JPH0367151A - 塗膜付着強度および剪断強度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、被塗装物に塗装された塗膜の付着強度また
は剪断強度を定量的に測定し、塗膜の基礎的物性を把握
するために用いられる塗膜付着強度および剪断強度測定
方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来の塗膜付着強度および剪断強度測定方法を本出願人
の出願になる特願昭８１−１７８７５９号明ｍ書および
図面により説明する。

第１６図において、支台（３１）に固定された案内軸（
３２〉に軸着された摺動部材（３３）に試料装着台（３
４）が固定されていて、試料となる塗装板（３５）が試
料固定具（３６）によって試料装着台（３４）に装着さ
れる。

試料装着台（３４〉に結合されたナツト（３７）にネジ
（３８）がネジ込まれており、その一端部がモータ（３
９）に結合している。摺動部材（３３）は案内軸（３２
）に沿って水平に直線変位可能である：支台（３１）に
立設された連結部材（４０）に固定された案内軸（４１
）には摺動部材（４２）が摺動可能に支持されている。

摺動部材（４２）に固定された連結部材（４３）は他方
の摺動部材（４４〉に固定された連結部材（４５）と接
続される。摺動部材（４４）は案内軸（４６）に沿って
上下に摺動可能である。案内軸（４６〉の下端部には切
り刃（４７）が支持され、上端部はネジ棒体をなして切
り刃保持ツマミ（４８）および重り（４９）が設けられ
ている１重り（４９）は、切り刃（４７〉の塗装板（３
５）への押接力を調節、設定する。連結部材（４５）に
固定されたマイクロメータ（５０）の先端部を、他方の
連結部材（４３）に押し当て、切り刃（４７）先端部が
、試料である塗装板（３５）の表面と平行になるよう調
節できる。

連結部材（４０〉に固定された圧力検知器（５１）は、
摺動部材（４２）および連結棒（５２）を介して切り刃
（４７）に生じる反発力を検出する。計測データはＡＤ
変換器（５３）によりＡＤ変換され、パソコン（５４）
に入力し、フーリエ変換プログラムにより波形処理して
、フーリエスペクトル、パワースペクトル、自己相関関
数のグラフを出力する。サーモモジュールのような温度
調節器（５５）は試料の温度を調節する。

以上の装置を用い、供試試料は、１例として、長さ１５
０ｍｍ　、幅７０ｍ＋ｉ、厚さＩＩＩＩｌの塗装板（３
５）とし、その塗膜の一部分を２０−２はく離して素材
を露出させる。この塗装板（３５）を試料装着台（３４
）に取付は具（３６）で密着するように取付け、刃幅４
間の切り刃（４７）を塗装板（３５）の露出部分を当て
、重り（４９）により６００ｇの力が塗装板（３５）に
加わるよう押圧する。マイクロメータ（５０）により、
切り刃（４７）の先端が試料面に平行に接するよう調節
する。

モータ（３９〉を駆動させ、塗装板（３５〉を１　ａｍ
７ｍａｎの速度で移動し、摺動部材（４２）に固定した
連結棒（５２）を介して伝達される切り刃（４７）の界
面部の界面切削抵抗力を圧力検知器（５１）により検知
する。

まず素材部分を５−輪切削し、次いで塗膜部分を１５−
切削する。サーモモジュール（５５）によって塗装板の
温度を１０℃〜６０℃範囲で一定温度に調節する。

第１７［ｇは塗膜界面切削抵抗力を示す特性図で、縦軸
には塗膜界面切削抵抗力（ｋｇ）、横軸には塗膜の界面
切削距離（−一をとっている。

計測データは波形となって現われ、（＾）は素材表面の
切削抵抗力、（Ｂ）は塗膜の界面切削抵抗力である。

第１８図（ａ）　、　（ｂ）および（ｃ）はそれぞれエ
ポキシ系電着塗装の素材表面処理を変化させた場合の界
面切削抵抗力を示した第７図相当のグラフであり、同図
（ａ）は針状結晶の、（ｂ）は柱状結晶の、（ｃ）は鱗
片状結晶の、それぞれリン酸亜鉛を用いて下地処理を施
したものの界面切削抵抗力特性図である。同一材質の塗
膜であっても、化成処理鋼板の化成処理が異なると、同
図（ａ）　、　（ｂ）および（ｃ）で示したように、付
着強度が異なり、界面切削抵抗力および波形が変化する
。

第１９図は、波形解析プログラムのフローチャートを示
し、界面切削抵抗力の計測データ（５５）はＡＤ変換器
（５６）により処理し、パソコン（５７）に入力し、フ
ァイル（５８）に出力する。ファイル（５８）のデータ
をグラフ出力した後、その画面から処理範囲をカーソル
で入力し、次のフーリエ変換プログラム（５９）を用い
て計測データを処理（８０）　して、変換結果をファイ
ルに出力する。

