JP7280117B2

JP7280117B2 - アイゾット衝撃試験方法

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Publication number: JP7280117B2
Application number: JP2019102823A
Authority: JP
Inventors: 幸夫阿部; 拓也小山; 健次郎山本
Original assignee: 日鉄神鋼建材株式会社
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2039-05-31
Also published as: JP2020197417A

Description

本発明は、アイゾット衝撃試験装置において試験片に衝撃を与えて試験片の衝撃強度を測定するアイゾット衝撃試験方法に関するものである。

従来より、高速道路脇には、遮音効果を有する防音壁として透光板が設置されている。透光板を採用する際の要求性能として、音響性能、耐風圧性能、耐候性能、耐衝撃性能、耐燃性能、走行視環境性能、耐飛び石性能がある。この内、耐候性能以外はすべて、初期性能に関わるものであり、経年後の残存性能に着目していない。また、耐候性能についても、例えばJIS K 7350-2「プラスチック－実験室光源による暴露試験方法－第２部：キセノンアークランプ」に準拠した5000時間照射により、紫外線に起因する黄色度、全光線透過率、曇価の変化量を測定して、透光板の透光性能を確認しているのみであり、それ以外の項目、とくに強度面について、経年後の残存性能に着目した要求性能は規定されていない。

透光板の材料としては、ポリカーボネート板（以下、ポリカ板と称す）、アクリル板など、樹脂系の材料が一般的に用いられている。このような樹脂系の材料の弱点は、太陽光に含まれる紫外線、特に３００～４００ｎｍの波長を有する光により経年劣化が生じ、機械特性（強度、伸び、衝撃強度等）が低下することである。劣化した透光板を放置しておくと、車両が衝突した場合に透光板材料が飛散し、近隣住民や家屋、並びに、走行車両等に危険を及ぼすリスクが高くなる。そのため、屋外に設置された透光板の強度、即ち劣化の程度を正確に把握し、あるいは予測することは、安全管理上の急務であるといえる。

樹脂系の材料による組成物の衝撃強度を測定する場合、樹脂系の材料による試験片を用意した上で、衝撃試験機により破壊試験が行われることが一般的である。この破壊試験の一つとして、アイゾット衝撃試験があり、ＪＩＳＫ７１１０の規定に準じて行われる。例えば特許文献１には、幅が１０ｍｍであるノッチ付きの試験片を用い、打撃方向をエッジワイズとする試験方法が提案されている。この試験方法により、特許文献１では、樹脂材料の耐衝撃性が確認できたと認識されている。また、特許文献２には、幅が１２．８ｍｍであるノッチ付きの試験片を用い、打撃方向をエッジワイズとする試験方法が提案されている。この試験方法により、特許文献２では、樹脂材料の強度が高いことが確認できたと認識されている。

特開２０１１－２０２２８８号公報特開２００４－１８６２９号公報

ところで、ＪＩＳ規格によれば、試験片の幅を約１０ｍｍとし、試験片にノッチを形成し、打撃方向をエッジワイズとすることが推奨されている。ＪＩＳ規格でこれら３つの条件が推奨されている以上、アイゾット衝撃試験を行う技術者にとってはこれらの条件に即して試験を行うことが当然のことと理解されており、１つでも条件を変更することは、正確な試験結果が得られないものと判断される。事実、先の特許文献１、２でも、この推奨された条件に基づいて試験が行われていることが確認できる。

しかしながら、推奨された条件に基づいて行った試験結果は、必ずしも十分に信頼できるものでは無かった。本発明者らがアイゾット衝撃試験機を使用して行った破壊試験では、複数個の試験片を用いて複数の試験結果が得られたが、これらの試験データを整理したところ、測定された値に対してバラツキが大きく、経年劣化の有無を評価できない問題点が生じた。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、試験結果の値にバラツキがあったとしても、透光板の衝撃強度に対する経年劣化の有無を精度良く評価することができるアイゾット衝撃試験方法及びアイゾット衝撃試験装置を提供することにある。

本発明者らは、上述した問題点を解決するために、１５ｍｍ以上の幅を有しノッチが形成されていない試験片を設置部に設置する試験片設置工程と、試験片設置工程で設置された試験片を、試験片の幅方向と直交するフラットワイズ方向でハンマーにより打撃して試験片に衝撃エネルギーを与える打撃工程とを有するアイゾット衝撃試験方法を発明した。

