(57)【要約】【課題】材料の屈曲性を簡単な方法を通じて定量的に評価することができる屈曲性評価装置、および評価方法を提供する。【解決手段】支持台１０と、支持台１０上に配置され、支持台１０の長手方向に沿って移動可能な本体２０と、本体２０に対して回転可能に本体に結合され、評価対象の試片２の一側を固定するクランプ３０と、クランプ３０上に配置され、試片２の一側の反対側にある他側を加圧して試片２を曲げる加圧部４０と、を含み、加圧部４０は、試片２の一側よりも上にくるように配置される、屈曲性評価装置１００、およびこれを利用して曲げられた試片の屈曲性を評価する方法が提供される。【選択図】図１
2018084569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持台と、
前記支持台上に配置され、前記支持台の長手方向に沿って移動可能な本体と、
前記本体に対して回転可能に前記本体に結合され、評価対象の試片の第１側を固定するクランプと、
前記クランプ上に配置され、前記試片の前記第１側の反対側にある第２側を加圧して前記試片を曲げる加圧部と、を含み、
前記加圧部は、前記試片の前記第１側よりも上にくるように配置される、屈曲性評価装置。
【請求項２】
前記本体と前記クランプとを貫通して前記本体と前記クランプとに嵌合される回転軸と、
前記回転軸の端部に結合されている操作ダイヤルと、
をさらに含む、請求項１に記載の屈曲性評価装置。
【請求項３】
前記回転軸の延長方向と前記支持台の長手方向とは、互いに異なる方向である、請求項２に記載の屈曲性評価装置。
【請求項４】
前記クランプと前記本体とがなす角度は、０度〜１８０度である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の屈曲性評価装置。
【請求項５】
前記本体は、前記支持台の長手方向に沿ってスライド移動可能に配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の屈曲性評価装置。
【請求項６】
前記支持台の上部面には、前記支持台の長手方向に沿ってガイド溝が形成されており、
前記本体の下部面には、前記ガイド溝に収容される移動部材が配置されている、請求項５に記載の屈曲性評価装置。
【請求項７】
前記本体、および前記加圧部とそれぞれ連結されているワイヤーと、
前記ワイヤーが巻かれている滑車と、
をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の屈曲性評価装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の屈曲性評価装置を利用して曲げられた前記試片の屈曲性を評価する方法であって、
前記曲げられた試片の厚さ（ｈ）と、
前記曲げられた試片に加えられる最大主応力（Ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  ｓｔｒｅｓｓ）の半分に該当する主応力が印加される互いに異なる第１、第２地点を連結する第１弧の長さ（Ｌ”）と、
前記第１、第２地点の最短距離を連結した第１直線の長さ（Ｌ’）と、
前記曲げられた試片に外接する外接円の曲率半径（ρ）と、
前記クランプと前記加圧部の下部面がなす曲げ角（θ）と、を利用して、
前記曲げられた試片の変形率（Ｌ）、前記曲げられた試片に印加される曲げ応力（σｆ）、および前記曲げられた試片の曲げ弾性係数（Ｍｆ）のうちの少なくともいずれか一つを評価する、屈曲性評価方法。
【請求項９】
前記第１弧の長さ（Ｌ”）は、下記数式１で表される、請求項８に記載の屈曲性評価方法。
【数１】
2018084569.tif 000017
【請求項１０】
前記第１直線の長さ（Ｌ’）は、下記数式２で表される、請求項８に記載の屈曲性評価方法。
【数２】
2018084569.tif 000018
【請求項１１】
前記変形率（Ｌ）は、前記曲げ角（θ）だけに依存する媒介変数である、請求項８または９に記載の屈曲性評価方法。
【請求項１２】
前記変形率（Ｌ）は、下記数式３で表される、請求項８または９に記載の屈曲性評価方法。
【数３】
2018084569.tif 000019
【請求項１３】
前記曲げ応力（σｆ）は、下記数式４で表される、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の屈曲性評価方法。
【数４】
2018084569.tif 000020
（前記数式４で、前記ｙ’は、試片の地点別応力非対称を考慮した媒介変数であり、前記Ｆは、前記加圧部が前記試片を加圧する力であり、前記ｗは、前記試片の長手方向幅であり、前記ｄ’は、前記第１直線の中間地点と前記第１弧の中間地点を連結した第２直線の長さである。）
【請求項１４】
前記媒介変数（ｙ’）は、下記数式５で表される、請求項１３に記載の屈曲性評価方法。
【数５】
2018084569.tif 000021
【請求項１５】
前記第２直線の長さ（ｄ’）は、下記数式６で表される、請求項１３または１４に記載の屈曲性評価方法。
【数６】
2018084569.tif 000022
【請求項１６】
前記曲げ弾性係数（Ｍｆ）は、前記曲げられた試片の厚さ（ｈ）、前記外接円の曲率半径（ρ）、および前記曲げ角（θ）に依存する媒介変数である、請求項８〜１５のいずれか一項に記載の屈曲性評価方法。
【請求項１７】
前記曲げ弾性係数（Ｍｆ）は、下記数式７で表される、請求項８〜１５のいずれか一項に記載の屈曲性評価方法。
【数７】
2018084569.tif 000023
【請求項１８】
