シングル・ラップ・シャー

単層せん断試験の紹介

シングルラップせん断試験は、重なり合う2つの材料間の接着剤のせん断強さを測定するために広く使われている方法です。この試験では、金属、プラスチック、木材、複合材などの2つの平らな試験片をシングルラップジョイントの構成で接着し、接着が破壊するまで引張荷重をかけます。

この試験は、接着剤ジョイントが実際に使用される際に経験する応力を再現するもので、エンジニアが性能を評価し、耐用年数を予測し、重要な用途に接着剤を選択する際の妥当性を確認するのに役立ちます。接着線の平面に平行に力を加え、せん断応力を発生させ、破壊に至るまで接着剤を徐々に弱めます。このような破壊点を理解することで、所望の強度と信頼性を実現する接着剤や表面処理方法をより適切に選択することができます。

方法と応用

一般的な試験方法

ほとんどの単層せん断試験は引張荷重下で実施されるが、その方法は材料の種類、接着構成、業界の要求によって異なる。以下のようなバリエーションがあります：

引張ベースの重ねせん断試験：万能試験機を用いて、接合部が破断するまで接合試験片を反対方向に引っ張ります。これは金属、硬質プラスチック、複合材料に広く用いられている。
圧縮ベースの試験：重ねせん断試験ではあまり用いられないが、圧縮力が関係する特定の構造接合部の評価に用いられる。
形状別試験：平板対平板、金属対金属、木材対木材の構成は、試験条件が実際の応力と一致することを保証し、意図された用途を反映します。

試験対象となる材料には、アルミニウム、スチール、硬質プラスチック、複合材料、合板、高性能熱硬化性樹脂などがよく含まれます。

産業用途

シングルラップせん断試験は、接着剤の接着性能が重要な産業分野で使用されています：

航空宇宙航空宇宙：航空機構造の複合材接着、安全規制への適合と重量の最適化。
自動車ボディパネルの接着、構造用接着剤、溶接や機械的締結が実用的でないアセンブリー。
医療創傷ケア製品、手術用テープ、医療機器組み立ての接着剤に。
建築用化粧梁、床材、パネル接着用接着剤

規格とプロトコル

注目すべき規格と仕様

いくつかの国際規格では、シングルラップせん断試験方法を規定している：

ASTM D3163- ラップせん断試験片を用いた硬質プラスチック接着剤のせん断強度の測定。
BS EN 2243-1- 航空宇宙シリーズ、構造用接着剤、重ねせん断強さの測定
SAE J1525-自動車用途における金属と金属の接合部の接着強さ。

これらの規格に従うことにより、結果の再現性、信頼性、および業界固有の品質要件への適合性が保証されます。

試験プロトコルと装置

正確なラップせん断試験には、正確なアライメント、荷重負荷、環境制御が重要です。典型的なセットアップには以下が含まれます：

MecmesinOmniTestまたはMultiTest-dV- 制御された最大50 kNの引張力を適用する万能試験機。
適切なクランプ取付け具- スリップを防止し、均一な荷重分布を確保するように設計されています。
校正済みロードセル- 2 Nから50 kNの範囲で正確な荷重を測定します。
環境槽（オプション） - 湿度、高温、低温などの条件をシミュレートします。

Mecmesinシステムは、VectorProソフトウェアと組み合わせることで、再現性のための試験シーケンスの自動化、詳細な荷重-変位曲線の取得、カスタマイズ可能な規格に準拠したレポートの作成が可能になります。

結果の分析と解釈

せん断破壊特性の解釈

試験後の接合部の検査から、接着剤の性能に関する貴重な知見が得られます：

凝集破壊：接着破壊：接着層内での破壊。接着力は強いが、内部の接着強度が不十分であることを示す。
接着破壊：接着剤と基材との界面での剥離。多くの場合、表面処理不良や非相溶性が原因。
混合モード破壊：凝集破壊と接着破壊が組み合わさったもので、多くの場合、複雑な荷重や変化しやすい表面条件によって起こる。

材料特性の影響

基材の特性は、重ねせん断の結果に大きく影響する：

金属：金属：表面の酸化、コーティング層、粗さが接着品質に影響する。
木材：木：木目方向、密度、含水率が接着力とせん断強さに影響する。
プラスチックと複合材：表面エネルギー、剛性、化学的適合性が接着性能を左右する。

熱サイクル、湿度、化学的接触などの環境暴露も、長期的な接着強度を低下させる。例えば、アルミニウム製航空機の表皮材におけるエポキシ接着は、当初は15MPaを超えるせん断強度を持つが、適切な表面処理を施さない塩水噴霧条件下では著しく劣化する。

単層せん断試験にMecmesinを選ぶ理由

Mecmesinは、精度、再現性、使いやすさを追求したシングルラップせん断試験システム一式を提供しています。OmniTestおよびMultiTest-dVフレームは、VectorProソフトウェアと組み合わせることで、さまざまな材料や重ね継手形状に対応し、関連する業界規格に適合するように治具を調整することができます。

これらのソリューションにより、エンジニアや品質管理チームは、自信を持って接着剤の性能を評価し、配合を比較し、コンプライアンスを検証することができます。