|
【オンラインセミナー】
異種材料接着・接合の基礎・応用例および強度・信頼性・
耐久性向上と寿命予測法
日本テクノセンター 主催 2021年3月4日（木） 10:30～17:30
〔セミナー概要〕
〔講師：鈴木靖昭〕
信頼性が高く耐久性が大きく強い接着・接合継手を設計することを目的とする人に対し、接着力発現の原理、接着剤および表面処理法の理論的選定法、異種材料の接着，樹脂射出一体成形法、レーザ接合法，化学反応法など最新の接合法について，強度および耐久性向上のメカニズムとともに解説します。
また、各種継手に発生する応力分布、変形、および破壊条件の解析法（CZM法を含む），それに基づく強い接着構造の設計法、負荷応力の時間的分布と接着強度のばらつきに基づいたストレス－強度モデルによる継手の希望破壊確率を与える安全率の計算法（EXCEL計算シート提供）、接着継手の劣化の主要原因である温度、湿度、機械的応力などのストレスと劣化速度との理論的関係およびそれに基づいた加速試験によるEXCELの重回帰分析関数LINESTを用いた寿命予測法について詳しく解説します（EXCEL計算シート提供）。
さらに、接着トラブルの原因別分類と対策（表）および具体的事例について解説し、最後にご質問に対し，講師の50年間にわたる接着についての実務経験に基づき、ご回答いたします。
〔詳細プログラム〕
〔前編〕
「異種材料接着・接合技術の基礎および応用」
1．接着力発現の原理
1-1 化学的接着説
①
原子・分子間引力発生のメカニズム ② ヤモリ（Gekko）の足の接着力に見るvan
derWaals力
③ 結合エネルギーと静的接着強度および耐久性との関係
④
接着剤の役割
1-2 機械的接合説（アンカー効果）
1-3 からみ合いおよび分子拡散説
1-4 接着仕事から計算される理想接着強度と実際の接着強度の相違の理由
1-5 シーリング材の接着力発現の原理と役割
1-6 粘着剤の接着力発現の原理と役割 （どのようなものが粘着剤になり得るのか）
2．各被着材に適した接着剤の選定法
2-1 Zismanの臨界表面張力
2-2 溶解度パラメータによる接着剤選定法
① 物質の溶解度パラメーター
② ２種類の液体が混合する条件 （非結晶性材料に適用）
③ 結晶性高分子が難接着性である理由とそれを解決するための表面処理法
2-3
被着材と接着剤との相互の物理化学的影響を考慮した接着剤選定法
①
被着材に含まれる可塑剤による接着剤の可塑化
②
接着剤に含まれる可塑剤による被着材の可塑化
③
粗度大な被着材表面への粘性接着剤の選択
3．接着剤の種類、特徴および最適接着剤の選定法
3-1 各接着剤の種類
① 耐熱航空機構造用接着剤 ②
エポキシ系接着剤（液状） ③ ポリウレタン系接着剤（室温硬化型）
④ ＳＧＡ（第2世代アクリル系接着剤） ⑤ 耐熱性接着剤
⑥ 吸油性接着剤 ⑦ 各種ゴム系接着剤 ⑧ 紫外線硬化形接着剤
⑨ シリコーン系接着剤 ⑩
変成シリコーン系接着剤 ⑪ シリル化ウレタン系接着剤
3-2 接着剤の耐薬品性および耐候性について
3-3 各種接着剤のせん断およびはく離接着強度特性
3-4 各種被着材に適した接着剤の選び方 （選定のための接着剤性能表）
3-5 各種シーリング材の性能および用途
3-6 種々の接着剤の各種条件（米国連邦規格）における接着強度と変動係数
4．被着材に対する表面処理法の選定法
4-1 各種表面処理法およびその特徴
4-2 金属の表面処理法
① 洗浄および脱脂法 ② ブラスト法（空気式，湿式） ③ アルミニウム（エッチング法，陽極酸化法） ④ 炭素鋼
