ユニバーサル試験機（UTM）は、複合材料の機械的限界を特徴付けるための決定的なツールとして機能します。引張および圧縮弾性率試験を実行するために使用されるのは、正確な荷重-変位制御を提供し、エンジニアが革くず複合材料に正確な外力を加えることができるためです。この試験は、引張強度、破断伸度、圧縮弾性率などの重要な特性を定量的に測定し、材料が履物用途に固有の物理的応力にどの程度耐えられるかを判断します。
UTMは、原材料の配合と実際の性能との間の橋渡しとして機能します。革繊維含有量と特定の機械的挙動を相関させるために必要な不可欠なデータを提供し、最終的な複合材料が構造サポートと柔軟性の厳格な要求を満たすことを保証します。
応力下での材料挙動の分析
精密な荷重-変位制御
複合材料がどのように機能するかを理解するには、推定に頼ることはできません。UTMは材料に制御された荷重を加え、結果として生じる変位（動きまたは変形）を高精度で測定します。この正確な関係は、他のすべての機械的特性を計算するための基礎となります。
引張強度と伸度の測定
引張試験は、材料が引き裂かれたときにどのように振る舞うかを明らかにします。UTMは、引張強度（材料が耐えられる最大応力）と破断伸度（破壊前にどのくらい伸びるか）を測定します。これは、革くず複合材料が脆すぎるか、動的な用途に十分な弾性があるかを判断するために重要です。
圧縮弾性率の評価
靴底などの荷重支持用途では、材料は押しつぶされるのを防ぐ必要があります。UTMは、圧縮時の材料の剛性を示す圧縮弾性率を測定します。この指標は、技術者が複合材料が永久変形なしに重量をどのように支えるかを理解するのに役立ちます。
配合が性能に与える影響
繊維-マトリックス相互作用の定量化
革くず複合材料は通常、ポリマーマトリックス（しばしば可塑化されている）に埋め込まれた革繊維で構成されています。UTMは、これらの繊維の添加がベースマトリックスの挙動をどのように変化させるかを効果的に分析します。
剛性と柔軟性の調整
UTMからのデータにより、材料配合の正確な調整が可能になります。試験結果を分析することにより、技術者は革繊維含有量がマトリックスを過度に硬くしたか、または十分な柔軟性を保持しているかを判断できます。このバランスは、材料が意図した役割で正しく機能することを保証するために不可欠です。
トレードオフの理解
引張強度と弾性の比較
革繊維含有量を増やすと、機械的特性が大きく変化することがよくあります。剛性や硬度が向上する可能性がありますが、伸度能力が低下することがよくあります。UTMは、より多くの繊維を追加すると収穫逓減が発生する特定の点を特定し、強いがひずみ下で簡単に壊れる材料の作成を防ぎます。
構造的完全性と表面硬度の比較
構造的特性と表面的特性を区別することが重要です。UTMは、*全体*の構造が応力をどのように処理するか（弾性率）を測定しますが、表面のへこみに対する耐性は測定しません。その特定の特性には、ショアA硬度計が必要であり、革の積載が硬度をどのように増加させるか（例：60から90.5ショアA）を追跡します。
履物向けの配合の最適化
技術者は、UTMデータを使用して、靴の特定のコンポーネントに合わせて複合材料を調整します。
- 衝撃吸収（ミッドソール）が主な焦点の場合：衝撃を吸収するために、伸度が高く圧縮弾性率が中程度の配合を優先します。
- 耐摩耗性（アウトソール）が主な焦点の場合：アウトソールが摩耗に耐え、形状を維持することを保証するために、より高い引張強度と剛性を目指します。
ユニバーサル試験機が提供する正確なデータを活用することにより、生の廃棄材料を特定の最終用途に最適化された高度に設計された複合材料に変えます。
概要表：
| 試験タイプ | 主要指標 | 革複合材料における重要性 |
|---|---|---|
| 引張試験 | 引張強度と伸度 | 材料の耐久性と破壊前の伸びを決定します。 |
| 圧縮試験 | 圧縮弾性率 | ソールの剛性と耐荷重能力を測定します。 |
| 荷重-変位 | 応力-ひずみデータ | 繊維-マトリックス相互作用の定量化のための正確な制御を提供します。 |
| 配合最適化 | 繊維対ポリマー比 | 剛性と柔軟性の間の理想的なバランスを特定します。 |
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