防水テープ・接着剤・シール材の選定|面シールによる電子機器の防水設計を徹底解説

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防水テープ・接着剤・シール材の選定と「面シール」設計

電子機器の防水は「どこを、何で、どう塞ぐか」で決まります。当連載の前回までは筐体・カバーや、溝に入れて圧縮するゴム部品であるガスケットといった「線・溝」で止める方法を扱ってきました。
今回は、薄型化が進む現代の機器で主役となっている「面」で止める方法、すなわち防水両面テープ接着剤シール材を取り上げます。とりわけ、スマートフォンをはじめ多くの製品で採用が広がる両面テープについて、粘着のしくみ・材料・構造・評価・貼り合わせ・不具合対策まで踏み込みます。
設計部門以外の方(営業・調達・企画・品質保証の担当者)にも判断材料となるよう、専門用語には初出で注釈を添え、巻末に用語ミニ辞典とFAQを用意しました。

なお、本コラムで示す幅・厚み・段差などの数値は一般的な目安であり、最適値は製品の要求と被着体で変わります安易な流用は避け、個別の検証を前提としてください

1.「面で止める」という考え方 ― シール面の防水

水の浸入に対する4つの防水手段と本章のスコープ
【図1 水の浸入に対する4つの防水手段と本章のスコープ】

 

水の浸入に対する防水手段は、大きく4系統に整理できます(図1)。すなわち、機械的に塞ぐ「防ぐ」(ガスケット・Oリング・パッキン)、表面で水をはじく「はじく」(撥水コーティング・塗料)、面で密着させて塞ぐ「埋める・堰き止める」(両面テープ・接着剤・シール材・ポッティング)、浸入経路を長く・遅くする「抑制・延命」(部品どうしの合わせ、インサート成形)の4つです。今回のテーマは3番目の「埋める・堰き止める」にあたります。

ガスケットが「溝の中でゴムを圧縮し、その反力(押し返す力)で密閉する」線・溝のシールであるのに対し、テープや接着剤・シール材は「平らな面どうしを密着させて塞ぐ」面のシールです。前者は繰り返し開閉できる一方で溝とスペースが要ります。後者は薄く省スペースで、しかも止水と固定を一手に担えるのが強みです。どちらが優れているという話ではなく、要求と構造に応じて使い分けるべきものです。

ただし、忘れてはならない前提があります。どの手段でも「止水」と同時に「固定・位置決め・強度」を成立させることです。止水だけが満たされていても、部品を保持できなかったり位置がずれたりすれば、シール面に想定外の力がかかって防水は崩れます。これは本章を貫く視点です。

《POINT》面シールは「止水・固定・位置決め・強度」を同時に満たす設計が前提。

止水だけを満たしても、保持や位置がずれればシール面に無理な力がかかり、防水は容易に崩れる。

 

2.防水両面テープの基礎 ― 構造・基材・粘着剤

(1)両面テープは三層構造

防水両面テープの三層構造と「基材」4種の比較
【図2 防水両面テープの三層構造と「基材」4種の比較】

 

防水両面テープは、中心の「基材(きざい)」を、上下から「粘着剤層」で挟み、出荷時は外側を「剥離ライナー(セパレーター)」で保護した三層構造が基本です(図2左)。
使う時に外側のライナーを剥がし、被着体(テープを貼る相手の部材)に貼り付けます。両面が同じライナー1枚のもの(シングルセパ)と、表裏それぞれにライナーがあるもの(ダブルセパ)、基材を持たず粘着剤だけを転写する基材レス(転写テープ)など、構成にはいくつかのバリエーションがあります。

厚みは0.1〜0.3mm程度の薄膜で防水を実現できるのが特徴で、これがガスケットでは難しい薄型機器に広く採用される理由です(厚みは一例。実際の狙い値は製品で異なるため要確認)。

 

(2)「基材」が防水性能を決める

性能を左右するのは、中心の基材です。基材の種類で「防水性・段差追従性(後述)・厚み・コシ(剛性)」が変わります。
代表的な4種を整理します(図2右)。

  • アクリルフォーム系(ソリッド)
    穴の少ない緻密なフォームで、柔軟性と密着性が高い。
  • 発泡体(独立気泡)
    気泡が独立し互いにつながっていないタイプ。柔軟で追従性に優れますが、気泡(ボイド)の大きさを管理して使うことが前提です。
  • 発泡体(連続気泡/連泡)
    気泡が内部でつながっているタイプ。つながった気泡が水の通り道になりうるため、防水用途では注意が必要です。
  • フィルム/不織布基材(PET・不織布)
    普及しており、コシが出やすい一方、防水では選びにくい場面があります。特に不織布は防水性のばらつきが出やすい点に留意します。

ポイントは、独立気泡(独泡)かソリッド系を基本に選ぶことです。連続気泡は内部で水がつながりやすく、面シールの土台としては不利になります。

 