⑤ ステンレス鋼 ⑥ 各種エッチング法 ⑦ 銅およびニッケル箔の表面処理状態とはく離エネルギーとの関係
4-3 プラスチックの表面処理法
① 洗浄および粗面化 ② コロナ放電処理法 ③ プラズマ処理法 ④ 火炎処理法 ⑤ 紫外線／UV処理法
⑥ 各種表面処理方法（JISK6848-3法，ふっ素樹脂に対するテトラエッチ液による表面処理法）
4-4 プライマー処理法
5．最新の異種材料接合法およびその実用化例
5-1
金属の湿式表面処理-接着法
① ケミブラスト® ② NAT
5-2
金属の湿式表面処理-樹脂射出一体成形法
① NMT ② 新NMT
③ PAL-fit®
④ アマルファ
5-3
無処理金属の樹脂射出一体成型法Quick-10
5-4 被接合材表面のレーザー処理－樹脂射出一体成形法
① レザリッジ® ② D
LAMP® ③ AKI-Lock®
5-5 レーザー接合法
① LAMP ② レーザー接合法２ ③ PMS処理－レーザー接合 ④ インサート材使用のレーザー接合
5-6 摩擦接合法
① 摩擦重ね接合（FLJ） ② 摩擦撹拌接合（FSJ）
5-7 溶着法
① 電気抵抗溶着 ② 高周波誘導加熱 ③ 超音波接合 ④ 熱板融着
5-8 分子接着剤利用法
① 分子接着剤 ② CB処理 ③ TRI ④ トリアジンチオール処理金属のインモールド射出一体成形法
5-9 ゴムと樹脂の架橋反応による化学結合法－ラジカロック®
5-10
接着剤を用いない高分子材料の直接化学結合法（カップリング反応および付加反応利用法）
5-11 大気圧プラズマグラフト重合処理―接着技術
5-12 ガス吸着接合技術（シランガスおよび水蒸気利用法）
5-13 水蒸気VUV利用低温大気圧有機／無機材料ハイブリッド接合技術
5-14 エポキシモノリスを用いる異種材料接合法
6．エッチングまたはレーザー処理後の射出成形法または融着法における接着力発現の原理
6-1 エッチングまたはレーザー処理後の射出成形により接着・接合力が向上する原理
6-2 耐久性が向上するメカニズム
6-3 樹脂どうしの融着による接合の場合の接着強度発現の原理
① 一方の樹脂のみが溶融する場合 ② 両方の樹脂が溶融する場合
〔後編〕
「接着接合部の強度・信頼性・耐久性向上・評価法およびトラブル対策」
7．接着継手形式およびおよび接着部に加わる外力の種類
7-1 接着接合の長所と短所
7-2 各種接着継手形式
7-3 接着部に加わる外力の種類
8．各継手の応力分布および強度評価
8-1 重ね合せ継手の応力分布
（弾性解析解および弾性有限要素解析結果）
8-2 重ね合せ継手の弾塑性FEM応力解析結果に基づいた実験結果の検討例
① 重ね合せ接着継手のせん断破壊荷重実験値例
8-3 Al重ね合せ継手の引張せん断試験結果およびFEM解析による検討例－１
8-4 Al重ね合せ継手の引張せん断試験結果およびFEM解析による検討例－２
8-5 CFRTP重ね合せ接着継手の引張せん断試験結果に対する結合力モデル（CZM）法による解析例
① 結合力モデル解析法 ② CZMによる解析例：混合モード条件下のFRTPの単純重ね合せ接着継手の挙動の解析
8-6 重ね合せ継手の接着層厚さと接着強度との関係（接着層が厚いほど接着強度が小さくなる理由）
8-7
バルク接着剤の試験片厚さと引張強度との関係（試験片が厚いほど強度が小さくなる理由）
8-8 バルク接着剤および接着継手接着層における強度の測定法
① バルク接着剤の引張試験 ② 引張接着強度試験 ③ 厚肉被着材を用いた単純重ね合せ継手の引張せん断接着強度
試験
8-9 バルク接着剤の応力－ひずみ曲線と引張速度との関係
