フィラー充填による接着接合部材の剛性・減衰同時最適化

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本研究では，はり試験法の中でJIS K 7391で規定されている中央加振法を用いて接着剤の機械的特性を求めた．本手法では，まず信号発生器を用いて発生したスイープ正弦波により加振器を用いて試験片を加振し，その加振力と加速度をインピーダンスヘッドで検出する．その後FFTアナライザで検出した加速度信号を積分し，速度信号に変換して周波数応答（機械インピーダンス）を出力した後，固有振動数と半値幅法により損失係数を測定する．中央加振法によって測定された損失係数は基材（鋼）も含めた損失係数であることより，RKU方程式によって基材（鋼）の影響を除去した接着剤単体の弾性係数および損失係数を算出する．実験には高強度構造用接着剤の一種である，構造用エポキシ接着剤を用いた．本接着剤は自動車等の振動部で使用されることが多く，接着剤の動的特性である貯蔵せん断弾性率や損失係数を把握することは大切である．接着剤には一般的にその機械的特性を向上させるために，フィラーと呼ばれる微粒子を充填する．本実験では接着剤の剛性を高めるためにシリカをフィラーとして使用した．その際に粒径の異なる2種類のフィラーを混合充填し，接着剤の剛性と損失係数に与える影響を考察した．本研究の目的はフィラー充填による接着剤の剛性と減衰特性の同時向上法の確立である．フィラーとして粒径がミクロンオーダーのものと，新たにナノオーダーのフィラーを準備し，接着剤に混合充填し，その充填率や混合割合が機械的特性に及ぼす影響を考察した．その結果，一般的には，高剛性のフィラーを充填することで損失係数は減少するが，両フィラーを適切に混合充填することで両特性を同時に向上できることが分かった．