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構造接着の基礎と応用

(1997年『機能性接着剤の開発と最新技術 (上巻・下巻)』普及版)

商品コード: B0770

  • 監修: 宮入裕夫
  • 発行日: 2006年3月
  • 価格(税込): 5,400 円
  • 体裁: A5判、473ページ
  • ISBNコード: 978-4-88231-877-4
こちらの書籍については、お問い合わせください。

刊行にあたって

 接着剤の開発,接着技術の進歩は機械や構造物をはじめ,最近の新規製品や軽量化・コンパクト製品などの開発を支える基盤技術として重要な役割を果たしている。また,接着に関する技術の進歩,発展に依存している産業分野は大変広く,また接着関連の技術開発には多くの研究者,技術者が関心を寄せている。
 本書はこのようなニーズに応えるべく1997年6月にシーエムシー出版社から『機能性接着剤の開発と最新技術―構造接着の最近の進歩―』と題し,上下2冊の出版物として発刊されたものである。〈上巻〉は接着の基礎技術を中心とした,接着剤の種類,被着材の表面処理のほか,接着接合の施工技術などをまとめたものであり,〈下巻〉は構造接着技術の中でも関心の高い機能性接着剤,構造接着の施行事例などに加え,特に接着関係の研究者,技術者が関心を寄せている接着剤の環境問題および被着材の再利用に関する接着接合の解体技術などの内容が盛り込まれたものとなっている。したがって,その内容は現在の接着剤および接着産業に関る関係者にとっても大変関心の高いテーマが幅広く掲載されたものである。特に,接着に係わる研究者,技術者は広い産業分野と多岐にわたる新規技術に依存している関連産業との密接な関係を有するため,その内容も多く当初は2冊の分冊として発行せざるをえなかった。
 しかし,読み易さや取り扱い易さなども考え,このような内容を1冊の書物としてまとめて発行されることへの期待も多いかと考えていた。たまたまこのたびシーエムシー出版社の意向もあって,分冊されていた本書を1冊にまとめ「普及版」として発刊することとなったのである。したがって,そのような意味では接着に関係する研究者,技術者が広い接着分野の技術的問題の解決や技術的実用例などのほか,接着技術に関する動向や推移などを調べたり,検討したりする上でも多いに活用し易い形になったかと考えている。
 掲載されている内容についても最近特に接着関係者の関心事となっている「接着剤の環境問題」,「接着構造材の再資源化問題」などに関する新規技術なども取り込んだものとなっているだけに,決してその内容も最近の新規接着剤の開発や接着関係者が関心を寄せている新規技術に関する内容となんら変わるものではない。このようなことを考えても接着関連に携わる多くの研究者,技術者にも本書「普及版」は大いに活用して頂けるものである。また,本書の発行にあたっては目次の構成,書物の体裁等についても出版社が再度検討し,1冊の書物として時代にあった形で再編集されているので,本書の出版には旧書物の出版に携わった責任者として,多くの読者にも十分満足のいただけるものであると考えている。
2006年3月  東京電機大学 工学部 教授 宮入裕夫

