2022年1月1日発行

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プレコートボルトにおける水性化への取り組み～メック加工･シーロック加工～
はじめに
プレコートボルトとは、反応性樹脂をマイクロカプセルに封入したものや、特殊配合された合成樹脂をビス、ボルト、プラグ、パイプ等のねじ部に予め塗布加工（コーティング）してねじ自体にシール、ロック、アジャス
ト、潤滑等の機能を付与させる商品です。お客様は使用する前に接着剤をボルトに塗布すると言った前処理を行う必要が無く、ボルトをそのまま締め付けるだけでシール性やロック性等が発現する非常に便利な商品となります。
プレコートボルトにはその特性上メック加工、シーロック加工、スリーロック加工等の商品群があり、自動車産業、電気・電子産業等様々な分野で長年ご愛顧頂いている商品群です。
これらのプレコートボルトはねじ部に塗布加工する工程において有機溶剤や水を溶媒として使用します。有機溶剤に関してはREACH規制や、VOC規制などの観点から使用制限が強化される傾向にあるため、
スリーボンドでは環境に配慮した水性タイプの検討、商品化を行ってきました1）。水性タイプの加工技術も経験、実績ともに向上してきておりますが、一部、有機溶剤タイプからの切換が進んでいない商品や、代替となる水性商品の無いケースがあり、スムーズに移行いただける様に水性商品ラインナップの拡充を行ってきております。
また、使用される業界において要求される特性は様々に異なりますが、総じてその要求のレベルは高くなってきており、そのような要望を見据えた新技術、新商品の開発に取り組んでいます。
以下、ThreeBondをTBと略します目
はじめに•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
１．
メック加工とは•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••2２．
水性エポキシメック加工･ボルトナット兼用･•
低カスタイプTB2488E•••••••••••••••••••••••••••••3３．
水性エポキシメック加工･•次４．
水性アクリルメック加工･中強度･•低カスタイプ開発品B••••••••••••••••••••••••••••••5５．
シーロック加工とは•••••••••••••••••••••••••••••••••6６．
水性シーロック加工･高密着タイプ開発品Ｃ•••••7
おわりに•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8

冷熱サイクル高耐久タイプ開発品Ａ••••••••••••••41

1.メック加工とはメック加 工(MEC=micro encapsulation)は、シール

スリーボンドのメック加工では主成分の分類から図－剤･固 着 剤が封 入されたマイクロカプセルの配 合 物を2に示すアクリルタイプと図－3に示すエポキシタイプをボルト、ビス、プラグ、パイプなどのねじ部に特 殊 加 工商品化しています。

することで、シール、ロックの機能を持たせることができる加工技術です。
メック加 工したボルトには、接 着 剤の本 剤 成 分、硬化 剤 成 分のどちらも存 在していますが、それぞれがマイクロカプセルに内 包されていることで成 分 同 士の接触を抑えることができます。図－1のように、メック加 工したボルトをナットなどに締め付けをすることでマイクロカプセルが破 壊されて液 体の接 着 剤 成 分がにじみ出し、硬 化 剤 等と触 れ 合います。そして、重 合 反 応を起こして強 固に固 着し、ねじ部の緩み・ 漏れを防 止します。

図－２ 水性アクリルメックの構成

図－１ メック加工品の締め付けイメージ

2

図－３ 水性エポキシメックの構成

2.水性エポキシメック加工･ボルトナット兼用･低カスタイプTB2488E
表－１ TB2488E と TB2481 の特性比較
水性タイプ

有機溶剤タイプ

TB2488E

TB2481分

エポキシ樹脂エポキシ樹脂観赤赤55～6055～6050～5550～55

ロック

80℃

80℃

シール

170℃

120℃

適 用 ね じ 最 小 径（ ボ ルト 加 工 ）M2

M2

適 用 ね じ 最 小 径（ ナ ット 加 工 ）

M3

M3

項目
主成

外
固着力（ボルト加工）

単位：N・m

固着力（ナット加工）

単位：N・m

※1

※1,2

※3

耐 熱 限 界 温 度※1※2※3

JIS2 級 M10 × P1.5 亜鉛めっきクロメート処理ボルト/ ナット、締付トルク：30N・m、硬化条件：25℃× 48 時間
突き出し率：50%（詳細は図－ 6 参照）
締付トルク以上の戻しトルクが得られる温度

