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JP6547784B2 - Interface strength evaluation method for fiber reinforced composite materials - Google Patents
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JP6547784B2 - Interface strength evaluation method for fiber reinforced composite materials - Google Patents

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Description

本発明は、繊維強化複合材料の界面強度評価方法に関するものである。   The present invention relates to a method for evaluating the interfacial strength of a fiber-reinforced composite material.

従来より、材料の微小部分の硬さや弾性率等の力学特性を評価する方法の1つとしてナノインデンテーション法(以下、NI法と称する。)が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, the nanoindentation method (hereinafter referred to as the NI method) is known as one of methods for evaluating mechanical properties such as hardness and elastic modulus of minute portions of materials (for example, see Patent Document 1). .

特に、繊維状の添加材を含有する成形品等では、成形品の強度等を評価する上で、添加材と母材との界面強度等の評価を行うことは重要である。このような点で、微小部分の力学特性を評価できるNI法が期待されている。   In particular, in the case of a molded product or the like containing a fibrous additive, it is important to evaluate the interface strength or the like between the additive and the base material in order to evaluate the strength or the like of the molded product. From such a point of view, an NI method capable of evaluating the mechanical characteristics of minute parts is expected.

NI法では、試料に対して、ダイヤモンド圧子を押込み、その押込む強さ(荷重)と押込む深さ(変位)とを測定することで、微小部分の力学特性を評価する。   In the NI method, the mechanical properties of a minute part are evaluated by pressing a diamond indenter into a sample and measuring the pressing strength (load) and pressing depth (displacement) of the sample.

特開2004−257775号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-257775

ところで、従来、成形品の微小部分の物性評価を行う目的で、NI法用の試料を調製する場合には、例えばミクロトーム法等により薄膜試料を削り出すことが行われている。   By the way, conventionally, for the purpose of evaluating the physical properties of minute parts of a molded product, when preparing a sample for the NI method, for example, a thin film sample is cut out by a microtome method or the like.

しかしながら、ミクロトーム法等により削り出した試料は、削り出し作業に伴って試料に応力がかかることで試料内部の構造が変化する虞がある。また、削り出し後の試料の表面粗さが大きく、測定精度向上の観点から改善の余地がある。   However, the sample cut out by the microtome method or the like has a possibility that the internal structure of the sample may change due to the stress applied to the sample during the cutting operation. Moreover, the surface roughness of the sample after being cut out is large, and there is room for improvement from the viewpoint of improving the measurement accuracy.

そこで本発明では、NI法を用いて繊維強化複合材料の界面強度を測定するときに、測定精度を向上させることができる測定方法をもたらすことを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a measurement method capable of improving measurement accuracy when measuring the interfacial strength of a fiber-reinforced composite material using the NI method.

上記の目的を達成するために、本発明では、NI測定に用いられる評価用試料を作製するときに、試料の両面を研磨するとともに、圧子を圧入する測定面の表面粗さRaが所定範囲となるように研磨するようにした。   In order to achieve the above object, according to the present invention, when producing an evaluation sample used for NI measurement, both surfaces of the sample are polished and the surface roughness Ra of the measurement surface to which the indenter is pressed is within a predetermined range. It was polished to become.

すなわち、ここに開示する第1の技術に係る繊維強化複合材料の界面強度評価方法は、母材中に繊維状粒子が分散してなる繊維強化複合材料の該母材及び該繊維状粒子間の界面強度をナノインデンテーション法を用いて評価する繊維強化複合材料の界面強度評価方法であって、前記繊維強化複合材料の成形品から板状の試料を切り出す切出工程と、前記試料の両面を研磨して評価用試料を得る研磨工程とを備え、前記研磨工程で、前記評価用試料の研磨された両面のうち、前記ナノインデンテーション法における圧子が圧入される側の測定面は、所定の表面粗さRaとなるまで研磨されており、前記研磨工程で、前記試料の両面のうち、裏面を研磨して前記評価用試料の測定裏面を形成した後に、前記試料の表面を研磨して前記測定面の研磨を行うことを特徴とする。 That is, in the method for evaluating the interfacial strength of a fiber-reinforced composite material according to the first technique disclosed herein, the matrix of the fiber-reinforced composite material in which fibrous particles are dispersed in the matrix and the fibrous particles A method of evaluating interfacial strength of a fiber-reinforced composite material, the interfacial strength being evaluated using a nanoindentation method, comprising: cutting out a plate-like sample from a molded article of the fiber-reinforced composite material; And a polishing process for polishing to obtain a sample for evaluation, wherein in the polishing process, the measurement surface on the side to which the indenter in the nano-indentation method is pressed in of the two polished surfaces of the sample for evaluation is a predetermined one. The surface of the sample is polished until the surface roughness Ra is reached, and in the polishing step, the back surface of the sample is polished to form the back surface of the sample for evaluation, and then the surface of the sample is polished Polishing of measurement surface And performing.

上述のごとく、従来のミクロトーム等を用いて評価用試料を削り出すと、評価用試料に不要な応力がかかる虞があるとともに、評価用試料の表面粗さRaが大きく精度の高い測定が困難となる。   As described above, when the evaluation sample is cut out using a conventional microtome etc., there is a possibility that unnecessary stress may be applied to the evaluation sample, and the surface roughness Ra of the evaluation sample is large and it is difficult to measure with high accuracy. Become.

第1の技術によれば、成形品から試料を切り出し、圧子を圧入する測定面側を所定表面粗さRaとなるまで、研磨することにより、NI法による測定に好適な表面粗さRaの薄い評価用試料を得ることができ、NI法による測定精度を向上させることができる。また、試料の裏面を先に研磨してから試料の表面を研磨することにより、評価用試料の測定面の汚染可能性を軽減することができる。 According to the first technique, the sample is cut out from the molded product, and the measurement surface side to which the indenter is pressed is polished until the predetermined surface roughness Ra is achieved, so that the surface roughness Ra suitable for measurement by the NI method is thin. A sample for evaluation can be obtained, and measurement accuracy by the NI method can be improved. In addition, by polishing the back surface of the sample first and then polishing the surface of the sample, the possibility of contamination of the measurement surface of the sample for evaluation can be reduced.

第2の技術は、第1の技術において、前記評価用試料の前記測定面の表面粗さRaは、0.05μm以上1.5μm以下である。   A second technique according to the first technique is that the surface roughness Ra of the measurement surface of the evaluation sample is 0.05 μm or more and 1.5 μm or less.

第2の技術によれば、評価用試料の測定面の表面粗さRaが上記範囲内となるように研磨することにより、NI法による測定精度を効果的に向上させることができる。   According to the second technique, it is possible to effectively improve the measurement accuracy by the NI method by polishing so that the surface roughness Ra of the measurement surface of the evaluation sample is in the above range.

第3の技術は、第2の技術において、前記研磨工程で、前記評価用試料の研磨された両面のうち、前記測定面と反対側の測定裏面も、その表面粗さRaが0.05μm以上1.5μm以下となるまで研磨されている。   According to a third technique, in the second technique, among the polished surfaces of the evaluation sample in the polishing step, the surface roughness Ra of the measurement backside opposite to the measurement surface is also 0.05 μm or more It is polished to 1.5 μm or less.

NI法の測定に用いられる評価用試料は、厚さが1000μm未満の薄い試料であることから、圧子が圧入される測定面のみならず、評価用試料の裏面の表面粗さも測定精度に影響を及ぼし得る。第3の技術によれば、試料の裏面も表面粗さRaが上記範囲となるまで研磨することにより、NI法による測定精度を効果的に向上させることができる。   Since the evaluation sample used for measurement of the NI method is a thin sample having a thickness of less than 1000 μm, not only the measurement surface on which the indenter is pressed in, but also the surface roughness of the back surface of the evaluation sample affects the measurement accuracy. It can be exerted. According to the third technique, it is possible to effectively improve the measurement accuracy by the NI method by polishing the back surface of the sample until the surface roughness Ra falls within the above range.

の技術は、第1〜第の技術のいずれか1つにおいて、前記評価用試料の厚さは、前記試料の0.5%以上7%以下の厚さである。 A fourth technique according to any one of the first to third techniques is that the thickness of the evaluation sample is 0.5% or more and 7% or less of that of the sample.

の技術によれば、上記範囲の厚さとなるまで試料を研磨することにより、切出工程によるダメージを受けていない評価用試料を得ることができる。 According to the fourth technique, by polishing the sample to a thickness in the above range, it is possible to obtain a sample for evaluation that has not been damaged by the cutting process.

の技術は、第の技術において、前記切出工程で切り出された前記試料の厚さは、3mm以上10mm以下であり、前記研磨工程で得られた前記評価用試料の厚さは、50μm以上200μm以下である。 According to a fifth technology, in the fourth technology, the thickness of the sample cut out in the cutting step is 3 mm or more and 10 mm or less, and the thickness of the evaluation sample obtained in the polishing step is 50 μm or more and 200 μm or less.

の技術によれば、NI法の測定に好適な薄さであり、且つ十分小さな表面粗さの評価用試料を得ることができる。 According to the fifth technique, it is possible to obtain a thin sample suitable for measurement by the NI method, and a sufficiently small sample for evaluation of surface roughness.

