JP2007225518A - 剥離試験機及び剥離性の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 テープ剥離試験を一定の条件で容易に行うことができる剥離試験機及び剥離試験機で剥離したテープから剥離率を求めて評価する評価方法を提供する。
【解決手段】 基材上の箔又は塗膜の密着性を試験する剥離試験機であって、基台２と、前記基台上に設けられた一軸ステージ３と、前記一軸ステージ上に設けられた基材固定治具１６と、前記一軸ステージ上に載置されたシャフトを通したローラ４と、前記基台上に設けられて、前記ローラに通したシャフトの回転とローラの転がり方向の移動を規制するガイド７とを具備した剥離試験機。
【選択図】 図１

Description

本発明は、剥離試験機及び剥離性の評価方法に関する。特に、基材に密着して貼り合わされた箔及び印刷などにより印刷又は塗布された塗膜の密着性を評価するために、テープの貼り付け及び剥離を一定条件の下で行うことができる剥離試験機に関する。

従来より、基材等に密着して貼り付けられた箔や印刷などの接着性、密着性を評価するために、その貼り付け及び剥離を一定条件の下で試験をする方法として、ワックスピック試験や、粘着テープ・粘着シート試験、塗料一般試験などがある。

ワックスピック試験は、接着力の異なるワックスを用いて剥離を行うもので、剥離する際は手動で行うものである。

粘着テープ・粘着シート試験は、主にＪＩＳ Ｚ ０２３７に規定する粘着テープ・粘着シート試験法に基づいて行われる。この試験法では、主に１８０度引き剥がし粘着力と９０度引き剥がし粘着力とが測定されるもので、ローラを用いて粘着テープ・粘着シートを貼り付け、引張り試験機を用いて、引き剥がしを行うものである。この種の引き剥がし粘着力の測定には、ＪＩＳ Ｂ ７７２１に準拠する引張試験機（剥離試験機）が使用され、定速緊張型（振り子型）、定速伸張型（ロードセル型）がある。

塗料一般試験は、ＪＩＳ Ｋ ５４００の碁盤目法を利用するもので、碁盤目剥離評価と言われる塗膜に格子状の切り込みを入れ、その上に手動でテープを貼り付け、手動で剥離し、塗膜表面の初期の状態と剥がした後の状態を比較し評価するものであり、これらの方法で剥離試験を行っている。

これらの評価方法等による評価としては、基材フィルム上に転写層として少なくとも剥離層及び感熱性接着層が形成されている転写箔シートにおいて、基材フィルムからの転写層の剥離性をＪＩＳ Ｋ ６８５４の手法を用いて剥離強度の変化を測定して評価する、転写箔シートの剥離性及び破断性の評価方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。

また、ホログラムの接着性をテープ剥離試験で評価するものとして、最外層の表面に幅２ｍｍ間隔に５×５の升目となるように縦横それぞれ６本の切り込みを入れ、この上にセロテープ（登録商標）を貼り付け、９０度の角度で急激に剥離したときにテープ側に剥ぎ取られた画像保護層の破片の数を数えて評価する（例えば、特許文献２参照）ことが提案されている。

剥離強度を測定するために用いられている各種剥離試験機としては、積層材の剥離強度を測定するための剥離試験機として、例えば特開平５−２４９０２７号が知られている。また、耐摩耗性、耐熱性物質等で材料を被覆された板状の材料の剥離強さを定量的に測定する被覆材試験機として特許第２７００６６７号公報が知られている。

特開２００２−９０２７６号公報 特許第３７０７７４１号公報（段落０１２７）

ワックスピック試験は、ワックスの番手を上げていくと、例えば用紙に貼付した箔の場合、箔と用紙間の剥離は発生しないが、箔が用紙に付着したまま紙剥けするようになるため、密着性の確認がし難いという問題がある。

また、粘着テープ・粘着シート試験、塗料一般試験で行われる試験方法は、準備や試験に時間がかかることや、剥離試験を行う場合、手でテープを貼り付けることが多く、この場合、サンプルにテープを貼り付ける作業者によって、貼り付け度合いの強弱があり、その貼り付けたテープを引っ張る度合いが異なる作業者によって剥離されるため、剥離片の付着の度合いが異なり、評価が困難であり、箔等の貼付作業中に容易かつ安定して行うことは困難であった。

