JP7415833B2

JP7415833B2 - 割裂接着強さ試験機

Info

Publication number: JP7415833B2
Application number: JP2020126399A
Authority: JP
Inventors: 俊司上田; 康司森岡
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2024-01-17
Anticipated expiration: 2040-07-27
Also published as: JP2022023451A

Description

本発明は、割裂接着強さ試験機に関する。

接着剤の剥離強度を測定する測定方法として、例えば、ＪＩＳＫ６８５３：１９９４に規定された割裂接着強さ試験が知られている。

上記の試験では、一対の被着体（「試験片」とも言う。）を準備して、一対の被着体の対向面同士を接着剤によって接着する。その後、一対の被着体に荷重を掛けて接着剤が破壊するとき、又は接着剤が被着体から剥離するときの最大荷重を測定することで接着剤の剥離強度を測定する。

特許文献１には、接着テープの接着力を計るための剥離試験機の一例が開示されている。

特開平６－２０７９０２号公報

ところで、ガラス板のうち、例えば自動車用の窓ガラスは、ルームミラーはもとより、ドライブレコーダー用の車載カメラや雨滴感知センサ等の付属部材が備えられている。これらの付属部材は、一般的に接着剤によって窓ガラスに接着されている。よって、このような窓ガラスでは、窓ガラスに対する付属部材の接着力を評価することが望ましい。

しかしながら、ＪＩＳＫ６８５３：１９９４で規定されたような割裂接着強さ試験機は、被着体として金属製のブロック体を使用しており、例えばガラス板のような脆性材料からなる実部材を被着体として使用する場合、被着体を特許文献１に開示されているようなＪＩＳＫ６８５３：１９９４に準拠した試験片の形状に加工することは極めて困難である。つまり、従来の割裂接着強さ試験機では、実部材に対する接着剤の剥離強度を測定するものがなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被着体として実部材を適用した場合でもＪＩＳＫ６８５３：１９９４に準拠した割裂接着強さ試験を実施できる割裂接着強さ試験機を提供することを目的とする。

本発明の割裂接着強さ試験機は、上記の目的を達成するために、第１の主面と、第１の面と反対側に位置する第２の主面と、を有する板状の第１被着体と、第３の主面と、第３の面と反対側に位置する第４の主面と、を有する板状の第２被着体と、第１被着体の第１の主面に取り付けられる第１支持部と、第２被着体の第４の主面に取り付けられる第２支持部と、第１被着体の第２の主面と、第２被着体の第３の主面との間に介在する接着剤と、移動機構部と、を備える割裂接着強さ試験機であって、第２支持部は、第１支持部に対し鉛直方向下側に配置され、移動機構部によって、第１支持部と第２支持部とは鉛直方向において相対的に離間する方向に移動される。

本発明によれば、被着体として実部材を適用した場合でもＪＩＳＫ６８５３：１９９４に準拠した割裂接着強さ試験を実施できる。

第１実施形態に係る割裂接着強さ試験機を斜め上方から見た斜視図図１に示した割裂接着強さ試験機の組立斜視図図１に示した割裂接着強さ試験機の側面図図１に示した割裂接着強さ試験機の動作説明図スペーサの軸長を変更して牽引角度を変更した割裂接着強さ試験機の説明図力点と作用点との水平方向距離Ｌを変更した割裂接着強さ試験機の説明図第２実施形態に係る割裂接着強さ試験機を斜め上方から見た斜視図図７に示した割裂接着強さ試験機の側面図第３実施形態に係る割裂接着強さ試験機を斜め上方から見た斜視図図９に示した割裂接着強さ試験機の側面図ブラケットが接着剤によって第２被着体に接着された斜視図第４実施形態に係る割裂接着強さ試験機を斜め上方から見た斜視図図１２に示した割裂接着強さ試験機の側面図実部材が接着剤によって第２被着体に接着された斜視図

以下、添付図面に従って本発明に係る割裂接着強さ試験機の実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態に係る割裂接着強さ試験機１０を斜め上方から見た斜視図、図２は、割裂接着強さ試験機１０の組立斜視図、図３は、割裂接着強さ試験機１０の側面図である。この割裂接着強さ試験機１０は、後述するように被着体として実部材（例えば、ガラス板及び樹脂板）を適用した場合でもＪＩＳＫ６８５３：１９９４に準拠した試験を実施可能とした試験機であり、以下の構成を有する。

すなわち、割裂接着強さ試験機１０は、図１乃至図３に示すように、第１支持部１２と、下台１４を備える第２支持部１６と、移動機構部１８（図３参照）とを備えている。また、割裂接着強さ試験機１０は、実部材に相当する第１被着体２０と第２被着体２４とを備え、かつ、第１被着体２０の下面２０ｂと第２被着体２４の上面２４ａとの間に介在して、第１被着体２０と第２被着体２４とを接着する接着剤２２を備えている。