の技術は、第1〜第の技術のいずれか1つにおいて、前記切出工程後であり且つ前記研磨工程前に、前記試料を樹脂中に埋め込む埋込工程と、前記樹脂中に埋め込まれた前記試料を接合材を用いて研磨ホルダに固定する取付工程とをさらに備え、前記研磨工程で、前記樹脂中に埋め込まれ且つ前記研磨ホルダに固定された前記試料を研磨する。 According to a sixth technology, in any one of the first to fifth technologies, an embedding process for embedding the sample in a resin after the cutting process and before the polishing process, and in the resin And a mounting step of fixing the embedded sample to a polishing holder using a bonding material, and in the polishing step, the sample embedded in the resin and fixed to the polishing holder is polished.

の技術によれば、切出工程において切り出された試料を樹脂中に埋め込むことにより、研磨中に生じた研磨くず等による研磨面の損傷等を防止することができる。また、試料を研磨ホルダに固定することにより、研磨工程中に小さな試料を安定保持することができ、研磨作業が容易となる。 According to the sixth technique, by embedding the sample cut out in the cutting step in the resin, it is possible to prevent damage to the polishing surface or the like due to polishing debris or the like generated during polishing. Further, by fixing the sample to the polishing holder, a small sample can be stably held during the polishing process, and the polishing operation becomes easy.

の技術は、第の技術において、前記研磨工程後に、前記研磨ホルダから前記評価用試料を取り外す取外工程をさらに備え、前記取外工程で、前記評価用試料は、該評価用試料と前記研磨ホルダとの間に配置された接合材を加熱溶融することにより該研磨ホルダから取り外される。 A seventh technique according to the sixth technique further comprises a removal step of removing the evaluation sample from the polishing holder after the polishing step, and in the removal step, the evaluation sample is a sample for evaluation The polishing holder is removed from the polishing holder by heating and melting a bonding material disposed between the two.

の技術によれば、接合材の溶融により、研磨ホルダからの試料の取り外しを容易に行うことができるとともに、取り外し作業に伴う試料の研磨面の損傷を抑えることができる。 According to the seventh technique, by melting the bonding material, it is possible to easily remove the sample from the polishing holder, and it is possible to suppress damage to the polishing surface of the sample associated with the removal operation.

の技術は、母材中に繊維状粒子が分散してなる繊維強化複合材料の該母材及び該繊維状粒子間の界面強度をナノインデンテーション法を用いて評価する繊維強化複合材料の界面強度評価方法であって、前記繊維強化複合材料の成形品から板状の試料を切り出す切出工程と、前記試料の両面を研磨して評価用試料を得る研磨工程とを備え、前記研磨工程で、前記評価用試料の研磨された両面のうち、前記ナノインデンテーション法における圧子が圧入される側の測定面は、所定の表面粗さRaとなるまで研磨されており、前記切出工程後であり且つ前記研磨工程前に、前記試料を樹脂中に埋め込む埋込工程と、前記樹脂中に埋め込まれた前記試料を接合材を用いて研磨ホルダに固定する取付工程とをさらに備え、前記研磨工程で、前記樹脂中に埋め込まれ且つ前記研磨ホルダに固定された前記試料を研磨し、前記研磨工程後に、前記研磨ホルダから前記評価用試料を取り外す取外工程をさらに備え、前記取外工程で、前記評価用試料は、該評価用試料と前記研磨ホルダとの間に配置された接合材を加熱溶融することにより該研磨ホルダから取り外され、前記接合材は、パラフィンである。 The eighth technique is a fiber-reinforced composite material for evaluating the interfacial strength between the matrix and the fibrous particles of the fiber-reinforced composite material in which fibrous particles are dispersed in the matrix using a nano-indentation method. A method for evaluating interfacial strength, comprising: a cutting step of cutting out a plate-like sample from a molded article of the fiber reinforced composite material; and a polishing step of polishing both surfaces of the sample to obtain a sample for evaluation Of the polished surfaces of the evaluation sample, the measurement surface on the side where the indenter is pressed in the nanoindentation method is polished to a predetermined surface roughness Ra, and after the cutting step And before the polishing step, the method further includes an embedding step of embedding the sample in a resin, and an attaching step of fixing the sample embedded in the resin to a polishing holder using a bonding material, the polishing Process, the resin And the removal step of removing the sample for evaluation from the polishing holder after the polishing step, wherein the sample for evaluation is removed in the removal step. The bonding material disposed between the evaluation sample and the polishing holder is removed from the polishing holder by heating and melting, and the bonding material is paraffin.

パラフィンの融点は比較的低く、約60℃である。このため、第8の技術によれば、比較的低温での研磨ホルダからの試料の取り外しが可能となる。そうして、試料の研磨ホルダへの脱着に伴って生じ得る試料の損傷を抑えることができる。   The melting point of paraffin is relatively low, about 60 ° C. Therefore, according to the eighth technique, it is possible to remove the sample from the polishing holder at a relatively low temperature. Thus, damage to the sample that may occur as the sample is desorbed to the polishing holder can be suppressed.

の技術は、第1〜第の技術のいずれか1つにおいて、前記研磨工程で、前記評価用試料の研磨された両面のうち少なくとも前記測定面は、回転式研磨機により回転速度120rpm以上140rpm以下でサンドペーパにより研磨された後に、回転速度80rpm以上120rpm未満でアルミナ付バフ布により研磨されることにより形成される。 In a ninth technique according to any one of the first to eighth techniques, at least the measurement surface of the polished both surfaces of the evaluation sample in the polishing step is rotated at a rotational speed of 120 rpm by a rotary polisher. It is formed by polishing with a buffing cloth with alumina at a rotational speed of 80 rpm or more and less than 120 rpm after being polished by sand paper at 140 rpm or less.

の技術によれば、サンドペーパによる研磨で粗研磨を行った後に、アルミナ付バフ布を用いて仕上げ研磨を行うことにより、表面粗さRaの小さな測定面を得ることができる。また、試料の厚さが薄くなるのに従い、回転式研磨機の回転速度を低下させることで、研磨中の試料の損傷や割れを防止することができる。なお、測定面に加え、測定裏面の研磨についても、上記条件を用いて行ってもよい。 According to the ninth technique, after rough polishing is performed by sand paper polishing, final polishing using a buff cloth with alumina can be performed to obtain a measurement surface having a small surface roughness Ra. In addition, as the thickness of the sample decreases, the rotation speed of the rotary polishing machine can be reduced to prevent damage or cracking of the sample during polishing. In addition to the measurement surface, polishing of the back surface of the measurement may be performed using the above conditions.

10の技術は、母材中に繊維状粒子が分散してなる繊維強化複合材料の該母材及び該繊維状粒子間の界面強度をナノインデンテーション法を用いて評価する繊維強化複合材料の界面強度評価方法であって、前記繊維強化複合材料の成形品から板状の試料を切り出す切出工程と、前記試料の両面を研磨して評価用試料を得る研磨工程とを備え、前記研磨工程で、前記評価用試料の研磨された両面のうち、前記ナノインデンテーション法における圧子が圧入される側の測定面は、所定の表面粗さRaとなるまで研磨されており、前記研磨工程後に、前記評価用試料を測定ホルダに配置する配置工程と、前記測定ホルダに配置された前記評価用試料の前記測定面に前記圧子を圧入させて前記繊維強化複合材料の界面強度を評価する評価工程とを備え、前記測定ホルダの前記評価用試料が載置される載置部には、前記評価用試料の複数の位置の界面強度を評価するように、複数の測定孔が設けられている。 The tenth technique is a fiber-reinforced composite material for evaluating the interfacial strength between the matrix of the fiber-reinforced composite material in which fibrous particles are dispersed in the matrix and the fibrous particles using a nano-indentation method. A method for evaluating interfacial strength, comprising: a cutting step of cutting out a plate-like sample from a molded article of the fiber reinforced composite material; and a polishing step of polishing both surfaces of the sample to obtain a sample for evaluation Of the polished surfaces of the evaluation sample, the measurement surface on the side where the indenter is pressed in the nanoindentation method is polished to a predetermined surface roughness Ra, and after the polishing step, An arranging step of arranging the evaluation sample in a measurement holder, and an evaluation step of evaluating interface strength of the fiber reinforced composite material by pressing the indenter into the measurement surface of the evaluation sample arranged in the measurement holder Prepare , The mounting portion, wherein the evaluation sample of the measuring holder is mounted so as to evaluate the surface strength of the plurality of positions of the evaluation sample, the plurality of measurement hole.

NI法の測定において、評価用試料の測定個所は、圧子の圧入によって、その圧入方向に変位する。従って、評価用試料を載置する測定ホルダには、測定個所に該当する位置に評価用試料の上記変位を妨げないように測定孔が形成される。第10の技術によれば、複数の測定孔を覆うように、1つの評価用試料を載置することにより、1つの評価試料中における複数の測定個所において、複合材料の界面強度を測定することができる。そうすると、例えば、1つの評価試料中の中心部近傍と外縁部近傍とで界面強度の差異を評価することなどが可能となる。 In the measurement of the NI method, the measurement point of the evaluation sample is displaced in the pressing direction by the pressing of the indenter. Therefore, in the measurement holder on which the evaluation sample is placed, measurement holes are formed at positions corresponding to the measurement points so as not to prevent the displacement of the evaluation sample. According to the tenth technique, the interface strength of the composite material is measured at a plurality of measurement points in one evaluation sample by placing one evaluation sample so as to cover a plurality of measurement holes. Can. Then, for example, it becomes possible to evaluate the difference in interface strength between the vicinity of the central portion and the vicinity of the outer edge portion in one evaluation sample.

以上述べたように、本発明によると、NI法による測定に好適な表面粗さRaの薄い評価用試料を得ることができ、NI法による測定精度を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, a thin evaluation sample having a surface roughness Ra suitable for measurement by the NI method can be obtained, and measurement accuracy by the NI method can be improved.