(3)「粘着剤」の種類でテープの顔が変わる

もう一つの主役が、外側の「粘着剤(糊)」です。基材がテープの骨格なら、粘着剤はテープの「顔」を決めます。代表的な材料系統は、ゴム系・アクリル系・シリコーン系・ウレタン系の4つです(表1)。

このうち、防水で実績が豊富なのはアクリル系です。スマートフォンをはじめ多くの防水機器で採用されてきた経緯があり、耐熱・耐候・耐久に優れ、保持力(維持強度。後述)が安定しています。本コラムでも、防水両面テープの主役はアクリル系を前提とします。

一方、ゴム系・シリコーン系・ウレタン系を防水に用いる場合は、用途への適合をしっかり評価したうえで採否を判断してください。特に、被着体に対する粘着力(密着の確かさ)の確認は必須です。極端な耐熱・耐寒や難接着面ではシリコーン系、柔軟・再剥離が要る部位ではウレタン系、といった選択肢はありますが、防水性能はあくまで実機での検証で裏づける必要があります。

また、粘着剤には作り方(形態)による違いもあります。有機溶剤系、エマルジョン(水系)、無溶剤の固形系、ホットメルト系、モノマーシロップ系などです。近年は環境配慮(脱溶剤・無溶剤化)のニーズが強まっており、性能と環境対応を両立するアクリル系の開発が進んでいます。

《POINT》防水の主役はアクリル系(スマホ等で実績)。他材料の採用は十分な評価のうえで判断し、特に粘着力の確認は必須。

防水性能はカタログだけで判断せず、被着体に対する粘着力と実使用条件での実機評価で裏づける。

【表1 粘着剤の主な材料系統と特徴(一般的傾向)】

材料系統 主な特徴 防水・耐久での位置づけ 留意点
ゴム系 初期粘着(タック)が高く安価。
被着体を選びにくい
仮固定・汎用向き 耐熱・耐候・耐溶剤・経時に弱い傾向
アクリル系 耐熱・耐候・耐久・透明性に優れ性能が出やすい 防水の主役(スマホ等で実績) 初期タックは控えめ。無溶剤化が進む
シリコーン系 耐熱・耐寒に優れ難接着面(フッ素・PP等)にも付く 高温・低温・特殊被着体向き 粘着力は比較的低め・高価
ウレタン系 柔軟で糊残りが少なく再剥離性に向く リペア・再剥離が要る部位向き 高強度・恒久固定には不向きな場合

※ 防水の主役はアクリル系。他材料を採用する場合は、用途適合と被着体への粘着力を必ず評価のうえで判断する(要確認)。

 

(4)なぜ両面テープで水が止まるのか ― 分子間力とアンカー効果

粘着の2つのしくみ ― 分子間力とアンカー効果
【図3 粘着の2つのしくみ ― 分子間力とアンカー効果】

 

では、なぜ粘着剤は被着体に「つく」のでしょうか。粘着には2つの力が働きます(図3)。

一つは「分子間力」。ファンデルワールス力や水素結合といった、分子どうしが引き合う力で、すき間なく密着して初めて働きます(だから「濡れ」が前提です)。もう一つは「アンカー効果(投錨効果)」。柔軟な粘着剤が被着体表面の微細な凹凸に入り込んで食いつく力です。

両面テープが水を止める本質は、この「密着+食いつき」で、被着体表面の無数の微細な凹凸を連続して埋め切ること。埋め切れば水の通り道がなくなり、埋め切れずに微小な隙間が残れば、そこが浸水経路になります。

ここで重要なのは「ちょうど良い」が肝心ということです。表面が粗すぎると接触面積が減ってかえって粘着力は低下し、粘着層が硬すぎると凹凸に入り込めません(柔らか過ぎてもアンカー効果は期待しにくい)。順序は「濡れ → 密着 → 食いつき」。だからこそ、後述する貼り合わせ圧・濡れ性・前処理が効いてきます。

 

3.【最重要】防水性は「ピール強度」では測れない

両面テープを選ぶとき、最も誤解されやすいのが「カタログのピール強度(引き剥がし強度)が高ければ防水も強い」という思い込みです。結論から言えば、これは誤りです。

ピール強度は、テープを90度や180度方向に引き剥がすのに要する力で、いわば「剥がれにくさ」の一指標にすぎません。
一方、防水で本当に効くのは、貼り合わせた状態を長期に保ち続ける「維持強度(保持力・凝集力)」と、後述の「段差追従性」です。引き剥がし方向の強さと、面で密着し続ける性能は、別の特性です。ピール強度だけを根拠に選ぶと、初期は強く付いても、温度変化や荷重で時間とともに密着が緩み、漏れに至ることがあります。