ボルトナット兼用･低カスタイプのエポキシメック加工

70には有 機 溶 剤による加 工タイプのTB2481があります

60す。特性比較を表－1に示します。
有 機 溶 剤タイプのTB2481はエポキシ樹 脂 本 剤のみマイクロカプセルに封入しており、硬化剤はカプセルの外に分散している状態です。一方でTB2488Eはエポキシ樹脂本剤、硬化剤ともにマイクロカプセル化して50固着力(N･m)が、TB2488Eは水性タイプのTB2481 相当品となりま4030いるため、締め付け前の本剤、硬化剤との接触が少な10く保存安定性を飛躍的に向上することが可能となりま0した（ 図－4）。
また、締め付け時のカスの発 生を抑えるために、水性アクリルメックで初めて実 用 化した特 殊なカプセル
壁 膜 材によるマイクロカプセル 化 手 法を用いていま

TB2488ETB2481

20

初期

7日

14日

21日

28日

保存期間
図－４ TB2488EとTB2481の保存安定性
（40℃×95%RH）す。従 来のカプセル壁 膜 材は硬く脆い特 性であった
為に、加 工 時や輸 送 時の外 力によってカプセルが割れやすく、カプセルの最 大 粒 径の制 限をせざるを得ませんでした。一 方、今 回 採用した特 殊 技 術を用いることでカプセル壁 膜 材に靱 性を付 与することができ、最大 粒 径を3 倍 以 上にすることが可 能となりました。これにより、1 つのカプセルにより多くの 液 状 接 着 剤 成 分を封 入することが可 能となり、ねじ締め付け時に割 れてカスとなる壁膜材の割合を削減することができました（図－5）。
図－５ TB2488E ボルト締付後の外観

3a

さらに、TB2488Eはナット加 工にも適 用が可 能 です。例えば 部 品自体に直 接ねじがついているものはb

メック加 工をすることができないため、ねじではなくナット内面へのメック加工のニーズも多くあります。

突き出し率（％）= b／ a× 100
a： ボルトの径
b： ナットからのはみ出し量

ナット加 工に適用させる為には乾 燥 皮 膜の密 着 性が重 要です。ナット内 面にメック加 工を行いねじへ 締

図－６ ボルト突き出し率の模式図

め込むと、摩 擦 等により乾 燥 皮 膜がナットより剥がれてしまうことがあります。ねじの根 元へ締め込むに従い突き出し率 別の固 着力を図－7に示します。標 準とナット内 面に加 工した皮 膜が徐々に減 少してしまい、して定めている突き出し率 50% 以 上の高 突き出し率

締 結 位 置まで締め込むとねじとナットの隙 間に十 分

でも固着力を維持できています。

ク性）が得られないということが起こるためです。
TB2488Eでは乾 燥 皮 膜の密 着性を向上させ、さらにナットを締め付ける際の潤 滑 性を向 上させる樹 脂設 計を行うことで、ナット加 工においてもシール･ロック機能を発揮することができます。

706050固着力(N･m)に皮膜成分が充填されず本来の性能（シール性・ロッ4030

メック加 工したナットにおいて固 着 力を維 持しつつどれだけ長い距 離を締め付けられるかを確 認する指標として突き出し率があります。図－6に示すようにナットがねじを通過した距離をねじの直径に対しての比率（％）で示したものです。

TB2488E
TB2481

20100020406080100120140160

突き出し率（％）
図－７ ボルト突き出し率別固着力

3.水 性エポキシメック加 工･冷 熱サイクル
高耐久タイプ開発品Ａ
自動 車や重 機など輸 送 機 器は、低 温から高 温まで様々な環 境下で使用されます。一方で、表－2に示すように金 属 素 材により線 膨 張 係 数は異なります。異種 材質のねじ締 結部に関しては、高 温への変化で雄ねじと雌ねじの隙間が広がることがあるため、それに追従できる樹脂設計が必要です。
表－２ 金属素材別の線膨張係数比較 2）
金属材質

線膨張係数（10-6/℃）

アルミニウムA505223.8

構 造 用 鋼

SS400

11.7

炭S45C

12.1

SUS304

17.3

SUS430

10.4

C1100

17.7

C2801

20.8

素鋼

ステンレス鋼銅真4鍮

30

図－8に示す通り、開発品Ａについては低温⇔高温においても樹脂が追従できる設計となっています。そのため、表－3のように開発品Ａは低温 ⇔ 高温の温度変化（冷熱サイクル）後のシール性が優れています。
また、シール性を発揮するためには雄ねじと雌ねじ間に樹 脂が高 密 度で充 填されて締 結されることが重 要です。開 発 品Ａは低カスタイプであることから締 付によ開発品Ａ
従来品

