´成30年1月1日発行超軟質UV-Cured-In-Place Gasket (超軟質紫外線硬化性現場成形ガスケット)
はじめに———
スリーボンドは産業界の漏れを防ぐという使命をもって創業した会社であり、1955年に日本で最初の液状ガスケットを上市いたしました。現在液状ガスケットは、自動車関連・電気電子関連・インフラ関連など広範囲な市場において、自動塗布設備とともにFIPG工法(Formed-In-Place Gasket)として幅広くご採用いただいています。またシール工法には、塗布・紫外線硬化後組みつけてシールするUV-CIPG工法(UV-Cured-In- Place Gasket)もあり、スリーボンド・テクニカルニュースNo.72にて紹介しています。このUV- CIPG材料は圧縮率に制限があるため、寸法公差などの影響によるシール不良のリスクや、剛性の低い部材に対し圧縮できないといった課題がありました。本稿では、ThreeBond従来品以上の軟質化により圧縮率を広く取ることで寸法公差によるリスクを低減させ、かつ耐久性・耐薬品性が良好な超軟質紫外線硬化性現場成形ガスケットThreeBond ３１６６について紹介いたします。
以下、ThreeBondをTBと略す
1.ガスケットとは
ガスケットとは、JISによれば「管または機器の接合面にさし挿み、ボルトその他の方法で締め付けることにより、接合部からの漏れを防止する目的に使用する諸物」と規定され、図－１に示すように使用されます。ガスケットは、自動車のエンジンや、電子部品等の様々な市場で使用されており、シールする媒体も、潤滑油、作動油から水、ダスト等多岐にわたります。またガスケットは、その性状より固形ガスケットと液状ガスケットの2種類に大別されます。過去には、フランジ面のシールには固形ガスケットが広く採用されていましたが、使いやすさから液状ガスケット(FIPG工法)が固形ガスケットに代わるシール工法として広く使用されるようになりました。しかし、一般的に使用されている湿気硬化型シリコーン系のFIPG材料は、完全硬化まで時間を要するといった課題があります。そこで、短時間で安定したシール機能が得られるよう液状ガスケットをフランジ面に塗布し、紫外線で硬化させてから組み付けるUV-CIPG工法が考案されました。
2.各工法での工程比較
表－１に、各ガスケット工法の比較を示します。 UV-CIPGは、液状のシール剤をフランジ面に塗布
し、紫外線照射し硬化させた後に組み付けます（図ー 2)。湿気硬化型シリコーン系のFIPGは、液状のシール剤をフランジ面に塗布し、未硬化の状態でワークを組み付けます。組み付け後はシール剤が硬化するまでの養生時間が必要です。固形ガスケットは、あらかじめワーク形状に合わせて形成された固形ガスケットをはめ込み、組み付けます。各工法ともそれぞれ長所と短所がありますが、UV- CIPGの他工法に対する大きなメリットは以下になります。 ①短時間で硬化物を形成し組み付けられる為、すぐシール性を発揮することができる。 ②自動化が可能。 ③取り外しが可能。一方、デメリットは、圧縮率に制限があり、部材の精密な寸法管理が必要になってくる点です。
3.超軟質UV-CIPG開発経緯
TB従来品のUV-CIPG材料は、圧縮率と耐圧性、圧縮率と圧縮永久歪みの両方の観点から適正圧縮範囲を算出すると、初期のビード高さに対し20 ～ 40 %圧縮と狭い範囲でした。そのため、部材やビード形状の寸法公差が大きくなると、圧縮率が所定の範囲から外れてしまいシール不良のリスクが高くなる
といった課題がありました。
また、近年部材の軽量化などに伴い剛性の低いワークが用いられることが増えてきているため、弾性率が高い従来のCIPG材料は圧縮によりワーク自体が変形し、所定面圧がとれないことによるシール不良のリスクが高くなる課題もありました。これらの課題改善のため、より軟質なUV-CIPG材料の開発が求められ、この度TB3166を上市しました。
4.推奨フランジ形状
UV-CIPGは、フランジ形状によりシール性や耐久性が異なるため、用途に合わせたフランジ設計が必要です。 UV-CIPG工法におけるフランジ形状への適合性について表－２に示します。 UV-CIPG工法では、シール性と耐久性を考慮し、片壁フランジ形状を推奨しています。この構造は、壁部が相手フランジ面と接触するので安定した圧縮率が得られます。また、水、オイル、ダスト等からCIPGビードを保護する役割もはたします。TB従来品よりも軟質化したTB3166は寸法管理面や圧縮幅管理面で有利となり、展開できるフランジ形状の種類が広がります。