図1は、TPの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of TP. 図2は、TPの作製手順を説明するためのフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining the preparation procedure of TP. 図3は、図2の切出工程で自動車用部品から試料を切り出す様子を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a state in which a sample is cut out of an automobile part in the cutting step of FIG. 図4は、図2の切出工程で切り出された試料の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the sample cut out in the cutting step of FIG. 図5は、図2における取付工程の様子を模式的に示す斜視図である。FIG. 5: is a perspective view which shows typically the mode of the attachment process in FIG. 図6は、従来のミクロトーム法により作製したTPの測定面の光学顕微鏡像である。FIG. 6 is an optical microscope image of the measurement surface of TP produced by the conventional microtome method. 図7は、本実施形態における研磨法により作製したTPの測定面の光学顕微鏡像である。FIG. 7 is an optical microscope image of the measurement surface of TP produced by the polishing method in the present embodiment. 図8は、本実施形態におけるNI測定法の手順を説明するためのフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart for explaining the procedure of the NI measurement method in this embodiment. 図9は、図8のTPセット工程でTPがセットされた状態の測定ホルダの平面図である。FIG. 9 is a plan view of the measurement holder in a state in which TP is set in the TP setting step of FIG. 図10は、図9の測定ホルダにセットされたTPに対して圧子を圧入する様子を模式的に示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing how an indenter is press-fit into TP set in the measurement holder of FIG. 9. 図11は、図10の符号XIで示す部分の拡大図であり、圧子の圧入に伴う繊維状粒子の変位の様子を経時的に示す図である。FIG. 11 is an enlarged view of a portion indicated by reference numeral XI in FIG. 10, and is a view showing the state of displacement of fibrous particles accompanying pressing-in of the indenter over time. 図12は、種々の繊維強化樹脂材料のTPにおけるNI法の測定結果を示すS−S線図である。FIG. 12 is an S-S diagram showing the measurement results of the NI method at TP of various fiber-reinforced resin materials. 図13は、図12の結果より得られた種々の繊維強化樹脂材料のTPの界面せん断強度の結果を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the results of interfacial shear strength of TP of various fiber-reinforced resin materials obtained from the results of FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its applications or its uses.

<繊維強化複合材料の界面強度評価方法>
図1は、本実施形態における繊維強化複合材料の界面強度評価方法において、測定対象である評価用試料としてのテストピース1(以下、「TP1」と称する。)の斜視図である。
<Method of evaluating interfacial strength of fiber reinforced composite material>
FIG. 1 is a perspective view of a test piece 1 (hereinafter, referred to as “TP1”) as an evaluation sample to be measured in the interface strength evaluation method of a fiber-reinforced composite material in the present embodiment.

TP1は、母材11中に多数の繊維状粒子12が分散してなる繊維強化複合材料を用いて成形された自動車用部品K(成形品)から作製されたものである。このような繊維強化複合材料の母材11及び繊維状粒子12間の界面強度を、NI法を用いて評価する。   TP1 is made of an automotive part K (formed product) formed using a fiber-reinforced composite material in which a large number of fibrous particles 12 are dispersed in a base material 11. The interface strength between the base material 11 and the fibrous particles 12 of such a fiber-reinforced composite material is evaluated using the NI method.

<繊維強化複合材料>
繊維強化複合材料は、例えば、繊維強化樹脂材料、繊維強化セラミックス材料、繊維強化金属材料等である。以下、それぞれについて説明する。
<Fiber-reinforced composite material>
The fiber reinforced composite material is, for example, a fiber reinforced resin material, a fiber reinforced ceramic material, a fiber reinforced metal material and the like. Each of these will be described below.

−母材−
母材11は、自動車部品Kの形状、骨格を形成するためのものである。母材11としては、例えば、樹脂、セラミックス、金属等が挙げられる。
-Base material-
The base material 11 is for forming the shape and frame of the automobile part K. Examples of the base material 11 include resins, ceramics, metals and the like.

樹脂は、公知の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができ、具体的には、例えば、ポリプロピレン樹脂(PP)、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(MAHPP)等のポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂(以下、「エポキシ」と称することがある。)、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルファイド(PPS)樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、変性ポリスチレン樹脂、AS樹脂(アクリロニトリルとスチレンとのコポリマー)、ABS樹脂(アクリロニトリル、ブタジエン及びスチレンのコポリマー)、変性ABS樹脂、MBS樹脂(メチルメタクリレート、ブタジエン及びスチレンのコポリマー)、変性MBS樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂、変性ポリメチルメタクリレート樹脂等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を混合して用いることができる。   As the resin, a known thermosetting resin or thermoplastic resin can be used. Specifically, for example, a polyolefin resin such as polypropylene resin (PP), maleic anhydride modified polypropylene (MAHPP) or the like, an epoxy resin (hereinafter referred to as May be referred to as "epoxy"), phenol resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyamide (PA) resin, liquid crystal polymer resin, polyether sulfone resin, polyether ether ketone resin , Polyarylate resin, polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyacetal resin, polysulfone resin, polyimide resin, polyetherimide resin, polystyrene resin, modified polystyrene resin, AS resin Copolymer of lyl and styrene), ABS resin (copolymer of acrylonitrile, butadiene and styrene), modified ABS resin, MBS resin (copolymer of methyl methacrylate, butadiene and styrene), modified MBS resin, polymethyl methacrylate (PMMA) resin, modified Polymethyl methacrylate resin etc. are mentioned. These can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.

セラミックスは、公知の材料を用いることができ、具体的には、例えば、炭化ケイ素等が挙げられる。   A known material can be used as the ceramic, and specific examples thereof include silicon carbide and the like.

金属は、具体的には、例えば、鉄、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼やこれらの合金等が挙げられる。   Specific examples of the metal include iron, copper, aluminum, titanium, stainless steel, and alloys thereof.

−繊維状粒子−
一般的に、NI法では、薄く作製された評価用試料の測定個所において、厚さ方向に圧子を圧入する。従って、評価用試料中の母材と粒子との界面強度を測定するには、粒子は評価用試料の厚さ方向に柱状で埋め込まれている状態であることが望ましい。換言すると、複合材料に含まれる粒子は、繊維状であることが望ましい。
-Fibrous particles-
Generally, in the NI method, an indenter is pressed in the thickness direction at a measurement point of a thinly prepared evaluation sample. Therefore, in order to measure the interface strength between the base material and the particles in the evaluation sample, it is desirable that the particles be embedded in a columnar shape in the thickness direction of the evaluation sample. In other words, it is desirable that the particles contained in the composite material are fibrous.

繊維状粒子12は、主として複合材料の強度を向上させる目的で、母材11に添加される材料であり、具体的には例えば、ガラスファイバ(GF)、カーボンファイバ(CF)、アラミドファイバ、アルミナファイバ、シリコンカーバイドファイバ、ボロンファイバ、炭化ケイ素ファイバ等が挙げられる。CFは、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN系)、ピッチ系、セルロース系、炭化水素による気相成長系炭素繊維、黒鉛繊維などを用いることができる。また、GFは、Eガラス、Sガラスなどを用いることができる。これらは1種又は2種以上を混合して用いることができる。   The fibrous particles 12 are materials added to the base material 11 mainly for the purpose of improving the strength of the composite material, and specifically, for example, glass fibers (GF), carbon fibers (CF), aramid fibers, alumina Fibers, silicon carbide fibers, boron fibers, silicon carbide fibers and the like can be mentioned. As CF, for example, polyacrylonitrile (PAN type), pitch type, cellulose type, vapor grown carbon fiber with hydrocarbon, graphite fiber and the like can be used. As GF, E glass, S glass or the like can be used. These can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.

繊維状粒子12の長さLは、NI法において良好な測定精度を確保する観点から、後述するTP1の厚さ1Tより長いことが望ましい。なお、繊維状粒子12は、連続繊維でもよい。   The length L of the fibrous particles 12 is preferably longer than the thickness 1T of TP1 described later, from the viewpoint of securing good measurement accuracy in the NI method. The fibrous particles 12 may be continuous fibers.

繊維状粒子12の、長手方向に垂直な断面の形状は、特に限定されるものではないが、円形、楕円形、矩形、多角形等の任意の形状をとり得る。当該断面の最大幅である径rは、NI法において良好な測定精度を確保する観点から、圧子先端のサイズよりも大きいことが望ましく、例えば20nm以上とすることができる。   Although the shape of the cross section perpendicular | vertical to the longitudinal direction of the fibrous particle 12 is not specifically limited, Arbitrary shapes, such as circular, an ellipse, a rectangle, a polygon, can be taken. The diameter r, which is the maximum width of the cross section, is preferably larger than the size of the indenter tip, for example, 20 nm or more, from the viewpoint of securing good measurement accuracy in the NI method.

上記長さLと径rの比であるアスペクト比(L/r)は、NI法において良好な測定精度を確保する観点から、例えば5以上、好ましくは5以上30以下である。   The aspect ratio (L / r) which is the ratio of the length L to the diameter r is, for example, 5 or more, preferably 5 or more and 30 or less, from the viewpoint of securing good measurement accuracy in the NI method.

