JPH0363013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はせん断密着強さの試験装置の改良に関
するものである。

（従来の技術） 近年２枚の鋼板の間に粘弾性物質を介在させた
制振鋼板あるいは軽量ラミネート鋼板等積層材料
の開発が進み、自動車用を始め産業界に広く使用
されている。

このような多層構造の積層板の品質は、当然各
層間接続部の密着強さがその大きな要因となつて
いるので、積層板の製造あるいは開発に当つて、
品質管理又は品質改善の調査研究の立場から、上
記接着部の密着強さの測定は欠くことのできない
重要な事項である。

このような多層構造積層板の密着強さの測定に
は、特に規定されたものはなく、接着剤の接着強
さの測定法として規定されているJISK6850（引張
りせん断密着強さ試験方法）や、JISK6854（はく
離接着強さ試験方法）などを準用しているのが通
常である。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記試験方法は、前述したように接着
剤の接着強さの試験方法として制定されたもので
あるため、製品となつた積層板の試験方法として
は幾つかの問題がある。

先づJISK6850（引張りせん断密着強さ試験方
法）に関する問題点は、試験片の形成に多大の労
力と時間とを要するだけでなく、得られた試験値
の再現性（精度）が必ずしも充分でない点であ
る。

第７図はJISK6850に規定されている引張りせ
ん断密着強さ用試験片の形状を示す斜視図で、図
中１は試験片、２は鋼板、３は粘弾性物質、４は
つかみ部分、５は切りこみ部である。試験に当つ
ては、試験片のつかみ部分４を把持して引張り荷
重をかけ、接着部のせん断変形抵抗値と上下層鋼
板の移動量を測定し、これよりせん断密着強さを
求めるのである。

図に示す試験片を形成するには、積層板より試
験片１を切り出し、その一部を切欠いて切こみ部
５を形成する。なおｂ，l₁，l₂およびl₃は夫々25
±0.5mm，38±１mm，12.5±0.5mm及び100±0.5mm
である。上記切りこみ部５を形成するには、上層
板又は下層板と中間層に切りこみを入れて、その
一部を取り除く必要があるが、この切りこみは浅
すぎても深すぎても駄目で、試験片の長軸に直
角、かつ切りこみの隅部は丸味を帯びていてはな
らないなどの制約がある。これはこの条件を満た
していないと、試験値に誤差を生ずるからであ
る。

積層板から上記条件を満足する試験片を形成す
るためには、高度の熟練を要するとともに、試験
片の数が多い場合は多大の時間を要することとな
る。従つてこの試験片形成の機械化も考えられる
が、その実現には多額の設備金額を必要とする。

さらに上記試験片を使用する試験装置において
は、接着部と切りこみ部の応力の釣り合いから両
者の境界部に曲げモーメントが誘起され、接着部
にはく離力が作用することがあり、このようなは
く離力が発生すると、見かけの接着強さを低下さ
せるため、正しい試験値が得られなくなるという
本質的な問題点を抱えている。

上記JISでは、このはく離力の発生をできるだ
け小さく抑えるため、試験片厚みをなるべく厚
く、例えば金属で1.6mmプラスチツクで3.0mm以上
にとるように規定しているが、積層板ではこの厚
みを任意に選定できず、通常は上記規定値より薄
いことが多い。このため板厚の薄い積層板では、
試験中大きな曲りを生じ、それに伴なう誤差を発
生しがちである。

次にJISK6854のはく離接着強さ試験方法にお
いても、試験値に接着強さだけでなく試験片自身
の曲げ変形抵抗が加算される欠点がある。例えば
接着強さ自体は一定であつても、試験片の厚みや
強度が異なると曲げ変形抵抗が変化し、従つて試
験値も異なつてくる。即ち本試験方法は、接着剤
の試験のように、常に一定の試験片で行なえる場
合については問題はないが、積層板のように構成
が異なる場合には不適当である。