第１被着体２０は、上面２０ａと、上面２０ａの反対側に位置する下面２０ｂとを有し、上面２０ａに第１支持部１２が取り付けられる。ここで上面２０ａは第１の主面、下面２０ｂは第２の主面に相当する。第２被着体２４は、上面２４ａと、上面２４ａの反対側に位置する下面２４ｂとを有し、下面２４ｂに第２支持部１６が取り付けられる。ここで上面２４ａは第３の主面、下面２４ｂは第４の主面に相当する。なお、第２被着体２４の下面２４ｂに第２支持部１６を直接取り付けてもよい。第２支持部１６は、第１支持部１２に対し矢印Ｖで示す鉛直方向の下側に配置されている。移動機構部１８は、第１支持部１２と第２支持部１６とを鉛直方向Ｖにおいて相対的に離間する方向に移動させる機能を有している。以下、割裂接着強さ試験機１０の具体的な構成を説明する。

第１支持部１２は、図２に示すように、一例として短冊状に形成された第１被着体２０の上面２０ａの右側、すなわち、接着剤２２が取り付けられている第１被着体２０の下面２０ｂの反対側の端部の上面２０ａに取り付けられる。この第１支持部１２は、上面２０ａから上方に突設された高さ調整用のスペーサ２６と、このスペーサ２６の上部に設けられた環状の第１軸受部２８と、第１軸受部２８に挿入されて矢印Ｈ１（図２参照）で示す水平軸を中心に回転自在に設けられた第１ピン３０と、を有している。

スペーサ２６は、第１被着体２０に物理的に取り付けられている。例えば、スペーサ２６は、ネジによって構成されており、第１被着体２０に孔、もしくは凹部を設け、第１被着体２０の上面２０ａに対し鉛直方向Ｖに沿って螺入されていてもよい。スペーサ２６が第1被着体２０に螺入されている場合、スペーサ２６の螺入量を調整すれば、鉛直方向Ｖにおける第１軸受部２８の位置を調整でき、これによって、後述の割裂中心軸Ｐと水平軸Ｈ１（第１軸受部２８の中心に相当）との鉛直方向の長さｄ１を調整できる。なお、スペーサ２６は第１被着体２０とは、螺入以外の方法で取り付けられていてもよい。スペーサ２６に爪を設け、第１被着体２０に設けた孔、又は凹部と係合させてもよい。また、スペーサ２６は第１被着体２０の上面２０ａとは接着剤２２よりも接着力の強い接着剤で取り付けられていてもよい。この場合、スペーサ２６の高さを調整すれば、鉛直方向Ｖにおける第１軸受部２８の位置を調整することができる。

上記の割裂中心軸Ｐとは、接着剤２２の厚み方向Ｔの中心線を水平方向に延ばした仮想線である。また、上記の長さｄ１の調整に関しては、ネジによる螺入量調整に限定されるものではなく、軸長の異なる複数本のスペーサ２６を揃えておき、その中から選択した長さのものを上面２０ａに取り付けて長さ調整を行うようにしてもよい。

第２支持部１６は、第２被着体２４の下面２４ｂに接する下台１４を備えている。この下台１４は、一例として矩形状に構成された金属板であり、その上面１４ａには、第２被着体２４を着脱自在に保持する保持部材３２が備えられる。保持部材３２は、第２保持部材に相当する。図２に示すように、第２保持部材は、一対の保持部材３２、３２であってもよい。

第２被着体２４は、一例として短冊状に構成されており、その長手方向が第１被着体２０の長手方向と直交するように、上記の一対の保持部材３２、３２によってその両端部分が上面１４ａに固定されている。また、第２被着体２４は、長手方向の中央部の上面２４ａが、第１被着体２０の左側の下面２０ｂに上記の接着剤２２によって接着されている。これにより、第１被着体２０と第２被着体２４とは上面視においてＴ字状に接着されている。

また、第２支持部１６は、下台１４の下面１４ｂに設けられた一対の環状の第２軸受部３４、３４と、第２軸受部３４、３４に挿入されて、水平軸Ｈ１と平行な水平軸Ｈ２を中心に回転自在に設けられた第２ピン３６と、を有している。また、本例の割裂接着強さ試験機１０においては、第２軸受部３４、３４と第１軸受部２８との間に接着剤２２が介在しない構成となっている。