25線膨張率（μm/mm）

における線 膨 張 変 化 率が大きく、異 種 材 質の締 結 部

201510る樹 脂の損失が少なく、締 結部に効 率的に樹脂が充50填できるため、シール性に優れる設計となっています。

-50050100150

温度（℃）
図－８ 従来品と開発品Ａの線膨張率
表－３ 開発品Ａの冷熱サイクル後のシール特性
開発品A

従来品

−40℃⇔150℃ 10サイクル後

2MPa漏れ無し

1.5MPaにて漏れ発生−40℃⇔150℃ 20サイクル後

2MPa漏れ無し−−40℃⇔150℃ 30サイクル後

2MPa漏れ無し−−40℃⇔150℃ 40サイクル後

2MPa漏れ無し−−40℃⇔150℃ 50サイクル後

2MPa漏れ無し−《試験条件》
・ボルト：JIS2級 M10× P1.5亜鉛めっきクロメート処理
・シール試験ブロック：A5052（アルミ）・締付トルク：0N・m・冷熱条件：−40℃ ⇔ 150℃ 各120分 計240分を1サイクル

・試験媒体：窒素ガス（気密）・試 験 数：n=5・測定条件：3TS-4600-001

４.水性アクリルメック加工･中強度･低カスタイプ開発品B
プレコートボルトの締 結 時、削れたカスが出てくるこ樹 脂 設 計において、カスの発 生 度 合いは、塗 料ととがあり、使 用 箇 所によっては周 辺 機 器の不 具 合をしてのバインダー強 度やマイクロカプセル皮 膜の柔 軟引き起こしたり、美 観を損なったりすることがあります。

性、カプセル内 包 物の潤 滑 性など様々な要 素が密 接

一 例として、フランジ面の周 辺に使 用される場 合、締に関係しています。

結時に発生したカスがフランジ面に付着すると、貼り合

これまでにスリーボンドでは、低カスタイプの水 性アクわせ面に隙 間が生じてリークすることがあるため、そのリルメックとして、低 強度タイプのTB2458B、高 強度タような箇所ではカスの出ないことが要望されます。

イプのTB2478を上市しております。

カスを低 減させるためには、樹 脂 設 計、加 工 技 術そ開 発 品Ｂでは、主にカプセル内 包 物の潤 滑 性を向れぞれが重要です。加工面では、ねじの種類、仕様ご上させることで、カスの発生を可能な限り抑 制することとに適 切に、且 つムラを極 力小さく加 工して樹 脂 量をができました。

コントロールすることでカスの低 減を図ることができま

また、低カスタイプとして低強度から高強度までの範すが、本 稿では、樹 脂 設 計における低カスとなる技 術囲をカバーさせるために、開 発 品Ｂは中強 度タイプでを紹介します。

設計しています。水性アクリルメックの特性一覧を表－４に示します。

5

表－４ 水性アクリルメックの特性比較項目
主成特TB2458

開発品B

TB2478

メタアクリル酸 メタアクリル酸 メタアクリル酸エステル
エステル
エステル

メタアクリル酸エステル

メタアクリル酸エステル

低強度

低強度
低カスタイプ

中強度

中強度
低カスタィプ

高強度
低カスタィプ

30〜52

30〜50

34〜55

34〜55

37以上

ロック

100℃

100℃

100℃

100℃

130℃

シール

170℃

170℃

170℃

170℃

170℃

実用強度

30分〜1時間30分〜1時間30分〜1時間30分〜1時間30分〜1時間

最終強度

6時間

6時間

6時間

6時間

6時間

M3

M3

M3

M3

M3分
長固着力※1 単位:N･m
耐熱限界温度
硬化速度（20〜25°C）※2

適 用 ねじ最 小 径※1※2

TB2458B

TB2468

JIS2級 M10× P1.5亜鉛めっきクロメート処理ボルト/ ナット、締付トルク：30N・m、硬化条件 :25℃×24時間
締付トルク以上の固着力が得られる温度

開 発 品Ｂは実 際に客 先で使 用する状 況を考 慮し、高速締付での低カス性を実現しています。

５．
シーロック加工とはシーロック加工とは、プラグや継手などのねじ部に非締 結を行う現 場においては作 業 効 率を上げるため反 応 系のフッ素 樹 脂を主 成分とした混 合 物をコーティに、トルクレンチではなくインパクトレンチなどを用いてングすることで、潤 滑、シール特 性を持たせる加 工 技

高 速で締 付を行いますが、そのような条 件ではカスは術です。非 反 応 系ですので締 付 直 後に特 性を発 揮発生しやすい傾 向にあります。それは、高 速 締 付ではすることができ、取り外しも容易に行うことができます。

締 付によってマイクロカプセルが破 壊された後、潤 滑シーロック加工品の使用例を図－10に示します。

剤として働くマイクロカプセル内 包 物が塗 膜の表 面にシーロック加 工もメック加 工と同 様に水 性タイプの十 分に浸 透する前に締 付が進 行してしまい、潤 滑 効開 発を行ってきました。一 部 特 性 面で有 機 溶剤タイプ果が十分に得られないためと考えられます。

