JPH0280476A - ひずみゲージ用瞬間接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、いわゆる瞬間接着剤に関し、より詳しくは、
絶縁材料よりなるゲージベースの一方の面にひずみに対
応した抵抗変化率を示す抵抗素子または半導体素子が一
体的に添着されてなるひずみゲージの上記ゲージベース
と、応力、トルク、変位などの機械量が与えられる被測
定体とを、極短時間で接着するためのひずみゲージ用瞬
間接着剤に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ひずみゲージを被測定体に接着するのに、有機系
または無機系の各種の接着剤が用いられており０例えば
、ニトロセルローズ系接着剤、フェノール系接着剤、エ
ポキシ系接着剤、ポリエステル系接着剤およびシアノア
クリレート系接着剤等がある。これら接着剤は、常温硬
化型と加熱硬化型に大別されるが、室温付近のひずみ計
測には。

接着作業の省力化の観点より、主として常温硬化型であ
り且つ速硬化型の瞬間接着剤が泪いられる。

このタイプに属するのが上記シアノアクリレート系接着
剤である。

従来のシアノアクリレート系接着剤としては。

第１の従来例としてメチル−α−シアノアクリレート系
接着剤、および第２の従来例としてエチル−α−アクリ
レート系接着剤があり、これら第１の従来例および第２
の従来例は、下記のような成分と配合割合（重量％）で
構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般にひずみゲージ用接着剤に要求される諸特性として
。

（イ）硬化時の収縮率が小さいこと、 （ロ）弾性係数が大きいこと、 （ハ）硬化後ひび割れ、そり、ねじりなどが生じないこ
と、 （ニ）接着強度が温度、湿度、ひずみ値に対して十分で
あること、 （ホ）吸湿性がないこと、 （へ）疲労限界が高いこと、 （ト）温度、湿度に対して電気的絶縁性が高く保たれる
こと。

（ケ）耐薬品性のあること、 があり、このような一般接着剤に対する要求事項は５ａ
たされねばならないが、特に、瞬間接着剤に加重される
要求事項としては、接着速度が速いこと、常温のみなら
ず、−１０℃程度の低温下でも接着性がよいことは勿論
接着速度が速いことなどがある。何故ならば、ひずみゲ
ージの接着は、室内に限らず、気温の低い室外でも実施
される場合が多く、即ち、常温以外での種々の環境条件
下で行われることが多く、また、瞬間接着剤は、変質し
易いため、保存条件として１０℃以下の暗所（例えば冷
蔵庫）に保管しなければならず、従って、冷蔵庫から取
り出して直ちに接着に使用し得ることが必要である。

しかしながら、上記第１の従来例の瞬間接着剤であるメ
チル−α−シアノアクリレート系接着剤は、常温におけ
る硬化速度は２０〜３０秒でほぼ満足し得るが、上記第
２の従来例のエチル−α−シアノアクリレート系接着剤
は、３０〜６０秒と大分遅いので接着作業性が悪いとい
う問題があった。そして、これら第１および第２の従来
例は、いずれも０℃における硬化速度は６０秒程度と大
分低下してしまい、さらに−１０℃においては、硬化が
進行せず、接着が不可能になってしまうという重大な問
題があった。従って、保管用の冷蔵庫で例えば−１０℃
で瞬間接着剤を保管していた場合には、冷蔵庫から取出
した後、該瞬間接着剤が０℃以上乃至は室温に近い温度
に達してから接着作業を行わねばならず、著しく作業性
が悪いものであった。

