JP2002195938A - 積層構造破壊強度評価方法 - Google Patents
積層構造破壊強度評価方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 上層と下層とを持つ積層構造の破壊強度を評
価するための新たな尺度を与えると共に密着強度が大き
い場合でも評価が可能となる積層構造破壊強度評価方法
を提供する。 【解決手段】 切削刃の刃先７ａを上層（ＵＬ＋ＬＬ）
内に侵入させ、切削片Ｒが刃先７ａに常に残っている状
態となるように下層ＢＭとの界面Ｂより少し上層側の深
さに刃先７ａの深さを制御しながら、界面Ｂに略平行に
切削刃を移動し、切削刃にかかる界面Ｂに略平行な方向
の力Ｆｃを測定する。
価するための新たな尺度を与えると共に密着強度が大き
い場合でも評価が可能となる積層構造破壊強度評価方法
を提供する。 【解決手段】 切削刃の刃先７ａを上層（ＵＬ＋ＬＬ）
内に侵入させ、切削片Ｒが刃先７ａに常に残っている状
態となるように下層ＢＭとの界面Ｂより少し上層側の深
さに刃先７ａの深さを制御しながら、界面Ｂに略平行に
切削刃を移動し、切削刃にかかる界面Ｂに略平行な方向
の力Ｆｃを測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層構造破壊強度
評価方法に関し、さらに詳しくは、上層と下層とを持つ
積層構造の破壊強度を評価するための積層構造破壊強度
評価方法に関する。
評価方法に関し、さらに詳しくは、上層と下層とを持つ
積層構造の破壊強度を評価するための積層構造破壊強度
評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上層と下層とを持つ積層構造の破壊強度
を評価する従来方法は、ＪＩＳで規定されているピール
剥離試験や碁盤目試験などが知られている。
を評価する従来方法は、ＪＩＳで規定されているピール
剥離試験や碁盤目試験などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来方法で
は、上層と下層の密着強度がある程度以上大きくなる
と、両層がうまく剥離しなくなり、破壊強度の差を評価
できなくなる問題点がある。そこで、本発明の目的は、
上層と下層の密着強度が大きい場合でも破壊強度の差を
評価可能な新たな尺度を与える積層構造破壊強度評価方
法を提供することにある。
は、上層と下層の密着強度がある程度以上大きくなる
と、両層がうまく剥離しなくなり、破壊強度の差を評価
できなくなる問題点がある。そこで、本発明の目的は、
上層と下層の密着強度が大きい場合でも破壊強度の差を
評価可能な新たな尺度を与える積層構造破壊強度評価方
法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明
は、切削刃の刃先を上層内に侵入させ、切削片が刃先に
残っている状態を保つように刃先の深さを制御しなが
ら、下層との界面より少し上層側の深さで界面に略平行
に切削刃を移動し、切削刃にかかる界面に略平行な方向
の力を測定することを特徴とする積層構造破壊強度評価
方法を提供する。上記構成において、積層構造を固定し
切削刃を移動してもよいし、積層構造を移動し切削刃を
固定してもよいし、両者を移動してもよい。
は、切削刃の刃先を上層内に侵入させ、切削片が刃先に
残っている状態を保つように刃先の深さを制御しなが
ら、下層との界面より少し上層側の深さで界面に略平行
に切削刃を移動し、切削刃にかかる界面に略平行な方向
の力を測定することを特徴とする積層構造破壊強度評価
方法を提供する。上記構成において、積層構造を固定し
切削刃を移動してもよいし、積層構造を移動し切削刃を
固定してもよいし、両者を移動してもよい。
【０００５】積層構造の界面近傍を切削しその時に要し
た切削力を、積層構造の破壊強度の尺度として用いるこ
とが考えられる。しかし、界面近傍と言っても、浅すぎ
ると上層の破壊強度に偏った結果となり、深すぎると下
層の破壊強度に偏った結果となる。また、上層と下層が
混じり合っている場合や界面に凹凸がある場合などは、
どの深さが界面なのか判然としない。従って、積層構造
の破壊強度を表す結果を得るために、どのような深さを
切削すればよいかは自明でない。
た切削力を、積層構造の破壊強度の尺度として用いるこ
とが考えられる。しかし、界面近傍と言っても、浅すぎ
ると上層の破壊強度に偏った結果となり、深すぎると下
層の破壊強度に偏った結果となる。また、上層と下層が
混じり合っている場合や界面に凹凸がある場合などは、
どの深さが界面なのか判然としない。従って、積層構造
の破壊強度を表す結果を得るために、どのような深さを
切削すればよいかは自明でない。
【０００６】かかる状況に鑑みて、本発明の発明者らが
鋭意研究したところ、「界面」（但し、本発明における
「界面」には、上層と下層が混じり合っている場合には
その混じり合っている領域の略中間を通る仮想的な平面
または凹凸のない曲面を意味し、界面に凹凸がある場合
には凹凸を均した仮想的な平面または曲面を意味するも
のとする）に切削刃を移動した場合に、切削片が刃先に
残っている状態を保つように刃先の深さを制御すれば、
界面近傍の最も弱い部分の破壊が起こるので、密着強度
が大きい場合や界面が判然としない場合でも、積層構造
の破壊強度を表す結果が得られることが判った。
鋭意研究したところ、「界面」（但し、本発明における
「界面」には、上層と下層が混じり合っている場合には
その混じり合っている領域の略中間を通る仮想的な平面
または凹凸のない曲面を意味し、界面に凹凸がある場合
には凹凸を均した仮想的な平面または曲面を意味するも
のとする）に切削刃を移動した場合に、切削片が刃先に
残っている状態を保つように刃先の深さを制御すれば、
界面近傍の最も弱い部分の破壊が起こるので、密着強度
が大きい場合や界面が判然としない場合でも、積層構造
の破壊強度を表す結果が得られることが判った。
