JP2019109202A - Method of evaluating crack followability of multilayer film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複層膜のひび割れ追従性を評価する方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating the crack followability of a multilayer film.
非特許文献1は、伸長形仕上塗材の総合的耐久性能に関する技術を開示する。具体的には、非特許文献1は、主材として伸長形仕上塗材の上にトップコートとして伸長形仕上塗料を塗った試験体を準備し、種々の環境に曝した後に、引張試験を行うことにより、伸長形仕上塗材の総合的耐久性能を確認した結果を示す。非特許文献1では、主材(中塗)とトップコート(上塗)とを有する複層塗膜の性能として伸び率性能(ひび割れ追従性)を用いる。非特許文献1は、複層塗膜のひび割れ追従性には、上塗が影響を及ぼすことを示唆する。特に、上塗の柔軟性が中塗の柔軟性に対して小さい場合に、中塗のみよりも小さいひび割れで複層塗膜のひび割れや上塗のひび割れが生じる可能性を指摘する。
Non-Patent
上記の非特許文献1は、要するに、複層塗膜の性能が上塗の性能の影響を受けるという定性的な関係を示すにとどまる。従って、当該分野においては、複層膜の性能を定量的に評価する方法が望まれていた。
The above-mentioned Non-patent
そこで、本発明は、複層膜のひび割れ追従性を定量的に評価する方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for quantitatively evaluating the crack followability of a multilayer film.
本発明の一形態は、基材上において高分子材料によって形成された第1膜部と、第1膜部上において高分子材料によって形成された第2膜部と、を有する複層膜のひび割れ追従性を評価する方法であって、第1膜部が有するひび割れ追従性(ZN)と複層膜に要求されるひび割れ追従性(ZX)とを比較し、ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)より小さい場合に、第1膜部に起因して複層膜がひび割れ追従性(ZX)を満足しないと判定し、又は、ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)より大きい場合に、第2判定ステップに移行する第1判定ステップと、ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)より大きいとき、複層膜が有するひび割れ追従性(ZF)とひび割れ追従性(ZN)とを比較し、ひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZN)より小さい場合に、第2膜部に起因してひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZX)を満足しないと判定し、又は、ひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZN)以上である場合に、ひび割れ追従性(ZF)はひび割れ追従性(ZX)を満足すると判定する第2判定ステップと、を有する。 One aspect of the present invention is a crack in a multilayer film having a first film portion formed of a polymer material on a base material and a second film portion formed of a polymer material on the first film portion. a method of evaluating the follow-up property, cracking trackability of the first film portion has (Z N) and cracking trackability required for the multi-layer film (Z X) and compares the cracking followability (Z N) It is judged that the multilayer film does not satisfy the crack followability (Z X ) due to the first film part when the crack followability (Z X ) is smaller, or the crack followability (Z N ) is cracked The first determination step to shift to the second determination step when larger than the followability (Z X ), and the crack followability possessed by the multilayer film when the crack followability (Z N ) is larger than the crack followability (Z X ) (Z F ) and crack followability (Z N ) Comparison, cracking followability (Z F) Gahibiware followability when (Z N) is less than, due to the second film portion Crack followability (Z F) Gahibiware followability when (Z X) does not satisfy the determined, or, in the case where crack followability (Z F) Gahibiware followability (Z N) or more, a second determination step of determining that cracking followability (Z F) is satisfactory cracking followability the (Z X) And.
この方法では、第1膜部が有するひび割れ追従性(ZN)と複層膜に要求されるひび割れ追従性(ZX)とを定量的に比較することにより、第1膜部に関する評価を行う。さらに、複層膜のひび割れ追従性(ZF)と第1膜部のひび割れ追従性(ZN)とを定量的に比較する。従って、複層膜のひび割れ追従性を定量的に評価することができる。 In this method, the first film portion is evaluated by quantitatively comparing the crack followability (Z N ) of the first film portion with the crack followability (Z X ) required of the multilayer film. . Furthermore, the crack followability (Z F ) of the multilayer film and the crack followability (Z N ) of the first film portion are compared quantitatively. Therefore, the crack followability of the multilayer film can be quantitatively evaluated.
一形態において、第2判定ステップは、ひび割れ追従性(ZN)を利用して、第2膜部に要求される伸び率(ETX)を得るステップと、第2膜部が有する伸び率(ET)を得るステップと、伸び率(ET)と伸び率(ETX)とを比較し、伸び率(ET)が伸び率(ETX)より小さい場合に、ひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZN)より小さいと判定し、又は、伸び率(ET)が伸び率(ETX)より大きい場合に、ひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZN)以上であると判定する第3判定ステップと、を有してもよい。 In one form, the second determination step uses the crack followability (Z N ) to obtain an elongation percentage (E TX ) required for the second film portion, and an elongation percentage of the second film portion ( obtaining a E T), compared elongation (E T) and elongation and (E TX), elongation (E T) is elongation (when E TX) is smaller than, crack follow-up property (Z F ) Is judged to be smaller than the crack followability (Z N ), or when the elongation rate (E T ) is larger than the elongation rate (E TX ), the crack followability (Z F ) is the crack followability (Z N ) And a third determination step of determining that the above is true.
この形態によれば、第2判定ステップにおけるひび割れ追従性(ZF)とひび割れ追従性(ZN)との比較を、良好且つ定量的に行うことができる。 According to this aspect, the crack followability (Z F ) and the crack followability (Z N ) in the second determination step can be compared favorably and quantitatively.
一形態において、複層膜のひび割れ追従性を評価する方法は、第1判定ステップの前に、前記第1膜部が有するひび割れ追従性(ZN)を測定によって得る第1測定ステップと、第1判定ステップにおいて、第1膜部に起因して複層膜がひび割れ追従性(ZX)を満たさないと判定されたとき、第1膜部を改修すると判定する第1改修判定ステップと、第2判定ステップにおいて、第2膜部に起因してひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZX)を満足しないと判定されたとき、第2膜部を改修すると判定する第2改修判定ステップと、をさらに有してもよい。 In one form, the method for evaluating the crack followability of a multilayer film includes a first measurement step of obtaining a crack followability (Z N ) of the first film portion by measurement before the first determination step; In the first determination step, when it is determined that the multilayer film does not satisfy the crack followability (Z X ) due to the first film portion, a first modification determination step of determining that the first film portion is to be repaired; The second modification determination that the second film portion is to be repaired when it is determined in the 2 determination step that the crack followability (Z F ) does not satisfy the crack followability (Z X ) due to the second film portion The method may further include the steps of
この形態によれば、複層膜に要求されるひび割れ追従性(ZF)を満足しない要因が、第1膜部であるか、第2膜部であるかを定量的に判断することができる。 According to this embodiment, it can be quantitatively determined whether the factor not satisfying the crack followability (Z F ) required for the multilayer film is the first film part or the second film part. .
一形態において、複層膜のひび割れ追従性を評価する方法は、第1判定ステップの前に、前記複層膜が有するひび割れ追従性(ZF)を設定する第1設定ステップをさらに有し、ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)より大きくなる条件を満たすまで、第1設定ステップにおいて設定されるひび割れ追従性を変更しながら、第1設定ステップと第1判定ステップとを繰り返し、伸び率(ET)を得るステップでは、伸び率(ET)を伸び率(ETX)以上となる値に設定してもよい。 In one form, the method of evaluating the crack followability of the multilayer film further includes a first setting step of setting the crack followability (Z F ) of the multilayer film before the first determination step, The first setting step and the first determination step are performed while changing the crack followability set in the first setting step until the crack followability (Z N ) satisfies the condition that the crack followability (Z X ) is larger than the crack followability (Z X ). repetition, in the step of obtaining elongation rate (E T), may be set to a value that is a rate elongation elongation rate (E T) (E TX) above.
この形態によれば、複層膜に要求されるひび割れ追従性(ZF)を満足し得る第1膜部のひび割れ追従性(ZN)と、第2膜部の伸び率(ET)とを定量的に設定することができる。 According to this embodiment, the crack followability (Z N ) of the first film portion that can satisfy the crack followability (Z F ) required for the multilayer film, and the elongation rate (E T ) of the second film portion Can be set quantitatively.
一形態において、第1測定ステップでは、ナノインデンターを用いて得た実測値を利用して、第1膜部におけるひび割れ追従性(ZN)を得てもよい。ナノインデンターを用いた測定は、容易に行うことができる。従って、ひび割れ追従性(ZN)を簡易に得ることができる。 In one form, in the first measurement step, the crack followability (Z N ) in the first film portion may be obtained using an actual measurement value obtained using a nanoindenter. The measurement using a nanoindenter can be easily performed. Therefore, the crack followability (Z N ) can be easily obtained.
一形態において、第1測定ステップでは、第1膜部におけるひび割れ追従性(ZN)は、第1膜部の厚み(TN)が大きいほど大きくなるという関係と、ひび割れ追従性(ZN)と第1膜部の厚み(TN)との関係は、第1膜部の伸び率(EN)から得られる膜厚係数(ΔT)によって示されるという関係と、を利用して、ナノインデンターを用いて得た実測値を、ひび割れ追従性(ZN)に換算してもよい。この形態によれば、ナノインデンターにより得た実測値を用いてひび割れ追従性(ZN)を好適に算出することができる。 In one embodiment, in the first measurement step, the crack followability (Z N ) in the first film portion is larger as the thickness (T N ) of the first film portion is larger, and the crack followability (Z N ) And the thickness (T N ) of the first film portion is expressed by a film thickness coefficient (Δ T ) obtained from the elongation percentage (E N ) of the first film portion, The measured value obtained using the indenter may be converted to the crack followability (Z N ). According to this aspect, the crack followability (Z N ) can be suitably calculated using the actual measurement value obtained by the nano indenter.
一形態において、第1測定ステップは、ナノインデンターを用いて第1膜部における実測値を得るステップと、実測値を伸び率(EN)に換算するステップと、伸び率(EN)を用いて、膜厚係数(ΔT)を得るステップと、第1膜部の厚み(TN)を得るステップと、膜厚係数(ΔT)及び第1膜部の厚み(TN)を利用して、ひび割れ追従性(ZN)を得るステップと、を有してもよい。これらのステップによれば、ナノインデンターにより得た実測値を利用してひび割れ追従性(ZN)を好適に導くことができる。 In one embodiment, the first measurement step includes the steps of obtaining a measured value in the first layer portion using a nano indenter, a step of converting the elongation ratio of the measured value (E N), the elongation rate (E N) Using the step of obtaining the film thickness coefficient (Δ T ), the step of obtaining the thickness (T N ) of the first film portion, and using the film thickness coefficient (Δ T ) and the thickness (T N ) of the first film portion And the step of obtaining the crack followability (Z N ). According to these steps, the crack followability (Z N ) can be suitably derived using the measured values obtained by the nano indenter.
本発明によれば、複層膜のひび割れ追従性を定量的に評価することが可能な方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method capable of quantitatively evaluating the crack followability of a multilayer film.