前記θは、０＜θ≦１８０度である、請求項８〜１７のいずれか一項に記載の屈曲性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈曲性評価装置と屈曲性（Ｆｌｅｘｕｒａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ）評価方法に関し、より詳細には、評価対象材料を折りたたんだり曲げたりする時に確認できる材料の物性を評価する装置とその評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、物理的に外形を変形させることができる電子機器に対する関心が高まっている。特に、各種電子技術分野で自由に折りたたんだり曲げたりすることができる電子機器に対する研究開発が活発に行われている。
【０００３】
一例として、最近、スマートフォンまたはＴＶなどのようにディスプレイを有する電子機器にフレキシブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ディスプレイ技術を組み合わせようとする試みがある。このようなフレキシブルディスプレイ技術の例示として、自由に曲げることができるベンダブル（ｂｅｎｄａｂｌｅ）ディスプレイ、紙のようにくるくる巻くことができるローラブル（ｒｏｌｌａｂｌｅ）ディスプレイ、完全に重なるように折りたたむことができるフォールダブル（ｆｏｌｄａｂｌｅ）ディスプレイが挙げられる。
【０００４】
前記フレキシブルディスプレイの基板、および内部材料に対する折りたたみ／曲げ挙動を評価する方法としては、主に「曲げ回数評価」のような定性的評価が行われている。しかし、前記定性的評価だけではフレキシブルディスプレイの屈曲性を正確に把握することができないため、信頼性を評価することは困難である。
【０００５】
一方、最近、人体と非常に近い水準の精巧なロボットを製作するために、生体筋肉を模した高分子材料の人工筋肉が開発されている。このような人工筋肉の運動特性を予測するためには、筋肉の収縮率と筋肉の張力との関係、および筋肉材質の弾性運動／摩擦によるヒステリシス（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ）などを考慮しなければならない。
【０００６】
しかし、現在まで人工筋肉の運動特性予測方法は、一定の圧力下で人工筋肉を低い速度で徐々に引張と収縮を行った準静的（Ｑｕａｓｉ−ｓｔａｔｉｃ）なものであり、生体筋肉に相応する程度に局所的で、速い屈曲性を予測することは不可能である。
【０００７】
したがって、フレキシブルディスプレイ、人工筋肉、人工身体組織など、多様な電子デバイスにそれぞれ適した材料の選定と、選定された材料を折りたたんだり曲げたりした時に確認できる材料の物性（屈曲性）を簡単な方法を通じて定量的に評価することができる測定手段が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、材料の屈曲性を簡単な方法を通じて定量的に評価することができる屈曲性評価装置、および評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態によると、支持台と、前記支持台上に配置され、前記支持台の長手方向に沿って移動可能な本体と、前記本体に対して回転可能に前記本体に結合され、評価対象の試片の第１側を固定するクランプと、前記クランプ上に配置され、前記試片の前記第１側の反対側にある第２側を加圧して前記試片を曲げる加圧部と、を含み、前記加圧部は、前記試片の前記第１側よりも上にくるように配置される、屈曲性評価装置が提供される。
【００１０】
前記屈曲性評価装置は、前記本体と前記クランプとを貫通して前記本体と前記クランプとに嵌合される回転軸と、前記回転軸の端部に結合されている操作ダイヤルと、をさらに含むことができる。
【００１１】
前記回転軸の延長方向と前記支持台の長手方向とは、互いに異なる方向であってもよい。
【００１２】
前記クランプと前記本体とがなす角度は、０度〜１８０度であってもよい。
【００１３】
前記本体は、前記支持台の長手方向に沿ってスライド移動（滑らかに平行移動）可能に配置されてもよい。
【００１４】
前記支持台の上部面には、前記支持台の長手方向に沿ってガイド溝が形成されており、
前記本体の下部面には、前記ガイド溝に収容される移動部材が配置されていてもよい。
【００１５】
前記屈曲性評価装置は、前記本体、および前記加圧部とそれぞれ連結されているワイヤーと、前記ワイヤーが巻かれている滑車と、を含むことができる。
【００１６】
一方、前記屈曲性評価装置を利用して曲げられた前記試片の屈曲性を評価する方法であって、前記曲げられた試片の厚さ（ｈ）と、前記曲げられた試片に加えられる最大主応力（Ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  ｓｔｒｅｓｓ）の半分に該当する主応力が印加される互いに異なる第１、第２地点を連結する第１弧の長さ（Ｌ”）と、前記第１、第２地点の最短距離を連結した第１直線の長さ（Ｌ’）と、前記曲げられた試片に外接する外接円の曲率半径（ρ）と、前記クランプと前記加圧部の下部面がなす曲げ角（θ）と、を利用して、前記曲げられた試片の変形率（Ｌ）、前記曲げられた試片に印加される曲げ応力（σｆ）、および前記曲げられた試片の曲げ弾性係数（Ｍｆ）のうちの少なくともいずれか一つを評価する屈曲性評価方法が提供される。
前記第１弧の長さ（Ｌ”）は、下記数式１で表されてもよい。
【００１７】
【数１】
2018084569.tif 000003
【００１８】
前記第１直線の長さ（Ｌ’）は、下記数式２で表されてもよい。
【００１９】
【数２】
2018084569.tif 000004
【００２０】
前記変形率（Ｌ）は、前記曲げ角（θ）だけに依存する媒介変数であってもよい。
【００２１】
前記変形率（Ｌ）は、下記数式３で表されてもよい。
【００２２】
【数３】
2018084569.tif 000005
【００２３】
前記曲げ応力（σｆ）は、下記数式４で表されてもよい。
【００２４】
【数４】
2018084569.tif 000006
【００２５】
