＜ 発表論文等リスト ＞【2014年～2016年】

原賀康介が発表した論文のリストです。（口頭発表、連名発表、新聞、雑誌等の掲載記事を含みます）

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(230) 車両・機器の軽量化における接着接合の目的・機能と課題

　講演者：原賀康介

　講演会：岐阜県よろず支援拠点 第3回 技術講演会

　　　　　テーマ：輸送用機器の軽量化に挑む

　　　　　　　　　～革新的構造材料開発と軽量化のための接着接合技術～

　　　　　（主催：(公財)岐阜県産業経済振興センター、岐阜県工業技術研究所）

　講演日：2017年2月22日

　≪要旨≫　自動車の車体をはじめとして、各種の車両や機器において軽量化が要求されており、その手段としてマルチマテリアル化が進んでいる。そこで重要となるのが異種材接合であるが、長い歴史を持ち、航空・宇宙をはじめとする多くのハイテク機器にも使われている接着接合が、今、あらためて注目されている。接着接合には多くの利点がある一方、その適用に当たっては多くの課題も有している。ここでは、日本における構造接着の現状と、接着の持つ本質的課題とその対応策として、ばらつきの低減方法、品質とコストを両立させる複合接着接合法、耐久性設計、必要強度とばらつきの簡易見積り法、高強度・低熱変形を達成する傾斜物性付与技術などについて述べる。

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(229) 強度、耐久性、信頼性、品質、コストに優れた接着接合のための設計法と

                   作り込みの目標値

　講演者：原賀康介

　講演会：東大阪市モノづくり開発研究会オープン講座（主催：東大阪市立産業技術支援センター）

　講演日：2016年11月11日

　≪要旨≫　接着接合の強度、耐久性、信頼性、品質、コストは設計の良し悪しで決まると言っても過言ではありません。ここでは、これらを満足させるために必要な、高品質接着の基本と目標値、接着の信頼性とばらつき、品質の関係、発生不良率とばらつきを目標値に入れるためのCv接着設計法、接着の欠点を解消するための複合接着接合法などについて述べます。

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[Original]

(228) Thermal Deformation of Adhesively Bonded Joints of Dissimilar

        Materials

　発表者： NegishiTeruaki, Yu Sekiguchi, Haraga Kosuke, Chiaki Sato

　発表先:  Eleventh European Adhesion Conference and Thirteenth International

              Triennial Conference on the Science and Technology of Adhesion and

              Adhesives (EURADHESION2016/ADHESION'16)(21-23 Sep. 2016, Glasgow),

              Abstracts of EURADH2016 ADHESION '16 conference, IOM Communications

              Ltd, pp. 443-445, Sep. 2016.

  《要旨》 Fiber reinforced plastics (FRPs) have relatively higher specific modulus and strength and have been used for a wide variety of applications such as air and space crafts that need weight reduction.  Recently, the FRPs have been expanding in use also for automotive structures to reduce the weight and fuel consumption. 

　　For joining FRPs, there are mainly two methods: mechanical fastening and adhesion.  Adhesion has advantages such as relatively low additional weight and costs.  In addition, adhesion can join dissimilar materials more easily than other joining methods; however, such dissimilar material joints may have thermal distortion due to the difference of their coefficients of thermal expansion (CTEs) and temperature.  

　　Among many types of adhesives, SGAs standing for the second generation acrylic adhesives, which are two-component type, have special features such that they can be cured quickly at room temperature with very wide varieties of the mixing ratio of the components.

　　This research presents a novel method to reduce the thermal deformation of dissimilar material joints by the methodology of functionally graded joints.  For this purpose, two different types of SGA, that are soft and hard, are applied to adherends changing their mixing ratio.  To cure the adhesives, so-called “honeymoon adhesion” was employed.

　　To investigate the influence of adhesive type and the distribution along a bond line on the thermal deformation of a joint, we carried out  some experiments.  As a result, a specimen having a functionally graded joint exhibited relatively low thermal deformation.

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(227) 強度、耐久性、信頼性、品質、コストに優れた接着接合のための設計法と

　　　　　　作り込みの目標値

　講演者：原賀康介

　講演会：2016年度第1回関西接着ワークショップ（日本接着学会関西支部主催）

　講演日：2016年7月25日

　≪要旨≫　接着接合の強度、耐久性、信頼性、品質、コストは設計の良し悪しで決まると言っても過言ではない。ここでは、これらを満足させるために必要な、高品質接着の基本と目標値、接着の信頼性とばらつき、品質の関係、発生不良率とばらつきを目標値に入れるためのCv接着設計法、接着の欠点を解消するための複合接着接合法などについて述べる。

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[Original]

(226) Strain and Stress Field Measurement in Functionally Graded Adhesive

         Joints Bonded by H oneymoon Adhesion Using Two Types of Second

         Generation Acrylic Adhesives

　発表者：S. Kawasaki, Y.SEKIGUCHI, G. Nakajima, K. Haraga and C. Sato

　発表先：ACA2016 & The 54th Symposium of The Adhesion Society of Japan(ASJ),

               16-18, June. 2016(Tokyo).

  《要旨》In this study, the strain field of the adhesive layer in a functionally graded adhesive joint (FGAJ) was measured using the digital image correlation (DIC) method. The DIC results are compared to analytical results obtained by the finite element method (FEM). As a result, analytical shear strain using the FEM exhibits the same tendency of DIC results.