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
まず、本実施形態に係る複層膜のひび割れ追従性を評価する方法(以下、単に「評価方法」ともいう)によって評価される対象について説明する。そして、第1実施形態として、複層膜の改修工事に評価方法を適用する例を説明する。さらに、第2実施形態として、複層膜の設計に評価方法を適用する例を説明する。そして、いくつかの実験例1〜6を説明する。 First, an object to be evaluated by a method for evaluating the crack followability of the multilayer film according to the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as an “evaluation method”) will be described. Then, as the first embodiment, an example in which the evaluation method is applied to the repair work of the multilayer film will be described. Furthermore, as a second embodiment, an example in which the evaluation method is applied to the design of a multilayer film will be described. Then, several experimental examples 1 to 6 will be described.
本実施形態でいう「ひび割れ追従性」とは、以下の規格に示された試験方法に基づいて得られる数値である。当該規格によれば「ひび割れ追従性」とは、塗膜に貫通穴が生じた際の伸び量とする。ここでは、複層膜2に貫通穴が生じるか、上層膜4にひび割れ・穴が生じるまでの伸び量とした。ひび割れ追従性の評価値は、伸び量(mm)によって示される。
・日本建築学会、ポリマーセメント系塗膜防水工事施工指針(案)・同解説、参考資料2 ポリマーセメント系塗膜防水材の品質試験方法、4.ゼロスパンテンション伸び量試験。
The “crack followability” in the present embodiment is a numerical value obtained based on the test method described in the following standard. According to the said standard, "crack following property" is taken as the amount of elongation when a through-hole arises in a coating film. Here, the amount of elongation until a through hole is generated in the
・ Japan Architectural Institute, Polymer cement based waterproofing work construction guidelines (draft) ・ The same explanation,
<評価対象物>
複層膜のひび割れ追従性を評価する方法によって評価される対象は、建物に用いられる複層膜である。複層膜(例えば、塗膜)は、コンクリート、パネル等の下地を覆う。複層膜構造は、下層膜(例えば、中塗)と上層膜(例えば、上塗)とを有する。コンクリートやパネルの上に用いられる有機系塗膜は、下地のひび割れや接合部の挙動によりひび割れが生じることがある。ひび割れは、美観の低下や内部躯体の保護能力の低下、あるいは漏水を引き超す可能性を生むので、その発生を抑制する必要がある。そこで、外装塗膜や塗膜防水(複層膜)は、ひび割れ追従性の確保を目的とした仕上塗材などの0.1mm〜3mm程度の厚み及び柔軟性を有する中塗(下層膜)と、耐候性、美観性、耐汚染性を目的とした塗料により形成された0.03mm〜0.1mm程度の薄い上塗(上層膜)とを含む。
<Evaluation object>
The target evaluated by the method of evaluating the crack followability of a multilayer film is a multilayer film used in a building. A multilayer film (for example, a coating film) covers a base such as concrete, a panel or the like. The multilayer film structure has a lower layer film (eg, an intermediate coating) and an upper layer film (eg, an upper coating). Organic coating films used on concrete and panels may be cracked due to the cracking of the substrate and the behavior of joints. It is necessary to suppress the occurrence of cracking, as it causes a decrease in aesthetic appearance, a decrease in the ability to protect the inner casing, or a possibility of over-water leakage. Therefore, the outer coating film and the coating film waterproof (multilayer film) is a middle coating (lower layer film) having a thickness of about 0.1 mm to 3 mm and flexibility such as a finish coating material for the purpose of securing crack followability. It includes a thin top coat (upper layer film) of about 0.03 mm to 0.1 mm, which is formed of a paint for the purpose of weatherability, aesthetics and stain resistance.
図1は、複層膜のひび割れ追従性を評価する方法によって評価される対象であるサンプル1の断面を示す。サンプル1は、改修工事の対象となる建物の壁や床の一部を切り出したものである。サンプル1は、例えば、1辺の長さを1cm以上2cm以下とする平面視略正方形状をなしている。サンプル1は複層膜2を有する。複層膜2は、下層膜3(第1膜部)と、上層膜4(第2膜部)と、を有する。複層膜2は、下記の規格に示されている材料、及び、これらに類する材料によって形成され、建築資材として利用される高分子材料によって形成される。例えば、塗膜、シート等である。
・JIS―A―6909「建築用仕上塗材」。
・JIS―A―6021「建築用塗膜防水材」。
・JIS―K―5658「建築用耐候性上塗り塗料」。
・JASS(日本建築学会 建築工事標準仕様書:Japanese Architectural Standard Specification)―8「防水工事」。
FIG. 1 shows a cross section of a
-JIS-A-6909 "Finish for architectural coatings".
・ JIS-A-6021 "coating waterproofing material for building".
・ JIS-K-5658 "Weather-resistant top coat for construction".
-JASS (Architectural Construction Standard Building Construction Specifications: Japanese Architectural Standard Specification)-8 "waterproof construction".
下層膜3は、下地5(基材)上に形成される。上層膜4は、下層膜3上に形成される。サンプル1において、上層膜4は、下層膜3上における一部に設けられる。つまり、サンプル1においては、上層膜4の一部が下層膜3から剥がされる。この一部とは、例えば、平面視における下層膜3の面積の半分程度である。すなわち、複層膜2において、下層膜3の一部が露出する。下地5は、例えば、コンクリートによって形成される。
The
下層膜3の厚み(TN)は、複層膜2の積層方向における長さである。下層膜3の厚み(TN)は、例えば、0.25mm以上3.0mm以下であってもよい。下層膜3の厚み(TN)は、1.0mmであってもよい。上層膜4の厚み(TU)は、複層膜2の積層方向における長さである。上層膜4の厚み(TU)は、例えば、0.05mm以上0.1mm以下であってもよい。上層膜4の厚み(TU)は、0.1mmであってもよい。なお、厚み(TN),(TU)は上記の数値範囲に限定されない。
The thickness (T N ) of the
下層膜3には、以下の規格に示された塗材並びにこれらに類する塗材を適用してよい。
・JIS―A―6909「建築用仕上塗材」。
・JIS―A―6021「建築用塗膜防水材」。
・JIS−A−6916「建築用下地調整塗材」。
・ポリマーセメント系塗膜防水材。
The
-JIS-A-6909 "Finish for architectural coatings".
・ JIS-A-6021 "coating waterproofing material for building".
・ JIS-A-6916 "Base adjustment paint for construction".
-Polymer cement based waterproofing material.
上層膜4には、以下の規格に示された塗材及びこれに類する塗材を適用してよい。
・JIS―K―5658「建築用耐候性上塗り塗料」。
The
・ JIS-K-5658 "Weather-resistant top coat for construction".
<第1実施形態>
以下、複層膜のひび割れ追従性を評価する方法(以下「評価方法」ともいう)について説明する。ここでいう「評価」とは、複層膜2に対して所定のひび割れ追従性が要求されたとき、下層膜3のひび割れ追従性の影響を受けた複層膜2のひび割れ追従性が要求値を満足するか否かを判断することである。さらに、上層膜4のひび割れ追従性の影響を受けた複層膜2のひび割れ追従性が要求値を満足するか否かを判断することである。つまり、下層膜3及び上層膜4のひび割れ追従性に基づいて、複層膜2のひび割れ追従性が要求値を満足するか否かを定量的に判断する。また、「評価」とは、下層膜3及び上層膜4のひび割れ追従性が要求値を満足し得るものであるか否かを判断することともいえる。
First Embodiment
Hereinafter, a method for evaluating the crack followability of the multilayer film (hereinafter also referred to as “evaluation method”) will be described. Here, “evaluation” means that when the
いま、既設の建物の床や壁といった面に複層膜2が形成されていたとする。これらの複層膜2は、時間が経過するごとに劣化する。従って、定期的に劣化の度合いを確認すると共に、必要に応じて改修を行う。ここで、劣化の度合いは、ひび割れ追従性を用いて確認する。そして、複層膜2のひび割れ追従性が要求値を満たさないとき、改修が必要であると判定される。複層膜2のひび割れ追従性が要求値を満たさない場合、その要因としては以下の3つが想定できる。第1要因として、複層膜2の劣化が下層膜3のひび割れ追従性の劣化に起因することが挙げられる。第2要因として、複層膜2の劣化が上層膜4のひび割れ追従性の劣化に起因することが挙げられる。第3要因として、複層膜2の劣化が下層膜3及び上層膜4の両方のひび割れ追従性の劣化に起因することが挙げられる。
Now, it is assumed that the
また、ひび割れ追従性を評価するひび割れ追従性試験は専用の試験体が必要である。従って、既設の建物の床や壁にすでに施工された複層膜2のひび割れ評価することは、一般に困難である。
In addition, a crack followability test for evaluating the crack followability requires a dedicated test body. Therefore, it is generally difficult to evaluate the cracking of the
例えば、複層膜2の劣化の要因が上層膜4の劣化に起因するものである場合(第2要因)、改修は上層膜4のみ行えば、改修後の複層膜2は要求値を満たし得る。従って、複層膜2の劣化の要因が上層膜4又は下層膜3のいずれであるかを判別できれば、不要な改修作業を行う必要がなくなる。
For example, if the cause of deterioration of the
そこで、複層膜2の劣化の要因が上層膜4又は下層膜3のいずれであるかの判別に、複層膜のひび割れ追従性を評価する方法を適用する。
Therefore, in order to determine whether the cause of deterioration of the
図2は、複層膜2の劣化の要因が上層膜4又は下層膜3のいずれであるかを判別し、いずれの膜を改修すべきかの決定を支援するために、評価方法を用いる例を示すフロー図である。このフローは、要求値設定ステップ(ステップS1)と、下層膜ひび割れ追従性取得ステップ(ステップS10)(第1測定ステップ)と、第1評価ステップ(ステップS20)と、第1改修判定ステップ(ステップS21)と、第2評価ステップ(ステップS30)と、第2改修判定ステップ(ステップS34)、第3改修判定ステップ(ステップS35)と、を有する。
FIG. 2 shows an example of using an evaluation method to determine whether the cause of deterioration of the
〔要求値設定ステップ〕
ステップS1では、複層膜2に要求されるひび割れ追従性(ZX)を設定する。ひび割れ追従性(ZX)は、複層膜2が構成された建物の箇所、経過年数などに基づいて適宜設定される。また、ひび割れ追従性(ZX)は、実際の壁面で想定されるひび割れ幅に対して、安全率を見込んでもよい。これは、実際の壁面では、ひび割れ幅が一定でないこと、ひび割れ幅が変動し、繰り返しによる効果が生じること、温度に起因する複層膜2の物性値変動、複層膜2の施工誤差を考慮するためである。
[Required value setting step]
In step S1, the crack followability (Z X ) required for the
〔下層膜ひび割れ追従性取得ステップ〕
次に、ステップS10において、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)を得る。ステップS10は、ナノインデンターを用いて下層膜3を実測するステップS11と、媒介変数(NN)を得るステップS12と、伸び率(EN)を得るステップS13と、ひび割れ追従性の標準値(ZN0)を得るステップS14と、厚み(TN)を実測するステップS15と、膜厚係数(ΔT)を得るステップS16と、ひび割れ追従性(ZN)を得るステップS17と、を有する。
[Lower layer film crack followability acquisition step]
Next, in step S10, the crack followability (Z N ) of the
ステップS11では、まず、ナノインデンターを用いて下層膜3を実測する。具体的には、下層膜3に対して、圧子6(図1参照)を押し当てることにより、いくつかの実測値を得る。この実測値には、例えば、マルテンス硬さ(HM)、押し込みクリープ(CIT)、押し込み硬さ(HIT)、くぼみの弾性戻り変形仕事(Welast)などが挙げられる。そして、これら実測値を換算することにより、ひび割れ追従性(ZN)を得る。
In step S11, first, the
ここで、ナノインデンターとは、ナノインデンテーション試験に用いられる装置をいう。ナノインデンターに関する測定方法、及び材料パラメータは、以下の規格に準拠する。
・ISO14577−1「METallicmaterials−InstrumETted indETtation test for hardness and materials paramETers−」。
Here, a nano indenter refers to an apparatus used for a nano indentation test. The measurement method and material parameters of the nanoindenter conform to the following standards.
