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日本工業規格

JIS

 K

7078

-1991

炭素繊維強化プラスチックの

層間せん断試験方法

Testing method for apparent interlaminar shear strength of

carbon fiber reinforced plastics by three point loading method

1.

適用範囲  この規格は,炭素繊維強化プラスチック(以下,CFRP という。)の短い試験片の 3 点曲げ

による層間せん断試験方法について規定する。

備考1.  この方法によって求められる層間せん断強さは,あくまでも見掛けの数値であり,品質管理

及び材質の相互比較の目的だけに使用できる。

2.

この規格の中で{  }を付けて示してある単位は,従来単位によるものであって,参考とし

て併記したものである。

3.

この規格の引用規格を,次に示す。

JIS B 0601

  表面粗さの定義と表示

JIS B 7502

  外側マイクロメータ

JIS B 7507

  ノギス

JIS K 6900

  プラスチック用語

JIS K 7072

  炭素繊維強化プラスチックの試料作製方法

JIS K 7100

  プラスチックの状態調節及び試験場所の標準状態

JIS Z 8401

  数値の丸め方

2.

用語の定義  この規格に用いる主な用語の定義は,JIS K 6900 によるほか,次のとおりとする。

(1)

層間せん断強さ  CFRP 積層板の層と層を平行にずらす方向のせん断に対する強さ。

(2)

圧子  試験片の中央に力を伝えるジグ。

(3)

支点  試験片を所定の支点間距離で支えるジグ。

3.

試験片の状態調節並びに試験温度及び湿度

3.1

試験片の状態調節  試験片は,原則として試験前に JIS K 7100 の標準温度状態 2 級及び標準湿度状

態 2 級[温度 23±2℃及び相対湿度 (50±5) %]において,48 時間以上状態調節を行う。

3.2

試験温度及び湿度  試験は,原則として 3.1 に規定する温度及び湿度[温度 23±2℃及び相対湿度 (50

±5) %]の室内で行う。


2

K 7078-1991

4.

装置及び器具

4.1

試験機  試験機は,試験中に負荷の有無にかかわらずクロスヘッド移動速度を一定に保つことがで

きるもので,次の条件を満足しなければならない。

(1)

負荷ジグ  負荷ジグは,図 に示す基本構造のものとする。支点間距離は調節可能であり,圧子及び

支点の半径は

表 のとおりとする。

備考1.  試験片に接触する圧子及び各支点の幅は,試験片の幅を十分超える幅をもち,更にその表面

は,JIS B 0601に規定する中心線平均粗さで6.3a とする。

2.

試験片に

図 に示すような圧子直下の破壊が生じる場合には,圧子と試験片の間に硬質プラ

スチックシート(厚さ 0.2mm 程度のポリプロピレンなど)を用いることが望ましい。

図 1  層間せん断用負荷ジグの一例

表 1  圧子及び支点の半径

単位 mm

圧子の半径  r

1

支点の半径  r

2

5

±0.1 2±0.2

図 2  圧子直下の破壊 

(2)

力の指示計  力の指示計は,試験中に試験片に加えられる力のすべてを時間経過に伴って記録するこ

とができ,設定した試験速度において,力の値の±1%又はそれ以上の精度をもつものとする。

4.2

寸法測定器寸法  測定器は,次による。

(1)

マイクロメータ  マイクロメータは,試験片の幅及び厚さを測定するために用いられ,JIS B 7502 

規定するマイクロメータの測定範囲 0∼25mm のもの又はこれと同等以上の精度のものとする。


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(2)

ノギス  ノギスは,試験片の長さ及び支点間距離を測定するために用いられ,JIS B 7507 に規定する

ノギスで,最大測定長 300mm,最小読取値 0.05mm のもの又はこれと同等以上の精度のものとする。

5.

試験片

5.1

試験片の寸法  試験片の寸法は,次のとおりとする。

  (b)

=10±0.2mm

厚さ

  (h)

=1.8∼4.2mm

長さ

  (l)

=7 ±1 mm

ここに,

h

試験片の厚さの平均値 (mm)

備考1.  標準試験片寸法は,厚さ3±0.2mm が好ましい。

2.

