スリーボンド・テクニカルニュース
平成 3 年 12 月 20 日発行

構造用接着剤とエンジニアリング接着剤
はじめに構造用接着剤１)２)とは、「長時間大きな荷重がかか車両、エレクトロニクス、建築、土木および宇宙産っても接着特性の低下が少なく、信頼性の高い接着業分野に利用され、先端技術をリードする複合材の剤である」と接着用語（JIS K6800）で定義されて接合材として用途開発が検討されている。

いる。

また、エンジニアリング接着剤も構造用接着剤に構造用接着剤が、日本で工業用として本格的に応分類されている。エンジニアリング接着剤とはスペ用されたのは、1960 年頃より使用された自動車のシャリティ接着剤で、高性能な構造強度を発揮するブレーキライニング用である。当時、ブレーキシュ常温硬化で無溶剤液状反応型接着剤であり、エポキーとライニングは、リベットで接合していたが、現シ、変性アクリル、嫌気性、シアノアクリレート、在では乗用車のすべてのブレーキライニングは、接ウレタンおよびシリコーンの六種類である。本稿で着剤にて接着接合されている。海外では、1930 年

は、構造用接着剤の種類、特徴、用途および新規に代より航空機への応用が検討され、第二次大戦では開発した室温硬化型エンジニアリング接着剤につ英国や米国をはじめとして多くの国々が航空機へいて紹介する。

利用している。今日では、構造用接着剤は、自動車、目次

はじめに･･････････････････････････････････････1

４−３．嫌気性構造用接着剤･･･････････････････････7

１．構造用接着剤の特長････････････････････････2

４−４．シアノアクリレート･･･････････････････････8２．構造用接着剤の種類････････････････････････2４−５．ウレタン･････････････････････････････････9３．加熱硬化型一液性エポキシ系接着剤の性能････3

４−６．シリコーン･･･････････････････････････････9

４．エンジニアリング接着剤の種類と性能････････4５．構造用接着剤とエンジニアリング接着剤の応用･････9４−１．エポキシ系接着剤････････････････････4

５−１．構造用接着剤の応用･･･････････････････････9４−２．変性アクリル、第二世代アクリル系

５−２．エンジニアリング接着剤の応用････････････10

接着剤(SGA)････････････････････6

おわりに･･････････････････････････････････････････1036

１．構造用接着剤の特長
構造用接着剤が溶接、リベット、ボルトなどの代替として③シール作用がある
連続膜を形成して接合部をシールする。

利用されているのは、次にあげるような利点があるからであ④表面が平滑で美観が良いる。

リベット、ボルトの突出、溶接による肉盛りがない。

①異種材料の接合ができる
溶接は異種材料の接合ができないが、接着接合は金属とガラス、金属と FRP などを接合できる。

更に、接着物の重量が軽くなり、軽量化に対応できる。
⑤電気絶縁性がある
接着剤は電気絶縁層となり、異種金属の接触によって生②応力を均一に分散させることができる
リベット、ボルトなどは、接合部に応力集中するが、接じる電解腐蝕を防止する。

着接合は面接合であるから応力は均一に分散するととも⑥接着耐久性に優れている
接着性、耐熱性、耐薬品性などの耐久性に優れている。に振動による材料疲労が少なく、疲労強度も増大する。また、振動を減衰し騒音を防止する。

２．構造用接着剤の種類
構造用接着剤は、剪断、剥離、曲げ、対クリープ性などのる複合型接着剤の種類と硬化条件を示す。代表的な複合型接接着性能のほか、耐熱性、耐水性、耐薬品性などを要求され着剤は、ビニル−フェノリック、ニトリル−フェノリック、るので熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂や合成ゴムを配合した複エポキシ−フェノリック、ナイロン−エポキシ、ニトリル−合系が中心で加熱硬化により強力な接着強度を発揮する。わエポキシなどである。硬化条件は、180〜200℃で加熱加圧接が国では、構造用接着剤としての試験規格が制定されていな着されている。用途は航空機用のほかディスクパット、クラいので、ここでは米国連邦規格 MMM-A-132A(航空機構造用ッチフェーシングのような自動車部品に用いられている。