-ISO14577-1 "METallicmatics-InstrumETted indETtation test for hardness and materials paramETers-".
本実施形態では、ステップS11の結果として、下層膜3のマルテンス硬さ(HM)及び押込みクリープ(CIT)を得る。ナノインデンターによる実測は、バーコビッチ圧子である圧子6(図1参照)を、下層膜3の表面に押し当てる。この押し当てにあっては、圧子6を下層膜3に押し込む深さ(最大押し込み深さ)を制御する。さらに、下層膜3の測定にあっては、下層膜3の材料パラメータが下地5からの影響を受けないようにする。そのために、圧子6の最大押込み深さが厚み(TN)の1/6以下となるように、下層膜3における露出している領域から下地5に向けて圧子6を押し込む。
In the present embodiment, Martens hardness (HM) and indentation creep (C IT ) of the
ステップS12では、媒介変数(NN)を得る。具体的には、押込みクリープ(CIT)をマルテンス硬さ(HM)で除する。その結果として、媒介変数(NN=CIT/HM)を取得する。 At step S12, a parameter (N N ) is obtained. Specifically, indentation creep (C IT ) is divided by Martens hardness (HM). As a result, the parameter (N N = C IT / HM) is acquired.
ステップS13では、下層膜3の材料パラメータを利用して、下層膜3の伸び率(EN)を得る。具体的には、ステップS12で算出した媒介変数(NN)を利用して、伸び率(EN)を得る。式(1)に示されるように、媒介変数(NN)を独立変数とし、定数A1,B1,C1を係数として含む関数(f1)を利用して、伸び率(EN)を得る。
EN:下層膜の伸び率。
NN:媒介変数。
A1,B1,C1:係数。
In step S13, by using the material parameters of the
E N : Elongation rate of lower layer film.
N N : parameter.
A1, B1, C1: coefficients.
ステップS14では、下層膜3のひび割れ追従性の標準値(ZN0)を得る。ここで、下層膜3のひび割れ追従性の標準値(ZN0)とは、基準厚み(T0)を有する下層膜3のひび割れ追従性である。基準厚み(T0)とは、下層膜3に関する複層膜の積層方向における基準の寸法(厚み)である。
In step S14, a standard value (Z N0 ) of the crack followability of the
ステップS12で得た媒介変数(NN)を利用して、ひび割れ追従性(ZN0)を得る。具体的には、式(2)に示されるように、媒介変数(NN)を独立変数とし、定数A2,B2を係数として含む関数(f2)を利用して、ひび割れ追従性(ZN0)を得る。
ZN0:基準厚みである下層膜のひび割れ追従性。
NN:媒介変数。
A2,B2,C2:係数。
Crack tracking (Z N0 ) is obtained using the parameter (N N ) obtained in step S12. Specifically, as shown in the equation (2), the crack followability (Z N0 ) is made using a function (f 2 ) with the parameter (N N ) as an independent variable and the constants A 2 and
Z N0 : Crack followability of the lower layer film which is a standard thickness.
N N : parameter.
A2, B2, C2: coefficients.
ステップS15では、下層膜3の厚み(TN)を得る。具体的には、マイクロメーター又は顕微鏡による断面観察等により下層膜3の寸法を実測する。この結果として、厚み(TN)が得られる。下層膜3の厚みに関し、複数回の実測を行って、複数の値を得た場合には、当該複数の値のうち、最小値を厚み(TN)とする。
In step S15, the thickness (T N ) of the
ここで、本発明者の知見によれば、ひび割れ追従性(ZN)は厚み(TN)の影響を受ける。例えば、厚み(TN)が大きいほどひび割れ追従性(ZN)が大きくなる。そして、ひび割れ追従性(ZN)への厚み(TN)の影響度合いは、伸び率(EN)との相関を有する。すなわち、伸び率(EN)が大きいほど、影響度合いが大きくなる。そのため、伸び率(EN)と、厚み(TN)がひび割れ追従性(ZN)に及ぼす影響度合いとの相関関係を示す係数として、伸び率(EN)に基づく膜厚係数(ΔT)を導入する。そして、膜厚係数(ΔT)を利用して、厚み(TN)からひび割れ追従性(ZN)を得る。 Here, according to the findings of the present inventor, the crack followability (Z N ) is influenced by the thickness (T N ). For example, as the thickness (T N ) increases, the crack followability (Z N ) increases. And the influence degree of the thickness (T N ) on the crack followability (Z N ) has a correlation with the elongation rate (E N ). That is, as the elongation (E N) is large, the degree of influence is large. Therefore, elongation and (E N), the thickness (T N) as a coefficient showing a correlation between the Gahibiware followability (Z N) to exert influence level, thickness coefficient based on elongation (E N) (Δ T Introduce). Then, by utilizing the thickness factor (delta T), obtained thickness (T N) Karahibiware trackability the (Z N).
ステップS16では、ステップS13において得た伸び率(EN)を利用して膜厚係数(ΔT)を得る。具体的には、式(3)に示されるように、伸び率(EN)を独立変数とし、定数A3,B3を係数として含む関数(f3)を利用して、膜厚係数(ΔT)を得る。
ΔT:膜厚係数。
EN:下層膜の伸び率。
A3,B3:係数。
In step S16, obtaining a thickness factor (delta T) by using obtained elongation in step S13 the (E N). Specifically, as shown in equation (3), and elongation rate (E N) as independent variables, by utilizing the function (f 3) which includes a constant A3, B3 as a coefficient, thickness coefficient (delta T Get).
Δ T : Film thickness coefficient.
E N : Elongation rate of lower layer film.
A3, B3: coefficients.
ステップS17では、ステップS16において得た膜厚係数(ΔT)を利用して、ひび割れ追従性(ZN)を得る。具体的には、式(4)に示されるように、厚み(TN)を独立変数とし、ひび割れ追従性(ZN)を従属変数とすると共に、膜厚係数(ΔT)を比例係数として含む関数(f4)を利用して得る。
ZN:下層膜のひび割れ追従性。
ZN0:基準厚みである下層膜のひび割れ追従性。
TN:下層膜の厚み。
ΔT:膜厚係数。
T0:基準厚み(1mm)。
In step S17, crack followability (Z N ) is obtained using the film thickness coefficient (Δ T ) obtained in step S16. Specifically, as shown in the equation (4), the thickness (T N ) is an independent variable, the crack followability (Z N ) is a dependent variable, and the film thickness coefficient (Δ T ) is a proportional coefficient. Obtained using the function (f 4 ) that contains
Z N : Crack followability of lower layer film.
Z N0 : Crack followability of the lower layer film which is a standard thickness.
T N : Thickness of lower layer film.
Δ T : Film thickness coefficient.
T 0 : Reference thickness (1 mm).
以上のステップS10により、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)を得る。
The crack followability (Z N ) of the
〔第1判定ステップ〕
第1判定ステップ(ステップS20)では、ひび割れ追従性(ZX)とひび割れ追従性(ZN)とを比較する。具体的には、ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)より大きいか否かを判断する。ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)より小さいとき(ステップS20:NO)、第1改修判定ステップ(ステップS21)に移行する。ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)より大きいとき(ステップS20:YES)、第2判定ステップ(ステップS30)に移行する。
[First determination step]
In the first determination step (step S20), the crack followability (Z X ) and the crack followability (Z N ) are compared. Specifically, it is determined whether the crack followability (Z N ) is larger than the crack followability (Z X ). When the crack followability (Z N ) is smaller than the crack followability (Z X ) (step S20: NO), the process proceeds to the first modification determination step (step S21). When the crack followability (Z N ) is larger than the crack followability (Z X ) (step S20: YES), the process proceeds to the second determination step (step S30).
〔第1改修判定ステップ〕
ステップS21では、ステップS20の結果に基づいて、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZX)を満足しない要因が、下層膜3の劣化にあると判断する。従って、改修工事にあっては、下層膜3を補修すべきであると判断する。この場合には、下層膜3は上層膜4の下にあるので、結果的に下層膜3及び上層膜4を改修する。
[First Modification Determination Step]
In step S21, based on the result of step S20, it is determined that deterioration of the
〔第2判定ステップ〕
ステップS30では、ひび割れ追従性(ZF)とひび割れ追従性(ZN)とを比較する。つまり、ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)を満足するにも関わらず、ひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZX)を満足しないということは、その要因が上層膜4の劣化にあると定性的に推定できる。ステップS30は、ひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZX)を満足しない要因が上層膜4の劣化であることを定量的に判断する。この判断にあっては、ひび割れ追従性(ZF)とひび割れ追従性(ZN)とを直接に比較せず、別の評価値を用いて間接的な比較を行う。
[Second determination step]
In step S30, the crack followability (Z F ) and the crack followability (Z N ) are compared. In other words, despite the satisfactory cracking followability (Z N) Gahibiware trackability the (Z X), it is that it does not satisfy the crack follow-up property (Z F) Gahibiware followability (Z X), its source It can be qualitatively estimated that the
具体的には、上層膜4の伸び率(ET)と上層膜4に要求される伸び率(ETX)とを比較する。ここで伸び率とは、引張試験における初期状態の長さと破断時の長さと差分と、初期状態の長さとの比率である。また、要求される伸び率(ETX)とは、上層膜4を下層膜3上に形成したとき、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)を損なわない最も小さい値をいう。つまり、上層膜4の伸び率(ET)が要求される伸び率(ETX)より大きければ、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)を損なわない。
Specifically, the elongation rate (E T ) of the
まず、要求される伸び率(ETX)を得る(ステップS31)。伸び率(ETX)は、例えば、式(5)により得る。式(5)に示されるように、伸び率(ETX)は、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)を独立変数とし、伸び率(ETX)を従属変数とする一次関数である。なお、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)から伸び率(ETX)を得る式は、下記式(5)に限定されない。
ETX:要求される伸び率。
ZN:下層膜のひび割れ追従性。
A5,B5:係数。
First, the required elongation rate (E TX ) is obtained (step S31). The elongation rate (E TX ) is obtained, for example, by equation (5). As shown in the equation (5), the elongation (E TX ) is a linear function having the crack followability (Z N ) of the
E TX : Required growth rate.