【０００７】そこで、上記第１の観点による積層構造破
壊強度評価方法では、切削刃の刃先を上層内に侵入さ
せ、切削片が刃先に残っている状態を保つように刃先の
深さを維持しながら、界面より少し上層側の深さで界面
に略平行に切削刃を移動し、その時に切削刃にかかる界
面に略平行な方向の力を測定し、これを積層構造の破壊
強度を評価するための尺度とする。これにより、密着強
度が大きい積層構造や界面の深さが判然としない積層構
造でも、その破壊強度を表す結果を得ることが出来る。
なお、切削片が刃先に残っている状態となっているか否
かは、拡大鏡により視認できる。また、切削刃にかかる
界面に略平行な方向の力は増加と減少とを交互に繰り返
すので、その極大値、極小値、振幅、周期、平均値など
を破壊強度の尺度とすることが出来る。
壊強度評価方法では、切削刃の刃先を上層内に侵入さ
せ、切削片が刃先に残っている状態を保つように刃先の
深さを維持しながら、界面より少し上層側の深さで界面
に略平行に切削刃を移動し、その時に切削刃にかかる界
面に略平行な方向の力を測定し、これを積層構造の破壊
強度を評価するための尺度とする。これにより、密着強
度が大きい積層構造や界面の深さが判然としない積層構
造でも、その破壊強度を表す結果を得ることが出来る。
なお、切削片が刃先に残っている状態となっているか否
かは、拡大鏡により視認できる。また、切削刃にかかる
界面に略平行な方向の力は増加と減少とを交互に繰り返
すので、その極大値、極小値、振幅、周期、平均値など
を破壊強度の尺度とすることが出来る。
【０００８】第２の観点では、本発明は、切削刃の刃先
を上層内に侵入させながら下層との界面に略平行に切削
刃を移動し、切削刃にかかる界面に略平行な方向の力を
測定し、該力が増加と減少とを交互に繰り返す状態を保
つように刃先の深さを制御しながら、界面に略平行に切
削刃を移動し、切削刃にかかる界面に略平行な方向の力
を測定することを特徴とする積層構造破壊強度評価方法
を提供する。上記構成において、積層構造を固定し切削
刃を移動してもよいし、積層構造を移動し切削刃を固定
してもよいし、両者を移動してもよい。
を上層内に侵入させながら下層との界面に略平行に切削
刃を移動し、切削刃にかかる界面に略平行な方向の力を
測定し、該力が増加と減少とを交互に繰り返す状態を保
つように刃先の深さを制御しながら、界面に略平行に切
削刃を移動し、切削刃にかかる界面に略平行な方向の力
を測定することを特徴とする積層構造破壊強度評価方法
を提供する。上記構成において、積層構造を固定し切削
刃を移動してもよいし、積層構造を移動し切削刃を固定
してもよいし、両者を移動してもよい。
【０００９】積層構造の破壊強度は、界面近傍を切削し
て、その時に要した切削力を尺度とすることが考えられ
る。しかし、界面近傍と言っても、浅すぎると上層の破
壊強度に偏った結果となり、深すぎると下層の破壊強度
に偏った結果となる。また、上層と下層が混じり合って
いる場合や界面に凹凸がある場合などは、どの深さが界
面なのか判然としない。従って、積層構造の破壊強度を
表す結果を得るために、どのような深さを切削すればよ
いかは自明でない。
て、その時に要した切削力を尺度とすることが考えられ
る。しかし、界面近傍と言っても、浅すぎると上層の破
壊強度に偏った結果となり、深すぎると下層の破壊強度
に偏った結果となる。また、上層と下層が混じり合って
いる場合や界面に凹凸がある場合などは、どの深さが界
面なのか判然としない。従って、積層構造の破壊強度を
表す結果を得るために、どのような深さを切削すればよ
いかは自明でない。
【００１０】かかる状況に鑑みて、本発明の発明者らが
鋭意研究したところ、切削刃の刃先を上層内に侵入させ
ながら下層との「界面」（但し、本発明における「界
面」には、上層と下層が混じり合っている場合にはその
混じり合っている領域の略中間を通る仮想的な平面また
は凹凸のない曲面を意味し、界面に凹凸がある場合には
凹凸を均した仮想的な平面または曲面を意味するものと
する）に略平行に切削刃を移動した時に、切削刃にかか
る界面に略平行な方向の力が増加と減少とを交互に繰り
返す状態を保つように刃先の深さを制御すれば、積層構
造の破壊強度を表す結果が得られることが判った。すな
わち、この状態では、積層構造に破壊を生じない間は界
面に略平行な方向の力が増加していき、ある程度まで力
が大きくなると界面近傍の最も弱い部分の破壊が起こる
ので、積層構造の抵抗力が小さくなり、界面に略平行な
方向の力が減少する。これが繰り返される状態では、界
面近傍の最も弱い部分の破壊が繰り返し起こっているの
で、密着強度が大きいな場合や界面が判然としない場合
でも、積層構造の破壊強度を表す結果が得られる。
鋭意研究したところ、切削刃の刃先を上層内に侵入させ
ながら下層との「界面」（但し、本発明における「界
面」には、上層と下層が混じり合っている場合にはその
混じり合っている領域の略中間を通る仮想的な平面また
は凹凸のない曲面を意味し、界面に凹凸がある場合には
凹凸を均した仮想的な平面または曲面を意味するものと
する）に略平行に切削刃を移動した時に、切削刃にかか
る界面に略平行な方向の力が増加と減少とを交互に繰り
返す状態を保つように刃先の深さを制御すれば、積層構
造の破壊強度を表す結果が得られることが判った。すな
わち、この状態では、積層構造に破壊を生じない間は界
面に略平行な方向の力が増加していき、ある程度まで力
が大きくなると界面近傍の最も弱い部分の破壊が起こる
ので、積層構造の抵抗力が小さくなり、界面に略平行な
方向の力が減少する。これが繰り返される状態では、界
面近傍の最も弱い部分の破壊が繰り返し起こっているの
で、密着強度が大きいな場合や界面が判然としない場合
でも、積層構造の破壊強度を表す結果が得られる。
【００１１】そこで、上記第２の観点による積層構造破
壊強度評価方法では、切削刃の刃先を上層内に侵入させ
ながら下層との界面に略平行に切削刃を移動し、切削刃