《POINT》ピール強度(剥がれにくさ)だけで選ばない。防水で効くのは「維持強度(保持力)」と「段差追従性」。

引き剥がしの強さと、面で密着し続ける性能は別物。カタログのピール値は選定の入口にすぎない。

 

(1)段差への「追従性」が成否を分ける

段差への「追従性」が防水の成否を分ける
【図4 段差への「追従性」が防水の成否を分ける】

 

追従性を図4で見てみましょう。被着体には、成形時の型痕や印刷・塗装などによる微小な段差(一般に数十μm程度まで)が必ず存在します。柔軟で適正な厚みのテープを十分な圧で貼れば、テープが段差の隅まで入り込み、全面で密着してシールが成立します(図4左)。
ところが、テープが硬すぎる・薄すぎる、あるいは段差が大きすぎると、テープは段差をまたぐだけで隅まで届かず、空隙が残ります。この空隙が毛細管現象で水を吸い上げ、浸水経路になります(図4右)。

つまり防水両面テープの成否は、「柔軟性 × 厚み × 段差量 × 貼り合わせ圧」のバランスで決まります。IPX7(一時的潜水:水深1m・30分。IEC 60529/JIS C 0920)を狙うような面では、貼り付け面の部分的な凸を小さく管理する(金型のスライドコア痕などを抑える)ことが効きます。具体的な段差の許容値やテープ厚みの狙い値は被着体・形状で変わるため、個別の検証が必要です。

 

(2)JISの評価体系で「維持強度」を理解する

JIS Z 0237 の主な試験 ― 防水で効くのは「保持力=維持強度」
【図5 JIS Z 0237 の主な試験 ― 防水で効くのは「保持力=維持強度」】

 

この「維持強度」を、規格の言葉でも確認しておきましょう。粘着テープの性能は、JIS Z 0237(最新版では2022年版。旧2009年版から改正)に基づく複数の試験で表されます(図5)。
主なものは、①粘着力(ピール=引き剥がす力)、②せん断接着力(面方向にずらす力)、③タック(軽く触れて即つく初期粘着)、④保持力(一定荷重を保持し続ける力)、⑤引張・伸び(破断強度と伸び)です。

防水で本当に効くのは、このうち④保持力です。保持力は、貼り合わせた状態を一定荷重のもとで保ち続ける力で、経時のクリープ(時間とともにゆっくりズレる現象)への耐性に直結します。①ピールが「剥がれにくさ」を見るのに対し、④保持力は「保ち続ける力」を見る――両者は別の特性です。メーカーのカタログにあるピール値だけで選ばず、保持力と実使用の評価を合わせて判断することが重要です(具体的な狙い値・合否基準は製品要求と被着体で変わるため要確認)。

実務では、保持力を「構造上テープを剥がそうとする力」と比較して評価することを推奨します。たとえば、圧縮したクッション材(フォーム等)の反発力、バネやバッテリーの押し付け・膨張による荷重、ケースの反りなどが、シール面を常時剥がす方向に働きます。テープが負けてしまうのは、瞬間的な引き剥がし力よりも、こうした持続的な荷重に長期間さらされたときです。したがって、設計で実際にかかる持続荷重に対して、保持力(維持強度)が十分に上回っているかを、実機の荷重条件で確認することが肝心です。

 

(3)破壊モードで「どこが」壊れるかを見極める

破壊モードで考える ― テープの「どこが」壊れるか
【図6 破壊モードで考える ― テープの「どこが」壊れるか】

 

トラブルを切り分けるうえで有効なのが「破壊モード」の視点です(図6)。テープが効かなくなるとき、「どこが」壊れているのかを見極めます。大きく、粘着層で壊れる(凝集破壊=糊そのものが裂ける、加熱時の発泡)、基材で壊れる(基材断裂、基材の伸び=永久歪み)、層の界面で剥がれる(界面剥離、初期剥がれ=密着不足、経時剥離=クリープ)に分けられます。

これを原因に対応づけると、打ち手が決まります。初期剥がれなら貼り合わせ(押し圧・位置決め・養生)の見直し、経時剥離ならクリープ=維持強度の問題なので保持力の高い材料選定と長期評価、界面剥離なら前処理・濡れ性・被着体の表面管理、凝集破壊や基材の破壊ならテープ自体の強度設計(粘着層の凝集力・基材の強さ)、という具合です。防水のリーク経路(界面・端面。後述)とも対応づけて考えると、原因の切り分けが速くなります。

 

4.両面テープの設計パラメータ ―幅・厚み・形状

額縁シールの構成 ― 閉ループ・有効幅・コーナー処理
【図7 額縁シールの構成 ― 閉ループ・有効幅・コーナー処理】

 

面シールでは、テープを「途切れのない閉じた輪(閉ループ)」として回すことが大前提です。表示部やカバーの外周に額縁状(がくぶちじょう)にテープを配置し、一周つなげて初めて止水になります(図7)。
ここで押さえるべき設計パラメータを整理します。

