≪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

　＜第64回＞　　　＜前回第63回分＞はこちら　＜次回第65回分＞は未掲載

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pdfファイル版（第1回～第56回）販売のお知らせ

・＜接着・原賀塾＞の 第1回から第56回（第1章～第14章） を読みやすくまとめた「pdfファイル版」（A4カラー版　全304ページ、図表322点）です。
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15．接着剤の種類、特徴と使用上の注意点

15.4　代表的な接着剤の特徴、使用上の注意点

（２）エンジニアリング接着剤

　＜エンジニアリング接着剤＞には明確な定義がありませんが、筆者は「接着の硬化機構、作業性、機能・特性などに特異な特徴を持ち、工業製品の組み立てに広く用いられる接着剤」と考えています。エンジニアリング接着剤としては、嫌気性接着剤、光硬化型接着剤、瞬間接着剤（シアノアクリレート系接着剤）、シリコーン系接着剤、変成シリコーン系接着剤、粘着テープ（感圧接着テープ）などがあります。

(2-1)　嫌気性接着剤

　嫌気性接着剤はアクリル系接着剤の一種です。反応の仕方については、＜第59回＞の「15.3 接着剤の固化（硬化）の方式と注意点」の「（６）酸素の遮断と活性金属への接触による硬化」で説明してあるので、参照ください。

①　嫌気性接着剤の特徴

　・一液型で使いやすい。

　・室温で短時間に硬化する。

　・接着剤中に蛍光染料が添加してあるものも多く、ブラックライトを照射すると光るため、塗布状態や破壊後の状態（接着剤の拡がり方、凝集破壊か界面破壊か）の確認がやりやすい。

　・浸透性の高いものも有る。

②　嫌気性接着剤の使用上の注意点

　・不活性材料では硬化しません。不活性材料を接着する場合は、プライマー、アクチベーター、アクセラレーターなどと呼ばれる硬化促進液を併用する必要があります。

　　活性材料と不活性材料については、＜第59回＞の「15.3 接着剤の固化（硬化）の方式と注意点」の「（６）酸素の遮断と活性金属への接触による硬化」で述べましたが、以下に再度記載します。

　　【活性材料】

　　　鋼、銅、黄銅、リン青銅、アルミ合金、チタン、ステンレス、ニッケル、マンガン、コバルト、（亜鉛）、（銀）など

　　【不活性材料】

　　　純アルミ、マグネシウム、金、（亜鉛）、（銀）、

　　　アルマイト処理、クロムめっき、クロメート処理、リン酸塩被膜、

　　　ゴム、ガラス、セラミック、プラスチック、

　　　多孔質材料、など

　・プライマー（アクチベーター）は塗りすぎてはいけません。

　　不活性材料を接着する時には、不活性材料の表面に、接着前にプライマー（アクチベーター）を塗布します。ただ、プライマーは、図15-31に示すように、塗りすぎると接着強度が低下します。これは、図15-31（右）に示すように、プライマーの分子同士の結合力が弱いため、厚く塗布するとプライマーの分子間で破壊するためです。市販されているプライマー（アクチベーター）の液を刷毛などで塗布すると、一般に塗りすぎの状態になります。購入したプライマー（アクチベーター）を溶剤で10倍から40倍程度に希釈した液を使えば、刷毛などで塗っても溶剤乾燥後に表面に残るプライマー（アクチベーター）の量は減少するため高い接着強度を得ることができます。ただし、希釈したプライマー（アクチベーター）では、溶剤乾燥後に表面に残る成分の量が少なくなるため、硬化速度は若干遅くなります。

　・プライマー（アクチベーター）と接着剤が接触すると、硬化が速くなるので、位置合わせや貼り合わせがやりにくくなることがあります。

図15-31　嫌気性接着剤のプライマー（アクチベーター）は塗りすぎてはいけない

　・接着部の構造や作業プロセスに対する許容範囲が狭いので、事前に最適化検討が必要です。

　・洗浄剤の残渣により硬化不良を起こすことがあります。特に水洗浄では硬化不良が生じやすいようです。

　・接着層が厚くなると硬化速度は遅くなります。

　・接着層の厚さが0.1mm 以上になる部分はほとんど硬化しません。

　・表面がポーラス（多孔質）な被着材料では硬化不良が生じやすい。

　　肉眼ではポーラスに見えない面でも硬化不良が生じることがあります。

　・被着材料の種類により、硬化速度や最終強度（硬化性）が変化します。

　・油面接着性に劣ります。

　・空気に触れるはみ出し部分は硬化しません。

　　はみ出し部を硬化させるには、光硬化併用タイプ、熱硬化併用タイプ、湿気硬化併用タイプなどを使用します。

　・貼り合わせ時に空気を巻き込むと硬化不良が生じやすくなります。

　・十分な強度を出すには加熱が必要となる場合が多い。

・小分けする時はポリエチレン容器を使用して、入れ目は半分までにします。

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【セミナー目次】

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　　第1章　⾼信頼性・⾼品質接着の作り込みの必須条件と開発段階で達成すべき目標値

　　第2章　接着のメカニズムと目標値達成のための方法

　　第３章　接着の機能・特性を損なう「内部応力」の発生メカニズムと影響諸因子、低減法　

　　第4章 接着剤の種類と特徴、使⽤上の注意点

　　第5章  設計、施⼯、管理のポイ

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　　第1章　接着耐久性　劣化のメカニズムと長期経時変化の推定法

　　第2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3章　設計許容強度と接着部の必要強度、必要Cv値を簡易に見積もる『Cv接着設計法』

