JPH02213749A - 接合強度の試験方法及びその試験片 - 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〕 この発明は、接合物の接合強度を測定する試験方法及び
その試験片に関するものである。

〔従来の技術〕

第１θ図は例えば芝崎一部著、「接着百科（下）」Ｐ、
１．高分子刊行会［（１９７６）に示された従来の接合
強度の各種試験方法を示す説明図である。

図において、（９）は基材（１７１）　（１７２）を接
着剤等で接合した試験片、（８）は試験片（９〕の接合
部で、試験片（９）に加えられた荷重の形態は、＋１１
＋が引っ張り、（ｂｌがせん断、（Ｃ）が割裂、＋ｄｌ
がはく離である。

次に動作について説明する。第１０図（ａ）　ｆｂｌ　
（Ｃ１（ｄ＋のいずれの場合も、試験片（９）の上の基
材（１７１）　　と下の基材（１７２）を試験機のチャ
ック等に固定した後、矢印の方向に荷重をかけて、試験
片（９）の接合部（８）が破壊する時の強度を測定する
。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１０図（ａｌにおいて、上・下の基材（１７１）　（
１７２）の厚みが板材のように薄い場合は、チャックで
固定し難い問題点がある。そこで、厚みの薄い上・下の
基材（１７１）　（１７２）をチャックで固定し易くす
るため、上記基材（１７１）　（１７２）の厚み方向の
面を突き合せて、接着材等で接合して試験片（９）を作
ることも考えられるが、この場合、接合部での試験片（
９）の安定性が悪くなり、複数の試験片（９）に対する
接合強度の測定値に大きなばらつき生じる問題点もある
。

第１０図１０）の割裂力の場合は、荷重のほとんど全て
が接合部（８）の割裂開始点付近に集中するので、強度
の低い材料やもろい材料が上・下の基材（１７１）（１
７２）であると、接合部（８）より先に上・下の基材（
１７１）　（１７２）が破壊して接合強度が測定できな
い問題点がある。

第１０図１０ｌのはく離力の場合は、下の基材（１７２
）が比較的硬く、上の基材（１７１）が薄く柔軟である
特殊な場合に適した接合強度測定法で、多くの材料から
成る試験片に適用できる一般的な方法ではない。

第１０図（ｂｌはＪＩＳ−に６８５０−＋＊’ｒｈに規
定された最も一般的に用いられているせん断力による接
合強度の測定法で、特に板材を接合した試験片の接合強
度の測定に適している。第１１図に示す寸法を標準とし
た上の基材（１７１）　と下の基材（１７２）を接着材
等で接合して試験片（９）を作る。第１０図１０）は平
面図、−）は側面図である。しかし、このような最も一
般的な接合強度の測定法においても、次ぎのような問題
点がある。

上下の基板（１７１）　（１７２）に引っ張りせん断荷
重（１９１）　（１９２）が働くと、雑誌「工業材料」
１８巻、１３号、ＰＩ３（１９７０）に記載の第１２図
（ａｔ　（ｂｌ　（ａｔに示すように、接合部（８）の
両端部が強く引っ張られる。この特上の基板（１７１）
の引っ張り荷重（１９１））と下の基板（１７２）の引
っ張り荷重（１９２）の方向が一致していないので、接
合部（８）の両端部に引っ張りと曲げの力が集中して働
き上下の基板（１７］、）（１７２）がプラスチックの
ように変形しやすい材料から成る場合、極端に表現する
と第１２図４ｄｌに示すような変形が起こり、変形部分
で上記上下の基板（１７１）　（１７２）の破壊が発生
してしまい、接合強度が測定できない問題点があった。