接着剤試験規格)を表 1 に示す。表 2に表 1 の区分に対応す

１）

表1

航空機構造用接着剤の要求性能（MMM−A−132A）

試験項目

Type Ⅰ試 験 条 件Class 1

Class 2

Class 3
211
141

193

193

193

24℃
82℃

10min

149℃

10min

158

141

141

149℃

192h

158

141

141

260℃

10min

130130

260℃

192h

−55℃

10min

193193

70387

49℃、95〜100％RH30 日後、浸液 7 日後

246
141

Type Ⅳ強(kgf/cm２)

387

Type Ⅲ引 張 剪 断度

193

Type Ⅱ

24℃

246

316

228

193

193

193

176

228

193

193

176

176

24℃

(kgf/25mm)

239

ブリスタ検出24℃(kgf/cm２)

316

228

24℃

クリープ破壊24℃ 112kgf/cm２
Type Ⅰ‑82℃ 112kgf/cm

193

316

T 形剥離強度
疲 労 強 度211

53kgf/cm２で 10６サイクル
192h で最大変形 0.381mm
２192h で最大変形 0.381mm

Type Ⅱ、Ⅲ‑149℃ 56kgf/cm２
Type Ⅳ‑260℃ 56kgf/cm２

192h で最大変形 0.381mm
192h で 最 大
変形 0.381mm＊ADHESIVE、HEAT RESISTANT、AIRFRAME STRUCTURAL、METAL TO METAL (1982‑11‑22)

2

表2性

航空機構造用接着剤の種類と硬化条件

能接着剤の種類

硬化条

件℃hkgf/cm２

ナイロン−エポキシ

180122変性ニトリル−エポキシ

12010.5〜3.03ビニル−フェノリック

180214Ⅱ

ニトリル−フェノリック

180
13Ⅲ

ニトリル−フェノリック

Ⅳ

エポキシ−フェノリック

0.5

3

1.5

3〜14TypeClassⅠ

1（系統）

180

エポキシ−フェノリック
ポリイミド

260〜370３．加熱硬化型一液性エポキシ系接着剤の性能
一般工業用分野での接着剤の開発は接着強度と耐熱性の向性、耐薬品性などに優れているので自動車、車両への利用、上と硬化温度の引下げに向けられ、上記の複合系に代ってエまた、電気的特性も優れているので電気、エレクトロニクス

ポキシ系が主力になってきた。

関係に応用されている。小型モータにおけるフェライトマグ

エポキシ樹脂は、エピ−ビス型のほかポリエーテル型のジネットとめっき鋼板の接着に 120℃、1 時間硬化のエポキシグリシジルエーテル、ダイマー酸ジグリシジルエステル、ウ系接着剤が用いられているのは、その一例である。一液性でレタン変性、ニトリル変性など種々のエポキシ樹脂がある。

あることのメリットは、二液混合型のような計量、混合の必いずれも分子中にエポキシ基が二つ以上あり、ポリアミンや要性やポットライフ（可使時間）の制約がなく、安定した高ポリアミドなどの室温硬化型硬化剤と組合わせるほか、三フ品質が得られることにある。表 3 は、加熱硬化型一液性エポッ化ホウ素アミン錯化合物、ジシアンジアミド、有機酸無水キシ系接着剤（Three Bond 2247）の性能を示している。

物、二塩基酸ジヒドラジド、イミダゾール、ジアミノジフェ

以上に述べたように構造用接着剤は、ポリマーアロイ系のニルスルホンなどの加熱硬化型硬化剤と組合わせて使用され複合型接着剤ないし変性エポキシ系で、加熱硬化タイプが主ている。加熱硬化が可能な部品や部位には一液エポキシの利流である。しかし、加熱が好ましくない材料では常温硬化す用が多い。