このフーリエスペクトル、パワースペクトル、自己槽ｒ
Ｉ！ＪｒｆｉＪ数のそれぞれのファイルを入力し、グラ
フを出力（６１）する。

第２０図は、ウレタン系塗料の界面切削抵抗力をフーリ
エ変換して得られるパワースペクトル図を加熱時ｒＭ０
，１１０，３００，６５０ｈ４：ツイテ示し、横軸は振
動数（ｃｐｓ）　、縦軸はパワースペクトル（０ｍ２／
ｓｅｃ’）である、１６０℃耐熱試験において、加熱時
間の増加に伴い、パワースペクトルの低下、およびピー
クの振動数の増加傾向を示している。

界面切削抵抗力は、塗膜付着強度と材料強度が複合した
力であり、その破壊形態が波形として記録される。この
測定値をフーリエ変換し、波形解析を行うことによって
、現象の本質を解明するための情報を得ることができる
。

なお、上記従来例では、膜厚が数１０μ躊以上の−ｍ塗
装板の場合について説明したが、プラスチック板上の塗
装膜でもよい。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のような従来の塗膜付着強度および剪断強度測定方
法では、塗膜試験用の塗装板（３５）を別に用意し、こ
の測定結果をもとに目的とする被検体の塗膜付着強度や
剪断強度を類推しなければならず、測定（類推）結果の
信頼性および精度に問題があった。

また、得られた波形から切削力、フーリエ変換による波
形解析を行い塗膜の強度変化を間接的に求めるもので、
直接に付着強度や剪断強度を求めることができないとい
う問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、測定用試料だけでなく、現場で、直接現物の被
検体の塗膜の付着強度または剪断強度を測定できるとと
もに、多ｍ塗り塗膜においては各層毎の付着強度または
剪断強度を自動的に測定することができる塗膜付着強度
および剪断強度測定方法を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の第一の発明に係る塗膜付着強度および剪断強
度測定方法は、被検体を固定する固定部材に設けられた
案内部材と、この案内部材に沿って被検体の測定面に並
行に直線変位する移動部材と、この移動部材に連動して
測定面に並行に直線変位すると共に測定面に垂直に直線
変位可能な切り刃支持体と、この切り刃支持体の一端部
に装着され測定面に押接する切り刃と、切り刃支持体の
他端部に配設され切り刃の測定面への押接力を調節する
手段と、切り刃の押接角を調節する手段と、切り刃に生
じる切削抵抗力を検出する圧力検出器およびこの圧力検
出器の出力を記録する手段とを備えた測定装置を用い、
塗膜を切り刃により表面部から界面部にかけて切削する
に当たり、界面部を検出するときに切り刃に生じる切削
抵抗力あるいは切り刃の垂直変位量の変化により切り刃
の押接力をＭｔＭして切り刃の界面部への設定を行い、
同時に界面部直前で押接力、切削速度などの切削条件を
制御する。

また、第二の発明に係る塗膜付着強度および剪断強度測
定方法は、被検体を固定する固定部材に設けられた案内
部材と、この案内部材に沿って被検体の測定面に並行に
直線変位する移動部材と、この移動部材に連動して測定
面に並行に直線変位すると共に測定面に垂直に直線変位
可能な切り刃支持体と、この切り刃支持体の一端部に装
着され測定面に押接する切り刃と、切り刃支持体の他端
部に配設され切り刃の測定面から内部への切り込み速度
を調節する手段と、切り刃の押接角を調節する手段と、
切り刃に生じる切削抵抗力を検出する圧力検出器および
この圧力検出器の出力を記録する手段とを備えた測定装
置を用い、塗膜を切り刃により表面部から界面部にかけ
て切削するに当り、界面部を検出するときに切り刃に生
じる切削抵抗力あるいは切り刃の垂直変位量の変化によ
り切り刃を所定深さに固定して切り刃の界面部への設定
を行い、同時に界面部直前で押接力、切削速度などの切
削条件を制御する。

