接著剤と接著試験方法
1引用 多くの理由で接著剤と接著試験が必要です。その中のいくつかは以下の通りです。 （1）性能比較（引張、せん斷、剝離、曲げ、衝撃、クラッチ強(qiáng)度；耐久性、疲労、耐環(huán)境性、伝導(dǎo)性など）。 （2）各ロットの接著剤について品質(zhì)検査を行い、基準(zhǔn)要求を満たしているかを確認(rèn)する。 （3）表面とその処理の有効性を検討する。 （4）予測性能に有用なパラメータ（硬化條件、乾燥條件、ラミネート厚さなど）を決定する。
実験は材料科學(xué)と工程の各方面において非常に重要であり、接著剤にとってより重要である。 試験は接著剤の自身の強(qiáng)度を測定するだけでなく、接著技術(shù)、表面クリーニング、表面処理の有効性、表面腐食、接著剤塗布、ラミネート厚さ、固化條件などの人々が非常に関心を持っている問題を評価することができます。
この章ではまず一般的に接著継手試験の種類を討論します。いくつかの比較的重要な試験だけを含んでいます。続いていくつかの學(xué)科分野に関連するASTMの方法と実踐を並べます。SAE宇宙飛行局が推奨する方法（ARP/s）もあります。
2ストレッチ 単純引張?jiān)囼Yは，荷重作用がコロイド面に垂直で，接著面中心を通る試験である。 ASTM D 897接著継手の引張強(qiáng)度試験方法はASTMにおいて接著剤に関する最も古い方法の一つです。 テスト用のテストピースと治具の製作を重視しなければなりません。設(shè)計(jì)が不適切なため、テスト時にエッジ応力が発生し、大きな応力集中があります。得られた応力データは種類別の接著面積または異形継手の強(qiáng)度を推計(jì)します。 したがって、D 897はD 2095（ストリップおよび円ロッド試験方法）によって代替されています。 この試作品はASTM D 2094（接著試験中の條型と円棒の試作品の調(diào)製）の標(biāo)準(zhǔn)に従って作成され、同心度の調(diào)整が容易である。 テストピースを正確に作成し、試験を行うと、より正確に引張接著強(qiáng)度を測定することができます。 引張り試験は接著剤を評価する最も一般的な試験であり、経験者が設(shè)計(jì)した継手であっても、加荷時に引張りの形が完全に保証されない。 ほとんどの構(gòu)造材料は接著剤の引張強(qiáng)度より高い。 引張?jiān)囼Yの利點(diǎn)の一つは、引張歪、弾性係數(shù)、引張強(qiáng)度などの最も基本的なデータが得られることである。
カリフォルニア工科大學(xué)のウェ謙斯とその同僚は引張?jiān)囼Yの応力分布を分析しましたが、接著剤と被著物のモジュラスとが一致していない限り、応力は試験中の分布が不均一であることが分かりました。 この弾性率の違いは剪斷応力が界面に沿って伝達(dá)することをもたらした。
3切り取り 単純せん斷応力は接著面に平行に発生する応力である。 シングルバイパスのせん斷テストはせん斷を表すことができませんが、実用的で、簡単に作成できます。測定したデータは実用的な価値があり、再現(xiàn)性が良いです。
せん斷試験は通常の試験（以下のいくつかの試験と比較して）であり、その試料の調(diào)製が容易であり、幾何學(xué)形狀と操作條件は多くの構(gòu)造接著剤に適用される。 引張?jiān)囼Yと同様にせん斷試験の応力分布も不均一であり、破壊応力は従來の方法で荷重を接著面積で除したものであり、ラミネートに耐える最大応力は平均応力よりもはるかに高く、ラミネートが受ける応力は純せん斷とは異なる。 接著された「せん斷」カプラの破壊形態(tài)は，接著層の厚さと被著物の剛性に関係し，せん斷破壊を主として引張破壊を主とすることがある。