第１発明に係るアイゾット衝撃試験方法は、試験片を設置する設置部と回転軸を中心に回転し前記試験片を打撃するハンマーとを有するアイゾット衝撃試験装置を利用して前記ハンマーにより打撃された前記試験片の吸収エネルギーを測定するアイゾット衝撃試験方法において、１５ｍｍ以上の幅を有しノッチが形成されていない試験片を前記設置部に設置する試験片設置工程と、前記試験片設置工程で設置された前記試験片を、前記試験片の幅方向と直交するフラットワイズ方向で前記ハンマーにより打撃して前記試験片に衝撃エネルギーを与えると共に、前記試験片に与える衝撃エネルギーを段階的に増加させる打撃工程と、前記打撃工程で前記試験片に与えられた衝撃エネルギー及び打撃された前記試験片の吸収エネルギーを測定するエネルギー測定工程と、前記エネルギー測定工程で測定された前記衝撃エネルギー及び前記吸収エネルギーとを比較する比較工程と、前記比較工程における比較結果に基づいて前記試験片の未破壊から破壊に移行する際の吸収エネルギーを演算する演算工程と、を有することを特徴とする。

第２発明に係るアイゾット衝撃試験方法は、第１発明において、前記打撃工程では、前記試験片に対する前記ハンマーの回転角度を増加させることにより前記試験片に与える衝撃エネルギーを段階的に増加させることを特徴とする。

第３発明に係るアイゾット衝撃試験方法は、第２発明において、前記打撃工程では、前記試験片が破壊するまで前記試験片に対する前記ハンマーの回転角度を増加させることを
特徴とする。

第４発明に係るアイゾット衝撃試験方法は、試験片を設置する設置部と回転軸を中心に回転し前記試験片を打撃するハンマーとを有するアイゾット衝撃試験装置を利用して前記ハンマーにより打撃された前記試験片の吸収エネルギーを測定するアイゾット衝撃試験方法において、１５ｍｍ以上の幅を有しノッチが形成されていない試験片を前記設置部に設置する試験片設置工程と、前記試験片設置工程で設置された前記試験片を、前記試験片の幅方向と直交するフラットワイズ方向で前記ハンマーにより打撃して前記試験片に衝撃エネルギーを与える打撃工程と、促進暴露前の試験片の第１吸収エネルギーと促進暴露後の試験片の第２吸収エネルギーとを測定する吸収エネルギー測定工程と、前記吸収エネルギー測定工程で測定された前記第１吸収エネルギーと前記第２吸収エネルギーとを比較することにより前記試験片の劣化度を判断する劣化度判断工程と、を有し、前記吸収エネルギー測定工程では、複数の試験片の第１吸収エネルギー及び第２吸収エネルギーの平均値と標準偏差を算出し、前記劣化度判断工程では、前記算出された平均値と標準偏差に基づいて前記試験片の劣化度を判断することを特徴とする。

第５発明に係るアイゾット衝撃試験方法は、第４発明において、前記促進暴露後の試験片を、所定期間の太陽光の放射露光量の累積値を促進耐候性試験機に用いる光源の放射照度で除すことにより求められた促進暴露時間を照射することにより得ることを特徴とする。

第６発明に係るアイゾット衝撃試験方法は、第５発明において、前記促進耐候性試験機の光源から少なくとも３００～４００ｎｍの波長を有する光を照射することにより前記促進暴露後の試験片を得ることを特徴とする。

第７発明に係るアイゾット衝撃試験方法は、第６発明において、前記促進暴露後の試験片を、所定期間の太陽光の３００～４００ｎｍの波長の放射露光量の累積値を促進耐候性試験機に用いる光源の３００～４００ｎｍの波長の放射照度で除すことにより求められた促進暴露時間を照射することにより得ることを特徴とする。

第８発明に係るアイゾット衝撃試験方法は、第５発明～第７発明の何れかにおいて、前記促進耐候性試験機の光源をキセノン系のランプとすることを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、１５ｍｍ以上の幅を有しノッチが形成されていない試験片を用いてアイゾット衝撃試験を行うため、従来の試験片により得られる試験結果と比較して大きな吸収エネルギー値が得られ、試験結果にバラツキがあってもバラツキの影響を除去して、透光板の衝撃強度に対する経年劣化の有無を精度良く評価することができる。

また、本発明は、試験片の幅方向を打撃面とするフラットワイズ方向で衝撃エネルギーを与えるため、走行車両の積荷が透光板に当たることを模擬した、すなわち、実際の使用に即した試験結果を得ることができる。

本発明が適用されるアイゾット衝撃試験装置の全体図である。アイゾット衝撃試験装置のブロック図である。試験片の劣化度を判断するための手順を示すフローチャートである。試験片の打撃方向を示す図であり、（ａ）がフラットワイズ方向、（ｂ）がエッジワイズ方向である。本実施形態で使用した試験片を破壊した場合の試験結果を示す図である。比較例で使用した試験片を破壊した場合の試験結果を示す図である。

