平成25年1月1日発行

81

常温硬化型2液アクリル弾性接着剤
はじめに
一般にSGA（Second Generation Acrylic adhesive）と称される、2 液混合型のアクリル接着剤は室温においても硬化が速く、生産性に優れていると言われています。また紫外線照射装置や熱風乾燥炉などの硬化設備が必要ないため、作業の効率化や省エネルギー化を実現できるという利点があります。
本稿では、常温速硬化に加え、耐久性を向上し、また硬化物が弾性体となる2 液混合型アクリル接着剤をご紹介致します。

目

次はじめに •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 14-1.異材質接着 ••••••••••••••••••••••••••••••• 41.背景•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 21-1.環境対応 •••••••••••••••••••••••••••••••••• 21-2.接着剤への要求特性 •••••••••••••••••••• 24-2.面接着 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 54-3.ポッティング ••••••••••••••••••••••••••••••• 55.材料特性 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 65-1.硬化性 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 61-3.シール接着剤硬化形態 •••••••••••••••••• 22.アクリル接着剤の開発••••••••••••••••••••••••• 33.アクリル系弾性接着剤 •••••••••••••••••••••••• 44.用途•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 45-2.硬化物物性 ••••••••••••••••••••••••••••••• 65-3.使用方法 •••••••••••••••••••••••••••••••••• 7
おわりに•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 81

1.背景

接 着剤・シール剤が使用されています。その中でも1−1 環境対応

特にエンジンやトランスミッションなどの内燃機関周近 年、自動 車 産 業、電 気 電 子 産 業をはじめとした辺に使用される材料・部品には 1 5 0℃の高い耐熱性製造業においては、地球温暖化対策に配慮したものが求められます。この要求に対応するため、これらのづくりが求められています。省資源・省エネルギー化

部品の接着シール剤として 1 液性の湿気硬化型シリに対応した製品の技術開発が積極的に行われ、地球コーンシール剤が広く採用されてきました。

環境の保全に配慮した製品開発が広がっています。

シリコーンシール剤は 1 5 0℃の耐熱性を持つだけ

自動車産業界においては、二酸化炭素排出量の削減

でなく、広い温度範囲でゴム状弾性体を維持するたや石油代替エネルギーへの変換を目的とした環境対め、自動車の走行時に発生する振動への追従性、耐応車;ハイブリッド車（HV・PHV）、電気自動車（EV・衝撃性、応力緩和などにも優れています。しかしながFCV）の開発が進んできました。環境対応車が市場ら、このような優れた性能を持つ一方で、硬化速度にに投 入された当初は、これまでの自動 車と比較し車は課題があります。1 液性湿気硬化型シリコーンシー

両価格が高額なイメージがありましたが、自動車メー

ル剤は完全硬化までに2 3℃ , 5 0％RH 環境下で数日カーの低価格化への取り組みや、経済産業省による間を要するため、生産性が良いとはいえません。こう

環境対応車の需要促進を目的とした補助金制度の導した背 景から、電 装 部 品など、高い生 産 性が求めら入といった国の政策により、環境対応車のシェアは拡れる製造ラインにおいては常温硬化が可能な上、短大を続けています。この需要の増加に対応するため自時 間で実 用強 度を発 揮する2 液 混 合 型の接 着 剤が動車メーカーでは、生産性向上と車両性能向上、両注目されています。

側面に対する開発が必要となっています。さらに、生産工程においても熱源廃止を含めた省資源、省エネルギー化など環境へ配慮した取り組みが行われています。

1−3 シール接着剤硬化形態
接着剤の硬化形態は湿気硬化型・加熱硬化型・紫外線硬化型・嫌気硬化型、そして 2 液混合型に分こうした市場要求に対応する製品として、スリーボ類されます。各硬化形態にはメリット・デ メリットがンドでは常温硬化型 2 液アクリル弾性接着剤を上市あり、用途によって適切な硬化形態の接着剤・シーしました。本剤と硬化剤を混合することで常温速硬化ル剤が選択されています（表− 1）。

し、硬化設備を必要としません。

紫 外 線 硬 化 型、加 熱 硬 化 型の接 着 剤は硬化させたいタイミングで必要なエネルギーを与えることで、反 応が 開 始します。よって、可 使 時 間による作 業 時

