平成24年7月1日発行

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プレコートボルト・新水性メック加工（アクリルタイプ、エポキシタイプ）
はじめに
プレコートボルトメック加工は、反応性樹脂等をマイクロカプセルに封入し、これをボルト、ビス、プラグ、パイプ等のねじ面に塗布加工することによって、シール、ロック、潤滑等の機能を付与する技術です。メック加工は嫌気性接着剤とともに広くねじ部品に使われていますが、あらかじめ接着剤がねじ面に塗布加工されているため、作業性に優れる、塗布忘れを防止できる等の有用な工法として長く産業界で実績のある技術です。
通常メック加工では、マイクロカプセルをねじ面に塗布加工する工程において有機溶剤や水を溶媒に使用します。スリーボンドでは、有機溶剤に関してはREACH規制や、VOC規制の観点から使用制限が高まる傾向にあるため、水性タイプの検討、商品化を行ってきました。水性技術は加工したねじ部品に対する機能面の技術としては確立されていますが、とりわけねじ面に塗布加工する工程に負荷がかかったり、組成上の制約が受けやすかったり有機溶剤系と比べるとまだ完全ではなく、トータルで十分な性能を満足したものが望まれていました。
そこで、本誌では従来の水性型メックの課題を解決し、溶剤型メックと同等以上の性能を有する新水性型メックを紹介します。
以下、ThreeBondをTBと略す

目
はじめに •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
1.背景•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2
1-1 REACH規制 ••••••••••••••••••••••••••••• 2
1-2 VOC規制 ••••••••••••••••••••••••••••••••• 22.メック加工 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 23.メック加工・アクリルタイプ ••••••••••••••••••••• 23-1 溶剤型アクリルメック（TB2411、TB2403等）•••••••••••••••••• 2
3-2 従来の水性型アクリルメック（TB2457、TB2475）••••••••••••••••••••• 2次
3-3 新水性型アクリルメック（TB2458、TB2468、TB2478）•••••••••••• 3
4.メック加工・エポキシタイプ ••••••••••••••••••••• 4
4-1 溶剤型エポキシメック（TB2430、TB2440B）••••••••••••••••••• 44-2 従来の水性型エポキシメック（TB2446、TB2446B）••••••••••••••••••• 4
4-3 新水性型エポキシメック（TB2448、TB2448B）••••••••••••••••••• 4
おわりに•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 81

1.背景のです。この目的を達 成するために、通 常 反 応 性の1−1 REACH規制

接着剤成分の一部あるいは複数をマイクロカプ セル

欧 州 連 合（EU）では 化 学 物 質 により引き起こさ化する技術を応用しています。これによって、メック加れうる危 険 から人 の 健 康と環 境 を保 護 することを工品を締め込まなければマイクロカプ セル化された

目 的 に、2 0 0 7 年 6 月1日より 化 学 物 質 登 録 規 制

接着剤成分は安定ですが、締め込むことにより、その（REACH：Registration,Evaluation,Authorization

時のせん断力等によってマイクロカプ セルが破壊しand Restriction of Chemicals）の運用が開始されまて接着剤成分がにじみ出し、硬化剤等と混合されました。特に一定以上の発ガン性、変異原性、生殖毒す。そして、重合反応を起こして強固に固着しねじ部性物質など、環境や人への深刻な影響を及ぼす、高の緩み・洩れを防止します。スリーボンドのメック加懸念の有害物質を持つ物質についてはSVHC（高懸工では主成分の分類からアクリルタイプとエポキシ

念 物 質：Substance of very high concern）としてタイプを商品化しています。

規制されおり、2 0 1 1 年 1 2 月1 9日までに 7 3 物質がSVHCとして特定されています。
さらに有 機 溶 剤の中には第 3 次 SVHC（ 高 懸 念 物