＜アイゾット衝撃試験装置＞
図１に、アイゾット衝撃試験装置１の全体図を示す。アイゾット衝撃試験装置１は、基台１１と、基台１１上に設けられる試験片設置部１２と、基台１１から上方に延びる支柱１３と、支柱１３の上端に設けられる回転軸１４と、回転軸１４を中心に取り付けられる目盛板１５及び指針１６と、回転軸１４を中心に回動するハンマー２０とを有して構成されている。

試験片設置部１２は、試験片Ａが設置される設置部として機能する。試験片設置部１２は、例えば固定部１２ａと可動部１２ｂの２つの部材で構成され、可動部１２ｂが固定部１２ａに対して相対的に移動することにより、異なる大きさの試験片Ａを片持ちばり状態で固定することができるように構成されている。なお、ＪＩＳＫ７１１０に規定されているように、アイゾット衝撃試験では、長さ約８０ｍｍ、幅約１０ｍｍ、厚さ約４ｍｍのサイズの試験片Ａを使用することが推奨されている。また、試験片Ａには、半径約０．２５ｍｍ、約４５°のＶノッチを形成することが推奨されている。なお、試験片Ａに形成されたノッチは、試験片Ａが破壊し易くなるよう、破壊を誘導するために形成されたものである。

支柱１３の上端には、回転軸１４が設けられ、支柱１３はこの回転軸１４を中心にハンマー２０を回動可能に支持する。ハンマー２０の持上げ角度αは、目盛板１５の指針１６を参照して求められる。なお、アイゾット衝撃試験では、ハンマーの持上げ角度αを約１５０°に固定して試験を行うことが一般的である。

ハンマー２０は、腕部２１と、打撃部２２を有する。腕部２１は、回転軸１４を中心に回動する。腕部２１の先端に設けられる打撃部２２は、試験片設置部１２に設置された試験片Ａを打撃する。なお、打撃部２２は、試験片Ａを繰り返し打撃するに耐え得るだけの強度と剛性を有するように構成されている。

アイゾット衝撃試験装置１を使用して試験をする際には、先ず試験片Ａに衝撃エネルギーを与えるために、持上げ角度αで規定される位置（持上げ位置）までハンマー２０を持上げる。次いで、ハンマー２０を解放し、打撃部２２が試験片Ａを打撃するようにする。試験片Ａが破壊しない場合には、ハンマー２０は試験片Ａが設置されている位置で回転が停止する。一方、試験片Ａが破壊した場合には、ハンマー２０は支柱１３を挟んで腕部２１が持上げ位置とは反対側の振上がり角度βで規定される位置（振上がり位置）までハンマー２０が振上げられる。後述するように、破壊時の吸収エネルギーは、腕部２１が振上がり位置まで持上げられたときの振上がり角度βを基に測定される。

なお、以下の説明のように、ハンマー２０の持上げ角度α及び振上がり角度βの計測、衝撃エネルギー及び吸収エネルギーの測定等の各種測定・演算処理は、アイゾット衝撃試験装置１により自動的に行われることでもよい。

また、アイゾット衝撃試験装置１のハンマー２０の持上げ角度αの設定と解放、衝撃エネルギーの計測を手動で行っても良いし、自動で行うようにしてもよい。なお、以下の説明では、これらの処理を自動で行う場合の例について説明する。

アイゾット衝撃試験装置１の制御構成を図２に示す。アイゾット衝撃試験装置１は、制御部３０と、メモリ３１と、入力部３２と、角度設定部３３と、演算部３４と、出力部３５とを有する。メモリ３１及び入力部３２はそれぞれ制御部３０に接続される。また、角度設定部３３と、演算部３４と、出力部３５もそれぞれ制御部３０に接続される。

制御部３０は、例えばマイクロコンピュータ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）により形成された演算処理装置であり、角度設定部３３、演算部３４、出力部３５等の、各部の動作制御を行う。

メモリ３１は、制御部３０が各種制御で用いるＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰ－ＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性メモリ等の記憶領域を総括的に示している。

入力部３２は、アイゾット衝撃試験装置１を操作する者が操作入力を行う部位とされ、例えば持上げ角度αのような測定条件を入力するための部位である。持上げ角度αの情報は、制御部３０に送られる。入力部３２は、タッチパネルにより構成されていてもよく、あるいは操作キーや、リモートコントローラ等により構成されていてもよい。

角度設定部３３は、試験片Ａに与えるために必要とされる打撃エネルギーに応じて、ハンマー２０の持上げ角度αを設定する。具体的には、角度設定部３３は、制御部３０から送られた持上げ角度αの情報を基に、ハンマー２０の持上げ角度αを設定する。また、必要とされる衝撃エネルギーが変更された場合には、角度設定部３３は変更後の持上げ角度αを設定する。なお、持上げ角度αは０°～１８０°の範囲内で設定される。