  • 有効シール幅(W)
    実際に密着して止水に寄与する幅。狭額縁化(細幅化)の要求が強いほど、わずかな貼りズレや段差が致命的になります。
  • テープ厚み
    段差追従に効きます。厚いほど段差を吸収しやすい一方、厚すぎると圧縮や位置決めが難しくなります。被着体の重量や使用シーン(落下・振動の有無)を踏まえて決めます。
  • コーナー処理
    弱点になりやすい箇所です。別片を突き当てる「突合せ」は隅に隙間や段差が出やすく、可能なら一筆書き(連続)でコーナーを回すのが安全です。
  • どうしても突合せが避けられない場合
    貼りズレの検証(位置精度・ばらつきの確認)を行うと同時に、合わせ部の処理について代案も検討します。たとえば、突合せ部を重ねる(重ね代/オーバーラップ)、合わせ部に液状シール材を併用する、突合せ位置を水圧や弱点になりにくい箇所へ逃がす、といった対策です。
  • 貼り合わせ逃げ代
    部品の端までの余裕。プレス時にテープが潰れて広がる分を見込みます。
  • 端面(切断面)
    テープの切り口は吸水の起点になりがちです。閉ループ化と端面の管理で弱点にしないようにします。

これらは「使用シーンをイメージして規格化する」ことが肝心です。たとえば手に持って屋外に持ち出す機器であれば、落下・温度・汗や雨を想定し、幅・厚み・形状の標準を厳しめに設定します。
一般的な目安は存在しますが、最終的な設計値は被着体やばらつきも含めて自社で決めるべきもので、安易に他用途の数値を流用しないことが重要です。

【表2 主な設計パラメータと防水性への影響】

パラメータ 内容 防水性への影響 留意点
有効シール幅 W 密着して止水に寄与する幅 広いほど経路長が伸び有利 狭額縁ほど貼りズレ・段差に敏感
テープ厚み 基材+粘着剤の厚み 厚いほど段差追従に有利 厚すぎると圧縮・位置決めが難
柔軟性(基材) 凹凸への入り込みやすさ 高いほど密着しやすい 軟らかすぎると保持・加工性が低下
コーナー処理 隅の継ぎ方 連続なら隙間が出にくい 突合せは隙間・段差リスク
端面(切断面) テープの切り口 管理すれば吸水を抑制 未処理だと弱点化しやすい
貼り合わせ圧 押し圧×面積×時間 適正で密着が安定 不足・片寄りで密着不良

 

5.貼り合わせ(アセンブリ)が防水性を左右する

両面テープ防水で「最も重要なのは、きちんと貼り合わせること」――これは現場で繰り返し確認される事実です。どれほど良いテープを選んでも、貼り方が悪ければ防水は成立しません。

貼り合わせで管理すべき要素は三つです。
第一に「貼り合わせ条件(押し圧×面積×時間)」。粘着剤は圧をかけて被着体に濡れ広がる(濡れ性:液体が固体表面に広がりやすい性質)ことで密着します。メーカー推奨の押し圧を、テープ面積に応じて与え、ローラーやプレスで均一に加圧し、規定時間の養生(なじみのための放置)を取ります。粘着には「初期接着(貼った直後)」と「最終接着(養生後)」があり、最終接着に至って本来の維持強度が出ます。

第二に「位置決め」。治具や外形合わせ、セパレーターの位置決め穴を使い、貼りズレを防ぎます。

第三に「シワ・気泡(エア噛み)」。曲面やなだらかな立体(2.5D)に貼る場合、テープの伸び縮みを制御できないとシワが入り、そこが漏れの起点になります。基本は平面(2D)、なだらかな2.5Dまでが現実的な適用範囲です。

《POINT》「きちんと貼り合わせる」=「押し圧」「位置決め」「シワ・気泡」の三点管理。

良いテープを選んでも、貼り合わせの質が伴わなければ防水は成立しない。最終接着(養生後)で本来の強度が出る点も忘れない。

ここで量産の視点を加えます。貼り合わせは、人や治具のばらつきが出やすい工程です。押し圧の不足、片寄り、養生時間の短縮といった「わずかな逸脱」が密着不足(=図6の初期剥がれ)を生み、エアリーク(空気漏れ)試験での不合格として顕在化します。実際の量産では、タッチパネルやスピーカ部の両面テープ密着不足が、不合格要因の上位を占めることがあります。

対策はシステムだけではありません。作業標準の明確化に加え、なぜその押し圧・順序・養生が必要かを作業者が理解していること、そして「うまく貼れなかった」を言い出せる心理的安全性が、隠れ不良の流出を防ぎます。ポカヨケ(誤作業を物理的に防ぐ仕掛け)と、認知バイアス(慣れによる確認の省略など)への配慮を組み合わせることが、地に足のついた歩留まり改善につながります。