−改質剤や表面処理−
なお、母材と繊維状粒子との接着性を向上させる観点から、必要に応じて母材へ改質剤を添加したり、繊維状粒子の表面処理を行ったりしてもよい。改質剤としては、例えば、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(MAHPP)等が挙げられる。表面処理としては、プラズマ処理、強酸酸化処理等が挙げられる。これらの改質剤の添加や表面処理の方法は、いずれかを単独で行ってもよいし、あるいはこれらのうちの2種類以上を組み合わせて使用することができる。
-Modifier and surface treatment-
From the viewpoint of improving the adhesion between the base material and the fibrous particles, if necessary, a modifier may be added to the base material, or the surface treatment of the fibrous particles may be performed. As a modifier, a maleic anhydride modified polypropylene (MAHPP) etc. are mentioned, for example. The surface treatment may, for example, be plasma treatment or strong acid oxidation treatment. Any of these modifier addition and surface treatment methods may be performed alone, or two or more of these may be used in combination.

−成形品−
本実施形態に係る繊維強化複合材料の界面強度評価方法を適用することができる成形品としては、自動車用部品Kに限らず、ロケット、航空機等の部品、スポーツ用品等が挙げられる。
-Molded product-
As a molded article which can apply the interface strength evaluation method of the fiber reinforced composite material concerning this embodiment, not only automotive parts K but parts, such as a rocket and an aircraft, sports goods, etc. are mentioned.

成形方法は、特に限定されるものではなく、種々の公知の成形方法であってよく、具体的には例えば、射出成形、押出成形、真空成形、圧縮成形、オートクレーブ成形、樹脂トランスファー成形(RTM)等である。   The molding method is not particularly limited, and may be various known molding methods. Specifically, for example, injection molding, extrusion molding, vacuum molding, compression molding, autoclave molding, resin transfer molding (RTM) Etc.

<TPの作製方法>
以下、NI法における評価用試料としてのテストピース1(以下、「TP1」と称する。)の作製手順について、説明する。TP1の作製手順は、図2に示すように、切出工程S11と、埋込工程S12と、取付工程S13と、研磨工程S14と、取外工程S15とを備えている。
<Production method of TP>
Hereinafter, the preparation procedure of the test piece 1 (hereinafter, referred to as “TP1”) as a sample for evaluation in the NI method will be described. As shown in FIG. 2, the production procedure of TP1 includes a cutting step S11, an embedding step S12, an attaching step S13, a polishing step S14, and a removal step S15.

−切出工程−
まず、図3に示すように、切出工程S11において、繊維強化樹脂材料からなる自動車用部品Kから試料13を切り出す(図2、S11)。
-Cutting process-
First, as shown in FIG. 3, in the cutting-out step S11, the sample 13 is cut out of the automobile part K made of a fiber reinforced resin material (FIG. 2, S11).

図3及び図4に示すように、試料13の形状は、NI法による測定に好適な短冊や円板等の板状であることが好ましい。図4に示すように、試料13の厚さである試料厚さ13Tは、切り出し作業の容易さと研磨工程S14での研磨作業の効率とを両立させる観点から、好ましくは3mm以上10mm以下、より好ましくは3.5mm以上6mm以下、特に好ましくは4mm以上5mm以下である。   As shown in FIGS. 3 and 4, the shape of the sample 13 is preferably a plate shape such as a strip or a disc suitable for measurement by the NI method. As shown in FIG. 4, the sample thickness 13T, which is the thickness of the sample 13, is preferably 3 mm or more and 10 mm or less, more preferably from the viewpoint of achieving both the ease of cutting out and the efficiency of the polishing operation in the polishing step S14. Is 3.5 mm or more and 6 mm or less, particularly preferably 4 mm or more and 5 mm or less.

図4に示すように、試料13は、表面13Aと裏面13Bとを有している。表面13A及び裏面13Bは、研磨工程S14で研磨されて、それぞれTP1の測定面1A及び測定裏面1Bとなる。表面13A及び裏面13Bには、母材11中に分散した繊維状粒子12の断面が現れている。   As shown in FIG. 4, the sample 13 has a front surface 13A and a back surface 13B. The front surface 13A and the back surface 13B are polished in the polishing step S14 to become the measurement surface 1A and the measurement back surface 1B of TP1, respectively. The cross section of the fibrous particles 12 dispersed in the base material 11 appears on the front surface 13A and the back surface 13B.

また、図3及び図4に示すように、自動車用部品Kは成形品であるため、内部のコア層に対して表面はスキン層が形成されている。ゆえに、試料13は、コア層由来の試料コア層13Cとスキン層由来の試料スキン層13Dとを有している。なお、表面13A及び裏面13Bの内部側は試料コア層13Cが表出している。   Further, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, since the automotive part K is a molded product, a skin layer is formed on the surface of the core layer inside. Therefore, the sample 13 has the sample core layer 13C derived from the core layer and the sample skin layer 13D derived from the skin layer. The sample core layer 13C is exposed on the inner side of the front surface 13A and the back surface 13B.

−埋込工程−
次に、図5に示すように、切出工程S11で切り出された試料13を、例えばエポキシ樹脂その他常温硬化できる樹脂等の保護用樹脂14(樹脂)中に埋め込み、研磨用試料15を調製する(図2、S12)。
-Embedding process-
Next, as shown in FIG. 5, the sample 13 cut out in the cutting step S11 is embedded in a protective resin 14 (resin) such as an epoxy resin or other resin that can be cured at room temperature to prepare a polishing sample 15 (FIG. 2, S12).

これにより、研磨工程S14の研磨作業中に生じた研磨くず等による研磨面の損傷等を防止することができる。   Thereby, damage or the like of the polishing surface due to polishing debris or the like generated during the polishing operation of the polishing step S14 can be prevented.

なお、例えば試料13が十分な強度を有する材料である場合には、埋込工程S12を省略して、保護用樹脂14に埋め込むことなく、試料13を直接研磨ホルダ17に取り付けてもよい。   For example, when the sample 13 is a material having sufficient strength, the embedding step S12 may be omitted and the sample 13 may be directly attached to the polishing holder 17 without being embedded in the protective resin 14.

−取付工程−
そして、研磨用試料15を接合材16を用いて研磨ホルダ17に固定する(図2、S13)。
-Mounting process-
Then, the polishing sample 15 is fixed to the polishing holder 17 using the bonding material 16 (FIG. 2, S13).

試料13を研磨ホルダ17に固定することにより、研磨工程中に小さな試料を安定保持することができ、研磨作業が容易となる。   By fixing the sample 13 to the polishing holder 17, a small sample can be stably held during the polishing process, and the polishing operation becomes easy.

なお、例えば試料13が十分な強度を有する材料である場合には、取付工程S13を省略して、試料13を直接研磨してもよい。   For example, when the sample 13 is a material having sufficient strength, the mounting step S13 may be omitted and the sample 13 may be directly polished.

接合材16は、研磨用試料15を研磨ホルダ17に固定するためのものであり、研磨作業中に研磨用試料15が研磨ホルダ17から外れない程度の十分な接着性を備える必要がある。また、研磨作業後は研磨用試料15を研磨ホルダ17から容易に取り外せる必要がある。   The bonding material 16 is for fixing the polishing sample 15 to the polishing holder 17, and the bonding material 16 needs to have sufficient adhesiveness such that the polishing sample 15 is not detached from the polishing holder 17 during the polishing operation. In addition, after the polishing operation, it is necessary to easily remove the polishing sample 15 from the polishing holder 17.

接合材16としては、具体的には例えば、パラフィン等が挙げられる。パラフィンの融点は比較的低く、約60℃である。このため、十分な接着性を有しつつ、後の取外工程S15で、比較的低温での加熱により研磨ホルダ17から研磨用試料15を取り外すことが可能となる。そうして、研磨用試料15の研磨ホルダへの脱着に伴って生じ得る試料の損傷を抑えることができる。   Specific examples of the bonding material 16 include paraffin and the like. The melting point of paraffin is relatively low, about 60 ° C. Therefore, it is possible to remove the polishing sample 15 from the polishing holder 17 by heating at a relatively low temperature in the subsequent removal step S15 while having sufficient adhesiveness. Thus, damage to the sample that may occur as the polishing sample 15 is desorbed to the polishing holder can be suppressed.

−研磨工程−
次に、研磨ホルダ17に固定された研磨用試料15を研磨する(図2、S14)。
-Polishing process-
Next, the polishing sample 15 fixed to the polishing holder 17 is polished (FIG. 2, S14).

研磨用試料15の研磨は、試料13の表面13A及び裏面13Bの両面について行われる。   Polishing of the polishing sample 15 is performed on both the front surface 13A and the back surface 13B of the sample 13.

研磨用試料15、すなわち試料13の両面は、回転式研磨機(図示せず)により研磨される。   Both surfaces of the polishing sample 15, ie, the sample 13, are polished by a rotary polishing machine (not shown).

研磨条件は、TP1の測定面1A及び測定裏面1Bにおいて、必要な表面粗さRaにより決定される。   The polishing conditions are determined by the required surface roughness Ra on the measurement surface 1A and the measurement back surface 1B of TP1.

TP1の研磨された両面のうち、少なくともNI法における圧子が圧入される側の測定面1Aは、NI法による測定精度を向上させる観点から、所定の表面粗さRaとなるまで研磨される。具体的には、測定面1Aの表面粗さは、算術平均粗さRaが、好ましくは0.05μm以上1.5μm以下、より好ましくは0.06μm以上1.4μm以下、特に好ましくは0.07μm以上1.3μm以下である。表面粗さRaが0.05μm未満では研磨が困難となる虞があり、1.5μm超では表面精度が悪いため正確な測定が困難となる虞がある。   Among the polished both surfaces of TP1, at least the measurement surface 1A on the side to which the indenter in the NI method is pressed is polished to a predetermined surface roughness Ra from the viewpoint of improving the measurement accuracy by the NI method. Specifically, as for the surface roughness of the measurement surface 1A, the arithmetic mean roughness Ra is preferably 0.05 to 1.5 μm, more preferably 0.06 to 1.4 μm, particularly preferably 0.07 μm. It is 1.3 μm or less. If the surface roughness Ra is less than 0.05 μm, polishing may be difficult. If the surface roughness Ra is more than 1.5 μm, accurate measurement may be difficult because the surface accuracy is poor.