また、上記第１および第２の接着剤は、その他の特性１
例えば、疲労寿命、衝撃強度、絶縁抵抗。

等の点で本来のひずみゲージの性能を遺憾なく発揮せし
めるために改善する必要がある。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みて
なされたもので、その目的とするところは、従来のもの
よりも短時間で接着でき、常温のみならず０℃〜−１０
℃程度の低温下でも接着することができ、特に種々のゲ
ージベースに対する接着性が良好であり、加えてひずみ
ゲージを被測定体に接着した状態における諸特性を向上
させ得るひずみゲージ用瞬間接着剤を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の目的を達成するため、絶縁材料よりな
るゲージベースの一方の面にひずみに対応した抵抗変化
率を示す抵抗素子または半導体素子が一体的に添着され
てなるひずみゲージの上記ゲージベースと、応力、トル
ク、変位などの機械量が与えられる被測定体とを極短時
間で接着するためのひずみゲージ用瞬間接着剤において
、エチル−α−シアノアクリレート樹脂を９８．０±１
％、シアン酢酸エステルおよび２シアノプロピオン酸エ
チルエステルを略０．１％　を含み且つ各種エステルを
添加して液状とし、微量の水分と急速に反応して極短時
間で硬化するように構成したことを特徴としたものであ
る。

〔作　用〕

本発明に係るひずみゲージ用瞬間接着剤においては、９
８．０±１％のエチル−α−シアノアクリレート樹脂を
主成分とし、これにシアン酢酸エステルおよび２シアツ
ブａピオン酸エチルエステルを略０．１％含有せしめ且
つ各種エステルを添加せしめたことが、特に硬化速度、
低温接着性の大幅な改善に機能し、さらには、伸び率、
引張せん断強度、衝撃強度、疲労寿命、耐湿性、絶縁抵
抗等の諸特性の改善に機能している。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を添付図面を参照しつつ具体的に
説明する。

第１図は１本発明に係るひずみゲージ用瞬間接着剤の組
成を表わす図である。

同図に示すように、本実施例の瞬間接着剤は。

エチル−α−シアノアクリレートを９８．０±１％、シ
アン酢酸エステルおよび２シアノプロピオン酸エチルエ
ステルをｌ１１ｇ０．１％　を含み、メチル−α−シア
ノアクリレートをｔｒａｃｅ　、即ちほんの僅か含み、
さらにメトキシテトラエチレングリコールメタノリレー
トからなる添加剤を略２％を含んで液状に構成しである
。

第２図および第３図は、上記の本発明に係るひずみゲー
ジ用瞬間接着剤を用いてひずみゲージを被測定体の表面
に接着した状態をそれぞれ示す中央縦断面図および平面
図である。

第２図および第３図において、１はゲージベースで、１
ａおよび１ｂはこのゲージベース１の一方の面としての
上面および他方の面としての下面である。２はゲージベ
ース１の上面１ａに、別途展延形成され、または蒸着あ
るいはスパッタリング等の手段によって形成された抵抗
箔、３はこの抵抗１１ｉ２をフォトエツチング法等によ
って蛇行状に形成された抵抗素子としてのグリッド、４
はこのグリッド３の両端部にグリッド３と同時に形成さ
れるゲージタブ、５はこのゲージタブ４に一端がスポッ
ト溶接または半田付等の手段により接続されたゲージリ
ード、６は防湿および損傷防止のためにグリッド３．ゲ
ージタブ４およびこれらを添着支持するゲージベース１
の上面１ａ側を覆うラミネートフィルム、７は上述した
実施例に係るひずみゲージ用瞬間接着剤（以下ｒ本瞬間
接着剤」という）であり、上記ゲージベース１の下面１
ｂを被測定体８の表面に接着している。

尚、ゲージベース１、グリッド３、ゲージタブ４、ゲー
ジリード５およびラミネートフィルム６をもって、ひず
みゲージ９が構成されている。

ここで、本発明に係る本瞬間接着剤を用いてひずみゲー
ジ９を被測定体８に接着する手順につき具体的に説明す
る。

（１）被測定箇所の表面を、接着の行われ易いような状
態に表面処理を行う、この表面処理としては、例えば、
被測定箇所の錆、塗料、メツキ属などをグラインダ、サ
ンドペーパーなどを用いて除去し１次いで表面に付着し
ている切粉などの異物をブラッシで除去し、アセトン、
トリオールなどを用いて、清浄なシルボン紙またはワイ
パ紙で脱脂する。

