JP6042357B2 - 被膜性能測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被膜・塗膜・コーティング試料の剥離・摩擦・引っ掻き抵抗の測定と、その挙動を可視化すると同時にパソコンにグラフ表示して記録する測定装置に関する。

従来、金属、合金、合成樹脂などの試料の表面に単層または多層に塗布した塗膜や被膜、コーティング等の付着強度（剥離）を測定する装置には多種多様のものがある。例えば、塗膜の剥離強度を測定する場合、試料の表面側に切刃の刃先を当てて移動しながら所定深度の塗膜層に到達させて切刃に加わる切削抵抗力を測定し、切刃の形状と切削深度と切削部分の表面と垂直な断面積で前記切削抗力を除いた複雑な演算式で切削強度を求めていることが知られている。

特開２０１１−１５３９５３号

しかし、前記測定装置に使用する切刃は、先端に設けた刃先で試料表面から内部へ切り込ませ、表面からの一定の深さで水平方向に移動させ、その時刃先に掛る応力を測定しグラフ化する塗膜測定装置が知られている。この手法は切削抵抗の測定が主な目的であり高価な刃物が必要とされる。しかし、本発明は塗膜や被膜の強度測定を行う装置で、静・動摩擦係数の測定や引っ掻き抵抗の測定を被測定同じ装置で３種類の測定を行うことができなかった。さらには、塗膜の強度測定を行う装置で、塗膜の静・動摩擦係数の測定や引っ掻き抵抗の測定は、試料を一定荷重で垂直方向から押圧することが絶対条件となっていることから、同じ装置で３種類の測定を行うことができなかった。

そこで、本発明は、試料（以下、試料という）の寸法、温度、湿度、形状または縦、横、水平であると否とを問わず、被膜や塗膜試料の剥離強度測定や静・動摩擦測定および引っ掻き抵抗測定などを一台の装置で行うと共に、被膜が界面から剥離する状態をモニターに拡大映像として可視化しながら記録可能にし、また、測定ユニットを交換することにより、剥離測定だけでなく摩擦抵抗測定または引掻抵抗測定を行うことができると共に、接触子が滑り出す瞬間の挙動や引っ掻き始める挙動をグラフ表示及びモニターにより確認することができる測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、試料Ｓに付着させた被膜・塗膜の剥離強度・摩擦強度・引掻強度をそれぞれ測定する測定装置１であって、電源３と操作パネル４を有した本体２の上面に取付けた３軸方向（前後・左右・上下方向）に移動可能な試料台７と、前記試料台７の一側に、モータにより前後動する駆動体２０と、前記駆動体２０の一側で前記試料台７と直角方向に回動するユニット支持体２１と、前記ユニット支持体２１の取付部２２に着脱・交換可能に取付ける、それぞれ測定目的が相違する接触子を有した複数の測定ユニット３０、４０、５０と、前記測定ユニットで行う試料Ｓの被膜・塗膜の測定状態を撮影する映像ユニット６０と、前記測定ユニットで測定した試料の抵抗力を、パソコン６７の表示部６８にデジタル表示またはグラフ表示してデータを記録部６９に保存すると同時に、その映像を映像記録部７０に保存させるデータ処理手段６６とからなることを特徴とする。また、前記試料台７は、下端を前記本体２に位置した昇降部８の昇降軸９を前記試料台７の下面に取付け、該試料台は前記昇降部８の上端に位置した下部板１４と試料Ｓを載せる試料板１３との間に、該試料板を前後左右に移動させる調整手段Ｈを介在させてなることを特徴とする。さらに、前記駆動体２０は、前記本体２の上面に位置した駆動源６により秒速１μｍから１ｍｍの速度で移動し、移動距離は５ｍｍから１５ｍｍの範囲で移動可能に取付けてなることを特徴とする。さらにはまた、前記ユニット支持体２１は、上端に設けた作動板２６を前記駆動体２０に取付けた一対の調節ねじ２５、２５で駆動体２０の軸方向と直角方向に回動可能に取付け、該ユニット支持体の正面に設けた取付部２２に前記した各種測定ユニット３０、４０、５０をそれぞれ交換可能に取付けてなることを特徴とする。また、前記測定ユニットは、試料Ｓと平行に接する一定幅を有した第１接触子３５を取付けて被膜・塗膜に加わる水平方向の応力を測定する剥離強度測定ユニット３０と、試料Ｓの表面の静・動摩擦抵抗を測定する先端に球状の第２接触子４４を取付けた摩擦測定ユニット４０と、試料Ｓの引っ掻き抵抗を測定する先端を針状に形成した第３接触子５４を取付けた引掻抵抗測定ユニット５０からなることを特徴とする。さらに、前記映像ユニット６０は、本体２の一側に回動折り曲げ可能に取付けた自在アーム６１の先端にＣＣＤカメラとＬＥＤライトを取付けたレンズ部６３を取付け、該レンズ部を移動させて剥離強度測定ユニット３０の第１接触子３５の水平位置決めや、試料Ｓの剥離状態をモニター６４に表示して可視化し、その映像をパソコン６７の映像記録部７０に入力保存可能に形成したことを特徴とする。さらにはまた、前記データ処理手段６６は、各測定ユニット３０、４０、５０の力センサー３４、４３、５３で感知した押圧抵抗力、摩擦抵抗力、引っ掻き抵抗力を電気信号に変換・増幅して本体２と電気的に接続したパソコン６７の表示部６８にグラフ表示およびデジタル表示し、それぞれの抵抗係数を記録部６９に保存すると共に、前記映像ユニット６０で撮影した映像データを映像記録部７０に保存可能に形成してなることを特徴とする。