上記表面粗さRaの測定面1Aを得るための研磨条件は、例えば以下の通りである。   The polishing conditions for obtaining the measurement surface 1A of the surface roughness Ra are, for example, as follows.

まず、回転速度120rpm以上140rpm以下でサンドペーパにより研磨される。サンドペーパは、粗い目のものから徐々に細かい目のものに変更されることが好ましい。具体的には例えば、#180→#240→#400→#600のサンドペーパを用いて段階的に研磨する。それぞれのサンドペーパによる研磨は、例えばそれぞれ約3分間ずつ行われる。   First, sand paper is used to polish at a rotational speed of 120 rpm or more and 140 rpm or less. It is preferable that the sandpaper be gradually changed from the coarse one to the fine one. Specifically, for example, sandpaper of # 180 → # 240 → # 400 → # 600 is used to polish in stages. Polishing with each sandpaper is performed, for example, for about 3 minutes each.

その後、回転速度を80rpm以上120rpm未満に低下させ、アルミナ付バフ布により仕上げの研磨が行われる。アルミナは、3μm→0.05μmのアルミナを用い、それぞれ約3分間ずつ研磨する。   Thereafter, the rotational speed is reduced to 80 rpm or more and less than 120 rpm, and polishing with an alumina buff cloth is performed. Alumina is polished for about 3 minutes each using alumina of 3 μm → 0.05 μm.

上述の研磨条件で研磨することにより、研磨開始時には十分な研磨量を確保しつつ、試料13の厚さが薄くなるのに従って表面粗さRaの小さな研磨面を形成することができる。また、サンドペーパによる研磨で粗研磨を行った後に、アルミナ付バフ布を用いて仕上げ研磨を行うことにより、表面粗さRaの小さな測定面1Aを得ることができる。また、試料13の厚さが薄くなるのに従い、回転式研磨機の回転速度を低下させることで、研磨中の試料13の損傷や割れを防止することができる。   By polishing under the above-described polishing conditions, it is possible to form a polishing surface having a small surface roughness Ra as the thickness of the sample 13 becomes thinner while securing a sufficient polishing amount at the start of polishing. In addition, after rough polishing is performed by sand paper polishing, final polishing using a buff cloth with alumina can be performed to obtain a measurement surface 1A having a small surface roughness Ra. Further, as the thickness of the sample 13 becomes thinner, the rotation speed of the rotary type polishing machine can be reduced to prevent the damage and cracking of the sample 13 during polishing.

なお、上述した研磨機の種類、研磨速度・時間、研磨剤の種類等の研磨条件は、特に限定されるものではなく、所定の表面粗さRaが得られる研磨条件であれば、いかなる研磨条件を採用してもよい。   The polishing conditions such as the type of polishing machine, the polishing speed and time, and the type of polishing agent described above are not particularly limited, and any polishing conditions may be used as long as the predetermined surface roughness Ra can be obtained. May be adopted.

また、TP1の測定裏面1Bの表面粗さRaは、好ましくは2.0μm以下であり、より好ましくは測定面1Aと同等の表面粗さRaである。測定裏面1Bは、直接圧子が接触する測定面1Aに比べて、許容される表面粗さRaの範囲は広い。しかしながら、NI法の測定に用いられるTP1は、極めて薄いことから、圧子2が圧入される測定面1Aのみならず、測定面1Aと反対側の測定裏面1Bの表面粗さRaも測定精度に影響を及ぼし得る。従って、測定裏面1Bの表面粗さRaも測定面1Aと同等の表面粗さRaとなるまで研磨することにより、測定精度が向上し得る。   Moreover, surface roughness Ra of measurement back surface 1B of TP1 becomes like this. Preferably it is 2.0 micrometers or less, More preferably, it is surface roughness Ra equivalent to measurement surface 1A. The range of allowable surface roughness Ra is wider than that of the measurement surface 1A where the measurement back surface 1B is in direct contact with the indenter. However, since TP1 used for measurement in the NI method is extremely thin, not only the measurement surface 1A on which the indenter 2 is pressed in, but also the surface roughness Ra of the measurement back surface 1B opposite to the measurement surface 1A affects the measurement accuracy. Can exert Therefore, the measurement accuracy can be improved by polishing the surface roughness Ra of the measurement back surface 1B to the same surface roughness Ra as that of the measurement surface 1A.

上記表面粗さRaの測定裏面1Bを得るための研磨条件は、測定裏面1Bの表面粗さRaが測定面1Aの表面粗さRaよりも大きいことが許容される場合には、測定面1Aの研磨条件よりも簡易な条件とすることができる。具体的には例えば、上記測定面1Aの研磨条件と同一の研磨剤を使用し、約3分間の研磨時間をそれぞれ例えば約1分間の研磨時間に短くすることができる。また、サンドペーパの目やアルミナの粒子の大きさの種類を減らすことにより、測定面1Aよりも簡易な条件で研磨を行ってもよい。また、上述のごとく、測定裏面1Bについても測定面1Aと同等の表面粗さRaを得る場合には、上記測定面1Aと同一の条件により研磨することが好ましい。   The polishing conditions for obtaining the measurement back surface 1B of the surface roughness Ra are such that when the surface roughness Ra of the measurement back surface 1B is allowed to be larger than the surface roughness Ra of the measurement surface 1A, The conditions can be made simpler than the polishing conditions. Specifically, for example, using the same polishing agent as the polishing condition of the measurement surface 1A, the polishing time of about 3 minutes can be shortened to, for example, the polishing time of about 1 minute. In addition, polishing may be performed under conditions simpler than that of the measurement surface 1A by reducing the types of the size of the sandpaper eyes and the alumina particles. Further, as described above, in the case of obtaining the surface roughness Ra equivalent to the measurement surface 1A also for the measurement back surface 1B, it is preferable to polish under the same conditions as the measurement surface 1A.

なお、試料13の両面は何れの面を先に研磨してもよいが、好ましくは裏面13Bを研磨後に表面13Aを研磨することである。すなわち、まず裏面13Bを研磨してTP1の測定裏面1Bを形成する。そして、次の取外工程S15と同様の方法で研磨用試料15を研磨ホルダ17から取り外した後に、試料13の裏面、すなわちTP1の測定裏面1B側を研磨ホルダ17に取り付け、試料13の表面13Aを研磨して測定面1Aを形成する。   Although either side of the sample 13 may be polished first, it is preferable to polish the surface 13A after polishing the back surface 13B. That is, first, the back surface 13B is polished to form the measured back surface 1B of TP1. Then, after the polishing sample 15 is removed from the polishing holder 17 by the same method as the subsequent removal step S15, the back surface of the sample 13, ie, the measurement back surface 1B side of TP1 is attached to the polishing holder 17, and the front surface 13A of the sample 13 Is ground to form a measurement surface 1A.

そうすると、測定面1Aを研磨ホルダ17に固定する必要がないため、TP1の測定面1Aの汚染可能性を軽減することができる。   Then, since it is not necessary to fix measurement surface 1A to polishing holder 17, the possibility of contamination of measurement surface 1A of TP1 can be reduced.

−取外工程−
取外工程S15では、研磨ホルダ17を約60℃〜約70℃に加熱し、TP1と研磨ホルダ17との間に配置された接合材16を溶融することにより、研磨ホルダ17からTP1を取り外す(図2、S15)。
-Removal process-
In the removal step S15, the polishing holder 17 is heated to about 60 ° C. to about 70 ° C., and the bonding material 16 disposed between the TP1 and the polishing holder 17 is melted to remove the TP1 from the polishing holder 17 ( Figure 2, S15).

こうして、研磨ホルダ17からのTP1の取り外しを容易に行うことができるとともに、取り外し作業に伴うTP1の研磨面である測定面1A及び測定裏面1Bの損傷を抑えることができる。   Thus, the TP1 can be easily removed from the polishing holder 17, and damage to the measurement surface 1A and the measurement back surface 1B, which are the polishing surface of the TP1 associated with the removal operation, can be suppressed.

なお、埋込工程S12で、試料13を保護用樹脂14に埋込み、研磨用試料15を研磨した場合は、研磨ホルダ17から取り外した後に、保護用樹脂14を除去して、TP1を取り出す。そして、TP1を洗浄、乾燥して、NI法による測定に供する。   When the sample 13 is embedded in the protective resin 14 and the polishing sample 15 is polished in the embedding step S12, the protective resin 14 is removed after removing the sample 13 from the polishing holder 17, and the TP1 is taken out. Then, TP1 is washed and dried, and subjected to measurement by the NI method.

−TPについて−
図1に示すように、TP1は、研磨された測定面1A及び測定裏面1Bを有している。測定面1A及び測定裏面1Bには、母材11中に分散した繊維状粒子12の断面が見えている。また、TP1の内部はコア層に由来するTPコア層1Cであり、外周部分はスキン層に由来するTPスキン層1Dである。
-About TP-
As shown in FIG. 1, TP1 has a polished measurement surface 1A and a measurement back surface 1B. The cross section of the fibrous particles 12 dispersed in the base material 11 is visible on the measurement surface 1A and the measurement back surface 1B. Further, the inside of TP1 is a TP core layer 1C derived from the core layer, and the outer peripheral portion is a TP skin layer 1D derived from a skin layer.

