(57)【要約】  【課題】  破壊様式が異なっても酷似した破面パターンを示す場合について、破壊様式をより確実に判断できる方法を提供する。  【解決手段】  球晶組織を有する結晶性高分子材料、例えばポリアセタール、芳香族ポリエステル、ポリアリーレンサルファイド、ポリオレフィン、ポリアミド及びこれらの混合物の成形品の破面解析方法において、走査型電子顕微鏡により、破面の観察及び破面側からの破面直下の球晶の形態観察を行い、必要に応じて、破面断面の破面近傍の球晶の形態観察を併用する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球晶組織を有する結晶性高分子材料の破面解析方法において、走査型電子顕微鏡により、破面の観察（Ｏ）及び破面側からの破面直下の球晶の形態観察（Ａ）を行うことを特徴とする破面解析方法。
【請求項２】
さらに、破面断面の破面近傍（破面から１００μｍまでの深さ）の球晶の形態観察（Ｂ）を併用する請求項１に記載の破面解析方法。
【請求項３】
球晶組織を有する結晶性高分子が、ポリアセタール、芳香族ポリエステル、ポリアリーレンサルファイド、ポリオレフィン、ポリアミド及びこれらの混合物である請求項１又は２に記載の破面解析方法。
【請求項４】
(ｉ)延性破面、(ii)疲労破面、(iii)脆性破面、(iv)クリープ破面、又はこれらの複合破面の判別に使用される請求項１〜３のいずれかに記載の破面解析方法。
【請求項５】
形態観察（Ａ）が、各種破壊様式の特徴的な破面パターンを保持させながら破面直下の球晶の形態を出現させるソフトなエッチング方法（Ｓ）を利用した破面側からの破面直下の球晶の形態観察（１）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の破面解析方法。
【請求項６】
形態観察（Ｂ）が、偏光顕微鏡を利用した破面断面の破面近傍の球晶の形態観察（２）、及び／又は、上記ソフトなエッチング方法（Ｓ）を利用した破面断面の破面近傍の球晶の走査型電子顕微鏡による形態観察（３）である請求項１〜５のいずれかに記載の破面解析方法。
【請求項７】
ソフトなエッチング方法（Ｓ）が、ポリアセタールの破面に紫外線を照射し、破面の特徴的な形状を損なうことなく破面をエッチングして、破面直下の球晶の形態を出現させるエッチング方法（Ｓ１）であることを特徴とする請求項５又は６に記載の破面解析方法。
【請求項８】
紫外線の波長が３００ｎｍ以下である請求項７に記載の破面解析方法。
【請求項９】
エッチング方法（Ｓ１）が、ポリアセタールの破面に、金属を３〜１２μｍの厚さに１次蒸着させた破面を走査型電子顕微鏡で観察した後、紫外線を照射して該１次蒸着させた破面をエッチングして破面直下の球晶の形態を出現させる方法である請求項７又は８に記載破面解析方法。
【請求項１０】
ポリアセタール部分のエッチング深さが１〜２０μｍである請求項９に記載の破面解析方法。
【請求項１１】
破面に対する紫外線の照射条件が、８〜１０ｍＷ／ｃｍ2で４０〜７０分である請求項７〜１０のいずれかに記載の破面解析方法。
【請求項１２】
ソフトなエッチング方法（Ｓ）が、芳香族ポリエステルの破面を塩基性溶液を用いて破面の特徴的な形状を損なうことなく破面をエッチングして、破面直下の球晶の形態を出現させるエッチング方法（Ｓ４）であることを特徴とする請求項５又は６に記載の破面解析方法。
【請求項１３】
塩基性溶液が、水酸化ナトリウムのアルコール溶液である請求項１２に記載の破面解析方法。
【請求項１４】
塩基性溶液が、濃度１〜１０重量％のアルコール溶液であり、処理温度が５〜４０℃、処理時間が、０．５〜５時間である請求項１２又は１３に記載の破面解析方法。
【請求項１５】
予め、芳香族ポリエステルの破面に紫外線照射した後、塩基性溶液で処理する請求項１２〜１４のいずれかに記載の破面解析方法。
【請求項１６】
成形品の破面に対する紫外線の照射条件が、８〜１０ｍＷ／ｃｍ2で３０〜９０分である請求項１２〜１５のいずれかに記載の破面解析方法。
【請求項１７】
結晶性ポリエステル樹脂成形品の破面に、金属を１次蒸着させた破面を走査型電子顕微鏡で観察した後、紫外線を照射した上で、アルカリ溶液処理し、該１次蒸着させた破面をエッチングして破面直下の球晶の形態を出現させ、さらに金属を２次蒸着させて走査型電子顕微鏡用試料とする請求項１２〜１６のいずれかに記載の破面解析方法。
【請求項１８】
１次蒸着金属の厚さが３〜１２ｎｍで、２次蒸着金属の厚さが１２〜１６ｎｍである請求項１２〜１７のいずれかに記載の破面解析方法。
【請求項１９】
芳香族ポリエステルのエッチング深さが１〜５μｍである請求項１２〜１８のいずれかに記載の破面解析方法。
【請求項２０】
芳香族ポリエステルがポリブチレンテレフタレートである請求項１２〜１９のいずれかに記載の破面解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球晶組織を有する結晶性高分子材料の破断面（破面という）の解析において、ソフトエッチングを施した破面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭと略す）による観察により、さらには破面断面の偏光顕微鏡及び／又はＳＥＭ観察も併用することにより、破面直下の球晶形態の調査を行う破面解析方法に関する。本発明によれば、破壊様式を従来の方法では判断できなかったものも判断できる。
【背景技術】
【０００２】
破面解析は金属の分野を中心に破面模様の特徴から破壊機構あるいは破壊原因を推定するために広く用いられている方法である。高分子材料においても金属材料と同様に破壊機構によってさまざまな破面模様が示されることから、最近、同様の破面解析手法が高分子材料の分野にも取り入れられている。（例えば非特許文献１及び２参照。）。また、その他の樹脂メーカーあるいは分析機関から破面解析に関する技術資料が出されている。
これらの中で従来の破面解析では、破面をそのままの状態で肉眼、光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡を用いた観察手法しか用いられていなかった。従って、これまでに破面直下の球晶の形態観察あるいは破面断面の観察を破面解析に応用した例はない。また、結晶性高分子材料の表面の結晶構造観察において、酸等により試料中の非晶質部分を取り除いて結晶性の部分を残すことを目的に、エッチングが応用され、エッチングされた表面に斜め上から金属蒸着を施し、真上から炭素を蒸着した後、それに基づきレプリカ薄膜を調製し、その透過型電子顕微鏡観察を行う技術が記載されているが、破面のエッチング方法として利用されている技術ではない。（例えば特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１２２４２公報（請求項１および実施例）
【非特許文献１】菅野乙也、池田義正、「成形加工」、1992年、第4巻、第2号、ｐ．74−92
【非特許文献２】菅野乙也、「合成樹脂」、1997年、第43巻、第7号、ｐ．39−42
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の破面解析では破面をそのままの状態で観察し、その破面パターンを確認することで破壊様式を判断している。破面は破壊様式により異なった破面パターンを示すが、材料、グレードによっては破壊様式が異なっても酷似した破面パターンを示し、その判別が困難で、破壊様式を判断できない場合が多々ある。