したがって、本発明は、本体２に取付けた試料台７の試料板１３に載せた試料Ｓを、前記本体２に内蔵した駆動源６で前後動する駆動体２０の一側に取付けたユニット支持体２１に、各測定ユニット３０、４０、５０を着脱・交換可能にしたことにより、様々な試料の評価（剥離・摩擦抵抗・引掻抵抗）を一台の測定装置１で行うことができる。さらに、本体２の一側に取付けた映像ユニット６０を使用して剥離強度測定ユニット３０に取付けた第１接触子３５の位置調整や、試料の評価状態を可視化してそのデータを保存することができる。さらにはまた、試料Ｓの評価挙動をパソコン６７の表示部６８でグラフ表示およびデジタル表示しながら映像ユニット６０により評価挙動を見ることができるので正確な評価を行うことができる。特に、塗膜の剥離強度を測定する場合、剥離強度測定ユニット３０に取付けた第１接触子３５の裏側からバックライト部３８の光を当て正面側からレンズ部６３で第１接触子３５の押圧部３６を拡大画像にしてモニター６４で見ながら平行位置を調整することにより正確な剥離強度測定をすることができる。さらに、第１接触子３５の押圧部３６は垂直な壁面に形成してあるため、試料Ｓの端面と第１接触子の押圧部３６を直接当接させて駆動体２０を移動させるため最初から正確な剥離被膜の最弱層の破壊強度測定を行うことができる。

本発明に係る測定装置の斜視図である。 本発明に係る測定装置の正面図である。 本発明に係る測定装置の模式図である。 剥離強度測定ユニットを取付けた駆動体と試料台の平面図である。 試料台に保持具を使用して試料を装着した状態を示す平面図である。 剥離強度測定ユニットを取付けた駆動体と試料台との関係を示す正面図である。 第１接触子の押圧部と試料の平行を測定する状態を示す装置の要部拡大側面図である。 剥離強度測定ユニットに第１接触子を装着した状態の正面図である。 剥離強度測定ユニットを駆動体のユニット支持体に取付けた状態を示す側面図である。 第１接触子の下端が浮いた状態を示す要部拡大正面図である。 第１接触子の下端が傾斜した状態を示す要部拡大正面図である。 被膜・塗膜の所定界面に第１接触子の押圧部を垂直に当てた状態の要部拡大断面図である。 粘質性塗膜を第１接触子で押圧した剥離状態を撮影した状態を示す要部拡大説明図である。 硬質性塗膜を第１接触子で押圧した剥離状態を撮影した状態を示す要部拡大説明図である。 図１３、１４の剥離状態をパソコンの表示部にグラフ表示した状態を示す模式図である。 摩擦抵抗測定ユニットの側面図である。 第２接触子に垂直荷重を負荷して試料の表面を押圧した状態の模式図である。 垂直荷重を受けた第２接触子の移動と共に変形して滑る直前の状態を示す模式図である。 第２接触子の摩擦抵抗により試料が滑る状態をパソコンの表示部にグラフ表示した状態を示す模式図である。 引掻き抵抗測定ユニットの側面図である。 垂直荷重を受けた第３接触子が試料の表面を押圧した状態の模式図である。 垂直荷重を受けた第３接触子が試料を引っ掻いた状態を示す模式図である。 第３接触子により試料を引っ掻いた状態をパソコンの表示部にグラフ表示した状態を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明すると、図１は本発明に係る測定装置の斜視図、図２は本発明に係る測定装置の正面図、図３は本発明に係る測定装置の模式図、図４は剥離強度測定ユニットを取付けた駆動体と試料台の平面図、図５は試料台に保持具を使用して試料を装着した状態を示す平面図、図６は剥離強度測定ユニットを取付けた駆動体と試料台との関係を示す正面図、図７は第１接触子の押圧部と試料の平行を測定する状態を示す装置の要部拡大側面図、図８は剥離強度測定ユニットに第１接触子を装着した状態の正面図、図９は剥離強度測定ユニットを駆動体のユニット支持体に取付ける状態を示す側面図、図１０はレンズ部からみて第１接触子の下端が浮いた状態を示す要部拡大正面図、図１１はレンズ部からみて第１接触子の下端が傾斜した状態を示す要部拡大正面図、図１２は被膜・塗膜の所定界面に第１接触子の押圧部を垂直に当てた状態の要部拡大断面図、図１３は粘質性塗膜を第１接触子で押圧した剥離状態を撮影した状態を示す要部拡大説明図、図１４は硬質性塗膜を第１接触子で押圧した剥離状態を撮影した状態を示す要部拡大説明図、図１５は図１３、１４の剥離状態をパソコンの表示部にグラフ表示した状態を示す模式図である。