3.メック加工・アクリルタイプ
3−1 溶剤型アクリルメック（TB2411、TB2403等）質）の候補物質として公表され、認可対象物質に収溶剤型アクリルメックは、主成分であるアクリルモ載するべきとする物質もあり、有機溶剤の規制がよりノマー等を内包したマイクロカプ セルとバインダー、強化されて行く傾向にあります。

充 填 剤 等により構 成されています。溶 剤 型アクリルメックに使用しているマイクロカプ セルは、壁膜主成

1−2 VOC規制
VOC（volatile organic compounds）とは、揮 発性を有し、大 気 中で 気 体 状となる有 機 化 合 物の総分にゼラチンを使用し、マイクロカプ セル化 技術としてコアセル ベーション法（水溶液系からの相分離法）を用いて製造しています。

称です。トル エン、キシレン、酢 酸エチルなど多 種ゼラチンの一般特性は、マイクロカプ セルの壁膜多様な物質が含まれ、塗料、接着剤、溶剤及びイン強度が高く、メック加工後のねじ面乾燥皮膜が安定ク等に多く使われています。VOCは、光 化 学オキシするというメリットがあります。また、広範囲の粒径をダントや呼 吸 器に悪 影 響を及ぼす浮 遊 粒 子 状 物 質製造できるために幅広いサイズのねじ部品に使用す（SPM：Suspended Particalate Matter）の 原 因 物ることが可能です。さらにアクリルモノマーと壁膜量質といわれています。の調整によって、ねじ締め込み時に接着剤の余剰分

この VOC の 排 出を抑 制するため、平 成 1 6 年 5 月がはみだす「カス」を少なくする効果も期待できます。に大気汚染防止法の改正が、平成 1 7 年 5 月、6 月に一方で、ゼラチンには水中で膨潤しやすく耐湿性

大気汚染防止法施行令（政令）、大気汚染防止法施に弱点があり、水性溶媒に用いることは困難でした。

行規則（省令）が改正され、平成 1 8 年 4 月よりVOCの排出規制が始まっています。

3−2 従来の水性型アクリルメック（TB2457、TB2475）

直 接 VOC が 削 減されるのはスリーボンドグ ルー

スリーボンドでは 1 9 9 8 年頃より希 釈 溶媒に水をプのプレコートボルト加工工場ですが、大気汚染防使用した水性型アクリルメックを販売しています。こ止法第十七条の十五では「（略）製品の購入に当の水性型アクリルメックは、主成分であるアクリルモ

たって揮 発 性 有 機 化 合 物の使用量の少ない製 品をノマーを特殊な形で水中に分散させる技術と新規な選択すること等により揮発性有機化合物の排出又はマイクロカプ セルを応用した商品になります。この商飛散の抑制を促進するよう努めなければならない。」

品により環境への対応、安全性、取扱い性等の利点とされています。

があります。

2.メック加工

従来の商品は特殊な配合技術を用いていることから乾燥皮膜が比較的軟らかく、外観が傷みやすいとメック加 工 技 術の概 要は、ボルト等のねじ面に接いう弱点がありました。外観が傷んでしまうとボルト着剤成分等を乾燥皮膜の状態にして塗布加工したも等を締め込んだ際に塗 膜が剥がれてしまうことが懸2

念されるため、使用する際に丁寧に取り扱って頂く必

1.ナットとボルトの横から見た図要があります。

ナット

これらの問 題 点を解 決するために、溶 剤 型アクリ

2.メック加工したボルトの断面図

ボルト（ねじ）

メック加工成分

ルメックと同様の方法でご使用いただける水性メック加工が望まれており、マイクロカプ セル化の技術改良を中心に開発を行ってきました。
拡大図

3.メック加工したボルトにナットを締め付けた図（TB2458、TB2468、TB2478）
3−3 新水性型アクリルメック
新 水 性 型アクリルメックは、新たに開 発された特殊合成樹脂を用いたマイクロカプ セルを使用することで溶 剤 型アクリル メックと同様の構 成 成 分とした商品を検討することができます。このマイクロカプ セルは耐湿性に優れているため、希釈溶媒が水であっ断面図ても使用することが可能です。