そこで本発明は、このような問題に対し、従来の破面をそのまま観察する方法では破面パターンの判別が困難で破壊様式を決定できないような破面を判別可能にしたり、判別結果を確認するための新しい破面解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、これまでに球晶が変形している断面や球晶が露出しているような破面の観察を経験している。そこで上述の問題点に対し、何らかの方法で破面を処理することによって破面直下の球晶の形態を観察できるのではないかと考えた。
例えば、ポリアセタールや芳香族ポリエステルは結晶性の高分子材料であり、通常の成形加工工程を経て結晶化した場合、球晶組織を有する。
本発明者らは、ポリアセタールが紫外線で劣化する材料であるため、ポリアセタールの破面を、短波長の紫外線を利用して、ソフトにエッチングを行った試料を用いて、あるいは、芳香族ポリエステルが塩基性溶液で劣化する材料であるため、芳香族ポリエステルの破面を、塩基性溶液を利用して、好ましくは紫外線照射した後塩基性溶液でソフトにエッチングを行った試料を用いて、ＳＥＭにより観察することにより、各種破面が示す特徴的な破面パターンを保持させながら破面側から破面直下の球晶の形態を顕在化、具現化させることができることを見い出した。
また、上記に加えて、破面断面の破面近傍の球晶形態を、偏光顕微鏡により観察したり、ソフトなエッチングを施した試料をＳＥＭにより観察することにより、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即、本発明の第１は、球晶組織を有する結晶性高分子材料の破面解析方法において、走査型電子顕微鏡により、破面の観察（Ｏ）及び破面側からの破面直下の球晶の形態観察（Ａ）を行うことを特徴とする破面解析方法を提供する。
本発明の第２は、さらに、破面断面の破面近傍（破面から１００μｍまでの深さ）の球晶の形態観察（Ｂ）を併用する本発明の第１に記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第３は、球晶組織を有する結晶性高分子が、ポリアセタール、芳香族ポリエステル、ポリアリーレンサルファイド、ポリオレフィン、ポリアミド及びこれらの混合物である本発明の第１又は２に記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第４は、(ｉ)延性破面、(ii)疲労破面、(iii)脆性破面、(iv)クリープ破面、又はこれらの複合破面の判別に使用される本発明の第１〜３のいずれかに記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第５は、形態観察（Ａ）が、各種破壊様式の特徴的な破面パターンを保持させながら破面直下の球晶の形態を出現させるソフトなエッチング方法（Ｓ）を利用した破面側からの破面直下の球晶の形態観察（１）であることを特徴とする本発明の第１〜４のいずれかに記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第６は、形態観察（Ｂ）が、偏光顕微鏡を利用した破面断面の破面近傍の球晶の形態観察（２）、及び／又は、上記ソフトなエッチング方法（Ｓ）を利用した破面断面の破面近傍の球晶の走査型電子顕微鏡による形態観察（３）である本発明の第１〜５のいずれかに記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第７は、ソフトなエッチング方法（Ｓ）が、ポリアセタールの破面に紫外線を照射し、破面の特徴的な形状を損なうことなく破面をエッチングして、破面直下の球晶の形態を出現させるエッチング方法（Ｓ１）であることを特徴とする本発明の第５又は６に記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第８は、紫外線の波長が３００ｎｍ以下である本発明の第７に記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第９は、エッチング方法（Ｓ１）が、ポリアセタールの破面に、金属を３〜１２μｍの厚さに１次蒸着させた破面を走査型電子顕微鏡で観察した後、紫外線を照射して該１次蒸着させた破面をエッチングして破面直下の球晶の形態を出現させる方法である本発明の第７又は８に記載破面解析方法を提供する。
本発明の第１０は、ポリアセタール部分のエッチング深さが１〜２０μｍである本発明の第９に記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第１１は、破面に対する紫外線の照射条件が、８〜１０ｍＷ／ｃｍ2で４０〜７０分である本発明の第７〜１０のいずれかに記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第１２は、ソフトなエッチング方法（Ｓ）が、芳香族ポリエステルの破面を塩基性溶液を用いて破面の特徴的な形状を損なうことなく破面をエッチングして、破面直下の球晶の形態を出現させるエッチング方法（Ｓ４）であることを特徴とする本発明の第５又は６に記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第１３は、塩基性溶液が、水酸化ナトリウムのアルコール溶液である本発明の第１２に記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第１４は、塩基性溶液が、濃度１〜１０重量％のアルコール溶液であり、処理温度が５〜４０℃、処理時間が、０．５〜５時間である本発明の第１２又は１３に記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第１５は、予め、芳香族ポリエステルの破面に紫外線照射した後、塩基性溶液で処理する本発明の第１２〜１４のいずれかに記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第１６は、成形品の破面に対する紫外線の照射条件が、８〜１０ｍＷ／ｃｍ2で３０〜９０分である本発明の第１２〜１５のいずれかに記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第１７は、結晶性ポリエステル樹脂成形品の破面に、金属を１次蒸着させた破面を走査型電子顕微鏡で観察した後、紫外線を照射した上で、アルカリ溶液処理し、該１次蒸着させた破面をエッチングして破面直下の球晶の形態を出現させ、さらに金属を２次蒸着させて走査型電子顕微鏡用試料とする本発明の第１２〜１６のいずれかに記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第１８は、１次蒸着金属の厚さが３〜１２ｎｍで、２次蒸着金属の厚さが１２〜１６ｎｍである本発明の第１２〜１７のいずれかに記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第１９は、芳香族ポリエステルのエッチング深さが１〜５μｍである本発明の第１２〜１８のいずれかに記載の破面解析方法を提供する。
