短繊維強化複合材料に対する粒子充填複合材料の接着強さに及ぼす界面表面処理の影響

Effect of interfacial surface treatment on bond strength of particulate-filled composite to short fiber-reinforced composite.

抄録

目的:

短繊維強化流動性複合材料（SFRC）と粒子充填流動性複合材料（PFC）の間のせん断接着強さ（SBS）に対する異なる界面表面処理の効果を調べることを目的とした。さらに、類似材料の連続する2層間のSBSも評価した。

OBJECTIVE: The aim was to investigate the effect of different interfacial surface treatments on the shear bond strength (SBS) between a short fiber-reinforced flowable composite (SFRC) and a particulate-filled flowable composite (PFC). In addition, SBS between two successive layers of similar materials was evaluated.

材料と方法:

SFRC（everX Flow）を下部構造コンポジットとし、PFC（G-aenial Flo X）を表面コンポジットとする、または2つの材料のいずれかを下部構造と表面層の両方とする、144の試験片を準備した。使用した界面表面プロトコールに従って、8グループの試験片を作成した（=18/1グループ）。グループ1：無処理；グループ2：エタノール1回拭き取り；グループ3：エタノール3回拭き取り；グループ4：リン酸エッチング＋接着剤；グループ5：フッ酸エッチング＋接着剤；グループ6：研磨＋リン酸エッチング。グループ7：PFC層のみ、グループ8（対照）は表面処理なしのSFRC層のみ。1日保管（37℃）後、万能試験機で表面と下部構造の複合層間のSBSを測定し、破壊モードを視覚的に分析した。表面処理後のSFRC複合材の接合面を調べるためにSEMを用いた。SBS値は、一元配置分散分析(ANOVA)とTukey HSD検定(α = .05)を用いて統計的に分析した。

MATERIALS AND METHODS: One-hundred and forty-four specimens were prepared having either SFRC (everX Flow) as a substructure composite and PFC (G-aenial Flo X) as a surface composite or having one of the two materials as both substructure and surface layer. Eight groups of specimens were created ( = 18/per group) according to the interfacial surface protocol used. Group 1: no treatment; Group 2: ethanol one wipe; Group 3: ethanol three wipes; Group 4: phosphoric acid etching + bonding agent; Group 5: hydrofluoric acid etching + bonding agent; and Group 6: grinding + phosphoric acid etching. Group 7: only PFC layers and Group 8 (control) only SFRC layers without any surface treatment. After one-day storage (37 °C), SBS between surface and substructure composite layers was measured in a universal testing machine, and failure modes were visually analyzed. SEM was used to examine the bonding surface of the SFRC composite after surface treatment. SBS values were statistically analyzed with a one-way analysis of variance (ANOVA) followed by the Tukey HSD test (α = .05).

結果:

連続するSFRC層間のSBS（グループ8）は、試験したグループの中で統計的に（<.05）最も高かった（43.7MPa）。研削による表面粗化処理後にリン酸エッチングを行ったグループ6では、他の表面処理よりも高いSBS（28.8MPa）を示した。

RESULTS: The SBS between successive SFRC layers (Group 8) was statistically ( < .05) the highest (43.7 MPa) among tested groups. Surface roughening by grinding followed by phosphoric acid etching (Group 6) resulted in a higher SBS (28.8 MPa) than the remaining surface treatments.

結論:

ガラス繊維入り流動性コンポジット（everX Flow）は、PFC流動性コンポジットと比較して高い層間SBSを示した。界面の表面粗さは、SFRCの下部構造に対するPFCの結合を増加させる。

CONCLUSION: Flowable composite with glass fibers (everX Flow) showed higher interlayer SBS compared to PFC flowable composite. Interfacial surface roughness increases the bonding of PFC to the substructure of SFRC.