 

6.被着体と表面処理 ―接着の土台づくり

面シールの成否は、貼る相手(被着体)の表面状態にも大きく左右されます。攻めた設計(細幅・薄型)にするほど、貼り付け面の管理はシビアになります。前処理は、図3で示した分子間力とアンカー効果を働かせるための「土台づくり」だと考えるとよいでしょう。

まず材質です。PC、ABS、PC+ABS、各種エラストマー、アルミやステンレスなど、被着体ごとに接着力は異なります。表面の自由エネルギー(濡れやすさの指標)が低い樹脂や、離型剤・印刷・塗装が残る面では、接着力が出にくくなります。塗装面に貼る場合は、塗装をマスキングして地の樹脂面に貼る、といった配慮も要ります。

次に前処理です。目的は「汚れ・異物の除去」と「分子間力(水素結合や官能基の活性化)の促進」です。代表的な手段は、物理処理(UV/オゾン照射、コロナ放電、プラズマ処理)、化学処理(プライマー。ただし材質との相性に注意)、清浄(アルコール拭き取り、超音波洗浄)です。一方で、機械処理は注意が必要です。ブラストはテープに悪影響を及ぼすことがあり、研磨は表面粗さ次第で逆効果にもなります。いずれも条件出しを行ってから採用します。

《POINT》前処理は「清浄」と「表面の活性化」。塗装・離型剤・印刷面の残りに要注意。

攻めた設計ほど貼り付け面の管理がシビアになる。機械処理(ブラスト・研磨)はテープに悪影響のおそれがあり、条件出しが前提。

【表3 貼り付け面の主な表面処理手法】

区分 手法 ねらい 留意点
物理処理 UV/オゾン、コロナ放電、プラズマ 清浄と表面の活性化 条件出しが必要
化学処理 プライマー 接着力の底上げ 材質との相性に注意
清浄 アルコール拭き取り、超音波洗浄 汚れ・異物の除去 乾燥・残渣に注意
機械処理 ブラスト、研磨 (限定的・要検討) テープに悪影響のおそれ・要注意

 

7.接着剤・シール材・リペア対応 ―テープで足りないとき

(1)「粘着」と「接着」は別物

接着剤の話に入る前に、「粘着」と「接着」の違いを整理しておきます(表4)。両者はしばしば混同されますが、性質は異なります。

「粘着」は、硬化などの状態変化を伴わず、粘弾性を保ったまま軽い圧力で瞬時に結合します。初期の結合力は弱〜中程度で、再剥離性がある(または簡易に剥がせる)のが特徴です。両面テープや付箋、絆創膏がこれにあたります。

一方「接着」は、硬化・乾燥・冷却などの状態変化を伴い、時間をかけて強固・恒久的に結合します。木工ボンドや瞬間接着剤、エポキシがこれです。つまり粘着は「瞬時の組み立て性と再剥離性、硬化を伴わない利便性」が、接着は「強固な固定」が持ち味です。

【表4 「粘着」と「接着」の違い】

観点

粘着(感圧)

接着

状態変化 なし(粘弾性を保つ) 硬化・乾燥・冷却などを伴う
結合の発現 軽い圧力で瞬時に発現 硬化後、時間をかけて発現
結合力 初期は弱〜中、再剥離性あり 強固・恒久的(剥がしにくい)
主な用途 仮止め・組立・再剥離が要る用途 強固な固定・構造部品の接合
両面テープ・付箋・絆創膏 木工ボンド・瞬間接着剤・エポキシ

 

(2)接着剤(構造用・弾性・反応性ホットメルト・UV硬化)

接着強度は一般に「接着剤 > 両面テープ」です。より高い強度や、ごく狭い額縁(狭額縁)への対応が必要な場合、接着剤が有力になります。近年は、超高強度でありながら硬化後の柔軟性を併せ持つタイプ(反応性ホットメルトやウレタン系など)もあり、強度と追従の両立が図れます。

一方で、塗布の管理が肝心です。塗布幅はノズル形状とダレ(垂れ)で決まり、接着剤の粘度やノズル内径の影響を受けます。厚みの保持には形状(堤防状のリブなど)の工夫が要り、組立では硬化時間と粘度による保持を考えます。そして最大の注意点は、リワーク(やり直し・分解)が難しいこと。一度接着すると基本は外せません。

 

(3)液状シール材・硬化ガスケット(FIPG/CIPG)

複雑な形状や、隙間・凹凸の充填には、液状で塗布して後から硬化させるシール材が向きます。塗ってから現場で硬化させてガスケットを形成する方式は、FIPG(Formed In Place Gasket:その場成形ガスケット)やCIPG(Cured In Place Gasket:その場硬化ガスケット)と呼ばれます。硬化方式には、湿気硬化型のRTVシリコーン(室温硬化)、熱硬化型、UV硬化型などがあります。形状自由度が高く、塗布で任意の経路にシールを作れるのが利点です。