また、テープを一定に貼り付ける装置や剥離する装置も汎用のものでは大型のものが多く、製造現場で剥離試験を行うことは容易ではなかった。

また、剥離したテープの評価は、目視に頼ることが多く、定量的な評価を行うことが困難であった。

特許文献１に記載された剥離性の評価方法は、基材フィルムと転写層間の剥離強度は、ＪＩＳ６８５４の手法により測定した引張強度のグラフから簡易的に破断強度と剥離強度を得るものであり、主に転写時の箔切れ性と確実な転写を行うことを目的としているものである。

特許文献２に記載された剥離性の評価方法は、ＩＤカード表面に熱転写されたホログラムの接着性を評価するものであり、碁盤目剥離評価法を採用し、手動で行うものである。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、基材上の箔又は塗膜に対し、その密着性の評価を行うものであり、基材の特性に対応したテープをローラに貼り付け、基材上を一定条件で移動させることで剥離する基材上の箔又は塗膜をテープに付着させて評価する剥離試験機及び剥離性の評価方法を提供することにある。

本発明の剥離試験機は、基材上の箔又は塗膜の密着性を試験する剥離試験機であって、基台と、前記基台上に設けられた一軸ステージと、前記一軸ステージ上に設けられた基材固定治具と、前記一軸ステージ上に載置されたシャフトを通したローラと、前記基台上に設けられて、前記ローラに通したシャフトの回転とローラの転がり方向の移動を規制するガイドとを具備したことを特徴とする。

前記一軸ステージは、ステージ制御部とコントローラとで制御されるようにしてもよい。

前記一軸ステージ、前記ステージ制御部及び前記コントローラは、操作部に接続し、前記操作部は前記ステージ制御部及び前記コントローラで設定された前記一軸ステージの動作を、前記ステージ制御部及び前記コントローラを操作することなく前記一軸ステージを動作させるようにしてもよい。

前記シャフトを通したローラと前記一軸ステージは、前記シャフトを通したローラの自重が前記一軸ステージにかかるように設けられており、前記ローラの外周面には、粘着面を外側にしたテープの一端又は両端が固定され、前記基材を固定した基材固定治具を載置した一軸ステージを移動させることにより前記ローラが追従して同時に回転し、前記ローラの回転に伴って前記ローラに固定されたテープが前記基材上に貼り付けられ、次に基材上から剥離される動作をすることで基材上の箔又は塗膜が剥離してテープ側に付着するものである。

前記シャフトを通したローラは、軸受けとしてベアリング又はワンウェイクラッチを組み込んでいる。

前記シャフトを通したローラのローラ幅と前記一軸ステージの接触面を一定に保持しつつ、前記ローラ及びシャフトの素材又は形状を変更し、ローラとシャフトの重量を変化させるようにしてもよい。

本発明の剥離試験機を用いた剥離試験によって得られた基材上の箔又は塗膜のテープ剥離による剥離性の評価方法であって、前記基材の特性に対応してテープに付着した剥離片を画像処理部に接続された画像入力部で画像として取り込み、前記取り込んだ画像の画像処理をし、前記剥離片のみの画像を抽出して前記剥離片の面積を求め、剥離対象基材の全体面積に対する割合から剥離率を求め、剥離性の評価をすることを特徴とする。

本発明の剥離試験機によれば、基材に密着して貼り合わされた箔又は印刷などにより塗布された塗膜の特性に対応したテープをローラに貼り付け、基材上を一定条件で移動させることで基材から剥離する基材上の箔又は塗膜をテープに付着させることが可能となる。また、本発明の剥離率の評価方法によれば、テープに付着した剥離した基材上の箔又は塗膜を画像処理により剥離片の面積を求めることにより剥離率を算出でき、剥離試験の数値評価が可能になり、剥離試験が必要な様々な基材上の箔又は塗膜に適応することが可能となる。

以下に、本発明の実施の形態による剥離試験機及び剥離率の評価方法について、図面を用いて説明する。この実施の形態に係る剥離試験機は、基材上の箔又は塗膜の密着性を評価するために接着強度を試験するのに好適なものである。基材上の箔又は塗膜とは、例えば、転写層として少なくとも剥離層及び感熱性接着剤層が形成されている転写箔、好ましくはホログラムであり、又は該転写箔を基材に密着して貼り合わせたものや印刷などにより印刷又は塗布されて基材に形成された塗膜を言い、箔自体の剥離又は基材からの剥離等、一般に剥離という現象を起こす基材上の箔又は塗膜を対象とする。測定対象サンプルによって卓上型から大型まで可能である。