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(225) 自動車のマルチマテリアル化化と異種材接着について

　　　　　　　      －内部応力による諸問題の低減－

　著　者：原賀康介

　掲載誌：マテリアルステージ

　掲載巻号：V0l.15, No.12, P.12-16 (2016).

　発行日：2016年3月10日

　≪要旨≫　CO₂削減による地球環境保護や電動車での走行距離向上を目的に、自動車の車体軽量化の動きが活発化している。軽量化のためには、高張力鋼板、アルミ、樹脂、複合材料などが適材適所に使用される。そこでの課題は、異種材料の接合方法であり、摩擦攪拌接合による鋼板とアルミ板の接合、金属表面にエッチングやレーザーなどで微細な凹凸を設けて成型樹脂を射出成形で凹凸に押し込んで接合する方法など新たな接合方法の開発事例は枚挙にいとまがない。このような中で、接着剤による接合もマルチマテリアル化への対応方法として最近注目されているが、接着接合は以前から異種材接合に多用されてきた方法であり、今さらという感もぬぐえない。しかし、自動車車体では大型で複雑形状の部品も多く、強度や耐久性、信頼性、生産性への要求も高く、それらを満足させるためには、まだまだ解決すべき課題は多い。異種材接着は、物性値が異なる二つの部品が、さらに物性値が異なる接着剤によって界面で結合しているという特異的な接合であるため、大きな課題の一つは、接着剤の硬化過程や使用中の温度変化で生じる内部応力によるさまざまな問題である。ここでは、異種材接着での内部応力と、それをいかに低減するかという点について説明する。

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(224）ハネムーン接着による接着傾斜機能継手の実現

　発表先：第１回構造接着研究シンポジウム～構造接着本格研究に向けて～

　主催　：国立研究開発法人 産業技術総合研究所 材料・化学領域 接着・界面現象研究ラボ

　発表者：川崎翔大、中島剛介、原賀康介、佐藤千明

　開催日：2016年2月29日

　掲載誌：第１回構造接着研究シンポジウム要旨集　P-10(2016)

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[Original]

(223) Functionally Graded Adhesive Joints Bonded by Honeymoon Adhesion

         Using Two Types of Second Generation Acrylic Adhesives of Two
         Components

　発表者：S. KAWASAKI, G. NAKAJIMA, K. HARAGA and C. SATO

　発表先：The Journal of Adhesion, Vol.92, P.517–534 (2016)

  《要旨》A novel method to manufacture functionally graded adhesive joints that is easier to implement than previous methods is proposed and investigated in this study. For this method, a mixture of two adhesives, one that is rigid and brittle and one that is flexible, was applied to adherends with various mixing ratios. Second generation acrylic adhesives (SGAs) were used in this study because they can be cured at a wide range of mixing ratios. To evaluate the mechanical properties of the resulting adhesive mixtures, bulk specimens with different mixing ratios were prepared and tested. Each of the adhesives had two components (e.g., agents A and B), with similar chemical compositions, but agent A includes an oxidizer, and agent B includes a reducer. Thus, mixing of both agents A does not produce any chemical reaction and similarly for agents B; this property enabled us to perform honeymoon adhesion. A mixture of agents A was applied to the surface of an adherend, and a mixture of agents B was applied to that of the other adherend at various mixing ratios. Then, one of the adherends was placed onto the other to make a joint. After the joint cured, the hardness of the adhesive layer was evaluated at certain points on the surface using nano-indentation to verify the applicability of the proposed method. Based on bulk tensile tests, it was concluded that the mechanical properties of SGAs could be controlled by changing the mixing ratio of the SGAs. In addition, the results of the hardness test of the adhesive layer, which corresponds to the Young’s modulus of the material, depended strongly
on the mixing ratio of adhesive.

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(222）高品質接着への課題と試行錯誤からの脱却～接着工学的取組みの必要性～

　発表先：第24回構造接着シンポジウム（日本接着学会構造接着研究会）

　発表者：原賀康介

　開催日：2015年11月17日

　掲載誌：第24回構造接着シンポジウム予稿集　P.49～56.(2015)

　≪要旨≫日本の製品は、その「品質の高さ」で世界中に信頼されてきた。しかし、さまざまな不良の続出によってこの「品質」は危機に瀕している。「接着」の世界においては、これまで、「品質」にとって重要な「ばらつき」や「信頼性」についての議論や研究は多くはなされてこなかった。これからの時代は、品質が企業の存亡を大きく左右する重要な鍵となる。接着接合においても「品質」を重視していかなければ、さらなる適用拡大は図れず、また、接着を用いた製品は世界から見捨てられる事にもなりかねない。

　ここでは、接着接合を製品に適用する際に行われてきた試行錯誤的開発から脱却し、世界が求める「担保された高品質」に応えていくために、何をやらなければならないのか、どうやれば良いのかについて演者の考えを述べる。

