JPH08285761A - 塗膜接着強度の測定方法 - Google Patents
塗膜接着強度の測定方法Info
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Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、要素サイズの影響を受けず、樹脂ラ
イニングの厚さの影響を受けない試験方法を提供するこ
とを目的とする。 【構成】本発明は、上記問題点を改善するものとしてエ
ネルギー解放率（Ｇ）による解析を行い、その適応につ
いて検討した結果、これを用いての接着力の評価が適切
であるを見出し、完成したもので、被塗装面に塗布した
塗膜に剥離始端となる切込みとそれに連続する剥離方向
に平行する２条の切込みを形成し、上記剥離始端を被塗
装面に対し垂直上方に一定速度で剥離力を与え、その剥
離長さに対する荷重を測定し、 に基づいてエネルギーＧを求め、その限界値Ｇｃｔを接
着強度とする塗膜接着強度の測定方法にある。
イニングの厚さの影響を受けない試験方法を提供するこ
とを目的とする。 【構成】本発明は、上記問題点を改善するものとしてエ
ネルギー解放率（Ｇ）による解析を行い、その適応につ
いて検討した結果、これを用いての接着力の評価が適切
であるを見出し、完成したもので、被塗装面に塗布した
塗膜に剥離始端となる切込みとそれに連続する剥離方向
に平行する２条の切込みを形成し、上記剥離始端を被塗
装面に対し垂直上方に一定速度で剥離力を与え、その剥
離長さに対する荷重を測定し、 に基づいてエネルギーＧを求め、その限界値Ｇｃｔを接
着強度とする塗膜接着強度の測定方法にある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は塗膜接着強度、特にコン
クリート面のＦＲＰライニングの接着強度の測定方法に
関するものである。
クリート面のＦＲＰライニングの接着強度の測定方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】下水道施設コンクリート構造物の防食対
策として、コンクリート面に樹脂ライニングの接着性保
持は重要な要件である。それらの接着力の評価として、
従来から建研式引張試験に用いられているが、図６に示
すように所定の切込みに囲まれた樹脂ライニング全面に
同時に荷重をかけた場合の剥離強度を測定している。し
かしながら、この試験法ではわずかな接着力でコンクリ
ート母材破壊を起こすため、接着力の評価としては不備
であるとともに、現場施工においては引き剥がし作用に
よりライニングの剥離が生じていると考えられるため、
上記建研式引張試験法に代え、現場に即した引き剥がし
による剥離強度の妥当な評価方法となる試験法を提供す
る必要がある。
策として、コンクリート面に樹脂ライニングの接着性保
持は重要な要件である。それらの接着力の評価として、
従来から建研式引張試験に用いられているが、図６に示
すように所定の切込みに囲まれた樹脂ライニング全面に
同時に荷重をかけた場合の剥離強度を測定している。し
かしながら、この試験法ではわずかな接着力でコンクリ
ート母材破壊を起こすため、接着力の評価としては不備
であるとともに、現場施工においては引き剥がし作用に
よりライニングの剥離が生じていると考えられるため、
上記建研式引張試験法に代え、現場に即した引き剥がし
による剥離強度の妥当な評価方法となる試験法を提供す
る必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らはコンクリ
ート試験片に樹脂塗工を行い、剥離試験による荷重−変
位曲線を求めたが、接着部の条件は同じでも塗膜の厚さ
により大きくその挙動が異なり、剥離試験における荷重
−変位挙動では接着部の接着力を正しく評価できないこ
とがわかった。そこで、接着部の接着力を考察するた
め、破壊力学的パラメータ、即ち応力拡大係数Ｋに注目
して評価する方法を検討したが、直接応力法を用いて応
力拡大係数を算出しているため要素サイズの影響を受け
やすいこと、また評価した接着力がわずかながら樹脂ラ
イニングの厚さに影響されるなどの欠点があることがわ
かった。本発明は、要素サイズの影響を受けず、樹脂ラ
イニングの厚さの影響を受けない試験方法を提供するこ
とを目的とする。
ート試験片に樹脂塗工を行い、剥離試験による荷重−変
位曲線を求めたが、接着部の条件は同じでも塗膜の厚さ