演算部３４は、例えば角度設定部３３により設定された持上げ角度α及び振上がり角度βに基づき、吸収エネルギーを算出する。また、演算部３４は、持上げ位置を基準にハンマー２０の衝撃エネルギーを算出する。

出力部３５は、例えば液晶パネルにより構成され、入力部３２を介して入力された各種データや演算部３４による演算結果が表示されるように構成されている。具体的には、出力部３５は試験片Ａのデータ、振上がり角度β、算出された衝撃エネルギー、吸収エネルギー等の各種データを表示する。

次に、本実施形態におけるアイゾット衝撃試験装置１の処理手順の一例について説明する。図３は、アイゾット衝撃試験装置１の制御部３０が実行する各種工程を示すフローチャートである。

＜試験片設置工程：Ｓ１１０＞
アイゾット衝撃試験を開始するために、操作者はアイゾット衝撃試験装置１の設置部に試験片Ａを設置する。具体的には、図４（ａ）に示すように、アイゾット衝撃試験装置１を操作する者は、固定部１２ａと可動部１２ｂの間に試験片Ａを設置し、固定部１２ａに対して可動部１２ｂを近接させることにより試験片Ａの片側を挟んで基台１１に固定する。

図４（ａ）に示すように、本実施形態で用いる試験片Ａは略矩形状に形成され、高さ方向、幅方向、厚み方向の寸法はそれぞれ８０ｍｍ程度、２０ｍｍ程度、５ｍｍ程度であり、厚み方向よりも幅方向が大きくなっている。また、試験片Ａにはノッチが形成されていない。また、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、打撃方向は、試験片Ａの幅方向と直交する方向をハンマー２０で打撃するフラットワイズ方向である。即ち、試験片Ａの面積が一番広い面をハンマーが打撃する。打撃方向をフラットワイズ方向とするのは、実際の使用において、衝撃はフラットワイズ方向に与えられるため、これを考慮したことによる。

＜角度情報取得工程：Ｓ１２０＞
角度設定部３３は、入力部３２から入力された情報に基づき、設定すべきハンマー２０の持上げ角度αを設定する。また、本実施形態では、試験片Ａに与える衝撃エネルギーを段階的に増加させるため、角度設定部３３は、変更後のハンマー２０の回転角度（持上げ角度α）を増加させる。さらに、角度設定部３３は、試験片Ａが破壊するまで、ハンマー２０の回転角度を増加させるようにしてもよい。

＜打撃工程：Ｓ１３０＞
ハンマー２０が試験片Ａを打撃する。ここでは、角度設定部３３により設定されたハンマー２０の持上げ角度αに基づいて、制御部３０が図示しない駆動部を駆動させてハンマー２０を持ち上げるとともに、持上げ位置からハンマー２０を解放することによりフラットワイズ方向での試験片Ａの打撃を行う。

＜エネルギー測定工程：Ｓ１４０＞
次いで、演算部３４は、衝撃エネルギー及び吸収エネルギーを測定する。具体的には、演算部３４は、ハンマー２０を振り下ろす前の位置エネルギーとしての衝撃エネルギーを下記の（式１）に基づいて算出する。また、演算部３４は、試験片Ａを破壊するのに要したエネルギーである吸収エネルギーを下記の（式２）に基づいて算出する。

衝撃エネルギーE= WR（１－cosα）・・・（式１）
但し、
E：衝撃エネルギー(J)[kgf・cm]
WR：ハンマーの回転軸の周りのモーメント(N・m)[kgf・cm]
α：ハンマーの持上げ角度（°）

吸収エネルギーE＝WR（cosβ－cosα）－L・・・（式２）
但し、
E：吸収エネルギー(J)[kgf・cm]
WR：ハンマーの回転軸の周りのモーメント(N・m)[kgf・cm]
α：ハンマーの持上げ角度（°）
β：試験片破断後のハンマーの振上がり角度（°）
L：衝撃試験時のエネルギー損失(J)[kgf・cm]

＜試験片破壊判定工程：Ｓ１５０＞
次いで、制御部３０は、ハンマー２０により試験片Ａが破壊されたかどうかを判定する。なお、試験片Ａが破壊されたかどうかは、例えば、ハンマー２０が試験片Ａの設置されている位置を越えて振上がり位置側に振り切ったかどうかに基づいて判断されればよい。即ち、ハンマー２０がアイゾット衝撃試験装置１の中心部（図中一点鎖線）よりも振上がり位置側に回転したかどうかに基づいて判断されればよい。