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(221) SGAを用いた傾斜機能接着接合部の実現

　発表者：川崎翔大，中島剛介，原賀康介，佐藤千明

　発表先：日本機械学会2015年度年次大会，（2015-9-13～16）J0470203
  《要旨》　近年，接着剤の機能の向上に伴い，自動車や航空機などの接合部に大きな荷重を受ける機械にも接着接合が利用されるようになり，さらなる接着接合強度の向上が求められている．しかし，接合強度向上のため高弾性率の接着剤で異種材料を接合すると，線膨張率の違いから接着接合部に熱応力が生じ，強度低下や熱変形を引き起こしやすい．したがって，接合強度向上と熱応力緩和の両立が可能な接着手法への期待が高まっている．有望な候補の一つとして，接着層の物性を傾斜させ応力分布の平滑化を図る傾斜機能継手が提案されている．この場合，複数の接着剤混合比を連続的に変化させながら接着剤を塗布することにより接着層の物性を連続的に変化させ，応力集中の緩和を図っている．本報では，混合比の変化に伴う硬化不良が生じにくい2種類の第二世代アクリル接着剤(SGA)を接着剤として使用し，接着剤層に傾斜物性を与える新手法を提案する．さらに，接着層の物性コントロールの精度を確認するため，硬化後の接着剤層に対して硬度分布測定を行い，その物性分布の評価を行う．

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(220) 宇宙用機器を支える接着技術

　発表者：原賀康介

　発表先：第12回接着技術講座（日本接着剤工業会）

　開催日：2015年9月9日

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[Original]

(219) Study on Stress Distribution of Functionally Graded Adhesive Joints

         Using Second Generation Acrylic Adhesives

　発表者：S. Kawasaki, G. Nakajima, K. Haraga and C. Sato

　発表先：The international conference on adhesive bonding 2015(AB2015),

               2-3, Jul. 2015(Port).

  《要旨》　Nowadays, the use of adhesive joints is spreading for many applications. The joints have high stress concentration at the end of the bond-line, it is required that the stress concentration is reduced and a uniform stress distribution along the overlap is realized in order to increase the strength. Recently, the concept of functionally graded adhesive joints, which enable us to make the stress distribution uniform, has been presented.

　In this study, a method to realize functionally graded joints is presented. Two types of adhesives: soft and hard ones were mixed to change the modulus of the cured bulk. Second generation acrylic adhesives (SGA) were selected for the purpose because of wide range of the mixing ratio. Using an application machine with which the mixing ratio can be changed in a joint, specimens of functionally graded joints were prepared and tested. Strain distribution of adherends of the specimens were measured and the stress distribution in the adhesive layers were calculated based on the strain distribution. The stress distribution is also analysed by the finite element method.

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 (218) 宇宙用機器を支える接着技術－性能への挑戦－

　著　者：原賀康介

　掲載誌：接着管理士会報（日本接着剤工業会）No.41, P.1～10.(2015)

　発行日：2015年6月30日

　≪要旨≫接着剤による接合組立はさまざまな産業分野でさまざまな機器に使用されており、現在では、組立の重要な要素技術となっている。ここでは、性能の極限に挑戦する宇宙用機器における接着技術を紹介する。また、日本における構造接着接合技術の現状と今後接着が期待される分野、新たに接着管理士になられた方々への提言なども述べる。

　事例で示した高度な適用は、一朝一夕にしてできたものではない。革新的な事へ挑戦する喜びを持って、シーズとニーズのマッチングを図りながら、考えて考えて考え続けながら幾多の苦難を乗り越えて、ようやっと得られた成果である。多くの事例に筆者は直接携わったが、壁にぶち当たりながら試行錯誤を繰り返して解決に至った開発裏話を文字として書けなかったことは残念である。何度も述べたが、接着剤は、ボルト・ナット、リベット、溶接、ろう付け、かしめなどのように、設計者が容易に構造設計に取り入れられる状況にはほど遠い。設計基準や検査方法が不明確な方法を採用することは、大きなリスクと多大な評価試験や開発費が必要であり、設計者は、接着剤を用いない構造を常に模索し続けている。接着「剤」ではなく接着「材」と言える位置付けを得るには、接着技術を接着剤中心に考えるのではなく、「接着工学」として関連技術全体で体系付けて、その中で接着材のあるべき姿を創成することが今後の大きな課題である。新たに接着管理士になられた皆様も、シーズとニーズのマッチングを図るために、挑戦する喜びと苦しみを自分の物として業務に邁進していただければ幸いである。

　なお、本稿は、2015年4月16日に開催された接着管理士認証式での講演内容をまとめたものである。

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 (217) 接着における品質作り込みの条件

　発表者：原賀康介

　発表先：第213回ゴム技術シンポジウム（日本ゴム協会）

　開催日：2015年6月18日

　掲載誌：第213回ゴム技術シンポジウム講演資料集　P.50～57.(2015)

　≪要旨≫接着剤による接合は、分子間力による界面を有する結合であるため、ねじ・ボルト・ナット、リベット、溶接やろう付けなどに比べて接合強度のばらつきが大きいという大きな課題を有している。さらに、接着強度を非破壊で測定する方法は現時点で存在しないため、検査によって低強度品を排除することは不可能である。抜取りで破壊検査を行ったとしても、低強度品を見つけ出すことはできない。このため、不良につながる低強度品もフィールドに流出することとなる。フィールドで多量の不良を生じさせないためには、出荷段階で想定以上の不良が出ない品質が確保されていることを確認することが重要となる。

　ここでは、信頼性とばらつきの両者を満足する「高品質な接着設計」を行うために考慮すべき諸条件について述べ、高品質な接着継手を多大な評価試験なしで短期間に設計するための強度設計式も示した。