前記数式４で、前記ｙ’は、試片の地点別応力非対称を考慮した媒介変数であり、前記Ｆは、前記加圧部が前記試片を加圧する力であり、前記ｗは、前記試片の長手方向幅であり、前記ｄ’は、前記第１直線の中間地点と前記第１弧の中間地点を連結した第２直線の長さである。
前記媒介変数（ｙ’）は、下記数式５で表されてもよい。
【００２６】
【数５】
2018084569.tif 000007
【００２７】
前記第２直線の長さ（ｄ’）は、下記数式６で表されてもよい。
【００２８】
【数６】
2018084569.tif 000008
【００２９】
前記曲げ弾性係数（Ｍｆ）は、前記曲げられた試片の厚さ（ｈ）、前記外接円の曲率半径（ρ）、および前記曲げ角（θ）に依存する媒介変数であってもよい。
前記曲げ弾性係数（Ｍｆ）は、下記数式７で表されてもよい。
【００３０】
【数７】
2018084569.tif 000009
【００３１】
前記θは、０＜θ≦１８０度であってもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、簡単な方法を通じて材料の屈曲性を定量的に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態に係る屈曲性評価装置を概略的に示した図面である。
【図２】一実施形態に係る屈曲性評価装置中、本体が支持部材からスライド移動する動作を示した図面である。
【図３】一実施形態に係る屈曲性評価装置中、クランプが本体から回転する動作を示した図面である。
【図４】一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用した屈曲性評価方法を順次に示した図面である。
【図５】一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用した屈曲性評価方法を順次に示した図面である。
【図６】一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用した屈曲性評価方法を順次に示した図面である。
【図７】図６でクランプと前記加圧部がなす曲げ角（θ）が１８０度である場合を示した図面である。
【図８】図６でクランプと前記加圧部がなす曲げ角（θ）が９０度である場合を示した図面である。
【図９】図６でクランプと前記加圧部がなす曲げ角（θ）が鋭角である場合を示した図面である。
【図１０】図６でクランプと前記加圧部がなす曲げ角（θ）が鈍角である場合を示した図面である。
【図１１】一実施形態に係る屈曲性評価装置で、曲げ角（θ）、曲げられた試片に外接する外接円の曲率半径（ρ）、および試片の厚さ（ｈ）に対する曲げられた試片の変形率（Ｌ）、試片に加えられる曲げ応力（σｆ）、および試片の曲げ弾性係数（Ｍｆ）の関係をそれぞれ示した図である。
【図１２】一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用して厚さ２００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを曲げ角１８０度に折りたたんだ時、曲げられた試片に外接する外接円の曲率半径（ρ）に対する試片に加えられる力（Ｆｏｒｃｅ）を示すグラフである。
【図１３】一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用して厚さ２００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを曲げ角１８０度と９０度にそれぞれ折りたたんだ時、曲げられた試片に外接する外接円の曲率半径（ρ）に対する試片に加えられる曲げ応力を示すグラフである。
【図１４】一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用して厚さ２００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを曲げ角１８０度と９０度にそれぞれ折りたたんだ時、曲げられた試片に外接する外接円の曲率半径（ρ）に対する試片の曲げ弾性係数を示すグラフである。
【図１５】一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用して互いに異なる厚さを有するポリエチレンテレフタレートフィルムを曲げ角１８０度に折りたたんだ時、曲げられた試片に外接する外接円の曲率半径（ρ）に対する試片に加えられる曲げ応力を示すグラフである。
【図１６】一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用して互いに異なる厚さを有するポリエチレンテレフタレートフィルムを曲げ角１８０度に折りたたんだ時、曲げられた試片に外接する外接円の曲率半径（ρ）に対する試片の曲げ弾性係数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、実施例について本技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
【００３５】
図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して表示した。明細書全体にわたって類似する部分については同一の図面符号を付した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には、中間にまた他の部分がないことを意味する。
【００３６】
本発明で屈曲性（Ｆｌｅｘｕｒａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ）とは、材料を折りたたんだり曲げたりした時に確認できる材料の物性を意味するものであり、例えば、材料に加えられる曲げ応力、曲げ弾性係数、材料の変形率、変形量などを含むものである。
【００３７】
