ASTM D1002接着材料のラップせん断試験に関する定義ガイド

測定の対象となるもの

ASTM D1002は、管理された試験環境と1つの層間せん断試験片形状における接着剤の性能を現実の性能と相関させることができないため、主に比較することを意図しています。実際の用途では、環境条件の変化や不均一な接合形状などが、接着剤の性能を変化させる要因となっています。

試験片

接着剤の強度を適切に試験するには、基材を使用する必要があります。ASTM D1002の場合、この基板は金属です。試験に使用できる金属の種類と等級は、規格のセクション6.4に記載されています。試験片は、単独の層間せん断形状として作成されます。2つの同一基板の重複部分が、試験する接着剤を用いて接着されます。

試験制御と破断のモード

ASTM D1002は、接着した試験片の両端を破断するまで引っ張ることで実施します。試験片にかかる引張力は、接着部全体にかかるせん断応力に変換されます。結果には、単位せん断面積当たりの破壊荷重と破壊の性質が示されます。一般的には、以下の3つの破壊タイプのいずれかとして記録されます。

• 接着剤の凝集力 - 接着剤の中で破壊が起こります
• 基材への接着力 - 接着剤と基材との接着部で破壊が起こります
• 複合破壊 - 接着剤と、接着剤と基板接合部の両方で破壊が起こります

ASTM D1002では、一定の応力速度か等価の変位速度のいずれかを使用することが要求されています。応力速度は、試験システムのロードセルとコントローラー間のクローズドループフィードバックを使用して実行されます。ロードセルのPID設定は、妥当な誤差範囲内で所望の応力速度を達成できるよう調整しなくてはならないことがあります。多くのお客様は、試験を簡略化するために等価のクロスヘッド変位率を使用しています。

材料試験システム

ASTM D1002のラップせん断試験のほとんどは、インストロンの3400シリーズや6800シリーズシステムのようなシングルコラムまたはデュアルコラムの万能試験機で実施するのが一般的です。システムの耐荷重は接着剤の強度に依存し、通常は1 kNから30 kNの範囲です。

グリップソリューション

シングルラップせん断試験に伴う主な課題とは、ロードストリングアライメントです。試験片の形状により、試験片のクランプされた両端の間にオフセットが発生します。このオフセットを考慮しないグリップソリューションでは、大規模なサイドローディングが発生し、早期故障やデータ障害の原因となる可能性があります。インストロンの2710-11X高性能ねじ式グリップと2712-04X（容量5 kNと10 kN）空気圧式グリップにはオフセットが想定されており、手動でフェースを左右に調節することが可能です。この機能により、荷重の中心線とロードストリングの中心線が一致していることを確認することができます。手動式くさび型グリップは、グリップ本体とフェースの間にスペーサーブロックを追加して利用することも可能です。このスペーサーはオフセットを補正するものですが、基板の厚みが異なる複数の試験片を試験する場合は、多くのスペーサーが必要になります。

グリップソリューション

シングルラップせん断試験に伴う主な課題とは、ロードストリングアライメントです。試験片の形状により、試験片のクランプされた両端の間にオフセットが発生します。このオフセットを考慮しないグリップソリューションでは、大規模なサイドローディングが発生し、早期故障やデータ障害の原因となる可能性があります。インストロンの2710-11X高性能ねじ式グリップと2712-04X（容量5 kNと10 kN）空気圧式グリップにはオフセットが想定されており、手動でフェースを左右に調節することが可能です。この機能により、荷重の中心線とロードストリングの中心線が一致していることを確認することができます。手動式くさび型グリップは、グリップ本体とフェースの間にスペーサーブロックを追加して利用することも可能です。このスペーサーはオフセットを補正するものですが、基板の厚みが異なる複数の試験片を試験する場合は、多くのスペーサーが必要になります。