繊維間隔の粗い CFRP の試験片幅は,規定する寸法以上のものを用いてもよい。

5.2

試験片の作製  試験片の作製は,次による。

(1)

試験片は,JIS K 7072 に規定する方法(圧縮成形,オートクレーブ成形など)によって作製した積層

板から機械加工又はこれと同等以上の精度で加工できる方法で作製する。

工具は,ダイヤモンド工具を用いるのが望ましい。

(2)

試験片を切削加工によって作製するときには,過度に熱が発生しないように注意する。

(3)

成形時の積層板の上下(又は表裏)が試験結果に影響を及ぼすことがあるので,試験片の切出し時に

は上下面が識別できるようにする。

(4)

繊維配列方向と試験片の切出し角度とのずれが試験結果に影響を及ぼすので,切出し時には適切なジ

グを用いるなどして,ずれの生じないように留意する。一方向強化材は特にこの点に注意する。

5.3

試験片の数

(1)

試験片の数は,5 個以上とする。

(2)

層間せん断破壊を示さなかった試験片の値は捨て,この分の試験片を追加する。 

6. 

操作

6.1

試験片の寸法測定  試験片の厚さ及び幅は試験片の中央で 0.01mm まで,試験片の長さは 0.1mm ま

で測定する。

6.2

支点間距離の設定  支点間距離  (L)  は,式(1)によって算出した値になるように調整し,その長さを

0.1mm

まで測定する。

L

=5 ±0.2 (1)

ここに,

h

試験片の厚さの平均値 (mm)

6.3

試験速度の設定  試験速度は,試験中に試験機のクロスヘッドが移動する速度であり,毎分 1∼2mm

に設定する。

6.4

試験片の上下面の決定  積層板の上下面と試験片の上下面との対応をあらかじめ定めておき,同じ

シリーズの試験では,試験片の同一の面に力が加わるようにする。

6.5

試験片の層間せん断試験装置への置き方  試験片は,圧子によって試験片の中央部に力が加わるよ

うに支点上に対称で支点のりょう(稜)線に対して直角に置く。試験速度を設定した後,試験を開始する。

6.6

試験項目  次の測定を行う。

力−時間線図及び破壊様相を記録する。試験片の破壊様相と力−時間線図の例を

図 に示す。単純せん

断破壊,多層せん断破壊及び斜めせん断破壊の場合は,層間せん断破壊の力として採用する。塑性変形破


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壊及び曲げ破壊の場合は,層間せん断破壊の力としては採用しないが,その荷重を記録し,その旨報告す

る。

備考  肉眼によって試験片の破壊様相を判別できない場合には,試験片の側面に蛍光塗料を塗布し,

紫外線を当てて観察する浸透探傷試験などによって破壊様相の確認を行う。 

図 3  試験片の破壊様相と力−時間線図の例 


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K 7078-1991

7.

計算

7.1

見掛けの層間せん断強さ  見掛けの層間せん断強さは,式(2)を用いて算出する。

bh

P

s

4

3

=

τ

 (2)

ここに,

τ: 見掛けの層間せん断強さ (MPa) {kgf/mm

2

}

P

s

破壊の力 (N) {kgf}

b

試験片の幅 (mm)

h

試験片の厚さ (mm)

7.2

試験結果の丸め方  試験結果は個々に算出し,5 個以上の試験片の結果を平均して JIS Z 8401 によ

って有効数字 3 けたに丸める。

7.3

標準偏差及び変動係数の算出  標準偏差及び変動係数を必要とするときは,式(3)及び式(4)によって

算出し,JIS Z 8401 によって有効数字 2 けたに丸める。

1

)

(

2

å

=

n

x

x

s

 (3)

100

×

=

x

s

CV

 (4)

ここに,

s

標準偏差

CV

変動係数

 (%)

x

個々の測定値

x

測定値の平均値

n

測定値の数

8.