上記の問題点を解決して接合強度を測定できるようにす
るには、上記の基板（１７１）（１７２）の強度よりも
接合部（８）の接合強度が低くなるまで、接合部（８）
の重ね合わせ長さを短くすればよいが、それでは重ね合
わせ部分での試験片（９）の安定性が悪くなり、適正な
形状の試験片（９）が製作できない問題点があった。ま
た、上記上・下の基Ｆｉ、（１７１）　（１７２）がセ
ラミックやガラスのようにもろい材料では、上記上・下
の基板（１７１）　（１７２）を試験機のチャック等に
固定した時、チャック部分で破壊が起こり、接合強度が
測定できないという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、多種類の材料に対して、接着剤等による接合部
の接合強度が測定できる接合強度の試験方法を得ること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る接合強度の試験方法は、貫通孔を有する
基板と、上記貫通孔に橋渡しするようにして上記基板に
接合された板とからなる試験片を用い、上記基板を固定
した後、上記基板の貫通孔を通して上記板に荷重を加え
て、上記基板から上記板が剥がれる時の上記荷重を測定
するようにしたものである。

又、この発明に係る試験片は、貫通孔を有する基板と、
上記貫通孔に橘渡すようにして上記基板に接合された板
とを備え、上記基板と板との間の接合強度の試験時に上
記基板の貫通孔を通して上記板に荷重が加えられるよう
にしたものである。

〔作用〕 この発明における接合強度の試験方法は、固定した基板
の貫通孔を通して上記板に荷重を加えて基板から板が剥
がれる時の上記荷重を測定することにより、上記基板と
上記板の重ねしろが小さい場合や、上記基板がもろい材
料の場合でも、安定して接合強度を測定する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１図はこの発明の一実施例を示す説明図、第２図ｔａ
ｌ、（ｂｌはこの発明の一実施例による試験片を示す平
面図及び斜視図図、第３図〜第６図はこの発明による試
験片の作り片を示す説明図である。

第２図において、（１）は大きさ３０龍Ｘ３ＱｗＸ３ｍ
ｌで、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のプラス
チックからなる四角形の基板、（２）は基板＋１１の中
央部に設けられた直径１６鰭の円形の貫通孔、（３）は
大きさ２０嘗−Ｘ２０ｆｌｘ２龍で、ポリメタクリル酸
メチルのプラスチックからなる四角形の板、（８）は接
着剤（７）としてシアノアクリレート系接着剤アロンア
ルファ５０１Ｆ　（東亜合成化学社製）を用いて、基板
ｆｌ）と板（３）を接合した接合部、（９）は試験片を
示す。

次に、試験片（９）の製作方法及び接合強度の試験方法
を説明する。先ず、第３図に示す大きさの基板（１）と
板（３）をアルコールで洗浄する。次に、第４図に示す
試験片（９）の位置合わせ治具（４）に基板（１）を載
せ、上記基板＋１１の二辺を上記位置合わせ治具（４）
の２方向の基板光たり面（５ａ）　（５ｂ）に接触させ
て、上記基板（１）を位置決めする。その後、第５図に
示すように、貫通孔（２）の周囲の接合すべき場所に接
着剤（７）を塗布した後、第６図に示すように、板（３
）の二辺を上記位置合わせ治具（４）の２方向の仮当た
り面（６ａ）　（６ｂ）に接触させて、上記板（３）を
位置決めして上記基板（１１に重ね合わせる。重ね合わ
せた上記基板＋１１と板（３）を常温で一昼夜放置して
、接着剤（７）を硬化させたものを試験片（９）とした
０次に、第１図に示す強度測定用の固定治具ＯＩに、板
（３）を下にして接合強度試験片（９）をはめ込み、基
板＋１１の端部を固定する。先端の直径が１２０の押し
棒αＤを貫通孔（２）の方向から板（３）に当てた後、
荷重（２）を加えれば、板（３）は基板（１）の接合部
（８）から引き剥がされて接合強度が測定できる。なお
、押し棒Ｏυの先端の大きさは、貫通孔（２）の大きさ
にできるだけ近い方がよい、荷重速度毎分Ｉｎ＋で試験
した接合強度の結果を第１表に示す。

第　　１　　表 実施例ｌ ＰＰ５／アクリル ３０　　Ｘ３ｔ　　　２０　　Ｘ２を 穴１６φ 接着剤−シアノアクリレート系 硬化−室温／−昼夜 初Ｍ強度 また、実施例１と同じ組み合わせの材料で、同じ厚さの
板と接着剤を用いて、第１１図に示す寸法で接合した試
験片の引っ張りせん断強度試験結果も、比較例として第
１表に示す。