＜破壊回数カウント工程：Ｓ１６０＞
次いで、制御部３０は、試験片Ａの破壊回数が所定値に達したかどうか判定する。即ち、制御部３０は特定の個数（例えば５個）の試験片Ａが連続して破壊されたかどうか判定する。例えば１回（１個）のみの破壊により試験片Ａが破壊されたとして試験を終了したとしても、本来は破壊に至るだけの衝撃エネルギーが得られていないにも拘わらず、誤差により試験片Ａが破壊されただけのこともある。そこで、十分に信頼性が得られるだけの回数を確保するためには、一定の個数以上の試験片Ａの破壊を条件とすればよい。試験片Ａの破壊回数が所定の回数に満たない場合には、Ｓ１２０に戻り角度設定部３３はハンマー２０の持上げ角度αを増加させる。一方、試験片Ａの破壊回数が所定の回数以上となった場合には、制御部３０は、信頼できるデータが得られたと判断し、破壊試験を終了するために処理をＳ１７０に進める。

＜演算工程：Ｓ１７０＞
演算部３４は、算出された衝撃エネルギー及び吸収エネルギーを比較し、比較結果により試験片Ａの未破壊から破壊に移行する際の吸収エネルギーを演算する。具体的には、演算部３４は、後述の図５の点Ｑでの吸収エネルギーを算出する。

上記の処理手順により実行された、本実施形態によるアイゾット衝撃試験の結果を図５に示す。図５において、衝撃エネルギーの値を横軸に取り、吸収エネルギーの値を縦軸に取り、更に与えられた衝撃エネルギーの値と得られた吸収エネルギーの値がそれぞれグラフ上に表されている。試験片Ａの破壊前は、衝撃エネルギーが増加するに連れて吸収エネルギーが増加する関係を示す直線が得られた。これは、試験片Ａに与えられた衝撃エネルギーが全て試験片Ａに吸収されたということを意味している。

一方、試験片Ａの破壊後は、試験片Ａに与えられる衝撃エネルギーを増加させても、吸収エネルギーは増加しなかった。具体的には、吸収エネルギーが８Ｊを超えた辺りを境に、衝撃エネルギーを１０Ｊ、１２Ｊと段階的に増加させても、吸収エネルギーはほぼ一定の値を示し続けた。更に、試験片Ａに１４Ｊ程度の衝撃エネルギーを３回与えた場合の吸収エネルギーが８．１０Ｊ、８．４５Ｊ、８．６５Ｊという結果が得られた。吸収エネルギーの誤差の範囲が０．５Ｊ程度に収まったため、バラツキの影響を無視できるものとして破壊試験を終了した。なお、破壊試験を終了するタイミングとしては、最初に試験片Ａが破壊した場合の吸収エネルギーの値と次に試験片Ａが破壊した場合の吸収エネルギーの値が複数回所定値以内となった場合、または、試験片Aに与える衝撃エネルギーを一定とし、複数回に亘り試験片Ａを破壊した場合に得られた吸収エネルギーの誤差が所定値以内となった場合等が挙げられる。

更に、試験片Ａが未破壊の状態で得られる複数の吸収エネルギーの値を結んだ直線（図５中の破線）と、破壊後の状態で得られる複数の吸収エネルギーの値を結んだ直線（図５中の実線）との交点（図中点Ｑ）は、未破壊から破壊に移行する際の変曲点として未破壊と破壊の臨界値を示す。未破壊から破壊に移行するこの点Ｑの吸収エネルギーを求めることで、試験片Ａの吸収エネルギーを精度良く求めることができる。

本実施形態では、従来の試験片Ａと異なり、試験片Ａの幅を２０ｍｍとし、試験片Ａにはノッチが形成されていない。この条件で発明者らが試験を行った結果、破壊に至るまでに従来の試験片Ａよりも大きな衝撃エネルギーが必要とされることが判った。更に、本実施形態では試験片Ａの打撃方向をフラットワイズ方向とした。即ち、アイゾット衝撃試験装置１により試験する際に推奨されている３つの条件全て変更することにより、試験片Ａが破壊される際に必要とされる吸収エネルギーを大きな値とすることができた。このように、本実施形態では、試験結果にバラツキが生じたとしても、得られる吸収エネルギーをバラツキに比して十分に大きな値（例えば図５の場合８Ｊ程度）とすることにより、バラツキを誤差として扱うことができる。

更に、本実施形態では、ハンマー２０の持上げ角度αを徐々に増加させることとしている。このような構成により、例えば試験片Ａが破壊した後の吸収エネルギーの値が一定の値の範囲内とならない場合、すなわち、破壊した後、衝撃エネルギーをさらに上げた際、図５の実線のようにほぼ一定の吸収エネルギーを示さず、吸収エネルギーが大きく変動する場合であっても、未破壊から破壊に移行する点Ｑの吸収エネルギーで評価することにより、本実施形態のアイゾット衝撃試験装置１により得られた試験結果の信頼性を高めることができる。このような評価手法は、次に述べる促進暴露試験により得られる試験片Ａの劣化度を評価する際、破壊後の吸収エネルギーが与えた衝撃エネルギーにより変わってしまう場合に有効である。