報告  報告には,必要に応じて,次の事項を記入する。

(1)

試験した材料の種類,等級及び製造業者名

(2)

試験片の種類,構成,炭素繊維の体積又は質量含有率

(3)

試験片の形状及び寸法,作製方法,採取方向及び上下面

(4)

試験した試験片の数

(5)

試験片の状態調節の温度,湿度及び時間

(6)

試験室の温度及び湿度

(7)

支点間距離

(8)

試験速度

(9)

クッション材使用の有無,その種類及び材質

(10)

試験結果(採取した試験片個々の層間せん断強さ,その平均値,標準偏差及び変動係数,代表的な層

間せん断の力−時間線図及び破壊の様相)

(11)

試験年月日

(12)

その他特記すべき事項 

関連規格

JIS K 7057

  ガラス繊維強化プラスチックの層間せん断試験方法

JIS K 7074

  炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法

JIS K 7203

  硬質プラスチックの曲げ試験方法

ASTM D 2344

Standard Test Method for Apparent Interlaminar Shear Strength of Parallel Fiber


6

K 7078-1991

Composites by Short-beam Method

BS 2782

Part 3: Method 341 A Determination of Apparent Interlaminer Shear Strength of Reinforced

Plastics

炭素繊維複合材料本委員会  構成表

氏名

所属

(委員長)

宮  入  裕  夫

東京医科歯科大学医用器材研究所

寺  西  大三郎

通商産業省基礎産業局

岩  井      篤

通商産業省基礎産業局

田  中  正  躬

通商産業省生活産業局

細  川  幹  夫

工業技術院標準部

金  原      勲

東京大学工学部

影  山  和  郎

工業技術院機械技術研究所

野  口  義  男

科学技術庁航空宇宙技術研究所

劔  持      潔

工業技術院製品科学研究所

渡  辺      寧

工業技術院繊維高分子材料研究所

近  藤  春  樹

工業技術院大阪工業技術試験所

(植  村  幸  生)

工業技術院大阪工業技術試験所

則  竹  佑  治

防衛庁技術本部第

3

研究所

代  田      忠

代田技術事務所

犬  竹  紀  弘

石川島播磨重工業株式会社

井  出      正

富士重工業株式会社

酒  谷  芳  秋

三菱重工業株式会社

三  好  一  雄

三菱電機株式会社

(木名瀬  武  男)

三菱電機株式会社

村  島  善  樹

トヨタ自動車株式会社

星      郁  夫

日立化成工業株式会社

棚  橋  良  次

ヤマハ株式会社

笹  島  洋  一

住友電気工業株式会社

松  井  醇  一

東レ株式会社

山  内  啓  司

東邦レーヨン株式会社

奥  田  謙  介

呉羽化学工業株式会社

松  本  嘉  生

旭化成工業株式会社

山  口  金  哉

昭和高分子株式会社

藤  田  利  仁

日東紡績株式会社

(事務局)

鹿  毛  紀久雄

財団法人高分子素材センター

新  鍋  秀  文

財団法人高分子素材センター

層間せん断強さ小委員会及び層間せん断試験方法分科会  構成表

氏名

所属

(分科会長)

高久田  和  夫

東京医科歯科大学医用器材研究所

池  田  喜  好

工業技術院標準部

金  原      勲

東京大学工学部

宮  入  裕  夫

東京医科歯科大学医用器材研究所

大  沢      勇

東京大学工学部

井  出  向  史

東京大学先端科学技術研究センター

浜  本      章

石川島播磨重工業株式会社

(犬  竹  紀  弘)

石川島播磨重工業株式会社

黒  木      徹

旭化成工業株式会社

(田  辺  泰  弘)

旭化成工業株式会社

奥  田  謙  介

呉羽化学工業株式会社


7

K 7078-1991

斉  藤  英  隆

株式会社オリエンテック

吉  田      均

工業技術院製品科学研究所

安  達  輝  穂

住友化学工業株式会社

山  内  啓  司

東邦レーヨン株式会社

安  達  健次郎

旭化成カーボンファイバー株式会社

(事務局)

鹿  毛  紀久雄

財団法人高分子素材センター

新  鍋  秀  文

財団法人高分子素材センター