引張荷重下における接着試片のひずみ分布
※2
※2 ※2
藤田 晋輔⑧高橋
徹⑧桜井 敏夫
※2 ． ※2 ． ※2
Sh1nsuke FUJITA， Ak1ra TAKAHAsHI，and．Tosh1o SAKURAI
Stram D1str1but1on on Bond．ed Test Spec1men
※1
App11ed．to Tens1on
は じ め に
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1（閉刷）1
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3
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が大きく，その接着性は木材加工物の強度に影響するた
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Phenol -"resin adhesive
,
木材の加工および材質改良の分野では，接着剤の役割
40
め重要となる。また木材加工物の形状およびその接着層
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は応力分布に著しく影響するものと思われる．接着試験
( b )
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18
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方法には荷重速度（静的および動的試験），引張，せん
3
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,
分布に関する研究は若干おこなわれている。この報告で
は，一般的な合板接着試験法の一つである引張荷重によ
るせん断接着力試片の形式に絞って，接着層付近のひず
み分布を検討した．本報告は京都大学農学部中戸莞二先
生，島根大学農学部後藤輝男先生の御教示をうけた．
,
方法がある．一方，接着層付近および接着層自身の応カ
l
断などの荷重の種類，試験片の形状とを組合せた多くの
（10） （7） （2）（5）（9）
Fig． ／．Shape and−dユmens1on of test spec1men
スギ材を，圧締力2k9／cm2，温度15oc，24時間圧
締の接着条件で，ポリソール接着剤を用いて接着した．
試片中央の空隙部に，フェノール接着剤を流しこみ，無
圧締で25oCの恒温器中に／週間放置して硬化した．
なお，接着後の含水率は／5±／％に調湿した。接着後，
ここに厚く御礼申し上げる。
試片に所定の切込みを入れる．無圧締によるフェノール
接着のため，当然，接着力は著しく低い（Tab1e／）。
実 験
接着層を合む面（Fig・／，a）に光弾性皮膜を接着し，
Fig．／にブナ試片の形状寸法を示す．接着層のひずみ
分布への影響をみるため，接着層を厚くした．そこで，
それを通してひずみ分布を測定した．測定装置および方
（4）
法は従来のとおりである．
接着層を一定の厚さに規制するため，ブナ試片（平均年
輸幅2m血，絶乾比重0．57）の両端面に，厚さ2mmの
Tab1e／ Strength of spec1men
Types of
s pecimen
Tensile
strength
kg/cm2
Type
Type
Type
Type
A
B
C
D
105.5
結 果 と 考 察
切込み深さの等傾線，主ひずみ線図への影響をFig．3
に示す．同図によれば，切込み間における接着層と，そ
Shearing
strength
の付近で，等傾線がタイプAの／0。から，タイプDの40。
に変化する．切込み深さの増加によって，主ひずみ方向
kg/cm2
が，引張応カの主軸方向に対して傾く．これは，Fig．2
89 . 7
45 . 7
41 .5
に示すように，接着層の等傾線の角度より考えれば、主
58 . 4
52 . 4
ひずみ線の延長と，切込み線延長との交点Oを中心とす
50 . 8
27 . 4
2 、 （8）
る曲げ回転モーメントM・一 P。が働く従来の説に
3
※1本毅を「光弾性皮膜法による木材のひずみ分布の測定（第11報）とする」‘前報
（8）
：島根犬学農学部研究報告．第1号95，（1967）
※2木材加工学研究室，Laboratoy of Wood Scie㏄e and E皿gineering
際に曲げモーメントの作用があることを示した．本実験
柑当する。G0LAND＆REIssNER（1944）によれば，実
一81一
島根大学農学部研究報告
一82一
第2号
では，このような曲げモーメントの働きが少なくなるよ
（a）
うに，つかみ部分に添え木を取りつけたが，曲げモーメ
ントが働いた（タイプC）．また，荷重；方向11に対する
接着層の主ひずみ方向は木材のそれより大きく45。に近
（b）
い．したがって試片の他の部分よりも，接着層に純粋な
せん断力が働いている．
Fig 2 Stress1n test spec1men sub〕ected
Fig．4はタイプBの等色線図を示す。同図によれば，
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しま次数は切込み部分に集中し，接着層に沿って生長
し，両切込み部分からのしまが合一して，
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木材中へ拡がっている。切込み部分の集中
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に，せん断ひずみの集中は，切込み端M，
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込み部のひずみ集中点は応力の増加に応じ
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て，ひずみは比例して増大している．この
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Fig・ 3 Isoc1inics（a）and pattern（b）of the principa1
strain in specimen subjected to tension
とする．
（1／b）がある値のとき，せん断応力は
せん断面で一様な分布を示す。これを
（1／b）。p寸の記号で示すと，（1／b）の値が
（1／b）。ptより小さいときは，τの極大は
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引張荷重下における接着試片のひずみ分布
藤田晋輔・高橋 徹・桜井敏夫
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あり、また，広葉樹材の（1／b）。pt
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は／．66∼2．33であるから，理論
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生じる、Fi9．5によれば，測定線
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LM上のひずみ分布は，低荷重の場
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的にせん断面の両端近くに極大が
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とともに，両端部L，M点にひずみ
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の集中がみられ，破壊応力近くのせ
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ん断応力7に46kg／cm2では，ひず
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み集中度が1．7∼2．0倍に達する．
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次に測定線NN1上のひずみ分布
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一■83一
とる（Tab1e2にはその／例を示す
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は，せん断応力τ＝46kg／cm2の場
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して，τ＝46kg／cm2（試片のせん
断強さに相当する）になると，木
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材接着面で，せん断ひずみは最大と
/
なり，接着層ではそれよりも低下す
F1g 4 Isochromat1cs d1agra㎜1n specmen subJected．to te㎜s1on
る。したがって，ひずみ分布から，
せん断の中央にあり，また大きいときは両端近くに極大
を生ずる。薄板のプラスチックオーバーレイや塗装木材
試片の形状は接着力測定を目的とする限り妥当であろ
一
つ。
の塗膜と木材との間のせん断の場合には，（1／b）→σ？で
あるから，せん断応力は両端近くに集中する。
Genus kコand．k2，and。（4／b）opt（1）
Tab1e 2．
Perpendicular to grain
Parallel to grain
S pecies
kl
rad.