本発明の第２０は、芳香族ポリエステルがポリブチレンテレフタレートである本発明の第１２〜１９のいずれかに記載の破面解析方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、結晶性樹脂成形品の破面の特徴的な模様を保持させながら、破面直下の球晶の形態を出現させることができることから、それぞれの破壊様式によって示される特徴的な破面パターンの発現機構を明確にさせることや、破壊様式をより的確に判断することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明で使用される球晶組織を有する結晶性高分子としては、ポリアセタール；ポリブチレンテレフタレートやポリエチレンテレフタレートなどの芳香族ジカルボン酸−脂肪族ジオールポリエステル（本発明では芳香族ポリエステルという。）；ポリフェニレンサルファイドなどのポリアリーレンサルファイド；ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン４６、ナイロン１１、ナイロン１２などのポリアミド等が挙げられ、これらは混合使用されてもよい。
【０００９】
ポリアセタール
本発明で使用されるポリアセタールの種類は、特に限定されず、ホモポリマーであってもコポリマーであってもよく、コポリマーはランダムでもブロックでもよく、コモノマーの種類、含有量にも制限はなく、ポリアセタールの分子量、結晶化度、融点等にも特に制限はない。
コモノマーとしては、環状エーテル及び／又は環状ホルマールが使用され、具体的には、１，３−ジオキソラン、ジエチレングリコールホルマール、１，４−ブタンジオールホルマール、１，３−ジオキサン、エチレンオキサイド、プロピレンオキシド、エピクロルヒドリン等が挙げられ、１，３−ジオキソラン、ジエチレングリコールホルマール、１，４−ブタンジオールホルマール、１，３−ジオキサン、エチレンオキシド等が好ましい。
更に、環状エステル、例えばβ−プロピオラクトン、及びビニル化合物、例えばスチレン等も使用される。また、共重合体が分岐状、又は架橋分子構造を形成するためのコモノマーとしてアルキレン−ジグリシジルエーテル又はジホルマールの如き２個以上の重合性環状エーテル基又は環状ホルマール基を有する化合物を用いることも出来る。例えば、ブタンジオールジメチリデングリセリルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
コモノマーの量はトリオキサンに対して、０．１〜２０モル％であり、好ましくは０．２〜１０モル％である。
分子量としては、通常、数平均分子量が１万〜１０万、好ましくは２万〜８万；分子量分布が４以下、好ましくは２〜３のものが挙げられる。
結晶化度としては、ポリマーの種類によって異なるが、通常、５０〜９０％、好ましくは６０〜８０％である。
上記の樹脂としては、各種の市販のものが使用できる。
【００１０】
芳香族ポリエステル
本発明で使用される結晶性の芳香族ポリエステルの種類は、特に限定されず、ホモポリマーであってもコポリマーであってもよく、コポリマーはランダムでもブロックでもよく、コモノマーの種類、含有量にも制限はなく、芳香族ポリエステルの分子量、結晶化度、融点等にも特に制限はない。
芳香族ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレートなどのアルキレン芳香族ジカルボキシレートなどが挙げられる。
芳香族ポリエステルとしては、例えば、芳香族ジカルボン酸成分（テレフタル酸やイソフタル酸やナフタレンジカルボン酸など）及びアルキレングリコールのうち、少なくとも一方の成分が他のジカルボン酸（コモノマー）や他のジオール（コモノマー）で置換したコポリエステルなどであってもよい。
これらの芳香族ポリエステルは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ジオール成分（コモノマー成分）としては、炭素数２〜１２程度のアルキレングリコール、例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、オクタンジオール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，３−オクタンジオールなどの炭素数２〜１０程度の脂肪族グリコールが挙げられる。
これらのジオール成分は単独で又は二種以上組み合わせて使用してもよい。
芳香族ポリエステルとしては、成形加工が可能で、固化時に球晶が形成されるものであれば、融点や分子量などは特に限定されない。
上記の樹脂としては、各種の市販のものが使用できる。
【００１１】
ポリオレフィン
ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテン−１、これらのコポリマーなどが挙げられる。これらの中で立体規則性のあるものは、アイソタクティックでもシンジオタクティックでもよい。また重合触媒としては、チグラー・ナッタ触媒のようなマルチサイト型のもので重合されたものでも、カミンスキー触媒のようなメタロセン触媒やフェノキシイミン錯体触媒のようなシングルサイト型のもので重合されたものでも構わない。
上記の樹脂としては、各種の市販のものが使用できる。
【００１２】
ポリアリーレンサルファイド
ポリアリーレンサルファイドとしては、ポリフェニレンサルファイド等が挙げられる。ポリフェニレンサルファイドとしては、ｐ−フェニレンサルファイド基を主たる繰返し単位とするものであり、直鎖型、分岐型、架橋型、又はこれらの混合物であっても、ｍ−フェニレンサルファイド基等の繰返し単位との共重合体であってもよい。上記の樹脂としては、各種の市販のものが使用できる。
【００１３】
ポリアミド
ポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン４６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６Ｔのような芳香族ポリアミド等のポリアミドが挙げられる。上記の樹脂としては、各種の市販のものが使用できる。
【００１４】
樹脂添加剤
上記樹脂には、安定剤、結晶化促進剤（核剤）、離型剤、導電性付与剤等を添加してもよい。
安定剤として、例えば各種のヒンダードフェノール系酸化防止剤等が用いられる。例えば、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、トリエチレングリコール−ビス〔３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、１，６−へキサンジオール−ビス−〔３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、テトラキス〔３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕メタン、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシナマミド）、２−ｔ−ブチル−６−（３’−ｔ−ブチル−５’−メチル−２’−ヒドロキシベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、３，９−ビス〔２−｛（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ｝−１，１’−ジメチルエチル〕−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］−ウンデカン等が例示される。
【００１５】
充填剤
上記結晶性高分子には、有機もしくは無機充填剤、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、ウィスカー、カーボンナノチューブ、カーボンナノ粒子等を添加してもよい。