以下、図１〜図３を参照して、一実施形態に係る屈曲性評価装置の具体的な構造を説明する。
【００３８】
図１は、一実施形態に係る屈曲性評価装置を概略的に示す斜視図である。
【００３９】
一実施形態に係る屈曲性評価装置１００は、評価対象になる試片２の両端が所定の角度をなすように曲げたり（ｂｅｎｄ）、折りたたんだりする（ｆｏｌｄ）ことができる。以下では前記変形に関連した多様な表現を便宜上「曲げ」という一つの表現に統一して記載する。
【００４０】
一実施形態で評価対象になる試片２の形状、および素材は、試片２の両端をとらえて曲げたり折りたたんだりすることができるものであれば特に制限されない。例えば、試片２は、各種薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）、厚膜（ｔｈｉｃｋ  ｆｉｌｍ）などのフィルム（ｆｉｌｍ）形状やシート（ｓｈｅｅｔ）形状、またはプレート（ｐｌａｔｅ）形状のような二次元的な形状を有することができ、繊維（ｆｉｂｅｒ）形状のような一次元的な形状を有することもできる。一方、例えば試片２の素材は、金属、プラスチック、セラミック、またはその組み合わせからなることができる。
【００４１】
ただし、一実施形態に係る屈曲性評価装置１００を説明するに当たり、便宜上、図１に示されているように、フィルム形状を有する試片２を基準に説明する。
【００４２】
一実施形態に係る屈曲性評価装置１００は、支持台１０と、支持台１０の上に配置された本体２０と、本体２０に結合され、試片２の一側を固定させるクランプ３０と、クランプ３０の上に配置される加圧部４０とを含む。
【００４３】
支持台１０は、上部に本体２０が置けるように本体２０の下部を支持する役割を果たす。支持台１０の形状は、長手方向に沿って長く延長されている形状（例えば、図２における水平方向）であれば特に制限されない。支持台１０は、例えば棒（ｓｔｉｃｋ）形状やバー（ｂａｒ）形状、またはこれと類似する形状を有することができる。
【００４４】
支持台１０は、地面、壁面などに置かれるか、固定されるように一側に固定部（図示せず）を含むこともできる。
【００４５】
支持台１０の上部面には、支持台１０の長手方向に沿ってガイド溝１１が形成されていてもよい。前記ガイド溝１１は、後述する本体２０が支持台１０の長手方向に沿ってスライド移動（滑らかに平行移動）可能に本体２０をガイドする役割を果たす。ガイド溝１１の形状は、本体２０の一部が収容、およびガイドされ得る形状であれば特に制限されず、例えばＵ字溝形状、Ｖ字溝形状、Ｗ字溝形状など多様な溝形状に形成されてもよい。
【００４６】
図２は、一実施形態に係る屈曲性評価装置中、本体が支持部材からスライド移動する動作を示した図面である。
【００４７】
本体２０は、図２に示されているように、支持台１０の長手方向に沿ってスライド移動可能に支持台１０の上に配置される。これによって、評価対象試片２の多様な形状（長さ、厚さなど）に合わせて本体２０の位置を調節することができる。また、前記本体２０のスライド移動を通じて試片２の曲げられた角度（後述する「曲げ角」を意味する）範囲を幅広く調節することができる。
【００４８】
本体２０のスライド移動を利用した曲げ角調節については、後述する屈曲性評価方法を通じてより詳細に説明する。
【００４９】
本体２０は、加圧部４０と向き合う上部面２０ａと、支持台１０と向き合う下部面２０ｂとを有する。このうち、下部面２０ｂには前記ガイド溝１１に収容されるように移動部材２１が配置（例えば搭載）されている。移動部材２１の種類は本体２０を支持台１０からスライド可能にするものであれば特に制限されない。
【００５０】
例えば、移動部材２１は、ホイール（ｗｈｅｅｌ；車輪）などのように本体２０と支持台１０との間の摩擦力を低める手段であり、ガイド溝１１の摩擦係数より小さい摩擦係数を有すると共に、ガイド溝１１に嵌合されるように本体２０下部面から突出した突出部であってもよい。
【００５１】
クランプ３０は、本体２０に対して回転可能に結合する。クランプ３０は、試片２の一側をクランピングして屈曲性評価装置１００の外部に離脱しないように固定する。クランプ３０は、加圧部４０により図１に示されているように曲げられている試片２の曲げの程度を調節することができるように、本体２０と所定の角度をなしながら回転され得る。
【００５２】
図３は、一実施形態に係る屈曲性評価装置中、クランプが本体から回転する動作を示した図面である。
【００５３】
図３を参照すると、一実施形態でクランプ３０と本体２０とがなす角度は０度〜１８０度であってもよい。つまり、一実施形態では、クランプ３０が本体２０に対して比較的に広い領域を回転することができるため、試片２が曲げられる角度（後述する「曲げ角」を意味する）範囲を幅広く調節することができる。クランプ３０の回転を利用した曲げ角調節については、後述する屈曲性評価方法を通じてより詳細に説明する。
【００５４】
一方、前記クランプ３０の回転は、本体２０とクランプ３０を共に貫通している回転軸２５を通じて行われ得る。一実施形態で前記回転軸２５の延長方向は、支持台１０の長手方向と互いに異なる方向であってもよい。一実施形態では回転軸２５の延長方向と支持台１０の長手方向が図１に示されているように互いに直交する方向であってもよい。これによって、クランプ３０は、本体２０の長手方向に沿って横（たとえば、平行）になったり、本体２０と所定の角度（例えば１８０度）をなすように回転して本体２０上部に突出したりし得る。
【００５５】
回転軸２５の一端には、操作ダイヤル２７が結合されていてもよい。操作ダイヤル２７は、回転軸２５およびクランプ３０と共に回転することができる。これによって、使用者が操作ダイヤル２７を通じてクランプ３０の回転動作および位置をより精密に制御することができる。操作ダイヤル２７は、回転軸の一端にだけ結合されていてもよく、回転軸の両端にそれぞれ結合されて一対をなしていてもよい。