電子機器で特に注意したいのが、シリコーン系シール材の「低分子シロキサン」によるアウトガスと接点障害です。揮発した低分子成分がスイッチや接点に付着し、絶縁不良を起こすことがあり、接点近傍での使用は材料選定と検証が欠かせません(要確認)。また、硬化条件(温度・時間・湿度・紫外線量)の管理も品質を左右します。

 

(4)リペア性と「易解体テープ」

面シールは「貼ったら基本は外さない」のが前提ですが、修理・分解(リペア/リワーク)を要する製品も増えています。
ここで近年広がっているのが、易解体(イージーディスアセンブリ)テープです。通常は強固に固定しておき、必要なときだけ特定のトリガーで容易に剥がせるよう設計されたもので、「2段モーション(2Way)方式」とも呼ばれます。

トリガーには、加熱、紫外線(UV)、通電、引き伸ばし(ストレッチリリース)などがあります。リペア性は、一度貼ったテープを糊残りなく綺麗に剥がせるか(糊残り/テープ破壊強度、剥離強度など)で評価します。修理・リサイクル・分別といった観点から、固定の強さと外しやすさを両立する技術トレンドとして注目されています。

ただし、防水テープではまず水を確実に止めること(止水)が最優先です。リペア性は、その止水・固定が成立したうえで考える二次的な要件と位置づけます。そして防水テープのリペア性を選定する際には、実務では「糊残り(ノリ残り)なく綺麗に剥がせるか」の観点を重視することが多くなります。固定の強さ・止水性とリペア性はトレードオフになりやすいため、優先順位(まず止水・固定、次にリペア)を明確にして選ぶことが肝心です。

設計段階で押さえるべきは、その部位に「リペアが必要か」「どのトリガーが使えるか(製品が熱やUVに耐えるか)」を見極めること。これらの要求を、図面が固まる前の早い段階で定義しておくことが肝心です。

 

面シール材の選び分け ― テープ/接着剤/シール材
【図8 面シール材の選び分け ― テープ/接着剤/シール材】

 

選び分けの基本は図8の通りです。
薄く省スペースに・量産で安定して止めたいなら両面テープ高強度・狭額縁・落下に強くしたいなら接着剤複雑形状や隙間充填なら液状シール材。そして、繰り返し開閉・分解する部位は、圧縮で繰り返し使えるガスケットが基本です(前章参照)。

面シールは「貼ったら基本は外さない」前提なので、交換・修理(リペア)の要否を仕様段階で必ず確認します(必要なら前述の易解体テープも選択肢になります)。

 

8.防水性の整理 ―「どこから漏れるか」で考える

防水性の整理 ― 水は「3つの経路」から漏れる
【図9 防水性の整理 ― 水は「3つの経路」から漏れる】

 

ここまでの内容を、「防水性とは何か」という視点で整理します。
水は、シール部の「どこから」漏れるのか。経路は大きく3つに分けられます(図9)。

  • 界面リーク
    被着体とシール材の境界(界面)を伝って漏れる経路。対策は、濡れ性の確保(前処理)、密着圧、プライマー、被着体の表面管理です。
  • 材料透過
    シール材そのものを水蒸気が透過する経路。完全な無透過の材料はなく、長期・高湿度では効いてきます。対策は、低透湿の材料選定、厚み・経路長の確保、長期の実力を実機で確認することです。
  • 端面・毛細管
    切断端面や段差の隅から毛細管現象で吸い上げる経路。対策は、閉ループ化、端面処理、段差管理、継ぎ目を弱点にしないことです。

そして見落とされがちなのが、「時間で効いてくる」経時要因です。これも立派な防水性の一部です。粘着剤のクリープ(一定荷重下でゆっくり変形する現象)や応力緩和、紫外線(UV)劣化、加水分解、温度サイクルと熱膨張差――こうした要因で、出荷検査では合格でも経年で漏れることがあります。特に、金属と樹脂を組み合わせる異種材インサート成形の界面は、互いに融着しておらず、熱膨張差や経年で経路が生じやすいので注意が必要です。

【表5 主なシール方式の比較(一般的傾向)】

方式 省スペース 強度 形状追従 リワーク 主な用途
両面テープ 薄型機器・パネル/カバー
接着剤 × 狭額縁・高強度・落下対策
液状シール材/FIPG 複雑形状・隙間や凹凸の充填
ガスケット 繰り返し開閉・分解する部位

[◎ 得意 ○ 可 △ 条件付き × 不向き]
(一般的傾向。最終判断は被着体・形状・環境に応じた個別検証=要確認)