［作用コ この発明においては、固定部材に被検体が固定され、切
り刃を被検体の測定面に押接しながら測定面に並行に移
動させて切り刃に生じる切削抵抗力を検出して記録する
。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図、第２図は当該実施例に供する測定装置を示し、
図において、支台（１）は固定部材すなわちマグネット
（２４）により被検体である塗装板（２２）に固定され
ており、案内部材すなわち案内軸（２）は支台（１）を
介してマグネット（２４）に固定されている。移動部材
すなわち摺動部材（３）には圧力検出器（４）と案内軸
（５〉が固定されており、案内軸（５）には摺動部材（
６）が軸着されており、この摺動部材（６）の一端部に
は第１連結部材（７０〉、他端部にはネジ切りをした連
結棒（３０）が固定され、連結棒（３０）には任意位置
に固定可能な受具（８）がネジ込まれている。摺動部材
（３）に結合されたナツト（９）にはネジ欅（１０〉が
ネジ込まれており、その一端部がモータ（１１）に結合
されている。摺動部材（３）は案内軸（２）に沿って塗
装板（２２）の測定面に並行に（すなわち図面に向かっ
て左右に）直線変位可能である。摺動部材（１３）が摺
動部材（３）に連動して左右に移動すると切り刃支持体
（７）に固定された切り刃（１５）も左右に移動する。

モータ（１１）の駆動により摺動部材（３）に固定され
た圧力検出器（４）が案内軸（２）に沿って直接移動す
る。圧力検出器（４）には圧力感知部材（４＾）が突出
して設けられており、この圧力感知部材（４＾）が受具
（８）を図面に向かって右方向に押す、受具（８〉は連
結棒（３０〉を介して摺動部材（６）に固定されている
ので摺動部材（６）は図面に向かって右方向に移動する
。

案内軸（５）は摺動部材（６）を被検体（２２）の測定
面と並行に保つと共に切り刃（１５）に発生する切削抵
抗力を圧力感知部材（４＾）に伝える役目を果たす。

すなわち、圧力検出器（４〉　と案内軸（５）が摺動部
材（３）に固定されて一緒に動くために案内軸（５）と
落動部材（６）との摺動摩擦力が加わらずに切り刃（１
５〉の切削抵抗力のみが圧力感知部材（４＾〉に伝わる
ことになる。圧力感知部材（４＾）に働く力は圧力検出
器によって検出される。

次に切り刃（１５〉の被検体（Ｚ２）の測定面に対して
垂直な移動については特開昭６１−１６９７４５号公報
にも述べられているが、簡単に説明する。摺動部材（１
３）には案内軸（１４〉が上下に摺動するように軸着さ
れている。案内軸（１４）の一端部には、切り刃（１５
）の支持体（７〉が設けられ、他端部には押接力調節手
段をなすツマミ付き調節ネジ（１６）がネジ込まれたネ
ジ棒（１７）が固定されている。ネジ棒〈１７）の端部
には案内軸（１８）が固定され、案内軸（１８）には摺
動部材（１９）が軸着されている。第１連結部材（７０
）に固定された圧力検出器支持台（２０）に支持された
圧力検出器（２１）は案内軸（１４）、ネジ棒（１７）
および案内軸（１８〉を介して切り刃（１５）に生じる
塗装板（２２）の測定面に対して垂直方向くすなわち図
面に向かって上向き）の反発力を検出する。この検出値
を見ながら切り刃（１５）の塗装板（２２）測定面への
押接力を調節する。すなわち、ツマミ付き調節ネジ（１
６）と摺動部材（１９）の間にはバネ（２９）が配設さ
れていて、ツマミ付き調節ネジ（１６）で切り刃（１５
）の塗装板（２２）への押接力を調節、設定する。

また、案内軸（１４）に連結された摺動部材〈１２〉に
は案内軸（７１）が回転可能に軸着されており、案内軸
（７１）の一端部に支持体（７）が固定されている。摺
動部材（１２）と案内軸〈７１〉で押接角調節手段をな
し、案内軸（７１）を回動して切り刃（１５）の先端部
が塗装板（２２〉の塗膜表面と密着するように調節する
。圧力検出器（２１）に固定された垂直変位検出器すな
わち差動トランス（５５）は案内軸（１８）の端部に接
続された棒（５６）の運動を検知し、切り刃（１５）の
塗装板〈２２〉の測定面に垂直な垂直変位量、すなわち
切り刃（１５）の深さ方向の変位を検出する。

圧力検出器（４）および差動トランス（５５）で計測さ
れたデータは、ＡＤ変換器（２５）によりＡＤ変換し、
例えば１６ビツトのＣＰＵ（２６）で演算処理して外部
記憶装置（２７）にメモリーする。外部記憶装置（２７
）に記憶されたデータをパソコン（２８）に入力し、計
算プログラムにより、付着強度または剪断強度の算出、
およびフーリエ変換プログラムにより波形処理して、フ
ーリエスペクトル、パワースペクトル、自己相関関数の
グラフを出力する。