　高品質接着の基本は、界面破壊を低減して凝集破壊率を向上させ、接着強度の変動係数を小さくすることに尽きる。初期状態において、凝集破壊率が40％以上、接着強度の変動係数が0.10以下まで作り込まれていれば、最低限の高品質接着ができていると考えられるので、まずはここを第一段階の作り込みの目標としていただきたい。さらに、ばらつきの要因解析や表面処理、表面改質などにより作り込みを深めていただきたい。

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 (216) [Original]傾斜機能化へ向けたSGA混合比の影響評価

　発表者：川崎翔大、中島剛介、原賀康介、佐藤千明

　発表先：第53回日本接着学会年次大会

　開催日：2015年6月20日

　公表日：2015年6月5日

　掲載誌：第53回日本接着学会講演要旨集　C-8　P.216～217.(2015)

　≪要旨≫近年，接着剤の機能の向上に伴い，自動車や航空機などの接合部に大きな荷重を受ける機械にも接着接合が利用されるようになり，さらなる接着接合強度の向上が求められている．しかし，接合強度向上のために，高弾性率接着剤で異材接合を行うと，線膨張率の違いから生じる接着接合部の熱応力の緩和が不十分になり，熱応力による強度低下や熱変形を引き起こす．そこで，接合強度向上と熱応力緩和の両立が可能な接着接合手法が望まれている．その接合手法の1つに，接着層の物性を傾斜させることによる応力分布の平滑化が考えられる．複数の接着剤混合比を連続的に変化させながら接着剤の塗布を行うことで接着層の物性を傾斜させることが可能となる．本報では，2種類の二液アクリル系接着剤(SGA)の混合比を変えたバルク試験片を製作し，静的引張試験および動的粘弾性測定を行い，傾斜機能材料としてのSGAの物性の評価を行う．

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 (215) ばらつき、劣化、内部破壊を考慮して高品質を確保する「Cv接着設計法」

　著　者：原賀康介

　掲載誌：日本接着学会誌　

　掲載巻号：Vol.51, No.6, P.200-205 (2015).

　発行日：2015年6月1日

　≪要旨≫接着剤による接合は、その特徴・機能から各種の産業分野で高度な適用がなされている。しかし、ボルト・ナットや溶接のように「工業的に汎用的な接合方法」とはなり得ていない。これは、接着剤による接合は、設計基準や設計手順が不明確であるため、適用までに多大な検証試験が必要であり、十分な開発期間と開発リソースがない場合には適用が困難なためである。

　これまでに、高信頼性接着の基本条件として、(1)接着部の破壊状態は、凝集破壊率が40％以上であること、(2)初期の接着強度の変動係数は、0.10以下であること、の２点を満たすことの重要さを述べてきた。また、多大な評価試験なしで簡易に強度設計を行うために、接着強度設計における設計基準強度と設計許容強度の考え方を示してきた。

　ここでは、これらをさらに発展させ、想定以上の不良を発生させないという「信頼性」と、ばらつきの少なさという「品質」を両立させ、接着部に加わる力に対して何倍の強度になるように接着部を設計すれば良いかを簡易に求められる設計法を開発したので、これについて解説する。なお、この設計法では、変動係数Cvで考えて行くので、「Cv接着設計法」と名付けた。

　まとめると以下のようになる。

(1)不良率を低下させるためには、許容不良率F(x)をできるだけ低く設定する。あるいは、信頼性指数R値をできるだけ高く設定する。

(2)強度ばらつきを小さくして品質を高くするためには、p/μ（μ：平均値、p：許容不良率F(x)における上限強度）をできるだけ高くする。

(3)必要な変動係数Cvは、Cv≦(1-p/μ)/3Rで求められる。

(4)接着部の強度設計を行うには、破断強度ではなく、内部破壊開始強度で考える必要がある。

(5)内部破壊、劣化（強度低下とばらつき増大）、安全率を考慮した初期の接着部の平均破断強度μ_0hsが接着部に加わる最大の力P_maxの何倍あれば良いかを求める設計式は次の通りである。

　　　μ_0hS/P_max=S/[h{1-k(1-p₀/μ₀)}η_y]

　　ここで、安全率Sは1.5～2.0程度、内部破壊係数hは、静的負荷力だけが加わる場合はh₁=0.50、高サイクル疲労が加わる場合はh₂=0.25、冷熱サイクルなどの低サイクル疲労が加わる場合はh₃=0.45程度、劣化による変動係数Cvの増大率kは1.5以下、p₀/μ₀は0.5以上、劣化後の強度保持率η_yは0.50以上である。

(6)高信頼性接着の基本は、凝集破壊率を高くする作り込みを行い、変動係数Cvを小さくする事である。

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 (214) 特集：多機能・高度化するニーズに応える接着技術の最新展開

　　　    高度化する接着技術における高信頼性・耐久性ニーズの変化と具体的対策

　著　者：原賀康介

　掲載誌：工業材料（日刊工業新聞社）Vol.63, No.6, P.25-29 (2015).