ガラス繊維等の強化材の充填量は、結晶性高分子１００重量部に対して、５０重量部以下、好ましくは１〜３０重量部である。
【００１６】
成形品
上記結晶性高分子の成形方法としては、射出成形、中空成形、押出成形、ブロー成形、発泡成形等が挙げられる。
成形品の用途は、特に制限はなく、電気・電子部品、自動車・輸送機器、一般・精密機械、建築資材、医療部品、その他が挙げられる。
【００１７】
ソフトなエッチング方法（Ｓ）
従来の一般的なエッチング方法では、表面を均一に粗面化するので、本発明で解析上必要とする破面近傍の球晶形態を破壊してしまう。このため、破面近傍の球晶形態を破壊しないソフトなエッチング方法が必要である。
ソフトなエッチング方法（Ｓ）としては、高分子材料の種類により異なり、特定波長の紫外線による方法（Ｓ１）、加水分解による方法（Ｓ２）、酸による方法（Ｓ３）、塩基による方法（Ｓ４）、溶剤による方法（Ｓ５）、オゾンのような酸化性ガスによる方法（Ｓ６）、ヒドラジンのような還元性ガスによる方法（Ｓ７）、放電による方法（Ｓ８）、電子線照射による方法（Ｓ９）、プラズマ照射による方法（Ｓ１０）、他の粒子線照射による方法（Ｓ１１）、Ｘ線もしくはγ線による方法（Ｓ１２）等、及びこれらの二種以上の組合わせが挙げられる。
【００１８】
（Ｉ）特定波長の紫外線による方法（ＵＶエッチング処理ともいう。）
以下、ポリアセタールを例に、ＵＶエッチング処理を説明する。
破損した成形品の破面のエッチング処理は、破面に、好ましくは波長３００ｎｍ以下の紫外線を照射して行われる（ＵＶエッチング処理ともいう。）。この場合、破面の特徴的な形状を損なうことなく、破面をエッチングすることが必要である。具体的には、破面のパターンを保持しながら破面直下の球晶の形態を出現させるように照射する。波長が３００ｎｍより長すぎると、ポリアセタールのエッチングが行われ難くなる場合がある。
ＵＶエッチング処理は、成形品の破面そのものに対して行ってもよいが、同じサンプルを用いてエッチング前後の変化を観察する場合は、金属を１次蒸着させた破面をＳＥＭで観察した後、紫外線を照射して該１次蒸着させた破面をエッチングして破面直下の球晶の形態を出現させ、さらに金属を２次蒸着させてエッチング後の破面観察のためのＳＥＭ用試料とする。
【００１９】
蒸着させる金属の種類としては、通常ＳＥＭ用試料作製に用いられるものであり、具体的には、金、白金、パラジウム、これらの混合物などが挙げられる。１次蒸着金属と２次蒸着金属とは同じでも、異なっていてもよい。
１次蒸着させる金属の厚みは、好ましくは３〜１２ｎｍ、さらに好ましくは８〜１０ｎｍである。１次蒸着させる金属の厚みが上記範囲より厚すぎると、紫外線照射によるエッチング処理が困難となり、上記範囲より薄すぎると１次蒸着させた試料のＳＥＭによる観察時に帯電して、観察ができなくなったり、さらには試料が電子線でダメージを受ける。
２次蒸着させる金属の厚みは、ＳＥＭにより観察できる範囲内であれば、任意に決定できる。ただし、処理時間が長くなると、破面が金属イオンにより破壊されてしまうおそれがあるので、余り厚くすることはできず、好ましくは１２〜１６ｎｍである。
２次蒸着させる金属の厚みが１６ｎｍより厚すぎると、球晶の形態が観察しにくくなる。
洗浄する溶剤としては、成形品の破面を溶解しないものであり、高分子材料の種類によって異なるが、アセトン、メタノール、ヘキサン、フロン類などが挙げられる。
【００２０】
エッチング処理により、ポリアセタールの非晶部分が球晶部分よりも、優先的に削除される。
破面のエッチング深さは、１〜３０μｍ、好ましくは１０〜２０μｍである。
エッチング深さが上記範囲より浅すぎると、破面の直下に球晶層が存在するのかどうかが判らず、上記範囲より深すぎると、破面のパターンが失われやすくなる。
１次蒸着後の試料に、上記紫外線を使用してエッチングを行うため、成形品の破面に対する紫外線の照射条件は、蒸着させる金属の種類や厚みにもよるが、５〜２０ｍＷ／ｃｍ2、好ましくは８〜１０ｍＷ／ｃｍ2で、照射時間は３０〜９０分、好ましくは４０〜７０分である。
破面に対する紫外線の照射量が上記範囲未満では、十分なエッチングが行われず、上記範囲超ではエッチングが進みすぎて球晶部分も変化しすぎて、破面を解析するための所望のパターンが得られない。
紫外線を照射するための光源としては、特に制限はなく、中圧もしくは低圧水銀灯等の金属原子の共鳴線を利用したランプ、ヨーソランプ等のハロゲンランプ等が挙げられる。
紫外線を使用することにより、表面の温度が上昇しすぎることなく、マイルドにエッチングされるので、破面の特徴的な形状を損なうことなく破面をエッチングして、破面直下の球晶の形態を出現させることが可能である。一方、ポリアセタールでは、コロナ放電やプラズマなどによりエッチングすると、表面が融解したりして、破面の特徴的な形状が損なわれやすいので、樹脂材料毎に、適切なエッチング方法を選択することが重要である。
【００２１】
（II）塩基によるエッチング処理（塩基性溶液によるエッチング処理ともいう。）
以下、芳香族ポリエステルを例に、塩基性溶液によるエッチング処理と、紫外線照射による前処理を行った後に塩基性溶液によりエッチング処理を行う方法について説明する。
【００２２】
（１）塩基性溶液によるエッチング処理
本発明では、芳香族ポリエステル成形品の破面を塩基性溶液で処理し、破面の特徴的な形状（破面パターン）を損なうことなく破面をエッチングして、破面直下の球晶の形態を出現させる。
塩基としては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属又はカルシウム、マグネシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属、それらの水酸化物、酸化物、炭酸塩、重炭酸塩などが挙げられ、好ましくは、金属、又はそれらの水酸化物である。
本発明で使用する塩基性溶液としては、アルカリ金属のアルコラート溶液、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物（水酸化アルカリと略称する。）のアルコール溶液又は水酸化アルカリの水溶液などが挙げられる。
なお、水溶液を使用した場合は、ソフトなエッチング方法として加水分解による方法（Ｓ２）が同時に生じていると考えられ、その実施態様も含んでいる。
アルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノールなどが挙げられ、好ましくはメタノール、エタノールまたはこれらの混合物である。また、アルコールは含水アルコールであってもよい。
塩基の濃度としては１〜１０重量％、好ましくは５〜１０重量％である。
塩基性溶液による処理温度は０〜１００℃、好ましくは５〜４０℃、通常常温であり、処理時間は、０．２〜１０時間、好ましくは０．５〜５時間、さらに好ましくは３〜４時間である。処理圧力は大気圧でよいが、必要であれば真空下〜加圧下まで特に限定されない。
アルカリ濃度、温度および時間は上記範囲未満では破面の分解が不十分となり、上記範囲より過大であると分解が進みすぎて、破面の特徴的な形状が損なわれる。
【００２３】
（２）紫外線照射による前処理方法
上記破面の塩基性溶液処理は、成形品の破面に対してそのまま行ってもよいが、紫外線照射による前処理を行うと、球晶の形態が鮮明になるので好ましい。
前処理は、破面に、波長３００ｎｍ以下の紫外線を照射して行われる（ＵＶ前処理ともいう。）。波長が上記より長すぎると、ポリエステルの前処理が行われ難くなる場合がある。