第３図、第４図は当該実施例に供するそれぞれ他の装置
であり、第３図において、支台（８２）に固定された案
内軸（８３）に軸着された摺動部材（８４）に試料装着
台（７３）が固定されていて、試料となる塗装板（７２
〉が試料装着台（７３）に装着される。試料装着台（７
３）に結合されたナツト（８５）にネジ切り棒（９７）
がネジ込まれており、その一端部がモータ（７９）に結
合している。摺動部材（８４）は案内軸（８３）に沿っ
て水平に直線変位可能である。連結部材Ａ（８６）と連
結部材Ｂ　（８９）を介して支台（８２）に固定された
案内軸（９１）を摺動部材（９２）が摺動可能する。

切り刃（７４）と膜厚接触子（７７）は摺動部材（９２
）に固定されている。固定部材（９２）に結合されたナ
ツト（９３〉にはネジ切り棒（９３）がネジ込まれてお
り、その一端部がモータ（７６〉に結合され、モータ（
７６）は連結部材（９０）に固定されている。すなわち
、切り刃（７４）は、モータ（７６〉の回転によって一
定速度で、塗膜（７２）中に押し込まれる。試料装着台
（７３）の内部には、二輪（水平、垂直分力）検知器（
７８）が内蔵されており、切り刃（７４）に発生する切
削抵抗力と切り刃の押し付は力を検知する。切り刃（７
４）の塗膜内（７２）への押し込み量は、膜厚接触子（
７７〉により検知し、切削抵抗力と膜厚のデータをＡＤ
変換器（２５）でＡＤ変換し、パソコン（２８）に取り
込む。

切り刃（７４）の試料表面への設定は、ツマミ（８８〉
の回転により連結部材Ｂ　（８９）が連結部材Ａ　（８
６）を摺動し、垂直分力の検知データを見ながら界面部
接触状態となるようにする。

第４図は、切り刃（７４）の押し込み力としてモータ（
７６）の代わりに、ピエゾ素子）９６）を、軸受機構の
代わりに弾性平行リング（９５）を用いた例である。

弾性平行リング（９５）は、軸受機構のように摺動摩擦
がなく測定精度が高くなる。またピエゾ素子（９６）を
用いるとモータ駆動機構がなくなり、構造が簡略化する
。

次に第１図の装置による測定方法を具体例について説明
する。被検体（２２９として、幅３０ｃＩａ、長さ１０
＋ｎの鉄柱に塗装された鉄橋の支柱を用い、その塗膜の
一部分に切り刃（１５）が位置するようにマグネット（
２４）で鉄柱上に固定する。刃幅４Ｉ、すくい角１０”
の切り刃（１５）を塗装板（２２）の塗膜製表面に当て
、ツマミ付き調節ネジ（■６）により２Ｋｇの力が塗装
板（２２）に加わるよう押圧する。

ところで、第５図（ａ）　、　（ｂ）および（ｃ）はそ
れぞれ荷重ゼロにおける切り刃（１５）のすくい角とベ
クトルの関係を示す説明図で、（ａ）はすくい角１０”
、（ｂ）はすくい角２０’　、（ｅ）はすくい角０°の
ように場合である。この場合、力の釣り合いの関係から
次式が得られる。

Ｆｃ−λＡｏ（１＋ｃｏｔφ〉（１） Ｆｒ＝λＡｏ（ｃｏｊφ−１＞　　　　　　（２）λ：
塗膜の剪断強度（Ｋｇ／ｃｍ”） へ〇：切削面積（０ｍ２）、φ＝剪断角荷重がゼロの場
合、（２）式においてｃｏｔφ〉１ならばＦｒ＞Ｏであ
って、切り刃（１５）は押し上げられ、ｃｏｔφく１な
らばＦ　ｒ＜　Ｏとなり切り刃（１５）は食い込む。し
たがってｅｏｔ＝　１　　にるように設定（φの値は切
り刃のすくい角αによって変化する）すると切削中に切
り刃（１５）は上下に運動せずに所定の深さに停止でき
る。

第６図は塩化ビニール樹脂における切り刃のすくい角（
α）と剪断角（φ）および（ｃｏｔφ−１）のように関
係を示す特性図で、縦軸は剪断角（α）と（ｃｏｔφ−
ｌ）を横軸はすくい角（α）を表し、特性曲線（Ｃ）は
すくい角と剪断角の関係を、特性曲線（Ｄ）はすくい角
と（ｃｏｔφ−１）の関係を、それぞれ表わしている。