にかかる界面に略平行な方向の力が増加と減少とを交互
に繰り返す状態を保つような深さに刃先を維持しなが
ら、界面に略平行に切削刃を移動し、その時に切削刃に
かかる界面に略平行な方向の力を測定し、これを積層構
造の破壊強度を評価するための尺度とする。これによ
り、密着強度が大きい積層構造や界面の深さが判然とし
ない積層構造でも、その破壊強度を表す結果を得ること
が出来る。なお、切削刃にかかる力は、ロードセルによ
り測定できる。また、切削刃にかかる界面に略平行な方
向の力は増加と減少とを交互に繰り返すので、その極大
値、極小値、振幅、周期、平均値などを破壊強度の尺度
とすることが出来る。
壊強度評価方法では、切削刃の刃先を上層内に侵入させ
ながら下層との界面に略平行に切削刃を移動し、切削刃
にかかる界面に略平行な方向の力が増加と減少とを交互
に繰り返す状態を保つような深さに刃先を維持しなが
ら、界面に略平行に切削刃を移動し、その時に切削刃に
かかる界面に略平行な方向の力を測定し、これを積層構
造の破壊強度を評価するための尺度とする。これによ
り、密着強度が大きい積層構造や界面の深さが判然とし
ない積層構造でも、その破壊強度を表す結果を得ること
が出来る。なお、切削刃にかかる力は、ロードセルによ
り測定できる。また、切削刃にかかる界面に略平行な方
向の力は増加と減少とを交互に繰り返すので、その極大
値、極小値、振幅、周期、平均値などを破壊強度の尺度
とすることが出来る。
【００１２】第３の観点では、本発明は、切削刃にかか
る界面に略平行な方向の力、切削刃にかかる界面に略垂
直な方向の力および刃先の深さの時間変化をグラフ化す
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積
層構造破壊強度評価方法を提供する。上記第３の観点に
よる積層構造破壊強度評価方法では、切削刃による切削
時の３要素の時間変化をグラフ化するため、これらの相
関関係を明確に把握することが出来る。なお、切削刃に
かかる力は、ロードセルにより測定できる。また、刃先
の深さは、変位計により測定できる。
る界面に略平行な方向の力、切削刃にかかる界面に略垂
直な方向の力および刃先の深さの時間変化をグラフ化す
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積
層構造破壊強度評価方法を提供する。上記第３の観点に
よる積層構造破壊強度評価方法では、切削刃による切削
時の３要素の時間変化をグラフ化するため、これらの相
関関係を明確に把握することが出来る。なお、切削刃に
かかる力は、ロードセルにより測定できる。また、刃先
の深さは、変位計により測定できる。
【００１３】第４の観点では、本発明は、切削刃の刃先
の深さを制御するために深さ方向に刃先を動かす単位量
を２μｍ以下とすることを特徴とする上記構成の積層構
造破壊強度評価方法を提供する。切削刃の刃先を深さ方
向に動かす単位量が２μｍより大きいと、微妙な深さ調
整を行いにくい。そこで、上記第４の観点による積層構
造破壊強度評価方法では、単位量を２μｍ以下とした。
これにより、微妙な深さ制御が可能となった。
の深さを制御するために深さ方向に刃先を動かす単位量
を２μｍ以下とすることを特徴とする上記構成の積層構
造破壊強度評価方法を提供する。切削刃の刃先を深さ方
向に動かす単位量が２μｍより大きいと、微妙な深さ調
整を行いにくい。そこで、上記第４の観点による積層構
造破壊強度評価方法では、単位量を２μｍ以下とした。
これにより、微妙な深さ制御が可能となった。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定され
るものではない。
の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定され
るものではない。
【００１５】図１は、本発明の一実施形態にかかる積層
構造破壊強度評価装置の正面図である。また、図２は、
同右側面図である。また、図３は、同上面図である。
構造破壊強度評価装置の正面図である。また、図２は、
同右側面図である。また、図３は、同上面図である。
【００１６】この積層構造破壊強度評価装置１００は、
サンプル切削装置２０と、解析表示装置３０と、モニタ
４０と、入力部５０と、プリンタ６０とを具備して構成
されている。
サンプル切削装置２０と、解析表示装置３０と、モニタ
４０と、入力部５０と、プリンタ６０とを具備して構成
されている。
【００１７】前記サンプル切削装置２０は、基台１と、
その基台１に取り付けられたサンプルホルダ２と、前記
基台１に第２方向ｄ２（図２参照）にスライド可能に支
持された横スライドウエイ３と、その横スライドウエイ
３に第１方向ｄ１にスライド可能に支持された縦スライ
ドウエイ４と、その縦スライドウエイ４に第２方向ｄ２
（図２参照）にスライド自在に支持された横荷重スライ
ドウエイ５と、その横荷重スライドウエイ５に第１方向
ｄ１にスライド自在に支持された縦荷重スライドウエイ
６と、その縦荷重スライドウエイ６に保持された切削刃
７と、前記基台１に取り付けられ前記横スライドウエイ
３を横送りボールネジ８により第２方向ｄ２（図２参
照）にスライドさせる横送りモータ９と、前記横スライ
ドウエイ３に取り付けられ前記縦スライドウエイ４を縦
送りボールネジ１０により第１方向ｄ１にスライドさせ
る縦送りモータ１１と、第１方向ｄ１について切削刃７
に加わる縦荷重Ｆｖを測定する縦荷重ロードセル１２
と、第１方向ｄ１についての切込深さＤを測定する変位
計１３と、第２方向ｄ２（図２参照）について切削刃７
に加わる横荷重Ｆｃを測定する横荷重ロードセル１４
と、前記サンプルホルダ２に取り付けられたカメラｍと
を具備している。なお、前記第１方向ｄ１と前記第２方
向ｄ２とは、いずれも水平面内にあり、互いに直交して
いる。
その基台１に取り付けられたサンプルホルダ２と、前記