1−2 接着剤への要求特性
自動車車両・部品の製造においてはガラス周りや間の制約がなく、また硬化性に優れることから、工程

ヘッドランプ、シート内装などから、エンジンやトラ時間を短縮することが可能です。ただし、硬化設備がンスミッションなどの駆動部や冷却装置まで、様々な必要となるため、初期の設備投資と硬化時のエネル

表−1種別湿気硬化型

加熱硬化型

紫外線硬化型

嫌気硬化型

２液混合型

硬化速度

×△

◎

△

○

ラインの設備投資

○〜△××

◎

◎

エネルギー消費○〜△××◎◎

被着体の制限

○

×××

◎

硬化阻害

○

×

○〜△

○〜△

○〜△

環境条件の影響

×

○

○

△

○

大面積接着×

○

○〜△○

◎

◎：優2

硬化形態比較

○：良 △：可 ×：不適

100

引張せん断接着強さ発現率（%）

引張せん断接着強さ
（MPa）

2.5

2.0

1.5

1.00.523℃,50%RH
5℃,35%RH

0.00

図−1246時間（日）806040※24h硬化後を100%とした発現率
20当社エポキシ
08

湿気硬化型シール剤の環境別接着発現性比較

ギー 消 費が高くなります。一 方、湿 気 硬 化 型シール当社アクリル

図−205101520時間（h）

252液混合型エポキシ系樹脂とアクリル系樹脂の硬化速度

2.アクリル系接着剤の開発

接着剤は常温硬化が可能なため硬化設備を必要としアクリル系接着剤とは図− 3 −aに示されるようなないことから、自動車部品をはじめとした大型部品や化学構造を持つ（メタ）アクリル酸及びその誘導体

公 共 工 材、建 築 関 連に広く採用されています。ただである種々のアクリレートの単量体（モノマー）と重し、硬化に時間を要する上、温度や湿度などの使用合体（ポリマー）を利用した接着剤の総称であり、ラ環 境に硬 化 性が 左 右されます。低 温 低 湿 度の環 境ジカル重合反応により硬化が進みます（図− 3 −b）。

下では、高温多湿の環境と比較すると硬化速度が低モノマーとポリマーの組 合せによって様々な物 性の下するため使用時には注意が必要です（図−１）。そ硬化物を得ることが可能です。

こで硬化設備を使わず、且つ速硬化が必要な場合には２液混合型の接着剤が使用されています。

H or CH3−2 液 混 合 型の接 着 剤は本 剤と硬 化 剤を規 定の比H2C＝C−C−OR＝率で混合することで硬化反応が開始し、性能を発揮します。ベースとなる樹脂の種類としては、エポキシO系、シリコーン系、アクリル系に大別され、各ベース樹脂によって性状と物性に特徴があります（表− 2）。

図−3−a

アクリル構造式

構造用接着や弾性シールなど用途に合わせ選定されますが、硬 化 速 度の観 点からするとアクリル系 樹 脂が最も優れていることが分かります（図− 2）。
表−2
種別2液混合型ベース樹脂別特性比較
アクリル系
TB3955 従来品

開始反応

I → ・I

成長反応・I ＋M→

M・

M・＋ M→

MM・

MM・ ＋ nM

エポキシ系 シリコーン系

硬化速度

○○

○

△

接着強度○

◎◎△

柔軟性◎△×◎

耐熱性○△○

◎耐湿性○

△

○

○

耐薬品性

○

△

○

○

停止反応→

Pn＋2・

Pn・ ＋ Pm・ →Pn - Pm

I：光開始剤 I・：開始剤ラジカル
M：モノマー M・：モノマーラジカル
P：ポリマー P・：ポリマーラジカル

図−3−bラジカル重合の反応機構

アクリル系接着剤は反応形態により分類されます。
第一世代アクリル系接着剤（FGA）＊1 は組成成分と3してアクリルモノマー、触媒、エラストマーで構成さにおいて採用頂いています（表− 3）。