水性エマルジョンバインダー,
充填剤,色剤など

ナット

従来からある合成樹脂マイクロカプ セルは壁膜のカプセル壁膜（合成樹脂）

物性としては脆くカプ セルとしての安定性や、幅広いアクリルモノマーサイズのねじ部品（特に大粒径のカプ セル化）に使カプセル壁膜用することに懸念点がありました。この問題点を解決

過酸化物するためにマイクロカプ セルに特殊な方法で柔軟性

図−1を付 与する改良を施し、新たなマイクロカプ セル化

触媒

新水性型アクリルメックの構成

技 術の開 発に至りました。またマイクロカプ セル以へ合成樹脂を有用に用いることが可能になったため、外の硬化剤、バインダー、充填剤の配合技術（図− 1）

ねじ部品を締め込んだ際のカスに関してもほぼ生成や、ねじ部 品への塗 布 加 工 工 程を検 討することによしないグレードもあります。

り、溶 剤 型アクリルメックや従 来の水 性 型アクリル

どのタイプもこれまでの溶剤型アクリルメックと同メックの問題点を解決し、尚かつ同等以上の性能を等以上の各種特性が得られており、幅広いねじ部品有した商品化に至りました。

への使用が可能です。

商品ラインナップ（表−1）としては低強度TB2458、●保存安定性

中 強 度 TB 2 4 6 8、高 強 度 TB 2 4 7 8という硬 化 後 の改 良され た合 成 樹 脂マ イクロカプ セ ルを用い、固着力が異なるタイプが揃っています。

ア クリル モ ノマ ーと過 酸 化 物 を 個 々にカプ セ ル

また、マイクロカプ セルについてはカプ セル壁膜
表−1

化 することにより保 存 安 定 性 は 従 来 品 を 凌ぐ 商

新水性型アクリルメックの商品ラインナップ

項 目

TB2458

TB2468

TB2478

主成分
外観
固着力※1
ロック※2
耐熱限界温度
シール※3
実用強度※4硬化速度（20〜25℃） 最終強度
適用ねじ最小径メタアクリル酸エステル
緑39Ｎ・m
100℃
170℃
30分〜1時間6時間
M3

メタアクリル酸エステル
赤45Ｎ・m
100℃
170℃
30分〜1時間
6時間
M3

メタアクリル酸エステル
青52Ｎ・m
130℃
170℃
30分〜1時間
6時間
M3※1 JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理 六角ボルト・ナット
締付トルク：30N・m、硬化条件：25℃ 24時間
※2 締付トルク以上の固着力が得られる温度
JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理 六角ボルト・ナット
締付トルク：30N・m、硬化条件：25℃ 24時間

※3 圧力：10MPaにて漏れなき温度
JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理 六角ボルト・ナット
鉄生地雌ねじ加工ワーク、締付トルク：30N・m、硬化条件：25℃ 24時間
シール媒体：タービン油※4 最終強度の1/2以上の固着力が得られる時間

3

品 に な っ ています。下 図（ 図 − 2）のように 一 般試験機的な環境より厳しい高温高湿下に保管した場合でも、長期間安定した固着力を保持しています。

1 2 0℃下において、安定した固着力特性を維持しています（図− 4）。

5060405030

固着力（Ｎ・m）

固着力（Ｎ・m）

ねじ締 付 試 験 機●耐熱耐久性6020TB2468

10TB2403
0： 日 本 計 測 システム（ 株 ）製
NST-500NM05

図−21015

保存期間（日）202530

アクリルメックの保存安定性

403020TB24030

試験方法 ： プレコートボルトを40℃ 95％RH雰 囲 気 下に保管し所定時間経過後に取り出し、室温まで冷却し固着力を測定する。
試験片： JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
六角ボルト・ナット
締付トルク ： 30N·m
硬化条件：25℃ 24時間