この図からＦ「がゼロになる剪断角φは４５”で、その
ときのすくい角は１０”である。この関係は切削する材
料によって若干具なるので、Ｆｒをゼロにするためには
押し圧荷重を調節する必要がある６ 切り刃（１５）を２ｋｇで塗膜表面に押し付けつつ、モ
ータフ１５）を駆動させ、切り刃（１５）を１１７分の
速度で移動すると、切り刃（１５）は塗膜中に切り込ま
れる。切り込み途中で荷重を調節すると切り刃は上記の
ごとく、その位置でバランスして上下には運動しない。

例えば切り刃がＮ間部に達した位置で荷重を調節すると
バランスして層間部を切削することになり、切り刃が界
面部に達した位置で荷重を調節するとバランスして界面
部を切削することになる。表面層の測定によって次の層
の表面が現れるので、上記と同様に測定すればよく、表
面層から順次下の層を測定できるので多層塗膜における
各層の物性を容易に測定できることになる。

摺動部材（６〉に固定した連結棒（３０）を介して伝達
された切り刃（１５）の切削抵抗力を圧力検出器（４）
により検知し、切り刃（１５）の垂直変位（塗膜深さ方
向の変位）を差動トランス（５５）で検知する。これら
の検出値を例えばＦＤＤなどの外部記憶装置（２７）に
記録する。外部記憶装置　（２７）に記録されたデータ
を計算処理して塗膜付着強度または剪断強度を測定する
ことができる。

第７図（ａ）〜（ｄ）はこの測定によって得られるデー
タの解釈を図解して示す解析説明図である。切り刃（１
５）が塗膜の表面に設定され、高荷重により塗膜内部に
点線に沿って切り込まれ（切り込み角は約３°）（第７
図（ａ））、界面に達したところで荷重を調節すると、
切り刃（１５）はその界面部を運動する（第７図（ｂ〉
〉。切り刃（１５〉が高荷重により深さ方向に運動して
いる状ｆｉ！　（Ｆ　ｒがしょうじている）では切り刀
先端部に切り刃の鋭利度および材料の切削性によって生
じる摩擦力μのためＦｅにはＦｃ′　　が含まれている
。このＦｃ’　　を求めるには、押し圧？Ｎ重を変化さ
せて測定すればよく、第８図の押し圧荷重とそれによっ
て生じるＰｃ方向の力との関係を示す特性図のようにな
る。図において縦軸はＦｃの倍率、横軸は切り込み中の
押し圧荷重を表わす。これからＦｃ方向の真の力ＦはＦ
＝Ｆｅ／　　　（０，２＋　　　１）　　　　　　　　
　　　　　（３ンとなり剪断力は式（１〉より λ＝　Ｆ　ｅ／　（０，２Ｗ　＋　１　）Ａ　ｏ（１＋
　ｃｏｔφ）（４）Ａ、＝切り刃の幅（Ｗ）×膜圧（ｄ
） Ｗ＝押し圧荷重（ｋｇ） となる。

第９図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ切り刃（１５）の
押し圧荷重とベクトルの関係を示す説明図である。切り
刃が切り込み中のベクトルは第９図（ａ）であり、荷重
の調節でＦｒをゼトにした状態のベクトルは第９図（ｂ
）で、この場合Ｆ＝Ｆｃとなっている。

この状態のＦｃとｄからも剪断強度λが求まる　（この
Ｆｃには切り込み時に発生する摩擦力が含まれない）。

第７図（ｄ）はこの方法により得られるグラフである。

切り刃（１５）の厚さ方向の値ｄに対する切削力Ｆｅを
グラフにしたもので、縦軸は切削力Ｆｃを、横軸は厚さ
、切削距離を表わしており、その傾きθは材料の硬さに
関連する。切り刃（１５）が界面部に達し荷重の調節に
よってＦｒをゼロにした状態におけるＦｃから付着強度
Ａ。を求めることができる。すなわち付着力ＦＡは第７
図（ｅ）のように切り刃先端部のベクトルＦ、に対向し
た状態で働いている。付着強度Ａ。は Ａ　ｎ＝　Ｆ　ｃ／　Ａ　　（１＋ｃｏｔφ）〈５）と
なる。ただし、Ｆｒがマイナスの場合（第１２図参照）
、素材面切削による摩擦力を差し引かねばならない。

第１０図及び第１１図はこの測定方法で得られるデータ
の正当性を確認するため物性既知塗膜（遊離膜を用いて
引張強度を求めたもの〉を用いて上記の装置により測定
を行った結果（付着強度および剪断強度）を遊離塗膜の
引張強度とともに示すものである。第１０図はＮＣラッ
カー塗膜の引張、剪断、付着の各強度に対するＤＯＰ（
ジオクチルフタレート）濃度の影響を示す特性図で、縦
軸は強度（ｋｇ／ｃ１）、横軸はＤＯＰ濃度（ｗｔ％）
を示している。