により大きくその挙動が異なり、剥離試験における荷重
−変位挙動では接着部の接着力を正しく評価できないこ
とがわかった。そこで、接着部の接着力を考察するた
め、破壊力学的パラメータ、即ち応力拡大係数Ｋに注目
して評価する方法を検討したが、直接応力法を用いて応
力拡大係数を算出しているため要素サイズの影響を受け
やすいこと、また評価した接着力がわずかながら樹脂ラ
イニングの厚さに影響されるなどの欠点があることがわ
かった。本発明は、要素サイズの影響を受けず、樹脂ラ
イニングの厚さの影響を受けない試験方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
改善するものとしてエネルギー解放率（Ｇ）による解析
を行い、その適応について検討した結果、これを用いて
の接着力の評価が適切であるを見出し、完成したもの
で、被塗装面に塗布した塗膜に剥離始端となる切込みと
それに連続する剥離方向に平行する２条の切込みを形成
し、上記剥離始端を被塗装面に対し垂直上方に一定速度
で剥離力を与え、その剥離長さに対する荷重を測定し、 式 Ｇｔｈ＝Ｐ２Ｃ２／２ｂＥＩ…………………（Ｉ） Ｐ：荷重 Ｃ：き裂長さ ｂ：板巾 Ｅ：皮膜のヤング率（同一膜において測定したヤング
率） Ｉ：皮膜の断面二次モーメント に基づき、エネルギー解放率の解析を、有限要素法を用
いた全エネルギー法により行い、求められる近似式、例
えば、 に基づいてエネルギー解放率Ｇを求め、その限界値Ｇｃ
ｔを接着強度とする塗膜接着強度の測定方法にある。
改善するものとしてエネルギー解放率（Ｇ）による解析
を行い、その適応について検討した結果、これを用いて
の接着力の評価が適切であるを見出し、完成したもの
で、被塗装面に塗布した塗膜に剥離始端となる切込みと
それに連続する剥離方向に平行する２条の切込みを形成
し、上記剥離始端を被塗装面に対し垂直上方に一定速度
で剥離力を与え、その剥離長さに対する荷重を測定し、 式 Ｇｔｈ＝Ｐ２Ｃ２／２ｂＥＩ…………………（Ｉ） Ｐ：荷重 Ｃ：き裂長さ ｂ：板巾 Ｅ：皮膜のヤング率（同一膜において測定したヤング
率） Ｉ：皮膜の断面二次モーメント に基づき、エネルギー解放率の解析を、有限要素法を用
いた全エネルギー法により行い、求められる近似式、例
えば、 に基づいてエネルギー解放率Ｇを求め、その限界値Ｇｃ
ｔを接着強度とする塗膜接着強度の測定方法にある。
【０００５】
【作用効果】エネルギー解放率により剥離中の接着力の
評価を行うと、接着界面の条件が同じであれば、エネル
ギー解放率の限界値が等しくなり、接着力の評価として
有効である。そのため、樹脂厚等に影響されず、接着界
面での接着力が評価されるため、コンクリート面に適正
な塗装材料の選定を容易にするだけでなく、接着力に影
響を与えるコンクリート面下地の調整方法の決定、プラ
イマーの評価選定を容易にする。複合層にあっても接着
力評価が可能であり、また、各層間の接着力も評価でき
る。本法においては、直接剥離長さとその荷重変化を求
めてもよいが、剥離方向に間隔をおいて設けた２定点に
おいて、上記塗膜の剥離高さを測定し、撓み曲線（国民
科学社刊、構造力学改定８版１２０〜１２１頁参照）に
より剥離長さＣおよび縦弾性係数Ｅを求めるのが測定の
自動化を行う上で好ましい。また、本法はあらゆる塗工
面における塗膜の接着強度の評価に利用することができ
るが、塗工面が不均一で再現性がないとされていたコン
クリート面のＦＲＰライニングの接着強度試験方法とし
て再現性があることが見出されており、その点で画期的
である。
評価を行うと、接着界面の条件が同じであれば、エネル
ギー解放率の限界値が等しくなり、接着力の評価として
有効である。そのため、樹脂厚等に影響されず、接着界
面での接着力が評価されるため、コンクリート面に適正
な塗装材料の選定を容易にするだけでなく、接着力に影
響を与えるコンクリート面下地の調整方法の決定、プラ
イマーの評価選定を容易にする。複合層にあっても接着
力評価が可能であり、また、各層間の接着力も評価でき
る。本法においては、直接剥離長さとその荷重変化を求
めてもよいが、剥離方向に間隔をおいて設けた２定点に
おいて、上記塗膜の剥離高さを測定し、撓み曲線（国民
科学社刊、構造力学改定８版１２０〜１２１頁参照）に
より剥離長さＣおよび縦弾性係数Ｅを求めるのが測定の
自動化を行う上で好ましい。また、本法はあらゆる塗工
面における塗膜の接着強度の評価に利用することができ
るが、塗工面が不均一で再現性がないとされていたコン