ＵＶの光源としては、前記ポリアセタールのＵＶエッチング処理の項で記載されたものと同じである。
ＵＶ前処理を行うと、破面の塩基性溶液に対する親和性が向上することにより、塩基性溶液のみの処理に比べ、球晶の形態の出現が鮮明になる。
塩基性溶液処理の条件は、濃度１〜１０重量％、温度は常温、時間は破面パターンによって異なるが０．５〜５時間である。
【００２４】
ＵＶ前処理後の塩基性溶液処理は、成形品の破面そのものに対して行ってもよいし、同じサンプルを用いて処理前後の変化を観察する場合は、金属を、好ましくは３〜１２ｎｍの厚さに１次蒸着させた破面をＳＥＭで観察した上で、ＵＶ照射した後、破面を塩基性溶液処理して、該１次蒸着させた破面をエッチングして破面直下の球晶の形態を出現させ、さらに金属を、好ましくは１２〜１６ｎｍの厚さに、２次蒸着させて、塩基性溶液処理後の破面観察のためのＳＥＭ用試料とする。
蒸着させる金属の種類や１次蒸着方法と２次蒸着方法は、前記ポリアセタールのＵＶエッチング処理の項で記載されたものと同じである。
【００２５】
上記塩基性溶液処理により、又はＵＶ前処理後の塩基性溶液処理により、ポリエステルの非晶部分が球晶部分よりも、優先的に削除される。
破面のエッチング深さは、１〜８μｍ、好ましくは１〜５μｍである。エッチング深さが上記範囲より浅すぎると、破面の直下に球晶層が存在するのかどうかが判らず、上記範囲より深すぎると、破面のパターンが失われやすくなる。
１次蒸着後の試料に、上記のＵＶ照射後の塩基性溶液によるエッチングを行うため、成形品の破面に対するＵＶ照射条件は、蒸着させる金属の種類や厚みにもよるが、５〜２０ｍＷ／ｃｍ2、好ましくは８〜１０ｍＷ／ｃｍ2で、照射時間は３０〜９０分、好ましくは４０〜７０分である。
破面に対するＵＶ照射量が上記範囲未満では、十分な前処理が行われず、上記範囲超では前処理が進みすぎて球晶部分も変化しすぎて、破面を解析するための所望のパターンが得られない。
ＰＢＴでは、コロナ放電やプラズマなどによりエッチングすると、表面が融解したりして、破面の特徴的な形状が損なわれやすい。
【００２６】
観察方法
観察方法としては、下記のものが挙げられる。
ＳＥＭによる従来の破面の観察（Ｏ）。
ＳＥＭによる、破面側からの破面直下の球晶の形態観察（Ａ）、特に、ソフトなエッチング方法（Ｓ）を利用した破面側からの破面直下の球晶の形態観察（１）。
破面断面の破面近傍（破面から１００μｍまでの深さ）の球晶の形態観察（Ｂ）、特に、偏光顕微鏡による、破面断面の破面近傍の球晶の形態観察（２）、及び／又は、ソフトなエッチング方法（Ｓ）を利用した破面断面の破面近傍の球晶のＳＥＭによる形態観察（３）。
上記ＳＥＭ観察条件としては、特に制限はなく、通常の樹脂表面の分析条件が使用され、金属蒸着方法としては通常の方法が用いられる。
上記偏光顕微鏡観察としては、オルソスコープ観察でもコノスコープ観察でもよいが、好ましくはオルソスコープ観察である。
【００２７】
破面の解析
成形品の破壊原因の究明を行なうには、その信頼性を高めるためにも、先ず不良状況を把握してから、破面の観察に移るのが望ましい。
破面の観察のかぎは、（ａ）破壊発生点、（ｂ）破壊発生点に欠陥と考えられる物質の存在の有無、（ｃ）破壊の原因となった応力の種類などである。
成形品には多かれ少なかれ欠陥となり得る要因が含まれているが、ここに応力が加えられると、その欠陥が起点となり破損に至りやすい。成形品を生産するには、欠陥となり得る要因を理解し、これを避けて設計、成形加工しなければならず、また、破損が生じた場合は、その原因を把握して、改善策を見出だす。
成形品で破損問題のあったものの破損と原因を分類すると、下記のようになる。
[破壊発生点・欠陥]        ：［主原因］
シャープコーナー          ：  応力集中
フローマーク・湯じわ      ：  応力集中
ウェルド                  ：  密着不良・伸び低下
ゲート                    ：  伸び低下・成形ひずみ
ばり                      ：  ノッチ発生の原因となる
可塑化不良・コールドスラグ：  境界部に応力集中を起こす
他樹脂・異物混入          ：  境界部に応力集中を起こす
細長いコアのある肉厚部    ：  冷却不充分による吹出し
肉厚急変部                ：  成形ひずみ
薄肉部                    ：  流動配向による物性の異方性
また破壊の様式は、荷重の種類、例えば静的荷重、衝撃的荷重あるいは繰り返し荷重などによって、それぞれ特徴的な破面のパターンが得られ、それと破損品の破面形態との比較対応によって、破壊を起こした外的要因を推定することができる。
【００２８】
破面の代表的なパターン
破損した成形品の破面は、延性破面、疲労破面、脆性破面、クリープ破面、せん断破面、腐食劣化破面等に分類される。
【００２９】
（Ｉ）ポリアセタールの破面の代表的なパターン
(ｉ)静的延性破面
「ジュラコン」の静的延性破面には、起点の周辺にディンプル模様、ディンプル内の縞状模様（ストライエーションパターンともいう）が観察される（図６および７参照）。
(ii)疲労破面
「ジュラコン」の疲労破面は、通常は二つの異なったパターンが観察される（図２６および２７参照）。
一つは、負荷の操返しに応じて亀裂の進行と停滞が繰返されて生じる縞状模様である（図２７参照）。
もう一つは、疲労亀裂が限度に達して一挙に破断した脆性破壊の形態であり、この部分のみに着目すると脆性破面のパターンに類似している（図２６参照）。
(iii)脆性破面
成形品の破損事故の中で、最も大きな割合を占めているのが衝撃破壊である。
衝撃破壊による破面は、脆性破面であり、破面の観察（Ｏ）により破面の模様が、起点を中心とする放射状模様（リバーパターン）とウロコ状の模様が観察される（図１〜３参照）。従って、破面全体を肉眼やルーペ等で注意深く観察して、その放射状模様を逆にたどれば破壊の発生点及び進展状況は、比較的容易につかむことが出来る。
(iv)クリープ破面
静荷重が長時間加わり続けたことにより破壊したクリープ破面は、非常に延性的で、繊維状の特徴的パターンを示す（図２８参照）。
(ｖ)せん断破面
打抜きせん断による破面は比較的平滑なパターンを示す（図２９参照）。
(vi)腐食劣化破面
「ジュラコン」は、酸により分解されやすく、劣化した破面に特徴がある（図３０参照）。
【００３０】
（II）芳香族ポリエステルの破面の代表的なパターン
【００３１】
ＰＢＴ成形品を２４０℃で溶融した後、１０℃／分の速度で、常温に冷却して固化させた試験片の表面の電子顕微鏡写真を図３１に示す。図３１から判るように、粒状のものは球晶である。ＰＢＴの球晶の直径は概略数μｍである。
【００３２】
ジュラネックス（ＰＢＴ）の代表的なパターン
(ｉ)脆性破面
起点には平滑な領域が見られ、その領域の周辺には放射状模様（リバーパターン）が観察される（図３２、３３および３４参照）。
(ii)静的延性破面
静的延性破面はノッチなどの欠陥がある場合と欠陥がない場合とで破面模様が異なる。
(ii-1)欠陥がある場合の静的延性破面
破面全体に小さなディンプル模様（蓮の葉状模様）が密集した状態が現れる（図３９〜４１参照）。
(ii-2)欠陥がない場合の静的延性破面
試験片は広い領域でネッキングを伴って破壊し、その破面には大きなすり鉢状のディンプル模様が出現し、ディンプルの中には縞状模様が観察される（図４６〜４８参照）。