る接着剤が望まれている。化学反応によって常温硬化する広義の構造用接着剤をエンジニアリング接着剤という。

エポキシ樹脂は、剪断接着強度、クリープ接着強度、耐熱表3

一液性加熱硬化型エポキシ系構造用接着剤（Three Bond 2247）

試験項目

試験条件

試験結果

25℃

29.4{300}

100℃

26.5{270}120℃

10.8{110}150℃

5.9{ 60}200℃

0.5{25℃

5.5{14}引張剪断接着強度
２MPa {kgf/cm }5}

T 型剥離接着強度
kN/m {kgf/25mm}
硬化条件

120℃×30 分

軟鋼板同志

3

４．エンジニアリング接着剤の種類と性能
構造用接着剤とエンジニアリング接着剤の種類と性能の相反応型接着剤であり、一液エポキシおよびフィルム状を除く対比較を表 4 に示す。エポキシ、変性アクリル、嫌気性、シと常温硬化型で、かつ速硬化タイプのものが多い。以下に、アノアクリレート、ウレタンおよびシリコーンの六種類があエンジニアリング接着剤の種類と性能を示す。

る。共通する特長は無溶剤、液状（エポキシフィルムを除く）
、
表4

エポキシ

性質
一二液性

一液性

フィルム

アクリル

嫌気性

シアノアク
リレート

ウレタン

シリコーン
5性

−

44−

55−

常 温 速 硬 化 性

2−41−31−35452−43

加 熱 速 硬 化 性

42−42−4−−−2−4−

作液

構造用接着剤とエンジニアリング接着剤の相対的性質

業

寿命2−3442112−4355521145

表面処理の必要性

2−42−42−44422−33

接着

強度

3−43−53−5422−32−31剥離

強度

1−41−41−432144

間 隙 充 て ん 性

耐熱性

2−43−53−5321−21−34耐

水性

3−43−53−54

11−2213351−20030

は ん 用 性
55532
Rating：5=exceptinal、4=very good、3=good、2=fair、1=poor、0=very poor
出 典：C、L、Mahoney；Adhesive Age 29(6)13-18 1986

241

大 表 面 積 接 着

４−１．エポキシ系接着剤①

常温硬化型エポキシ系構造用接着剤（Three Bond 2087）
常温硬化型エポキシ接着剤は一般に二液性で、使用直前に主剤と硬化剤を所定比率で混合し、塗布し、接着する。主剤は一般にビスフェノール A のジグリシジルエーテル樹脂が用いられ、組合わせる硬化剤によって硬化速度や接着性能が変化する。
Three Bond 2087 は二液性の常温硬化型エポキシ系構造用接着剤である。硬化剤に変性ポリアミドを用いることにより、硬化物は剥離や衝撃に強く、従来品の T 型剥離強度が 0.4kN/m{1kgf/25mm}未満であったのに対し、2kN/m{5kgf/25mm}と 5 倍以上の T 型剥離強度を示している。常温硬化であっても加熱硬化と同等の性能を発揮する。図 1、表 5 に Three Bond 2087 の接着強度の温度依存性や各種材質との接着性を示す。
図14

Three Bond 2087 の接着強度の温度依存性

表5
被着材

剪断接着強度被着材

MPa {kgf/cm２}
剪断接着強度

硬質塩ビ

2.9＊{ 30}

PPS

5.9{ 60}

6.6 ナイロン

2.0 { 20}PET

5.8{ 59}

ABS

3.7 { 38}

軟鋼

26.0{265}

ポリアセタール

1.2 { 12}銅24.5{250}

ポリスチレン

2.8 { 28}真鍮

24.5{250}PC

7.9＊{ 80}

クロムメッキ鋼板

20.6{210}

アクリル

1.7 { 17}

アルミニウム24.5{250}

フェノール

13.7＊{140}ステンレス

24.5{250}

FRP(ポリエステル)