Z N : Crack followability of lower layer film.
A5, B5: coefficients.
次に、上層膜4の伸び率(ET)を得る(ステップS32)。上層膜4の伸び率(ET)も、下層膜3のひび割れ追従性(ZF)と同様に、ナノインデンターを用いて得てもよい。例えば、上層膜4を複層膜2から分離し、上層膜4のみをステップS11のように、ナノインデンターを用いて押し込みクリープ(CIT)とマルテンス硬さ(HM)とを得る。次に、ナノインデンター物性値(NN=CIT/HM)を得る。そして、ナノインデンター物性値(NN)を式(6)に代入することにより、上層膜4の伸び率(ET)を得る。
ET:上層膜の伸び率。
NN:媒介変数。
A6,B6:係数。
Next, the elongation percentage (E T ) of the
E T : Elongation rate of upper layer film.
N N : parameter.
A6, B6: coefficients.
次に、伸び率(ET)と伸び率(ETX)とを比較する(ステップS33:第3判定ステップ)。伸び率(ET)が伸び率(ETX)より小さいとき、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)が下層膜3のひび割れ追従性(ZN)より小さくなる。この場合には、第2改修判定ステップ(ステップS34)に移行する。一方、伸び率(ET)が伸び率(ETX)より大きいとき、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)が下層膜3のひび割れ追従性(ZN)より大きくなる。この場合には、第3改修判定ステップ(ステップS35)に移行する。
Next, the expansion rate (E T ) and the expansion rate (E TX ) are compared (step S33: third determination step). When the elongation percentage (E T ) is smaller than the elongation percentage (E TX ), the crack followability (Z F ) of the
〔第2改修判定ステップ〕
ステップS34では、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZX)を満足しない要因が、上層膜4の劣化にあると判断する。従って、改修工事にあっては、上層膜4を補修すべきであると判断する。この場合には、上層膜4を剥がし、下層膜3はそのまま維持する。そして、下層膜3上に新たな上層膜4を形成する。または、複層膜2を剥がし、下地5の上に新たに複層膜2を形成してもよい。
[Second Modification Determination Step]
In step S34, it is determined that the
〔第3改修判定ステップ〕
ステップS35では、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)はひび割れ追従性(ZX)を満足すると判断する。従って、この場合には、改修の必要はない。
[Third Modification Determination Step]
In step S35, it is determined that the crack followability (Z F ) of the
この方法によれば、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)を定量的に評価することができる。また、この方法によれば、ステップS30におけるひび割れ追従性(ZF)と下層膜3のひび割れ追従性(ZN)との比較を、良好且つ定量的に行うことができる。さらに、この方法によれば、複層膜2に要求されるひび割れ追従性(ZF)を満足しない要因が、下層膜3であるか、上層膜4であるかを定量的に判断することができる。
According to this method, the crack followability (Z F ) of the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態として、複層膜の設計に評価方法を適用する例を説明する。つまり、評価方法を適用して、複層膜2に要求されるひび割れ追従性(ZX)を満足することが可能な、下層膜3及び上層膜4の構成を決定する。具体的には、下層膜3の材料及び厚み、上層膜4の材料を決定する。
Second Embodiment
Next, as a second embodiment, an example in which the evaluation method is applied to the design of a multilayer film will be described. That is, the evaluation method is applied to determine the configurations of the
換言すると、下層膜3(中塗)と上層膜4(上塗)とを有する複層膜2(有機系複層塗膜)について、追従させたいひび割れ幅に対して、それを十分に満たす下層膜3の設計プロセスと、下層膜3のひび割れ追従性を低下させない上層膜4の選定プロセスと、により、ひび割れ追従性の高い複層膜2を合理的(定量的)に設計する。
In other words, for the multilayer film 2 (organic multilayer coating film) having the lower layer film 3 (intermediate coating) and the upper layer film 4 (upper coating), the
例えば、下層膜3の構成を決定するには、まず、下層膜3の材料及び厚みを仮定する。次に、仮定した材料及び厚みに基づいて、ひび割れ追従性を得る。そして、ひび割れ追従性が複層膜2に要求されるひび割れ追従性を満足し得るものであるか否かを判定する。複層膜のひび割れ追従性の評価方法は、仮定条件に基づくひび割れ追従性が、要求されるひび割れ追従性を満足し得るものであるか否かを判別する。従って、下層膜3の構成の仮定と、その仮定に基づく判定と、を繰り返すことにより、要求されるひび割れ追従性を有する複層膜2を定量的に設計できる。
For example, in order to determine the configuration of the
図3は、複層膜の設計に評価方法を適用する例を示すフロー図である。このフローは、ひび割れ追従性設定ステップ(ステップS1)と、第1設定ステップ(ステップS10A)と、第1判定ステップ(ステップS20A)と、第2判定ステップ(ステップS30A)と、を有する。以下、ステップS10A,S20A,S30Aについて説明する。 FIG. 3 is a flow chart showing an example of applying the evaluation method to the design of a multilayer film. This flow has a crack tracking property setting step (step S1), a first setting step (step S10A), a first determination step (step S20A), and a second determination step (step S30A). Hereinafter, steps S10A, S20A, and S30A will be described.
ステップS10Aでは、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)を得る。ステップS10Aは、材料を選択するステップS18と、伸び率(EN)を得るステップS13Aと、厚みを設定するステップS15Aと、膜厚係数(ΔT)を得るステップS16と、ひび割れ追従性(ZN)を得るステップS17と、を有する。
In step S10A, the crack followability (Z N ) of the
ステップS18において、下層膜3を構成する材料を選択する。材料は、固有の伸び率(EN)を有するので、材料の選択により、伸び率(EN)を得る(ステップS13A)。次に、ステップS15Aにおいて、下層膜3の厚み(TN)を設定する。次に、ステップS16において、膜厚係数(ΔT)を得ると共にステップS17においてひび割れ追従性(ZF)を得る。
In step S18, the material forming the
つまり、第1実施形態では、下層膜3の伸び率(EN)及び厚み(TN)を実測して得た。一方、第2実施形態では、下層膜3の伸び率(EN)及び厚み(TN)を設計値とし、設計者が適宜設定する点で、第1実施形態と相違する。従って、伸び率(EN)及び厚み(TN)を利用して膜厚係数(ΔT)及びひび割れ追従性(ZN)を得るステップS16,S17は、第1実施形態及び第2実施形態で共通である。 That is, in the first embodiment, obtained by measuring the elongation of the lower film 3 (E N) and the thickness (T N). On the other hand, in the second embodiment, the elongation of the lower film 3 (E N) and the thickness (T N) as the designed value, the designer in that appropriately setting differs from the first embodiment. Therefore, steps S16 and S17 of obtaining the film thickness coefficient (Δ T ) and the crack followability (Z N ) using the elongation percentage (E N ) and the thickness (T N ) are the first embodiment and the second embodiment. In common.
ところで、ステップS13A,S16,S17では、材料が新規なものである場合を想定する。ここでいう「新規」とは、材料の特性が時間の経過や周囲環境の影響によって変化していないことをいう。ステップS10Aでは、施工時点だけではなく、劣化を考慮してひび割れ追従性(ZN)を設定してもよい。すなわち、下層膜3の材料及び厚みを、劣化していない材料特性に基づいて設定するとともに、劣化後の材料特性に基づいて設定する。この構成によれば、所定期間経過後においても、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)がひび割れ追従性(ZX)を満足させることが可能となる。
By the way, in steps S13A, S16 and S17, it is assumed that the material is new. Here, "new" means that the property of the material has not changed due to the passage of time or the influence of the surrounding environment. In step S10A, the crack followability (Z N ) may be set in consideration of deterioration as well as at the time of construction. That is, the material and thickness of the
ステップS20Aでは、ステップS10Aで得たひび割れ追従性(ZF)が、要求されるひび割れ追従性(ZX)を満足するか否かを判定する。つまり、ステップS20Aでは、ひび割れ追従性(ZX)とひび割れ追従性(ZN)とを比較する。具体的には、ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)以上であるか否かを判断する。ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)より小さいとき(S20A:NO)は、仮定した下層膜3の設計条件が妥当でないことを示す。従って、再びステップS10Aに戻り、別の材料、厚み等を設定する。一方、ひび割れ追従性(ZN)がひび割れ追従性(ZX)より大きいときは(S20A:YES)、仮定した下層膜3の設計条件が妥当であることを示す。従って、上層膜4を設計するステップS30Aへ移行する。
In step S20A, it is determined whether the crack followability (Z F ) obtained in step S10A satisfies the required crack followability (Z X ). That is, in step S20A, the crack followability (Z X ) and the crack followability (Z N ) are compared. Specifically, it is determined whether the crack followability (Z N ) is equal to or more than the crack followability (Z X ). When the crack followability (Z N ) is smaller than the crack followability (Z X ) (S20A: NO), it indicates that the assumed design condition of the
上記のように、ステップS10AとステップS20Aとは、ステップS20Aの結果がYESとなるまで、ステップS10Aにおいて設計条件を変更しながら繰り返し行われる。 As described above, steps S10A and S20A are repeatedly performed while changing the design conditions in step S10A until the result of step S20A is YES.
〔第2判定ステップ〕
ステップS30Aでは、上層膜4の伸び率(ET)と上層膜4に要求される伸び率(ETX)とを比較する。まず、式(5)を用いて要求される伸び率(ETX)を得る(ステップS31)。
[Second determination step]
In step S30A, the elongation rate (E T ) of the
次に、上層膜4の伸び率(ET)を設定する(ステップS32A)。具体的には、上層膜4を構成する材料を選択する。材料の選択により、伸び率(ET)を得る。ここで、材料の選択(つまり伸び率(ET)の選択)にあっては、上記要求される伸び率(ETX)以上の値となる材料を選択する。なお、伸び率(ET)の設定にあたっては、下層膜3と同様に、劣化を考慮した設定を行ってもよい。
Next, the elongation percentage (E T ) of the
次に、伸び率(ET)と伸び率(ETX)とを比較する(ステップS33)。ステップS33において、伸び率(ET)は伸び率(ETX)以上となる値に設定しているので、このステップS33では判定の結果はYESとなる。以上のステップS20A,S30Aにより、複層膜2に要求されるひび割れ追従性(ZX)を満足する下層膜3の材料及び厚みと、上層膜4の材料が選択される。
Then compared elongation (E T) and elongation and (E TX) (step S33). Since the expansion rate (E T ) is set to a value that is equal to or higher than the expansion rate (E TX ) in step S33, the determination result in this step S33 is YES. By the above steps S20A and S30A, the material and thickness of the
ところで、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)は、下層膜3(中塗)のひび割れ追従性(ZN)によって確保されることが参考文献1には示されている。下層膜3のひび割れ追従性(ZN)は、一般に、下層膜3を形成する材料の伸び率(EN)と厚み(TN)との影響を受ける。従って、伸び率(EN)と厚み(TN)との相互作用を考慮して、ひび割れ追従性を評価する必要がある。そこで、本実施形態に係る評価方法は、下層膜3の伸び率(EN)と厚み(TN)とに基づいて、下層膜3のひび割れ追従性の定量的な設計を可能とする。
参考文献1:阿知波政史 他、「アクリルゴムポリマーセメント系塗膜防水材のひび割れ追従性に関する検討」、日本建築学会学術講演梗概集、日本、日本建築学会、1996年9月、925〜926ページ。
Incidentally, it is shown in
Reference 1: Masafumi Achnami et al., "Study on crack followability of acrylic rubber polymer cement-based film waterproofing material", Abstracts of Annual Conference of Architectural Institute of Japan, Japan Architectural Institute of Japan, September, 1996, pp. 925-926.