著者一覧

宮入裕夫   東京医科歯科大学 医用器材研究所 教授
         (現)東京電機大学 工学部 教授
越智光一   関西大学 工学部 教授
遠山三夫   粘着コンサルスタント
小池常夫   油化シェルエポキシ(株) 開発研究所
         (現)(株)有沢製作所 技術部 部長
松本明博   大阪市立工業研究所 研究主任
         (現)大阪市立工業研究所 熱硬化性樹脂研究室 研究副主幹
笹川泰彦   (株)イーテック 技術部
         (現)(株)イーテック 新規事業推進部 副部長
田口広一   電気化学工業(株) 渋川工場 接着材料部
         (現)電気化学工業(株) 電子材料研究センター 主任研究員
笠野英秋   拓殖大学 工学部 機械システム工学科 教授
小野昌孝   実践女子大学 生活科学部 教授
         (現)実践女子大学 名誉教授
山辺秀敏   ABBインダストリー(株) ランズバーグ事業部 専門部長
         (現)住友金属鉱山(株) 技術本部 参与
若林一民   ノガワケミカル(株) 専務取締役 技術本部長兼川口工場長
梶原鳴雪   愛知学院大学 歯学部 客員教授
林 知行   農林水産省 森林総合研究所 木材利用部 接合研究室長
         (現)(独)森林総合研究所 構造利用研究領域 材料接合研究室長
原賀康介   三菱電機(株) 先端技術総合研究所 参事
三刀基郷   大阪府立産業技術総合研究所 業務推進部 研究調整課長
         (現)大阪市立大学 新産業創生研究センター 産学連携プロデューサー
高木靖夫   セメダイン(株) 接着技術相談センター 担当部長
松本秀俊   セメダイン(株) 開発部 次長
         (現)セメダイン(株) 業務部長
木村 馨   東亞合成(株) 新材料研究所長
         (現)木村技術士事務所 所長,技術士
海老原康   住友スリーエム(株) 工業用テープ製品事業部 技術部
池上皓三   東京工業大学 精密工学研究所 教授
         (現)東京電機大学 工学部 機械工学科 教授
大栗靖弘   サンスター技研(株) 輸送機事業本部 研究開発部 部長
         (現)サンスター技研(株) 事業戦略室 部長
鈴木靖昭   日本車輌製造(株) 開発本部 部長
         (現)日本車両製造(株) 開発本部;中部大学 非常勤講師;名城大学 非常勤講師
柳澤誠一   横浜ゴム(株)
吉成英二   積水化学工業(株) 研究本部 京都技術センター 粘接着材研究室長
山本幹雄   ショーボンド建設(株) 東日本技術センター 所長
佐々木達也   セメダイン(株) 開発部
         (現)セメダイン(株) 東京支社 販売8課
岩田立男   ヤマハ(株) 生産技術統括部 木材技術課 開発担当技師
         (現)ヤマハ(株) 生産技術部 生産技術開発センター 木材技術グループ 主査
尾形知秀   ヤマハ(株) 生産技術統括部 技術開発三課 技師補
         (現)ヤマハ(株) 生産技術部 生産技術開発センター 木材技術グループ 技師補
本山卓彦   本山技術士事務所 所長

 執筆者の所属は,注記以外は1997年当時のものです。

目次

【第1編 接着剤および接着技術の動向】
1. はじめに
2. 構造用接着剤
2.1 エポキシ系接着剤
2.2 反応型アクリル系接着剤
2.3 ポリウレタン系接着剤
2.4 フェノール系接着剤
3. 接着技術
3.1 接着部の応力緩和と弾性接着
3.2 接合剤による速硬化技術
3.3 ウェルドボンドによる接合技術

【第2編 接着の科学】
第1章 接着剤の分子設計
1. はじめに
2. 接着剤の分子設計
2.1 剛性と可撓性のバランス
2.2 接着剤の残留応力の低減
2.3 接着剤の耐熱性のコントロール
3. おわりに

第2章 接着の熱力学
1. はじめに
2. 被着体表面の濡れ
2.1 接触角
2.2 接着継手の破壊エネルギー
3. おわりに

第3章 粘着のレオロジーとモルホロジー
1. 接合プロセス
2. 結合過程
3. 解結合過程
4. タック
5. PSAの機械特性
6. PSAのモルホロジー

【第3編 構造接着】
第1章 構造用接着剤
1. エポキシ系接着剤
1.1 はじめに
1.2 多機能化のための変性手法
1.3 エポキシ樹脂の多機能化
1.3.1 耐熱性エポキシ樹脂
1.3.2 低粘度エポキシ樹脂
1.3.3 可撓性(靭性)エポキシ樹脂
1.3.4 水系エポキシ樹脂
1.4 硬化剤の変性による多機能化
1.5 おわりに