(iii)疲労破面
破面全体にやや平滑な小さなディンプル模様（蓮の葉状模様）が密集した状態が現れる。（図５３〜５６参照）。
欠陥がある場合の静的延性破面に酷似している。破面の末端付近では小さなディンプル模様を拡大するとディンプル模様の中あるいは隣り合ったディンプルの境目に縞状模様（ストライエイションパターン）が観察される（図５７〜５９参照）。
(iv)クリープ破面
破面全体にやや平滑な小さなディンプル模様（蓮の葉状模様）が密集した状態が現れる（図６７、６８参照）。
【００３３】
上記塩基性溶液処理又はＵＶ前処理後の塩基性溶液処理により、表面の温度が上昇しすぎることなく、マイルドにエッチングされるので、破面の特徴的な形状を損なうことなく破面をエッチングして、破面直下の球晶の形態を出現させることが可能である。
（実施例）
【００３４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜使用機器＞
・表面処理：センエンジニアリング（株）製、紫外線表面改質装置ＰＬ８−２００（主波長：１８５ｎｍ、及び２５４ｎｍ、出力２００Ｗ）
・電子顕微鏡：（株）日立製作所製、走査型電子顕微鏡Ｓ−２７００
・蒸着装置：（株）日立製作所製、イオンスパッタ装置Ｅ１０３０
・偏光顕微鏡：オリンパス光学社製、偏光顕微鏡ＢＨ−２
・ミクロトーム：大和光機工業（株）製、回転式ミクロトーム
【００３５】
観察法
（Ｏ）走査型電子顕微鏡による破面の観察
（Ａ）破面側からの破面直下の球晶の形態観察
特に、（１）ソフトエッチング処理破面のＳＥＭによる破面直下の組織観察
（Ｂ）破面断面の破面近傍の球晶の形態観察
特に、（２）破面断面の偏光顕微鏡による微細構造観察
特に、（３）ソフトエッチング断面のＳＥＭによる観察
なお、（Ｏ）走査型電子顕微鏡による破面の観察結果は、（１）〜（３）の観察結果に加える形で記載している。
【００３６】
［Ｉ］ポリアセタールの破面の解析方法の実施例
判りやすく、非強化ポリアセタールの成形加工品を引張り破壊試験により静的延性破壊させた延性破面(ｉ)、ギアの疲労耐久試験により疲労破壊させた疲労破面(ii)、アイゾット衝撃試験により脆性破壊させた試料の脆性破面(iii)について、上記観察法を用いて解析した。
【００３７】
以下、上記観察法を用いて解析した例について各破面につき説明する。
（１）ソフトエッチング処理破面の走査型電子顕微鏡観察
用いた試料の破面は下記に示すようなそれぞれ異なった特徴的な破面パターンを有する。
(ｉ)静的延性破面：起点領域でのディンプル模様、ディンプル内の縞状模様が観察される（図６および７参照）。
(ii)疲労破面：縞状模様が観察される（図１０および１１参照）。
(iii)脆性破面：放射状模様（リバーパターン）とウロコ状の模様が観察される（図１〜３参照）。
(ｉ)の延性の縞状模様、(ii)の疲労の縞状模様は破面をそのまま観察する限りでは、非常に酷似しており判別が困難で間違えやすいパターンの一つとされる。
エッチングの条件として、これらの模様が保持された状態で破面直下の組織を出現させなければならない。
【００３８】
ポリアセタールは紫外線で劣化する材料であるため、エッチング方法として短波長ＵＶ照射装置による紫外線照射（Ｓ１）を利用した。同一破面でエッチング前とエッチング後の破面の変化を比較する必要があるため、まず、エッチング前の破面をＳＥＭにて観察し、破面の写真を撮影する。絶縁物をＳＥＭ観察する場合は帯電防止のために観察面に金属蒸着を施すが、ここでは白金−パラジウムを蒸着させている。さらに通常の観察では１３０秒間程度の蒸着を行っているが、同一破面でエッチング前後の破面の変化を観察することが重要であるため、エッチング前の観察を行うために１次蒸着された破面をエッチングしなければならない。そこで、エッチング前の未処理観察の蒸着時間を８０秒と短くした。
次にエッチング処理について説明する。まず、一次蒸着してＳＥＭ観察に使用した破面を、アセトン溶媒中で超音波洗浄する。洗浄後、風乾させたサンプルをＵＶ照射する破面を上にしてＵＶ照射装置内にセットする。光源との距離４０ｍｍ、照射時間７０分、又は脆性破壊の場合は６０分、に設定し、ＵＶ照射後、サンプルを取り出し、アセトンで洗浄した後、白金−パラジウムを二次蒸着させる。エッチングされた破面上でエッチング処理前に観察した同じ場所を電子顕微鏡にて観察すると球晶の形態が出現した状態が観察される。
各破面のいずれも、上記の手順で破面のエッチング処理を行う。
【００３９】
各破面のエッチング破面の破面側から見た観察結果を示す。
(ｉ)静的延性破面（図８および９参照）
・破面全体に球晶が大きく塑性変形した状態が観察される。
・縞状模様は球晶が大きく変形し、球晶と球晶との間のずれにより隙間(亀裂)が生じている部分である。
(ii)疲労破面（図１２および１３参照）
・球晶の大きな変形はなく、球晶の形が観察される。
・縞状模様は球晶内に生じた亀裂である。
(iii)脆性破面（図４および５参照）
・変形していない球晶が破面全体に出現した。これは、破壊が球晶の塑性変形を伴わないで生じていることを示唆している。
上記の結果から、非強化ポリアセタールの区別しにくい静的延性破面と疲労破面及び脆性破面についても、エッチングされた破面の状態が異なることが明らかとなった。
【００４０】
（２）破面断面の偏光顕微鏡による微細構造観察
エポキシ樹脂にて包埋した各破壊品の破面断面をミクロトームで切削し、１０μｍ程度の薄いフイルムを作成する。偏光顕微鏡を用いて薄いそのフィルムについてオルソスコープ観察を行う。各破面の断面の微細構造観察結果を示す。
(ｉ)静的延性破面（図１４および１５参照）
・破面直下では球晶が稲穂状に大きく塑性変形し、円形の球晶の形は観察されない。
・塑性変形した球晶と球晶の間にずれが生じている。
(ii)疲労破面（図１６および１７参照）
・破面の直下でも大きな塑性変形のない球晶の形が観察される。
・破壊は球晶の内部あるいは球晶間で生じている。
・１つの球晶の中に複数の筋(亀裂)が観察される。
(iii)脆性破面（図１８および１９参照）
・破面の直下には球晶の形が観察される。
・破壊は球晶内又は球晶間で生じている。
・破壊が球晶の塑性変形を伴わないで生じている。
上記の結果から、破面断面の微細構造観察においても静的延性破面と疲労破面とではエッチング破面の観察結果と同様に、破面直下の球晶組織の状態が異なっていることが明らかとなった。
【００４１】
（３）破面断面のＵＶエッチング観察
（２）の観察においてミクロトームで切削された断面に破面と同様のＵＶエッチングを施す。この時、照射時間を破面で実施した６０分より長めの８０分とする。照射後に切削面をアセトン洗浄、白金−パラジウム蒸着させた後、エッチング断面のＳＥＭ観察を行う。各破面のＵＶエッチング断面の観察結果を示す。
(ｉ)静的延性破面（図２０及び２１参照）
・破面の直下では球晶が稲穂状に大きく塑性変形し、球晶の形は観察されない。
・大きく塑性変形した球晶と球晶の間に隙間(亀裂)が生じている。
(ii)疲労破面（図２２および２３参照）
・破面の直下でも大きな塑性変形のない球晶の形が観察される。
・破壊は球晶の内部あるいは球晶間で生じている。
(iii)脆性破面（図２４および２５参照）
・破面の直下には球晶の形が観察される。
・破壊は球晶内又は球晶間で生じている。
・破壊が球晶の塑性変形を伴わないで生じている。
上記の結果から、ＵＶエッチング断面の観察においても、静的延性破面と疲労破面と脆性破面では破面直下の球晶組織の状態が異なっていることが明らかとなった。