さらに、下層膜3(中塗)及び上層膜4(上塗)は、日射や熱などにより劣化するので、柔軟性が低下する。柔軟性が低下すると、ひび割れ追従性も低下することが参考文献2には示されている。
参考文献2:瓦家正英 他、「塗膜の光劣化に関する研究」、色材、日本、2000年、594〜600ページ。
Furthermore, since the lower layer film 3 (middle coat) and the upper layer film 4 (upper coat) are deteriorated by solar radiation, heat or the like, the flexibility is reduced. It is shown in
Reference 2: Kawahara Masahide et al., "Study on photodeterioration of coating film", Color material, Japan, pp. 594-600, 2000.
一方、ひび割れ追従性試験は、一般に初期状態で行われ、劣化の影響を考慮していない。促進耐候性試験機などを用いて複層膜2を劣化させてひび割れ追従性を評価する場合、上層膜4の材料、下層膜3の材料、下層膜3の厚み(TN)といった複数のパラメータがあるので、多数の組み合わせによる試験を要する。ひび割れ追従性は、破壊試験であるので、多数の試験用サンプルを準備する必要が生じる。そこで、本実施形態の評価方法にあっては、下層膜3及び上層膜4の単体での劣化試験を行う。そして、それぞれにおける伸び率(EN)(ET)を事前に評価することにより、劣化の性能変化を考慮したひび割れ追従性の設計を可能とする。
On the other hand, the crack followability test is generally performed in the initial state, and does not take into consideration the influence of deterioration. When the
また、ひび割れ追従性に関する技術として、特許文献1、2が知られている。
特許文献1:特開平9−177259号公報。
特許文献2:特開2005−35827号公報。
Moreover,
Patent document 1: Unexamined-Japanese-Patent No. 9-177259.
Patent document 2: Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-35827.
特許文献1では、下側の防水層の伸び率を上側の防水層の伸び率よりも50%以上大きくする。この設計により、高いひび割れ追従性を確保し、表面の強靭性及び耐外傷性とを確保する。特許文献1における実施例3は、ひび割れ追従性が下側4.5mm、上側1.5mm、複層3.6mmである例を開示する。この実施例3では、下側の防水層が有するひび割れ追従性が上側の防水層の影響によって、全体(複層膜)として小さくなっている。
In
特許文献2では、中塗をひび割れ追従性が0.5mm以上である柔軟塗膜とし、上塗をひび割れ追従性が0.2mm以下である硬質塗膜とする。そして、下地が0.2mm程度変動すると上塗塗膜にひび割れが生じ、下地のひび割れを検出する。これは、上塗が硬質であるために、中塗の本来のひび割れ追従性より小さい値において、塗膜の破壊が生じているためである。一方、複合塗膜は、耐候性が高い上塗によって、耐候性が低い中塗を保護する。そうすると、上塗にひび割れが生じると、中塗の急激な劣化が生じて、ひび割れが発生する。従って、上塗にはひび割れを生じさせないようにする必要がある。さらに、特許文献2では、下地に0.2mmのひび割れが発生した際に、上塗にひび割れを発生させる。従って、下地に0.5mmのひび割れが発生した際に、上塗にひび割れを生じさせないような複層塗膜の設計を意図していない。
In
これらの先行技術に対して、第2実施形態に係る複層膜のひび割れ追従性を評価する方法は、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)を定量的に評価することができる。また、この方法によれば、ステップS30Aにおけるひび割れ追従性(ZF)と下層膜3のひび割れ追従性(ZN)との比較を、良好且つ定量的に行うことができる。さらに、この方法によれば、複層膜に要求されるひび割れ追従性(ZF)を満足し得る下層膜3のひび割れ追従性(ZN)と、上層膜4の伸び率(ET)とを定量的に設定することができる。
With respect to these prior arts, the method for evaluating the crack followability of the multilayer film according to the second embodiment can quantitatively evaluate the crack followability (Z F ) of the
<実施例>
上述のとおり、評価方法を用いた複層膜2の設計方法は、初期状態での下層膜3の伸び率(EN)、下層膜3の厚み(TN)、上層膜4の伸び率(ET)による複層膜2のひび割れ追従性(ZF)だけではなく、劣化後の下層膜3の伸び率(EN’)、上層膜4の伸び率(ET’)を事前に促進劣化試験などで評価しておくことにより、劣化を考慮した複層膜2のひび割れ追従性(ZF’)を評価してもよい。以下、劣化を考慮した設計方法の実施例を示す。なお、以下の例においては、具体的な数値を示しながら説明するが、実施形態に係る評価方法はそれらの具体的な数値に限定されない。
<Example>
As described above, the design method of
いま、下層膜を強制的に80℃1000時間加熱劣化処理した場合、上層膜を促進耐候性試験1000時間処理した場合を劣化状態と仮定する。 Now, when the lower layer film is forcibly heat-deteriorated at 80 ° C. for 1000 hours, the case where the upper layer film is treated for 1000 hours for accelerated weathering test is assumed to be a deteriorated state.
そして、複層膜2に要求されるひび割れ追従性(ZX)は、1.3mmである。また、下層膜3の厚み(TN)は、1mmである。下層膜3の材料が図4の表における試験体1Eと同じである。そうすると、下層膜3の初期伸び率(EN)は296%である。そして、下層膜3の劣化後(80℃、1000時間熱劣化)の伸び率(EN’)は257%(試験体2L)である。
And, the crack followability (Z x ) required for the
上記伸び率(EN),(EN’)と式(2)よれば、初期状態におけるひび割れ追従性(ZN0)(標準厚み1mm)が1.54mmである。また、劣化状態におけるひび割れ追従性(ZN0’)(標準厚み1mm)が1.38mmである。続いて、式(4)に上記のひび割れ追従性(ZN0)(ZN0’)と、厚み(TN)と、を代入する。その結果、実際の厚み(TN)における下層膜3のひび割れ追従性(ZN)は、初期状態で1.58mmである。また、実際の厚み(TN)における下層膜3のひび割れ追従性(ZN’)は、劣化状態で1.34mmである。
The elongation (E N), according equation (2) and (E N '), cracking trackability in the initial state (Z N0) (standard thickness 1mm) is 1.54 mm. In addition, the crack followability (Z N0 ′) (
ステップS20Aに規定された比較を行うと、初期状態及び劣化状態の共に、判定式(ZX<ZN)を満足する。
初期状態:ZX(1.3)<ZN(1.54)。
劣化状態:ZX(1.3)<ZN(1.38)。
When the comparison defined in step S20A is performed, both the initial state and the deterioration state satisfy the judgment formula (Z X <Z N ).
Initial state: Z X (1.3) <Z N (1.54).
Deterioration state: Z X (1.3) <Z N (1.38).
次に、ステップS31において、式(5)に基づく要求される上層膜4の伸び率(ET),(ET’)を得る。式(5)にひび割れ追従性(ZN=1.54),(ZN=1.38)をそれぞれ代入する。その結果、初期状態における要求される上層膜4の伸び率(ETX)は、55.3%である。また、劣化状態における要求される上層膜4の伸び率(ETX’)は、49.7%である。
Next, in step S31, the required elongation rates (E T ) and (E T ′) of the
促進劣化1000時間後も複層膜2がひび割れ追従性(ZX)を確保できる材料を選定する。つまり、ET>ETXかつET’>ETX’を満足する材料を選定する。
A material is selected from which the
例えば、上層膜4の材料として「ふっ素b」(図10の表を参照)を選択したとする。ふっ素bは、初期状態の伸び率(ET)が167%(試験体5K)であり、ET>ETXを満足する。一方、ふっ素bは、劣化状態の伸び率(ET’)が46%(試験体5N)である。この数値は、ET’>ETX’を満足しない。従って、上層膜4の材料としてふっ素bは適当でない。
For example, it is assumed that “fluorine b” (see the table of FIG. 10) is selected as the material of the
また、例えば、上層膜4の材料として「ウレタンb」(図10の表を参照)を選択したとする。ウレタンbは、初期状態の伸び率(ET)が101%(試験体5I)であり、ET>ETXを満足する。さらに、ウレタンbは、劣化状態の伸び率(ET’)も69%(試験体5M)であり、ET’>ETX’を満足する。従って、劣化を考慮した複層膜2の設計において、上層膜4の材料としてウレタンbは適していることがわかる。
Further, for example, it is assumed that “urethane b” (see the table of FIG. 10) is selected as the material of the
以下、上述したいくつかのステップに対応する実験例1〜6を説明する。つまり、実験例1〜6は、上述のステップにおける評価の妥当性を実験により確認するものである。 Hereinafter, experimental examples 1 to 6 corresponding to the above-described several steps will be described. That is, Experimental Examples 1 to 6 confirm the validity of the evaluation in the above-described steps by experiments.
<実験例1>
実験例1では、式(1)の妥当性を確認した。換言すると、実験例1では、ナノインデンターによる実測値から伸び率(EN)を計算する方法の妥当性を確認した。つまり実験例1は、実施形態におけるステップS11,S12,S13に対応する。実験例1では、試験体1A〜1Lを準備した。そして、試験体1A〜1Fは、下記のとおり、互いに異なる材料により構成した。
試験体1A:JIS−A−6909可とう形改修塗材E。
試験体1B:JIS−A−6909可とう形改修塗材E。
試験体1C:JIS−A−6909可とう形改修塗材RE。
試験体1D:JIS−A−6909防水形複層塗材E。
試験体1F:JIS−A−6021外壁用アクリルゴム系。
Experimental Example 1
In Experimental Example 1, the validity of the equation (1) was confirmed. In other words, in Example 1, to confirm the validity of the method of calculating elongation ratio from the measured values by Nano Indenter the (E N). In other words, Experimental Example 1 corresponds to steps S11, S12, and S13 in the embodiment. In Experimental Example 1,
さらに、試験体1Dに対して加熱劣化処理を行って試験体1G〜1Iを準備した。また、試験体1Eに対して加熱劣化処理を行って試験体1J〜1Lを準備した。加熱劣化処理は、所定の温度(60℃、80℃、100℃)の環境に1000時間放置するものである。図4に示される表は、試験体の番号、材質、状態と、いくつかの実測値及び計算値をまとめたものである。
Furthermore, heat degradation processing was performed with respect to test
実験例1では、それぞれの試験体1A〜1Lについて、実測値として伸び率(EN)及び実測値から算出されたナノインデンター物性値(NN)を得た。伸び率(EN)は、JIS−A6909の7.29に規定される伸び試験に基づいた。具体的には、離型剤を塗布した塩化ビニル板またはガラス板に、乾燥厚みが1mmとなるように下層膜3を均一に塗り付けた。そして、試験体を50℃の環境下で3日間乾燥養生し、20℃、60%RHの条件下で7日以上養生して試験体を作成した。養生後に塗膜を剥がし、ダンベル状の2号型を打ち抜き試験体を完成させた。そして、試験体1A〜1Lのそれぞれについて、標点間距離を20mmとし、20℃の条件で1分間に50mmの引張速度で引張試験を行い、破断したときの標点間距離から、伸び率(EN)を得た。
In Experimental Example 1, the nanoindenter physical property value (N N ) calculated from the elongation percentage (E N ) and the actual measurement value was obtained as the actual measurement value for each of the
また、ナノインデンター物性値(NN)のための実測値は、マルテンス硬さ(HM)及び押し込みクリープ(CIT)とした。ナノインデンター物性値(NN)は、実施形態における媒介変数(NN)に対応する。さらに、実験例1では、ナノインデンター物性値(NN)は、押し込みクリープ(CIT)とマルテンス硬さ(HM)との比(CIT/HM)である。 The measured values for the nano indenter physical property value (N N ) were Martens hardness (HM) and indentation creep (C IT ). The nanoindenter physical property value (N N ) corresponds to the parameter (N N ) in the embodiment. Furthermore, in Experimental Example 1, the nanoindenter physical property value (N N ) is a ratio (C IT / HM) of indentation creep (C IT ) to Martens hardness (HM).
