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スクリーンプロテクターのテストの重要性

携帯電話の画面は、飛散や傷に強い設計になっていますが、それでも損傷を受けやすいものです。日常的に携帯電話を使用することで、傷やひび割れが蓄積されるなど、消耗が激しくなります。このような画面の修理には費用がかかるため、画面の耐久性を高めるために、スクリーンプロテクターは一般的に購入され使用されている手頃な破損防止アイテムです。


ナノベアーのPB1000メカニカルテスターのマクロモジュールとアコースティックエミッション（AE）センサーを併用することで、スクリーンプロテクターがスクラッチ1試験で破損を示す臨界荷重を明確に特定し、2種類のスクリーンプロテクターの比較試験を実施することができます。


スクリーンプロテクターの素材には、TPU（熱可塑性ポリウレタン）と強化ガラスの2種類が一般的です。この2つのうち、強化ガラスは衝撃や傷を防ぐ効果が高いため、最も優れているとされています。しかし、最も高価でもあります。一方、TPUスクリーンプロテクターは安価で、プラスチック製のスクリーンプロテクターを好む消費者に人気のある選択肢です。スクリーンプロテクターは傷や衝撃を吸収するように設計されており、通常、脆い特性を持つ材料で作られているため、in-situ AE検出と組み合わせた制御スクラッチ試験は、凝集破壊（クラック、チッピング、破壊など）や接着破壊（剥離、剥落など）が発生する負荷を判断するのに最適の試験設定と言えます。

測定目的

この研究では、Nanovea社のPB1000メカニカルテスターのマクロモジュールを使用して、2種類の市販スクリーンプロテクターに対して3回のスクラッチテストを実施しました。アコースティックエミッションセンサーと光学顕微鏡を使用し、各スクリーンプロテクターに不具合が発生した際の臨界荷重を特定しました。

試験方法と手順

Nanovea PB1000 メカニカルテスターを使用して、携帯電話のスクリーンに貼られた2つのスクリーンプロテクターを摩擦センサーテーブルにクランプダウンしてテストしました。すべての傷の試験パラメータは、以下の表1にまとめられています。

結果および考察

スクリーンプロテクターは素材が異なるため、故障の種類もそれぞれ異なる。TPUスクリーンプロテクターでは致命的な故障が1つだけ発生したのに対し、強化ガラススクリーンプロテクターでは2つ発生しました。各サンプルの結果を以下の表2に示します。臨界荷重#1は、スクリーンプロテクターが顕微鏡下で凝集破壊の兆候を示し始めた荷重と定義されます。臨界荷重#2は、アコースティックエミッションのグラフデータで最初に見られるピークの変化で定義されます。

TPUスクリーンプロテクターでは、臨界荷重#2は、携帯電話のスクリーンからプロテクターが目に見えて剥がれ始めた傷の位置と相関しています。臨界荷重#2を超えると、残りのスクラッチテストで携帯電話の画面表面にスクラッチが発生しました。強化ガラス製スクリーンプロテクターでは、臨界荷重#1が放射状の割れが発生し始めた位置と相関しています。臨界荷重#2は、より高荷重でスクラッチの終盤に発生します。音響放射はTPUスクリーンプロテクターよりも大きな大きさですが、携帯電話のスクリーンにダメージはありませんでした。どちらの場合も、臨界荷重#2は深さの大きな変化に対応し、圧子がスクリーンプロテクターを貫通したことを示しています。

結論

この研究では、Nanovea PB1000 メカニカルテスターが制御された再現性のあるスクラッチ試験を実施し、同時にアコースティックエミッション検出を使用して TPU および強化ガラス製のスクリーンプロテクターで接着および凝集破壊が発生する荷重を正確に特定できることを紹介しています。本書で紹介する実験データは、強化ガラスが携帯電話のスクリーンの傷防止に最も適しているという当初の想定を裏付けるものです。


Nanovea メカニカル テスターは、ISO および ASTM 準拠の Nano および Micro モジュールを使用して、正確で再現性のある押し込み、傷、摩耗の測定機能を提供します。の メカニカルテスター は完全なシステムであり、薄いか厚いか、柔らかいか硬いコーティング、フィルム、および基材のあらゆる機械的特性を決定するための理想的なソリューションです。