●軸力特性
メック加工されたボルトは、ボルト部の「弛み」と「漏れ」を防ぐ特性を付加させています。下図（図− 3）にTB24681005

図−41015

投入時間（日）

202530

アクリルメックの熱劣化特性

試験方法 ： プレコートボルトを締め付け、硬 化 後に120℃下に投入し、所定時間経過後に取り出し、室温まで冷却し固着力を測定する。
試験片： JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
六角ボルト・ナット
締付トルク ： 30N·m
硬化条件 ： 25℃ 24時間

示しますように、無塗布のボルトとメック加工されたボ4.メック加工・エポキシタイプ

ルトを比較するとメック加工されたボルトは、軸力が高4−1 溶剤型エポキシメック（TB2430、TB2440B）く強い締結力が得られます。また、従来品と同傾向の溶剤型エポキシメックは、主成分であるエポキシ軸力特性であり、仮に切り換えを検討いただく際にも締樹脂本剤を内包したマイクロカプ セルとアミン系硬付トルク管理の大きな変更は必要ないと考えられます。

化 剤、バ インダー、充 填 剤 等により構 成されています。エポキシメックは、アクリルメックと比較して耐30

熱・耐薬品性に優れている反面、硬化速度が遅いと無塗布

軸力（kN）

TB241120いう欠点があります。

TB2457

溶 剤 型エポキシメックに使用しているマイクロカ

TB2458プ セルの壁膜には、主成分に合成樹脂を使用しています。この手法を用いて、アクリルメックに使用しているカプ セルよりも粒径を小さくすることが可能で小10ビス等への対応をしています。
これらの、溶 剤 型エポキシメックにも前 述同様に01020

図−3304050

締付トルク（Ｎ・m）

6070応をする必要がありました。

アクリルメックの軸力特性試験方法 ： プレコートボルトをねじ締付試験機にて各締付トルクに対する軸力を測定する。
試験片 ： JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
六角ボルト・ナット

4

溶媒に有機溶剤を使用していることから環境への対4−2 従来の水性型エポキシメック（TB2446、TB2446B）
溶剤型エポキシメックが希釈溶媒に有機溶剤を使用している課題を解決するために、特殊な配合技術

項
目
主成分
希釈溶媒
外観
固着力※1
ロック※2
耐熱限界温度
シール※3
実用強度※4硬化速度（20〜25℃） 最終強度
適用ねじ最小径表−2 エポキシメックの商品ラインナップ
TB2430
TB2448
TB2440B
エポキシ樹脂エポキシ樹脂エポキシ樹脂
有機溶剤
水有機溶剤
青青
橙
70Ｎ・m
70Ｎ・m64Ｎ・m
120℃
150℃
160℃
170℃
170℃
170℃
30分〜1時間30分〜1時間
15〜30時間
24時間
24時間
72時間
M2
M2M2

※3 圧力：10MPaにて漏れなき温度
JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
鉄生地雌ねじ加エワーク、締付トルク：30N・m
シール媒体：タービン油
硬化条件：25℃ 24時間（TB2448、TB2448B）
25℃ 48時間（TB2430）
25℃ 72時間（TB2440B）※4 最終強度の1/2以上の固着力が得られる時間※1 JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理 六角ボルト・ナット
締付トルク：30N・m
硬化条件：25℃ 24時間
（TB2448、TB2448B）
25℃ 48時間（TB2430）
25℃ 72時間（TB2440B）※2 締付トルク以上の固着力が得られる温度
JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理 六角ボルト・ナット
締付トルク：30N・m
硬化条件：25℃ 24時間
（TB2448、TB2448B）
25℃ 48時間（TB2430）
25℃ 72時間（TB2440B）を用いて、水性型エポキシメックを開発を行ってきま