測定装置１は、図１、２に示すごとく、本体２に内蔵した駆動源６をＯＮ、ＯＦＦさせるスイッチ３と、駆動体２０の速度、移動距離を入力設定するための操作パネル４を設け、前記本体２の上面に走行可能に位置した駆動体２０の一側に試料Ｓを載置する試料台７を取付け、前記駆動体２０の一側に取付けたユニット支持体２１に、試料台７に載置した試料Ｓを評価（剥離・摩擦抵抗・引掻抵抗）測定する複数の測定ユニット３０、４０、５０を着脱・交換可能に取付け、該測定ユニットでそれぞれ評価（測定）をパソコン６７の表示部６８にグラフ表示および数値表示して記録部６９に保存し、且つ、前記試料Ｓの評価・挙動（状態）を映像ユニット６０のレンズ部６３で撮影してモニター６４に可視化すると共に、評価映像をパソコン６７の映像記録部７０に保存するデータ処理手段６６により構成されている。

前記本体２に設けた操作パネル４は、前記駆動体２０を走行させる駆動部６（アクチュエータ）の速度を秒速約１μｍから１ｍｍの範囲で設定可能とし、移動距離は約５ｍｍから１５ｍｍの範囲で前後動可能に設定することができる。また、駆動部６は、測定中に剥離抵抗力が力センサーの測定基準を超えた場合、駆動源を瞬時に停止させて力センサーが破損するのを防止する安全機能を設けてある。

前記試料台７は、図４、６に示すごとく、前記本体２に位置した昇降部８の昇降軸９に取付けてなり、前記昇降軸９は昇降部８の一側に設けた昇降ねじ１０で昇降動可能に形成してある。前記試料台７は、上部に試料Ｓを載せる試料板１３と、昇降軸９に取付けた下面板１４との間に、前記試料板１３を前後左右に移動させる調整手段Ｈを設けてある。この調整手段Ｈは、前記試料板１３を前後動させる第１調整板１６と、前記試料板１３を左右動させる第２調整板１８とからなり、該第１、２調整板は、それぞれ一側に取付けを第１調節ねじ１５と第２調整ねじ１７で前後左右に移動可能に取付けてある。前記昇降ねじ１０および第１、２調節ねじ１５、１７により試料台７をミクロ単位で上下、前後、左右動させることができる。この作動に使用するねじは、例えば、公知のマイクロメータを使用する。

前記試料板１３は、図４、５に示すごとく、表面に多数のねじ穴１３ａを設け、形状や大きさまたは種類によって相違する試料Ｓを、前記試料板１３のねじ穴１３ａに試料を固定するためのさまざまな治具Ｔを固定して試料の測定を可能に形成してある

前記駆動体２０は、図３、４に示すごとく、一側（試料台側）にユニット支持体２１を駆動体２０の移動方向と直角方向に回動可能に取付け、該ユニット支持体の正面に設けた取付部２２に、試料Sの評価目的が相違する各種測定ユニット３０、４０、５０を着脱・交換可能に取付けてある。