一方、比較例によるアイゾット衝撃試験の試験手法を図４（ｂ）に示す。比較例で用いる試験片Ａは略矩形状に形成され、高さ方向、幅方向、厚み方向の寸法はそれぞれ８０ｍｍ程度、１０ｍｍ程度、５ｍｍ程度であり、厚み方向よりも幅方向が大きくなっている。また、試験片Ａにはハンマー２０により打撃される面にノッチが形成されている。このような試験片Ａを５個用いて、エッジワイズ方向、即ち試験片Ａの幅方向に沿った方向を打撃方向として、衝撃試験を５回行った。５回とも試験片Ａは破壊されたという試験結果が得られ、破壊時の各試験片Ａの吸収エネルギーは図６に示す通りである。ハンマー２０の持上げ角度αが約１５０°で固定であるため、試験片Ａに与えられる衝撃エネルギーの値はほぼ一定であるにも拘わらず、吸収エネルギーの最大値は０．４０Ｊであり、吸収エネルギーの最小値は０．１３Ｊと、かなりの幅を示した。また、５回の吸収エネルギーの平均値は、０．３３Ｊであった。試験結果からも分かるように、各回に得られる吸収エネルギーの値の差が大きく、吸収エネルギーの最大値と最小値の差（０．２７Ｊ）が平均値（０．３３Ｊ）とほぼ同程度であり、バラツキの影響を取り除くことができず、試験結果は信頼するに値しないものであった。

このように、比較例では、試験結果に最大で０．２７Ｊのバラツキが生じる上に、吸収エネルギー自体が小さな値（平均値で０．３３Ｊ）であるため、バラツキを誤差として扱うことが難しい。即ち、吸収エネルギーとの比較においてバラツキが許容範囲を超えていることから、破壊時の吸収エネルギーを精度良く測定することができず、測定結果は信頼性の低いものであった。一方、本実施形態では、同じ衝撃エネルギーを与えた場合に、最大で０．５Ｊ程度バラツキ（８．６５Ｊ－８．１０Ｊ）が生じたが、吸収エネルギー自体が８Ｊ程度と大きな値であるため、バラツキを誤差として扱うことができる。即ち、吸収エネルギーとの比較においてバラツキが許容範囲内であることから、破壊時の吸収エネルギーを精度良く測定することができ、測定結果の信頼性を高めることができた。

＜促進暴露試験＞
ところで、本発明のアイゾット衝撃試験装置１は、試験片Ａの種類に依らず試験片Ａの破壊に関して信頼性のある試験結果が得られるものである。例えば、屋外に設置される樹脂製の透光板は、太陽光に含まれる紫外線により劣化することが知られているが、経年劣化の程度（残存性能）はこれまで十分に検討されてこなかった。そこで、実際に屋外に設置される透光板の経年劣化を評価するため、促進耐候性試験を経た促進暴露後の試験片Ａを対象に衝撃試験を行う場合について説明する。

先ず、促進暴露後の試験片Ａを得るためには、促進耐候性試験機により太陽光が所定の期間照射された状態の試験片Ａを人工的に作り出す。促進耐候性試験機では、太陽光の照度分布に比較的近い照度分布を示す人工光源として用いられるキセノン系のランプを試験片Ａに所定時間照射する。具体的には、キセノン系のランプにより少なくとも３００～４００ｎｍの波長を含む太陽光を人工的に作り出し、この光を試験片Ａに照射することにより、経年後の試験片Ａを作り出した。また、太陽光の放射露光量の累積値をキセノン系のランプの時間当たりの放射照度で除すことにより、試験片Ａに照射する照射時間が求められる。なお、キセノン系のランプから照射される光は、３００～４００ｎｍの波長を有する光であることが好ましい。この範囲の波長を有する光を用いることで、太陽光、とりわけ太陽光に含まれる紫外線の影響を精度良く評価することができる。

次いで、アイゾット衝撃試験装置１により、先に本実施形態と同様の衝撃試験を行う。具体的には、促進暴露前の試験片Ａの吸収エネルギー（第１吸収エネルギー）と、促進暴露後の試験片Ａの吸収エネルギー（第２吸収エネルギー）を求める。すなわち、未使用の状態の試験片Ａの第１吸収エネルギーと、経年後の試験片Ａの第２吸収エネルギーを求める。そして、第１吸収エネルギーと第２吸収エネルギーを比較することにより、試験片Ａの劣化度を判断する。

