炭素繊維の引張試験

質問

炭素繊維の引張試験をしています。
繊維の両端をコンクリボンドをつけた濾紙で固定して測定しているのですが、
引張試験中にそこで滑っているらしく、測定結果は実際の引張弾性率の1／5程度にしかなりません。
どのようにして測定するためのサンプルを作成したらいいでしょうか？

回答No.2

shota_TK · ベストアンサー

No1のしょうたです．
弾性率の求め方ですが，基本的には最大の傾きのところでいいと思います．

すべりがあるとすれば，一度傾きが大きくなったあとで，また傾きが小さく
なりますよね．チャートで言うと，右側の方にズルズル流れる感じに
成ると思います．

測り始めに傾きが小さくなるのは，試験部に「遊び」があるからですよね．
（本質的な問題ではなく．）
仮に，「遊び」が全くない場合の話ですが・・・
一般的な材料（鉄とか）では，試験開始直後の弾性率が最大になります．
傾きは引っ張るほど小さくなります．
ところが，炭素繊維は引っ張るほど弾性率が大きくなる傾向があります．
これは，炭素繊維の微小構造によるものです．
炭素繊維は細かい結晶構造の集合体になっていて，引っ張られるほど
結晶が密になり，弾性率が上がるんですね．
高強度繊維の場合に，ときどき観察される現象です．

CFの結晶構造は，PAN系とピッチ系で違います．
断面を見ると，PAN系はたまねぎの切り口（同心円状）みたいになっています．
このため，しなやかで弾性率が低く強度が高いのが特徴．
ピッチ系は放射状の結晶構造です．剛直なのが特徴ですね．

お礼

分かりやすい回答、ありがとうございました。
PAN系の炭素繊維を測定していたのですが,立ち上がりの傾きが小さく,
徐々に傾きが大きくなっていったので、これで良いのかと不安だったもので…
大変参考にになりました。

回答No.1

shota_TK

接着剤をエポキシ樹脂にしてみたらどうでしょうか？
可能ならば，接着面積（長さ？）を多めにした方がよさそうですね．

あと，弾性率だったら，原点に近い初期の値を使えばいいですよね？
初期の値も1/5なのでしょうか？
だとしたら，すべりが原因じゃないかも知れませんね．
普通に考えると，滑り始めるのにあるレベルの応力が必要ですよね？
断面積の計算は確かですか？
時間があるなら，ガラス繊維のように計測が簡単な繊維で確認した方が
いいかも知れませんね．

JIS L1069（でしたっけ？）とかに従って試験されているんですよね？
CFは強度のバラツキが大きい上に，変位が非常に小さいので試験が大変
だと思います．
松井醇一著「炭素繊維の展開と評価方法」（リアライズ社）という本に
いくつかの方法が出ています．
取り急ぎ，そんなところで．

補足

回答ありがとうございます。早速試してみます。
さらに初歩的な質問ですが…
測定結果はチャート紙にグラフとして出てくるようになっています。
このグラフの傾きから弾性率を計算しているのですが、
ここで言う傾きって、グラフの中で一番大きなところをとって良いんですよね？