基台１に第２方向ｄ２（図２参照）にスライド可能に支
持された横スライドウエイ３と、その横スライドウエイ
３に第１方向ｄ１にスライド可能に支持された縦スライ
ドウエイ４と、その縦スライドウエイ４に第２方向ｄ２
（図２参照）にスライド自在に支持された横荷重スライ
ドウエイ５と、その横荷重スライドウエイ５に第１方向
ｄ１にスライド自在に支持された縦荷重スライドウエイ
６と、その縦荷重スライドウエイ６に保持された切削刃
７と、前記基台１に取り付けられ前記横スライドウエイ
３を横送りボールネジ８により第２方向ｄ２（図２参
照）にスライドさせる横送りモータ９と、前記横スライ
ドウエイ３に取り付けられ前記縦スライドウエイ４を縦
送りボールネジ１０により第１方向ｄ１にスライドさせ
る縦送りモータ１１と、第１方向ｄ１について切削刃７
に加わる縦荷重Ｆｖを測定する縦荷重ロードセル１２
と、第１方向ｄ１についての切込深さＤを測定する変位
計１３と、第２方向ｄ２（図２参照）について切削刃７
に加わる横荷重Ｆｃを測定する横荷重ロードセル１４
と、前記サンプルホルダ２に取り付けられたカメラｍと
を具備している。なお、前記第１方向ｄ１と前記第２方
向ｄ２とは、いずれも水平面内にあり、互いに直交して
いる。
【００１８】前記サンプルホルダ２は、切削刃２がサン
プルＳの表面にアクセスする開口を持ちサンプルＳの表
面側を抑える表面押え部材２ａと、前記表面押え部材２
ａにサンプルＳの表面を押しつけるべくサンプルＳの裏
面を押す裏面押え部材２ｂと、その裏面押え部材２ｂを
前記表面押え部材２ａに対して押し進める押えネジ２ｃ
とを具備している。このサンプルホルダ２によれば、サ
ンプルＳを裏面側から押してサンプルＳを保持するた
め、サンプルＳの表面と裏面とが非平行であったり，裏
面に凹凸があったりしても、サンプルＳの表面を切削刃
２の刃先線（刃先が形成する直線）に対して平行に保持
することが出来る。すなわち、サンプルＳの形状に左右
されずに、サンプルＳを常に適正に保持できる。
プルＳの表面にアクセスする開口を持ちサンプルＳの表
面側を抑える表面押え部材２ａと、前記表面押え部材２
ａにサンプルＳの表面を押しつけるべくサンプルＳの裏
面を押す裏面押え部材２ｂと、その裏面押え部材２ｂを
前記表面押え部材２ａに対して押し進める押えネジ２ｃ
とを具備している。このサンプルホルダ２によれば、サ
ンプルＳを裏面側から押してサンプルＳを保持するた
め、サンプルＳの表面と裏面とが非平行であったり，裏
面に凹凸があったりしても、サンプルＳの表面を切削刃
２の刃先線（刃先が形成する直線）に対して平行に保持
することが出来る。すなわち、サンプルＳの形状に左右
されずに、サンプルＳを常に適正に保持できる。
【００１９】前記解析表示装置３０は、前記縦荷重ロー
ドセル１２で測定した縦荷重Ｆｖの数値およびその時間
変化のグラフをモニタ３０に表示するＦｖ表示部３０ｖ
と、前記変位計１３で測定した切込深さＤの数値および
その時間変化のグラフをモニタ３０に表示するＤ表示部
３０ｄと、前記横荷重ロードセル１４で測定した横荷重
Ｆｃの数値およびその時間変化のグラフをモニタ３０に
表示するＦｃ表示部３０ｃと、前記カメラｍで撮影した
切削部分拡大画像をモニタ３０に表示する拡大表示部３
０ｑと、縦荷重Ｆｖと切込深さＤと横荷重Ｆｃの３要素
の時間変化をグラフ化して同時表示する３グラフ同時表
示部３０ｇと、切込深さを設定する切込深さ設定部３０
ｓと、縦荷重谷数を設定する縦荷重谷数設定部３０ｆ
と、切込深さＤを制御する切込深さ制御部３０ｍとを具
備している。前記切込深さ制御部３０ｍは、前記切込深
さ設定部３０ｓに切込深さが設定されたときは該切込深
さを維持するように切込深さを制御する。また、前記縦
荷重谷数設定部３０ｆで縦荷重谷数が設定されたときは
縦荷重Ｆｖの時間変化の極小点の数が前記縦荷重谷数に
一致するまで切り込んだ後その切込深さを維持するよう
に切込深さを制御する。また、前記入力部５０から横荷
重自動追従動作の指示があると、横荷重Ｆｃを測定し、
該横荷重Ｆｃが増加と減少とを交互に繰り返す状態を保
つように切込深さを制御する。さらに、前記入力部５０
から切込深さのアップ／ダウンの指示があると、１回の
指示毎に切込深さを単位量だけ減少／増加させる。な
お、単位量は、２μｍ以下である。
ドセル１２で測定した縦荷重Ｆｖの数値およびその時間
変化のグラフをモニタ３０に表示するＦｖ表示部３０ｖ
と、前記変位計１３で測定した切込深さＤの数値および
その時間変化のグラフをモニタ３０に表示するＤ表示部
３０ｄと、前記横荷重ロードセル１４で測定した横荷重
Ｆｃの数値およびその時間変化のグラフをモニタ３０に
表示するＦｃ表示部３０ｃと、前記カメラｍで撮影した
切削部分拡大画像をモニタ３０に表示する拡大表示部３
０ｑと、縦荷重Ｆｖと切込深さＤと横荷重Ｆｃの３要素
の時間変化をグラフ化して同時表示する３グラフ同時表
示部３０ｇと、切込深さを設定する切込深さ設定部３０
ｓと、縦荷重谷数を設定する縦荷重谷数設定部３０ｆ
と、切込深さＤを制御する切込深さ制御部３０ｍとを具
備している。前記切込深さ制御部３０ｍは、前記切込深
さ設定部３０ｓに切込深さが設定されたときは該切込深
さを維持するように切込深さを制御する。また、前記縦
荷重谷数設定部３０ｆで縦荷重谷数が設定されたときは
縦荷重Ｆｖの時間変化の極小点の数が前記縦荷重谷数に
一致するまで切り込んだ後その切込深さを維持するよう
に切込深さを制御する。また、前記入力部５０から横荷
重自動追従動作の指示があると、横荷重Ｆｃを測定し、
該横荷重Ｆｃが増加と減少とを交互に繰り返す状態を保
つように切込深さを制御する。さらに、前記入力部５０
から切込深さのアップ／ダウンの指示があると、１回の
指示毎に切込深さを単位量だけ減少／増加させる。な
お、単位量は、２μｍ以下である。
【００２０】上記積層構造破壊強度評価装置１００を用
いたサンプルＳの解析は、次の動作手順のいずれかによ
り行うことが出来る。