促進暴露後の試験片Ａが、促進暴露前の試験片Ａよりも衝撃強度が低下していた場合、促進暴露前の試験片Ａよりも低い衝撃エネルギーにより破壊される。具体的には、図５中の一点鎖線で示すように、促進暴露後の試験片Ａの破壊時の吸収エネルギーが、例えば６Ｊ程度にまで減少する。このとき促進暴露前の試験片Ａの破壊時の吸収エネルギー（約８Ｊ）と比較すると、２Ｊ程度の減少幅であり、バラツキの範囲（０．５Ｊ程度）を大幅に上回る値で大きく減少していることから、有意な劣化が生じていたと判断することができる。すなわち、試験片Ａが劣化しているかどうかの判断は、促進暴露前後の吸収エネルギーの低下の値がバラツキの範囲を越えて低下していれば劣化していると判断されるが、促進暴露前後の吸収エネルギーの低下した幅が所定値（例えば１Ｊ等）を越えて低下しているかどうかにより判断してもよい。

更に、劣化度の評価を更に精度良くするため、複数の試験片Ａの第１吸収エネルギー及び第２吸収エネルギーの平均値と標準偏差を算出し、この平均値と標準偏差に基づいて試験片Ａの劣化度を判断してもよい。このような、得られた試験結果のバラツキを評価する際に使用される公知の統計的手法は、試験片Ａの劣化度を評価する際にも有効である。

このように、実際の使用環境、例えば高速道路脇や、鉄道の線路脇に設置される防音壁に使用される透光板が経年劣化するのかどうか、促進暴露させた試験片Ａを人工的に創り出し、この試験片Ａを対象に本実施形態のアイゾット衝撃試験装置１を使用して劣化度を判断することにより、経年後の劣化の有無を精度よく評価することができる。

なお本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、ハンマーの回転角度を増加させることにより試験片Ａに与える衝撃エネルギーを増加させることとしたが、ハンマーの重さを増加させることにより衝撃エネルギーを増加させ、あるいはハンマーに外力を加えることにより試験片Ａに衝突する速度を変化させることにより衝撃エネルギーを増加させてもよい。また、衝撃エネルギーを段階的に増加させる場合の値、あるいは回転角度の増加の程度は任意である。

また、上述の実施形態では、ハンマーの設定から試験終了までの各工程を自動で行うこととしたが、一部又は全ての工程を手動で行ってもよい。具体的には、ハンマーの角度の調整等の試験装置への入力は、試験を行う者が手動で行ってもよい。あるいは、入出力インターフェースＩ／Ｆを介して接続されたパーソナルコンピュータなどの外部装置を介して試験装置への入力及び制御が行われることとしてもよい。また、入力部あるいは出力部に代えて、入出力インターフェースＩ／Ｆを介して接続されたパーソナルコンピュータなどの外部装置から各種情報を入力し、あるいは各種情報を表示することとしてもよい。

また、試験を終了するタイミングについて、所定回数破壊が続けば自動的に終了することとしたが、試験を行う者が規定回数を実施したかどうかをカウントすることにより終了するかどうかを決定することとしてもよい。また、試験片Ａが未破壊から破壊に移行する際の吸収エネルギーの値は、アイゾット衝撃試験を行う者が目視により判断してもよい。

また、上述の実施形態の試験終了判断工程では、試験片Ａの破壊が所定回数（５回）連続すれば試験を終了することとしたが、吸収エネルギーの値の差が所定値以内であれば試験を終了することとしてもよい。例えば、最初に破壊した試験片Ａの吸収エネルギーと２回目に破壊した試験片Ａの吸収エネルギーの差が０．５Ｊ以内であれば、誤差が所定値以内であると判断して、衝撃試験を終了してもよい。また、上述の実施形態では、試験片の大きさを一定とすることで、衝撃強度を吸収エネルギーにより評価しているが、吸収エネルギーを試験片の断面積で除したアイゾット衝撃値(kJ／m²)[kgf・cm／cm²]で評価してもよい。

なお、本発明のアイゾット衝撃試験方法は、様々な材質、板厚、層構造（単層又は積層）の透光板を対象に適用することができる。本明細において、透光板としては樹脂系のポリカ板であることとして説明したが、アクリル板や、樹脂以外のガラス材による透光板であっても、本発明のアイゾット衝撃試験方法により衝撃強度を測定することができる。