【００５６】
一方、操作ダイヤル２７の一面には、使用者が回転軸２５の回転程度を確認できるように目盛り、記号などが表示されていてもよい。ただし、一実施形態が必ずしもこれに制限されるのではなく、操作ダイヤル２７と隣接する本体２０に目盛り、記号などが表示されていてもよく、操作ダイヤル２７と本体２０共に目盛り、記号などが表示されていてもよい。
加圧部４０は、クランプ３０の上に配置される。加圧部４０は、クランプ３０に対して近づいたり遠ざかったりするように移動され得る。一実施形態では、試片２の一側をクランプ３０で固定し、固定されない試片２の他側を曲げて試片２の一側よりも上にくるように配置し、加圧部４０を通じて前記試片２の他側を加圧する。これによって、試片２の一側はクランプ３０により、試片２の他側は加圧部４０によりそれぞれ固定された状態で図１に示されているように曲げられるようになる。
【００５７】
一方、クランプ３０と向き合う加圧部４０の下部面は、平坦（ｆｌａｔ）な形状を有することができる。これによって、試片２の他側一部が加圧部４０の下部面と接触して屈曲なしに平らに加圧され得る。また、加圧部４０の下部面、およびこれと接触した試片２の他側一部が平らに加圧されることによって、前記試片２の曲げられる角度（後述する「曲げ角」を意味する）を測定するための基準に設定することができる。
【００５８】
一実施形態によると、加圧部４０は、クランプと向き合うように配置される加圧プレート部と、前記加圧プレート部と連結されて加圧プレート部とクランプとの間の距離を調節できる移送部とを含むことができる。移送部は、例えば、油圧アクチュエーター、ラック／ピニオンアクチュエーターや、線形可変差動変圧器（ｌｉｎｅａｒ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ、ＬＶＤＴ）などのようなトランスデューサー（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を含み、加圧プレート部を直線移動させることができる。これによって、複雑な駆動なしに加圧部４０の位置を調節および固定することができる。
【００５９】
ただし、一実施形態に係る加圧部４０は、クランプ３０と向き合うように配置される面が平らな形状を有するが、クランプ３０に対して近づいたり遠ざかったりするように動作（直線移動などの一次元的な動作以外に、二次元的動作または三次元的動作を包含）することができるものであれば、特に制限されない。
【００６０】
一方、一実施形態に係る屈曲性評価装置１００は、ワイヤー５０および滑車６０をさらに含むことができる。
【００６１】
ワイヤー５０は、図１に示されているように、本体２０および加圧部４０とそれぞれ連結されていてもよい。つまり、本体２０または加圧部４０のうちのいずれか一つの動作がワイヤー５０を通じて他の一つの動作に連動されるようにできる。
【００６２】
滑車６０は、支持台１０、本体２０、および加圧部４０と離隔して配置されてもよい。滑車６０には、ワイヤー５０が巻かれていてもよい。これによって、使用者が滑車６０を操作して本体２０と加圧部４０の位置を簡便に調節することができる。
【００６３】
滑車６０を利用すれば、試片２の曲げられた部分が加圧部４０または本体２０を離脱せずに屈曲性評価装置１００の一定の位置に配置されるように調節することができる。つまり、加圧部４０が漸次に下降するほど、試片２の曲げられた部分の位置が最初曲げられた部分の位置から左側、または右側のうちのいずれか一方向に偏移（ｓｈｉｆｔ）され得る。しかし、一実施形態に係る滑車６０を通じて本体２０と加圧部４０の位置を持続的に調節することができるため、試片２の曲げられた部分の位置が前記加圧部４０の下降に影響を受けずに一定の位置に配置されるように調節することができる。
【００６４】
材料を折りたたんだり曲げたりする時、曲げられた部分の屈曲性（Ｆｌｅｘｕｒａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を測定する一般的な方法としてＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（ＡＳＴＭ）  Ｄ７９０などが知られている。
【００６５】
ＡＳＴＭ  Ｄ７９０の場合、３点曲げ試験（Ｔｈｒｅｅ  ｐｏｉｎｔｓ  ｂｅｎｄｉｎｇ  ｔｅｓｔ）および４点曲げ試験（Ｆｏｕｒ  ｐｏｉｎｔｓ  ｂｅｎｄｉｎｇ  ｔｅｓｔ）を通じて材料の屈曲性を評価する。この場合、棒状の試片両端を所定の距離だけ離隔した２地点に載置して試片の破壊が発生する時まで一定の速度で試片が置かれた中心部で垂直方向に押して試片の曲げ応力と変形率を測定する。
【００６６】
しかし、前記方法は、ミリメートルスケールの厚さを有しながらも比較的に硬い硬度を有する材料を評価することに限定され、ナノメートル乃至マイクロスケールの厚さを有するかまたは軟性を有する材料の場合、荷重制御が難しく、測定精密度が顕著に低くなるという問題で適用が困難である。
【００６７】
また前記方法は、材料の曲げた程度（後述する「曲げ角」を意味する）を多様に調節することができないため、多様な曲げ角による試片の曲げ性を正確に測定できないという問題があり、特に材料が重なるように曲げた場合（例えば、後述する「曲げ角」が１８０度である場合）、試片の曲げ性を正確に測定できないという問題がある。
しかし、一実施形態に係る屈曲性評価装置１００は、本体２０とクランプ３０、および加圧部４０がそれぞれ独立した動作で駆動されるか、一部構成が互いに連動して駆動されるように精密に制御されることによって、試片２に加えられる荷重を精密に制御することができる。
【００６８】
したがって、一実施形態に係る屈曲性評価装置１００は測定精密度が高く、これによって、既存のミリメートルスケールを有する硬質の材料だけでなく、ナノメートル乃至マイクロスケールの厚さを有するかまたは軟性を有する材料の屈曲性も容易に測定することができる。