2. フェノール系接着剤
2.1 基礎
2.1.1 フェノール樹脂中間体の合成
2.1.2 硬化挙動
2.2 接着剤
2.2.1 木材用接着剤
2.2.2 金属用接着剤
2.2.3 コンタクト型接着剤
2.2.4 感圧型接着剤
2.2.5 反応型ホットメルト接着剤

3. 構造用ポリウレタン系接着剤
3.1 はじめに
3.2 ポリウレタン系接着剤全般
3.2.1 定義
3.2.2 特徴
3.2.3 用途
3.2.4 構成
3.2.5 接着メカニズム
3.2.6 一液型と二液型
3.3 構造用ポリウレタン系接着剤
3.3.1 定義
3.3.2 用途
3.3.3 他の構造用接着剤との比較
3.3.4 具体的な使用例
3.3.5 多機能化
3.4 おわりに

4. アクリル系接着剤
4.1 はじめに
4.2 SGAの種類
4.3 SGAの特徴
4.4 SGAの特性
4.4.1 硬化速度
4.4.2 耐湿性
4.4.3 耐熱性
4.4.4 屋外暴露
4.4.5 クリープ特性,疲労特性
4.5. 作業性
4.5.1 配合比
4.5.2 アプリケーション
4.6 用途例
4.7 おわりに

第2章 接着接合の力学
1. はじめに
2. 接着接合と構造強度
3. 接合部の強度評価の問題点
4. 特異応力場と力学パラメータ
5. 静的弾性特異応力場
6. 熱弾性特異応力場
7. 動的弾性特異応力場
8. 弾塑性特異応力場
9. 粘弾性特異応力場
10. 強度評価と今後の課題

第3章 構造接着と機械的接合
1. はじめに
2. FRP構造の接着と機械的接合
2.1 機械的接合の問題点
2.2 接着接合の問題点
3. 構造接着における機械的接合
(1) 機会的接合の破壊
(2) 面圧強さ
(3) 平板の接合方法
(4) 平板の縁端距離とリベットの直径
(5) 平板の板厚と縁端距離
4. 機械的接合の疲労特性
5. 機械的接合と接着接合

第4章 接着接合の構造設計
1. はじめに
2. 構造用接着剤の硬化機構
3. 構造接着と接着性能
4. 接着強さと使用環境
5. 接合手段としての接着接合
5.1 接合手段とその実用性
5.2 接合手段とその得失
6. 接着強さと応力分布
6.1 接着継手の応力分布
6.2 接着耐久性と応力分布
6.3 接着継手の形状
7. 接合部の剛性の連続性
8. 接着継手の設計
9. 接着設計の実際
9.1 平面の接着
9.1.1 重ね合わせ継手
9.1.2 突き合わせ継手
9.1.3 平面接着の応力集中
9.2 円筒部の接着
10. あとがき

第5章. 接着接合の評価方法
1. はじめに
2. 性能評価方法の現状と重要性
3. 接着作業工程標準化の重要性
4. 構造接着性能の評価方法
4.1 接着剤―接着強さ試験方法通則
4.2 静的な接着強さ測定方法
4.2.1 接着剤の引張接着強さ試験方法
4.2.2 引張せん断接着強さ測定方法
4.2.3 接着剤の圧縮せん断接着強さ試験方法
4.2.4 接着剤の割裂接着強さ試験方法
4.2.5 はく離接着強さ測定方法
4.2.6 接着剤の曲げ接着強さ試験方法
4.2.7 接着剤のクリープ破壊試験方法
4.2.8 ねじり接着強さ測定方法
4.3 接着耐久性試験方法
4.4 動的な接着強さ測定方法
4.4.1 衝撃接着強さ測定方法
4.4.2 疲れ接着強さ測定方法
5. おわりに

【第4編 接着の表面処理技術と新素材】
第1章 金属系材料
1. はじめに
2. 接着界面の耐水安定性
3. 物理的結合による接着性の向上
4. 化学結合による接着性の向上
5. おわりに