本発明の特許性について総括する。ＪＩＳ規格で推奨されている３条件、すなわち、試験片の幅を約１０ｍｍとし、試験片にノッチを形成し、打撃方向をエッジワイズとする条件に対して、本発明のアイゾット衝撃試験方法は、試験片の幅を約１５ｍｍ以上とし、試験片にノッチを形成せず、さらに打撃方向をフラットワイズとしており、ＪＩＳ規格の推奨条件と全くことなる条件で実施することを特徴としている。アイゾット衝撃試験を行う技術者にとっては、ＪＩＳ規格の推奨条件に即して試験を行うことが当然のことと理解されており、１つでも条件を変更することは、正確な試験結果が得られないものと判断されるため、３条件とも異なる本発明は、同業者が容易に創出することは不可能である。よって、本発明は、数多くの試験条件で試験を実施し、その結果を考察できた者でなければ為しえないものであり、特許性があると判断できる。

１アイゾット衝撃試験装置
１１基台
１２試験片設置部
１３支柱
１４回転軸
１５目盛板
１６指針
２０ハンマー
２１腕部
２２打撃部
３０制御部
３１メモリ
３２入力部
３３角度設定部
３４演算部
３５出力部
Ａ試験片
α 持上げ角度
β 振上がり角度

Claims

試験片を設置する設置部と回転軸を中心に回転し前記試験片を打撃するハンマーとを有するアイゾット衝撃試験装置を利用して前記ハンマーにより打撃された前記試験片の吸収エネルギーを測定するアイゾット衝撃試験方法において、
１５ｍｍ以上の幅を有しノッチが形成されていない試験片を前記設置部に設置する試験片設置工程と、
前記試験片設置工程で設置された前記試験片を、前記試験片の幅方向と直交するフラットワイズ方向で前記ハンマーにより打撃して前記試験片に衝撃エネルギーを与えると共に、前記試験片に与える衝撃エネルギーを段階的に増加させる打撃工程と、
前記打撃工程で前記試験片に与えられた衝撃エネルギー及び打撃された前記試験片の吸収エネルギーを測定するエネルギー測定工程と、
前記エネルギー測定工程で測定された前記衝撃エネルギー及び前記吸収エネルギーとを比較する比較工程と、
前記比較工程における比較結果に基づいて前記試験片の未破壊から破壊に移行する際の吸収エネルギーを演算する演算工程と、を有すること
を特徴とするアイゾット衝撃試験方法。
前記打撃工程では、前記試験片に対する前記ハンマーの回転角度を増加させることにより前記試験片に与える衝撃エネルギーを段階的に増加させること
を特徴とする請求項１に記載のアイゾット衝撃試験方法。
前記打撃工程では、前記試験片が破壊するまで前記試験片に対する前記ハンマーの回転角度を増加させること
を特徴とする請求項２に記載のアイゾット衝撃試験方法。
試験片を設置する設置部と回転軸を中心に回転し前記試験片を打撃するハンマーとを有するアイゾット衝撃試験装置を利用して前記ハンマーにより打撃された前記試験片の吸収エネルギーを測定するアイゾット衝撃試験方法において、
１５ｍｍ以上の幅を有しノッチが形成されていない試験片を前記設置部に設置する試験片設置工程と、
前記試験片設置工程で設置された前記試験片を、前記試験片の幅方向と直交するフラットワイズ方向で前記ハンマーにより打撃して前記試験片に衝撃エネルギーを与える打撃工程と、
促進暴露前の試験片の第１吸収エネルギーと促進暴露後の試験片の第２吸収エネルギーとを測定する吸収エネルギー測定工程と、
前記吸収エネルギー測定工程で測定された前記第１吸収エネルギーと前記第２吸収エネルギーとを比較することにより前記試験片の劣化度を判断する劣化度判断工程と、を有し、
前記吸収エネルギー測定工程では、複数の試験片の第１吸収エネルギー及び第２吸収エネルギーの平均値と標準偏差を算出し、
前記劣化度判断工程では、前記算出された平均値と標準偏差に基づいて前記試験片の劣化度を判断すること
を特徴とするアイゾット衝撃試験方法。
前記促進暴露後の試験片を、所定期間の太陽光の放射露光量の累積値を促進耐候性試験機に用いる光源の放射照度で除すことにより求められた促進暴露時間を照射することにより得ること
を特徴とする請求項４に記載のアイゾット衝撃試験方法。
前記促進耐候性試験機の光源から少なくとも３００～４００ｎｍの波長を有する光を照
射することにより前記促進暴露後の試験片を得ること
を特徴とする請求項５に記載のアイゾット衝撃試験方法。
前記促進暴露後の試験片を、所定期間の太陽光の３００～４００ｎｍの波長の放射露光量の累積値を促進耐候性試験機に用いる光源の３００～４００ｎｍの波長の放射照度で除すことにより求められた促進暴露時間を照射することにより得ること
を特徴とする請求項６に記載のアイゾット衝撃試験方法。
前記促進耐候性試験機の光源をキセノン系のランプとすること
を特徴とする請求項５～７のうち何れか１項に記載のアイゾット衝撃試験方法。