6/26 構造用接着接合技術の基礎 および強度試験方法と耐久性の評価方法

(国研)産業技術総合研究所　東事業所　ナノ材料研究部門　接着界面グループ
招へい研究員　博士(工学)　北條 恵司　氏
【講師紹介】

　構造用の接着接合技術は決して完成した技術ではありません。急速に普及が進んでいるにもかかわらず耐久性、信頼性を保証する方法はいまだに十分に確立されていません。
　本講座では、まず接着接合に関して学ぶべき基本事項（接着メカニズム、接着剤の種類と用途、試験方法と試験機器）を説明します。続いて接着接合部の劣化のメカニズムを説明し、それを正確に評価する方法（試験片の作製，試験方法）を解説します。さらに最新の研究事例を紹介しながら、接着接合部の耐久性がどこまでわかっていて、何が課題として残っているのかについても言及します。また「わかりやすい」に心がけており、なるべく概念的理解から実現象に移して説明します。
　接着接合の評価を初めて学ぶ方、これから始める方およびすでに始めているが接着研究がどこまで進んでいるのかを知りたい方にもお聞きいただける内容です。

1．なぜ接着接合なのか．
　1）接着の普及と構造物軽量化
　2）接着の役割（長所と短所）
　3）接着の短所の改善例

2．接着剤の種類と特徴
　1）「構造用接着剤」とは
　2）構造用接着剤の要求される性能
　3）代表的接着剤の種類と特徴と用途（エポキシ系ウレタン系アクリル系シリコン系）

3．被着体は表面処理が重要＝種類と目的
　1）接着のメカニズム（機械的結合，物理的結合，化学的結合）
　2）表面処理の種類と目的（表面改質，酸化物異物の除去）

4．接合強度試験片の種類
　1）重ね合わせせん断試験片；SLJ(Single Lap Joint) JIS 6850
　　　SLJの引張試験の評価の注意点，データの意味
　2）層間破壊じん性試験片；DCB(Double Cantilever Beam) JIS K7086, ASTM D3433
　　　エネルギー開放率G1C測定
　　　破面観察の方法と注意点（顕微鏡，元素分析，構造分析）
　3）接着硬化材試験片；Bulk  JIS K6878
　　　試験から得られる情報
　　　ポアソン比の体積変化
　　　真ひずみと公称ひずみ，その使い分け
　4）T形はく離試験片：T-Peel  JIS6854
　5）くさび衝撃試験片；IWP(Impact Wedge Peel)  JIS K6865

5．強度評価試験に用いる試験片とその目的

【実際の耐久性強度評価】
6．考慮すべき環境負荷，劣化に及ぼす影響因子
　1）接着継手は連続体特有の劣化と破壊が発現する
　2）破壊の形態3種類

7．環境負荷，力学負荷の種類

8．繰返しひずみ（疲労）による強度低下
　1）強度に大きな影響を及ぼす応力比とは
　2）疲労線図の読み方，得られる情報
　3）周波数の影響，tanδとは．
　4）引張強さと疲労強さの関係

9．最も深刻な水分による強度低下
　1）接着剤の吸水挙動と強度低下
　2）FTIRよる高分子材料の構造分析と強度
　3）Open Face LJによる水分劣化加速試験法
　4）“吸水～乾燥” 繰り返しの影響

10．DCB試験片を使用した測定
　1）き裂進展速度 da/dN の測定とデータの読み方
　2）き裂進展速度はパリス則に従う
　3）da/dN の種々の測定法

【研究事例】
　1）接着界面の水分拡散係数の測定
　2）高分子材料（接着硬化材）の広範囲速度依存性（クリープから衝撃まで）
　3）繰り返しひずみを受けた重ね合わせ継手の残存強度
　4）水分により強度劣化したDCB試験片のエネルギー解放率とき裂進展速度の関係
　5）高温強度の正体，なぜ強度は温度に影響をうけるのか．

□質疑応答

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