前記ユニット支持体２１の回動は、駆動体２０にそれぞれ軸支した一対の調節ねじ２５、２５で、ユニット支持体２１の頂点に取付けた作動板２６の両側に位置させ、調節ねじ２５、２５で作動板２６を時計方向または反時計方向に押圧することにより、ユニット支持体２１をミクロ単位で回動させることができる。したがって、剥離強度測定ユニット３０に取付けた第１接触子３５の傾きを調整して試料Ｓとの水平方向を微調整することができる。この駆動体２０に取付けた調節ねじ２５、２５は、前記第１、２調節ねじと同様に微調整が可能な、例えば、公知のマイクロメータを取付けてある。

前記ユニット支持体２１に設けた取付部２２は、図９に示すごとく、中央の軸心方向に設けた係止軸２３を測定ユニット３０のユニット本体３１に設けた挿通穴３１ａに挿通して着脱可能に取付けてある。

前記ユニット支持体２１に取付ける各種測定ユニットは、試料Ｓに塗布した被膜・塗膜の剥離強度を評価する剥離強度測定ユニット３０と、試料の静・動摩擦抵抗を評価する摩擦測定ユニット４０と、試料の引っ掻き抵抗を評価する引掻抵抗測定ユニット５０からなる。

前記剥離強度測定ユニット３０は、図８、９に示すごとく、水平方向の圧力を検知する力センサー（ロードセル）３４を内蔵したユニット本体３１の正面中央に設けた係止溝部３２に、一定幅の押圧部３６を有する第１接触子３５を係止ねじ３３、３３で着脱可能に取付けてある。

前記ユニット本体３１は、下面中央に前記第１接触子３５を背面から光を照射するバックライト３８を取付けてある。この第１接触子３５は、正面側に設けた垂直な壁面の下端に一定幅を有する押圧部３６を形成し、該押圧部の後方を斜めに切欠いたすくい角３７を設けてある。

剥離強度測定ユニット３０による評価測定は、図１２に示すごとく、第１接触子３５の押圧部３６と測定する試料Ｓの塗膜層Ａの端面とを直接当接させ、前記駆動体２０をX方向に微移動させたときに生じる押圧力で塗膜層Ａと第１接触子３５との間に発生する抵抗力を力センサー３４で感知した電気信号をデータ処理手段６６であるパソコン６７に送って表示部６８にグラフ表示すると同時に、剥離状態を映像ユニット６０のレンズ部６３で剥離挙動を撮影してモニター６４で可視化してその映像をパソコン６７の映像記録部７０に入力保存することができる。

試料Ｓに塗布した塗膜層の界面を剥離して接着強度を測定する剥離強度測定ユニット３０の第１接触子３５は、前記したごとく、押圧部３６の下端が一定幅を有しているため被膜・塗膜の界面と平行に位置させることが要求される。しかし、各塗膜Ａの界面は薄いため第１接触子３５の押圧部３６が被膜・塗膜の界面と離れたり傾斜していると正確な剥離強度を評価することができない。そこで、図７に示すごとく、ユニット本体３１の下部に取付けたバックライト３８を第１接触子３５の背面側から照射し、試料台７を挟んで正面側から映像ユニット６０のレンズ部６３で押圧部３６と被膜・塗膜Ａとの平行関係をモニター６４で確認して照度の変化によりミクロ単位で調整することができる。

例えば、図１０に示すごとく、押圧部３６が試料台１３の表面から離れている場合は、バックライト３８の光がレンズ部６３に入光して離れていることが確認できるので、昇降部９の昇降ねじ１０で高さを微調整する。また、図１１に示すごとく、下端が試料台７に対し斜めになっている場合は、バックライトの光が偏って光るため駆動体２０の調節ねじ２５、２５を回動させてユニット支持体２１を時計方向または反時計方向に回動させてバックライト３８の光が線状で水平になるように微調整することができる。

前記第１接触子３５と試料Ｓとの平行調整をする映像ユニット６０は、モニター６４に映る映像を光学的に可能な範囲で広角からズームして拡大することができ、そのため試料Ｓと第１接触子３５との平行状態を正確に確認して設定することができる。したがって、薄い被膜・塗膜の界面を正確に押圧して剥離強度を評価することができる。