第2章 プラスチック系材料
1. はじめに
2. プラスチック表面の洗浄
3. プラスチック表面の研磨(サンディング)
4. プラスチック表面の極性を変える
4.1 火炎処理
4.2 紫外線照射法
4.3 化成処理
4.3.1 ポリオレフィン
4.3.2 フッ素樹脂
4.3.3 アセタール樹脂
4.4 コロナ放電処理
4.5 プラズマ処理
4.6 その他の表面改質方法
4.7 プライマーコーティングによるプラスチック表面の改質
4.7.1 シランカップリング剤
4.7.2 チタン系カップリング剤
4.7.3 クロム系コンプレックス
4.7.4 有機リン酸塩系接着促進剤

第3章 セラミックス系材料
1. はじめに
2. 無機・有機ハイブリッド系
3. セラミックス系

第4章 木質材料
1. 木質材料の定義と種類
(1) 製材を原料エレメントとするもの
(2) 単板をエレメントとするもの
(3) 削片や繊維をエレメントとする木質材料
2. 構造用木質材料とエンジニアリングウッド
3. エンジニアリングウッド各論
3.1 機械的強度等級区分製材(MSR製材)
3.2 構造用たてつぎ材
3.3 構造用集成材
3.4 構造用LVL
3.5 PSLとOSL
3.6 Iビーム(I-Beam)
3.7 OSB(配向性ストランドボード)
3.8 構造用合板

【第5編 接着の耐久性】
第1章 接着と負荷応力
1. はじめに
2. クリープ耐久性
2.1 クリープ耐久性の評価方法
2.2 クリープ耐久性に及ぼす水分の影響
2.3 クリープ耐久性の改善方法
3. 疲労耐久性
3.1 疲労耐久性の評価方法
3.2 接着と各種接合法との疲労特性の比較
3.3 板厚,材質の影響と軽量化効果
3.4 温度,クリープの影響と改善方法
3.5 表面処理の影響
4. おわりに

第2章 接着と使用環境
1. はじめに
(1) 界面の相互作用力の低下
(2) WBLの生成
2. 耐水性・耐薬品性
2.1. 界面化学的取扱い
2.2. 酸-塩基相互作用としての取扱い
2.3. 金属表面のWBL
3. 熱的劣化
3.1. 熱分解
3.2. 熱酸化分解
3.3. 金属被着材の触媒作用

第3章 接着耐久性の実際
1. はじめに
2. 耐湿性に優れた接着部の形状・寸法の簡易判定法
3. 接着部への水分の拡散を考慮した耐湿性評価法
4. 長期耐湿劣化の推定法
5. 耐湿劣化後の乾燥による接着強度の回復と屋外暴露劣化の推定法
6. 屋外暴露における加速試験
7. 応力負荷状態での耐湿劣化の評価法
8. 接着強度低下係数
9. おわりに

【第6編 機能性接着】
第1章 機能性接着の進歩
1. 機能性接着剤
2. 導電性接着剤
3. 耐熱性接着剤
4. 制振性接着剤
5. 光透過性接着剤
6. リサイクル性接着剤

第2章 弾性接着剤
1. はじめに
2. 接着の目的
3. 構造接着と弾性接着
4. 弾性接着とは
5. 弾性接着剤の応力―歪曲線
6. 弾性接着剤PMシリーズ製品
7. 弾性接着剤の特徴
8. 弾性接着剤の接着耐久性
9. おわりに

第3章 短時間接着
1. はじめに
2. 常温硬化接着剤
2.1 瞬間接着剤
2.2 アクリル系接着剤
3. 光硬化接着剤
3.1 紫外線硬化接着剤
3.2 可視光硬化接着剤
4. 加熱硬化接着剤
5. おわりに