上述の、ＵＶエッチング破面観察、破面断面の微細構造観察およびＵＶエッチング断面の観察をまとめると以下のことが明らかとなった。
(ｉ)静的延性破面
・静的延性破面のディンプルは球晶の大きな塑性変形を伴った破壊である。
・縞状模様は球晶がずれることで生じた球晶間の隙間（亀裂）である。
(ii)疲労破面
・疲労破面は球晶の大きな塑性変形を伴わない球晶内あるいは球晶間で生じる破壊である。
・縞状模様は疲労の繰り返しにより１つ１つの球晶内に発生した亀裂である。
(iii)脆性破面
・脆性破面は球晶の塑性変形を伴わない球晶内あるいは球晶間の破壊である。
【００４２】
上記観察方法による破面直下の球晶の形態の調査結果により、ポリアセタールの静的延性破面と疲労破面では破面パターンの発現機構が異なっていることが判り、破壊様式を区別できることが明らかとなった。
従って、破面をそのまま観察するだけでは破面パターンの判別が困難で破壊様式を決定できない場合でも、試料が球晶組織を有する結晶性高分子材料であるならば、エッチング破面および破面断面の観察が判別困難な破面パターンを判別させ、破壊様式を決定できる有効な手段となり得ることが明らかとなった。
【００４３】
［II］芳香族ポリエステルの破面の解析方法の実施例
判りやすく、非強化ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ジュラネックスTM２００２（ポリプラスチックス（株）社製）成形加工品の試験片を、アイゾット衝撃試験により破壊させた脆性破面(ｉ)、曲げ破壊試験により破壊させた静的延性破面(ii)（ノッチのような欠陥がある場合(ii-1)と無い場合(ii-2)とで破面パターンが異なる）、引張疲労試験により破壊させた疲労破面(iii)について、前述のポリアセタールと同様に、上記観察法を用いて解析した。
【００４４】
塩基性溶液
水酸化ナトリウム（試薬特級）及びエタノール（試薬特級）を用いて、水酸化ナトリウムの１０重量％エタノール溶液を調製し、窒素置換して暗冷所に保存した。
ＵＶ前処理
上述したポリアセタールの項参照。
【００４５】
破面に白金−パラジウムを厚さ８ｎｍに１次蒸着させた試料を用いて、ＳＥＭにより模様を観察した後、試料を、アセトン溶媒中で超音波洗浄する。風乾させた試料をＵＶ照射する破面を上にして短波長ＵＶ照射装置にセットする。光源との距離を約３０ｍｍ、照射時間６０分に設定し、ＵＶ照射して前処理する。
その後、上記塩基性溶液に脆性破面の場合は４時間、静的延性破面および疲労破面の場合は１時間、常温下で浸漬する。サンプルを取り出して、水洗、アセトン洗浄後、白金−パラジウムを二次蒸着させる。エッチング破面を電子顕微鏡にて観察する。各破面のいずれも、上記の手順で破面のエッチング処理を行う。
【００４６】
（１）ソフトエッチング処理破面の走査電子顕微鏡観察
用いた試料の破面は下記に示すようなそれぞれ異なった特徴的な破面パターンを有する。
(ｉ)脆性破面：起点から放射状に放射状模様（リバーパターン）が観察される（図３２、３３、３４参照）
(ii-1)欠陥がある場合の静的延性破面：破面全体に小さなディンプル模様（蓮の葉状模様）が密集した状態が現れる（図３９〜４１参照）。
(ii-2)欠陥が無い場合の静的延性破面：試験片は広い領域でネッキングを伴って破壊し、その破面には大きなすり鉢状のデインプル模様が出現し、ディンプルの中には縞状模様が観察される（図４６〜４８参照）。
(iii)疲労破面：破面全体にやや平滑な小さなディンプル模様（蓮の葉状模様）が密集した状態が現れる（図５３〜５６参照）。破面の末端付近では小さなディンプル模様を拡大するとディンプル模様の中あるいは隣り合ったディンプルの境目に縞状模様（ストライエイションパターン）が観察される（図５７〜５９参照）。
ポリブチレンテレフタレートは塩基性物質で劣化する材料であるため、エッチング方法として上記塩基性溶液を利用した。また、紫外線照射による前処理を行うと、球晶の形態が鮮明になるので好ましい。
各破面のエッチング破面の破面側から見た観察結果を示す。
(ｉ)脆性破面
・脆性破面の特徴である放射状模様（リバーパターン）が保持された状態でかっ、破面をエッチングした直下に変形していない球晶（球晶の花びら模様）が破面全体に出現した（図３５、３６参照）。これは、破壊が球晶の塑性変形を伴わないで生じていることを示唆している。
(ii)静的延性破面
(ii-1)欠陥がある場合の静的延性破面
・小さなディンプル模様（蓮の葉状模様）の中心から放射状に亀裂が生じ、破面直下には球晶（球晶の花びら模様）は出現しない。（図４２参照）。
・亀裂の下には球晶の花びら模様が出現している（図４３）。これは、破面直下の変形領域が非常に狭いことを示唆している。
(ii-2)欠陥がない場合の静的延性破面
・破面直下には球晶（球晶の花びら模様）は出現しない。大きなすり鉢状のディンプル模様の中には縞状模様に沿って亀裂が生じている（図４９、５０参照）。
(iii)疲労破面
・小さなディンプル模様（蓮の葉状模様）の中心から放射状に亀裂が生じ、破面直下には球晶（球晶の花びら模様）は出現しない。（図６０、６１参照）。
・亀裂の下には球晶の花びら模様が出現している。これは、破面直下の変形領域が非常に狭いことを示唆している。
・ディンプル模様内あるいはディンプル模様間の縞状模様（ストライエイションパターン）に沿って亀裂が生じている（図６２、６３参照）。
上記の結果から、欠陥のある場合の静的延性破面と疲労破面についてエッチングされた破面の状態が酷似していることが明らかとなった。
【００４７】
（２）破面断面の偏光顕微鏡による微細構造観察
観察方法はポリアセタールと同じ。各破面の断面の微細構造観察結果を示す。
(ｉ)脆性破面
・破面の直下に球晶の形が観察される。球晶のサイズは５μｍ前後で、ポリアセタールに比べて小さい（図３７参照）。
・破壊が球晶の塑性変形を伴わないで生じている。
(ii)静的延性破面
(ii-1)欠陥がある場合の静的延性破面
・破面の直下では球晶が塑性変形し、円形状の球晶の形は観察されない（図４４参照）。
・球晶が塑性変形している領域は非常に狭く、１０μｍ程度である。
・狭い変形領域の下には変形していない球晶が観察される。
(ii-2)欠陥がない場合の静的延性破面
・破面の直下から広い領域で球晶が塑性変形し、円形状の球晶の形が観察されない。
・破面の直下には亀裂と思われる筋が観察される（図５１参照）。
(iii)疲労破面（図６４、６５参照）
・破面の直下では球晶が塑性変形し、円形状の球晶の形は観察されない。
・球晶が塑性変形している領域は非常に狭く、１０μｍ程度である。
・狭い変形領域の下には変形していない球晶が観察される。
・球晶の変形領域に細かな亀裂が生じている。
・複数の大きな亀裂が球晶の内部に生じている。
上記の結果から、破面断面の微細構造観察においても欠陥のある場合の静的延性破面と疲労破面とではエッチング破面の観察結果と同様に、破面直下の球晶組織の状態が酷似していることが明らかとなった。
【００４８】
（３）破面断面のアルカリエッチング観察
（２）の観察においてミクロトーム切削した断面に破面と同様のアルカリエッチングを施す。この時、浸漬時間を４時間とする。以後の処理は前述のポリアセタールと同様に行った。各破面のアルカリエッチング断面の観察結果を示す。
(ｉ)脆性破面
・破面の直下に球晶の形（球晶の花びら模様）が観察される。球晶のサイズは５μｍ前後で、ポリアセタールに比べ小さい。（図３８参照）。
・破壊が球晶の塑性変形を伴わないで生じている。
(ii)静的延性破面