剥離強度測定ユニット３０による測定は、図１２に示すごとく、第１接触子３５の押圧部３６と測定する試料Ｓである被膜・塗膜の端面と直接当接させ、前記駆動体２０をＸ方向に微移動、例えば、秒速５μから１５μ、好ましくは、秒速１０μの超低速で移動させることで、熱害や不安定な挙動を除外した押圧力で、被膜・塗膜に発生する抵抗力を力センサー３４で感知しながら図１３、１４に示すごとく、被膜・塗膜の破壊状態を映像ユニット６０のレンズ部６３で撮影することができる。一方、レンズ部６３で撮影した被膜・塗膜の破壊状態を、図１５に示すごとく、パソコン６７の表示部６８にグラフ表示とデータの数値をデジタル表示すると共に記録部６９に保存する。

また、塗膜の剥離状態は、図１３に示すごとく、粘度の強い試料（ポリエステル系塗膜）は、塗膜がロール状に巻かれながら剥がれていく様子をモニター６４で可視することができる。粘度の低い試料（熱硬化性塗膜）は、図１４に示すごとく、押圧力により塗膜が破断しながら剥がれていく様子をモニターで可視することができる。レンズ部６３による映像は、モニター６４に拡大された映像が映るので、最弱層で破壊されている様子を評価することができる。

摩擦抵抗測定ユニット４０は、図１６に示すごとく、先端に球状の頭部４５を有した第２接触子４４を取付け、該第２接触子の垂直方向の同一軸心に一定の垂直荷重を負荷する加圧部４６を設け、該加圧部に錘を載せて試料Ｓの静・動摩擦抵抗を測定するものである。
摩擦抵抗測定ユニット４０の第２接触子４４に一定垂直荷重（Ｚ方向）を負荷させて駆動体２０を微移動、例えば、秒速５μから１５μ、好ましくは、秒速１０μの超低速で移動させることで、熱害や不安定な挙動を除外して正確な測定を可能とすることができる。また、第２接触子４４の移動で試料Ｓが変形してどれだけの抵抗力（Ｘ方向）を有するかを測定することができる（図１５）。

測定は、試料Ｓが押し付けられる圧力（垂直荷重）Ｚ下で、第２接触子４４が移動する方向Ｘの力により、試料Ｓと第２接触子２０との間に発生する抵抗力を測定し、第２接触子４４の移動により試料が変形に耐えられず滑った瞬間の挙動をパソコン６７の表示部６８にグラフ表示すると共に、その挙動をレンズ部６３で撮影してモニター６４で見ることができ、且つ、その情報をパソコン６７に試料として映像記録部７０に保存することができる。

摩擦抵抗測定ユニット４０による測定は、図１７、１８に示すごとく、第２接触子４４を超低速（約秒速５から１５μ）好ましくは、秒速１０μの超低速で移動させることで、熱害や不安定な挙動を除外して正確な測定を可能とする。試料の変形挙動を伴う静摩擦及び、動摩擦抵抗を図１９に示すごとく、パソコン６７の表示部６８にグラフ表示でき、且つ、その挙動をレンズ部６３で撮影してモニター６４で可視すると同時に前記したごとく、パソコン６７に映像を試料として保存することができる。

前記引掻き抵抗測定ユニット５０は、図２０に示すごとく、ダイヤモンドやサファイヤなどの硬度性を有する鉱物材で形成した円錐形の頭部５５を有した第３接触子５４を先端に取付けてなり、ユニット本体５１に内蔵した力センサー（ロードセル）５３で、第３接触子５４と同一軸心上に設けた加圧部５６の垂直荷重（Ｚ方向）（例１０ｇ、２０ｇ、３０ｇ・・・）を段階的に変化させながら試料の抵抗力（Ｘ方向）と試料の引っ掻き抵抗を評価するものである。

引っ掻き抵抗の評価は、図２１、２２に示すごとく、一定の垂直荷重（Ｚ方向）下で、第３接触子５４をＸ方向に超低速で移動させることで、熱害や不安定な挙動を除外し正確な測定を可能とし、荷重が増すごとに第３接触子５４の頭部５５が試料Ｓの内部に食い込み、引っ掻き傷幅をもって引っ掻き強度として評価することができる。第３接触子５４の頭部５５が円錐型をなしているため引っ掻き強度の低い試料ほど接触子５４の頭部５５が深く食い込み、引っ掻き幅が広くなる。