クリート面のＦＲＰライニングの接着強度試験方法とし
て再現性があることが見出されており、その点で画期的
である。
【０００６】
【実施例】以下、具体例に基づき、本発明を詳細に説明
する。試験片は図１に示すモルタルに樹脂を塗工したも
ので、その塗工条件を全く同じとし、樹脂ライニング厚
ｄを１ｍｍと２ｍｍの２種類とした。この試験片を引張
試験機（インストロン万能材料試験機４２０４型）を用
い、図２に示すように、樹脂ライニングを垂直上方に一
定速度（１ｍｍ／ｓ）で引張り、樹脂ライニングを剥離
させ、剥離中の剥離荷重及び剥離長をそれぞれ測定し
た。そして、この剥離荷重と剥離長を用いて次に示すエ
ネルギー解放率より剥離中の接着力の評価を試みた。
する。試験片は図１に示すモルタルに樹脂を塗工したも
ので、その塗工条件を全く同じとし、樹脂ライニング厚
ｄを１ｍｍと２ｍｍの２種類とした。この試験片を引張
試験機（インストロン万能材料試験機４２０４型）を用
い、図２に示すように、樹脂ライニングを垂直上方に一
定速度（１ｍｍ／ｓ）で引張り、樹脂ライニングを剥離
させ、剥離中の剥離荷重及び剥離長をそれぞれ測定し
た。そして、この剥離荷重と剥離長を用いて次に示すエ
ネルギー解放率より剥離中の接着力の評価を試みた。
【０００７】〔解析方法〕剛体に接着された薄い皮膜の
剥離時のエネルギー解放率は、Ｂ．Ｍ．Ｍａｌｙｓｈｅ
ｖらによって理論的に次式で与えられている。 式 Ｇｔｈ＝Ｐ２Ｃ２／２ｂＥＩ……………………（Ｉ） Ｐ：荷重 Ｃ：き裂長さ ｂ：板巾 Ｅ：皮膜のヤング率（同一膜において測定したヤング
率） Ｉ：皮膜の断面二次モーメント（国民科学社刊、構造力
学改定８版２７頁平面図形の性質参照） しかし、モルタルの上に樹脂ライニングを施したような
場合は上記理想化された理論式Ｉがそのまま適用可能か
どうか不明であるので、試験片のエネルギー解放率にモ
ルタルの縦弾性係数、樹脂ライニングの縦弾性係数及び
き裂長さがどのように影響するかを検討した。エネルギ
ー解放率の解析は、有限要素法を用いた全エネルギー法
（数値破壊力学、実教出版（１９８０）参照）により行
い、き裂先端の要素分割は、一辺０．１ｍｍの正方形と
し、き裂長の変化量をｄＣ＝０．０１ｍｍとし、荷重は
９８Ｎと一定とした。
剥離時のエネルギー解放率は、Ｂ．Ｍ．Ｍａｌｙｓｈｅ
ｖらによって理論的に次式で与えられている。 式 Ｇｔｈ＝Ｐ２Ｃ２／２ｂＥＩ……………………（Ｉ） Ｐ：荷重 Ｃ：き裂長さ ｂ：板巾 Ｅ：皮膜のヤング率（同一膜において測定したヤング
率） Ｉ：皮膜の断面二次モーメント（国民科学社刊、構造力
学改定８版２７頁平面図形の性質参照） しかし、モルタルの上に樹脂ライニングを施したような
場合は上記理想化された理論式Ｉがそのまま適用可能か
どうか不明であるので、試験片のエネルギー解放率にモ
ルタルの縦弾性係数、樹脂ライニングの縦弾性係数及び
き裂長さがどのように影響するかを検討した。エネルギ
ー解放率の解析は、有限要素法を用いた全エネルギー法
（数値破壊力学、実教出版（１９８０）参照）により行
い、き裂先端の要素分割は、一辺０．１ｍｍの正方形と
し、き裂長の変化量をｄＣ＝０．０１ｍｍとし、荷重は
９８Ｎと一定とした。
【０００８】〔解析結果〕 （エネルギー解放率におよぼすモルタル部・樹脂とライ
ニング部の縦弾性係数の影響）樹脂ライニングの厚さが
２ｍｍ、き裂長さが１００ｍｍのモデルでモルタル部の
縦弾性係数１９．６ＭＰａから１．９６×１０２ＭＰａ
まで種々の値に変化させた場合について検討した結果モ
ルタルは剛体とみなしてよいことがわかる。一方、樹脂
ライニング部の縦弾性係数を変化させると、エネルギー
解放率は樹脂ライニングの縦弾性係数に反比例すること
がわかり、き裂が長い場合は（Ｉ）式が適応できること
が明らかになった。
ニング部の縦弾性係数の影響）樹脂ライニングの厚さが
２ｍｍ、き裂長さが１００ｍｍのモデルでモルタル部の
縦弾性係数１９．６ＭＰａから１．９６×１０２ＭＰａ
まで種々の値に変化させた場合について検討した結果モ
ルタルは剛体とみなしてよいことがわかる。一方、樹脂
ライニング部の縦弾性係数を変化させると、エネルギー
解放率は樹脂ライニングの縦弾性係数に反比例すること
がわかり、き裂が長い場合は（Ｉ）式が適応できること
が明らかになった。
【０００９】樹脂ライニング層１ｍｍと２ｍｍの場合に
ついてき裂長さを種々変化させ計算した結果を図３に示
す。なお樹脂ライニング部の縦弾性係数は、４．９ＭＰ