第１１図は同じ＜　ＰＶＣ［顔料（ＴｉＯ２）容ｉ１濃
度コの影響を示す特性図で、縦軸は強度（ｋｇ／ａｎ２
）、横軸はＰＶＣ（％）を示している。特性曲線（Ｅ）
はＮＣラッカー塗膜の引張強度に対するＤＯＰ濃度に対
する影響、（Ｆ）が同剪断強度に対するＤＯＰ濃度の影
響、（Ｇ）は同付着強度に対するＤＯＰ濃度の影響、（
Ｈ）は同引張強度に対するＰＶＣの影響、（Ｉ＞は同剪
断強度に対するＰＶＣの影響、（Ｊ）は同付着強度に対
するＰｖＣの影響をそれぞれ表わす。遊離塗膜の引張強
度と界面切削法の剪断強度との比較において、両者は塗
膜自体の存在状態あるいは測定方法が異なるので測定値
は必ずしも一致しない。−船釣には同一状態の試料では
、剪断強度は引張強度の約１．５倍となる。この試験で
用いた切り刃（１５）のすくい角は２０°であるため、
剪断角φは４５°から若干変化し、このズレも含まれて
いる。第１２図の特性図に、すくい角２０°における押
し圧荷重と塗膜および素材面の切削抵抗力の関係を示す
。縦軸は切削抵抗力（Ｋｇ）を、横軸は押し圧荷重（ｋ
ｇ＞を表わし、特性曲線（Ｋ）はＤＯＰ６％、２３μ納
厚のＮＣラッカー膜の、（Ｌ）はＤＯＰ１２％、２６μ
納厚のＮＣラッカー膜の、（Ｍ）はＤＯＰ３０％、３８
μ噛厚のＮＣラッカー膜の、（Ｌ）は素材面の、それぞ
れ切削抵抗力と押し圧荷重との関係を示す。付着力の計
算においてＦＣ＜Ｏの場合、押し圧荷重ＩＫｆＩでは塗
膜の切削力Ｆｃから０．７　Ｋｇ差し引くことになる。

ただしＦｒ＝Ｏに設定すればその必要はなくなる。第１
０図、第１１図に物性既知塗膜についての測定結果を示
したが両者の傾向は良く一致している。

また、第１３図（、）〜（ｄ）はそれぞれ４層塗り塗膜
の一例として自動車用塗膜の眉間付着強度および剪断強
度を測定するために切り刃の押し圧荷重Ｗ：　１．７Ｋ
ｇで切削抵抗力を測定した結果を示す特性図で、同図（
ａ）は上塗りのクリヤー（ソリッドカラー〉：メラミン
・アルキッド系塗膜、膜厚３３帥の、（ｂ）は上塗りの
メタリックカラー：メラミンアルキッド系塗膜、膜厚１
３１ＩＩｍの、（ｃ）は中塗り、メラミン　アルキッド
系塗膜、膜厚３９μ輪の、（ｄ）は下塗り：カチオン電
着系塗膜、Ｍ厚２４μ鹸の、それぞれ測定結果を示す。

縦軸は切削抵抗力（Ｋｇ）、横軸は切り刃の移動時間（
秒）を表わす。

下塗りの剪断強度は強＜　７１０Ｋｇ／　ａｍ２、付着
強度７２０Ｋｙ／ａｎ２で凝集破壊領域（塗膜の剪断強
度に相当し、切り刃の位置はバランスしてＦｒがほぼゼ
ロ〉にある。中塗り塗膜の剪断強度は４１０ｈ／ｃ＋ａ
２、付着強度４００ＫｌＦ／ａｍ”で凝集破壊領域、メ
タリック塗料の剪断力は６９０Ｋｇ／ｃｍ２、付着強度
７１０Ｋｇ／ｃｍ２で１１集破壊領域、クリヤー塗膜の
剪断強度は３７０Ｋｇ７ｃｍ２で界面破壊領域にある。

このように多層塗膜の表面層から順次剪断強度と付着強
度を測定することができねまた両物性の値がら凝集破壊
が界面破壊からの破壊形態を判定できる。

以上のように、この発明の塗膜付着強度または剪断強度
測定方法により、塗膜、多層塗膜においても各層の付着
強度及び剪断強度を簡単な操作で高精度に測定できる。

なお、外部記憶装置ｔ（２７）に記録されたデータの処
理は現場で行わずに研究室等へ持ち帰って行うことも可
能である。

このように、固定部材（２４）により被検体（２２）の
どの部分にも、また、どの方向にも装着することができ
るので、現場で、直接塗膜物性を測定することができ、
データの信頼性と精度が向上する。

