接着の基礎
・接着剤の定義
・接着の利点と欠点
・基材の濡れ性
・破壊様式
・経時劣化（Aging）
接着剤の定義
ISO21368
Non-metallic material, which joins two adherends/substrates together via adhesion and cohesion.
（2つの被着材または基材を接着力と凝集力で接合する非金属材料）
DIN EN923
An adhesive is a non-metallic substance which can join two substrates together via bonding to the substrate surfaces (adhesion) and via its own internal strength (cohesion).
（接着剤は、2つ基材を基材表面（接着力）と物質内部の力（凝集力）によって接合できる非金属物質）
JISK6800
物体の間に介在することによって物体を結合することのできる物質
※「接着剤」の物質の範囲は、参照する規格によって異なる場合があります。AESBのトレーニングではDIN、ISOに従い、接着剤は非金属物質を対象にしています。
接着の利点と欠点
接着の利点
①異種材料を接合できる
②基材にダメージや加工することなく接合することができる
③応力分布が均一、かつ、均一に荷重を伝達することができる
④大面積のコンポジット材料から、小面積な部品までサイズを問わず製造することができる
⑤軽量化することができる
⑥接続部をフレキシブルにすることができる
⑦機能を付加できる（振動軽減、シーリング、腐食防止など）
接着の欠点
①製品の使用温度範囲に制限を受ける
②劣化（Aging）する
③多くの接着剤は有害物質である
④非破壊検査で品質を完全に検証できない（特殊工程）
⑤表面処理が必要になることがある
⑥プロセス条件管理が必要になる
⑦接着後に接着剤を除去できない場合が多い
基材の濡れ性
基材表面をミクロに観察すると、すべての表面は粗さを持っている。
そして表面の粗さにより、コンタクトポイントが少ししかない状態。
➡接着状態として適切ではない状態
接着剤が均一に表面の粗さを埋めている。
そして多くのコンタクトポイントがあり、物理的な相互作用が発生している状態。
➡接着状態として適切な状態
接着力は主に接着剤と被着剤の物理的相互作用により発生する。
物理的相互作用を発揮するためには接着剤と被着剤は1nm以下に近接している必要がある。
つまり被着剤がよく「濡れる」必要がある。
基材の濡れを評価するためには以下のような方法がある。
・水滴下法
・テストインキ法
・接触角測定法
良い濡れを得るためには以下が重要である。
・表面に汚れが無いこと
・表面が乾燥していること
・基材よりも液体の表面張力が低いこと
・表面粗さが小さいこと
破壊様式
接合部で発生した破損面のタイプに対する知識は、問題と原因を知ることが出来、是正措置を講じることを可能にさせる。
トポロジーまたは接着結合の破損モードを説明するには、理論および実際の引張強度の概念を理解する必要がある。
理論的引張強度（σ理論）は、接着剤を支持する単位面積あたりの最大力として定義され、接着剤製造業者によって提供されている。
実際の破壊応力（σ実際）は、単位面積あたりの最大力として定義され、接着力の任意の領域で破壊が発生する。
破壊の種類-接着結合の破損モード
基材破壊
基材破損 - 2つの基材いずれかで基材が破壊される。
このタイプの破壊は、σ実際＜σ理論であり、考えられる原因は：
・基材は、そのサイズや露出した負荷への耐性が計算されていない。
・物理的または化学的な影響（酸性溶液、アルカリ性、腐食など）に より、基板の機械的特性の低下。
・基材の耐性が、接着強度よりも小さい。
接着界面破壊
接着界面破壊 – 接着界面破壊は、接着剤と基材の間の接着領域で発生する。このタイプの破壊は、接着剤が基材表面から全体的または部分的に分離する。
接着界面破壊は片方と両方の基板で発生する可能性があり、このタイプの破壊は望ましくない。
このタイプの破壊では、σ実際＜σ理論であり、考えられる原因は：
・接着剤を塗布する前の基板表面処理の選択または塗布方法の誤り。
・推奨されるポットライフを超え、基材上の接着剤の濡れ性が十分に得られていない。
・基材との接着剤の選択ミス。基材表面への接着を生じさせない接着剤を選択した。
・接着剤に必要なプライマーまたは活性剤の不適切な使用、蒸発時間の不足、厚さの不足など...
・基材と接着剤の界面に老化現象の可能性。
凝集破壊
凝集破壊 - 接着破壊が接着剤自体で発生し、基材の両面に接着剤の痕跡が見られる。
考えられる原因：
σ理論≈σ実際 の場合（このタイプの破壊が望ましい）
・接着接合部の設計より大きな応力を受けた。
σ実際＜σ理論 の場合（このタイプの破壊は望ましくない）
・特に1液性接着剤では、接着剤の硬化時間を尊重しない。
・接着剤硬化の欠陥。
・気泡、細孔などの接着剤内の欠陥...
・接着剤の接合における老化現象。
ハイブリッド破壊
3つの主要な破壊タイプの組み合わせで、以下のタイプの破壊が生じる。
・混合破壊 – ハイブリッド破壊、界面破壊、凝集破壊。
・境界層破壊-このタイプの破壊は、基材上に薄い接着層が見られる。
経時劣化（Aging）
経時劣化（Aging）とは
・時間の経過とともに接着接合部が変化すること
・接着剤は「負荷」によって変化をする
・経時劣化（Aging）による影響は、特に強度を低下させる
負荷の種類