実験例1において、第1のナノインデンター物性値(NN)を伸び率(EN)に変換する変換式として、式(7)を用いた。式(7)は、第1実施形態において示した式(1)に対応する。
図5は、横軸に伸び率(EN)の計算値を示す。計算値は、式(7)に基づく値である。縦軸には、試験体1A〜1Lの伸び率(EN)の実測値を示す。図5において、黒塗りひし形で示されるプロットP5aは、初期状態における伸び率(EN)を示す。一方、白抜き三角形で示されるプロットP5bは、加熱劣化状態における伸び率(EN’)を示す。さらに、グラフG5は、線形の近似直線である。図5に示されるように、伸び率(EN)の計算値と実測値との関連の度合いを示すR二乗値は、R2=0.8314であった。従って、伸び率(EN)の計算値と実測値との間には強い関連があり、式(7)によって得た伸び率(EN)は、実測により得た伸び率(EN)に対して妥当な値であることがわかった。さらに、詳細に確認すると、上記式(7)を用いた計算値は、初期状態及び加熱劣化状態のいずれにおいても第1のナノインデンター物性値(NN)を伸び率(EN又はEN’)に良好に変換できることが確認された。従って、第1のナノインデンター物性値(NN)を伸び率(EN又はEN’)に変換する変換式として、式(7)を用いることは、初期状態及び加熱劣化状態のいずれにおいても妥当であることがわかった。
Figure 5 shows the calculated values of elongation percentage in the transverse axis (E N). The calculated value is a value based on equation (7). The vertical axis shows the measured values of elongation of the
実験例1によれば、ステップS11,S12,S13の処理によってナノインデンター物性値(NN)を伸び率(EN)に良好に変換できることがわかった。 According to Experimental Example 1, it was found that the nanoindenter physical property value (N N ) can be favorably converted into the elongation percentage (E N ) by the processing of steps S11, S12, and S13.
<実験例2>
実験例2では、式(2)の妥当性を確認した。つまり、実験例2は、実施形態におけるステップS14に対応する。具体的には、試験体1A〜1Lを作成し、それぞれの伸び率(EN)及びひび割れ追従性(ZN0)を測定した。つまり、実験例2に用いた試験体は、実験例1と同じ条件に基づいて準備した。次に、伸び率(EN)を式(8)に導入し、ひび割れ追従性(ZN0)を算出した。式(8)は、式(2)に対応する。そして、実測値であるひび割れ追従性(ZN0)と、計算値であるひび割れ追従性(ZN0)との関係を評価した。
In Experimental Example 2, the validity of Formula (2) was confirmed. In other words, Experimental Example 2 corresponds to step S14 in the embodiment. Specifically, to prepare a test body 1a1l, respectively of elongation (E N) and cracking trackability the (Z N0) was measured. That is, the test body used in Experimental Example 2 was prepared based on the same conditions as Experimental Example 1. Then, elongation rate (E N) is introduced into the formula (8) was calculated cracked followability the (Z N0). Equation (8) corresponds to equation (2). The cracking followability is found values (Z N0), to evaluate the relationship between the crack follow-up property is a calculated value (Z N0).
伸び率(EN)は、実験例1と同様に、JIS−A6909の7.29に規定される伸び試験に基づいた。 Elongation (E N), as well as in Experimental Example 1, based on elongation test prescribed in 7.29 of JIS-A6909.
図6は、ひび割れ追従性(ZN0)の実測値とひび割れ追従性(ZN0)の計算値との関係を示すグラフである。図6は、横軸がひび割れ追従性(ZN0)の計算値を示し、縦軸がひび割れ追従性(ZN0)の実測値を示す。図6において、黒塗りひし形で示されるプロットP6aは、初期状態におけるひび割れ追従性(ZN0)を示す。一方、白抜き三角形で示されるプロットP6bは、加熱劣化状態におけるひび割れ追従性(ZN0’)を示す。さらに、グラフG6は、線形の近似直線である。 Figure 6 is a graph showing the relationship between the calculated value of the measured values and crack follow-up of cracking followability (Z N0) (Z N0) . 6, the horizontal axis represents the calculated values of the crack follow-up property (Z N0), the vertical axis represents measured values of cracking followability (Z N0). In FIG. 6, a plot P6a indicated by a solid diamond indicates the crack followability (Z N0 ) in the initial state. On the other hand, a plot P6b indicated by an open triangle indicates the crack followability (Z N0 ') in the heat-deteriorated state. Furthermore, the graph G6 is a linear approximate straight line.
図6に示されるように、ひび割れ追従性(ZN0)の実測値とひび割れ追従性(ZN0)の計算値との間の相関係数は、R2=0.944であった。従って、式(2)を利用したひび割れ追従性の計算は、実測値とよく対応することがわかった。また、初期状態及び劣化状態のいずれであっても、伸び率(EN)をひび割れ追従性(ZN0)に良好に換算できることがわかった。従って、伸び率(EN)をひび割れ追従性(ZN0又はZN0’)に変換する変換式として、式(8)を用いることは、初期状態及び加熱劣化状態のいずれにおいても妥当であることがわかった。 As shown in FIG. 6, the correlation coefficient between the calculated value of the measured values of the crack follow-up property (Z N0) and cracking trackability (Z N0) was R 2 = 0.944. Therefore, it was found that the calculation of the crack followability using equation (2) corresponds well to the measured value. Also, be either in the initial state and the deteriorated state, was found to be satisfactorily converted into elongation (E N) cracking followability (Z N0). Thus, it as a conversion formula for converting the elongation (E N) cracking followability (Z N0 or Z N0 '), using the equation (8) is also valid in both the initial state and heating the deteriorated state I understand.
<実験例3>
実験例3では、下層膜3の厚み(TN)とひび割れ追従性(ZN)との関係について確認した。すなわち、実験例3は、実施形態におけるステップS15,S16,S17に対応する。実験例3では、同じ材料からなり、厚み(TN)が異なる複数の試験体3A〜3Iを準備した。そして、試験体3A〜3Iは、下記のとおり、互いに異なる材料により構成した。
試験体3A,3B,3C:JIS−A−6909可とう形改修塗材RE。
試験体3D,3E,3F,3G:JIS−A−6909防水形複層塗材E。
試験体3H,3I:JIS−A−6021外壁用アクリルゴム系。
<Experimental Example 3>
In Experimental Example 3, the relationship between the thickness (T N ) of the
Specimens 3H, 3I: Acrylic rubber system for JIS-A-6021 outer wall.
試験体3A〜3Iについて、厚み(TN)をマイクロメーターを用いて測定した。また、試験体3A〜3Iについて、実験例1と同様の構成によりひび割れ追従性(ZN)を測定した。 The thickness (T N ) of each of the test specimens 3A to 3I was measured using a micrometer. Further, for the test body 3A to 3I, measured cracked followability the (Z N) in the same configuration as in Experimental Example 1.
図7に示される表は、実測値である試験体3A〜3Iにおける下層膜の伸び率(EN)と下層膜のひび割れ追従性(標準厚)(ZN0)と膜厚係数(ΔT)と厚み(TN)と下層膜のひび割れ追従性(ZN)とを示す。また、図7に示される表は、計算値である試験体3A〜3Iにおける膜厚係数(ΔT)と厚み(TN)と下層膜のひび割れ追従性(ZN)とを示す。さらに、図8は、厚み(TN)を横軸とし、ひび割れ追従性(ZN)を縦軸として示したグラフを示す。図8において、プロットP3aは、試験体3A〜3Cに対応する。プロットP3bは、試験体3D〜3Gに対応する。プロットP3cは、試験体3H,3Iに対応する。そして、グラフG3aは、プロットP3aの近似直線である。グラフG3bは、プロットP3bの近似直線である。グラフG3cは、プロットP3cの近似直線である。
The table shown in FIG. 7 shows the measured values of the elongation of the lower layer film (E N ) and the crack followability of the lower layer film (standard thickness) (Z N 0 ) and the film thickness coefficient (Δ T ) in the test pieces 3A to 3I And thickness (T N ) and crack followability (Z N ) of the lower layer film. Moreover, the table shown in FIG. 7 shows the film thickness coefficient (Δ T ), the thickness (T N ) and the crack followability (Z N ) of the lower layer film in the test bodies 3A to 3I which are calculated values. Furthermore, FIG. 8 shows a graph in which the thickness (T N ) is taken as the abscissa and the crack followability (Z N ) is taken as the ordinate. In FIG. 8, the plot P3a corresponds to the test objects 3A to 3C. The plot P3b corresponds to the
これら近似直線であるグラフG3a,G3b,G3cの傾きは、膜厚係数(ΔT)である。グラフG3a,G3b,G3cに示されるように、材料ごとに膜厚係数(ΔT)は、同一の数値を取り得ることがわかった。すなわち、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)は、下層膜3の厚み(TN)の影響を受け、そして、厚み(TN)が大きいほどひび割れ追従性(ZN)が大きくなることがわかった。
The slopes of the graphs G3a, G3b, and G3c, which are approximate straight lines, are film thickness coefficients (Δ T ). As shown in the graphs G3a, G3b, and G3c, it was found that the film thickness coefficient (Δ T ) can take the same numerical value for each material. That is, the crack followability (Z N ) of the
さらに、厚み(TN)が大きいほどひび割れ追従性(ZN)が大きくなる割合は、伸び率(EN)と相関を有し、膜厚係数(ΔT)は伸び率(EN)を独立変数とする関数(式(4))として示すことが可能であることがわかった。 Furthermore, the rate at which the crack followability (Z N ) increases as the thickness (T N ) increases has a correlation with the elongation rate (E N ), and the film thickness coefficient (Δ T ) indicates the elongation rate (E N ) It turned out that it is possible to show as a function (formula (4)) made into an independent variable.