研磨工程S14で得られたTP1の厚さであるTP厚さ1T(評価用試料の厚さ)は、NI法の測定に好適な薄さであり、且つ十分小さな表面粗さRaのTP1を得る観点から、好ましくは50μm以上200μm以下、より好ましく50μm以上150μm以下、特に好ましくは50μm以上120μm以下である。換言すると、TP厚さ1Tは、試料13の試料厚さT13の好ましくは0.5%以上7%以下の厚さである。このような範囲の厚さとなるまで試料13を研磨することにより、切出工程のダメージを受けていない評価用試料を得ることができる。   The TP thickness 1T (thickness of the evaluation sample), which is the thickness of TP1 obtained in the polishing step S14, is thin enough to be measured by the NI method, and TP1 with a sufficiently small surface roughness Ra is obtained. From the viewpoint, it is preferably 50 μm or more and 200 μm or less, more preferably 50 μm or more and 150 μm or less, and particularly preferably 50 μm or more and 120 μm or less. In other words, the TP thickness 1T is preferably 0.5% or more and 7% or less of the sample thickness T13 of the sample 13. By polishing the sample 13 to such a thickness, it is possible to obtain an evaluation sample which has not been damaged in the cutting process.

図6及び図7に、母材11をPP、繊維状粒子12をCFとするCF強化PP材料(CF/PP)の、それぞれ従来のミクロトーム法により作製したTPの測定面(比較例1)と、本実施形態における研磨法により作製したTP1の測定面1A(実施例1)の光学顕微鏡像を示す。   6 and 7 show measurement surfaces (Comparative Example 1) of TPs prepared by the conventional microtome method of CF reinforced PP materials (CF / PP) in which the base material 11 is PP and the fibrous particles 12 are CF. The optical microscope image of measurement surface 1A (Example 1) of TP1 produced by the grinding | polishing method in this embodiment is shown.

図6に示すように、比較例1の測定面では、CFの変形が顕著であり、CFの断面を明瞭に見分けることが困難である。また、PP表面の凹凸も顕著であることが判る。   As shown in FIG. 6, in the measurement plane of Comparative Example 1, deformation of CF is remarkable, and it is difficult to clearly distinguish the cross section of CF. In addition, it is understood that the unevenness of the PP surface is also remarkable.

一方、図7に示すように、実施例1の測定面1Aでは、CFの円形に近い断面を明瞭に見分けることができる。また、PP表面も概して滑らかな状態であることが判る。   On the other hand, as shown in FIG. 7, in the measurement surface 1A of the first embodiment, it is possible to clearly distinguish a cross section close to a circle of CF. It can also be seen that the PP surface is also generally smooth.

図6及び図7の実線部分における算術平均表面粗さRaは、図6では1.69μm、図7では0.16μmであった。   The arithmetic mean surface roughness Ra in the solid line portion of FIGS. 6 and 7 was 1.69 μm in FIG. 6 and 0.16 μm in FIG.

図6の比較例1のTPでは、削り出したときに、TPに不要な応力がかかり、CFやPPの変形をもたらすとともに、TPの表面粗さRaが大きくなったと考えられる。これに対し、図7の実施例1のTP1では、表面粗さRaが、図6のミクロトーム法のものよりも約10倍小さくなることが判った。   In the TP of Comparative Example 1 of FIG. 6, when scraped, unnecessary stress is applied to the TP, causing deformation of CF and PP, and it is considered that the surface roughness Ra of TP is increased. On the other hand, in TP1 of Example 1 of FIG. 7, it was found that the surface roughness Ra was about 10 times smaller than that of the microtome method of FIG.

<界面強度の評価手順>
以下、TP1を用いてNI法により母材及び繊維状粒子間の界面強度を評価する手順について説明する。評価手順は、図8に示すように、TPセット工程S21(配置工程)と、評価工程S25とを備えている。
<Evaluation procedure of interface strength>
Hereinafter, a procedure for evaluating the interfacial strength between the base material and the fibrous particles by the NI method using TP1 will be described. As shown in FIG. 8, the evaluation procedure includes a TP setting step S21 (arrangement step) and an evaluation step S25.

−TPセット工程−
図8に示すように、TPセット工程S21(配置工程)において、取外工程S15後に得られたTP1を、測定ホルダ5上に載置する。なお、図10に示すように測定ホルダ5は、試料台4とその上に配置された治具3(載置部)からなる。
-TP set process-
As shown in FIG. 8, in the TP setting step S21 (arrangement step), TP1 obtained after the removal step S15 is placed on the measurement holder 5. In addition, as shown in FIG. 10, the measurement holder 5 consists of the sample stand 4 and the jig | tool 3 (mounting part) arrange | positioned on it.

NI法の測定において、TP1の測定個所は、圧子2の圧入によって、その圧入方向に変位する。従って、図9に示すように、TP1を載置する治具3には、測定個所に該当する位置にTP1の変位を妨げないよう測定孔が形成される。すなわち、治具3には、複数の測定孔31A,31B,31C,31D,31E,31F(以下、これらの測定孔をまとめて「測定孔31」と称することがある。)が設けられている。   In the measurement of the NI method, the measurement point of TP1 is displaced in the press-fitting direction by the press-fitting of the indenter 2. Therefore, as shown in FIG. 9, in the jig 3 on which TP1 is placed, measurement holes are formed at positions corresponding to the measurement points so as not to prevent the displacement of TP1. That is, the jig 3 is provided with a plurality of measurement holes 31A, 31B, 31C, 31D, 31E, 31F (hereinafter, these measurement holes may be collectively referred to as "measurement holes 31"). .

特に、測定孔31A,31E,31Fは、同一のTP1内の複数の位置の界面強度を評価するように、近接して設けられている。なお、測定孔31Aは、TP1のTPコア層1Cの中央部の界面強度を評価するためのものである。また、測定孔31Eは、TP1のTPスキン層1D近傍の界面強度評価用に設けられている。さらに、測定孔31Fは、TPコア層1CからTPスキン層1Dにかけて、連続的に複数の位置の界面強度を評価するために設けられている。複数の測定孔31を覆うように、1つのTP1を載置することにより、1つのTP1中における複数の測定個所において、繊維強化複合材料の界面強度を測定することができる。そうすると、例えば、1つのTP1中のTPコア層1CとTPスキン層1Dとで界面強度の差異を評価することなどが可能となる。   In particular, the measurement holes 31A, 31E, 31F are provided close to each other so as to evaluate the interface strength at a plurality of positions in the same TP1. The measurement hole 31A is for evaluating the interface strength of the central portion of the TP core layer 1C of TP1. The measurement hole 31E is provided for interface strength evaluation in the vicinity of the TP skin layer 1D of TP1. Furthermore, the measurement holes 31F are provided to continuously evaluate the interface strength at a plurality of positions from the TP core layer 1C to the TP skin layer 1D. By placing one TP 1 so as to cover a plurality of measurement holes 31, the interface strength of the fiber-reinforced composite material can be measured at a plurality of measurement points in one TP1. Then, for example, it becomes possible to evaluate the difference in interface strength between the TP core layer 1C and the TP skin layer 1D in one TP1.

測定孔31の最大径は、圧子2の圧入によるTP1の過度の変形を抑えつつ、良好な測定精度を得る観点から、好ましくは0.5mm以上2mm以下、より好ましくは0.7mm以上1.5mm以下である。なお、図9に示す測定孔31A,31C,31Eは直径1mmの円形、測定孔31B,31Dは直径2mmの円形、測定孔31Fは、最大径1.5mmの長円形である。測定孔31の形状は、特に限定されるものではなく円形、長円形、楕円形、矩形、多角形など種々の形状を取り得るが、測定孔31の外周縁から測定位置までの距離を均一化してTP1の過度な変形を押さえる観点から、円形、長円形、楕円形が好ましい。   The maximum diameter of the measurement hole 31 is preferably 0.5 mm or more and 2 mm or less, more preferably 0.7 mm or more and 1.5 mm from the viewpoint of obtaining good measurement accuracy while suppressing excessive deformation of TP1 by press-fitting the indenter 2. It is below. Measurement holes 31A, 31C and 31E shown in FIG. 9 are circular with a diameter of 1 mm, measurement holes 31B and 31D are circular with a diameter of 2 mm, and measurement hole 31F is an oval with a maximum diameter of 1.5 mm. The shape of the measurement hole 31 is not particularly limited and may take various shapes such as circular, oval, oval, rectangular, polygonal, etc. However, the distance from the outer peripheral edge of the measurement hole 31 to the measurement position is made uniform From the viewpoint of suppressing excessive deformation of TP1, circular, oval and elliptical are preferable.

治具3の厚さは、NI法において、TP1の過度な変形を押さえつつ良好な測定精度を確保する観点から、例えば1mm〜5mmとすることができる。   The thickness of the jig 3 can be set to, for example, 1 mm to 5 mm from the viewpoint of securing good measurement accuracy while suppressing excessive deformation of TP1 in the NI method.