【００６９】
また、一実施形態に係る屈曲性評価装置１００は、クランプ３０の回転範囲が非常に広くて試片２が多様な範囲の曲げ角を有するように曲げられ得る。つまり、一実施形態に係る屈曲性評価装置１００を用いれば多様な曲げ角による試片の曲げ性を正確に測定することができる。
【００７０】
以下、図４〜図１１を参照して、前述した屈曲性評価装置を利用した試片の屈曲性評価方法を説明する。
【００７１】
図４〜図６は、一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用した屈曲性評価方法を順次に示した図面である。
【００７２】
まず、クランプ３０で試片２の一側をクランピングして試片２の位置を固定させる。この時、加圧部４０は曲げられた試片２の他側より上に位置している。
【００７３】
続いて、試片２の他側がクランピングされた試片２の一側より上にくるように試片２を図４の破線で示された形態になるように曲げる。
【００７４】
続いて、図５に示されているように、加圧部４０をクランプ３０側に移動させることによって、曲げられた試片２の他側を加圧して固定する。加圧部４０により固定された試片２は、図５に示されたような形態を維持することができる。この時、試片２の他側のうちの一部は、加圧部４０下部面と接触しながら、加圧部４０の下部面と平行に配置され得る。
【００７５】
続いて、図６に示されているように、本体２０を支持台１０からスライド移動させたり、操作ダイヤル２７を通じてクランプ３０の回転位置を調節したりすることによって、試片２が曲げられる角度を多様に調節することができる。
【００７６】
一実施形態で試片２の曲げられる角度、つまり、試片２の曲げ角（θ）は、クランプ３０と加圧部４０の下部面がなす角を意味する。一実施形態に係る屈曲性評価装置１００を利用すれば、前記曲げ角（θ）を例えば０度〜１８０度、例えば０度超過１８０度以下に調節することができる。
【００７７】
図７は、図６でクランプと前記加圧部がなす曲げ角（θ）が１８０度である場合を、図８は、曲げ角（θ）が９０度である場合を、図９は、曲げ角（θ）が鋭角である場合を、図１０は、曲げ角（θ）が鈍角である場合をそれぞれ示した図面である。
【００７８】
つまり、前述した図６に示されたもののように、本体２０とクランプ３０を移動させることによって、試片２が図７〜図１０に示されているように、０度〜１８０度内で多様な曲げ角（θ）を有するように設定することができる。
【００７９】
次に、図７〜図１０に示されたような多様な曲げ角（θ）を有する試片２において、曲げられた試片２に加えられる最大主応力（Ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  ｓｔｒｅｓｓ）の半分に相当する主応力が印加される互いに異なる第１、第２地点（Ａ、Ｂ）を連結する第１弧の長さ（Ｌ”）を測定し、前記第１、第２地点（Ａ、Ｂ）を連結する第１直線の長さ（Ｌ’）を測定し、前記曲げられた試片２に外接する外接円（図７〜図１０に示された点線円）を設定した後、前記外接円の曲率半径（ρ）を算出する。
【００８０】
次に、曲げ角（θ）、第１弧の長さ（Ｌ”）、第１直線の長さ（Ｌ’）、および曲率半径（ρ）に加えて試片２の厚さ（ｈ）をさらに利用して、前記曲げられた試片２の変形率（Ｌ）、前記曲げられた試片２に印加される曲げ応力（σｆ）、および前記曲げられた試片２の曲げ弾性係数（Ｍｆ）をそれぞれ評価することができる。
【００８１】
一実施形態で第１弧の長さ（Ｌ”）は、曲げにより変形された試片２の長さに相当する。つまり、試片２が最大主応力の半分に相当する主応力が印加される第１、第２地点（Ａ、Ｂ）から曲げられた中心に向かうほど急激な変形をなし、最大主応力の半分未満に該当する主応力が印加される残りの部分は変形がないか、極めて微小な変形だけが起こるためである。
【００８２】
一方、第１弧の長さ（Ｌ”）は、曲げ角（θ）と外接円の曲率半径（ρ）に対する媒介変数で表されてもよい。モール円（Ｍｏｈｒ’ｓ  ｃｉｒｃｌｅ）によると、外接円の中心（Ｏ）から曲げられた試片２の中心に下した垂線の足と第１、第２地点（Ａ、Ｂ）それぞれがなす角度はθ／６である。したがって、第１弧の長さ（Ｌ”）は下記数式８で表されてもよい。
【００８３】
【数８】
2018084569.tif 000010
【００８４】
一実施形態で第１直線の長さ（Ｌ’）は、試片２の初期長さに該当し、これは第１、第２地点（Ａ、Ｂ）を連結した最短距離である。第１直線の長さ（Ｌ’）は、前述した第１弧の長さ（Ｌ”）と同様に曲げ角（θ）と外接円の曲率半径（ρ）に対する媒介変数で表されてもよく、より詳細には下記数式９で表されてもよい。
【００８５】
【数９】
2018084569.tif 000011
【００８６】
一実施形態で曲げられた試片２の変形率（Ｌ）は、試片２の曲げにより増えた比率を意味するものであり、第１弧の長さ（Ｌ”）と第１直線の長さ（Ｌ’）を利用して算出することができる。
【００８７】
試片２の変形率（Ｌ）は、一般的な変形率公式である「（曲げにより変形された試片２の長さ−試片２の初期長さ）／試片２の初期長さ」を利用して算出されてもよい。試片２の変形率（Ｌ）は、下記数式１０で表されてもよい。
【００８８】
【数１０】
2018084569.tif 000012
【００８９】
数式１０を参照すると、試片２の変形率（Ｌ）は、試片２の厚さ（ｈ）などに依存せず、専ら曲げ角（θ）にだけ依存する媒介変数であることを確認することができる。
【００９０】
一方、一実施形態で曲げられた試片２に印加される曲げ応力（σｆ）は、モール円（Ｍｏｈｒ’ｓ  ｃｉｒｃｌｅ）により主応力と剪断応力が平衡をなす第１、第２地点（Ａ、Ｂ）の応力を利用して一般化することができる。より詳細には、曲げ応力（σｆ）は、下記数式１１で表されてもよい。
【００９１】
【数１１】