TB2448Bエポキシ樹脂
水橙70Ｎ・m
160℃
170℃
30分〜1時間
24時間
M2六角ボルト・ナット●硬化速度した。基本構成は、溶剤型エポキシメックと同様に、今 回開 発しました新 規 水 性 型エポキシメックは、エポキシ樹脂本剤を内包したマイクロカプ セルとア従来の硬化剤成分とは異なる成分のカプ セル化に成ミン硬 化 剤、バ インダー、充 填 剤 等により構 成され功したため、従来品を凌ぎ、新水性型アクリルメックており、耐熱・耐薬品性等の基本物性は、溶剤型エと比べても同程度の硬化速度を有しています。

ポキシメックと同等であります。
一方で従来の水性型エポキシメックでは、配合的100な制約から、硬化速度の課題が残っていました。

新水性エポキシメックは、特殊な技術改良によってマイクロカプ セルの合成樹脂壁膜の緻密性をより向上させることが可能になりました。またエポキシ樹脂
本剤と硬化剤を個々にマイクロカプセル化したことによって、固着力発現が速く、保存性の良い商品を可能にしました（表− 2）。

固着力（Ｎ・m）

4−3 新水性型エポキシメック（TB2448、TB2448B）

806040
TB2478
20TB2440B
TB2448B

0020●TB2448、TB2448B基本構成
新規水性型エポキシメックの構成を下図に示します（図− 5）。

カプセルコア剤（エポキシ樹脂本剤）
カプセル壁膜

図−56080

エポキシメックの硬化速度試験方法 ：プレコートボルトを25℃雰囲気下で締付後、時間経過に伴い固着力を測定する。
試験片： JIS 2級 M10 P1.5 亜 鉛めっきクロメート
処 理 六角ボルト・ナット
締付トルク ： 30N·m

カプセル壁膜カプセルコア剤（エポキシ樹脂硬化剤）

図−640

硬化時間（h）●保存安定性
水性エマルジョンバインダー,反応促進剤,充填剤,色剤など

新水性型エポキシメックの構成

新水性型エポキシメックは新規に開発した緻密性の高い合 成 樹 脂を壁 膜として使用しているため、一般的な環境より厳しい環境である高温高湿下に保管

5

した場合でも、固着力の低下が小さく抑えられています（図− 7）。

エポキシメックのひとつの特 長である優れた熱 時固着力を下図に示します（図− 9）。高温下でも高い100固着力が得られています。
（締付トルク以上の固着力80が得られる温度をロック耐熱限界温度としています。）

60

では160℃となります。

TB2448のロック耐熱限界温度は150℃、TB2448B

100

40

TB243020

TB2430005

図−71015

保存期間（日）

2025

TB244880

TB244830

エポキシメックの保存安定性

固着力（Ｎ・m）

固着力（Ｎ・m）●耐熱性試験方法 ： プレコートボルトを40℃ 95％RH雰 囲 気 下に保管し所定時間経過後に取り出し、室温まで冷却し固着力を測定する。
試験片： JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
六角ボルト・ナット
締付トルク ： 30N·m
硬化条件 ： 25℃ 24時間（TB2448）
25℃ 48時間（TB2430）

TB2448B

6040200050

図−9100150

温度（℃）

200

エポキシメックの熱間強度試験方法 ： プレコートボルトを締め付け、硬 化 後に各 温 度下で2時 間 保 持し、その温 度 下における固 着力を測定する。
試験片： JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
六角ボルト・ナット
締付トルク ： 30N·m
硬化条件 ： 25℃ 24時間（TB2448、TB2448B）
25℃ 48時間（TB2430）●軸力特性
前述しましたアクリルメックと同様の軸力特性を有しています（図− 8）。
20TB2448●耐熱耐久性TB2430