（２）ひずみゲージを正しい位置に接着するために、予
め被測定体８のひずみゲージ接着予定箇所に、ケガキ針
、鉛筆などを用いてケガキ線を引く。

（３）本瞬間接着剤を、被測定体８の上記表面処理され
た部位またはゲージベース１の下面１ｂのいずれか一方
に部下して薄く広げるように塗布する。

（４）ひずみゲージ９の位置合せ用指標１０ａ〜１０ｄ
のいずれか１つまたは２つを上記ケガキ線に合致させる
ようにしてひずみゲージ９を接着予定位置に置き、表面
をポリエチレンシートやセロファンテープなどで覆い、
指先で、常温下では２０秒程度、０℃のときでは３０秒
程度、−１０℃のときでは６０秒程度、圧力をかけて密
着する。

このとき、本瞬間接着剤は、被測定体の表面についてい
る微量な水分と急速に反応して２０〜６０秒間軽く指先
で押さえているだけで硬化する。

（５）指圧後、上記ポリエチレンシート等のフィルムを
剥して約１時間空気中に放置すれば一応測定可能となる
。但し、精度の高い測定を行うためには、少なくとも４
時間、望ましくは２４時間以上放置する。

このようにして被測定体８に本瞬間接着剤７を介して接
着固定されたひずみゲージ９は、一般に２枚、または４
枚を用いてホイートストンブリッジ回路（以下単に「ブ
リッジ回路」という）に組まれる。このブリッジ回路の
入力端には、適宜スイッチボックス（例えば自動多点切
換器）を介してブリッジ電源が供給される。この状態で
被測定体８に機械的な力、荷重、振動、圧力等が加わり
。

該被測定体８に、引張り、圧縮、曲げ、ねじりなどの応
力やトルク、変位が発生すると、ひずみゲージは、これ
ら応力等の大きさに対応した抵抗変化を示す。このひず
みゲージの抵抗変化は、ブリッジ回路の出力端に電圧変
化となって現われるので、ブリッジ回路の出力端側に接
続された、例えば、スイッチボックスを介して増幅器、
Ａ、　／　Ｄ変換器、表示器等から纏成されるひずみ測
定器に導かれ、上記応力やトルク等が測定される。

次に、第４図を参照して、本実施例の特性を第１の従来
例および第２の従来例と比較しながら説明する。

尚、この場合の実施例は、組成中にエチル−α−シアノ
アクリレートを９７．８％含み、他の組成（成分）は、
第１図に示す配合割合（重量％）で配合されているもの
である。

先ず、特性項目■の硬化速度については１本実施例では
、第１の従来例よりも安定して速度が速く、第２の従来
例に対し２倍の速度（２０秒以内）が得られた。

特性項目■のひずみゲージと鋼材との低温接着性につい
ては、０℃において第１および第２の従来例はある程度
、接着、固化されるまでに、６０秒を要していたが１本
実施例では、その半分の時間（３０秒）で良好に接着固
化された。さらに、−１０℃においては、第１および第
２の従来例では共に接着不可であったのに対し９本実施
例では。

硬化時間が６０秒に延びるものの接着性は良好であった
。

特性項目■の伸びについては、ひずみゲージを試験片に
接着し、引張伸び試験を行った結果１本実施例は、第１
の従来例に対し２．５倍、第２の従来例に対し１．７５
倍向上した。

特性項目■の引張せん断強度については、ＪＩＳＫ６８
５１　ｒ接着剤の引張りせん断接着強さ試験方法」に準
拠し、鋼材と鋼材とを接着剤で取付け、両鋼材に互いに
引張り方向の力を加えたときのせん断強さで評価した結
果、本実施例は、第１および第２の従来例に比べ、それ
ぞれ約８％および約５％の向上がみられた。

特性項目■の衝撃強度については、接着材により接着さ
れた２枚の鋼材と鋼材との間に衝撃を加えて強度測定を
行った結果１本実施例は、第１の従来例および第２の従
来例に対し、それぞれ約６倍および２．５倍強度が向上
した。