2018084569.tif 000013
【００９２】
数式１１で、ｙ’は、試片２の地点別応力非対称を考慮した媒介変数であり、Ｆは、加圧部４０が試片２を加圧する力であり、ｗは、試片２の長手方向幅（図４参照）であり、ｄ’は、第１直線の中間地点と第１弧の中間地点を連結した第２直線の長さである。
【００９３】
曲げ応力（σｆ）を一般化するためには、試片２の厚さ（ｈ、図７〜図１０参照）、曲げられた試片２の曲げモーメント（ｆｏｌｄｉｎｇ  ｍｏｍｅｎｔ）、慣性モーメント（ｍｏｍｅｎｔ  ｏｆ  ｉｎｅｒｔｉａ）、モール円（Ｍｏｈｒ’ｓ  ｃｉｒｃｌｅ）による第１、第２地点（Ａ、Ｂ）の位置情報、モール円（Ｍｏｈｒ’ｓ  ｃｉｒｃｌｅ）による任意の地点の位置情報、および第１、第２地点の位置要素などを考慮した補正媒介変数が必要である。
【００９４】
一実施形態では、試片２の地点別応力非対称を考慮した媒介変数であるｙ’を利用して、試片２の地点別曲げ応力（σｆ）を算出することができる。
【００９５】
より詳細には、曲率半径が屈曲を形成する初期試片２の長さの半分より小さい程度に曲率が増加する場合を仮定すると、試片２を１８０度曲げた時の応力非対称効果は線形で１０ｈ／ρに比例し、応力の場合（１０ｈ／ρ）２に比例する。一方、応力非対称は、曲げ角に比例し、曲げ角１８０度で最大、曲げ角０度で最小値を有し、モール円（Ｍｏｈｒ’ｓ  ｃｉｒｃｌｅ）による比率は（１−ｃｏｓθ／６）／（１−ｃｏｓ３０°）で表される。したがって、前記応力と曲げ角の関係を考慮すると媒介変数ｙ’を算出することができる。
【００９６】
前記ｙ’は、下記数式１２で表されてもよい。
【００９７】
【数１２】
2018084569.tif 000014
【００９８】
一方、ｄ’は、試片２の初期位置に対して変形された試片２の位置がどれくらい曲がったかを確認できる変数である。つまり、ｄ’は、変形された試片２のたわみ（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を意味する。より詳細には、ｄ’は、下記数式１３で表されてもよい。
【００９９】
【数１３】
2018084569.tif 000015
【０１００】
一方、一実施形態では、前記で算出した試片２の変形率（Ｌ）と曲げ応力（σｆ）を利用して、試片２の曲げ弾性係数（Ｍｆ）を算出することができる。曲げ弾性係数（Ｍｆ）は、曲げ応力（σｆ）を試片２の変形率（Ｌ）で割った値であり、整理すると下記数式１４で表されてもよい。
【０１０１】
【数１４】
2018084569.tif 000016
【０１０２】
一実施形態に係る試片２の曲げ弾性係数（Ｍｆ）は、前記数式１４のように、試片２の厚さ（ｈ）、外接円の曲率半径（ρ）および曲げ角（θ）に対する媒介変数で整理され得る。
【０１０３】
図１１は、一実施形態に係る屈曲性評価装置において、曲げ角（θ）、曲げられた試片に外接する外接円の曲率半径（ρ）、および試片の厚さ（ｈ）に対する曲げられた試片の変形率（Ｌ）、試片に加えられる曲げ応力（σｆ）、および試片の曲げ弾性係数（Ｍｆ）の関係をそれぞれ示した図である。
【０１０４】
図１１を参照すると、試片２の変形率（Ｌ）は、曲げ角（θ）にだけ依存し、外接円の曲率半径（ρ）や試片２の厚さ（ｈ）とは無関係なことを確認することができる。ただし、曲げ応力（σｆ）は、前述した数式１２に示されているように、Ｌ’とｄ’により外接円の曲率半径（ρ）および曲げ角（θ）に依存し、ｙ’により試片２の厚さ（ｈ）に依存するようになることを確認することができる。これによって、試片２の曲げ弾性係数（Ｍｆ）は、曲げ角（θ）、外接円の曲率半径（ρ）、および試片２の厚さ（ｈ）に全て依存するようになることを確認することができる。
【０１０５】
一実施形態に係る屈曲性評価方法によると、既存の方法では評価が難しいナノメートル乃至マイクロスケールの厚さを有するかまたは軟性を有する材料の屈曲性を評価することができ、曲げ角（θ）を広い範囲内で調節しながら曲げ角の条件別試片２の屈曲性を評価することができる。つまり、一実施形態に係る屈曲性評価方法を通じて多様な材料の屈曲性を評価して定量化、標準化することができる。
【０１０６】
以下、実施例に基づいて、一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用して多様な材料の物性を評価する方法を説明する。ただし、下記に記載された実施例は、本発明を具体的に例示したり説明したりするためのものに過ぎず、これによって本発明が制限されてはならない。
【０１０７】
・評価１：外接円の曲率半径（ρ）と試片に加えられる力（Ｆｏｒｃｅ）との間の相関関係
厚さが２００μｍであるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの一側をクランプで固定し、上記ＰＥＴフィルムの他側をクランプにより固定されたＰＥＴフィルムの上記一側の上にくるように曲げた後、加圧部を下ろして前記ＰＥＴフィルムの他側を加圧する。次に、曲げ角が１８０度になるようにクランプと本体の位置を調節する。
【０１０８】
続いて、加圧部を利用してＰＥＴフィルム他側を加圧しながら、曲げられた試片に外接する外接円の曲率半径（ρ）と試片に加えられる力（Ｆｏｒｃｅ、単位：Ｎ）との間の相関関係を測定し、これを図１２のグラフで示す。
【０１０９】
図１２を参照すると、試片に加えられる力が漸次に増加するほどＰＥＴフィルムの一側と他側との間隔が漸次に狭くなるため、曲率半径（ρ）も漸次に減ることを確認できる。しかし、曲率半径（ρ）約１．２ｍｍ地点で試片に加えられる力が激しく低下することを確認できる。
【０１１０】
つまり、ＰＥＴフィルムを完全に重なるように折りたたむ場合（曲げ角が１８０度になるように調節する場合）、曲率半径（ρ）約１．２ｍｍ以下からはＰＥＴフィルムが破壊されるなど、焼成変形が起こることが分かる。
【０１１１】