　発行日：2015年6月1日

　≪要旨≫自動車分野では、CO2排出量削減を目的として、軽量車体の開発が必須となっており、鋼、アルミニウム、FRP、FRTPなどを適材適所に使用するマルチマテリアル構造への移行が進みつつある。CO2削減への取組みは、自動車や鉄道車輌などの各種移動体の軽量化だけでなく、電力の総発電量の60％を消費しているモーターの永久磁石化による省エネルギー化も活発に行われている。これらの技術開発においては異種材料の接合技術が重要であり、従来の接合法に変わって接着接合が注目されており、新たな接着剤も種々開発されている。

　しかし、接着接合は樹脂による界面を有する接合であるため、強度や信頼性、耐久性に影響する因子が非常に多く、溶接やボルト・ナット、リベットのような設計基準や設計法は未だに確立されていない。このような状況の中で、各種機器への高度な接着接合の適用事例が脚光を浴びているが、これらは多大なる評価試験と検証試験のもとに成り立ったものであり、広範囲の産業分野への水平展開が容易に行えるものではない。接着の専門家ではない設計者が簡易に用いることができる「接着設計法」は絶対に必要である。

　接着接合部の強度は破断試験で求めるほかないため、破断強度があたかも真の接着強度であるかのように使われている事も、金属など従来からの構造材料では考えられない状態である。また、接着接合は他の接合に比べてばらつきが大きいという大きな課題を有しているにもかかわらず、接着の特性が平均値で扱われていることは問題である。ばらつきを考慮して統計的に信頼性を考える必要がある。

　接着の耐久性や寿命予測に関する研究は非常に少なく³⁾、多大な評価試験を行っても適用できるかどうかを判断できない場合も多い。耐久性は、接着剤、被着材料とその表面、環境・応力条件によって決まると思われているが、劣化のメカニズムを明らかにすることによって、必要な劣化率となる継手設計（耐久性設計）を行う事は可能である。

　接着の作業性、強度特性、信頼性、耐久性を向上させる方法として、接着剤と冶金的接合法や機械的締結を併用する複合接着接合法は有力な手段であり、種々の複合化技術の開発が今後重要となってくる。

　ここでは、高品質な接着を多大な評価試験なしで短期間に開発・適用するための強度設計法、耐久性設計、複合接着接合法について述べる。

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 (213) その接着！工程能力指数1.67を満足できていますか？

　　    　－接着の信頼性、品質、耐久性の考え方と作り込み：『CV接着設計法』－

　発表先：第23回構造接着シンポジウム（日本接着学会）

　発表者：原賀康介

　開催日：2014年12月2日

　掲載誌：第23回構造接着シンポジウム予稿集　P.17～24.(2014)

　《要旨》工程能力指数と下側規格値から、接着強度のばらつきをどの程度に作り込めば良いのか、また、劣化と内部破壊を考慮して、接着部に加わる力に対して初期 の平均接着強度は何倍有れば良いのかを求める新しい方法『CV接着設計法』を開発した。ここでは、『CV接着設計法』の考え方と使い方について解説した。

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 (212) 金属部品の接着とその強度・信頼性・耐久性

　著　者：原賀康介

　掲載誌：塑性と加工（日本塑性加工学会誌）Vol.55, No.646, P.984-988 (2014)

　掲載日：2014年11月25日

　《要旨》接着剤による接合は，異種材料の接合ができる，薄板を高強度に接合できる，接合ひずみが少ない，大がかりな設備や熟練技能を要しないなどの特徴から，機器の軽量化，高強度・高剛性化，高精度化，製造工程の合理化などを目的として，各種の産業分野で適用が進んでいる．接着は，点や線での接合ではなく，面接合が容易にでき，素材自体の強度と同等の接合強度が容易に得られることから，金属部品の薄板・軽量化要求においては，特に，自動車や鉄道車輌などのさらなる軽量化における活用が期待されている．また，軽量化の手段として，アルミニウム化，マグネシウム化，炭素繊維複合材料(CFRP)化も進んでおり，これらの材料と鋼板の接合で問題となる電食防止の点からも接着は有効な手段である．

　しかし，接着接合は，界面を有する化学的接合であるため，強度や信頼性，耐久性には金属材料とは異なる考え方が必要であり，金属材料や機械設計の技術者にとっては取組みにくい接合方法と言えよう．残念ながら接着接合の汎用的な設計基準がほとんどないことも適用の阻害となっている．試行錯誤や製品での検証試験の繰返しによって信頼性を確保して適用されているのが現状である．

　ここでは，接着強度の信頼性や耐久性に影響する因子，接着の実力強度，複合接着接合による信頼性，耐久性の向上などについて述べる．

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 (211) 特集：広がる適用領域「接着剤」

　　　注目集める接着接合　自動車の軽量化策で期待

　掲載誌：日刊工業新聞　8面

　掲載日：2014年9月29日

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(210) 自動車のマルチマテリアル化に対応する構造接着技術の課題

　発表者：原賀康介

　発表先：原賀康介講演会

　　　　（主催：東京工業大学精密工学研究所先端材料部門佐藤千明准教授）

　発表日：2014年9月16日

《要旨》自動車の車体軽量化の一環としてマルチマテリアル化が進んでおり、異種材料の接合に接着接合が注目されている。しかし、これまでにない構造部への接着の適用に対する強度的信頼性の確保、複合材料と接着剤の接着部の応力による問題、耐久性を確保する設計方法、工程能力指数1.33～1.67（4σ～5σ管理）の確保、二液型接着剤の作業上の諸問題など、これまでの一液加熱硬化エポキシでの金属/金属の接着にはない課題が山積している。ここでは、これらの諸問題に対する対応策の方向性について説明する。