れますが硬 化 過程においてモノマーとエラストマー

そして今 回、常 温２液 混 合 型タイプとしてTheeとの間での化学反応は起こりません。一 方、組 成 はBond 3 9 5 5（以下、TB 3 9 5 5と略す）を製品化しま

ほぼ 変 わらないもののモノマーとポリマー 間 でのした（表− 2、表− 4）。

化 学 反 応を伴う接 着 剤を第 二 世 代アクリル接 着 剤【TB 3 9 5 5 の特徴】

・常温で速硬化が可能です。

（SGA ） といい、接 着 性、耐 久 性などの諸 性 能が＊2・ガラス転移点がマイナス側にあり、広い温度FGAよりも優れています。そして、紫外線、電磁波、電域でゴム弾性を保ちます。

子線などのエネルギーを照射して重合反応（図− 3・ 高温（1 5 0℃）、高 温 高湿（8 5℃ , 8 5 %RH）−b）を開始するアクリル系接着剤は第三世代アクリ耐久性を有します。

ル系接着剤に分類され、スリーボンド製品においてはThreeBond 3 0 0 0シリーズでラインアップ化されていま4.用途す。その他のアクリル系接着剤としては嫌気性接着剤、常 温 硬 化 型 2 液アクリル弾 性 接 着 剤の使 用用途瞬間接着剤などがあり、それぞれThreeBond 1300シリーズ、ThreeBond 1700・7700シリーズとして製品について、ご紹介します。

化されています。

4−1 異材質接着
自動車部品に使われる素材開発の進歩は、自動車3.アクリル系弾性接着剤の性能向上を可能にした技術革新の一つです。各部

これまでアクリル系接着剤は用途に合わせ、多種品性能に最適な素材が採用され、それらを組み合わせ多様な製品が開発されてきました。そして現在も広くた製品を設計することで高性能化と小型・軽量化が使用されており、その需要は更に広がっています。し進んでいます。これに伴い接着剤に対しては、性質のかし、これまでの製品は車両の内燃機関周辺など高異なる素材の接着が要求されるようになりました。このい耐熱性と追従性が求められる環境では使用するこような異種材質、特に線膨張率の異なる素材においてとが出来ませんでした。

は、使用環境の温度変化による素材自体の膨張や収そこで近年、スリーボンドでは 1 2 0℃以上の高温縮率が異なります。そのため、それらを固定する接着耐 久 性を持つアクリル系 弾 性 接 着 剤の開 発に取り剤へ働く歪みが大きくなり、その結果、はく離や割れが組んできました。これらの製品は、アクリルゴムポリ生じます。このような現象は、硬化温度からの温度変マーを主成分としています。よって、硬化物は高い耐化や耐久環境下で想定され、特にヒートサイクル時に熱性・耐油性を持つだけでなく、ガラス転移点が低は繰り返し生じます。この際、接着剤に求められる特性

く、広い温度範囲でシリコーンのようなゴム弾性を保としては各素材への接着性並びにその膨張差に追従ちます。これまでに紫外線硬化型樹脂、加熱硬化型することができる弾性です。

樹 脂 並びに湿 気 硬 化 型 樹 脂を製 品 化し、特に輸 送

この異種材の接着の例としてモータ磁石の固定が市場関連の耐熱性や耐油性が要求される電装部品挙げられます。HV（PHV）・EVなどの環境対応車に

表−3 アクリル系弾性接着剤の商品ラインナップ
硬化形態

湿気硬化型

加熱硬化型

紫外線硬化型

硬化条件（23℃,55%RH）×7日

150℃, 90min

45kJ/㎡

製品名

TB1158

TB1156B

TB3013Q

考試験項目

単位

試験方法

硬さ−

3TS-2B00-004

A20A6A32

デュロメータA

伸び率%

3TS-4190-001

300

275

195

−

引張強さ

MPa

3TS-4190-001

特性値

1.8

引張せん断接着強さ MPa 3TS-4100-013 ,023＊

ガラス転移点4備＊1＊2℃

3TS-4730-001

First Generation Acrylic adhesive
Second Generation Acrylic adhesive

＊＊

1.2

2.7

−

1.8（Al/Al）

1.5（Al/Al）

4.1（Fe/ガラス）−-40.0-40.5-31.0

DMA法1Hz E ピーク＊＊＊＊＊

使われている同期モータのほとんどはPM＊3 モータで、回転子に永久磁石が用いられています。永久磁石のジュールとし組立てられています（図− 4）。
図−4バッテリーイメージ