5.TB3166の紹介
5一1.特徴TB3166は、シリコーンを主成分とした無溶剤タイプの紫外線硬化性樹脂で、以下のような特徴を有しています。 ①紫外線を照射することにより短時間で硬化する。 ②非常に軟質な硬化物を形成。 ③従来のCIPG材料よりも面圧が小さく、剛性の低いワークでも組み付けが可能。 ④広範囲な圧縮率で使用可能。 ⑤シリコーン特有の耐熱性、耐寒性を有する。 ⑥耐薬品性が良好。
5−2.性状
TB3166の性状を表－３に示します。 TB3166は、背色で塗布確認が可能です。また、硬化後は青色が退色し淡黄色の硬化物を形成します。
5－3.特性値
TB3166の特性値を表一4に示します。 TB3166は、TB従来品と比べ硬さ、貯蔵弾性率の値が小さく、非常に柔らかい材料です。また、硬化収縮率も非常に小さいことから、UV硬化時の寸法への影響も少ない材料です。
5－4.圧縮率と面圧
TB従来品とTB3166の圧縮率別の面圧を測定し
※試験方法：① PBT（ジュラネックス2002）上に、10×25×1.0（厚み）mmの面積で塗布し紫外線を照射し硬化させる。 ②アルミ（A1050P）を十字方向にかぶせ、一定の厚みになるようにスペーサーを挿み、圧縮治具を用いて所定の時間放置させる。 ③常温に冷ました後、50mm/min速度で引張り試験（剥離）を行い最高強度を読み取る。
図－３圧縮率別面圧測定
た結果を図－３に示します。
TB従来品は、圧縮率55％以上で面圧が高くなりますが、TB3166はTB従来品に比べ圧縮率70％でも面圧が低いため、剛性の低いワークでも圧縮することが可能です。
5－5.圧縮率と耐圧性
フランジ形状別の圧縮率と耐圧性の結果を図－４に示します。この結果から壁の有無によって耐圧性が変わることが分かります。フランジ形状を片壁構造にすると、壁部分がエアー圧に対するシール剤の移動を抑制し、20％の圧縮率でもシール性が向上したと考えられます。
5−6.耐久試験後の耐圧性
120℃の環境下に所定時間放置後の耐圧性を図－５に示します。加圧媒体:空気昇圧条件: 0.01MPa/15secにて昇圧※最大圧力は0.4MPaまで図ー5  120℃耐久後の圧縮率と耐圧性硬化条件:積算光量45kJ/m²加圧媒体：空気昇圧条件: 0.01MPa/15secにて昇圧※最大圧力は0.4MPaまで図ー4　フランジ形状別圧縮率と耐圧性の関係圧縮率が20～80％の範囲で、1000時間放置後も0.4MPaの圧力にも耐えることが確認されています。この結果から、TB3166は広範囲な圧縮率で使用が可能で、耐久性に優れた材料であることが確認されました。
5－7.耐久試験後のゴム物性
各環境条件下に放置後のゴム物性の結果を図ー 6、7、8に示します。 120°Cでゴム物性がやや低下傾向になるものの、各条件下において十分なゴム物性を維持します。
5一8.耐薬品性
各薬品に浸漬後のゴム物性結果を図－9、10に示します。輸送市場で想定される各薬品に対して、大きな劣化は見られず、耐薬品性が高いことが分かります。 TB従来品のアクリル系UV-CIPG剤は、分子骨格中にエステル基を有するため特に水系の薬品（プレーキフルード、不凍液等）に対する耐薬品性が低い傾向がございますが、TB3166は分子骨格中にエステル基を含まないため水系の薬品に対しても十分な耐久性を有します。 【試験条件】  硬化物: 3号ダンベル、厚み2mm硬化条件:積算光量45kJ/m²引張速度：500mm/min 120℃ ×72時間（希硫酸のみ常温） 【漫演条件】薬品:エンジンオイル、ATF、バワステオイル、ブレーキフルード、不凍液(50wt%)、希硫酸(40wt%)、凍結防止剤(50wt%)、水蒸気(120℃、100%飽和水蒸気、2気圧環境）
6使用用途例
これまでに述べてきたように優れた耐久性や耐薬品性を有していることから、車載用の電装部品や各種電気・電子部品の防水、防塵シールなどに使用できます（図－１１）。
おわりに
今回は、従来のUV-CIPG材料で課題となっていたケース寸法公差の管理幅を、軟質化により緩和できる製品の紹介をしました。TB３１６６は耐久性、耐薬品性にも優れることから、今後幅広い市場・分野において用途展開の可能性があります。スリーボンドでは今後も市場動向に合わせた商品開発、技術開発に注力し、産業界に貢献する活動を継続して参ります。 <参考文献> 1) JIS B 0116 2) JIS K 6262 3)  「スリーポンド・テクニカルニュースNo.72」2009スリーポンド株式会社スリーボンド研究開発本部