一方、垂直荷重（Ｚ方向）は、段階的に重量を増加させて接触子５４の頭部５５と試料Ｓとの間で発生する抵抗力を測定することにより、引っ掻き傷の入らない垂直荷重の領域では、抵抗力は、垂直荷重に比例する。いわゆる摩擦の領域である。しかし、この領域を超えると比例関係が無くなり抵抗力が増大する。この時点が引掻き発生点と理解することができる。

これらの測定に於いては、図２３に示すごとく、パソコン６７の表示部６８にグラフ表示と数値をデジタル表示する。また、その挙動をレンズ部６３により撮影した映像をモニター６４で可視し、且つ、パソコン６７に映像を試料として映像記録部７０に保存することができる。

前記映像ユニット６０は、前記本体２の一側に回転可能に軸支した自在アーム６１の先端にＣＣＤカメラとＬＥＤライトを内蔵したレンズ部６３を取付け、該レンズ部のレンズは光学的に接写からズーム撮影まで可能とし、前記したごとく、剥離強度測定ユニット３０に取付けた第１接触子３５の調整や、各測定ユニットで行う評価測定時の評価挙動を撮影してモニター６４に表示すると共に、その映像をパソコン６７の映像記録部７０に保存することができる。

データ処理手段６６は、各測定ユニット３０、４０、５０のユニット本体３１、４１、５１にそれぞれ内蔵した力センサー３４、４３、５３で感知した押圧抵抗力、垂直荷重と摩擦抵抗力を摩擦係数或いは抵抗力（重量）などの電気信号を増幅して前記Ａ/Ｄ変換器７３でデジタル信号に変換し、該信号を電気的に接続しているパソコン６７の表示部６８にグラフ表示または数値をデジタル表示すると共に、前記データを記録部６９に保存する。前記映像ユニット６０のレンズ部６３で撮影した画像は、ビデオキャプチャ６５を介してパソコン６７の映像記録部７０に保存する。
以上

前記力センサー３４、４３、５３は、接触子で感知したＸ方向の抵抗力、摩擦抵抗力の微弱電圧信号を増幅器（図示せず）で増幅して送信するもので、増幅されたアナログ信号をＡ/Ｄ変換器７３でデジタル信号に変換してデータ処理手段６６であるパソコン６７の表示部６８でグラフや数値として表示し、記録部６９に保存する。

前記試料Ｓは、被膜や塗膜の性能やワックス効果、金属材、ガラス材、繊維材、紙材、フイルム材，木材、陶磁器またはゴムなどの平坦面または曲線を有する有体物の評価などを行うことができる。

以下、本発明の実施の形態に係る測定装置１の作用について説明すると、図８、９に示すごとく、第１接触子３５を有した剥離強度測定ユニット３０を取付けた測定装置１で、試料Ｓである被膜・塗膜の剥離強度を測定する場合、測定装置１の電源スイッチ３をＯＮにして操作パネル４で駆動体２０の移動速度と移動距離を設定する。

次いで、剥離強度測定ユニット３０の第１接触子３５と試料台７に載置した試料Ｓとの平行を調整する。図７に示すごとく、ユニット本体３１の下部に取付けたバックライト３８を第１接触子３５の背面側から照射し、試料台７を挟んで反対側から映像ユニット６０のレンズ部６３で第１接触子３５の押圧部３６と被膜・塗膜との平行をモニターで確認し、照度の変化によりミクロ単位で平行位置を調整する。被膜・塗膜は界面が薄いため、第１接触子３５の押圧部３６と被膜・塗膜とが平行でなければ正確な剥離強度を評価することができないからである。

調整は、図１０に示すごとく、レンズ部６３で撮影された映像はモニター６４に拡大されて映るので、押圧部３６と試料台７が離れている場合は、バックライト３８の光が押圧部３６の下端と試料台７の間から入光するため、離れている幅が分かり、昇降部８の昇降ねじ１０で高さをミクロ単位で調整する。

また、図１１に示すごとく、押圧部３６の下端が試料に対し傾いている場合は、駆動体２０に取付けた調節ねじ２５、２５でユニット支持体２１を時計方向または反時計方向に回動させてバックライト３８の光を水平の線状に当たるように調整する。上記したごとく、昇降ねじ１０または調節ねじ２５を操作して押圧板３６を各層が薄い被膜・塗膜層の界面に押当てることができるので正確な測定を行うことができる。