これによって、ＰＥＴフィルムを曲げ角１８０度になるように曲げた条件で使用しなければならない場合、外接円の曲率半径（ρ）を最小限１．２ｍｍ以上、例えば１．５ｍｍ以上、例えば２．０ｍｍ以上に設定しなければならないことが分かる。
【０１１２】
・評価２：外接円の曲率半径（ρ）と曲げ応力（σｆ）、および外接円の曲率半径（ρ）と曲げ弾性係数（Ｍｆ）との間の相関関係
評価１で得られた外接円の曲率半径（ρ）と試片に加えられる力（Ｆｏｒｃｅ）との間の相関関係を前述した数式１１に代入して外接円の曲率半径（ρ）と曲げ応力（σｆ）との間の相関関係を計算し、これを図１３にそれぞれ示す。
【０１１３】
一方、外接円の曲率半径（ρ）と試片に加えられる力（Ｆｏｒｃｅ）との間の相関関係を前述した数式１４に代入して外接円の曲率半径（ρ）と曲げ弾性係数（Ｍｆ）を計算し、これを図１４にそれぞれ示す。
【０１１４】
一方、曲げ角が９０度になるように調節することを除いては、前記と同様な過程をもう一回行い、外接円の曲率半径（ρ）と曲げ応力（σｆ）との間の相関関係を図１３に、外接円の曲率半径（ρ）と曲げ弾性係数（Ｍｆ）を図１４にそれぞれ示す。
【０１１５】
図１３を参照すると、曲げ角１８０度の条件と曲げ角９０度の条件共に、曲げ応力（ｆｏｌｄｉｎｇ  ｓｔｒｅｓｓ、σｆ）が漸次に増加するほど外接円の曲率半径（ρ）が漸次に減る傾向を示す。
【０１１６】
曲げ角１８０度の条件の場合、曲率半径（ρ）約３ｍｍ地点以下から試片に加えられる曲げ応力が徐々に増加しはじめ、約２ｍｍ地点以下からは曲げ応力が急激に増加し、約１．２ｍｍ地点で曲げ応力が激しく低下することを確認できる。
【０１１７】
曲げ角９０度の条件の場合、約２ｍｍ地点以下から試片に加えられる曲げ応力が徐々に増加し、約１．０ｍｍ地点以下からは約０．６ｍｍ地点に至るまで曲げ応力が急激に増加することを確認できる。
【０１１８】
曲げ角９０度の条件の場合、曲げ応力０〜５００ＭＰａ範囲では曲げ応力が激しく低下する区間が現れないことを確認できる。これによって、より低い曲率半径（ρ）条件が要求される場合、曲げ角９０度の条件の場合が曲げ角１８０度の条件に比べて有利であるということが分かる。
【０１１９】
一方、図１４を参照すると、外接円の曲率半径（ρ）と曲げ弾性係数（Ｍｆ）との間の相関関係を示すグラフの概形は、前述した図１３のグラフの概形と相応することを確認できる。これによって、試片の変形率（Ｌ）は外接円の曲率半径（ρ）とは無関係な値であることを確認できる。
【０１２０】
・評価３：試片の厚さによる外接円の曲率半径（ρ）と曲げ応力（σｆ）、および外接円の曲率半径（ρ）と曲げ弾性係数（Ｍｆ）との間の相関関係
ＰＥＴ試片の厚さを２００μｍ、１２５μｍ、１００μｍ、７５μｍ、５０μｍ、および２５μｍにそれぞれ異にし、前記評価１と同様な方法を利用して外接円の曲率半径（ρ）と試片に加えられる力（Ｆｏｒｃｅ）との間の相関関係を測定する。この時、試片の曲げ角は全部１８０度に設定する。
【０１２１】
続いて、得られた外接円の曲率半径（ρ）と試片に加えられる力（Ｆｏｒｃｅ）との間の相関関係を、前述した数式１１に代入して外接円の曲率半径（ρ）と曲げ応力（σｆ）との間の相関関係を計算し、これを図１５にそれぞれ示す。
【０１２２】
一方、得られた外接円の曲率半径（ρ）と試片に加えられる力（Ｆｏｒｃｅ）との間の相関関係を、前述した数式１４に代入して外接円の曲率半径（ρ）と曲げ弾性係数（Ｍｆ）を計算し、これを図１６にそれぞれ示す。
【０１２３】
図１５と図１６を参照すると、ＰＥＴフィルムの厚さが厚いほど曲げ応力と曲げ弾性係数が大きく示される。これはＰＥＴフィルムの厚さが厚いほどフィルムを曲げるのにより多くの力が必要であるためであるということが分かる。
【０１２４】
一方、図１５と図１６を参照すると、ＰＥＴフィルムの厚さが薄いほど同一の曲げ応力、曲げ弾性係数に対応する外接円の曲率半径（ρ）が漸次に小さくなる。これによって、曲げ角１８０度になるように曲げた条件で使用しなければならない場合、ＰＥＴフィルムの厚さが薄いほど設定可能な外接円の曲率半径（ρ）の幅が広いことが分かる。
【０１２５】
以上で説明した通り、一実施形態に係る屈曲性評価装置は、既存の屈曲性評価手段では評価が難しい材料の屈曲性も容易に評価することができ、材料の曲げ角を多様な範囲に調節しながら曲げ角条件別の試片の屈曲性を評価することができる。つまり、一実施形態に係る屈曲性評価装置を利用すれば多様な材料の屈曲性を評価して定量化、標準化することができる。
【０１２６】
以上で本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【０１２７】
２  試片、
１０  支持台、
１１  ガイド溝、
２０  本体、
２１  移動部材、
２５  回転軸、
２７  操作ダイヤル、
３０  クランプ、
４０  加圧部、
５０  ワイヤー、
６０  滑車、
１００  屈曲性評価装置。
【図１】
2018084569.tif 000024
【図２】
2018084569.tif 000025
【図３】
2018084569.tif 000026
【図４】
2018084569.tif 000027
【図５】
2018084569.tif 000028
【図６】
2018084569.tif 000029
【図７】
2018084569.tif 000030
【図８】
2018084569.tif 000031
【図９】
2018084569.tif 000032
【図１０】
2018084569.tif 000033
【図１１】
2018084569.tif 000034
【図１２】
2018084569.tif 000035
【図１３】
2018084569.tif 000036
【図１４】
2018084569.tif 000037
【図１５】
2018084569.tif 000038
【図１６】
2018084569.tif 000039