11.8＊{120}

亜鉛メッキ鋼板

19.6{200}

硬化条件②Three Bond 2087 による各種材質の接着性

25℃×24 時間*材料破壊る。エポキシ樹脂を柔軟な成分で IPN 化してあるので、硬化エポキシ系弾性接着剤
エポキシ系弾性接着剤は、従来の常温硬化型二液性エポキ物の伸びが 100〜200％あり柔軟性に富む変性エポキシであ

シ系接着剤とは違い、発生する内部応力を接着剤層で緩和さる。表 6、7 にエポキシ系弾性接着剤（Three Bond 3951）

せることにより、接着性能の経時変化を少なくし、耐久性をの性能を示す。

向上させるという新しい概念に基づいて生まれた接着剤であ

表6硬度

Three Bond 3951 の硬化物の物性（ショアーA）

76

引張強度

7.8MPa{ 80kgf/cm２}

伸び率150％剪断接着強度（Fe/Fe）

9.8MPa{100kgf/cm２}

剥離強度（Fe/Fe）

3.1kN/m{8kgf/25mm 幅}
3.0×1013Ωcm

体積固有抵抗硬化条件

25℃×7 日表7

被着材

Three Bond 3951 の各種材質に対する接着強度
剪断接着強度被着材

MPa {kgf/cm２}
剪断接着強度

硬質塩ビ

5.5 {56}

PPS

4.9＊{ 50}

6.6 ナイロン

4.2 {43}

PET

6.9 { 70}ABS

7.2＊{73}

ジュラネックス

5.9 { 60}

ポリスチレン

4.9 {50}

軟鋼

9.8 {100}PC

5.9 {60}

銅

6.9 { 70}

ポリエステル

8.8 {90}

アルミニウム10.8 {110}フェノール

8.5 {87}ステンレス鋼9.8 {100}

硬化条件

25℃×7 日*材料破壊

5４−２．変性アクリル、第二世代アクリル系接着剤（SGA）
アクリル系構造用接着剤は二液性ではあるが混合する必要

二液主剤型（Three Bond 3923/3928）とプライマー型（Threeがなく、被着体の片面ずつに接着剤と促進剤を塗布し、圧着

Bond 3920B/3925B）があるが、アクリルモノマーの臭気が欠するだけで速硬化する。セットタイム（固着時間）が 5 分程点である。最近では、低臭気性のもの（Three Bond 3921/3926、度と短く、引張り剪断強度は 19.6MPa{200kgf/cm２}で、T 型3055/3097）も開発されている。表 8、9 は第二世代アクリル

剥離強度が 3.9kN/m{10kgf/25mm}以上とエポキシ並みの性能系接着剤（Three Bond 3923/3928）の性能を示している。

を示す。油面接着可能、耐衝撃性、耐久性にも優れている。
表8Three Bond 3923/3928 の接着強度項
引張剪断強度MPa{kgf/cm２} Fe/Fe