剥離強度測定ユニット３０による測定は、図１２に示すごとく、第１接触子３５の押圧部３６と測定する試料Ｓである被膜・塗膜の端面Ａと直接当接させ、前記駆動体２０をＸ方向に微移動させたときに生じる押圧力で、被膜・塗膜に発生する抵抗力を力センサー３４で感知しながら図１３、１４に示すごとく、被膜・塗膜の破壊状態を映像ユニット６０のレンズ部６３で撮影することができる。

一方、レンズ部６３で撮影した被膜・塗膜の破壊状態は、図１５に示すごとく、パソコン６７の表示部６８にグラフ表示とデータの数値をデジタル表示すると共に記録部６９に保存する。

塗膜の剥離状態は、粘度の高いい試料（ポリエステル系塗膜）は、図１３に示すごとく、塗膜がロール状に巻かれながら剥がれていく様子をモニター６４で可視することができる。粘度の低い試料（熱硬化性塗膜）は、図１４に示すごとく、押圧力により塗膜が破断しながら剥がれていく様子をモニターで可視することができる。レンズ部６３による映像は、モニター６４に拡大された映像が映るので、最弱層で破壊されている様子を評価することができる。

剥離強度測定ユニット３０による測定は、押圧部３６の正面と被膜・塗膜の端面Ａが直接当接した状態を０としてスタートし、一定の押圧力で押圧しながら測定するので、最初から所定層の剥離強度を正確に評価することができる。

この押圧部３６の押圧力は力センサー３４で感知し、Ｘ方向の抵抗力（重量）を電気信号として増幅させてＡ/Ｄ変換器７３によりデジタル信号に変換してパソコン６７の表示部６８にグラフ表示すると共に前記データを記録部６９に保存させる。一方、試料Ｓの剥離強度を評価している状態を映像ユニット６０のレンズ部６３で撮影し、画像をモニター６４で可視化すると共にビデオキャプチャ６５を介してパソコン６７の映像記録部７０に保存する。

摩擦抵抗測定ユニット４０による測定は、加圧部４５により一定の垂直荷重を加えた第２接触子４４を試料Ｓの表面に当接させて試料の静・動摩擦抵抗を測定するもので、図１６に示すごとく、ユニット本体４１に第２接触子４４と同一軸心上の垂直方向に取付けた加圧部４５で試料Ｓに一定の垂直荷重（Ｚ方向）を負荷させて、駆動体２０を超低速（秒速５から１５μ）好ましくは、１０μで微移動させたとき、第２接触子４４の押圧力で試料Ｓが変形して抵抗力（Ｘ方向）を有するかを測定する。

試料Ｓの表面に接触させた第２接触子４４をＸ方向に微移動させると、図１８に示すごとく、試料Ｓが変形しながら滑る瞬間を表示部６８にグラフ表示して評価することができる。特に、摩擦抵抗測定ユニット４０は、第２接触子４４を超低速で移動させることにより、粘弾性を有する試料の場合、その粘弾性挙動を伴う静摩擦及び動摩擦抵抗を評価することができると同時に、その挙動をレンズ部６３により撮影してモニター６４で可視することができ、且つ、その状態をパソコン６７の映像記録部７０に保存することができる。

引掻き抵抗測定ユニット５０は、図２０に示すごとく、第３接触子５４と同一軸心上でユニット本体４１の上方に設けた加圧部５６に錘の重量を変更可能に取付けて形成し、第３接触子５４の頭部５５を硬度性を有するサファイヤ針で形成してある。この引掻き抵抗測定ユニット５０の加圧部５６に負荷を段階的に変化させながら試料Ｓの表面を第３接触子５４で移動させることにより引っ掻き抵抗を測定することができる。

引っ掻き抵抗の評価は、図２２に示すごとく、第３接触子５４に一定の垂直方向の負荷を与えて試料Ｓ上を微移動させながら重量を増加させると、一定の垂直荷重（Ｚ方向）下で、第３接触子５４をＸ方向に超低速で移動させてとき、第３接触子５４の頭部５５が試料Ｓの内部に食い込み、引っ掻き傷幅をもって引っ掻き強度として評価することができる。

接触子５４の頭部５５が円錐型をなしているため引っ掻き強度の低い試料ほど接触子５４の頭部５５が深く食い込み、引っ掻き幅が広くなる。一方、垂直荷重（Ｚ方向）を段階的（１０ｇ、２０ｇ、３０ｇ、・・・）に増加させて接触子５４の頭部５５と試料Ｓとの間で発生する抵抗力を測定することにより引っ掻き傷の入らない垂直荷重の領域では、抵抗力は、垂直荷重に比例する。いわゆる摩擦の領域である。