第4章 VHBアクリルフォーム接合材
1. はじめに
2. 開発から製品化までの経緯
3. VHBによる接合と各種接合方法との比較
4. VHBアクリルフォーム接合材の構造と種類
5. 特徴
5.1 高い剥離力
5.2 変形に対する追従性と耐衝撃性
5.3 応力緩和特性
5.4 優れた耐候性
5.5 特殊発泡体による高い気密性
5.6 粘弾性体による制振効果
6. 簡単な接合方法
7. 用途
8. おわりに

第5章 電子デバイスにおける接着接合
1. はじめに
2. 半導体デバイスの製造過程
3. シリコンウエハの処理
4. デバイスの組立
4.1 ダイボンディング
4.2 インターコネクション
5. デバイスの封止
5.1 気密封止
5.2 樹脂封止
6. おわりに

第6章 ウエルドボンド
1. はじめに
2. ウエルドボンド工法の工程
3. ウエルドボンド構造体のメリット
4. ウエルドボンド工法拡大のための課題

第7章 医用接着
1. はじめに
2. 生体接着の分類と適用部位
3. 骨や歯の接着(硬組織の接着)
3.1 人工関節の固定(医学領域の接着)
3.2 人工歯根の固定と充填材(歯科領域での接着)
3.3 歯科領域での接着剤の応用
4. 皮膚や血管の接合(軟組織の接着)
4.1 軟組織用接着剤の必要性
4.2 シアノアクリレート系接着剤の生体接着
4.3 フィブリン接着剤の生体接着
4.4 フィブリン接着の臨床応用
5. おわりに

【第7編 構造接着の実際】
第1章 自動車
1. はじめに
2. 自動車用接着剤の概要
3. 「環境」への対応
3.1 「作業環境」への対応例
3.2 「地球環境」への対応例
4. 「安全」への対応
4.1 高剛性発泡充填材(キャビティーフィラー)
4.2 ダイレクトグレージング用接着剤
5. おわりに

第2章 鉄道車両
1. はじめに
2. 国内の車両における接着
2.1 天井板・風道板
2.2 仕切りパネル
2.3 断熱材グラスウール
2.4 壁化粧板
2.5 床板および床敷物
2.6 側窓
2.7 新幹線汚物タンク・汚水タンク
2.8 CFRP製台車枠
2.9 CFRP製屋根構体
2.10 ウェルドボンディング構体
3. リニアモーターカーにおける接着
3.1 超電導磁気浮上式リニアモーターカー試作車MLU002N
3.2 超電導磁気浮上式リニアモーターカー試作車MLX01
3.3 超電導磁気浮上式リニアモーターカーHSST 
4. 外国の車両における構造接着の応用例
4.1 英国国鉄の車両における構造接着の応用例
4.1.1 現用車両における構造用接着剤の使用例
4.1.2 開発中の構造用接着剤の応用例
4.2 モジュール接合方式構体
4.3 ユニット接合方式車両構体
4.4 ICEの窓構造
4.5 TGV用FRP試作構体
4.6 FRP構体
5. おわりに

第3章 航空機
1. はじめに 
2. 構造用接着剤 
3. 表面処理 
4. 構造用接着剤の試験規格と接着特性 
5. 航空機用シーリング材 
 
第4章 建築(弾性接着)
1. はじめに
2. タイル接着
(1) 寒暖,乾湿等の繰り返し劣化を受けた場合
(2) 駆体の変形,亀裂発生に対する追随性
(3) 弾性接着剤実施工時の接着性能
3. 床の接着
4. シーリング材
5. おわりに
 
第5章 土木
1. はじめに
2. 適用事例
2.1 コンクリートとコンクリートの接着
(1) ひび割れ部の補修
(2) プレキャストブロック工法
(3) 新旧コンクリートの打ち継ぎ
2.2 コンクリートと他材料の接着
(1) 鋼板接着工法
(2) 縦桁増設工法
(3) CFRP接着工法
(4) アンカーボルトの接着
3. おわりに
 