本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、剥離試験を行うサンプルの素材、密着性、大きさ、厚さ、種類などの特性によって、一軸ステージ、ローラの大きさ、重さ、速度、移動距離、軸受けの種類などを任意に設定可能である。また、テープとしては、セロテープ（登録商標）を用いるが、対象サンプルによって粘着強度を変化させたテープを選択することが可能である。

実際に剥離試験を行う前に、試験を行うサンプルの特性（素材、密着性、大きさ、厚さ、種類など）に基づく試験方法を決定するための予備試験を行う。まずサンプルを固定する一軸ステージ３の大きさ、移動速度を調整し、次にサンプルに適するローラを選定するためにローラの径、幅、重量を替えて試験をして最適なローラを設定し、テープを選定する。これらの予備試験の結果は、あらかじめ各サンプルの特性と共に記録してデータベースにしておくことで、サンプルの予備試験を省略することも可能である。

図１に本実施の形態の剥離試験機１の全体的な概略図を示す。基台２上の一軸ステージ３上に、シャフト６を通したローラ４を載置し、前記シャフト６はシャフトの回転とローラの転がる方向を規制するガイド７に載置し、ローラ４及びシャフト６の自重が一軸ステージ３にかかるようにしたものである。ガイド７はシャフトが回転しないようにシャフトの支持部分の幅を狭くしている。一軸ステージ３上にサンプルを固定するための固定治具１６を設ける。
一軸ステージ３の移動は電動又は手動のどちらでも良いが、本実施の形態においてはサンプルにかかる荷重が安定して一定となる電動式を用いた。

図２に本実施の形態の剥離試験機の制御系統の構成図を示す。一軸ステージ３は、ステージ制御部８とコントローラ９とで制御されており、ステージ制御部は、コントローラ９により各種パラメータ（ステージの位置、移動速度、移動距離）を設定し入力する。

また、一軸ステージ３、ステージ制御部８及びコントローラ９は、操作部１０と接続されており、操作部１０は、一軸ステージ３の原点、運転のボタン、試験方法を選択するスイッチ（一軸ステージの移動速度をあらかじめ何段階かに設定しておく）とモード切替スイッチ（一軸ステージの一方向の移動でテープの貼り付け・剥離を行う方法、又は電動ステージの往路でテープを貼り付け復路でテープを剥がす方法）で構成され、一軸ステージの移動・停止ボタン及び試験の種類を選択できるようになっており、コントローラ９によるパラメータ入力後は、操作部１０のみの操作で試験ができるようになっている。

また、一軸ステージ３は、サンプルに対してテープを貼り付けたり剥離したりする際でもサンプルが動くことのないように固定するサンプル固定治具１６を設けている。

また、シャフト６を通したローラ４は、ローラを回転させて移動させるか否かにより、軸受け５にベアリングやワンウェイクラッチなどを用いる。また、ローラ４やシャフト６の材質にアルミニウムやスチールなどを用いて、その肉付けを変化させることによって、ローラ４とシャフト６の自重を変化させることにより、サンプルによって貼り付け、剥離の度合いを変化させることができる。

図３は、一軸ステージ３を一方向に移動することで、サンプルに対してテープの貼り付け・剥離を行う方法を段階的に示した概略図である。

図３（ａ）は、ローラ４にテープ１１の粘着面を外側にし、テープ１１の両端１１ａ、１１ｂをローラ４に固定した状態である。テープの固定方法は、ローラにテープを固定する治具を設けるか、強力な粘着テープなどでローラに固定する。ローラ４に組み込まれる軸受けはベアリングを用いた。本実施の形態では、一軸ステージ３に固定されたサンプル基材１２に密着して貼り合わされている剥離対象サンプル１３に対して剥離試験を行うものであり、テープの幅は剥離対象サンプル１３より広くするのは当然である。