　　第4章　最適設計のための耐用年数経過後の安全率の裕度の定量化法

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(2-2)　光硬化型接着剤

　反応の仕方については、＜第59回＞の「15.3 接着剤の固化（硬化）の方式と注意点」の「（７）光照射による硬化」で説明してあるので、参照ください。

　種類としては、アクリル系、エンチオール系、エポキシ系、シリコーン系などがあります。

①　光硬化型接着剤の特徴

　・一液で光を当てるだけで硬化する。

　・短時間で硬化する。

　・透明性に優れるものが多い。

　・屈折率を制御したものもある。

②　光硬化型接着剤の使用上の注意点

　・透明で光を透過する被着材料にしか使用できません。

　・透明でも紫外線を透過しない材料（紫外線吸収剤が入ったポリカーボネートやコーティングされたガラスなど）には、可視光硬化型接着剤を用いる必要があります。

　・厚い部品やコーティング、吸光剤などが添加された部品では、接着面に届く光の強度が弱くなるので硬化時間が長くなります。被着材透過後の照射強度を測定して、照射時間を決めて下さい。

　・接着層が厚い場合は、入射光側は速く硬化し、反対側は硬化が遅れるため、硬化状態に差が生じます。

　　以前、1ｍ角程度のガラスに挟まれた10mm以上の縦面の隙間に低粘度のUV硬化型接着剤を流し込んで硬化させたことがありました。ところが、硬化むらが生じて透過象が歪んで見えるという不具合が生じました。原因を調べたところ、光が当たりやすい入射光側表層部で反応熱で接着剤の温度が上昇して、接着層全体で温度むらが生じて接着剤に対流が生じて流れながら硬化していることがわかりました。対策としては、UV強度を非常に低くして反応熱の発生を抑えながらゆっくり硬化することで解決できました。

　・接着剤が染みこんで光が当たらない部分は硬化しない。

　　熱硬化併用タイプ、嫌気硬化併用タイプなどを用います。

　・空気に触れている部分は表面硬化性が悪く、べたつきが残りやすい。（特にアクリル系）

　　表面硬化性を上げるためには、接着剤の硬化波長（365nm程度）より短波長の紫外線照射が効果的です。単一波長のLED照射器ではなく、マルチ波長の照射器や水銀ランプ、メタルハライドランプなどが適当です。

　・エポキシ光カチオン重合型接着剤は、水分や塩基性物質により硬化不良を起こしやすい。

　・エポキシ光カチオン重合型接着剤は、硬化の途中で触媒から酸が発生するため、腐食性に注意が必要です。

　・高強度の光で短時間に硬化させると、硬化過程での応力緩和ができないため、硬化収縮応力が大きくなり、光学部品などの特性が低下しやすくなります。できるだけ低照射強度でゆっくりと硬化させるようにしましょう。

　途中までは高強度の光で、途中から光の強度を落として硬化させる二段階硬化も有効です。

　・強い光で短時間に硬化させると、反応熱により接着剤の温度が急激に上昇して、部品の変形・歪み・位置ずれを生じやすくなります。

(2-3)　瞬間（シアノアクリレート系）接着剤

　反応の仕方については、＜第59回＞の「15.3 接着剤の固化（硬化）の方式と注意点」の「（５）接着面に付着している水分との反応」で説明してあるので、参照ください。

①　瞬間（シアノアクリレート系）接着剤の特徴

　・一液で秒単位の短時間で硬化する。

　・接着がしにくい各種のプラスチックにも優れた接着性を示すものや、プライマーの併用でポリエチレンやポリプロピレン、フッ素樹脂を接着できるものもあるなど、難接着性材料の接着にも効果を発揮します。

　・低粘度のものが多く、浸透接着ができる。

②　瞬間（シアノアクリレート系）接着剤の使用上の注意点

　・大物部品の接着には不適。

　・被着材表面の吸着水と反応して硬化するため、湿度によって硬化速度が変化する。

　・接着層の厚さが0.1mm 以上になる部分は硬化しにくい。

　・瞬間接着剤には溶剤的作用もあるので、未硬化の接着剤が残っていると、プラスチック部品の溶解やクレージング（ひび割れ）を起こすことがある。（特にアクリル、ポリカ、ポリスチレンなど）

　・はみ出し部は硬化しにくい。

　・接着部周辺で白化現象が生じやすい。

　　＜白化現象＞は、接着部の周辺にはみだした未硬化の接着剤の分子（シアノアクリレートモノマー）が空気中に揮散し、空気中の水分と反応して粉末状になり、落下して雪が積むように積み上がって白く見える現象です。粉末状なので拭き取れば除去できます。

　　白化を防ぐためには、まず、接着剤の塗布量は最小限にとどめ、低白化タイプや無白化タイプを使用します。それでも不十分であれば、はみ出し部をUV硬化させるUV硬化併用タイプなどを用います。

　・油面接着性はない。

　・硬化物は硬く、もろいものが多いためはく離や衝撃に弱い。

　・一般に耐湿性に劣る。

　・高温では劣化しやすい。

　・空気中の水分と反応するため、一旦開封すると、再度封をしても保管可能期間はかなり短い。（1 週間以内の使用が望ましい）

　・医療用にも使われるほど皮膚に付着しやすい。

　・繊維の手袋などに染み込むと、水分と急激に反応して高熱を発し（100℃以上になることもあります）、やけどする危険性がある。廃棄のために、紙などに染みこませる時も注意のこと。

　次回は、シリコーン系接着剤・シール材、変成シリコーン系接着剤（弾性接着剤）・シール材、粘着剤（感圧接着剤）について述べます。

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