金属用接着剤漫談　その発展状況

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この投稿は最後にqhyhxjlによって2015-11-27 16:39に編集されました。金属は最も広く利用されている構造材料の一種で、その接続方法にはリベット接合、溶接、はんだ付け、ねじ接合などがあります。合成接着剤は金属材料に対して優れた接着力を持つため、第二次世界大戦時から金属用接着剤が使用され始めました。しかし、過去には常に懸念や不安が存在し、高強度で耐高温性、耐久性に優れた総合的な性能を持つ接着剤が開発されなかったため、金属用接着剤の工業分野における利用割合はそれほど高くありませんでした。 今日、金属用接着剤は徐々に広く認知されるようになってきています。金属用接着剤は、金属部品の欠陥修復や損傷補修においてより優れた効果を発揮し、一般的な金属加工法では比較にならない。また、溶接のように高温加熱による構造変形や結晶組織の変化が起こらず、リベット接合やねじ接合のように穴あけや嵌合による応力集中や強度低下も生じない。さらにはろう付けのように異なる金属との接触による電気化学的腐食もないため、広く利用されている。 〔1)構造用接着　構造用接着は、長時間にわたる負荷や大きな応力に耐える物体の接着に用いられ、一体化した構造材料を形成するものであり、例えば航空機の複合ハニカム構造を接着する際には、熱硬化性樹脂とゴムの混合物からなる接着剤が使用される。 (2) 高低温耐性 通常、接着剤は150℃以下の温度に耐えられる。エポキシ・フェノール樹脂接着剤は175～260℃の範囲で使用できる。ポリアミドは227℃で3000時間使用可能で、316℃でも弾力性を保ち、ステンレス鋼やチタンを接着するため、航空宇宙業界や電子工業で利用される。しかし、真に高温度に耐えられるのは無機接着剤であり、例えば日本電気化学工業の単成分セラミック接着剤は、150℃で焼結硬化させるだけで1300℃という高温度に耐えることができる。超低温用接着剤として最も広く使われているのはポリウレタンで、これは-196℃でも非常に高い強度と靭性を維持できる。適切な改質剤を加えることで、構造用の接着にも利用できる。改質エポキシは極低温構造用の接着にも使用でき、「Epon951」ナイロン改質エポキシの連続使用温度範囲は-251～149℃で、低温下で4時間経過した後の引張強度は42.7MPaである。 (3)水中接着 水中接着は大きな将来性を持つ新しい工法であり、水中用接着剤のほとんどは二成分型のエポキシ樹脂で、15℃以上で硬化させる必要があり、時間は約半日かかる。水中での接着は**においても重要な役割を果たし、例えば監視装置や**を敵の水中機器や軍艦に接着して付着型の時限魚雷を作成したり、損傷した艦船の緊急修理を行ったりすることもできる。 (4)瞬間硬化 シアンアクリレートを主成分とする瞬間接着剤は、1950年代後半に登場して以来、その用途が着実に拡大している。その最大の特徴は、接着速度が速いこと（秒単位）であり、接着強度も高い。6.45c㎡の接着面積で支えられる引っ張り力は、小型車を持ち上げるのに十分である（「一滴の接着剤に千斤の力がある」と言われる）。また、硬化時に加熱や加圧が不要で、外部からの触媒も必要ないため、連続生産ラインの発展に大きな貢献を果たした。 (5)液体シール　ある種の金属用接着剤は常温で流動性のある液体であり、機械の接続部に塗布すると弾性のある薄膜を形成して通常のガスケットに代わり、さらに優れたシール性能を発揮するため、液体ガスケットと呼ばれる。液体シーリング接着剤には、ゴム系、樹脂系、および油改質型がある。自動車のバルブカバー、オイルパン、後軸カバー、トランスミッションカバーなど、形状が不規則な接合面の密封接着に広く使用されます。 明日のテーマは、金属用接着剤の「今後の発展方向」です。