いたサンプルＳの解析は、次の動作手順のいずれかによ
り行うことが出来る。
【００２１】−第１の動作手順− （１）サンプルＳの表面が鉛直になる姿勢でサンプルＳ
をサンプルホルダ２で保持する。 （２）縦送りモータ１１および縦送りボールネジ１０に
より縦スライドウエイト４を第１方向ｄ１に移動させ、
それにより縦荷重スライドウエイト６を第１方向ｄ１に
移動させ、これにより切削刃７をサンプルＳに食い込ま
せる。切削部分拡大画像をモニタ３０で見て、図４，図
５に示すように、上層（仕上塗料層ＵＬ＋下地塗料層Ｌ
Ｌ）と下層（基材ＢＭ）の界面Ｂより少し上層側まで刃
先７ａが切り込むようにする。 （３）横送りモータ９および横送りボールネジ８により
横スライドウエイト３を第２方向ｄ２に移動させ、それ
により切削刃７を第２方向ｄ２に移動させる。 （４）切削部分拡大画像をモニタ３０で見て、図４，図
５に示すように切削片Ｒが刃先７ａに常に残っている状
態となるように刃先７ａの深さを手動調節しながら（前
記入力部５０から切込深さのアップ／ダウンを２μｍ以
下の単位量で細かく指示する）、切削刃７を第２方向ｄ
２に移動させる。 （５）上記（４）の過程において、モニタ３０またはプ
リンタ６０に出力される縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび
横荷重Ｆｃの数値およびそれらの時間変化を同時表示し
たグラフを観察する。
をサンプルホルダ２で保持する。 （２）縦送りモータ１１および縦送りボールネジ１０に
より縦スライドウエイト４を第１方向ｄ１に移動させ、
それにより縦荷重スライドウエイト６を第１方向ｄ１に
移動させ、これにより切削刃７をサンプルＳに食い込ま
せる。切削部分拡大画像をモニタ３０で見て、図４，図
５に示すように、上層（仕上塗料層ＵＬ＋下地塗料層Ｌ
Ｌ）と下層（基材ＢＭ）の界面Ｂより少し上層側まで刃
先７ａが切り込むようにする。 （３）横送りモータ９および横送りボールネジ８により
横スライドウエイト３を第２方向ｄ２に移動させ、それ
により切削刃７を第２方向ｄ２に移動させる。 （４）切削部分拡大画像をモニタ３０で見て、図４，図
５に示すように切削片Ｒが刃先７ａに常に残っている状
態となるように刃先７ａの深さを手動調節しながら（前
記入力部５０から切込深さのアップ／ダウンを２μｍ以
下の単位量で細かく指示する）、切削刃７を第２方向ｄ
２に移動させる。 （５）上記（４）の過程において、モニタ３０またはプ
リンタ６０に出力される縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび
横荷重Ｆｃの数値およびそれらの時間変化を同時表示し
たグラフを観察する。
【００２２】図６に、縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび横
荷重Ｆｃの時間変化を例示する。横荷重Ｆｃは、増加と
減少とを交互に繰り返す。これは、図４に示すように剥
離が止まって横荷重Ｆｃが増加し、図５に示すように剥
離亀裂Ｃが一気に生じて横荷重Ｆｃが減少する、これを
繰り返して、切削が進むからである。切込深さＤは、ほ
ぼ界面Ｂの深さで一定になる。縦荷重Ｆｖは、切込深さ
Ｄが一定になると、ほとんど“０”になる。
荷重Ｆｃの時間変化を例示する。横荷重Ｆｃは、増加と
減少とを交互に繰り返す。これは、図４に示すように剥
離が止まって横荷重Ｆｃが増加し、図５に示すように剥
離亀裂Ｃが一気に生じて横荷重Ｆｃが減少する、これを
繰り返して、切削が進むからである。切込深さＤは、ほ
ぼ界面Ｂの深さで一定になる。縦荷重Ｆｖは、切込深さ
Ｄが一定になると、ほとんど“０”になる。
【００２３】サンプルＳの積層構造の破壊強度は、横荷
重Ｆｃの極大値、極小値、振幅、周期、平均値などを尺
度として評価することが出来る。
重Ｆｃの極大値、極小値、振幅、周期、平均値などを尺
度として評価することが出来る。
【００２４】−第２の動作手順− （１）サンプルＳの表面が鉛直になる姿勢でサンプルＳ
をサンプルホルダ２で保持する。 （２）前記入力部５０から横荷重自動追従動作を指示す
る。 （３）前記切込深さ制御部３０ｍは、縦送りモータ１１
および縦送りボールネジ１０により縦スライドウエイト
４を第１方向ｄ１に移動させ、それにより縦荷重スライ
ドウエイト６を第１方向ｄ１に移動させ、これにより切
削刃７をサンプルＳに食い込ませる。また、横送りモー
タ９および横送りボールネジ８により横スライドウエイ
ト３を第２方向ｄ２に移動させ、それにより切削刃７を
第２方向ｄ２に移動させる。そして、前記切込深さ制御
部３０ｍは、縦荷重Ｆｖが増加と減少とを交互に繰り返
す状態を保つように刃先の深さを自動制御する。このと
きの切込深さのアップ／ダウンの単位量は、２μｍ以下
とする。 （４）上記（３）の過程において、モニタ３０またはプ
リンタ６０に出力される縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび
横荷重Ｆｃの数値およびそれらの時間変化を同時表示し
たグラフを観察する。
をサンプルホルダ２で保持する。 （２）前記入力部５０から横荷重自動追従動作を指示す
る。 （３）前記切込深さ制御部３０ｍは、縦送りモータ１１
および縦送りボールネジ１０により縦スライドウエイト
４を第１方向ｄ１に移動させ、それにより縦荷重スライ
ドウエイト６を第１方向ｄ１に移動させ、これにより切
削刃７をサンプルＳに食い込ませる。また、横送りモー
タ９および横送りボールネジ８により横スライドウエイ
ト３を第２方向ｄ２に移動させ、それにより切削刃７を
第２方向ｄ２に移動させる。そして、前記切込深さ制御
部３０ｍは、縦荷重Ｆｖが増加と減少とを交互に繰り返
す状態を保つように刃先の深さを自動制御する。このと
きの切込深さのアップ／ダウンの単位量は、２μｍ以下
とする。 （４）上記（３）の過程において、モニタ３０またはプ
