プリプレグタック試験用治具（ASTM D8336）

型番：WTF-PR（ステンレス製）

図1

図 1：ASTM D8336 プリプレグタック試験用治具

最近標準化された（2021）この試験方法は、部分的に硬化した（Bステージ）熱硬化性複合材料プリプレグの表面粘着力、すなわち「タック」の測定に重点を置いています。ASTM D8336試験治具（図1）には、低摩擦ベアリングで治具本体に取り付けられた直径25mmの対向する2組のローラーが含まれています。前側のローラー対はプリプレグ試験片の位置合わせと支持を行い、後側のローラー対はレイアップ工程を模擬してプリプレグ試験片に圧縮を与えます。圧縮力は、下部後方の圧縮ローラの端に取り付けられた2つのバネによって加えられます。圧縮力の大きさは、圧縮スプリングの上部を固定具本体に連結している2つのジャッキスクリューを回転させて調整することができます。試験治具は万能試験機のベースに取り付けられている。試験片の上端は、治具の上にあるロードセルに取り付けられた機械式万力グリップに挿入されます。

タック測定を 2 つのプリプレグ層間で行うか（方法 I），又はプリプレグ層と剛性金属基板との間で行うか （方法 II）によって，2 種類のプリプレグ試験片を試験することができる（図 2）。いずれの場合も、プリプレグストリップは幅75 mm、長さ215 mm以上である。剛性の高い基材（一般的にはステンレス鋼板）は、幅が80mm、長さが140mm以上である。

図2

図2：プリプレグタック試験用プリプレグ試験片。

試験の前に、ジャッキスクリューの回転数と加えられた締固め力を関連付けるための校正手順が必要です。校正は、L字型のスチール製ブラケットを上部グリップに取り付け、ブラケットの短いフランジをコンパクションローラーの真下に位置させることで行います（図3）。2つのジャッキスクリューを同じ回転数で段階的に締め付け、その結果生じる力をロードセルで少なくとも100 N（22.5 lb）まで測定します。ジャッキスクリューの回転数と締付け力の関係から校正曲線が作成される。

図-3-1 更新

図3：校正用ブラケットを取り付けたプリプレグタック試験治具。

プリプレグタック試験を行うには，組み立てたプリプレグ試験片を，延長した長さのプリプレグ層を上にして，対向する2組のローラの間の試験冶具に挿入する。このプリプレグ層は，ばね負荷のかかった圧縮ローラの周囲で上方に変形し，上部グリップに挿入される（図4）。試験機のクロスヘッドを上昇させると、プリプレグが所定の力で基板に押し付けられ、その後、基板が水平方向に移動しながら剥離される、連続的な塗布と剥離のプロセスが発生する。印加された力とクロスヘッドの変位は、試験の2つのフェーズにわたって試験機で測定される。第一段階では、プリプレグは薄いフィルムで覆われており、プリプレグの摩擦と曲げのみによる力の減少が生じます。第二段階での高い力レベルには、第二のプリプレグ層または金属基板からのプリプレグの剥離も含まれる。単位幅当たりの剥離力は、第1段階からの平均力から第2段階からの平均力を引くことによって得られる。

図4

図4：ASTM規格D8336プリプレグタック試験治具、プリプレグ試験片を示す。

試験結果は、材料選定時の候補プリプレグ材料の定量的比較など、いくつかの目的に使用される。さらに、プリプレグのタックは時間の経過とともに減少する傾向があるが、高温と高湿度レベルでは増加する。したがって、圧力、温度、湿度、冷凍庫から出す時間というラミネーションに影響を与える4つの重要な要因による硬化工程のパラメータを調整するために、試験結果を使用することができます。

追加情報のソース。

1) ASTM 規格 D8336-21, "Standard Test Method for Characterizing Tack of Prepregs Using Continuous Application-and-Peel Procedure", ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania (first published in 2021).

 

2) Adams, D.O., "Composite Prepreg Tack Testing," CompositesWorld, Vol.8, No.7, July 2022, pp.6-7.にてオンライン公開中。 https://www.compositesworld.com/articles/composite-prepreg-tack-testing.

 

3) Endruweit, A., Choong G. Y. H., Ghose, S., Johnson, B. A., Younkin, D. R., Warrior, N. A., and De Focatiis, D. S. A., "Characterisation of Tack for Uni-directional Prepreg Tape Employing a continuous Application-and-peel Test Method" Composites Part A, Vol 114, 2018, pp. 295-306.

 

4) Crossley, R. J., Schubel, P. J., and Warrior, N. A., "The Experimental Determination of Prepreg Tack and Dynamic Stiffness," Composites Part A, Vol 43, 2012, pp.423-434.