比較例では全ての試験片とも接合部付近でＰＭＭＡ板の
材料破壊を起こして接合強度が正しく測定できなかった
のに比べて、実施例１の試験では材料破壊は発生せずに
、接合部（８）のＰＦ３板の界面から破壊か起きて正し
い測定値が得られた。しかも、測定値のばらつきの程度
を表す変動係数は１３．７９４となり、通常の引っ張り
せん断強度試験に要求される２０％以下の変動係数のレ
ベルであるので、ばらつきが少ない強度試験ができるこ
とがわかる。

ここで、変動係数は（標準偏差÷平均値）Ｘ１００（％
）として計算される。

実施例２ 実施例１と同じ寸法と材料の板を用い、基板ｆｌ）と板
（３）の表面をそれぞれアルコール洗浄した場合、サン
ドペーパーによる研磨後アルコール洗浄した場合、アル
コール洗浄後コロナ放電により処理した場合に分けて、
実施例１と同様にして製作した試験片の実施例１と同様
な方法で測定した接合強度を第２表に示す、ここで、接
着剤（７）として紫外線硬化型のＮ０Ａ−６８（ノーラ
ンド・プロダクツ社製）を用い、紫外線光を２０ｍＷ／
ｃｄで３０秒間照射して硬化させた。

表面処理の偉いによる接合強度の差が、ばらつきの少な
い測定値として、明確にあられれている。

以　　下　　余　　白 第　　２ 表 試料数−各５個 実施例■ ＰＰＳ／アクリル ３０　　ｘ３ｔ　　　２０　　ｘ２を 穴１６φ 接着剤−紫外線硬化型 硬化−２０ｍＷ　／　ｃａｉ　ｘ　３Ｑ秒初期強度 実施例３ 大きさ３０鶴ｘ３０ｍ　Ｘ　３　ｍ　（厚さ）で直径１
６ｎの貫通孔をもつアルミ板と、大きさ２０１ｍ　ｘ２
０ｍ　Ｘｌ、１ｆｉ（厚さ）のガラスエポキシ板、及び
実施例１と同じ接着剤を用いて、同様な方法で作製した
試験片、並びにこの試験片においてガラスエポキシ板の
代わりに大きさ２（ｌｎＸ２０鶴ｘ１．５ｆｌ（厚さ）
のアルミ板を用いて、同様な方法で作製した試験片につ
いて、６０℃、９０％ＲＨの高温高湿度中に１６８時間
暴露した後に、実施例１と同様な方法で測定した接合強
度を第３表に示した。

第　　３　　表 実施例■ ■　アルミ／ガラエボ ３０　　ｘ３ｔ　　　２０　　ｘｌ、１を穴１６φ ■　アルミ／アルミ ３０　　ｘ３ｔ　　　２０　　ｘｌ、５を穴１６φ 接着剤−シアノアクリレート系 硬化−室温／−昼夜 暴露後の強度 実施例４ 上記各実施例では板（３）に孔のないものを用いたが、
板（３）の中央部付近に貫通孔を設けたものでもよく、
この場合、実施例１に記載した試験片の作製方法以外に
も、例えば第７図（ａｌ　ｆｂｌ　（ｃ）に示す方法で
接合強度試験片（９）を作製することができる。即ち、
第７図（ａｌの位置合わせ治具（２１）に設けた円柱状
の基板挿入部（２２）に、基板＋１１の貫通孔（２）を
はめ込み、上記貫通孔（２）の周囲に接着剤（７）を塗
布した後、第７図中）の円柱状の仮押入部（２３）に、
板（３）の貫通孔（２４）をはめ込んで、第７図ｔｃ＋
のように板（３）と基板（１１を重ね合わせて加圧する
。このようにすれば、試験片（９）の位置合わせが簡単
な治具で簡単にできる。この試験片（９）の接合強度は
、実施例１に記載した方法以外に、第８図に示すような
方法で測定してもよい、即ち、接着剤（７）を硬化させ
た試験片（９）を、板（３）を上にしてネジ（２５）を
介して繋がった固定治具（２６）に取り付ける。上記固
定治具（２６）に繋がったロンド（２７）と、貫通孔（
２４）に挿通し上記板（３）を引っ掛ける様に突き出し
ている引き棒（２８）に、荷重（転）をかければ接合強
度が測定できる。