26.5{270}

剥離強度kN/m{kgf/25mm} Fe/Fe

2.8{7}

剥離強度kN/m{kgf/25mm} Al/Al

3.1{8}

衝撃強度

J/m２{kgf･cm/cm２} Fe/Fe

14.7{ 15}

熱間剪断接着強度−30℃

28.4{290}

MPa{kgf/cm２}

25℃

26.5{270}

Fe/Fe

60℃

15.7{160}

硬化条件

表9目

80℃

8.8{ 90}120℃

2.0{ 20}150℃

1.0{ 10}25℃×24 時間

各種被着体の材質と剪断接着強度（Three Bond 3923/3928）
単位：MPa{kgf/cm２}
材質
Fe／Fe

26.5 {270}

Sus／Sus23.5 {240}Al／Al16.7 {170}Ni／Ni18.6 {190}黄銅／黄銅18.6 {190}

Fe／Sus21.6 {220}Fe／Al20.6 {210}Fe／Ni22.5 {230}

Sus／ABS19.6＊{200}ABS／ABS

2.9 { 30}

硬 PVC／硬 PVC

9.8＊{100}

ナイロン／ナイロン

1.0 { 10}PC／PC

14.7＊{150}

アクリル／アクリル

2.9 { 30}硬化条件

6剪断接着強度

25℃×24 時間＊材料破壊

４−３．嫌気性構造用接着剤
空気（酸素）に触れている間は硬化せず、金属の隙間で空によってエポキシ並みの接着強度が得られるようになった。

気が遮断されると重合硬化する一液性室温硬化型接着剤であ

嫌気性接着剤は金属の種類によって硬化速度が異なり、鉄、る。ラジカル重合性のアクリルオリゴマーおよびモノマーに銅、アルミのような活性金属では速く、めっき面のような不レドックス重合開始剤を配合してある。はみだし部分を硬化活性金属では遅くなる。図 2、3 に紫外線硬化型嫌気性構造させるために光重合開始剤を添加した嫌気・紫外線硬化型も用接着剤（Three Bond 3065/3096）の接着強度の耐久性を示ある。当初はネジのゆるみ止めが主用途であったが、構造用す。

接着剤の領域に拡大し、紫外線、プライマー、加熱併用など

図2

Three Bond 3065/3096 の硬化速度

図3

Three Bond 3065/3096 の熱老化性

7

４−４．シアノアクリレート
一般に瞬間接着剤と呼ばれる。シアノアクリレートは、被1797、17X−050）や硬化促進剤（Three Bond 1796）、剥離着材表面に付着している微量の水分を開始剤としてアニオン剤（Three Bond 1795）などもある。耐熱性が耐熱グレード重合し、短時間に硬化する。セットタイムは超速硬化タイプ

でも 130℃程度で、耐久性に劣るといった欠点はあるものの、で 5 秒以下（軟鋼板同士）が実現している。耐衝撃性、高剥小型部品には速硬化・高強度の特性から需要がある。図 4 は離接着性（Three Bond 1735）、低白化性（Three Bond 1721）

高剥離接着性シアノアクリレート（Three Bond 1735）の耐など種類が豊富にある。また、ポリプロピレン、ポリアセタ熱性を示す。また、表 10、11 に難接着材の接着性を示す。

ールやテフロンなどの難接着材プライマー（Three Bond

図4

表 10

Three Bond 1735 の熱老化性Three Bond 1797 を用いての引張剪断接着強度
ポリプロピレン

ポリエチレン

ポリアセタール鉄

ポリプロピレン

4.5＊{46}

3.8＊{39}4.9＊{50}

2.8 { 28}

ポリエチレン−

3.2 {33}

3.6 {37}

2.2 { 22}

ポリアセタール−−

4.6 {47}

3.1 { 31}鉄−−−12.8 {131}材質

材質

接着剤：Three Bond 1741

表 11

＊材料破壊

硬化条件

硬化条件

25℃×24 時間

テフロンの接着（Three Bond 1741／17X−50）

引張剪断接着強度（テフロン、ｔ＝1mm）8MPa{kgf/cm２}

25℃×24 時間

0.95 MPa{9.7kgf/cm２}

４−５．ウレタン
末端にイソシアート基をもつウレタンプレポリマーと活性剥離や衝撃に強いといった特性を示す。しかし、耐熱性が十水素基を含む化合物とから成る二液性の常温硬化型ウレタン分でなく、金属に対する接着性に乏しいため強力な接着を得接着剤は、プラスチックに対する接着性に優れることからるにはプライマーを必要とする。

FRP 構造用接着剤のグレードが上市されている。硬化皮膜は４−６．シリコーン
室温硬化型（RTV）シリコーン接着剤には一液型と二液型

シリコーン接着剤は耐熱性、耐寒性に優れ、熱伝導性にもがある。一液型は湿気硬化タイプで縮合反応によって硬化し、特長をもつが凝集力が低いことから高強度は望めない。硬化