 
評価の「視点」にも触れておきます。メーカーが示す値は、標準化された試験条件(JIS等)での結果です。
一方、ユーザー(製品設計側)が本当に確かめたいのは、実際の使われ方での性能――段差・曲面への追従、防水、リペア性、そして高温・低温・温度サイクル・長期・ウェザー(耐候)といった環境での実力です。カタログ値は出発点であり、最終的には自社の製品・被着体・使用環境での実機評価で合否を判断する。これが面シールを量産で安定させる近道です。

《POINT》メーカーの試験値は「出発点」。段差追従・防水・リペア・温度サイクル・耐候など、実使用評価で最終判断する。

IPX等級(IEC 60529。IPX7=一時的潜水・水深1m・30分/IPX8=継続的潜水・条件はメーカー規定)の合格と、実環境で長期に漏れないことは別問題。両面から自社の合否基準を定める。

 

9.量産での勘所:ヒューマンエラー対策とフロントローディング

最後に、量産・サプライチェーンの視点でまとめます。面シールの不具合は、設計そのものよりも「貼り合わせ」「塗布」「前処理」といった工程のばらつきから生じることが少なくありません。実際の不具合分析では、両面テープの密着不足、シール材の塗布不良、接着剤の塗布幅不足、カバー(キャップ)の片寄りといった類型が繰り返し現れます。

ここで効くのが二つの考え方です。
一つは、ヒューマンエラー対策と心理的アプローチです。作業標準やポカヨケに加え、「なぜこの押し圧・順序・養生が必要か」を作業者が腹落ちしていること、そして失敗を早期に申告できる心理的安全性が、隠れ不良の流出を抑えます。慣れによる確認の省略といった認知バイアスを前提に、確認をしくみ化することが現実的です。

もう一つは、フロントローディングです。試作・量産で起きる問題を、設計の早い段階でCAEや3Dデータ活用により前倒しで作り込む考え方です。テープ幅・厚み・段差・貼り合わせ圧、被着体の表面状態、粘着剤や基材の選定といった要因を、図面が固まる前に検討・検証しておけば、後工程の手戻りと歩留まり損失を大きく減らせます。こうしたDX推進とフロントローディングの組み合わせは、防水のような「経路依存・ばらつき依存」のテーマと特に相性が良いといえます。

 

まとめ:選定・設計・量産の3つの核心

防水両面テープ・接着剤・シール材は、薄型・省スペースの現代機器に欠かせない「面シール」の主役です。

選定の核心は、ピール強度ではなく「維持強度(保持力)」と「段差追従性」。
設計の核心は、閉ループ・有効幅・コーナー・端面の管理。
そして量産の核心は、貼り合わせと前処理のばらつきを、しくみと心理の両面で抑えること。
さらに、粘着のしくみ(分子間力+アンカー効果)や粘着剤の材料系統、破壊モードの視点を持っておくと、選定と不具合解析の精度が上がります。これらを早い段階で作り込むことが、確実な防水につながります。

《POINT》選定=維持強度・段差追従・粘着剤系統/設計=閉ループ・有効幅・コーナー・端面/量産=ばらつき抑制。

面シールは「貼ったら基本は外さない」。リペアの要否は仕様段階で必ず確認する(必要なら易解体テープも検討)。

 

用語ミニ辞典

本コラムに登場する専門用語を、やさしい言葉でまとめました。
読み進める際の手引きとしてご活用ください。

用語

意味

被着体(ひちゃくたい) テープや接着剤を貼り付ける相手の部材
基材(きざい) 両面テープの中心層。防水性・追従性・厚み・コシを決める
独立気泡/連続気泡 気泡が互いに独立しているか、つながっているか。防水では独立気泡が有利
分子間力 分子どうしが引き合う力(ファンデルワールス力・水素結合など)。密着して初めて働く
アンカー効果(投錨効果) 粘着剤が表面の微細な凹凸に入り込んで食いつく力
ピール強度 テープを引き剥がすのに要する力。剥がれにくさの指標で、防水性の直接指標ではない
維持強度(保持力) 一定荷重のもとで貼り合わせ状態を保ち続ける力。防水で本当に効き、耐クリープに直結する
タック 軽く触れて瞬時につく初期粘着のしやすさ
せん断接着力 面方向にずらす力に対する強さ
凝集破壊 粘着剤(糊)そのものが内部で裂ける破壊
段差追従性 被着体表面の段差・凹凸に密着して埋める性能
有効シール幅 実際に密着して止水に寄与するテープ幅
閉ループ 途切れのない一周の連続したシール経路
濡れ性(ぬれせい) 液体(粘着剤)が固体表面に広がりやすい性質
養生(ようじょう) 接着・硬化やなじみのために規定時間置くこと
易解体テープ 通常は強固に固定し、熱・UV・通電・引き伸ばし等で容易に剥がせるテープ
FIPG/CIPG 液状で塗布し、その場で形成/硬化させるガスケット
JIS Z 0237 粘着テープ・粘着シート試験方法の日本産業規格(対応 ISO 29862/29863/29864)
IPX等級 IEC 60529(JIS C 0920)に基づく防水保護の等級。IPX7=一時的潜水(水深1m・30分)
低分子シロキサン シリコーン系材料から揮発する成分。接点障害の原因になりうる
クリープ 一定荷重下で時間とともにゆっくり変形する現象