O ak t ang.
rad.
Blrch tang.
rad.
Plne tarig.
k 2}
( I /b)'pt
kl
k ;1'
(
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O . 597
1 .66
1 . 675
c . 975
1 .c2
c . 982
c . 420
1 .97
2 . 582
1 .cl8
c . 81
c . 859
0.5lc
1 .97
. 2 c
1 .192
c .51
c . 759
O . 256
2 . 21
5.915
1 . 17
c . 45
c . 894
c . 291
2 . 49
. 441
1 .119
O .65
c . 875
O . 21 4
5 . 59
4 . 669
1 . 145
c . 67
※
樹種，繊維方向により示性数kコ，k2は異なるため，
（1／b）。p＋は種々の値をとる。繊維方向に平行な柾目せん
断では（1／b）。パ＝／．66∼2．69，板目では／．79∼3．59を
摘 要
この報告は，光弾性皮膜法を用いて，引張荷重による
せん断試片の接着層付近のひずみ分布について検討し
派 示性数とは、直交異方体の弾牲識において，応力関数を解くきいの根を示す係
数であり，これは，弾性率，剛性率，ポアソン比に関連して、異方性板の力学
的特性を示すものである・等方体ではk1昌k2；1であり・k1・k21がこの値
より離れる程，異方性の程度が高いと判断してよい・
た。その結果，次の事実がわかった．
（1）Fig．3によれば，切込み深さによって，等傾
線主ひずみ線を異にする。とくにタイプB，Cでは，
島根大学農学部研究報告
一84一
第2号
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Shea−ring strail，
（fl・inge）
Fig． 5．Resu1ts of stra1n measurement by us1ng Photoe工ast1c coat1ng techn1qne
20。∼30◎の等傾線カ湖込み問の接着層上をほぼ均一に
分布している．この両タイプが試験目的に適する．
（2）Fig．4によれば，等色線は切込み先端から接
着層上に向って拡大し，両端からの等色線が合一して，
2
3
4
5
幅方向に拡がる。等色線の集中は切込み端，次いで，切
込み端問の接着層上に多い．
（3）Fig．5によれば，低荷重のさいは切込み間の
接着層にひずみがほぼ均一に，荷重の増加とともに，切
6
7
8
1．大森恭輔：木材工業，2：4，194ア
常田誠：木材工業，5：／27．1950
椋代純輔：林試報，No／55：／27，／％3
G0LAND ＆REIssNER J spP1Mech， 11
A／7．／944
9．
ずみ集中を生ずる。
文 献
高橋徹：木材誌，10：／76，／％4
MYL0NAs，C：Proceedings of S．E．S．A．，12：
129． ／955
込み端にせん断ひずみが集中しながら全体に増加する．
また，試片幅方向には接着層およびその付近に著しくひ
小畠陽之助・井上幸彦：工化誌，61：43．1958
大沼康二：目航空誌，7：1．1959
浅野猪久夫，都築一雄，鷲見博：木材研究，No31：
50，1％3
／0．
PATRIcK，R L Treat1se of Ad1］es1on and
Ad・hesives 1 ：Marce1Dekker Inc．，（New
York）
･1h
･ ･ ' ';+ :*
1
7 f :Ti*-
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85
S ummary
Using a photoelastic coating technique, the authers conducted a series of experi-
ments on wood specimen (Buna ･･･Fagus crenata BLUME) having a glue layer, to
measure the strains on the surface and the glue layer under a tension, as shown in
Fig. 1
The following results wefe obtained :
( I ) The distribution patterns of the isoclinics and_ the principal prajectory
vary depending on the depth of the cutting slot as shown in Fig. 5 . Especially, isoclinics of 20-5C degree are uniformly distributed on the glue layer between opposite
slots in specimen of type B and C. Both of these types are suitable for the present
experimental object
( 2 ) As shown in Fig. 4 , the fringe orders of isochromatics originate from
the extreme point of slots in wood. And as the tensile load increases, it increases
to 2nd or 5rd order. The fringe ,orders of isocromatics expands along the glue line
toward the center of both slots. Both fringe orders which appeared at both slots
combine with each other, and then the combined fringe orders expand toward the
width direction of wood specimen
( 5 ) The va'lues of the shearing strain obtaind in this study are shown in Fig.
5 . The shearing strain on the glue layer (LM) is uniformly distributed in case of
lower stress (9kg/cm2 ) , and then is wholly increased, but is concentreated on the
extreme point of slots as the stress increased. In the width direction of the specimen, the shearing strain is remarkably concentrated in and around the glue layer
Taking into account the distribution of the shearing strain shown in Fig. 5 ,
employment of the shape of specimen which is shown in Fig. 1 (type B) for measuring the glue joint strength of wood block having a glue layer is considered appropriate.
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