アセトン、オキシム、酢酸、アルコールなどを放出する。金物はゴム状弾性体になるため、熱膨張率の差が大きい被着材

属に対する腐蝕性の問題から一般には脱アセトンや脱アルコの接着に用いられる。表 12 に一成分系室温硬化型シリコーールタイプが用いられ、湿気硬化のため小型電子部品の接着ン接着剤（Three Bond 1220）の性能を示す。などに限られる。これに対し二液型は大面積の接着が可能な付加型である。
表 12

一成分系室温硬化型シリコーン接着剤（Three Bond 1220）

未硬化の特性外観

流動ペースト色ホワイト

粘度 Pa・s(P)(25℃)

50{500}

指触乾燥時間・分(25℃)

5

硬比重(25℃)

1.04

化

硬度(JIS‑A)

27

後引張強度 MPa{kgf/cm２}

2.6{26}の伸び％

450

特引張剪断接着強度(ガラス) MPa{kgf/cm２}

1.0{10}性

低分子シロキサン成分含有率％0.3

電体積抵抗率Ω･cm8×1015

気絶縁破壊強さ kV/mm34

特

誘電率 10５Hz

2.7性

誘導正接 10５Hz

0.0006５．構造用接着剤とエンジニアリング接着剤の応用
５−１．構造用接着剤の応用
航空機用構造部材の接着のほかディスクパット、クラッチフェーシングなどの自動車部品に用いられている。
①ハニカムサンドイッチ構造体の構造接着建材などの軽量構造部材として広く利用されている。
②

自動車用構造接着
自動車産業ではブレーキライニングやヘッドライトなどのハニカムコアは、アルミ箔や紙、プラスチックなどを接着剤部品の接着に利用されているほか、自動車組立生産ラインでで接着成型した六角柱が多数集まって、蜂の巣状をした構造をはスポット溶接に代わって、塗装工程の炉の熱源を利用してしているため、非常に軽く通常はその表面にアルミ板や FRP硬化する一液性エポキシ系接着剤が用いられている。また、などの表面材を接着剤で接着接合したサンドイッチ構造をしフロント、リヤ、サイドウインド等の接着にダイレクトグレている。重量の割りに非常に強い強度と剛性があり、熱交換作ージング用接着剤が用いられている。

用、断熱作用、衝撃吸収作用を持っているので航空機、車両、

9

５−２．エンジニアリング接着剤の応用
用途は、自動車、家電、電子機器、事務機器、医療機器、建材、家具、車両、光学機器、ガラス・セラミックス関連産業などの接着、シールにまたがっている。
①自動車用 DC モーター；ワイパー、ファンモーターなどの③電子・電気部品；リレーや端子の固定、圧電ブザーの接着、液晶ディスプレイの接着、シール。
④音響部品；スピーカーマグネットの接着、ボイスコイルの接着、リード線の固定。

ハウジングとマグネットの接着、アマチュア−コイルの固⑤光学機器；レンズやプリズムの接着。

定。

⑥医療機器；注射針の接着。

②小型精密モーター；ビデオやフロッピー用モーターの基板とコイルの接着、マグネットやプラマグとヨークの接着。

おわりに構造用接着剤およびエンジニアリング接着剤の種類と性能るという。これをクリアしていくためには接着技術という全について述べた。接着剤そのものの原料、組成や機能は年々体的な視点から、表面改質（表面改質は接着の安定性、特に進歩しているが、どうしたらユーザーに信頼感をもって使用

接着耐久性にとってきわめて重要であり、構造接着に不可欠してもらえるかということが、特に構造用接着剤を中心としな技術といえる）や接着工程管理技術などの進歩も併せて期た接着剤の問題点である。

待すべきである。わが国でも構造接着の研究開発が進み、具最近の接着剤の研究開発はこの接着耐久性や接着信頼性の向上、硬化速度の向上、無公害化および特殊機能の付与にあ体的な応用展開の時期に入りつつある。その成果を期待した
いと思う。

参考文献

10

1)永田宏二；構造用接着剤、表面技術

40(11)21(1989)

株式会社スリーボンド研究所

2)柳沢誠一；構造用接着剤、配管技術(7)99(1989)

商品開発部

原修