移動機構部１８は、第２ピン３６に連結された固定部３８と、第１ピン３０に連結され、第２ピン３６に対して第１ピン３０を鉛直方向Ｖにおいて離間する上方向に駆動する駆動部４０と、を有している。なお、第２ピン３６に駆動部４０を連結し、第１ピン３０に固定部３８を連結してもよい。また、固定部３８としては、第２ピン３６又は第１ピン３０を移動不能に固定する構造体が適用される。また、駆動部４０は、油圧シリンダ等の牽引装置と、牽引装置で検出した荷重を測定する荷重測定部（不図示）とを含んでいる。

次に、上記の如く構成された割裂接着強さ試験機１０を用いて接着剤２２の剥離強度を測定する測定方法の一例について説明する。

本例の測定方法は、実部材を用いて試験を行うために、第１被着体２０として合成樹脂製の樹脂板を使用し、第２被着体２４としてガラス板を使用した。換言すれば、本例の試験は、例えば、自動車用の窓ガラスに接着された合成樹脂製の付属部品の剥離強度を評価する試験に相当する。

まず、図１に示すように、第２被着体２４を下台１４に保持部材３２、３２を用いて固定し、その後、図３に示すように、第１被着体２０と第２被着体２４とを接着剤２２によって接着する。

次に、図３に示すように、鉛直方向Ｖにおいて、割裂中心軸Ｐから水平軸Ｈ１までの長さｄ１が、割裂中心軸Ｐから水平軸Ｈ２までの長さｄ２と等しくなるように第１軸受部２８の高さをスペーサ２６によって調整する。

次に、第２ピン３６を固定部３８に連結して移動不能とし、第１ピン３０を駆動部４０に連結する。以上で、測定準備が完了する。

この後、駆動部４０を駆動して第１ピン３０を上昇させていく。そうすると、駆動部４０の力は、図４の４Ａで示すように、接着剤２２において割裂中心軸Ｐの右端の始点部Ｐ１に作用することから、図４の４Ｂで示すように、始点部Ｐ１に亀裂が発生する。そして、駆動部４０により第１ピン３０の上昇を継続していくと、接着剤２２は、割裂中心軸Ｐに沿って裂かれていき、結果的に図４の４Ｃで示すように、接着剤２２が割裂中心軸Ｐに沿って分断される。一方、荷重測定部は、接着剤２２が破壊していくときの荷重を検出しており、上記の分断後に最大荷重を出力する。以上で、実部材を使用した場合の剥離強度試験が終了する。

上記のように、第１実施形態の割裂接着強さ試験機１０は、第１被着体２０の上面２０ａに取り付けられる第１支持部１２と、第１支持部１２に対して鉛直方向下側に配置され、かつ、第２被着体２４の下面２４ｂに取り付けられる第２支持部１６と、第１被着体２０と第２被着体２４とを接着する接着剤２２と、移動機構部１８と、を備えているので、第１被着体２０及び第２被着体２４として実部材を適用した場合でもＪＩＳＫ６８５３：１９９４に準拠した割裂接着強さ試験を実施できる。

また、第１実施形態の割裂接着強さ試験機１０では、例えば、図５に示すように、第１ピン３０（力点）と始点部Ｐ１（作用点）との水平方向距離Ｌを変更したり、図６に示すように、軸長の異なるスペーサ２６Ａを使用して牽引角度αを変更したりして試験を実施できる。これにより、多種の実部材に対応した割裂接着強さ試験を実施できる。なお、図６において、スペーサ２６Ａの軸長をスペーサ２６（図５参照）よりも長くした場合には、その差分の軸長を有するスペーサ２６Ｂを下台１４と第２支持部１６との間に配置することが好ましい。また、牽引角度αとは、側面視において、水平軸Ｈ１と始点部Ｐ１とを結ぶ線分Ａと割裂中心軸Ｐとの交角を指す。

図７は、第２実施形態に係る割裂接着強さ試験機５０を斜め上方から見た斜視図、図８は、割裂接着強さ試験機５０の側面図である。なお、図１乃至図６で示した第１実施形態の割裂接着強さ試験機１０と同一若しくは類似する部材については同一の符号を付して説明する。

割裂接着強さ試験機１０に対する割裂接着強さ試験機５０の構成の相違点は、第１支持部１２に、第１被着体２０の上面２０ａに接する上台５２が備えられ、この上台５２の上面５２ａに第１軸受部２８が取り付けられている点にあり、他の構成は同一である。この上台５２は、下台１４と同様に剛性の高い金属板で構成されている。