　１．接着の採用目的とその事例

　２．日本の接着接合技術の世界的レベルと現状

　３．今後接着接合技術が期待される分野

　４．自動車のマルチマテリアル化における接着の課題

　　4.1　航空・宇宙機器や高級車の構造接着技術は量産車や一般機器の組立にも適用できるか？

　　4.2　対象素材とその到達点は？

　　4.3　マルチマテリアル化において接着接合に何を期待しているのか

　　4.4　接着接合を使いこなすためには、何を考えるべきか

　　4.5　接着における実施すべき課題

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  (209) 最新接着講座（第2講）

　　　 接着総論：接着技術の現状と高信頼性接着の基礎（２）

　著　者：原賀康介

　掲載誌：色材協会誌　Vol.87, No.5, P.169-177 (2014)

　掲載日：2014年5月20日

　《要旨》論文番号(＊＊＊)の続きである。ここでは、次について述べた。・接着の実力強度と設計基準、・最適設計のための耐用年数経過後の安全率の尤度の定量化法、・接着接合系の耐久性評価,信頼性設計。

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[Original]

 (208) Analytical prediction of bending stiffness of honeycomb sandwich panels

          bonded adhesively.

　発表者：Yu Sekiguchi, Kazuyoshi Seto, Hiroshi Suto, Hayato Miyazaiki,

　　　　　Kosuke Haraga, Chiaki Sato.

　発表先：EURADH 2014 (10th European Adhesion Conference)  

               (22 -25 April 2014 - Alicante - Spain), Page 215-217

　　《ABSTRACT》   Bending stiffness of honeycomb sandwich panel (HSP), which are bonded adhesively, is investigated considering  variations in adhesive modulus with temperature. HSP, which is composed of face sheets and honeycomb core bonded  with second generation acrylic adhesive (SGA), is taken into account. Because an adhesive modulus of the SGA  depends highly on the temperature, the bending stiffness of the HSP decreases with increasing the temperature. It is  important to clarify the effect of the temperature on the bending stiffness in terms of safety design of products usingthe HSP. Therefore, softening of the SGA on the HSP has to be considered for the discussion of the stiffness of the  HSP. In this research, the bending stiffness of the HSP is obtained from finite element analysis (FEA) results of three point bending test considering catenary shape of the adhesive. The tendency of the bending stiffness against the adhesive modulus is discussed with various dimensional ratios.   

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(207) 特集・最近の接着技術動向

　　　高信頼性接着の指針と設計基準

　著　者：原賀康介

　掲載誌：材料の科学と工学（日本材料科学会誌）　Vol.51, No.2, P.59-62 (2014)

　掲載日：2014年4月20日

 《要旨》「高信頼性接着」とは，接着に要求される機能に対して優れた特性を有することはもちろん，特性のばらつきが小さく，耐久性にも優れ，しかも，生産性にも優れた接着のことであり，宇宙・航空・防衛機器や車輌・自動車，建設・土木などの構造接着，電子・光学機器などの高精度接着，飲料缶・包装のような短タクト接着などのあらゆる接着分野の基礎となる技術である．

　接着接合は，他の接合方法にはない多くの特徴を有することから，あらゆる分野で適用されるに至っているが，その品質の信頼性に対する指針や設計基準は明確化されていないのが実情である．このような状況で適用が拡大していくと，将来，大きな事故や社会生活の混乱にも繋がりかねない．「品質」は，安全で安心な社会や地球環境保護の点からも最重要事項である．

　本稿では，高信頼性接着の指針と設計基準について述べる．

　高信頼性接着を達成するための指針は，(1)凝集破壊率が40％以上，(2)接着特性の変動係数CVが0.10以下であり，これらの条件を満足するところまで作り込むことが基本となる．初期の高温平均強度に対する設計許容強度の比は，安全率を2.0倍とした場合，静的荷重だけが負荷される場合は1/20，低サイクル疲労が負荷される場合は1/22，高サイクル疲労が負荷される場合は1/40となる．

　本稿では，接着に要求される機能として，接着強度を扱っているが，他の要求機能に対しても考え方は同様である．

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(206) 最新接着講座（第１講）

　　　接着総論：接着技術の現状と高信頼性接着の基礎（１）

　著　者：原賀康介

　掲載誌：色材協会誌　Vol.87, No.4, P.139-144 (2014)

　掲載日：2014年4月20日

　《要旨》接着剤を用いて物と物を「接着する」ことは、熟練技能が必要なわけでもなく、特殊な設備が必要なわけでもなく、さほど難しい操作ではない。しかし、「見よう見まね」で行った接着は、時として剥がれてしまうことも多い。「接着」を工業的に「接合・組立」の手段として用いる場合には、製品の耐用年数にわたって不良が生じてはならない。そのためには、より良い接着剤や表面処理の選択だけではなく、接着特性の「ばらつき」をコントロールしなければならない。「ばらつき」が大きな製品は「品質が悪い製品」、「ばらつき」が少ない製品は「品質に優れた製品」と言われる。では、「ばらつきの少ない接着」を行うにはどうすれば良いのか、そのためには何を考えなければならないのか、ということに関しては、あまりにも情報が少ない。設計者が接着を使いたいと思っても「接着の設計基準」すら存在しない。現在の「接着」は、ボルト・ナットや溶接のような汎用的接合方法の位置付けにはなく、特殊技術の域を抜け出ていないと言える。