ａ（ｄ＝１ｍｍ）、９．８ＭＰａ（ｄ＝２ｍｍ）で解析
を行った。また、図の縦軸は理論式（１）より求められ
るＧ値（Ｇｔｈ）で無次限化している。図３によるとＣ
が小さい範囲及び樹脂ライニング厚が２ｍｍのものが１
ｍｍのものに比べ理論値との差Ｇ／Ｇｔｈが大きくなる
ことがわかる。これらはいずれも剥離試験に判断力が働
いていることを示しているものと思われる。そこで、横
軸を樹脂ライニング厚ｄの比で除してその結果を図４に
示した。
ついてき裂長さを種々変化させ計算した結果を図３に示
す。なお樹脂ライニング部の縦弾性係数は、４．９ＭＰ
ａ（ｄ＝１ｍｍ）、９．８ＭＰａ（ｄ＝２ｍｍ）で解析
を行った。また、図の縦軸は理論式（１）より求められ
るＧ値（Ｇｔｈ）で無次限化している。図３によるとＣ
が小さい範囲及び樹脂ライニング厚が２ｍｍのものが１
ｍｍのものに比べ理論値との差Ｇ／Ｇｔｈが大きくなる
ことがわかる。これらはいずれも剥離試験に判断力が働
いていることを示しているものと思われる。そこで、横
軸を樹脂ライニング厚ｄの比で除してその結果を図４に
示した。
【００１０】図４によるとｄ＝１ｍｍと２ｍｍのものが
同一曲線上にあることが判る。図４のグラフによりＧ／
Ｇｔｈ−１とＣ／ｄの関係を最小２乗法により近似式を
求めると 式 Ｇ／Ｇｔｈ−１＝４．５６（Ｃ／ｄ）−１．６５………………（ＩＩ） が得られた。このことからエネルギー解放率（Ｇ）を下
の（ＩＩＩ）式の近似式で表示できた。
同一曲線上にあることが判る。図４のグラフによりＧ／
Ｇｔｈ−１とＣ／ｄの関係を最小２乗法により近似式を
求めると 式 Ｇ／Ｇｔｈ−１＝４．５６（Ｃ／ｄ）−１．６５………………（ＩＩ） が得られた。このことからエネルギー解放率（Ｇ）を下
の（ＩＩＩ）式の近似式で表示できた。
【００１１】剥離途中の荷重Ｐ及び剥離様相を撮影した
ビデオデータよりき裂長さＣを求め、これらを（３）式
に代入し、エネルギー解放率を求め、その結果を図５に
示すと、多少の変動はあるが剥離中は、エネルギー解放
率の限界値がほぼ一定で剥離しているといえる。また、
剥離途中のエネルギー解放率の限界値の平均をみると、
ｄ＝１ｍｍの場合で１５７．５７（Ｎ／ｍ）、ｄ＝２ｍ
ｍの場合で１６３．８３（Ｎ／ｍ）となっており、接着
界面の条件が同じであれば、剥離途中のエネルギー解放
率の限界値Ｇｃｔが等しいことがわかる。
ビデオデータよりき裂長さＣを求め、これらを（３）式
に代入し、エネルギー解放率を求め、その結果を図５に
示すと、多少の変動はあるが剥離中は、エネルギー解放
率の限界値がほぼ一定で剥離しているといえる。また、
剥離途中のエネルギー解放率の限界値の平均をみると、
ｄ＝１ｍｍの場合で１５７．５７（Ｎ／ｍ）、ｄ＝２ｍ
ｍの場合で１６３．８３（Ｎ／ｍ）となっており、接着
界面の条件が同じであれば、剥離途中のエネルギー解放
率の限界値Ｇｃｔが等しいことがわかる。
【００１２】したがって、コンクリート面樹脂接着力の
有効な評価法の出現により、これまであまり進んでいな
かった剥離の力学的解明と接着力に重要な役割をもつプ
ライマーの開発に寄与できると思われる。
有効な評価法の出現により、これまであまり進んでいな
かった剥離の力学的解明と接着力に重要な役割をもつプ
ライマーの開発に寄与できると思われる。
【図１】 本発明試験法に使用する試験片の構造を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】 本発明試験法を実施するための装置概要図で
ある。
ある。
【図３】 き裂長さとＧ／Ｇｔｈとの関係を示すグラフ
である。
である。
【図４】 Ｃ／ｄとＧ／Ｇｔｈ−１の関係を示すグラフ
である。
である。
【図５】 剥離長さと剥離途中のエネルギー解放率の限
界値との関係を示すグラフである。
界値との関係を示すグラフである。
【図６】 従来の建研式引張試験法の説明図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 被塗装面に塗布した塗膜に剥離始端とな
る切込みとそれに連続する剥離方向に平行する２条の切
込みを形成し、上記剥離始端を被塗装面に対し垂直上方
に一定速度で剥離力を与え、その剥離長さに対する荷重
を測定し、 式 Ｇｔｈ＝Ｐ２Ｃ２／２ｂＥＩ…………………（Ｉ） Ｐ：荷重 Ｃ：き裂長さ ｂ：板巾 Ｅ：皮膜のヤング率（同一膜において測定したヤング
率） Ｉ：皮膜の断面二次モーメント に基づき、エネルギー解放率の解析を、有限要素法を用