なお、上記実施例では固定部材（２４）としてマグネッ
トを用いた場合について説明したが、これに限るもので
はなく、例えば万力のような挟み込み治具等であっても
よい。

また、上記実施例ではバネ（２９）を用いて切り刃（１
５〉を塗装板（２２）に押接する場合について説明した
が、これに限るものではなく、他の弾性体を用いてもよ
く、さらに油圧や電磁気力、圧縮空気等を利用してもよ
い。

また、切り刃（１５〉としては、例えば刃幅４ｃ＋ｓ、
刃角７０°、逃げ角１０°、すくい角１０’の超硬バイ
トあるいはダイヤモンドバイト等が用いられ、圧力検出
器（４）　、　（１２）としては−船釣なひずみ計を利
用したものが用いられる。また、モータ（１１）も−船
釣なものが用いられるが、ステッピングモータでもよい
。

さらに、案内軸（２）、（６）、（１４）、（１８）、
（７１）と摺動部材（３）　、　（５）　、　（１２）
　、　（１３）　、　（１９）の組み合せによる軸受機
構が用いられ、遊びのほとんどないものがよい。

さらにまた、上記実施例でき切り刃の垂直変位（塗膜の
深さ方向の変位〉を検出するため垂直変位検出器として
差動トランス（５５）を設けたものについて説明したが
、垂直変位検出器がなくとも、切り刃（１５）の切削位
置を別に膜厚を測定するなどして付着強度および剪断強
度を求めるようにしてもよく、少し精度は劣るが同様の
効果を奏する。

次に、上記界面部へ自動設定方式は第１２図のフローチ
ャートおよび第１３図の装置略図のように、切り刃で被
検体を切り込み中、切り刃に生じる切削力を圧力検知器
（７８）により検知し、切り刃の垂直変位を変位検知器
（７７）で検知する。

切削力の切り込み曲線において微分係数の減少率あるい
は積分値の増加率が例えば５０％に達した時点で、コン
ピュータの指示によりモータ（７６）により押接力を減
少し、同時にモータ（７９）により切削速度を遅くする
。微分係数の減少率および積分値の増加率がゼロ近辺に
なった状態が界面部である。切り刃が界面部に達したら
、コンピュータの指示で、変位検知器（７７）の垂直変
位変化がゼロになるようにモータ〈７６）を駆動して押
接力を調節すると切り刃は界面部に沿って運動する。

さらに、切り刃で被検体を切り込み中、切り刃に生じる
切削力を圧力検知器（７８）により検知し、切り刃の垂
直変位を変位検知器（７７）で検知する場合においては
、切り刃の切り込み深さ曲線において微分係数の増加率
が例えば５０％に達した時点で、コンピュータの指示に
よりモータ（７６）により押接力を減少し、同時にモー
タ（７９）により切削速度を遅くする。微分係数および
積分値の増加率がゼロ近辺になった状態が界面部である
。切り刃が界面部に達したら、コンピュータの指示で、
変位検知器（７７）の垂直変位変化がゼロ近辺になるよ
うにモタ（７６）を駆動して押接力を調節する。

