岩谷住建株式会社

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接着

接着について

【複合化】において切り離すことの出来ない接着について、すべてを網羅することは不可能ともいえる作業であるが、当社は昭和41年会社設立から40年以上にわたって培った経験と接着剤メーカー様の協力により、お客様がご使用される材料や用途に合わせて、的確な接着剤を選定し対応させていただいております。

そこで簡単ではありますが、下記に接着の基礎知識として接着剤及び接着方法等をご紹介させていただきます。

 

接着の定義

国際標準化機構(ISO)で述べられている接着の定義は『2つの面が化学的な、あるいは物理的な力、あるいはその両者によって、一体化された状態』とあるので、接着剤は『接着により2つ以上の面(2個以上の物)を一体化することが出来る材料』ということになります。
接着剤によって接着される材料は一般的に「被着材」「被着体」などと呼ばれています。

 

接着剤の機能

接着剤は本来、物と物とを接合させるのが基本機能です。

しかし最近では硬化方法や接着スピードに多様性が求められ単に二つ以上のものを『くっつける』という機能だけでなく、導電性・絶縁性・耐熱性・弾性など様々な機能を実現する《機能性接着剤》が数多く登場しており、接着という本来の機能に付加的機能を与え、多機能化しており、益々増えていくことと思われます。

これらは今後の製品開発においても重要な要素となり、皆様のお役に立つ事でしょう。
当社でも制振性の機能を持った接着剤を使用した製品も製造させていただいており、常に新しい分野への開拓を忘れません。

 

接着剤の種類

接着剤の種類は世間に出回っている数が数千とも数万とも言われており、その中から最適なものを選択するという事は至難の業です。
まずは一般に知られている分類方法をみていきましょう。

 

【1】接着剤の主成分による分類

 

接着剤の機能

 

*1:熱可塑性樹脂・・・ある温度以上で軟化、流動する樹脂のこと
*2:熱硬化性樹脂・・・加熱すると重合を起こして高分子の網目構造を形成し、硬化して元に戻らなくなる樹脂のこと

【2】固化の仕方による分類

A:乾燥固化型・・・ 接着剤中に含まれる水分や溶剤が蒸発し、固化するもの
B:化学反応型・・・ 主剤と硬化剤との混合、空気中の水分との化学反応、空気の遮断(嫌気硬化)や紫外線照射(UV硬化)により固化するもの
C:熱溶融型・・・ 常温では固形であるが、熱を加える事で液状となり、放冷によって固化するもの
D:感圧型・・・ いつまでも固化せず、粘着性を保持しているもの。(代表例:粘着テープ)

 

接着剤の比較

耐久性

 

初期硬化速度

 

コスト

耐久性 接着剤系統










弾性系
熱硬化性樹脂系
エラストマー系
熱可塑性樹脂系
瞬間系
ホットメルト系
エマルジョン系
(木材同士を省く)
 
硬化
速度
接着剤系統











瞬間系
ホットメルト系
2液常温硬化樹脂系
熱硬化性樹脂系
エラストマー系
熱可塑性樹脂系
弾性系
エマルジョン系
(木材同士を省く)
 
kg当り
コスト
接着剤系統 固形分
















瞬間系 100%
弾性系 100%
2液常温硬化樹脂系 100%
熱硬化性樹脂系 80~
100%
ホットメルト系 100%
エラストマー系 30~
50%
熱可塑性樹脂系 20~
70%
エマルジョン系 30~
70%

 

難接着材料(つきにくいもの)

接着しにくい材料の事。多くは高分子材料の中で特定の物。
金属類でもアモルファス金属やチタン等接着しにくい材料が沢山あります。

 

  接着が困難な材料 接着しにくい材料
プラスチック ポリエチレン
ポリプロピレン
テフロン  etc
ポリアセタール
ナイロン
各種 エンジニアプラスチック etc
ゴム フッ素ゴム
ブチルゴム etc
シリコンゴム
EDPM(エチレン・プロピレンゴム)
TPE(熱可塑性エラストマー) etc

 

表面処理

良好な接着性能を得るためには、適切な接着剤を選ぶことはもちろん、前準備や塗布方法、被着材の表面処理も大切です。表面処理を確実に行うことで接着不良の原因を取り除く事が出来るからです。表面処理の目的は次の3つがあげられます。

1、表面に付いた異物を取り除く
・水分の除去
・ゴミの除去
・金属サビの除去
・油分の除去
・塗料の除去
・離型剤の除去

2、接着強さを増すために、被着材の表面を変化させる
3、接着面積を増加させる

・プライマー処理
被着材の材質自体が弱く、充分な強度が得られない時や、接着剤の親和性の不足で強度が得られない時にプライマー処理をして被着材の表面強度を補強したり、表面を改質して接着効果を上げる役割があります。

・難接着材料の処理法
ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン、フッ素樹脂は接着しにくい被着材です。
主にプラスチックの表面改質に用いられる処理として、紫外線照射処理、コロナ放電処理、プラズマ処理などがあります。

