JP2602263B2

JP2602263B2 - 付着力測定装置

Info

Publication number: JP2602263B2
Application number: JP63011131A
Authority: JP
Inventors: 正二清水
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-01-20
Filing date: 1988-01-20
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JPH01185431A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は基体上に作成した膜の付着強度を測定する装
置に関する。

（従来の技術）基体上に作成した膜の付着力を測定する方法には、膜
の表面にテープ、ロッド、リベット等を接着し、これら
に引っ張り、ねじり、引き倒し等の力を加え膜の剥離の
有無から付着力を決定する接着法、膜の表面を圧子で引
っかき、剥離が発生し始める圧子の圧力から付着力を決
定する引っかき法等が知られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、接着法においては膜の表面に直接テー
プ、ロッド、リベット等の接着するので、接着テープ、
接着剤等により膜に応力、ひずみ等を与えることにな
り、例えば付着力が弱い試料ではこの応力やひずみによ
って既に剥離が発生してしまう等、付着力を正確に測定
することが難しい。引っかき法においては、基体にプラ
スチック等の柔らかい材料を使用した場合、圧子により
基体そのものが容易に変形し膜に不均一な力が加わるた
め、測定値に誤差を生じやすい。

また、剥離という現像は物質の破壊を伴うため、付着
力自身ばらつきの大きな量であり、定量的な測定を精度
良く行うためにはデータを統計処理する必要があるが、
上述の方法においては膨大な数の試料に対し試験を行う
必要がある。

（問題点を解決するための手段）本発明の付着力測定装置は、基体と被測定膜とを破断
させることなくたわみを与える機構、そのたわみを測定
する機構、該基体と該基体上に作成された該被測定膜と
の界面から発生するアコースティック・エミッションを
検出する機構とを有し、一度のたわみ印加試験で数多く
のアコースティック・エミッションを観測して統計処理
し、アコースティック・エミッション発生のカウント数
が極大となるときの被測定膜に加えられた応力を膜の付
着力として測定することを特徴とする。

（作用）本発明の付着力測定装置においては、たわみを与える
ための圧子と支軸以外は、膜の剥離が発生する部分に何
ものをも接触させることなく、基体をたわませることに
より界面に力を加え剥離させるので、膜に余計な力が加
わらず、柔らかい基体を使用した場合や付着力が弱い試
料に対しても付着力を正確に測定することができる。ま
た、剥離現象を物質から発生するアコースティック・エ
ミッションにより検知するので、肉眼あるいは、肉眼鏡
で見えないような微細な剥離が発生する過程を観測する
こともできる。さらに、１度の試験で数多くのアコース
ティック・エミッションが観測されるので、これらを統
計処理することにより、付着力の分散、平均値等、従来
の方法では数多くの試料に対して試験を行わないと得ら
れない知見が、一個の試料を試験することにより得られ
る。

（実施例）以下、第１図〜第３図に例示するところに従って本発
明の付着力測定装置について説明する。

第１図で１は付着力を測定しようとする試料である。
この場合は、膜が内側になるように基体をたわませてい
るが、逆に膜を外側にしてたわませてもよい。

２は、アコースティック・エミッションを検知するAE
センサーである。第１図の場合は膜の表面にAEセンサー
を取り付けているが、例えば金属製あるいはシリコン製
の基体上に樹脂をコートしたときのように、基体のほう
が膜に比べて硬度が大きく弾性波の伝搬特性が良好であ
る場合は、基体上に取り付けてもよい。また、AEセンサ
ーを複数個設けコインシデンスをとることにより、ある
限られた領域の剥離のみを検出することもできる。

３は基体をたわませるための支軸である。基体と接触
する部分の形状は先の尖ったナイフ・エッジ、あるいは
円弧状のものが考えられる。基体と支軸間の摩擦を低減
するために、第２図のような回転可能なエッジ、あるい
は第３図のような回転可能なローラーを支軸に設けるの
もよい。支軸は、上下に運動可能なテーブル４の上に取
り付けられている。また、テーブル４の下にはロードセ
ル５が設けられており、基体に加えられている荷重が測
定できる。基体に加えられたたわみと荷重からの基体の
ヤング率が計算できる。