<実験例4>
実験例4では、式(4)を用いた計算によるひび割れ追従性(ZN)と、実測によるひび割れ追従性(ZN)とを比較し、式(4)を用いた計算の妥当性を確認した。すなわち、実験例4は、実施形態におけるステップS17に対応する。
<Experimental Example 4>
In Experimental Example 4, the crack followability (Z N ) calculated by using the equation (4) is compared with the crack followability (Z N ) by measurement, and the validity of the calculation using the equation (4) is confirmed. did. That is, Experimental Example 4 corresponds to step S17 in the embodiment.
実験例4では試験体3A〜3Iを用いた。つまり、実験例4に用いた試験体は、実験例3と同じ条件に基づいて準備した。 In Experimental Example 4, test pieces 3A to 3I were used. That is, the test body used in Experimental Example 4 was prepared based on the same conditions as Experimental Example 3.
図9は、計算値であるひび割れ追従性(ZN)を横軸とし、実測値であるひび割れ追従性(ZN)を縦軸としたグラフを示す。計算値であるひび割れ追従性(ZF)と実測値であるひび割れ追従性(ZN)との対応の度合いを示すR二乗値は、R2=0.937であった。従って、計算によるひび割れ追従性(ZN)と、実測によるひび割れ追従性(ZN)との間には、高い相関があり、式(4)を利用した計算が妥当であることが確認できた。 FIG. 9 shows a graph in which the crack followability (Z N ), which is a calculated value, is taken on the horizontal axis, and the crack followability (Z N ), which is an actually measured value, on the vertical axis. The R-square value indicating the degree of correspondence between the calculated crack followability (Z F ) and the actually measured crack followability (Z N ) was R 2 = 0.937. Therefore, there is a high correlation between the calculated crack followability (Z N ) and the actually measured crack followability (Z N ), and it was confirmed that the calculation using equation (4) is appropriate. .
<実験例5>
実験例5では、式(6)を用いた計算による伸び率(ET)と、実測による伸び率(ET)とを比較し、式(6)を用いた計算の妥当性を確認した。すなわち、実験例5は、実施形態におけるステップS32に対応する。
Experimental Example 5
In Example 5, the elongation rate by calculation using the equation (6) and (E T), compared with the growth rate actually measured (E T), to confirm the validity of the calculation using the equation (6). That is, Experimental Example 5 corresponds to step S32 in the embodiment.
実験例5では、試験体5A〜5Nを準備した。そして、試験体5A〜5Kは、図10の表に示されるように、互いに異なる材料により構成した。また、試験体5Eを劣化処理することにより、試験体5Lを得た。また、試験体5Iを劣化処理することにより、試験体5Mを得た。そして、試験体5Kを劣化処理することにより、試験体5Nを得た。それぞれの劣化処理は、JISK5600−7−7に規定される促進耐候性試験キセノンランプ法サイクル(A)に基づいた。
In Experimental Example 5, the
実験例5では、ナノインデンターを用いてナノインデンター物性値(NN)を得た。ナノインデンター物性値(NN)は、押し込みクリープ(CIT)とマルテンス硬さ(HM)の比(CIT/HM)とした。また、実測値としての伸び率(ET)は、実験例1と同様の方法により得た。そして、計算値としての伸び率(ET)は、式(9)を利用して得た。
さらに、図11は、計算値である伸び率(ET)を横軸とし、実測値である伸び率(ET)を縦軸としたグラフを示す。図11において、黒塗りひし形で示されるプロットP11aは、初期状態における伸び率(ET)を示す。一方、白抜き三角形で示されるプロットP11bは、促進劣化状態における伸び率(ET)を示す。さらに、グラフG11は、線形の近似直線である。計算値である伸び率(ET)と実測値である伸び率(ET)との対応の度合いを示すR二乗値は、R2=0.8216であった。従って、計算値である伸び率(ET)と、実測値である伸び率(ET)との間には、高い相関があり、式(6)を利用した計算が妥当であることが確認できた。さらに、詳細に確認すると、上記式(9)を用いた計算値は、初期状態及び促進劣化状態のいずれにおいてもナノインデンター物性値(NN)を伸び率(ET)に良好に変換できることが確認された。従って、ナノインデンター物性値(NN)を伸び率(ET)に変換する変換式として、式(9)を用いることは、初期状態及び促進劣化状態のいずれにおいても妥当であることがわかった。 Furthermore, FIG. 11 shows a graph in which the calculated elongation value (E T ) is taken on the horizontal axis and the measured elongation value (E T ) is taken on the vertical axis. In FIG. 11, a plot P11a indicated by a filled diamond indicates the elongation percentage (E T ) in the initial state. On the other hand, a plot P11b indicated by an open triangle indicates an elongation rate (E T ) in the accelerated deterioration state. Furthermore, the graph G11 is a linear approximate straight line. R-squared value indicating the degree of correspondence between the elongation is a calculated value (E T) and elongation is measured value (E T) was R 2 = 0.8216. Therefore, there is a high correlation between the calculated elongation value (E T ) and the actually measured elongation rate (E T ), confirming that the calculation using equation (6) is appropriate. did it. Further, as confirmed in detail, the calculated value using the above equation (9) is capable of favorably converting the nanoindenter physical property value (N N ) into the elongation rate (E T ) in both the initial state and the accelerated deterioration state. Was confirmed. Therefore, using equation (9) as a conversion equation to convert the nanoindenter physical property value (N N ) to the elongation rate (E T ) was found to be appropriate in both the initial state and the accelerated deterioration state. The
<実験例6>
実験例6では、ステップS30に関する確認を行った。具体的には、式(5)の導出を示すと共に、式(5)による伸び率(ETX)を用いた上層膜4の伸び率(ET)の設定によれば、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)が下層膜3のひび割れ追従性(ZN)よりも大きいという条件を満足できることを確認した。
Experimental Example 6
In Experimental Example 6, confirmation regarding step S30 was performed. Specifically, according to the setting of the elongation percentage (E T ) of the
下層膜3が所定のひび割れ追従性(ZN)を有するとき、当該下層膜3を含む複層膜2のひび割れ追従性(ZF)は、上層膜4の影響を受ける。例えば、上層膜4の伸び率(ET)が比較的大きい場合には、複層膜2のひび割れ追従性(ZN)は、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)と同等、或いは、それ以上となり得ると予想される。一方、上層膜4の伸び率(ET)が比較的小さい場合には、複層膜2のひび割れ追従性(ZN)は、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)より小さくなると予想される。そうすると、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)と複層膜2のひび割れ追従性(ZF)とが等しくなるような、上層膜4の伸び率(ET)が存在し得る。
When the
そこで、所定のひび割れ追従性(ZN)を有する下層膜3に対して、互いに異なる伸び率(ET)を有する上層膜4を組み合わせた複層膜2を準備し、当該複層膜2のひび割れ追従性(ZF)を実測する。例えば、図13の(a)部は、横軸に上層膜4の伸び率(ET)を示し、縦軸に複層膜2のひび割れ追従性(ZF)を示す。このグラフによれば、上層膜4の伸び率(ET)が異なると、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)が変化することがわかる。そして、この試験体における下層膜3のひび割れ追従性(ZN)が所定値(4.65)であった。そうすると、近似直線G15aと下層膜3のひび割れ追従性(ZN)を示す直線G15bとは、交点Kを有する。この交点Kを示すX座標値、つまり上層膜4の伸び率(ETX)は、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)と複層膜2のひび割れ追従性(ZF)とが等しくなる境界値である。換言すると、この境界値を示す伸び率(ETX)よりも上層膜4の伸び率(ET)を大きくすれば、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)が下層膜3のひび割れ追従性(ZN)よりも大きいという条件を満足できる。また、境界値は、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)が決まると、境界値を示す上層膜4の伸び率(ETX)も一つ決まる。すなわち、境界値を示す上層膜4の伸び率(ETX)は、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)を変数とする関数として示せる。
Therefore, the
別の側面からみると、ひび割れ追従性試験(ひび割れ追従幅の評価試験法)は、試験体を引張りながら試験体を表側から観察し、クラックやピンホールが塗膜に発生したときの長さをひび割れ追従性として規定する。中塗(下層膜)のみでは、中塗にひび割れが発生したときがひび割れ追従性(ZN)と評価される。いま、複層塗膜で伸び率(ET)<伸び率(ETX)の場合は、上塗が先に破断する。この複層塗膜で伸び率(ET)<伸び率(ETX)の場合には、ひび割れがひび割れ追従性(ZN)に達した時点で中塗にクラックが発生しているが、外部からは観察できない。さらにひび割れ幅が開いた時点で上塗(上層膜)にクラックが発生し、ひび割れ追従性(ZF)が得られる。そうすると、上塗が伸び率(ET)>伸び率(ETX)においては、ひび割れ追従性(ZF)>ひび割れ追従性(ZN)であっても、ひび割れ追従性(ZN)に達した時点で中塗(内部)にひび割れが発生している可能性がある。従って、複層膜のひび割れ追従性(ZF)が下層膜のひび割れ追従性(ZN)よりも大きいこと自体には意味がなく、実質のひび割れ追従性(ZN)とされる。従って、「中塗のひび割れ追従幅(ZN)>複層塗膜に必要なひび割れ追従幅(ZX)」あり、且つ、「複層のひび割れ追従性(ZF)>中塗のひび割れ追従性(ZN)」を満たす必要がある。 Viewed from another aspect, the crack followability test (the evaluation test method for crack follow width) observes the test body from the front side while pulling the test body, and the length when crack or pinhole is generated in the coating film It defines as a crack followability. In the case of the middle coat (lower layer film) alone, the crack followability (Z N ) is evaluated when a crack occurs in the middle coat. Now, in the case of elongation ratio in a multilayer coating film (E T) <elongation (E TX), topcoat is broken first. In this multilayer coating film, if elongation rate (E T ) <elongation rate (E TX ), a crack occurs in the intermediate coating when the crack reaches the crack followability (Z N ), but from the outside Can not be observed. Furthermore, when the crack width opens, a crack occurs in the top coat (upper layer film), and the crack followability (Z F ) is obtained. Then, the top coat reached the crack followability (Z N ) even if the crack followability (Z F )> the crack followability (Z N ) when the elongation rate (E T )> the elongation rate (E TX ) There is a possibility that a crack has occurred in the inner coating (internal) at the time. Therefore, it is meaningless that the crack followability (Z F ) of the multilayer film is larger than the crack followability (Z N ) of the lower layer film, and it is regarded as a substantial crack followability (Z N ). Therefore, there is “crack follow width of inner coating (Z N )> crack follow width required for multilayer coating (Z X )” and “crack followability of multilayer (Z F )> crack followability of inner coating (Z It is necessary to satisfy “Z N )”.