中でもネオジム磁石は最大エネルギー積が大きく、高い磁石特性をもつことから、これを採用することでモータの大容量小型化が可能になりました。電気自動車やハイブリッドカー用駆動モータのみならず、EPS＊4 モータなど小型モータにもPMモータが主に使われるようになっています。この永久磁石のステータへの固定にはセルパック

エポキシ系、嫌気性、２液常温硬化型（アクリル）接着剤が使用されています。その中でも大きなトルクを発生する中型・大型駆動モータなど、回転中に高温になる場合にはガラス転移点が高く、耐熱性の良好な１液加熱硬化型エポキシ系接着剤が広く採用されていモジュールます。ただし、その問題点として硬化後の冷却過程やヒートサイクルなどの温度変化下では、樹脂の収縮やセルを積層しパックする際には、セル間の固定に接ステータと永久磁石の線膨張率の違いから、はく離や着剤が使用されています。広い面積の接着には加熱硬磁石の割れなどが発生することが挙げられます。また化型の接着剤も有効ですが、セルに熱を加えることは小型モータの生産においては加熱硬化設備・工程の出来ないため、この用途に加熱硬化型の接着剤を使用削減とともに、大量生産へ対応するため、生産性の向することは出来ません。このことから、セルの面接着に上に寄与する常温速硬化性も求められます。

は2 液混合硬化型が採用されます。また搭載後は振動TB 3955 は硬化後、ガラス転移点の低い弾性体をがかかるため追従性の良い弾性接着剤が必要となるこ形成することから、このように膨張や収縮が大きく、応とからも、バッテリーの組み立てにおける各種部品の接力緩和が必要な箇所への適用が可能です。また常温

着に、２液混合型アクリル弾性接着剤は最適な材料でで速硬化させることが可能であり、硬化設備を必要とあるといえます。

せず生産性も良好というメリットを合わせ持つことから、モータ磁石の固定に適しています。

4−3 ポッティング
ポッティングによる電子基板への部品固定・保護に

4−2 面接着

は弾性接着剤が使われます。基板部品の保護の他、大面積の接着においては、２液混合型の接着剤の基板が搭載された部品が衝撃を受けた場合も、ポッ適用が有効です。一般的には紫外線を透過しない場ティングしたゴム弾性を持つ接着剤が衝撃を吸収する

合や被着体に熱を加えることが出来ない場合などは常ことで、部品自体が外れて製品の故障に繋がるリスク

温硬化型の接着剤を選定しますが、湿気硬化型は空を低減しています。そのため、この用途の多くは低分気と接触する表面から硬化するため、広い面積の接着子シロキサンをカットした１液性もしくは２液性の湿気においては中心部までの硬化が難しく、信頼性並びに硬化型シリコーンや変成シリコーンなどの弾性接着生産性が悪いという課題があります。そこで接着面を剤が採用されています。これらは良好なゴム状硬化物均一に速硬化させることが可能な２液混合型の接着剤となる他、常温で硬化が可能であるため組立後の基が使用されます。

板を硬化炉に入れる工程が必要ありません。しかしな

電気自動車に搭載される部品を例に取ると、セルのがら、先述の通り２液混合型であってもシリコーン・積層が必要なバッテリーが挙げられます。バッテリー

変成シリコーン樹脂の場合は完全硬化までに時間をのセル形状は主に２種類あり、円筒形と長方形のセ要するため、硬化時間の短縮が求められます。２液混ルが各メーカーで開発されています。どちらの形状で合型のアクリル樹脂は常温での硬化速度が速く、生も、一般的にバッテリーは自動車に搭載される際に、産性向上に寄与することが可能です。またポッティン