図３（ｂ）は、一軸ステージ３を移動させ、剥離対象サンプル１３上を指定速度で通過している状態である。

図３（ｃ）は、一軸ステージ３の移動が終了した図である。ローラ４に貼り付けたテープ１１が剥離対象サンプル１３を通ることにより、テープ１１に剥離片１４が付着している。

図４は、一軸ステージ往路で剥離対象サンプル１３にテープの貼り付けを行い、復路でテープを上方に剥離を行う方法を段階的に示した概略図である。図４（ａ）は、テープの後端１１ａのみをローラ４に固定する。ローラ４に組み込まれる軸受け５はベアリングを用いた。

図４（ｂ）は、一軸ステージ３を移動させ、剥離対象サンプル１３上を指定速度で通過している状態である。

図４（ｃ）は、一軸ステージ３の移動が終了した状態である。ローラ４にテープ１１の前端が固定されていないため、テープ１１はサンプル基材１２及び剥離対象サンプル１３に貼り付けられる。

図４（ｄ）は、一軸ステージ３復路で、一軸ステージ３を移動させ、剥離対象サンプル１３上を指定速度で通過している状態である。この間、一軸ステージ３の移動によってサンプル基材１２からテープ１１が剥離される。

図４（ｅ）は、一軸ステージ３をさらに移動させると、一軸ステージ３の移動により回転しているローラ４にテープの後端１１ａのみを固定したテープ１１により、サンプル基材１２及び剥離対象サンプル１３からテープ１１が上方に剥離される。

図４（ｆ）は、一軸ステージ３の移動が終了した図である。ローラ４にテープの後端１１ａのみを固定したテープ１１に剥離片１４が付着している。

図５は、一軸ステージ往路でテープの貼り付け、復路で水平方向に剥離を行う方法を段階的に示した概略図である。図５（ａ）は、テープ１１の後端１１ａのみをローラ４に固定する。ローラ４に組み込まれる軸受け５はワンウェイクラッチを用いた。

図５（ｂ）は、一軸ステージ３を移動させ、剥離対象サンプル１３上を指定速度で通過している状態である。

図５（ｃ）は、一軸ステージ３の移動が終了した状態である。ローラ４にテープ１１の前端が固定されていないため、テープ１１はサンプル基材１２及び剥離対象サンプル１３に貼り付けられる。

図５（ｄ）は、指定速度で復路移動中の状態であり、一軸ステージ３は移動するが、軸受け５はワンウェイクラッチを用いているので、ローラ４が転がることなく移動し、サンプル基材１２及び剥離対象サンプル１３からテープ１１が横方向に剥離される。

図５（ｅ）は、一軸ステージ３の移動が終了した状態である。ローラ４にテープの後端１１ａのみを固定したテープ１１に剥離片１４が付着している。

本実施の形態の剥離試験機は、ローラ４とシャフト６の全荷重が一軸ステージ３にかかる構造としているので、一軸ステージ３を動かすことでローラ４とシャフト６が回転しようとするが、シャフト６はガイド７によって回転と前後方向の移動が規制されているため、回転も移動もしない。ローラ４は、シャフト６の軸受け５にベアリングが用いられている場合には一軸ステージ３の動きに合わせて回転する。また、シャフト６の軸受け５にワンウェイクラッチが用いられている場合には一軸ステージ３上を回転せずに移動する。このように常に一定の荷重が一軸ステージ３に載置されたサンプル基材１２及び剥離対象サンプル１３にかかるようになっている。その結果、一定条件でのテープの貼り付け・剥離を容易に行うことが可能となる。

本実施の形態の剥離試験によって得られたサンプルの特性に対応したテープ剥離サンプルについて、基材への密着性を、画像処理を用いて評価する評価方法について説明する。

図６に本実施の形態の剥離率の評価方法を示す。図６（ａ）は、サンプル基材１２として用紙を用い、その上に剥離対象サンプル１３として銀箔が貼付された印刷物に、本実施の形態の剥離試験機によりテープ１１が貼り付けられた状態を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態から本剥離試験機によって剥離されたテープ１１のみを示すもので、剥離対象サンプル１３から剥離された剥離片１４としての銀箔粉が付着している状態を示す図である。