第6章 電気機器
1. はじめに
2. 電気機器における接着技術の利用の目的
(1) 軽量化
(2) 小型化,高密度化
(3) 高精度化
(4) 製造工程の合理化
(5) 部品の材料変更の促進
(6) 熟練技能,3K作業からの脱皮
(7) その他
3. 電気機器の種類と接着剤
(1) 重電機器
(2) 航空・宇宙用機器
(3) 通信用アンテナ
(4) システム制御機器
(5) モーター
(6) エレベーター
(7) 冷熱機器
(8) 液晶ディスプレイ
(9) 光部品
(10) 半導体素子
(11) 磁気記録装置
(12) 家電品
4. 適用事例
4.1 筐体の組み立て
4.2 産業用換気扇の回転羽根の組み立て
4.3 プレコート鋼板製照明器具の接着組み立て
4.4 人工衛星搭載機器の接着組み立て
4.5 マイクロマシンの製造
5. おわりに

第7章 電子機器
1. はじめに
2. 接着剤への要求特性
3. 適用例
3.1 スピーカー 
3.2 液晶表示素子(LCD)
3.3 テレビ
3.4 光ディスク
3.5 光ケーブル
3.6 モーター
3.7 プリント基板(実装)
4. おわりに

第8章 スポーツ用具
1. はじめに
2. 最近までの特長(傾向)
2.1 接着技術の変遷
2.2 スポーツ用具の接着設計
2.3 ゴルフクラブ
2.4 アーチェリー
2.5 スキー
2.6 テニスラケット
3. 今後の技術課題

【第8編 接着剤の環境問題と再資源化技術】
第1章 接着剤の高機能化と環境対策
1. はじめに
2. 強い接着剤の評価
3. せん断強さおよび剥離強さに優れた性能を発揮する接着剤
4. 高温に耐える接着剤
4.1 ポリベンズイミダゾール(PBI)
4.2 ポリイミド(PI)
4.3 その他
5. 高温に耐える接着剤の評価
6. 構造用接着剤の多機能化技術
6.1 液状ニトリルゴムによるエポキシ樹脂の変性
6.2 変性ポリサルファイドによるエポキシ樹脂の変性
6.3 アクリルゴムによるエポキシ樹脂の変性
6.4 ポリサルファイドによるエポキシ樹脂の変性
6.5 ポリウレタンによるエポキシ樹脂の変性
6.6 変性シリコーンによるエポキシ樹脂の変性
6.7 架橋ニトリルゴムによるエポキシ樹脂の変性
6.8 ウエルドボンド工法
6.9 エポキシ樹脂の変性に関する課題
7. 今後の予想

第2章 機能性水性接着
1. 業界事情
2. ビニル系エマルジョン
3. ウレタンエマルジョン
4. シリコーンエマルジョン
5. エポキシエマルジョン
6. 新しいコア・シェルエマルジョン
7. 光硬化エマルジョン
8. 添加物

第3章 環境対策とホットメルト性接着剤
1. はじめに
2. ホットメルト性接着剤の組成
2.1 エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂系ホットメルト性接着剤
2.1.1 エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)
2.1.2 粘着付与樹脂
2.1.3 ワックス類
2.2 ポリアミド系ホットメルト性接着剤
2.3 ポリエステル系ホットメルト性接着剤
2.4 熱可塑性エラストマー系ホットメルト性接着剤
2.5 ポリオレフィン系ホットメルト性接着剤
2.5.1 アタクチックポリプロピレン
2.5.2 非晶性または低結晶性ポリオレフイン
2.6 反応性ホットメルト(性)接着剤
2.6.1 反応性ホットメルト接着剤の組成
2.6.2 反応性ホットメルト接着剤のアプリケータ
3. ホットメルト性接着剤の用途
4. ホットメルト性接着剤のアプリケータ
4.1 ホットメルトアプリケータの構成
4.2 ホットメルトアプリケータの種類
5. Foam Melt(R)プロセスとは
6. ホットメルトアプリケーションにおけるトラブル処理
7. おわりに
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