なおJISK6852には、接着剤の圧縮せん断密着
強さ試験方法も制定されているが、試験片の形成
が困難なことは前述した引張り接着試験方法のそ
れと本質的には変らない。

以上述べたように、従来の積層板のせん断密着
強さの試験装置は数々の問題点を抱えている。

本発明は従来の試験方法や装置、特に試験装置
における問題点を解消するためになされたもの
で、時間労力ともに少なくてすみ、かつ試験精度
も高い、せん断密着強さ試験装置を提供しようと
するものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、、本発明に係るせん
断密着強さを求める試験装置は、３層又はそれ以
上の多層構成の積層板のせん断密着強さを求める
試験において、上記積層板より矩形状に形成した
試験片の上下面に、面に垂直方向に所定の荷重を
加えるとともに、試験の対象とする接着部を挟む
上下層の素材に対し、接着面と平行にかつ上下層
夫々反対方向に荷重を加えて、接着部にせん断変
形を発生せしめ、このときの最大荷重を接着部面
積で除し、接着部のせん断密着強さを求めるので
ある。

すなわち本発明に係る試験装置は、上面に段差
を形成し、試験片を載置するための固定台座と；
該固定台座の上方に試験片を挟んで位置し、下面
に固定台座の段差と反対方向に段差を形成した引
抜きバーと；上記試験片の上下面に面と直角方向
に所定の荷重を加える手段と；上記引抜きバーの
上方への移動を規制するとともに、水平方向に移
動せしめるための手段と；上記引抜きバーの移動
量と引抜き荷重とを測定するための測定器とより
構成されている。なお上記固定台座および引抜き
バーに形成した段差においては、その直立部は内
側に５〜10°傾斜せしめるとともに、段差の隅に
溝を形成した。

なお本試験装置における上記測定器は、引抜き
バーの移動量を測定するものと引抜き荷重を測定
するものとの２種であるが、そのうち引抜き荷重
用の測定器は本試験装置の使用目的であるせん断
密着強さを計測するものであり、従来の試験装置
にも不可可分的に備えられているものである。し
かし引抜きバーの移動量を測定するための測定器
は、試験対象層に加えられた剪断変形量を計測す
るためのもので、試験の開始時点から剥離に至る
までの剪断変形量と強さの関係を計測するための
ものである。これは積層板のせん断密着強さ特性
を評価する上では、剥離時の最大強さのみを計測
していた従来のせん断密着強さ試験では不十分
で、試験の開始時点から剥離に至るまでの剪断変
形量と強さの関係を計測することが、重要である
との認識から備えられたものである。

（作用） 試験に当つては、上記矩形状に形成した試験片
を、上記試験装置の固定台座上面に載置し、その
試験対象の接着部を挟む上下層のうち、下層の素
材の端面を固定台座の段差上辺に当接せしめる。
次に主として固定台座の下方より荷重を加え、固
定台座と引抜きバーに挟着された試験片に、面と
垂直方向に所定の荷重を加え、続いて引抜きバー
移動手段により引抜きバーを移動せしめる。この
とき引抜きバーの下面に形成された段差下辺が、
試験片の試験対象の接着部を挟む上層の素材の端
面に当接し、該上層の素材とさきに固定台座の段
差上辺にその端面を当接せしめた上記下層素材と
の間に、接着面と平行かつ逆方向の荷重が加わる
ように引抜きバーを移動せしめるものとする。

この結果試験片の試験対象の接着部にせん断変
形が発生するので、試験装置の測定器で引抜き荷
重および引抜きバーの移動量を測定、記録し、こ
のときの最大引抜き荷重を接着部面積で除すと、
試験片のせん断密着強さを求めることができる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す積層板のせん
断密着強さの試験装置の側面一部断面図、第２図
は試験片の斜視図、第３図は段差部の拡大図であ
る。図中１０は試験片、１１は固定台座、１２は
段差、１３は油圧シリンダ、１４は引抜きバー、
１５は段差、１６は上方固定支持部、１７は引抜
き機構、１８は測定器、１９は溝である。