この発明による試験方法は、プラスチック以外の材料の
組合せでも、ばらつきの少ない測定値で明確に接合強度
が把握でき、環境暴露試験も行なうことができる。また
、通常の引っ張りせん断強度試験で用いられる厚さの材
料でも使用できる。

また、板（３）の大きさの変化や接合部（８）の位置の
変化に対しては、位置合わせ治具（４）の仮当たり面（
６ａ）　（６ｂ）の長さと位置を調節することによって
対応できる。

また、接合強度試験片（９）を構成する基板（１）と板
（３）の形状は、四角形だけでなく第９図に示すように
円形や多角形であってもよく、また、両者の形状が異な
っていてもよい。基板（１）の貫通孔（２）の形状は、
円形だけでなく多角形であってもよいが、円形の方が、
接合部（８）で負担する荷重が均一化されるので好まし
い。基板＋１１の厚みは、荷重をかけた時に変形しない
程度であれば薄いものが使用できる。また、基板ｆｌｌ
と板（３）の材料は、上記実施例以外でも、黄銅、鉄、
亜鉛等の金属、アルミ等のセラミックス、ガラス、そし
てポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ＦＲＰ、エポキシ、
液晶ポリマ等の汎用プラスチックまたはエンジニアリン
グプラスチックが用いられる。

また、上記各実施例では板（３）を重ねる前に接着剤（
７）を塗布したが、基板（１）と板（３）を重ね合わせ
た後に、重ね合わせ部の端部から接着剤を注入して塗布
してもよい。また、基板（１）と仮（３）を接合する材
料には、上記実施例の接着剤以外に、エポキシ樹脂系、
反応型変性アクリル系、ゴム系等のほとんどの接着剤が
使用でき、接着剤以外にも粘着剤や基板及び板を溶解す
る溶剤等のを機動系のもの、あるいは無機系の接合剤を
使用してもよく、いずれも上記実施例と同様の効果を奏
する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、接合強度の測定に用
いる試験片が、基板の貫通孔に橋渡すようにして板が基
板に接合されており、強度の低い材料から成る試験片に
対しても、ばらつきの少ない接合強度の測定値が得られ
る。また、もろい材料や薄い材料から成る試験片に対し
ても、ばらつきの少ない接合強度の測定値が得られる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による接合強度の試験方法
を示す説明図、第２図はこの発明による接合強度測定の
試験片を示し、ｆ８＋は平面図、＋ｂ＋は斜視図、第３
〜第６図はこの発明による試験片の作り方を示す説明図
、第７図はこの発明による試験片の他の作り方を示す説
明図、第８図はこの発明の他の実施例による接合強度の
試験方法を示す説明図、第９図はこの発明による接合強
度測定の他の形状の試験片を示す説明図、第１０図は従
来の接合強度の試験方法を示す説明図、第１１図は従来
の引っ張りせん断接合強度試験に用いる試験片の標準寸
法を示す説明図、第１２図は引っ張りせん断接合強度試
験における試験片の応力分布を示す説明図である。 図において、（１＋は基板、（２）は基板の貫通孔、（
３）は板、（８）は接合部、（９）は試験片、Ｑｌは固
定治具、ａ９は押し棒、０乃は荷重である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）貫通孔を有する基板と、上記貫通孔に橋渡すよう
   にして上記基板に接合された板とからなる試験片を用い
   、上記基板を固定した後、上記基板の貫通孔を通して上
   記板に荷重を加えて、上記基板から上記板が剥がれる時
   の上記荷重を測定する接合強度の試験方法。（２）貫通
   孔を有する基板と、上記貫通孔に橋渡すようにして上記
   基板に接合された板とを備え、上記基板と板との間の接
   合強度の試験時に上記基板の貫通孔を通して上記板に荷
   重が加えられるようにした接合強度試験片。