・紫外線照射処理
エネルギーの強い短波長の紫外線を利用する方法ですが、プラスチック の種類によって、紫外線の吸収度が違いますので確認が必要です。

・コロナ放電処理
固定電極と誘電体でカバーされた設置ロール間に高周波の高電圧を印加し、発生するコロナ放電の中をプラスチックを通過させて処理する方法です。
表面にカルボニル基等の極性基が生成され、濡れ性が向上する事になり、活性化された状態では接着力が驚異的に増加するが、時間経過と共に元の状態に戻ります。

・プラズマ処理
真空下で処理ガスを用い、グロー放電により表面改質により表面積を増加させる。

 

接着剤塗布

塗布方法と塗布量
塗布の方法は接着剤の種類、接合部の形状、大きさ、被着材の材質、表面の粗さによって色々な 方法がとられます。

塗布量は被着材の種類とその塗布面の粗さで異なり、あまり厚く塗ると表面にしみ出し、少なすぎると吸い込みによる欠膠*3(けっこう)をつくり、接着不良に繋がります。
多孔質な接着面ほど充分に、粗面は平滑面より多めに、又は両面に塗布して対応します。

*3:欠膠とは接着剤の塗布量が不足した場合や被着材に接着剤が浸透しすぎて、接着剤層の形成を欠いた状態。

塗布方法
・全面塗布
ハケ、ブラシ、ハンドローラー、スプレーガン、フローコーター、ロールコーター等が被着材の全面に均等に塗布する最も一般的な方法です。
平面に広く塗布するにはロールコーターでの塗布が最も適している。

・クシ目ゴテによる塗布法
コンクリート、木材、床面、タイルなど、特に表面が粗く、ハケ塗りでは 欠膠を生じる恐れのある場合や高粘度品を広い範囲に塗布する方法です 。
クシ目の形状やクシの角度によって塗布量が調節出来ます。

・部分塗布
点状塗布(ダンゴ貼り)と辺状塗布(格子状塗布)があり、接着剤の使用量が少なくてすむうえ、施工時間が短縮出来ます。点状塗布はペースト状接着剤を使用し、格子状塗布はゴム系接着剤を使用することが多い。

・片面塗布と両面塗布
通常は片面であるが、合成ゴム系に代表されるコンタクト型は両面塗布をします。
被着材の両面に塗布後、溶剤を揮散させてから貼り合せて圧締します。
揮散が不充分な状態で貼り合せると、初期接着強さが弱くなり、特に溶剤の 吸い込みのない材料(金属など)では、いつまでも乾燥せずに充分な接着強さが得られません。

 

堆積時間(接着剤を塗ってから重ね合わせ、圧締するまでの時間)

・開放堆積時間(オープンアッセンブリータイム)
貼り合せるまで塗面を開けたまま、水分や溶剤を揮発(蒸発)させる時間をいいます。
合成ゴム系のようなコンタクト型接着剤は両面塗布後、必ず一定時間乾かしてから貼り合せ、圧締します。

・閉鎖堆積時間(クローズドアッセンブリータイム)
貼り合せ面を重ね合わせて圧締出来る状態で堆積しておく時間をいいます。
冷圧の場合は 塗布後早めに貼り合せます。
熱圧の場合、一定のクローズドアッセンブリータイムを置くか、 オープンタイムをとり、乾かしてから圧締します。これは水分や溶剤が急激な加熱で発泡したり 接着剤が吹き出す事を防ぐためです。

 

圧締(接着剤を塗って貼り合せ、均等な圧力を加え圧着する作業)

紙、布、ビニルフィルムのような薄いものは手で押さえるか、ハンドローラーで圧延するだけで、 特別な圧締はいりません。合成ゴム系のコンタクトセメントは、両面塗布乾燥後強く圧着すると すぐに接着します。

圧締方法
1.おもし、緊結または支持
おもし、仮釘、かすがい、ゴム・ひも、クサビ、粘着テープ、支持棒などを使用

2.らせん冶具
ボルトナット方式による締めつけで圧締するのが一般的。
はたがね、クランプやターンバックルは大型のフラッシュパネルなどの圧締に用いられる。

3.プレス装置
手動または機械式、そしてモーターにより油圧や水圧、空気圧を掛けるプレス機

4.ロールプレス
塗布、貼り合せ、圧締、乾燥を機械化して連続的に作業を行い、上下間2本のロールを通す圧締方法

 

接着強さの因子

安定した接着剤強さを得るには様々な条件を加味し、最適な方法を選択する必要がある。 以下の因子が接着強さに影響を及ぼすと考えれらます。

接着剤の因子
・接着剤の選択(種類)
・不揮発分、粘度
・混合比
・塗布量

被着材の因子
・種類と組合せ
・強度、比重
・含水率
・膨張
・収縮率
・前処理(接着面の状態)
・被着材の温度

接着条件の因子
・接着・養生時の温度と湿度
・開放堆積時間(オープンアッセンブリータイム)
・閉鎖堆積時間(クローズドアッセンブリータイム)
・圧締力(荷重・方法)
・圧締
・解圧
・養生時間


*コニシ(株)「接着剤読本」、セメダイン(株)「接着剤基礎知識」より一部抜粋