リンタ６０に出力される縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび
横荷重Ｆｃの数値およびそれらの時間変化を同時表示し
たグラフを観察する。
【００２５】−第３の動作手順− （１）サンプルＳの表面が鉛直になる姿勢でサンプルＳ
をサンプルホルダ２で保持する。 （２）サンプルＳの表面から破壊強度を調べたい界面ま
でに存在する界面の数（表面も１つの界面に数える）を
縦荷重谷数として設定する。例えばサンプルＳが鉄板上
に第１塗料層〜第４塗料層を順に積層した４層塗装鉄板
であり、第２塗料層と第３塗料層の界面の強さを調べた
い場合、“３”を縦荷重谷数として設定する。 （３）前記切込深さ制御部３０ｍは、縦送りモータ１１
および縦送りボールネジ１０により縦スライドウエイト
４を第１方向ｄ１に移動させ、それにより縦荷重スライ
ドウエイト６を第１方向ｄ１に移動させ、これにより切
削刃７をサンプルＳに食い込ませる。 （４）横送りモータ９および横送りボールネジ８により
横スライドウエイト３を第２方向ｄ２に移動させ、それ
により切削刃７を第２方向ｄ２に移動させる。 （５）設定された縦荷重谷数になるまで上記（３）
（４）を継続し、設定された縦荷重谷数になったら、前
記第１または第２の動作手順と同様に切込深さＤを制御
しながら上記（４）を継続し、その過程においてモニタ
３０に表示される縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび横荷重
Ｆｃの数値およびそれらの時間変化を同時表示したグラ
フを観察する。
をサンプルホルダ２で保持する。 （２）サンプルＳの表面から破壊強度を調べたい界面ま
でに存在する界面の数（表面も１つの界面に数える）を
縦荷重谷数として設定する。例えばサンプルＳが鉄板上
に第１塗料層〜第４塗料層を順に積層した４層塗装鉄板
であり、第２塗料層と第３塗料層の界面の強さを調べた
い場合、“３”を縦荷重谷数として設定する。 （３）前記切込深さ制御部３０ｍは、縦送りモータ１１
および縦送りボールネジ１０により縦スライドウエイト
４を第１方向ｄ１に移動させ、それにより縦荷重スライ
ドウエイト６を第１方向ｄ１に移動させ、これにより切
削刃７をサンプルＳに食い込ませる。 （４）横送りモータ９および横送りボールネジ８により
横スライドウエイト３を第２方向ｄ２に移動させ、それ
により切削刃７を第２方向ｄ２に移動させる。 （５）設定された縦荷重谷数になるまで上記（３）
（４）を継続し、設定された縦荷重谷数になったら、前
記第１または第２の動作手順と同様に切込深さＤを制御
しながら上記（４）を継続し、その過程においてモニタ
３０に表示される縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび横荷重
Ｆｃの数値およびそれらの時間変化を同時表示したグラ
フを観察する。
【００２６】−第４の動作手順− （１）サンプルＳの表面が鉛直になる姿勢でサンプルＳ
をサンプルホルダ２で保持する。 （２）サンプルＳの表面から破壊強度を調べたい界面ま
での深さを切込深さとして設定する。 （３）前記切込深さ制御部３０ｍは、縦送りモータ１１
および縦送りボールネジ１０により縦スライドウエイト
４を第１方向ｄ１に移動させ、それにより縦荷重スライ
ドウエイト６を第１方向ｄ１に移動させ、これにより切
削刃７を設定された切込深さまでサンプルＳに食い込ま
せる。 （４）横送りモータ９および横送りボールネジ８により
横スライドウエイト３を第２方向ｄ２に移動させ、それ
により切削刃７を第２方向ｄ２に移動させる。 （５）設定された切込深さを維持するように切込深さＤ
を制御しながら上記（４）を継続し、その過程において
モニタ３０に表示される縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび
横荷重Ｆｃの数値およびそれらの時間変化を同時表示し
たグラフを観察する。
をサンプルホルダ２で保持する。 （２）サンプルＳの表面から破壊強度を調べたい界面ま
での深さを切込深さとして設定する。 （３）前記切込深さ制御部３０ｍは、縦送りモータ１１
および縦送りボールネジ１０により縦スライドウエイト
４を第１方向ｄ１に移動させ、それにより縦荷重スライ
ドウエイト６を第１方向ｄ１に移動させ、これにより切
削刃７を設定された切込深さまでサンプルＳに食い込ま
せる。 （４）横送りモータ９および横送りボールネジ８により
横スライドウエイト３を第２方向ｄ２に移動させ、それ
により切削刃７を第２方向ｄ２に移動させる。 （５）設定された切込深さを維持するように切込深さＤ
を制御しながら上記（４）を継続し、その過程において
モニタ３０に表示される縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび
横荷重Ｆｃの数値およびそれらの時間変化を同時表示し
たグラフを観察する。
【００２７】以上の積層構造破壊強度評価装置１００に
よれば、次の効果が得られる。 （１）サンプルＳの積層構造の破壊強度を評価する尺度
が得られる。 （２）積層構造の密着強度が大きい場合でも評価可能で
ある。 （３）界面が判然としない場合でも評価可能である。 （４）縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび横荷重Ｆｃの相関
関係を的確に把握できる。 （５）切削刃７はサンプルＳに対して常に水平方向から
アクセスするので、切削刃７などの重量がサンプルＳに
かからず、カウンター荷重を加えるためのユニットバラ
ンス装置を必要としない利点がある。
よれば、次の効果が得られる。 （１）サンプルＳの積層構造の破壊強度を評価する尺度
が得られる。 （２）積層構造の密着強度が大きい場合でも評価可能で
ある。 （３）界面が判然としない場合でも評価可能である。 （４）縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび横荷重Ｆｃの相関
