超高周波音波による接着薄層の非破壊評価に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750380
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 松川 真美 同志社大学, 工学部, 助教授 (60288602)
• Keywords: ブリユアン光散乱 / 接着層 / 応力負荷 / 超音波伝搬速度

Research Abstract

(1)接着サンプルあるいは高分子フィルムサンプルからのブリユアン散乱光観測系の改良を行った。特にサンプル付近の温度均一性を±0.5℃程度に向上させると共に、サンプル配置を検討し引張試験の際の引張方向の縦波音速が測定可能な光学系を設計・実現した。
(2)引張試験機を光路上に設置し、サンプル保持の冶具を設計・試作した。実際に引張試験をしながらサンプル中のブリユアン光散乱の測定を行い、試験中のサンプル位置のずれなどの問題を検討した。
(3)ポリプロピレン・ポリエチレン等、結晶性高分子フィルム(約50μm厚)の引張試験を行い、サンプル内の縦波音速変化をリアルタイムに測定できた。引張方向と引張力向に垂直な方向の音速変化を測定し、サンプルの異方性出現を確認した。またサンプルが直交異方性を示すこと、引張り方向の音速はサンプルの応力-歪曲線と同じ傾向をたどることを見出した。サンプル内の音速分布も測定し、ネッキング現象がサンプル外側から内側へと伝搬していく降伏挙動を定量的に示すことができた。
(4)非晶性高分子材料としてポリメチルメタクリレートを用い同様な実験を行った。引張方向とそれに垂直な方向の縦波音速が単調減少することを見出し、この減少がマイクロクラックによるソフトニング効果によることを指摘した。
(5)数十μm程度の厚さのエポキシ樹脂接着サンプルを作成し、引張試験中のサンプル内の縦波音速変化を観測した。縦波音速は単調に減少し破断に至った。エポキシ接着層は非晶質であることからこの減少もソフトニングの可能性があることを指摘した
このように本研究では、薄いフィルムや高分子薄層の構造変化や降伏挙動がリアルタイム観測に成功した。この結果から非接触・非破壊的な応力測定や応力分布の測定、接着強度の評価などブリユアン散乱法を用いて幅広い応用が期待できる。

Research Products

• [Publications] Mami MATSUKAWA : "Brillouin scattering study of adhesive layer during cure"Ultrasonics. 38. 466-469 (2000)
• [Publications] Mami MATSUKAWA: "A simple nondestructive evaluation of an adhesive layer using elastic wave velocities"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 2950-2951 (2000)
• [Publications] Mami MATSUKAWA : "Effects of Tensile Stress on the Hypersonic Properties of Thin Polymer Films"Japanese Journal of Applied Physics. (printing). (2001)