特性項目■の疲労寿命については、測定条件として、常
温にて±１５００Ｘｌｏ−’ひずみを交番的に与え、寿
命に達したか否かの判定は、ひずみゲージの出力を監視
しつつ、その出力に１００×１０−’ひずみ以上の変化
が現われた場合、およびひずみゲージの出力にスパイク
ノイズが現われた場合のいずれか一方が起ったときを寿
命に達したと判定する方法で行った結果、本実施例の疲
労寿命は、第１．第２従来例に比べ、約２．６倍延長さ
れたことが判明した。

特性項目■の耐湿性については、試験片に取付けたひず
みゲージ９を、温度２０℃、湿度６２％ＲＨと、温度４
５℃、湿度９０％ＲＨ０）雰囲気中にサイクリックに暴
露し、２０サイクルだけ繰返した後のひずみゲージ９の
零ドリフトを測定した結果、第１．第２の従来例に比べ
零ドリフトの量は半分に減少した。

特性項目■の絶縁抵抗については、上記特性項目■の試
験後に被測定体（導体）８とゲージリード５との間に直
流電圧５０Ｖを印加して測定した結果９本実施例では、
第１．第２の従来例に比べそれぞれ２　Ｘ　Ｉ　Ｏ’倍
内向上ることが確認できた。

尚１本発明は、上述の実施例に限定されることなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である
。

例えば、上記エチル−α−シアノアクリレート以外の他
の組成物は、第１図に示す配合割合（重量％）に限るも
のではなく、一定の範囲で調整することは可能である。

また、添加剤としては、上記したメトキシテトラエチレ
ングリコールメタクリレート以外のものが含まれてもよ
く、要は、接着性、硬化速度の向上に機能するものであ
れば、添加してもよい。

また、本瞬間接着剤ひずみゲージを添着する対象物とし
ては、上記の被測定体に限らず、圧力計。

荷重変換器、加速度変換器等の起歪体も含まれることは
勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、瞬間接着剤の最も
重要な特性である硬化速度および低温接着性を従来のも
のより大幅に改善し得ると共に、被測定体のひずみ測定
等に重大な影響を及ぼす伸び、引張せん断強度、衝撃強
度、疲労寿命、耐湿性、絶縁抵抗等の諸特性を大幅に改
善し得るひずみゲージ用瞬間接着剤を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係るひずみゲージ用瞬間接着剤の一
実施例の組成を表わす図、第２図および第３図は、同実
施例に係る瞬間接着剤を用いてひずみゲージを被測定体
の表面に接着した状態をそれぞれ示す中央縦断面図およ
び平面図、第４図は。 同実施例に係る瞬間接着剤単体および同瞬間接着剤とひ
ずみゲージまたは試験片との組合せにおける各種特性を
それぞれ表わす図である。 １・・・・・・ゲージベース、 ２・・・・・抵抗箔。 ３・・・・・・グリッド、 ４・・・・・・ゲージタブ、 ５・・・・・・ゲージリード。 ６・・・・ラミネートフィルム、 ７・・・・・接着剤、 ８　・・・被測定体、 ９・・・・・ひずみゲージ。 特許出願人　株式会社　共　和　電　業特許出願人　田
岡化学工業　株式会社 ７！＜　４＝−知 第 図 第 図 λ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁材料よりなるゲージベースの一方の面にひず
   みに対応した抵抗変化率を示す抵抗素子または半導体素
   子が一体的に添着されてなるひずみゲージの上記ゲージ
   ベースと、応力、トルク、変位などの機械量が与えられ
   る被測定体とを極短時間で接着するためのひずみゲージ
   用瞬間接着剤において、エチル−α−シアノアクリレー
   ト樹脂を９８．０±１％、シアン酢酸エステルおよび２
   シアノプロピオン酸エチルエステルを略０．１％を含み
   且つ各種エステルを添加して液状とし、微量の水分と急
   速に反応して極短時間で硬化するように構成したことを
   特徴とするひずみゲージ用瞬間接着剤。