現(xiàn)在使っているせん斷試験方法はASTM D 1002以外にASTM D 3163があります。ASTM D 1002と比べると、構(gòu)造はほぼ同じです。厚さだけが違います。 この方法は接著剤がエッジから出やすい問題を解決した。 ASTM D 3165（積層複合の接著剤の引張せん斷強(qiáng)度試験方法）は、試験片をどのように調(diào)製してサンドイッチ構(gòu)造の引張せん斷強(qiáng)度を測定するかを示している。 バイパスせん斷試験の標(biāo)準(zhǔn)はASTM D 3528（バイパス接著継手の引張せん斷強(qiáng)度試験方法）であり、その利點(diǎn)は力の比較的均衡であり、それによってシングルバイパス試験におけるクラッチ応力と剝離応力が減少することである。 しかし、新しい問題も持ってきました。テスト時には二つ以上のゴム層が同時に力を受けて、比較テストは複雑化する可能性があります。
圧縮せん斷試験も一般的に用いられ、ASTM D 2182（金屬による金屬粘著圧縮せん斷強(qiáng)度測定方法）は、試料とバイパスせん斷の類似性と圧縮せん斷試験裝置について説明した。 ASTM D 905（接著継手圧縮せん斷強(qiáng)度試験方法）は、木材（硬木など）のせん斷強(qiáng)度を測定する試験である。 ASTM E 229はねじりせん斷強(qiáng)度とねじりせん斷係數(shù)を測定する試験である。 試験ピースが適合しており、加荷時の同心度が良好であれば、E 229において接著層はバイパスせん斷試験応力分布よりも均一である。
4剝離 剝離試験は柔軟性接著剤が局所応力集中に耐える能力を測定するために用いられる。 剝離力は線上に作用すると考えられる。すなわち線受容力である。 被粘物が柔軟であればあるほど、接著剤の弾性率が高くなり、面受力が線受力に向かうため、応力が大きい。 力を受ける面積は、被粘著物と接著剤の厚さと弾性量に依存するため、推定が困難であるため、作用応力と破壊応力は線受容力であるニュートン/cm（N/cm）と考えられている。 薄片金屬については粘種が広く用いられているのはT‐剝離試験（ASTM D 1886）である。 この試験では荷重が全部継手に伝わりますので、測定した剝離強(qiáng)度は他の形の剝離試験よりも低いです。
弾性體接著剤の剝離強(qiáng)度はラミネートの厚さと関係があり、ラミネートの厚みが増すにつれて接著剤はその弾性変形によって接著面積を増大させ、継手は同じ力を受ける時に引張り応力分布が広くなり、応力集中度も小さいので、剝離強(qiáng)度も比較的高い。 T‐剝離試験はよく使われる試験方法である。 この試験は主に2種類の柔軟性を測定する接著剤接著継手の剝離に対する抵抗力です。 テストピースの幅は25.4 mmで、厚さは通常0.5 mmで、長さは304.8 mmで、粘著部分の長さは228.6 mmだけです。 「Bell」剝離試験は25.4 mmの鋼製ローラーを固定半徑で剝離し、試験ピースは薄い金屬片（厚さ約0.355 mm）と他の試験中に塑性変形を生じない金屬片（厚さ1.6 mm）とを接著して、T-剝離角度とは少し違って、測定した數(shù)値はT-剝離試験よりやや高く、試験の繰り返しが良い。 ASTM D 781は金屬対金屬製のドラムの剝離試験方法であり、直徑100 mmの回転ドラムで固定された剝離半徑を得る。 Bell試験とドラム試験に採用された裝置はいずれも剝離角を安定させるために用いられているが、このような固定剝離半徑の方法は、剝離半徑が一定値であることを保証できない。 これらの2つの方法では金屬に大きなエネルギーが消費(fèi)されて変形が生じるので，一定の接著剤についてはT‐剝離試験よりも高い剝離強(qiáng)度が測定された。
ASTM D 3167は、接著剤浮動ローラの剝離強(qiáng)度を測定する試験である。 試験片はフレキシブルな被粘物と剛性の被粘物が接著してでき、半可撓性のある被粘體貼面が硬質(zhì)基板に接著される剝離強(qiáng)度を測定するのに適しています。 この方法は検収とプロセス制御に特に有用であり、ASTM D 781（ドラム登り試験）のもう一つの選択可能な方法として使用できる。 この方法は剝離角度が大きいので、操作が厳しいです。
ASTM D 903は接著継手の剝離または引裂き強(qiáng)さの測定方法であり、これは標(biāo)準(zhǔn)1800の剝離試験であり、接著物の一は十分な柔軟性があるべきで、それを折りたたむことができる。 測定時に、より硬い基材（例えば、かなりの厚さの金屬、プラスチック、ガラス、木材など）から柔軟性のある箔、膜または帯を剝離します。 この方法は主に接著テープ及びゴム、織物、フィルム等の弾性又は柔軟材料を剛性の接著物に貼り付ける剝離強(qiáng)度を測定するために用いられる。