軸力（kＮ）

15無塗布

下図（図− 10、図− 11）に示しますように150℃下において安定した固着力特性を維持しています。

101008001020

図−8304050締付トルク（N・m）

6070

エポキシメックの軸力特性試験方法 ：プレコートボルトをねじ締 付 試 験 機にて各 締 付トルクに対する軸力を測定する。
試験片 ： JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
六角ボルト・ナット
試験機 ： 日 本 計 測 システム（ 株 ）製 ねじ締 付 試 験 機
NST-500NM

6固着力（Ｎ・m）

560

4020

TB2430
TB244800510152025

投入期間（日）図−10 エポキシメックの熱劣化特性（TB2430、TB2448）30試験方法 ： プレコートボルトを締め付け、硬 化 後に150℃下に投入し、所定時間経過後に取り出し、室温まで冷却し固着力を測定する。
試験片： JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
六角ボルト・ナット
締付トルク ： 30N·m
硬化条件 ： 25℃ 24時間（TB2448）
25℃ 48時間（TB2430）

試験方法 ： プレコートボルトを締め付け、硬 化 後に各 種 薬品に浸せきし、所 定 条 件 経 過 後にボルトを取り出し固着力を測定する。
試験片： JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
六角ボルト・ナット
締付トルク ： 30N·m
硬化条件 ： 25℃ 24時間（TB2448）
25℃ 48時間（TB2430）

100

10080

固着力（Ｎ・ｍ）

固着力（Ｎ・m）

80

TB2448B
TB2440B

604020604020

TB2440B
TB2448B

ギヤ油︵フルード75W90-︶

キシメックは各種薬品に対して安定な特性を有してタービン油

下図（ 図− 1 2、図− 1 3）に示しますように、エポ

図−13AT5W20-︶

●耐薬品性

50aq.

エンジンオイル︵

試験方法 ： プレコートボルトを締め付け、硬化後に150℃下に投入し、所定時間経過後に取り出し、室温まで冷却し固着力を測定する。
試験片 ： JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
六角ボルト・ナット
硬化条件 ： 25℃ 24時間（TB2448B）
25℃ 72時間（TB2440B）

エチレングリコール ％エポキシメックの熱劣化特性（TB2440B、TB2448B）

エチレングリコール

投入期間
（日）

図−110

水30

メタノール

25ｎ ヘキサン20

ガソリン︵レギュラー︶

15

軽油

10

NaOH 10%aq.

50

ブランク0

エポキシメックの耐薬品性（TB2440B、TB2448B）

試験方法 ： プレコートボルトを締め付け、硬 化 後に各 種 薬品に浸せきし、所 定 条 件 経 過 後にボルトを取り出し固着力を測定する。
試験片： JIS 2級 M10 P1.5 亜鉛めっきクロメート処理
六角ボルト・ナット
締付トルク ： 30N·m
硬化条件 ： 25℃ 24時間（TB2448）
25℃ 72時間（TB2440B）

います。幅広い用途で安定してご使用いただけます。
100

TB2448
TB2430

固着力（Ｎ・ｍ）

80

60

4020

ギヤ油
︵フルードタービン油

75W90-︶

図−12AT5W20-︶

50aq.

エンジンオイル︵エチレングリコール ％エチレングリコール

水

メタノール

ｎ ヘキサン

ガソリン︵レギュラー︶

軽油

NaOH 10%aq.

ブランク

0

エポキシメックの耐薬品性（TB2430、TB2448）

7

おわりに
今回の一連の新水性メック加工商品は、これまで市場でご評価いただいています有機溶剤型商品と同等以上の性能を有しています。また、ご使用につきましても同じ条件で水性型商品を提供できるものと考えています。
スリーボンドでは、国内外にかかわらず法規、規制面、及び地球環境の側面に配慮した開発を今後も継続して行きます。
<参考文献>
テクニカルニュース NO. 3、NO. 8、NO. 6 4、NO. 7 8
株式会社スリーボンド

研究開発本部
開発部

工材開発課
前田康雄

鎌田邦彦

小野田 友弘8