8-10 スカーフ継手および突合せ（バット）継手の特徴，応力分布および破壊条件
①
2次元弾性FEM解析 ②
3次元弾性FEM解析 ③
2次元弾塑性FEM解析 ④ 接着強度実験結果
⑤ 接着層の破壊条件 ⑥ 接着層破壊条件の破面観察による検証 ⑦ ゴム変性エポキシ系接着剤の3軸応力下の降伏
および破壊挙動 ⑧ スカーフおよびバット継手の接着層厚さと接着強度との関係
⑨ エポキシ系接着剤によるスカーフ継手のスカーフ角度と破壊条件との関係についてのまとめ
8-11 接着接合部における特異応力場の強さおよび応力拡大係数を用いた接着強度の評価事例
① 特異応力場の強さおよび応力拡大係数によるバット継手の強度評価
② 特異応力場の強さHによるスカーフおよびバット継手の強度評価 ③
特異応力場の強さによる単純重ね合せ継手の
強度評価
8-12 接着層が硬化または温度低下により収縮した場合のスカーフおよびバット継手のFEM応力解析結果
8-13 バイメタル法および接着剤硬化収縮量測定装置による実測収縮応力が予想より小さく，温度低下による熱応力が
硬化収縮応力より大きくなる理由
8-14 はく離応力の解析
① 可撓性被着材のはく離による応力分布 ② はく離角度による応力分布の変化に関する解析
③ 接着層が厚い方がはく離強度が増加する理由
8-15 スポット溶接－接着併用継手の応力解析例 （併用により強度が向上する理由）
8-16 FEMによる実際の接着接合構造物の強度計算法についてのまとめ
9．最適接合部の設計
9-1 強い接着接合部を設計するための一般的留意事項
9-2 接着接合部の設計
① T継手の接合構造 ② ハット形補強材の接合構造 ③ はく離力への対応策
10．接着接合部の故障確率と安全率との関係
10-1 接着接合部の経年劣化による故障発生のメカニズム（ストレス－強度のモデル）
11．所定年数使用後の接着接合部に要求される故障確率確保に必要な安全率の計算法
11-1 正規分布について
11-2 ストレス（負荷応力）が一定の場合の故障確率確保のための安全率の決定法 （直ちに計算可能なEXCEL計算シート提供）
11-3 ストレス（負荷応力）が変動する場合の接着継手の故障確率の確保のために必要な安全率の決定法 （直ちに計算可能な
EXCEL関数計算シート提供）
(1) 故障確率および安全率の計算法
(2) 加速劣化法により耐用年数経過後の劣化状態の試験片を準備する方法
(3)
加速劣化法により得た耐用年数経過後の劣化状態の試験片を用いて，耐用年数経過後の接着継手の故障確率および
必要安全率を推定する方法
11-4 接着強度の変動係数実測値
11-5 航空機において安全率が小さく取られる理由
11-6 実構造物に作用するストレス（負荷荷重）の変動係数の測定法および必要な故障確率を確保するための方法
12．接着接合部の劣化の要因ならびに加速試験と加速係数
12-1 接着接合部劣化の要因
12-2 加速試験と加速係数
12-3 加速試験条件の決定方法
13．アレニウス式（温度条件）による劣化，耐久性加速試験および寿命推定法 （EXCELの重回帰分析関数LINESTを用いた
寿命予測計算シートを提供）
13-1 化学反応速度式と反応次数
13-2 濃度と反応速度および残存率との関係
13-3 材料の寿命の決定法
① 寿命到達時が明確な場合 ② 材料の物性が低下して実用に供さなくなる場合
13-4 反応速度定数と温度との関係
13-5 アレニウス式を用いた寿命推定法（重回帰分析関数LINESTを用いた寿命予測結果）
13-6 アレニウス式による室温付近温度の接着強度の経時変化予測式を用いた倉庫保管中に劣化した粘着テープの納入時の