から水 性タイプへの置 換ができないケースがありました

開 発 品Ｂでは適 切な加 工 条 件を設 定 することで、図－９に示すように高 速 締 付においてもカスの発 生をが、そういった場 面に適 用 可 能な開 発 品Ｃについて紹介いたします。

可能な限り抑制し締結を完了することができます。

図－10 シーロックの使用箇所

図－９ 開発品Bのインパクトレンチによる締付、取り外し後の外観

6

6. 水性シーロック加工･高密着タイプ開発品Ｃ
シーロック加 工 は 主にプラグや 継 手に使 用されますが、雄ねじ-雌ねじ間の隙 間が狭い場 合には、塗 膜を剥がそうとする力が強くなります。また、使 用 箇 所によっては水 分が付 着したり、繰り返しの使 用が想 定されることから、密 着 性の高いシーロック加 工が要 望されています。
開 発 品Ｃでは、水 分が付 着したり、繰り返しの使用が想 定される箇 所 への使 用でも密 着 性が維 持できる
図－11

ような樹 脂 設 計となっています。繰り返し使 用後の外繰り返し締付後の外観観を図－11に示します。
表－５ シーロックのシール特性
有機溶剤タイプ

水性タイプ

TB2350B

TB2353

TB2358

開発品C

油密 25℃

12MPa漏れ無し

12MPa漏れ無し

12MPa漏れ無し

12MPa漏れ無し

油密 170℃

漏れ有り（80℃6MPa）

漏れ有り（150℃4MPa）

12MPa漏れ無し

12MPa漏れ無し

水密 25℃

2MPa漏れ無し

2MPa漏れ無し

2MPa漏れ無し

2MPa漏れ無し

気密 25℃2MPa漏れ無し

2MPa漏れ無し

2MPa漏れ無し

2MPa漏れ無し《試験条件》
・プラグ：PT3/4 亜鉛めっきクロメート処理
・シール試験ブロック：A5052（アルミ）・締付トルク：44N・m

・試験媒体：タービン油（油密）、水（水密）、窒素ガス（気密）・試験数：n=6・測定条件：3TS-4600-001

その他特性においても、開発品Ｃは有機溶剤タイプ

20無塗布
TB2350B
TB2353
TB2358
開発品Cのシーロック加 工であるTB2350B、TB2353と同 等 以るバインダーの選定により、締結部が高温になった際にもシール性が維持できる設計となっています（表－５）。
軸力は、ねじの締付トルクに応じてねじの軸方向にかかる引 張 力ですが、ねじ部や座 面の摩 擦 力により変化します。プレコートボルトにおいては加工していな

15軸力(kN)上の特性です。特に、フッ素樹脂をねじ部に密着させ

105

いものより摩 擦が低 減されるため、同じトルクで締め付けた際の軸力は高くなります。
開発品Ｃの軸力は既存のフッ素系シーロック加工と同等であり、現 在 有機溶剤タイプを使用している場合にも、締 付 条 件を変 更すること無く水 性タイプへの置換が可能です。
シーロックの軸力比較結果を図－12に示します。

010203040506070

締付トルク
（N・m）

<軸力試験条件>
・ボルト：JIS2級M10×P1.5 亜鉛めっきクロメート処理 六角ボルト
強度区分10.9・ナット：ISO1種 亜鉛めっきクロメート処理 六角ナット
・試験機：日本計測システム（株）製 ねじ締付試験機 NST-500NM

図－12 シーロックの軸力特性

7

おわりに
これまでスリーボンドでは有機溶剤タイプのプレコートボルトに相当する水性品を上市してきました。ただし、先述のように時代とともに環境規制やお客様の要求が高まってきているのが現実です。産業界に貢献できるように新技術、新商品の開発を行うとともに、これまでの技術、経験に固執することのない新たな用途開発に取り組んでまいります。
<参考文献>
1) 前田康雄ほか，
スリーボンド･テクニカルニュース 80 (2012)2) 湯 本電機株式会社，
ウェブサイトhttps://www.yumoto.jp/technology/onepoint/coefficient-of-linear-expansion

株式会社スリーボンド

研究開発本部
開発三部

工材開発課

丹羽真之

中村文也

曽我哲徳

浅井邦康

本木督和

●本書に記載してある技術データは、当社規定の試験方法による実測値の一例であり、保証値ではありません。
また、本書で紹介している用途は、いかなる知的財産権にも抵触しない事を保証するものではありません。
●ThreeBond、スリーボンド、メック、スリーロック、シーロック、
プレコートボルト・シーロック、
プレコートボルト・スリー
ロックは、株式会社スリーボンドの商標または登録商標です。

株式会社スリーボンド

8

東京都八王子市南大沢4-3-3
電話 042(670)5333 ㈹