さらに、切り刃で被検体を切り込み中、切り刃に生じる
切削力を圧力検知器（７８）により検知し、切り刃の垂
直変位を変位検知器（７７〉で検知する場合においては
、切り刃の切り込み深さ曲線において微分係数の増加率
が例えば５０％に達した時点で、コンピュータの指示に
よりモータ（７６）およびピエゾ素子〈９６）の動きを
停止し、切り刃を所定の位置に固定する。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、この発明は、一定の装
置を用い、塗膜を切り刃により表面部から界面部にかけ
て切削するに当り、界面部を検出するときに切り刃に生
じる切削抵抗力あるいは切り刃の垂直変位量の変化によ
り切り刃の押接力あるいは固定位置を制御して切り刃の
界面部への設定を行い、同時に界面部直前で押接力、切
削速度などの切削条件を変更制御することにより界面部
設定精度を向上することができる上に、現場出直接的に
被検体について測定することができ、さらに、多層塗膜
に対しては各層毎の強度の自動測定ができる等の効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１５図はこの発明の一実施例の説明図で、第
１図は装置の正面図、第２図はそり側面図、第３図、第
４図はそれぞれ他の装置の正面図、第５図（ａ）　、　
（ｂ）　、　（ｃ）はそれぞれ切り刃のすくい角とベク
トルの関係を説明する模式図、第６図は切り刃のすくい
角と剪断角および（ｃｏｔφ−１）の関係の一例を示す
特性線図、第７図（ａ）〜（ｄ）は得られるデータの解
析説明図、第８図は切り刃の押し圧荷重とそれによって
生じるＦｃ方向の力との関係を示す特性線図、第９図（
ａ）（ｂ）はそれぞれ切り刃の押し圧荷重とベクトルの
関係を説明する模式図、第１Ｏ図はＮＣラッカー塗膜の
剪断、付着の各強度に対するＤＯＰ　７１Ａ度の影響を
比較例の引張強度とともに示す特性線図、第１１図は同
じ＜ＮＣラッカー塗膜の剪断、付着の各強度に対するＰ
ｖＣの影響を比較例の引張強度とともに示す特性線図、
第１２図は押し圧荷重と切削抵抗力の関係を示す特性線
図。 第１３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ４層塗り塗膜の切削
抵抗力を示す特性線図、第１４図はフローチャート図第
１５図は電気回路の概略結線図である。 第１６図〜第２０図は従来の塗膜付着強度および剪断強
度測定方法の説明図で、第１６図は装置の正面図、第１
７図は界面切削距離−界面切削抵抗力特性の一例を示す
特性線図、第１８図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ各種処理
面に塗着したエポキシ系電着塗料の界面切削抵抗力特性
線図、第１９図は波形解析用プログラムのフローチャー
ト図、第２０図はウレタン系塗料のフーリエ変換によっ
て得られた振動数−パワースペクトル特性線図である。 （２）・・案内軸（案内部材）、（３）・・摺動部材（
移動部材）　、　（４）　　・・圧力検出器、（７）切
り刃支持体、（１５）・・切り刃、（１６）・・調節ネ
ジ（押接力調節手段）　、（２２）・・被検体、（２４
）・マグネット（固定部材）　、（５５）・・垂直変位
検出器、（７１）・・押接角調節手段。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代　　理　　人　　　　　　　曾　　我　　道　　照Ｐ
ｆ）２図 扇Ｓ図 才〈い角 剪断角 （■） （ｃｏｔｌ；１３−１ ） ｃ （ｋｇ） Ｆｃの偕牽 強 度 （ｋｇ／ｃｍ”） Ｗ−）９図 昂■１図 ＶＣ （’／、） 昂１３図　（工の２） 芹１３図 轄の１） 、ｙ７（＋図備の１） （Ｃ１） 扇１Ｌ＋閃 （なの２） （ｂ） 昂ＩＳ図 １７Ｆ）７７図 ’１Ｋ４ｔｙｙＫすＥ＊　　（ｍｍ　）芹ｊ８図 （Ｑ） （ｂ） 昂１９図 フーリＬスべｑトル図 へ°ワースベｑトノＬ凶 目こ刊（３）（い秋凶

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体を固定する固定部材と、この固定部材に固
   定された案内部材と、この案内部材に沿って上記被検体
   の測定面に並行に直線変位する移動部材と、この移動部
   材に連動して上記測定面に並行に直線変位すると共に上
   記測定面に垂直に直線変位可能な切り刃支持体と、この
   切り刃支持体の一端部に装着され上記測定面に押接する
   切り刃と、上記切り刃支持体の他端部に設けられ上記切
   り刃の上記測定面への押接力を調節する手段と、上記切
   り刃の押接角を調節する手段と、上記切り刃に生じる切
   削抵抗力を検出する圧力検出器と、およびこの圧力検出
   器の出力を記録する手段とを備えた装置により、上記被
   検体に施された塗膜を上記切り刃により表面部から界面
   部にかけて切削するに当たり、上記界面部を検出すると
   きに上記切り刃に生じる切削抵抗力および上記切り刃の
   垂直変位量のいずれかの変化により上記切り刃の上記押
   接力を制御して上記切り刃の上記界面部への設定を行い
   、同時に上記界面部直前で上記押接力、切削速度などの
   切削条件を制御する塗膜付着強度および剪断強度測定方
   法。
2. （２）被検体を固定する固定部材と、この固定部材に固
   定された案内部材と、この案内部材に沿つて上記被検体
   の測定面に並行に直線変位する移動部材と、この移動部
   材に連動して上記測定面に並行に直線変位すると共に上
   記測定面に垂直に直線変位可能な切り刃支持体と、この
   切り刃支持体の一端部に装着され上記測定面に押接する
   切り刃と、上記切り刃支持体の他端部に設けられ上記切
   り刃の上記測定面から内部への切り込み速度を調節する
   手段と、上記切り刃の押接角を調製する手段と、上記切
   り刃に生じる切削抵抗力を検出する圧力検出器と、およ
   びこの圧力検出器の出力を記録する手段とを備えた装置
   による請求項（１）記載の塗膜付着強度および剪断強度
   測定方法。