そこで、図12に示されるような確認を種々の条件のもとに実施し、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)を変数とする関数を導出した。当該関数は、式(5)である。
Therefore, the confirmation as shown in FIG. 12 was carried out under various conditions, and a function having the crack followability (Z N ) of the
図13の(b)部は、横軸に下層膜3のひび割れ追従性(ZN)を示し、縦軸に上層膜4の伸び率(ET)を示すグラフである。そして、グラフG15cは、式(5)により示される直線である。そうすると、上層膜4の伸び率(ET)を、このグラフG15cに示される上層膜4の伸び率(ET)よりも大きくすることで、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)が下層膜3のひび割れ追従性(ZN)よりも大きいという条件を満足することができる。
Part (b) of FIG. 13 is a graph in which the horizontal axis indicates the crack followability (Z N ) of the
この点について、図12の表に示されるように、異なるひび割れ追従性(ZN)を有する複数の下層膜3を準備し、それぞれの下層膜3に対して互いに異なる伸び率(ET)を有する上層膜4を形成し、試験体6A〜6Mを得た。そして、それぞれについて、下層膜3のひび割れ追従性(ZN)と、上層膜4の伸び率(ET)と、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)とを実測した。その結果、試験体6A,6B,6C,6D,6F,6G,6I,6J,6L,6Mについては、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)が下層膜3のひび割れ追従性(ZN)よりも大きいという条件を満足した。一方、試験体6E,6H,6K(図13の(b)部:白抜き三角形のプロット(6E,6H,6K))については、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)が下層膜3のひび割れ追従性(ZN)よりも大きいという条件を満足しなかった。
In this regard, as shown in the table of FIG. 12, a plurality of
そして、図13の(b)部に示すグラフに、実測値をプロットした。そうすると、条件を満足した試験体6A,6B,6C,6D,6F,6G,6I,6J,6L,6Mは、すべてグラフG15cよりも上の領域にプロットされた。さらに、条件を満足しなかった試験体6E,6H,6Kは、すべてグラフG15cよりも下の領域にプロットされた。従って、上層膜4の伸び率(ET)を、式(5)により得られる値よりも大きくすることで、複層膜2のひび割れ追従性(ZF)が下層膜3のひび割れ追従性(ZN)よりも大きいという条件を満足できることがわかった。
Then, the actual measurement values were plotted on the graph shown in part (b) of FIG. Then, the
本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。 Although the embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態において、下層膜3に関する材料パラメータとして、マルテンス硬さ(HM)、及び、押込みクリープ(CIT)を用いた。また、複層膜2に関する材料パラメータとして、マルテンス硬さ(HM)、及び、押込みクリープ(CIT)を用いた。しかしながら、材料パラメータは、ISO14577−1において規格された材料パラメータのうち、押し込み硬さ(HIT)、及び、くぼみの弾性戻り変形仕事量(Welast)を用いてもよい。
For example, in the above embodiment, Martens hardness (HM) and indentation creep (C IT ) were used as material parameters for the
また、上記実施形態では、ナノインデンターによる測定において、制御パラメータとしてバーコビッチ圧子である圧子6の最大押込み深さを用いた。しかしながら、圧子は、バーコビッチ圧子に限定されず、別の圧子でもよい。また、ナノインデンターによる測定における制御パラメータは、最大押込み深さに限定されず、最大押込み荷重などの別の制御要素を用いてもよい。
Moreover, in the said embodiment, in measurement by a nano indenter, the maximum indentation depth of the
1…サンプル、2…複層膜、3…下層膜(第1膜部)、4…上層膜(第2膜部)、5…下地、6…圧子。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1膜部が有するひび割れ追従性(ZN)と前記複層膜に要求されるひび割れ追従性(ZX)とを比較し、前記ひび割れ追従性(ZN)が前記ひび割れ追従性(ZX)より小さい場合に、前記第1膜部に起因して前記複層膜が前記ひび割れ追従性(ZX)を満足しないと判定し、又は、前記ひび割れ追従性(ZN)が前記ひび割れ追従性(ZX)より大きい場合に、第2判定ステップに移行する第1判定ステップと、
前記ひび割れ追従性(ZN)が前記ひび割れ追従性(ZX)より大きいとき、前記複層膜が有するひび割れ追従性(ZF)と前記ひび割れ追従性(ZN)とを比較し、前記ひび割れ追従性(ZF)が前記ひび割れ追従性(ZN)より小さい場合に、前記第2膜部に起因して前記ひび割れ追従性(ZF)が前記ひび割れ追従性(ZX)を満足しないと判定し、又は、前記ひび割れ追従性(ZF)が前記ひび割れ追従性(ZN)以上である場合に、前記ひび割れ追従性(ZF)は前記ひび割れ追従性(ZX)を満足すると判定する第2判定ステップと、を有する複層膜のひび割れ追従性を評価する方法。 A method of evaluating the crack followability of a multilayer film having a first film portion formed of a polymer material on a substrate and a second film portion formed of a polymer material on the first film portion And
The crack followability (Z N ) of the first film part is compared with the crack followability (Z X ) required of the multilayer film, and the crack followability (Z N ) is the crack followability (Z If smaller than X, it is determined that the multilayer film does not satisfy the crack followability (Z X ) due to the first film portion, or the crack followability (Z N ) is the crack follow A first determination step to shift to a second determination step if the polarity (Z X ) is larger;
When the crack followability (Z N ) is larger than the crack followability (Z X ), the crack followability (Z F ) possessed by the multilayer film is compared with the crack followability (Z N ), and the crack follows When the followability (Z F ) is smaller than the crack followability (Z N ), the crack followability (Z F ) must not satisfy the crack followability (Z X ) due to the second film portion. judgment, or determines that the crack follow-up property (Z F) is the case where the crack follow-up property (Z N) or more, the crack follow-up property (Z F) satisfies the crack follow-up property (Z X) A method of evaluating the crack followability of a multilayer film having a second determination step.
前記ひび割れ追従性(ZN)を利用して、前記第2膜部に要求される伸び率(ETX)を得るステップと、
前記第2膜部が有する伸び率(ET)を得るステップと、
前記伸び率(ET)と前記伸び率(ETX)とを比較し、前記伸び率(ET)が前記伸び率(ETX)より小さい場合に、前記ひび割れ追従性(ZF)が前記ひび割れ追従性(ZN)より小さいと判定し、又は、前記伸び率(ET)が前記伸び率(ETX)より大きい場合に、前記ひび割れ追従性(ZF)が前記ひび割れ追従性(ZN)以上であると判定する第3判定ステップと、を有する、請求項1に記載の複層膜のひび割れ追従性を評価する方法。 In the second determination step,
Obtaining an elongation rate (E TX ) required for the second film portion using the crack followability (Z N );
Obtaining an elongation rate (E T ) of the second film portion;
The elongation (E T ) and the elongation (E TX ) are compared, and when the elongation (E T ) is smaller than the elongation (E TX ), the crack followability (Z F ) is the same as the elongation (E T ). The crack followability (Z F ) is determined to be smaller than the crack followability (Z N ) or when the elongation rate (E T ) is larger than the elongation rate (E TX ), the crack followability (Z F ) The crack followability of the multilayer film according to claim 1, further comprising: a third determination step of determining that N is N or more.
前記第1判定ステップにおいて、前記第1膜部に起因して前記複層膜が前記ひび割れ追従性(ZX)を満たさないと判定されたとき、前記第1膜部を改修すると判定する第1改修判定ステップと、
前記第2判定ステップにおいて、前記第2膜部に起因して前記ひび割れ追従性(ZF)が前記ひび割れ追従性(ZX)を満足しないと判定されたとき、前記第2膜部を改修すると判定する第2改修判定ステップと、をさらに有する、請求項2に記載の複層膜のひび割れ追従性を評価する方法。 Prior to the first determination step, a first measurement step for obtaining a crack followability (Z N ) of the first film portion;
In the first determination step, when it is determined that the multilayer film does not satisfy the crack followability (Z X ) due to the first film portion, it is determined that the first film portion is to be repaired Repair determination step,
In the second determination step, when it is determined that the crack followability (Z F ) does not satisfy the crack followability (Z X ) due to the second film portion, the second film portion is repaired The method for evaluating the crack followability of a multilayer film according to claim 2, further comprising: a second modification determination step of determining.
前記ひび割れ追従性(ZN)が前記ひび割れ追従性(ZX)より大きくなる条件を満たすまで、前記第1設定ステップにおいて設定される前記ひび割れ追従性(ZF)を変更しながら、前記第1設定ステップと前記第1判定ステップとを繰り返し、
前記伸び率(ET)を得るステップでは、前記伸び率(ET)を前記伸び率(ETX)以上となる値に設定する、請求項2に記載の複層膜のひび割れ追従性を評価する方法。 Before the first determination step, the method further includes a first setting step of setting the crack followability (Z F ) of the multilayer film,
While changing the crack followability (Z F ) set in the first setting step until the crack followability (Z N ) satisfies the condition that the crack followability (Z X ) becomes larger, the first Repeating the setting step and the first determination step;
In the step of obtaining the elongation ratio (E T), it sets the elongation rate (E T) to a value to be the elongation (E TX) above, evaluate the cracking followability of the multilayer film according to claim 2 how to.
前記第1膜部における前記ひび割れ追従性(ZN)は、前記第1膜部の厚み(TN)が大きいほど大きくなるという関係と、前記ひび割れ追従性(ZN)と前記第1膜部の厚み(TN)との関係は、前記第1膜部の伸び率(EN)から得られる膜厚係数(ΔT)によって示されるという関係と、を利用して、前記ナノインデンターを用いて得た実測値を、前記ひび割れ追従性(ZN)に換算する、請求項5に記載の複層膜のひび割れ追従性を評価する方法。 In the first measurement step,
Wherein the crack follow-up property of the first film portion (Z N) is a relationship that increases the higher the first film of a thickness (T N) is large, the crack follow-up property (Z N) and said first film portion The nano indenter is formed by using the relationship between the thickness (T N ) of the first film portion and the thickness coefficient (Δ T ) obtained from the elongation percentage (E N ) of the first film portion. The method for evaluating the crack followability of a multilayer film according to claim 5, wherein an actual measurement value obtained by using is converted into the crack followability (Z N ).
前記ナノインデンターを用いて前記第1膜部における実測値を得るステップと、
前記実測値を前記伸び率(EN)に換算するステップと、
前記伸び率(EN)を用いて、前記膜厚係数(ΔT)を得るステップと、
前記第1膜部の厚み(TN)を得るステップと、
前記膜厚係数(ΔT)及び前記第1膜部の厚み(TN)を利用して、前記ひび割れ追従性(ZN)を得るステップと、を有する、請求項6に記載の複層膜のひび割れ追従性を評価する方法。 The first measurement step is
Obtaining an actual measurement value in the first film unit using the nanoindenter;
Converting the measured value to the elongation rate (E N );
Obtaining the film thickness coefficient (Δ T ) using the elongation percentage (E N );
Obtaining a thickness (T N ) of the first film portion;
Obtaining the crack followability (Z N ) by using the film thickness coefficient (Δ T ) and the thickness (T N ) of the first film portion. To assess the crack followability of
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