における留意点 ※カリキュラムの詳細は、こちら をご覧ください。 ■受講対象者 ・各種機器の組立に接着を用いる設計・生産・品質関係技術者 ・接着関連機器・設備メーカーや接着関連材料メーカーの技術者 ・接着材料関係の技術者 ・これから接着技術を学ぶ方 ■自己確認テスト 受講後に、自己確認テストを実施します。（点数不問） ※自己確認テスト回収後、1週間ほどで模範解答を配付します。自己採点していただきます。 ■履修証明書 全カリキュラムを受講し、自己確認テストを提出された方には、履修証明書を発行します。 ※一部欠席者は、翌年の講座で欠席部分の受講と自己確認テストを提出されれば、履修証明書を発行します。（欠席部分の受講は無料です。） ■受講料（消費税別）（1名あたり） ① 構造接着・精密接着研究会の企業会員・団体会員・個人会員の方 45,000円 ※企業会員の社員は人数制限なし、個人・団体会員は一名のみ ※企業・団体会員名簿は こちら を参照下さい。 ② 構造接着・精密接着研究会非会員で日本接着学会の下記会員の方 60,000円 法人会員（特別会員、維持会員、賛助会員）の社員・正会員 ※法人会員の社員は人数制限なし、正会員は本人のみ ※法人会員リストは こちら を参照下さい。 ※日本接着学会法人会員に配布される「催し物特別優待券」は使用できません。 ③ 学生（日本接着学会の学生会員であること） 無料 ④ 第9回接着適用技術者養成講座(2024年度)の一部欠席者 無料。 ※対象者は、備考欄に、前回欠席された章番号をご記入ください。 ⑤ ①～④以外の場合 90,000円。 ※研究会の役員からの紹介割引適用の場合は、60,000円となります。（備考欄に紹介者の役員氏名を記入ください） ← 「原賀康介紹介」とお書き下さい。 ※当研究会非会員の受講者は、継続的に最新の接着技術を習得いただくために、講座受講後と次年度は、研究会で開催される研究講演会に無料で参加いただけます。（次年度以降の研究会入会は任意。） ■テキスト ： pdfファイルのみとなります。 ■詳細および受講申し込み方法 構造接着・精密接着研究会のホームページ をご覧ください。 ■申し込み締切日 ： 2025年10月22日(水) ■問い合わせ先 一般社団法人日本接着学会 構造接着・精密接着研究会 事務局 TEL: 045-414-2072 / FAX: 045-972-8887 E-mail：mailto:jimu@struct-adhesion.sakura.ne.jp |
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