セル単体を数個合わせてパックにし、それをまとめてモ

グ剤への要求特性として、電気電子部品に要求され＊3＊4

Permanent Magnet 永久磁石
Electronic Power Steering 電動式パワーステアリング

5

る耐 湿 性がありますが、TB 3 9 5 5 は耐 湿 性も良好な護に最適な接着剤だといえます（図−７）。

5.材料特性常 温 硬 化 型２液アクリル弾 性 接 着 剤

TB 3 9 5 5の諸物性について紹介します。
5−1 硬化性

引張せん断接着強さ（MPa）

弾性硬化物を形成することから基板部品の固定・保5硬化時間

0〜120min4321

これまでの 2 液常温硬化型の接着剤は反応性に優※硬化条件：25℃,Fe/Fe

れる反面、混合後の可使時間が短く作業性に難点が003060

硬化時間（min）ありました。そこで TB 3 9 5 5 の開発においては、作業性と生産性を考慮し適切な可使時間を設定しました

10が促進され、実用強度に達する特徴を持っています。
2 5℃常 温 下で硬 化させた場 合、５分 程 度の可 使 時
間 後、6 0 分で 2 MPa 以 上の強 度を発 現し、1 2 時 間後にはほぼ完全に硬化します（図− 6）。
5−2 硬化物物性

せん断接着強さ保持率
（%）

100

硬化時間

1200〜24h8642※硬化条件：25℃,Fe/Fe
80060612硬化時間（h）

TB3955

1824

接着発現性

TB3955の硬化物はガラス転移点が低いことから広40範囲な温度領域でゴム弾性を有しています（表− 4）
。

2000

図−6

また、その硬化物は150℃の高温耐久後でも物性が※硬化条件：25℃,Fe/Fe
05

図−5時間（分）TB39551015

接着可使時間低下せず、85℃ 85％RHの高温高湿耐久後も十分に性能を維持します（図− 7）。
5−3 使用方法

表−4

TB3955の硬化物物性

試験項目

単位

特性値

試験方法

備考

硬さ

−

A65

3TS-2B00-004

デュロメータA

伸び率％130

3TS-4190-001

3号ダンベル

引張強さ

MPa

5.2

3TS-4190-001

3号ダンベル

引張せん断接着強さ

MPa

硬化収縮率％

0.9

3TS-Z365-001

φ20ガラス転移点℃−453TS-4730-001

DMA法 1Hz E ピーク

線膨張率α1α2

硬化条件：25℃×24h

6

引張せん断接着強さ（MPa）（図−５）。しかも一度反応が開始すると急速に硬化

90ppm/℃

6.66.2

66.0
221.5

3TS-4100-013

3TS-4740-001

Fe / Fe（SPCC,SD）
SUS/ SUS（SUS-304）−100〜−70℃
0〜50℃

TB 3 9 5 5 は本 剤と硬 化 剤を１：１の比 率で 混 合100することにより硬化反応が開始します。ツインカート

硬さ（A）

80

リッジ仕様で商品化していますので、スタティックミキサーで混合し、被着体へ直接塗布することが出来60ます（図− 8）。計量せずに適正な比率で必要な量の40混合が可能であり、作業性が良好です。

2000250120℃

500750150℃

85℃,85%RH

500750150℃

85℃,85%RH

時間（h）

1000

引張強さ
（MPa）

10864200250120℃

時間（h）

1000

図−8200

TB3955の仕様

伸び率（%）

160120804000250

引張せん断接着強さ
［Fe］
（MPa）

120℃

500

750

150℃

85℃,85%RH

500

750

150℃

85℃,85%RH

時間
（h）

1000

25201510500250120℃

図−7時間
（h）

1000

TB3955の耐久性

7

おわりに今回ご紹介した常温硬化型２液アクリル弾性接着剤 TB 3 9 5 5はこれまでの２液混合型の接着剤にない耐久性、弾性、速硬化性を合わせもつ製品です。輸送市場のみならず電気市場、公共工材市場など幅広い分野、用途展開の可能性があると考えられます。
スリーボンドでは更なる技術開発に努め、多様化するニーズに対応した製品の開発に継続して取り組んで参ります。
＜参考文献＞「スリーボンドテクニカルニュース No. 4 4、No. 7 2」
株式会社スリーボンド

研究開発本部
開発部

8

輸送開発課

高橋健二

井上正雄

有田奈央