第１図において固定台座１１は上面に段差１２
を形成し、下方に油圧シリンダ１３を備え、左右
には移動できないが上下には移動可能である。引
抜きバー１４は下面に、固定台座１１の段差１２
とは逆方向に段差１５を形成し、上部には上方固
定支持部１６が配設されている。該引抜きバー１
４は引抜き機構１７により左右水平方向に移動可
能である。引抜き機構１７の一端には測定器１８
が接続され、引抜きバー１４の移動量および引抜
き荷重を測定しうるように構成されている。なお
固定台座１１及び引抜きバー１４に形成された段
差１２，１５の形状は、第３図に示す如くその直
立部は内側に傾斜し、その角度θは５〜10゜であ
り、かつ隅に溝１９を形成している。

試験片１０は２枚の鋼板の間に粘弾性物質を挟
着してなる３層の積層板より、第２図に示すよう
な矩形状に形成され、端面は機械加工で上下面に
直角に仕上げられている。

試験に当つては、試験１０を試験装置の固定台
座１１上に載置し、試験片１０の下層鋼板２の端
面を段差１２の上辺に当接せしめる。なおこのと
き上記固定台座１１の段差１２に当接せしめた下
層鋼板の端面と反対側の上層鋼板の端面は、引抜
きバー１４の段差１５との間にλだけの隙間を設
けておく。ついで油圧シリンダ１３を作動して、
固定台座１１と引抜きバー１４との間に挟着され
た試験片１０に対し、所定の面圧力をかけ、この
状態で引抜き機構１７を作動して引抜きバー１４
を水平方向（矢印方向）に移動せしめる。この結
果引抜きバー１４の段差１５は試験片１０の上層
鋼板の端面に当接し、さらにこれを押圧する。試
験片１０の下層鋼板の反対側の端面は、固定台座
１１の段差１２に当接しているので、試験片１０
の接着部にはせん断変形が発生する。そこで引抜
きバーの引抜き荷重と引抜きバーの移動量すなわ
ち接着部に与えられたせん断変形量とを測定器１
８で計測記録し、最大荷重を接着部面積で除すと
せん断密着強さを求めることができる。

以上述べたように、本発明においては試験片は
単純な矩形であるから、その形成に熟練を必要と
せず労力時間ともに大幅に節減しうる。

又試験片の端面は固定台座又は引抜きバーの段
差１２，１５にかかる程度でよく、機械加工の代
わりに精密打抜きで仕上げてもよい。

さらに試験片は大幅な小型化が可能であり、従
来の方法では困難であつたプレス加工部品からで
も形成可能である。

固定台座１１および引抜きバー１４に設けた段
差１２，１５の高さは、試験片の構成が３層の場
合は、夫々下層と上層の板厚の１／３以上である
ことが望ましく、その高さの上限は下層及び上層
の板厚であることは勿論である。

上記実施例は試験片１０が３層構成の場合の例
であるが、３層を越える多層構成の場合は、試験
の対象とする界面を挟む直上、直下の３層を考
え、界面を挟む各層の端面に段差の上辺又は下辺
が当接するように段差の高さを決定すればよい。
従つて段差の高さの異なる幾つかの台座１１と引
抜きバー１４とを準備するか、あるいは段差の高
さを調整しうるような機構を施すかすれば、３層
を越える多層の積層も可能である。

試験片に面圧力を加える手段として上記実施例
では、台座１１の下方に油圧シリンダ１３を設け
たが、油圧シリンダ１３は引抜きバー１４の上方
の配設してもよい。なお面圧力を与える手段は油
圧シリンダに限るものでなく他の機構を用いても
よい。

又試験片１０を固定台座１１に載置する際、固
定台座１１の段差１２と引抜きバー１４の段差１
５との間隔は試験片１０の長さよりλだけ大きく
とつている。これは試験スタート時引抜きバー１
４を移動させるとき、引抜きバー１４の下面と試
験片１０の上面との間に作用する摩擦力を測定し
ておき、引抜きバー１４の段差１５が試験片１０
の上層の端面に当接して、せん断が開始されてか
らの引抜き荷重を計測後、この引抜き荷重から上
記摩擦力を減じて正味のせん断変形抵抗値を知る
ためである。なおλの値は試験速度によるが１mm
以上であればよい。