　そこで、本稿では、「接着」を汎用的接合方法の一つとして設計者に活用してもらうために、総論として、全ての接着に共通の重要課題である「信頼性」に関して、その考え方、高信頼性の作り込みの指針、設計基準などについて述べる。なお、本稿で示す設計基準は、筆者が40年間にわたって蓄積してきたデータと理論、実績から昨年やっと作り上げたものである。

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(205) 連続企画：新しい自動車と材料技術

　　　シリーズ：接着接合における高信頼性設計

　　　第4回　自動車の材料多様化における接着の課題

　著　者：原賀康介

　掲載誌：Polyfile　Vol.51, No.602, P.52-56 (2014)

　掲載日：2014年4月10日

　《要旨》自動車の車体組立に使用される材料の多様化が進んでいる。金属材料においては、超高張力鋼板、アルミニウム、マグネシウム、チタンなどへの展開、樹脂材料においては、生産性を考慮した短繊維、特に炭素繊維とポリプロピレン、ナイロンなどの熱可塑性樹脂による複合材料やポリカーボネート樹脂ガラスへの展開などがなされている。

　材料の多様化に伴い、異種材料の接合方法の開発も進んでいる。異種金属接合においては、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）、レーザー溶接、スポット溶接、かしめなど、樹脂同士においては、一体成型、溶着など、金属と樹脂においては、機械的接合、接着、金属表面に細かい凹凸を形成して樹脂と直接接合する方法などが新たな展開を見せている。異種金属や金属と炭素繊維強化複合材料（ＣＦＲＰ）の接合においては、電食の防止策が課題であり、シール方法も種々検討されている。

　接着剤による接合は、異種材料の接合方法として重要な要素技術であり、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤を中心として、多くの接着剤メーカーが開発にしのぎを削っている。本稿では、自動車の材料多様化における接着の課題として、車体組立用接着剤に必要な性能と接着剤の現状、接着の本質的な問題点、車体組立における接着剤活用の方向性について述べる。 

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 (204) 自動車の材料多様化に対応する接着技術の方向性

           ～界面密着性、接着剤物性、作業性、信頼性、耐久性、など～

　発表者：原賀康介

　発表先：第5回国際自動車素材・加工展　カンファレンス

　発表日：2014年3月13日

 《要旨》自動車の軽量化に向けて複合材料など材料の多様化が進みつつある。このような中で、異種材料の接合は重要な課題であり、その一つとして接着接合が注目されている。接着剤による接合組立は、従来から航空・宇宙機器などに適用されている。最近では、欧州をはじめ国内でも自動車の組立に適用が拡大しつつある。

　しかし、量産車組立に、従来からの「構造接着」をそのまま適用することは困難であり、採用までには多くの検討課題がある。今後、接着接合を多様化する素材に対して汎用的な接合手段としていくためには、部品材料と接着剤との相性、接着剤自体の物性、組立時の作業性、さらに、接着接合の信頼性設計や耐久性設計など多くの課題がある。

　本講演では、上記のような課題への取り組み方について解説する。

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(203) 連続企画：新しい自動車と材料技術

　　　シリーズ：接着接合における高信頼性設計

 　　  第3回　併用接合による接合信頼性の向上

　著　者：原賀康介

　掲載誌：Polyfile　巻：51　号：601　ページ：74-79

　発行年：2014年3月10日

　《要旨》シリーズ「接着接合における高信頼性設計」の第1回目では、「接着の実力強度と設計基準」について、第２回目では、「接着の耐久信頼性に影響する諸因子」について述べた。今回は、併用接合による接合信頼性の向上について述べる。

　併用接合は、自動車の車体組立においては、接着剤とスポット溶接を併用するウェルドボンディングが、ヘミング部を始めとして鋼板同士の接合に従来から多用されている。セルフピアシングリベットと接着剤の併用による車体組立も、Ｊａｇｕｒのアルミ車体やＢＭＷのアルミ/鋼車体などで採用されている。ＨＯＮＤＡの鋼/アルミハイブリッド・ドアではヘミング部に接着剤と３Ｄロックシームと呼ばれる巻きかしめが併用されている。

　今後、車体の材料多様化が進めば、異種の複合材料同士や複合材料と金属の接合など、さまざまな組合せが考えられ、それぞれに新たな締結法が用いられるであろう。接合には、強度的特性だけでなく、作業性や設備、コスト、電食、意匠性なども考慮しなければならない。

　ここでは、接着剤とスポット溶接、接着剤とリベットの併用を例に、併用接合による接合信頼性の向上について述べるが、素材の種類や構造に合わせた種々の接合の併用においても、考え方は同様である。

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(202) 環境・エネルギーと接着　

　　　(3)接着接合系の信頼性と耐久性

　著　者：原賀康介

　掲載誌：日本接着学会誌　巻：50　号：3　ページ：101-106

　発行日：2014年3月1日

　《要旨》接着剤を接合部材として製品の組立てに使用する以上、製品の耐用年数まで問題なく機能することは当然の要求値である。「問題なく」というのは、耐用年数までの間に発生する不良率が、あらかじめ設定された不良率を下回っているということである。機能を失った場合に発生するリスクの種類、形態と大きさを十分に考えて、許容できる不良率の上限を設定しておかなければならない。設定された許容不良率を満たすためには、接着強度や接着歪みなどの製品の機能面から要求される接合特性のばらつきを小さくすることと、使用時の環境や応力による劣化を小さくすることが必要である。これを達成するためには、接合特性のばらつき及び耐久性の評価方法、ばらつきや耐久性に及ぼす諸因子とその影響度合い、ばらつきや耐久性の評価試験で得られたデーターの接合設計への生かし方、などを明確にする必要がある。接着接合が汎用的な接合方法の一つの選択肢として、溶接やボルト・ナットなどと同等に扱われるためには、汎用的な設計基準の存在が絶対条件となる。残念ながら、接着接合の分野において、これらのことは、溶接、ボルト・ナットなどの接合方法に比べて、大きく後れをとっているのが現状である。試行錯誤を繰り返して製品での検証試験によって信頼性を確保しているというのが現状である。