5分割 クラッチと剝離は線が力を受けるので、端部から破壊が始まります。 接著物が十分厚いと、剛性が大きく、荷重が試験片の端に作用し、接著面に垂直であり、接著物に屈服変形が現(xiàn)れないと、継手破壊が突然発生します。 ASTM D 3807は工程用プラスチック接著剤のクラッチ剝離の測定方法を説明した。
6クリープ 接著構(gòu)造は使用中の耐久性負(fù)荷，特に振動がある場合には，接著剤の耐クリープ性が非常に重要である。 ASTM標(biāo)準(zhǔn)にはクリープを測定する二つの方法がある。 ASTM D 2293は金屬の接著圧縮せん斷クリープ性能の測定方法であり、ASTM D 2294は金屬の金屬粘著引張せん斷クリープ性能の測定方法である。 ASTM D 780はクリープ試験を行う標(biāo)準(zhǔn)的な実踐であり、これは一般的な試験方法であり、単一のバイパス試験に対して一定の負(fù)荷をかけて、顕微鏡でラミネートエッジの細(xì)かなマーキングを監(jiān)視し、時間とともに変化する変形量を記録する。 クリープは溫度の影響を受けますので、測定は必ず恒溫で行います。
7疲労 靜的強(qiáng)度試験は多くの接著応用に対して接著を選択するのに有用であるが，応力の斷続的な役割を含む悪い條件，すなわち疲労を含んでいない。 カプラの疲労とは、絶えず循環(huán)して変化する応力によって、カプラの強(qiáng)度が延長されて、破壊されるまで下がる現(xiàn)象です。 使用時に大きな振動を受けるジョイントは疲労に最も敏感なようです。 したがって、一つの接著継手が実際の部材に使用される前に、シミュレーション使用條件における疲労強(qiáng)度を測定する必要がある。 ASTM D 3166（粘著引張せん斷疲労性能測定方法）は金屬対金屬継手に使用されているが、プラスチックの接著物に対しても使用されている。 すべてのテストピースはASTM D 1002シングルジョイント形式で、試験は専用の引張?jiān)囼Y機(jī)で行います。このような試験機(jī)能は周期性または正弦波式負(fù)荷をかけます。 通常は1800週/min以上の狀態(tài)で疲労試験を行い、交流応力中の最大応力Sを記録し、破壊された交流サイクル數(shù)Nの対數(shù)作図を行い、ジョイントのS-N疲労曲線を得ることができる。これも最も一般的な方法である。
8ショック 衝撃試験は主に接著剤の靭性を測定するために用いられます。すなわち接著剤が瞬間的に緩衝または外部力を吸収する能力を測定します。 根本的には、これらの試験は接著剤の加荷率に対する感度を測定するものです。 ASTM D 950（接著継手の衝撃強(qiáng)度試験方法）は、せん斷試料が衝撃を受けたときの振り子試験方法を説明しています。 試験結(jié)果は、試験ピースが衝撃力によって破壊された場合の単位接著面積當(dāng)たりの吸収エネルギー（KJ/m 2）で表します。 いくつかの試験機(jī)は重力加速衝撃法を採用しています。一連の重量を利用してテストピースに自由に落下します。この時、破壊荷重は重量に対して落下高さを乗じます。 他の先進(jìn)的な計(jì)器は圧縮空気を利用して、負(fù)荷の作用時間を10-5 sに短縮します。
9耐久性 多くのASTM試験と実踐はテストピースの耐久性を測定できますが、その中で最も重要なのはくさび試験です。 ASTM D 3762は、平接しのアルミニウム試験材料のラミネートにくさびを埋め込むことを紹介し、したがって、クラック先端領(lǐng)域に引張応力を発生させる。 その後，耐力試験ピースを濕式熱環(huán)境または他の要求される環(huán)境に曝露した。 その後，亀裂は時間とともに増加し，破壊タイプを判斷した。 この試験は基本的に定量的であるが，被著物の表面処理パラメータと接著剤の環(huán)境耐久性については區(qū)別して扱うべきである。
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