(ii-1)欠陥がある場合の静的延性破面
・破面の直下では円形状の球晶の形（球晶の花びら模様）は観察されない（図４５参照）。
・球晶が塑性変形している領域は非常に狭く、１０μｍ程度である。
・狭い変形領域の下には変形していない球晶が観察される。
(ii-2)欠陥がない場合の静的延性破面
・破面の直下から広い領域で球晶が塑性変形し、円形状の球晶の形が観察されない。
・破面の直下には亀裂と思われる筋が観察される（図５２参照）。
(iii)疲労破面（図６５参照）
・破面の直下では球晶が塑性変形し、円形状の球晶の形は観察されない。
・球晶が塑性変形している領域は非常に狭く、１０μｍ程度である。
・狭い変形領域の下には変形していない球晶が観察される。
・球晶の変形領域に細かな亀裂が生じている。
・複数の大きな亀裂が内部に生じている。
上記の結果から、アルカリエッチング断面の観察においても欠陥のある場合の静的延性破面と疲労破面では破面直下の球晶組織の状態が酷似していることが明らかとなった。
【００４９】
上述の、ＰＢＴについての破面観察、破面断面の微細構造観察およびアルカリエッチング断面観察をまとめると以下のことが明らかとなった。
(ｉ)脆性破面
・脆性破面は球晶の塑性変形を伴わない球晶内あるいは球晶間の破壊である。
(ii)静的延性破面
(ii-1)欠陥がある場合の静的延性破面
・２０μｍ程度の局部的な球晶の大変形を伴った破壊である。
・小さなディンプル（蓮の葉模様）は核を中心として複数の球晶が放射状に大変形した状態。
(ii-2)欠陥がない場合の静的延性破面
・破面直下から深さ方向に広い領域にわたり球晶の大変形を伴った破壊である。
・縞状模様は、球晶の大変形により生じた球晶間の亀裂である。
(iii)疲労破面
・２０μｍ程度の局部的な球晶の大変形を伴った破壊である。
・小さなディンプル（蓮の葉模様）は核を中心として複数の球晶が放射状に大変形した状態。
・縞状模様は疲労作用により球晶間あるいは変形した球晶内部に生じた亀裂である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】脆性破面のエッチング前の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】図１の部分拡大写真である。
【図３】図２の部分拡大写真である。
【図４】脆性破面のエッチング後の走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】図４の部分拡大写真である。
【図６】静的延性破面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】図６の部分拡大写真である。
【図８】静的延性破面のエッチング後の走査型電子顕微鏡写真である。
【図９】図８の部分拡大写真である。
【図１０】疲労破面のエッチング前の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１１】図１０の部分拡大写真である。
【図１２】疲労破面のエッチング後の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１３】図１２の部分拡大写真である。
【図１４】静的延性破面の断面の偏光顕微鏡写真である。
【図１５】図１４の部分拡大写真である。
【図１６】疲労破面の断面の偏光顕微鏡写真である。
【図１７】図１６の部分拡大写真である。
【図１８】脆性破面の断面の偏光顕微鏡写真である。
【図１９】図１８の部分拡大写真である。
【図２０】静的延性破面の断面のエッチング後の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２１】図２０の部分拡大写真である。
【図２２】疲労破面の断面のエッチング後の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２３】図２２の部分拡大写真である。
【図２４】脆性破面の断面のエッチング後の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２５】図２４の部分拡大写真である。
【図２６】疲労破面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２７】図２６の部分拡大写真である。
【図２８】クリープ破面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２９】せん断破面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図３０】腐食劣化破面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図３１】図３１（ａ）はＰＢＴ試験片の溶融、固化後の走査型電子顕微鏡写真である。図３１（ｂ）は図３１（ａ）の白枠部分の拡大写真である。
【図３２】脆性破面のエッチング前の走査電子顕微鏡写真である。
【図３３】図３２の部分拡大写真である。
【図３４】図３３の部分拡大写真である。
【図３５】脆性破面のエッチング後の走査電子顕微鏡写真である。
【図３６】図３５の部分拡大写真である。
【図３７】脆性破面の断面の偏光顕微鏡写真である。
【図３８】脆性破面断面のエッチング後の走査電子顕微鏡である。
【図３９】欠陥がある場合の静的延性破面のエッチング前の走査電子顕微鏡写真である。
【図４０】図３９の部分拡大写真である。
【図４１】図４０の部分拡大写真である。
【図４２】欠陥がある場合の静的延性破面のエッチング後の走査電子顕微鏡写真である。
【図４３】図４２の部分拡大写真である。
【図４４】欠陥がある場合の静的延性破面の断面の偏光顕微鏡写真である。
【図４５】欠陥がある場合の静的延性破面断面のエッチング後の走査電子顕微鏡写真である。
【図４６】欠陥がない場合の静的延性破面のエッチング前の走査電子顕微鏡写真である。
【図４７】図４６の部分拡大写真である。
【図４８】図４７の部分拡大写真である。
【図４９】欠陥がない場合の静的延性破面のエッチング後の走査電子顕微鏡写真である。
【図５０】図４９の部分拡大写真である。
【図５１】欠陥がない場合の静的延性破面の断面の偏光顕微鏡写真である。
【図５２】欠陥がない場合の静的延性破面断面のエッチング後の走査電子顕微鏡写真である。
【図５３】疲労破面のエッチング前の走査電子顕微鏡写真である。背景部分はサンプル台である。
【図５４】図５３の下の白枠の部分拡大写真である。
【図５５】図５４の部分拡大写真である。
【図５６】図５５の部分拡大写真である。
【図５７】図５３の上の白枠の部分拡大写真である。
【図５８】図５７の部分拡大写真である。
【図５９】図５８の部分拡大写真である。
【図６０】疲労破面のエッチング後の走査電子顕微鏡写真である。
【図６１】図６０の部分拡大写真である。
【図６２】疲労破面のエッチング後の走査電子顕微鏡写真である。
【図６３】図６２の部分拡大写真である。
【図６４】疲労破面の断面の偏光顕微鏡写真である。
【図６５】図６４の部分拡大写真である。
【図６６】疲労破面断面のエッチング後の走査電子顕微鏡写真である。
【図６７】クリープ破面のエッチング前の走査電子顕微鏡写真である。
【図６８】図６７の部分拡大写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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