 

よくある質問(FAQ)

Q1. ピール強度が高いテープを選べば防水も安心ですか?
A. いいえ。ピール強度は「剥がれにくさ」の指標で、防水性の直接指標ではありません。防水で効くのは維持強度(保持力)と段差追従性です。JIS Z 0237 でいえば、引き剥がし(ピール)と保ち続ける力(保持力)は別の試験で、別の特性として評価してください。

 
Q2. 連続気泡(連泡)の発泡テープは防水に使えませんか?
A. 内部で気泡がつながっているため、水の通り道になりうる点で不利です。防水用途では独立気泡(独泡)かソリッド系を基本に選びます。やむを得ず使う場合は、端面処理や閉ループ化など経路を断つ設計と、十分な検証が前提です。

 
Q3. 粘着剤はどう選びますか?ゴム系・アクリル系・シリコーン系・ウレタン系の違いは?
A. 防水で長期信頼性を重視するならアクリル系が主役になりやすく、耐熱・耐候・耐久に優れます。極端な耐熱・耐寒や難接着面(フッ素・PP等)にはシリコーン系、柔軟・再剥離が要る部位にはウレタン系、安価で初期タック重視ならゴム系、と使い分けます(表1参照)。

 
Q4. 「粘着」と「接着」はどう違うのですか?
A. 粘着は硬化を伴わず、軽い圧力で瞬時につき、再剥離性があります(両面テープ・付箋など)。接着は硬化・乾燥・冷却を伴い、時間をかけて強固・恒久的に固定します(エポキシ・瞬間接着剤など)。粘着は組立性と利便性、接着は固定の強さが持ち味です(表4参照)。

 
Q5. 両面テープと接着剤、どちらを選ぶべきですか?
A. 薄く省スペースに・量産で安定して止めたいなら両面テープ、より高い強度や狭額縁・落下耐性が必要なら接着剤が有力です。ただし接着剤はリワーク(やり直し)が難しいので、修理・交換の要否を仕様段階で確認してください。

 
Q6. 曲面にも両面テープで防水できますか?
A. 基本は平面(2D)、なだらかな2.5Dまでが現実的です。テープの伸び縮みを制御できずシワが入ると、そこが漏れの起点になります。立体度が高い場合は、形状の見直しや別方式の併用を検討します。

 
Q7. 一度貼ったテープは絶対に外せないのですか?
A. 面シールは「貼ったら基本は外さない」前提ですが、修理・分解が必要なら易解体(イージーディスアセンブリ)テープという選択肢があります。通常は強固に固定し、加熱・UV・通電・引き伸ばしなどのトリガーで容易に剥がせる設計です。固定の強さと外しやすさはトレードオフなので、要求を早期に定義してください。

 
Q8. 試作では合格したのに、量産や経年で漏れるのはなぜですか?
A. 主因は二つです。一つは貼り合わせ・塗布・前処理のばらつき(押し圧不足、片寄り、養生短縮など=図6の初期剥がれ)。もう一つは経時要因(クリープ=図6の経時剥離、UV、加水分解、温度サイクルと熱膨張差)です。工程のしくみ化と、経年・環境を踏まえた合否基準づくりが対策になります。

 
Q9. 具体的なテープ幅・厚み・段差の許容値を教えてください。
A. 一般的な目安は存在しますが、最適値は被着体・形状・使用環境で変わります。他用途の数値を安易に流用すると、過剰品質や思わぬ漏れにつながります。当社では個別の要求に応じて、CAEと実機評価で狙い値を設定する支援を行っています。お問い合わせください。

 

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本コラムは、神上コーポレーション株式会社(KOHGAMI Corporation Inc.)の電子機器防水設計に関する知見をもとに、設計職・非設計職の双方に向けて整理した実務解説です。
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※本コラムは一般的な解説を目的としたものであり、個別製品の防水性能を保証するものではありません。実設計にあたっては、材料メーカー・金型メーカー・評価機関と連携のうえ、個別仕様に合わせた妥当性の検証をお願いいたします。

© KOHGAMI Corporation Inc.
 

鈴木 崇司 講師 《この記事の執筆者》

 鈴木崇司 講師
 神上コーポレーション株式会社 代表取締役

 長年の経験から培われた「構造×材料」の複合知見、技術コンサルティング能力、
 DX推進による効率化を強みとし、防水設計・開発を強力に支援。
 防水に関するあらゆる課題に対し、最適なソリューションを提供。
 (※神上コーポレーションのWEBサイトはこちら)

 

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