又上記垂直方向の負荷は、摩擦力の他に接着部
のせん断変形抵抗自身をも変える恐れがある。第
４図はこれを確認するために行なつた実験結果を
示すものである。試験片１０に加わる垂直方向面
圧力が過大であれば、せん断密着強さが低下する
傾向があるが、第４図の線図によれば面圧力が50
Kgｆ／cm²以下であれば影響をうけないことが判
る。従つて試験に際しては、面圧力は50Kgｆ／cm²
以下とすべきである。

〔発明の効果〕

本発明は以上述べたような試験装置を使用し、
矩形形状に形成した試験片により積層板のせん断
密着強さを計測したので、次に述べるような優れ
た効果を上げることができた。

(1) 試験片の形成に要する労力および時間が大幅
に節減された。すなわち10種50個の試験片を用
いての実験によれば、本発明法の試験片の場
合、切出しに４分、端面の機械加工に30分計34
分を要するのに対し、従来法によれば小板切出
しに４分、端面の機械加工に約50分、さらに切
りこみ部形成に840分計894分かかつた。即ち本
発明法による試験片形成に要する時間は、従来
方法に比べ１／26に低下したのである。

(2) 試験精度が向上した。第５図は２枚の鋼板の
間に樹脂を挟着した３層構成の試験片を夫々20
個使用しての実験結果を示す線図である。本発
明法の方が従来法に比べバラツキが少ないこと
が判る。

第６図は同一中間層（自己融着樹脂）を厚みの
異なる鋼板で挟着した場合の実験結果を示すもの
で、白丸は本発明法、黒丸は従来法のデータであ
る。従来法においては、鋼板厚みが薄くなるとせ
ん断密着強さが下つているのに対し、本発明法で
は鋼板厚みに関係なくせん断密着強さがほぼ一定
であることを示している。従来法の場合上記傾向
が現われるのは、前述のはく離力に起因するもの
で鋼板厚みが薄くなると大きな折れ曲りが生じ、
これに伴なつてはく離力も大きくなり、試験値が
低下するものと考えられる。なお第５図に示され
る従来法の大きなバラツキもこのはく離力の不安
定さによるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すもの
で、第１図は試験装置の側面一部断面図、第２図
は試験片の斜視図、第３図は段差部の拡大断面図
である。第４図は試験片に加わる面圧力とせん断
密着強さとの関係を示す線図、第５図、第６図は
実験結果を示す線図、第７図は従来の試験片の斜
視図である。 図中１０は試験片、１１は固定台座、１２，１
５は段差、１３は油圧シリンダ、１４は引抜きバ
ー、１６は上方固定支持部、１７は引抜き機構、
１８は測定器、１９は溝である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ３層またはそれ以上の多層構成の積層板の接
   着部のせん断密着強さを求める試験装置を、 上面に段差を形成した、矩形の試験片を載置す
   るための固定台座と、 該固定台座の上部に上記試験片を挟んで位置
   し、下面に該固定台座の段差と反対方向に段差を
   形成した、水平方向に移動可能な引抜きバーと、 上記試験片の上下面に面と垂直方向に所定の荷
   重を加える手段と、 上記引抜きバーの上方への移動を規制するとと
   もに、該引抜きバーを水平方向に移動せしめるた
   めの手段と、 上記引抜きバーの移動量と引抜き荷重とを測定
   する測定器と、 より構成したことを特徴とするせん断密着強さの
   試験装置。 ２ 上記試験装置の固定台座及び引抜きバーに形
   成した段差の直立部は、内側に５〜10度傾斜させ
   るとともに、段差の隅に溝を形成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のせん断密着
   強さの試験装置。