接着強度の推定法
14．アイリングの式およびジューコフの式による応力，湿度などのストレス負荷条件下の耐久性加速試験および寿命推定法
（EXCELの重回帰分析関数LINESTを用いた寿命予測計算シートを提供）ならびにウェッジテストによるボーイング社の航空機接着部の耐久性試験結果
14-1 アイリングの式を用いた寿命推定法 （重回帰分析関数LINESTを用いた寿命予測法）
14-2 アイリング式を用いた湿度に対する耐久性評価法および寿命予測結果
① 絶対水蒸気圧 ② 相対湿度モデル1 ③ 相対湿度モデル2（Lycoudesモデル）
14-3 Sustained Load
Testによる接着継手の温度，湿度，および応力負荷条件下の耐久性評価および重回帰分析関数LINEST
を用いた寿命予測結果
① 接着剤A（一液性120℃/1h硬化エポキシ系）の場合 （加速試験結果から室温，60%RHにおける寿命の推定法）
② 接着剤F（二液性60℃/3h硬化エポキシ系）の場合
③ フィルム型接着剤（177℃
加熱硬化 ノボラック・エポキシ系）の場合
14-4 加速劣化法により耐用年数分経過後の接着強度分布を得る方法
14-5 水蒸気存在下の材料の酸化反応促進メカニズムの第一原理分子動力学法解析結果
14-6 ジューコフ（Zhurkov）の式を用いた応力下の継手の寿命推定法
14-7 ジューコフの式による接着継手のSustained Load Test結果の解析
14-8 ウェッジテストによるボーイング社の航空機接着部の耐久性試験結果
15．接着継手の耐水性および耐油性に関する熱力学的検討および耐水性向上法
15-1 液体中における接着接合部の安定性の熱力学的検討
① 液体中における接着仕事WALの計算式 ② 接着仕事WAおよびWALの計算値によるよる耐水性および耐油性の具体的
検討
15-2 接着接着部の耐久性に水が及ぼす物理的および化学的影響の実例
① 鋼のエポキシ系接着剤による突合せ継手の耐水性試験結果 ② アルミニウム合金のエッチングと耐久性との関係
③ 実走行自動車の残存接着強度
15-3 接着接合部の耐水性向上法
① エッチング，レーザー照射などにより被着材の実質表面積を増加させる方法 ② 接着剤と反応性を持つ官能基系の
シランカップリング剤を金属表面に化学結合させる方法 ③ 化学結合により接着する方法
16．繰返し応力（疲労）による加速耐久性評価法
16-1 接着継手の引張せん断疲労特性試験方法
16-2 アイリングの理論から誘導されるS-N曲線
16-3 マイナー則（線形損傷則）
16-4 スポット溶接－接着併用継手（ウェルドボンディング）のFEM解析結果および疲労試験結果
（クリープ変形防止策による強度向上法）
16-5 リベット－接着併用継手（リベットボンディング）の疲労試験結果 （クリープ変形防止策）
17．接着接合部のクリープ破壊強度評価方法
17-1 大変形クリープの一般的特性
17-2 クリープ破壊強度，破壊時間，温度間の関係式（ラーソン-ミラーの式）
17-3 クリープ破断データからラーソン-ミラーの式を求める方法
① visual-fit法 ② 統計的解析法－１ ③ 統計的解析法－２
17-4 プラスチックのクリープ試験におけるラーソン-ミラー線図
17-5 JIS
K6859 接着剤のクリープ破壊試験方法
18．接着トラブルの原因別分類と対策および各トラブル事例と対策
18-1 原因別分類とその対策（表の概説）
18-2 多数の具体的トラブル事例およびその原因と対策
質疑応答
全講義範囲に関するご質問に対し，ご回答いたします。
|