関係を的確に把握できる。 （５）切削刃７はサンプルＳに対して常に水平方向から
アクセスするので、切削刃７などの重量がサンプルＳに
かからず、カウンター荷重を加えるためのユニットバラ
ンス装置を必要としない利点がある。
【００２８】
【発明の効果】本発明の積層構造破壊強度評価方法によ
れば、上層と下層とを持つ積層構造の破壊強度を評価す
るための新たな尺度が与えられる。例えば、自動車塗膜
や筐体塗膜の強度の評価などに有用である。
れば、上層と下層とを持つ積層構造の破壊強度を評価す
るための新たな尺度が与えられる。例えば、自動車塗膜
や筐体塗膜の強度の評価などに有用である。
【図１】本発明の一実施形態にかかる積層構造破壊強度
評価装置の正面図である。
評価装置の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる積層構造破壊強度
評価装置の上面図である。
評価装置の上面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる積層構造破壊強度
評価装置の右側面図である。
評価装置の右側面図である。
【図４】剥離が止まっている状態を示す切削部分の拡大
断面図である。
断面図である。
【図５】剥離亀裂が一気に入った状態を示す切削部分の
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図６】縦荷重Ｆｖ，切込深さＤおよび横荷重Ｆｃの時
間変化を示すグラフである。
間変化を示すグラフである。
１ 基台 ２ サンプルホルダ ３ 横スライドウェイ ４ 縦スライドウェイ ５ 横荷重スライドウェイ ６ 縦荷重スライドウェイ ７ 切削刃 ９ 横送りモータ １１ 縦送りモータ １２ 縦荷重ロードセル １３ 変位計 １４ 横荷重ロードセル ２０ サンプル切削装置 ３０ 解析表示装置 ４０ モニタ ５０ 入力部 ６０ プリンタ １００ 積層構造破壊強度評価装置 Ｓ サンプル ｄ１ 第１方向 ｄ２ 第２方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大竹 昌一 山形県東置賜郡高畠町大字高畠字源福寺 2752 メコン株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 切削刃の刃先を上層内に侵入させ、切削
片が刃先に残っている状態を保つように刃先の深さを制
御しながら、下層との界面より少し上層側の深さで界面
に略平行に切削刃を移動し、切削刃にかかる界面に略平
行な方向の力を測定することを特徴とする積層構造破壊
強度評価方法。 - 【請求項２】 切削刃の刃先を上層内に侵入させながら
下層との界面に略平行に切削刃を移動し、切削刃にかか
る界面に略平行な方向の力を測定し、該力が増加と減少
とを交互に繰り返す状態を保つように刃先の深さを制御
しながら、界面より少し上層側の深さで界面に略平行に
切削刃を移動し、切削刃にかかる界面に略平行な方向の
力を測定することを特徴とする積層構造破壊強度評価方
法。 - 【請求項３】 切削刃にかかる界面に略平行な方向の
力、切削刃にかかる界面に略垂直な方向の力および刃先
の深さの時間変化をグラフ化することを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の積層構造破壊強度評価方
法。 - 【請求項４】 切削刃の刃先の深さを制御するために深
さ方向に刃先を動かす単位量を２μｍ以下とすることを
特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の積
層構造破壊強度評価方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000396343A JP4061524B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 積層構造破壊強度評価方法 |
| EP01310871A EP1219949A3 (en) | 2000-12-27 | 2001-12-24 | Method and apparatus for layered structure breaking strength estimation |
| US10/033,434 US6792812B2 (en) | 2000-12-27 | 2001-12-26 | Method and apparatus for layered structure breaking strength estimation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000396343A JP4061524B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 積層構造破壊強度評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002195938A true JP2002195938A (ja) | 2002-07-10 |
| JP4061524B2 JP4061524B2 (ja) | 2008-03-19 |
Family
ID=18861655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000396343A Expired - Lifetime JP4061524B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 積層構造破壊強度評価方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6792812B2 (ja) |
| EP (1) | EP1219949A3 (ja) |