−評価工程−
評価工程S25は、測定ホルダ5に配置されたTP1の表面に圧子2を圧入させて繊維強化複合材料の界面強度を評価する工程である。評価工程S25は、図8に示すように、押圧工程S22と、界面剥離工程S23と、接触工程S24とを備えている。
-Evaluation process-
Evaluation process S25 is a process of pressing the indenter 2 into the surface of TP1 arrange | positioned at the measurement holder 5, and evaluating the interfacial strength of a fiber reinforced composite material. Evaluation process S25 is provided with press process S22, interface peeling process S23, and contact process S24 as shown in FIG.

NI法では、図10に示すように、治具3の上に載置されたTP1について、例えば治具3の測定孔31Aの上に位置している部分に圧子2を圧入する。図10の符号XIで示す圧子圧入部分の拡大図を図11に示す。   In the NI method, as shown in FIG. 10, for the TP1 placed on the jig 3, for example, the indenter 2 is pressed into a portion of the jig 3 located above the measurement hole 31A. An enlarged view of an indenter press-in portion indicated by reference numeral XI in FIG. 10 is shown in FIG.

図11(a)は、圧子2がTP1の繊維状粒子12の断面に接触したところを示している。その後、圧子2の圧入が開始すると、図11(b)に示すように、母材11と繊維状粒子12との界面は接着状態のまま、繊維状粒子12は下方に変位する(図8、押圧工程S22)。   FIG. 11 (a) shows that the indenter 2 is in contact with the cross section of the fibrous particles 12 of TP1. Thereafter, when the press-in of the indenter 2 is started, as shown in FIG. 11 (b), the fibrous particles 12 are displaced downward while the interface between the base material 11 and the fibrous particles 12 is in the adhered state (FIG. 8, Pressing step S22).

やがて、圧子2の圧入が進むと、図11(c)に示すように、母材11と繊維状粒子12との界面の接着が剥がれる(図8、界面剥離工程S23)。そして、繊維状粒子12が母材11から押し出され、図11(d)に示すように、圧子2が母材11に接触した時点で測定を終了することができる(図8、接触工程S24)。   Eventually, when the press-fit of the indenter 2 proceeds, as shown in FIG. 11C, the adhesion of the interface between the base material 11 and the fibrous particles 12 is peeled off (FIG. 8, interface peeling step S23). Then, the fibrous particles 12 are pushed out of the base material 11, and as shown in FIG. 11 (d), the measurement can be ended when the indenter 2 contacts the base material 11 (FIG. 8, contact step S24). .

図12は、種々の繊維強化樹脂材料のTP1について、本実施形態に係る繊維強化複合材料の界面強度評価方法により母材11と繊維状粒子12との界面強度を測定した結果を示している。すなわち、図11において(a)の状態を0%とした場合の圧子2の圧入深さとしての界面ひずみ(%)に対する界面応力(MPa)をプロットしたS−S線図である。   FIG. 12 shows the results of measuring the interface strength between the base material 11 and the fibrous particles 12 by the method for evaluating the interface strength of a fiber-reinforced composite material according to this embodiment for TP1 of various fiber-reinforced resin materials. That is, FIG. 11 is an SS diagram plotting interface stress (MPa) with respect to interface strain (%) as the press-fit depth of the indenter 2 when the state of (a) is 0% in FIG.

繊維強化樹脂材料として、それぞれ実施例1のCF/PP、実施例2のCF強化エポキシ樹脂(CF/エポキシ)、実施例3のMAHPPを含有しないGF強化PP樹脂(GF/PP MAHPP無)、及び実施例4のMAHPPを含有するGF強化PP樹脂(GF/PP MAHPP有)の4種について測定を行った。   As fiber-reinforced resin materials, CF / PP of Example 1, CF-reinforced epoxy resin of Example 2 (CF / epoxy), GF-reinforced PP resin of Example 3 not containing MAHPP (GF / PP, without MAHPP), and The measurements were carried out on four types of GF-reinforced PP resin (GF / PP MAHPP present) containing MAHPP of Example 4.

図12に示すように、実施例1〜4のいずれの繊維強化樹脂材料についても、界面応力が一定となる領域が明瞭に確認できた。この領域は図11(c)の状態を示しており、このときの界面応力は界面せん断強度を示している。   As shown in FIG. 12, in any of the fiber-reinforced resin materials of Examples 1 to 4, a region where the interface stress is constant was clearly confirmed. This region shows the state of FIG. 11 (c), and the interface stress at this time indicates the interface shear strength.

図12の上記領域における界面応力の値から、各繊維強化樹脂材料の界面せん断強度を求めた結果を図13に示す。界面せん断強度は、実施例1,2の繊維状粒子12としてCFを含有する繊維強化樹脂材料では、実施例1のCF/PPよりも実施例2のCF/エポキシの方が、界面せん断強度が高く、PPよりもエポキシの方がCFとの接着性が高いことが判った。また、実施例3,4のGFを含有する繊維強化樹脂材料では、実施例3のGF/PP MAHPP無よりも、実施例4のGF/PP MAHPP有の方が、約4倍界面せん断強度が高いことが判った。これは、MAHPPを含有することによりGFとPPとの界面にMAHPPの接着層が形成されているためと考えられる。   The interface shear strength of each fiber-reinforced resin material is determined from the value of interface stress in the above region of FIG. 12, and the result is shown in FIG. With respect to the interfacial shear strength, in the fiber-reinforced resin material containing CF as the fibrous particles 12 of Examples 1 and 2, the interfacial shear strength of the CF / epoxy of Example 2 is higher than that of the CF / PP of Example 1. It was found that the epoxy was higher in adhesion to CF than PP. Further, in the fiber-reinforced resin materials containing GF of Examples 3 and 4, the GF / PP MAHPP having Example 4 had about 4 times the interfacial shear strength as compared with the GF / PP MAHPP without Example 3. It turned out to be high. It is considered that this is because the adhesive layer of MAHPP is formed at the interface between GF and PP by containing MAHPP.

以上述べたように、本実施形態に係る繊維強化複合材料の界面強度評価方法によれば、繊維強化複合材料の母材11と繊維状粒子12との界面強度を精度よく評価することができる。また、成形後の製品からTPを作製して、母材11と繊維状粒子12との界面強度を評価することができるので、信頼性の高い評価を行うことができる。さらに、経時的な評価を行うことで、製品の疲労状態等も評価することができる。   As described above, according to the method for evaluating the interfacial strength of a fiber-reinforced composite material according to the present embodiment, the interfacial strength between the base material 11 of the fiber-reinforced composite material and the fibrous particles 12 can be evaluated accurately. Moreover, since TP can be produced from the product after shaping | molding and the interfacial strength of the base material 11 and the fibrous particle 12 can be evaluated, highly reliable evaluation can be performed. Furthermore, the fatigue condition etc. of the product can be evaluated by performing the evaluation over time.

本発明は、NI法による測定に好適な表面粗さRaの薄い評価用試料を得ることができ、NI法による測定精度を向上させることができるので、極めて有用である。   The present invention is extremely useful because it can obtain a thin evaluation sample of surface roughness Ra suitable for measurement by the NI method, and can improve measurement accuracy by the NI method.

1 テストピース、TP(評価用試料)
1A 測定面
1B 測定裏面
1C TPコア層
1D TPスキン層
1T TP厚さ(評価用試料の厚さ)
2 圧子
3 治具
4 試料台
5 測定ホルダ
11 母材
12 繊維状粒子
13 試料
13A 表面
13B 裏面
14 保護用樹脂(樹脂)
15 研磨用試料
16 接合材
17 研磨ホルダ
31,31A,31B,31C,31D,31E,31F 測定孔
S11 切出工程
S12 埋込工程
S13 取付工程
S14 研磨工程
S15 取外工程
S21 TPセット工程(配置工程)
S22 押圧工程
S23 界面剥離工程
S24 接触工程
S25 評価工程
K 自動車用部品(成形品)
1 Test piece, TP (sample for evaluation)
1A Measurement surface 1B Measurement back surface 1C TP core layer 1D TP skin layer 1T TP thickness (thickness of sample for evaluation)
Reference Signs List 2 indentation 3 jig 4 sample stage 5 measurement holder 11 base material 12 fibrous particles 13 sample 13A front surface 13B back surface 14 protective resin (resin)
15 Polishing Sample 16 Bonding Material 17 Polishing Holder 31, 31A, 31B, 31C, 31D, 31F Measurement Hole S11 Cutting Step S12 Embedding Step S13 Mounting Step S14 Polishing Step S15 Removal Step S21 TP Setting Step (Arranging Step )
S22 Pressing Step S23 Interface Peeling Step S24 Contact Step S25 Evaluation Step K Automotive Parts (Molded Parts)

Claims (10)