しかし、この領域を超えると比例関係が無くなり抵抗力が増大する。この時点が引掻き発生点と理解することができる。これらの測定に於いては、前記したごとく、パソコン６７の表示部６８にグラフ表示と数値をデジタル表示すると共に、その挙動をレンズ部６３により撮影した映像をモニター６４で可視し、且つ、パソコン６７に映像を試料として映像記録部７０に保存することができる。

１ 測定装置
２ 本体
７ 操作パネル
８ 昇降部
９ 昇降軸
１２ 試料台
２０ 駆動体
２１ ユニット支持体
２５ 調節ねじ
３０ 剥離強度測定ユニット
３１ ユニット本体
３５ 第１接触子
３６ 押圧部
３８ バックライト
４０ 摩擦抵抗測定ユニット
４１ ユニット本体
４４ 第２接触子
５０ 引掻き抵抗測定ユニット
５１ ユニット本体
５４ 第３接触子
６０ 映像ユニット
６１ 自在アーム
６３ レンズ部
６４ モニター
６６ データ処理手段
６７ パソコン
６８ 表示部
６９ 記録部
７０ 映像記録部
７３ Ａ/Ｄ変換器

Claims (2)

1. 試料Ｓに付着させた被膜・塗膜の剥離強度・摩擦強度・引掻強度をそれぞれ測定する測定装置（１）であって、スイッチ（３）と操作パネル（４）を有した本体（２）の上面に取付けた３軸方向（前後・左右・上下方向）に移動可能な試料台（７）と、
   前記試料台（７）の一側に、モータにより前後動する駆動体（２０）と、
   前記駆動体（２０）の一側に取付けて前記試料台（７）と直角方向に回動するユニット支持体（２１）の上端に設けた作動板（２６）を前記駆動体（２０）に取付けた一対の調節ねじ（２５）、（２５）で駆動体（２０）の軸方向と直角方向に回動可能に取付け、該ユニット支持体の正面に設けた取付部（２２）に各種測定ユニット（３０）、（４０）、（５０）をそれぞれ着脱・交換可能に取付けるユニット支持体（２１）と、
   前記ユニット支持体（２１）の取付部（２２）に着脱・交換可能に取付ける、選定目的がそれぞれ相違する接触子を有した複数の測定ユニット（３０）、（４０）、（５０）と、
   前記した各測定ユニットで行う試料（Ｓ）の被膜・塗膜の測定状態を撮影する映像ユニット（６０）と、
   前記した各測定ユニットで測定した試料の抵抗力を、パソコン（６７）の表示部（６８）にグラフ表示またはデジタル表示してデータを記録部（６９）に保存すると同時に、その映像を映像記録部（７０）に保存させるデータ処理手段（６６）とからなることを特徴とする被膜性能測定装置。
2. 試料Ｓに付着させた被膜・塗膜の剥離強度・摩擦強度・引掻強度をそれぞれ測定する測定装置（１）であって、スイッチ（３）と操作パネル（４）を有した本体（２）の上面に取付けた３軸方向（前後・左右・上下方向）に移動可能な試料台（７）と、
   前記試料台（７）の一側に、モータにより前後動する駆動体（２０）と、
   前記駆動体（２０）の一側に取付けて前記試料台（７）と直角方向に回動するユニット支持体（２１）と、
   前記ユニット支持体（２１）の取付部２２に着脱・交換可能に取付ける、測定目的がそれぞれ相違する接触子を有した複数の測定ユニット（３０）、（４０）、（５０）と、
   前記した各測定ユニットで行う試料（Ｓ）の被膜・塗膜の測定状態を撮影する、本体（２）の一側に回動・折り曲げ可能に取付けた自在アーム（６１）の先端にＣＣＤカメラとＬＥＤライトを取付けたレンズ部（６３）を取付け、該レンズ部を移動させて剥離強度測定ユニット（３０）の第１接触子（３５）の水平位置決めや、試料（Ｓ）の剥離状態をモニター（６４）に表示して可視化し、その映像をパソコン（６７）の映像記録部（７０）に入力保存可能に形成した映像ユニット（６０）と、
   前記した各測定ユニットで測定した試料の抵抗力を、パソコン（６７）の表示部（６８）にグラフ表示またはデジタル表示してデータを記録部（６９）に保存すると同時に、その映像を映像記録部（７０）に保存させるデータ処理手段（６６）とからなることを特徴とする被膜性能測定装置。

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