いた全エネルギー法により行い、求められる近似式に基
づいてエネルギー解放率Ｇを求め、その限界値Ｇｃｔを
接着強度とすることを特徴とする塗膜接着強度の測定方
法。 - 【請求項２】 上記近似式が である前記請求項１記載の塗膜接着強度の測定方法。
- 【請求項３】剥離方向に間隔をおいて設けた少なくとも
２定点において、上記塗膜の剥離高さを測定し、撓み曲
線により剥離長さＣおよび縦弾性係数Ｅを求め、上記式
Ｉによりエネルギー解放率Ｇを求める前記請求項１記載
の方法。 - 【請求項４】 塗膜接着強度の測定対象がコンクリート
面のＦＲＰライニングの接着強度である請求項１記載の
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8506893A JPH08285761A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 塗膜接着強度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8506893A JPH08285761A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 塗膜接着強度の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08285761A true JPH08285761A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=13848317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8506893A Pending JPH08285761A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 塗膜接着強度の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08285761A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007046977A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Fujikura Kasei Co Ltd | 外壁仕上げ用塗膜の密着性試験方法 |
| JP2010002289A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Society Of Japanese Aerospace Co Inc | 積層構造体の剥離評価試験方法 |
| CN101806714A (zh) * | 2010-04-20 | 2010-08-18 | 东南大学 | 纤维增强复合片材与混凝土粘结强度的梁式试验装置 |
| CN103344560A (zh) * | 2013-07-19 | 2013-10-09 | 郑州大学 | 基于梁式试件的cfrp布-混凝土界面粘结性能测试法 |
| CN105388107A (zh) * | 2015-05-04 | 2016-03-09 | 徐州工程学院 | 单轴拉伸作用下防护涂层附着效果试验装置和试验方法 |
| CN112649360A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-04-13 | 中国民航大学 | 一种银镀层的结合强度测试方法 |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP8506893A patent/JPH08285761A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007046977A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Fujikura Kasei Co Ltd | 外壁仕上げ用塗膜の密着性試験方法 |
| JP2010002289A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Society Of Japanese Aerospace Co Inc | 積層構造体の剥離評価試験方法 |
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