　信頼性の低い製品を大量生産することは、資源や製造に関わるエネルギーの無駄遣いなど地球環境の保護の観点から避けなければならないことである。また、不良発生時の人命や生活、産業、都市機能への影響も十分に考慮しておかなければならない。かといって、過剰品質の物を作ることも地球環境保護の点から適当ではない。製品の耐用年数まで問題なく機能する適切な設計がされた信頼性の高い製品を提供することは、製造者の責任である。

　ここでは、接着特性の信頼性と耐久性の考え方、設計に影響する因子、併用接合による信頼性、耐久性の向上、設計基準について述べる。なお、本稿では、接着特性として接着強度について述べるが、接着強度以外の接着特性についても考え方は同じである。

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(201) 連続企画：新しい自動車と材料技術

　　　シリーズ：接着接合における高信頼性設計

　　   第２回　接着の耐久信頼性に影響する諸因子

　著　者：原賀康介

　掲載誌：Polyfile　巻：51　号：600　ページ：108-112

　発行年：2014年２月10日

　《要旨》接着の耐久性評価では、一般に、JISなどの規格に示された標準の試験片が用いられることが多いが、規格の試験片で得られた結果が、製品の接着部の性能を表しているとは限らない。また、数種類の接着剤の耐久性を比較評価した結果が同じであったとしても、劣化の原因は同じとは言えず、製品の実使用条件では差が生じる。さらに、応力と水分が複合されると急激な劣化を起こす。繰返し疲労試験では周波数で結果が異なる。被着材の強度が接着部の強度より低い場合には、劣化率を低く見積もってしまう。本稿では、このような耐久性評価において考慮しなければならない点について説明する。耐久性に影響する諸因子が分かれば、耐久性は設計によって作り込むことが可能となる。耐久性は、与えられるものではなく、作り出すものである。

　耐久性評価には、接着剤や表面処理などを選定するための比較評価試験と、実使用環境での長期の経年変化を推定するための定量評価試験とがある。定量評価試験においては、劣化試験の条件設定の適正さが重要である。ここでは、劣化条件の最適化の例も紹介する。

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(200)【技術論文】接着強度設計における設計基準強度と設計許容強度の算定法

　発表者：原賀康介

　発表先：日本接着学会誌　巻：50　号：2　ページ：53-58

　発行年：2014年2月1日

　《要旨》接着接合が汎用的な接合方法として位置付けられるために、設計基準の確立が必要である。そこで、接着強度の低下因子として、(1)強度の温度依存性、(2)強度のばらつき、(3)内部破壊、(4)劣化を考慮し、設計基準強度と設計許容強度を求める手法を提案する。本手法により試算した結果、設計基準強度は、使用温度範囲における初期の最低平均強度の1/13～1/27であり、安全率を1.5倍とすると、設計許容強度は1/20～1/40であることが分かった。

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(199) 連続企画：新しい自動車と材料技術

　　　シリーズ：接着接合における高信頼性設計

　　　第1回　接着の実力強度と設計基準

　著　者：原賀康介

　掲載誌：Polyfile　　巻：51　　号：599　　ページ：28-32

　発行年：2014年１月10日

　《要旨》接着剤による接合は、他の接合方法にはない多くの特徴から、近年多くの産業分野で多様な適用がなされている。しかし、接着接合は『化学的』な接合であり、最後まで界面を有する接合であるため、他の接合方法にはない特異的な現象を考慮しなければならないことも多く、機械系や金属系の技術者には理解しにくい点も多い。また、有機材料系の技術者といえども、接着の技術に詳しい技術者は少ないのが現状である。そのため、「見よう見まね」の域にとどまった適用がなされていることも多い。「接着」を「組立て」のための接合方法として使用するためには、高い信頼性を保証する必要がある。

　そこで、本シリーズでは、接着の信頼性に関して４回に分けて解説する。第１回目は、接着強度の実力値について述べ、そこから導かれる設計基準強度と設計許容強度について解説する。第２回目は耐久信頼性に影響する諸因子、第３回目は併用接合による接合信頼性の向上、第４回目はマルチマテリアル化が進む自動車における接着の今後の課題について解説する。

【2017年～2019年】分はこちら　　　　　　文献番号 (231)～

【2014年～2016年】分はこちら　　　　　　文献番号 (199)～(230) 32件

【2010年～2013年】分はこちら　　　　　　文献番号 (179)～(198) 20件

【2005年～2009年】分はこちら　　　　　　文献番号 (164)～(177) 15件

【2000年～2004年】分はこちら　　　　　　文献番号 (129)～(163) 35件

【1990年～1999年】分はこちら　　　　　　文献番号 (  57)～(128) 72件

【1974年～1989年】分はこちら　　　　　　文献番号 (    1)～(  56) 56件