図７に、剥離対象サンプル１３から剥離され、テープ１１に付着した剥離片１４としての銀箔粉を、画像処理を用いて評価する方法を説明する。このようなサンプルの場合、剥離片とそれ以外の部分のコントラストを強調させるため、図７（ａ）に示すように黒紙１５にテープを貼り付けてから一定の条件でスキャンする。

図７（ｂ）は、一定の条件で画像入力部で画像として取り込んだ画像を示す。この画像をコンピュータで２階調化した画像が図７（ｃ）であり、剥離片１４が２５５階調、それ以外の部分が０階調となり、２５５階調の画素数を計数することで、剥離片の面積を求めることができる。その面積を剥離対象サンプル全体（本実施の形態における剥離対象サンプル１３）の面積と比較することで、剥離する割合を求めることができ、剥離率として評価に用いることが可能となる。

なお、サンプルによっては、明るさ、コントラストなどを一定の条件で画像処理を行い、２階調化によって適切に剥離片とそれ以外の部分とを分離できるよう事前に処理を行うことも有効である。

本実施の形態の剥離試験機の全体図である。 本実施の形態の剥離試験機の制御系統の構成図である。 １回のステージ移動でテープの貼り付け・剥離を行う方法を段階的に示した図である。 ステージ往路でテープの貼り付け、復路で上方に剥離を行う方法を段階的に示した図である。 ステージ往路でテープの貼り付け、復路で水平方向に剥離を行う方法を段階的に示した図である。 本実施の形態の剥離率の評価方法を示す図である。 本実施の形態の剥離率の評価方法を画像処理を用いて行う図を示す。

符号の説明

１ 剥離試験機
２ 基台
３ 一軸ステージ
４ ローラ
５ ベアリング又はワンウェイクラッチ
６ シャフト
７ ガイド
８ ステージ制御部
９ コントローラ
１０ 操作部
１１ テープ
１２ サンプル基材
１３ 剥離対象サンプル
１４ 剥離片
１５ 黒紙
１６ サンプル固定治具

Claims (7)

1. 基材上の箔又は塗膜の密着性を試験する剥離試験機であって、
   基台と、
   前記基台上に設けられた一軸ステージと、
   前記一軸ステージ上に設けられた基材固定治具と、
   前記一軸ステージ上に載置されたシャフトを通したローラと、
   前記基台上に設けられて、前記ローラに通したシャフトの回転とローラの転がり方向の移動を規制するガイドとを具備したことを特徴とする剥離試験機。
2. 前記一軸ステージは、ステージ制御部とコントローラとで制御される請求項１に記載の剥離試験機。
3. 前記一軸ステージ、前記ステージ制御部及び前記コントローラは、操作部に接続し、前記操作部は前記ステージ制御部及び前記コントローラで設定された前記一軸ステージの動作を、前記ステージ制御部及び前記コントローラを操作することなく前記一軸ステージを動作させる請求項２に記載の剥離試験機。
4. 前記シャフトを通したローラと前記一軸ステージは、前記シャフトを通したローラの自重が、前記一軸ステージにかかるように設けられており、前記ローラの外周面には、粘着面を外側にしたテープの一端又は両端が固定され、前記基材を固定した基材固定治具を載置した一軸ステージを移動させることにより、前記ローラが追従して同時に回転し、前記ローラの回転に伴って前記ローラに固定されたテープが、前記基材上に貼り付けられ、次に基材上から剥離される動作をすることで基材上の箔又は塗膜が剥離してテープ側に付着するものである請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の剥離試験機。
5. 前記シャフトを通したローラは、軸受けとしてベアリング又はワンウェイクラッチを組み込んだ請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の剥離試験機。
6. 前記シャフトを通したローラのローラ幅と前記一軸ステージの接触面を一定に保持しつつ、前記ローラ及びシャフトの素材又は形状を変更し、ローラとシャフトの重量を変化させる請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の剥離試験機。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の剥離試験機を用いた剥離試験によって得られた基材上の箔又は塗膜のテープ剥離による剥離性の評価方法であって、
   前記基材の特性に対応してテープに付着した剥離片を画像処理部に接続された画像入力部で画像として取り込み、前記取り込んだ画像の画像処理をし、前記剥離片のみの画像を抽出して前記剥離片の面積を求め、剥離対象基材の全体面積に対する割合から剥離率を求め、剥離性の評価をすることを特徴とする剥離性の評価方法。

Images