| JP (1) | JP4061524B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010002279A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Toyota Motor Corp | 破壊強度測定方法 |
| JP2012242248A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Kobe Steel Ltd | 密着性評価方法 |
| JP2018025518A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 学校法人 芝浦工業大学 | 材料の変形特性値を測定する方法 |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| US20040050152A1 (en) * | 2002-09-12 | 2004-03-18 | King Rex M. | Apparatus for measuring adhesion of gelled polymers |
| DE102005057994A1 (de) * | 2005-12-05 | 2007-06-06 | Süss Microtec Lithography Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Bondfestigkeit gebondeter Wafer |
| DE102008041133A1 (de) * | 2008-08-08 | 2010-02-11 | Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Bindungsfestigkeit in einem Verbundwerkstoff |
| WO2024097520A1 (en) * | 2022-11-01 | 2024-05-10 | Dow Global Technologies Llc | Scrape testing device to characterize sample formulations |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0726908B2 (ja) * | 1988-01-25 | 1995-03-29 | 三菱電機株式会社 | 塗膜付着強度又は剪断強度測定装置 |
| US5101655A (en) * | 1990-06-29 | 1992-04-07 | Harvard Industries-The Kingston Warren Corp. | Apparatus and method for weatherstrip wear testing |
| JP2866227B2 (ja) * | 1991-09-19 | 1999-03-08 | 大日本プラスチックス株式会社 | 材料強度測定装置 |
| US5546797A (en) * | 1995-04-11 | 1996-08-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Constant-depth scratch test for the quantification of interfacial shear strength at film-substrate interfaces |
| US6050139A (en) * | 1998-04-07 | 2000-04-18 | S. D. Warren Services Company | Devices and methods for testing tack uniformity of a coating on a substrate |
| JP3273026B2 (ja) * | 1998-09-02 | 2002-04-08 | 株式会社ミツトヨ | 表面追従型測定機 |
-
2000
- 2000-12-27 JP JP2000396343A patent/JP4061524B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-12-24 EP EP01310871A patent/EP1219949A3/en not_active Withdrawn
- 2001-12-26 US US10/033,434 patent/US6792812B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010002279A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Toyota Motor Corp | 破壊強度測定方法 |
| JP2012242248A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Kobe Steel Ltd | 密着性評価方法 |
| JP2018025518A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 学校法人 芝浦工業大学 | 材料の変形特性値を測定する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4061524B2 (ja) | 2008-03-19 |
| US6792812B2 (en) | 2004-09-21 |
| EP1219949A3 (en) | 2004-01-28 |
| US20020095996A1 (en) | 2002-07-25 |
| EP1219949A2 (en) | 2002-07-03 |
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