母材中に繊維状粒子が分散してなる繊維強化複合材料の該母材及び該繊維状粒子間の界面強度をナノインデンテーション法を用いて評価する繊維強化複合材料の界面強度評価方法であって、
前記繊維強化複合材料の成形品から板状の試料を切り出す切出工程と、
前記試料の両面を研磨して評価用試料を得る研磨工程とを備え、
前記研磨工程で、前記評価用試料の研磨された両面のうち、前記ナノインデンテーション法における圧子が圧入される側の測定面は、所定の表面粗さRaとなるまで研磨されており、
前記研磨工程で、前記試料の両面のうち、裏面を研磨して前記評価用試料の測定裏面を形成した後に、前記試料の表面を研磨して前記測定面の研磨を行う
ことを特徴とする繊維強化複合材料の界面強度評価方法。
This is a method for evaluating the interfacial strength of a fiber-reinforced composite material, wherein the interfacial strength between the fibrous material and the matrix of the fiber-reinforced composite material in which fibrous particles are dispersed in the matrix and the fibrous particles is evaluated using a nanoindentation method. ,
A cutting step of cutting a plate-like sample from the molded article of the fiber reinforced composite material;
Polishing both surfaces of the sample to obtain an evaluation sample;
Among the polished surfaces of the evaluation sample in the polishing step, the measurement surface on the side to which the indenter is pressed in in the nanoindentation method is polished to a predetermined surface roughness Ra .
In the polishing step, of both sides of the sample, the back surface is polished to form the measurement back surface of the evaluation sample, and then the surface of the sample is polished to polish the measurement surface. A method of evaluating the interfacial strength of a fiber-reinforced composite material as a feature.
請求項1において、
前記評価用試料の前記測定面の表面粗さRaは、0.05μm以上1.5μm以下である
ことを特徴とする繊維強化複合材料の界面強度評価方法。
In claim 1,
Surface roughness Ra of the said measurement surface of the said sample for evaluation is 0.05 micrometer or more and 1.5 micrometers or less, The interface strength evaluation method of the fiber reinforced composite material characterized by the above-mentioned.
請求項2において、
前記研磨工程で、前記評価用試料の研磨された両面のうち、前記測定面と反対側の測定裏面も、その表面粗さRaが0.05μm以上1.5μm以下となるまで研磨されていることを特徴とする繊維強化複合材料の界面強度評価方法。
In claim 2,
Among the polished surfaces of the evaluation sample in the polishing step, the measured back surface opposite to the measurement surface is also polished until the surface roughness Ra is 0.05 μm or more and 1.5 μm or less. Method for evaluating interfacial strength of fiber reinforced composite material characterized by
請求項1乃至請求項のいずれか一において、
前記評価用試料の厚さは、前記試料の0.5%以上7%以下の厚さである
ことを特徴とする繊維強化複合材料の界面強度評価方法。
In any one of claims 1 to 3 ,
The thickness of the sample for evaluation is a thickness of 0.5% or more and 7% or less of the sample, and the interface strength evaluation method of a fiber reinforced composite material.
請求項において、
前記切出工程で切り出された前記試料の厚さは、3mm以上10mm以下であり、
前記研磨工程で得られた前記評価用試料の厚さは、50μm以上200μm以下であることを特徴とする繊維強化複合材料の界面強度評価方法。
In claim 4 ,
The thickness of the sample cut out in the cutting step is 3 mm or more and 10 mm or less,
The thickness of the said sample for evaluation obtained at the said grinding | polishing process is 50 micrometers or more and 200 micrometers or less, The interface strength evaluation method of the fiber reinforced composite material characterized by the above-mentioned.
請求項1乃至請求項のいずれか一において、
前記切出工程後であり且つ前記研磨工程前に、
前記試料を樹脂中に埋め込む埋込工程と、
前記樹脂中に埋め込まれた前記試料を接合材を用いて研磨ホルダに固定する取付工程とをさらに備え、
前記研磨工程で、前記樹脂中に埋め込まれ且つ前記研磨ホルダに固定された前記試料を研磨する
ことを特徴とする繊維強化複合材料の界面強度評価方法。
In any one of claims 1 to 5 ,
After the cutting step and before the polishing step
Embedding the sample into the resin;
And a mounting step of fixing the sample embedded in the resin to a polishing holder using a bonding material,
A method of evaluating interfacial strength of a fiber-reinforced composite material, characterized in that the sample embedded in the resin and fixed to the polishing holder is polished in the polishing step.
請求項において、
前記研磨工程後に、前記研磨ホルダから前記評価用試料を取り外す取外工程をさらに備え、
前記取外工程で、前記評価用試料は、該評価用試料と前記研磨ホルダとの間に配置された接合材を加熱溶融することにより該研磨ホルダから取り外される
ことを特徴とする繊維強化複合材料の界面強度評価方法。
In claim 6 ,
The method further comprises a removal step of removing the evaluation sample from the polishing holder after the polishing step,
A fiber reinforced composite material characterized in that, in the removal step, the evaluation sample is removed from the polishing holder by heating and melting a bonding material disposed between the evaluation sample and the polishing holder. Interface strength evaluation method.
母材中に繊維状粒子が分散してなる繊維強化複合材料の該母材及び該繊維状粒子間の界面強度をナノインデンテーション法を用いて評価する繊維強化複合材料の界面強度評価方法であって、
前記繊維強化複合材料の成形品から板状の試料を切り出す切出工程と、
前記試料の両面を研磨して評価用試料を得る研磨工程とを備え、
前記研磨工程で、前記評価用試料の研磨された両面のうち、前記ナノインデンテーション法における圧子が圧入される側の測定面は、所定の表面粗さRaとなるまで研磨されており、
前記切出工程後であり且つ前記研磨工程前に、
前記試料を樹脂中に埋め込む埋込工程と、
前記樹脂中に埋め込まれた前記試料を接合材を用いて研磨ホルダに固定する取付工程とをさらに備え、
前記研磨工程で、前記樹脂中に埋め込まれ且つ前記研磨ホルダに固定された前記試料を研磨し、
前記研磨工程後に、前記研磨ホルダから前記評価用試料を取り外す取外工程をさらに備え、
前記取外工程で、前記評価用試料は、該評価用試料と前記研磨ホルダとの間に配置された接合材を加熱溶融することにより該研磨ホルダから取り外され、
前記接合材は、パラフィンである
ことを特徴とする繊維強化複合材料の界面強度評価方法。
This is a method for evaluating the interfacial strength of a fiber-reinforced composite material, wherein the interfacial strength between the fibrous material and the matrix of the fiber-reinforced composite material in which fibrous particles are dispersed in the matrix and the fibrous particles is evaluated using a nanoindentation method. ,
A cutting step of cutting a plate-like sample from the molded article of the fiber reinforced composite material;
Polishing both surfaces of the sample to obtain an evaluation sample;
Among the polished surfaces of the evaluation sample in the polishing step, the measurement surface on the side to which the indenter is pressed in in the nanoindentation method is polished to a predetermined surface roughness Ra.
After the cutting step and before the polishing step
Embedding the sample into the resin;
And a mounting step of fixing the sample embedded in the resin to a polishing holder using a bonding material,
Polishing the sample embedded in the resin and fixed to the polishing holder in the polishing step;
The method further comprises a removal step of removing the evaluation sample from the polishing holder after the polishing step,
In the removal step, the evaluation sample is removed from the polishing holder by heating and melting a bonding material disposed between the evaluation sample and the polishing holder.
The method for evaluating the interfacial strength of a fiber-reinforced composite material, wherein the bonding material is paraffin.
請求項1乃至請求項のいずれか一において、
前記研磨工程で、前記評価用試料の研磨された両面のうち少なくとも前記測定面は、回転式研磨機により回転速度120rpm以上140rpm以下でサンドペーパにより研磨された後に、回転速度80rpm以上120rpm未満でアルミナ付バフ布により研磨されることにより形成される
ことを特徴とする繊維強化複合材料の界面強度評価方法。
In any one of claims 1 to 8 ,
In the polishing step, at least the measurement surface among the polished surfaces of the evaluation sample is polished with sand paper at a rotational speed of 120 rpm or more and 140 rpm or less by a rotary type polishing machine, then alumina is applied at a rotational speed of 80 rpm or more and less than 120 rpm The interface strength evaluation method of the fiber reinforced composite material characterized by being formed by grinding | polishing by buff cloth.
母材中に繊維状粒子が分散してなる繊維強化複合材料の該母材及び該繊維状粒子間の界面強度をナノインデンテーション法を用いて評価する繊維強化複合材料の界面強度評価方法であって、
前記繊維強化複合材料の成形品から板状の試料を切り出す切出工程と、
前記試料の両面を研磨して評価用試料を得る研磨工程とを備え、
前記研磨工程で、前記評価用試料の研磨された両面のうち、前記ナノインデンテーション法における圧子が圧入される側の測定面は、所定の表面粗さRaとなるまで研磨されており、
前記研磨工程後に、
前記評価用試料を測定ホルダに配置する配置工程と、
前記測定ホルダに配置された前記評価用試料の前記測定面に前記圧子を圧入させて前記繊維強化複合材料の界面強度を評価する評価工程と
を備え、
前記測定ホルダの前記評価用試料が載置される載置部には、前記評価用試料の複数の位置の界面強度を評価するように、複数の測定孔が設けられている
ことを特徴とする繊維強化複合材料の界面強度評価方法。
This is a method for evaluating the interfacial strength of a fiber-reinforced composite material, wherein the interfacial strength between the fibrous material and the matrix of the fiber-reinforced composite material in which fibrous particles are dispersed in the matrix and the fibrous particles is evaluated using a nanoindentation method. ,
A cutting step of cutting a plate-like sample from the molded article of the fiber reinforced composite material;
Polishing both surfaces of the sample to obtain an evaluation sample;
Among the polished surfaces of the evaluation sample in the polishing step, the measurement surface on the side to which the indenter is pressed in in the nanoindentation method is polished to a predetermined surface roughness Ra.
After the polishing step,
An arrangement step of arranging the evaluation sample in a measurement holder;
An evaluation step of evaluating the interface strength of the fiber-reinforced composite material by pressing the indenter into the measurement surface of the evaluation sample disposed in the measurement holder;
The mounting portion on which the evaluation sample of the measurement holder is mounted is provided with a plurality of measurement holes so as to evaluate interface strength at a plurality of positions of the evaluation sample. Interface strength evaluation method for fiber reinforced composite materials.
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