６は基体をたわませるための圧子である。圧子の先端
の形状はナイフ・エッジあるいは円弧状のものが考えら
れるが、用いる基体が固い場合はナイフ・エッジ、柔ら
かい場合は円弧状が適する。第１図の場合はエッジが１
個、すなわち３点支持の要領で基体をたわませている
が、エッジを２個設けた圧子に交換して、４点支持にて
たわませることも可能である。圧子６はガイド７によっ
て、上下の方向のみ可動となっている。

８はマイクロ・メータはモーター９の回転運動を直線
運動に変換し、圧子を上下に動かすためのものである。
モーターの回転数を任意の値に選ぶことにより、圧子の
移動速度すなわち基体に加えるひずみ速度を変化させら
れる。

10は変位変換器であり、マイクロ・メータの変位すな
わち基体のたわみ量を電気信号に変換するものである。

また、AEセンサー、ロードセル、変位変換器の信号を
パーソナル・コンピューターに取り込み、たわみ量、荷
重、剥離等の相関関係が明瞭に分かるような形にデータ
処理することができる。

次に、装置の使用方法について説明する。

第１図のように試料１を支軸２の上にセットする。モ
ーター９を駆動すると圧子６に押されて基体がたわむ。
この際、変位変換器、AEセンサーおよびロードセルの信
号を、ある時間毎にパーソナル・コンピューターに取り
込む。膜が剥離するまでたわみ量を増加させ十分剥離が
発生してからモーターの回転を止める。取り込んだデー
タから、たわみ量、荷重、アコースティック・エミッシ
ョンの振幅強度およびカウント数等の相関関係を求める
ことができる。

従来の方法では測定が困難だとされている。付着力の
弱い膜を柔らかな基体上に作成した試料について測定し
た例を以下に述べる。

プラスチック基体上に金属膜を蒸着した試料の付着力
の測定例を第４図、第５図に示す。第４図のグラフの縦
軸は、アコースティック・エミッションのカウント数
で、横軸はたわみ量である。たわみ量が0.1〜0.3mmのピ
ークは微視的な剥離に対応している。たわみが0.5mm以
上になるとアコースティック・エミッションのカウント
数が急増しており0.7mmで極大を示すような分布とな
る。これらのピークは膜の均一な剥離に対応している。
基体がたわむことにより膜に加えられる応力は材料力学
的計算から求めることができる。第５図は、第４図のグ
ラフの横軸を膜に加えられる応力に書き換えたもので、
カウント数が極大となるときの力が膜の平均の付着力
で、分布の幅は付着力自身の分散である。

（発明の効果）本発明の付着力測定装置を使用することにより、プラ
スチックのような柔らかな基体上の膜の付着力を測定す
ることができた。視覚的には捕らえられない微視的な剥
離に関する情報や、付着力の平均値、分散等従来の方法
では得難い知見が一度の試験により簡単に得られた。

【図面の簡単な説明】第１図〜第３図は本発明に使用する装置の一例を示す説
明図、第４図〜第５図は本発明の付着力測定器を用いる
ことによって得られた測定結果の一例を示す図。図において、１……試料、２……AEセンサー、３……支
持軸、４……テーブル、５……ロードセル、６……圧
子、７……ガイド、８……マイクロ・メータ、９……モ
ーター、10……変位変換器、11……ピンをそれぞれ示
す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基体と被測定膜とを破断させることなくた
わみを与える機構、そのたわみを測定する機構、該基体
と該基体上に作成された該被測定膜との界面から発生す
るアコースティック・エミッションを検出する機構とを
有し、一度のたわみ印加試験で数多くのアコースティッ
ク・エミッションを観測して統計処理し、アコースティ
ック・エミッション発生のカウント数が極大となるとき
の被測定膜に加えられた応力を膜の付着力として測定す
ることを特徴とする付着力測定装置。