割裂接着強さ試験機５０では、第１被着体２０が上台５２に取り付けられた状態で剥離試験を行う。このため、実部材を想定した第１被着体２０として、例えば、剛性が低く、かつ、厚さの薄いフィルム状部材を適用した場合でも、フィルム状部材を上台５２によって補強した状態で剥離試験を実施できる。このように上台５２を備えた割裂接着強さ試験機５０によれば、第１被着体２０として適用される実部材のバリエーションを広げることができる。なお、上台５２に対する第１被着体２０の取り付け形態は、例えば、図１に示した保持部材３２と同様の保持部材３２を用いて着脱自在とする形態が好ましい。

図９は、第３実施形態に係る割裂接着強さ試験機６０を斜め上方から見た斜視図、図１０は、割裂接着強さ試験機６０の側面図である。なお、図７乃至図８で示した第２実施形態の割裂接着強さ試験機５０と同一若しくは類似する部材については同一の符号を付して説明する。

割裂接着強さ試験機５０に対する割裂接着強さ試験機６０の構成の相違点は、図１１に示すように、第１被着体として実部材であるブラケット６２を上台５２（図９及び図１０参照）に取り付け、このブラケット６２を、接着剤２２によって第２被着体２４に接着した点にあり、他の構成は同一である。

割裂接着強さ試験機６０は、実部材であるブラケット６２を直接使用して剥離試験を実施するので、正確な評価が得られる。なお、図１１に示すブラケット６２は、自動車用窓ガラスに直接接着され、車載カメラや雨滴感知センサと係合されるものであり、合成樹脂製の成型品である。

図１２は、第４実施形態に係る割裂接着強さ試験機７０を斜め上方から見た斜視図、図１３は、割裂接着強さ試験機７０の側面図である。なお、図７乃至図８で示した第２実施形態の割裂接着強さ試験機５０と同一若しくは類似する部材については同一の符号を付して説明する。

割裂接着強さ試験機５０に対する割裂接着強さ試験機７０の構成の相違点は、図１４に示すように、第１被着体として円弧状の実部材７２を上台５２（図１２及び図１３参照）に取り付け、この実部材７２を、接着剤２２によって第２被着体２４に接着した点にあり、他の構成は同一である。

割裂接着強さ試験機７０は、実部材７２を直接使用して剥離試験を実施するので、正確な評価が得られる。

なお、第１被着体２０として合成樹脂製の樹脂板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド（ＰＡ）、高耐熱ポリアミド（ＰＡ６Ｔ／ＰＡ９Ｔ、ＭＸＤ６）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等が挙げられる。

なお、第２被着体２４に適用したガラス板として、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等の無機ガラス、又は有機ガラスが挙げられる。有機ガラスの材料として、ポリカーボネート、例えばポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等の透明樹脂が挙げられる。

以上、本発明について説明したが、本発明は、上記の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、いくつかの改良又は変形を行ってもよい。

１０…割裂接着強さ試験機、１２…第１支持部、１４…下台、１６…第２支持部、１８…移動機構部、２０…第１被着体、２２…接着剤、２４…第２被着体、２６…スペーサ、２８…第１軸受部、３０…第１ピン、３２…保持部材、３４…第２軸受部、３６…第２ピン、３８…固定部、４０…駆動部、５０…割裂接着強さ試験機、５２…上台、６０…割裂接着強さ試験機、６２…ブラケット、７０…割裂接着強さ試験機、７２…実部材

Claims

第１の主面と、前記第１の主面と反対側に位置する第２の主面と、を有する板状の第１被着体と、
第３の主面と、前記第３の主面と反対側に位置する第４の主面と、を有する板状の第２被着体と、
前記第１被着体の前記第１の主面に取り付けられる第１支持部と、
前記第２被着体の前記第４の主面に取り付けられる第２支持部と、
前記第１被着体の前記第２の主面と、前記第２被着体の前記第３の主面との間に介在する接着剤と、
移動機構部と、
を備える割裂接着強さ試験機であって、
前記第１被着体及び前記第２被着体は、ともに短冊形状に形成され、かつ、長手方向において互いに直交する姿勢で前記接着剤により接着され、
前記第１支持部は、第１軸受部と、前記第１軸受部に対し第１水平軸を中心に回転自在に設けられた第１ピンと、を有し、
前記第２支持部は、第２軸受部と、前記第２軸受部に設けられ、前記第１水平軸と平行な第２水平軸を中心に回転自在に設けられた第２ピンと、を有し、
前記第２支持部は、前記第１支持部に対し鉛直方向下側に配置され、
前記移動機構部は、前記第１ピン及び前記第２ピンのうち一方のピンに連結された固定部と、前記第１ピン及び前記第２ピンのうち他方のピンに連結され、前記一方のピンに対して前記他方のピンを鉛直方向において離間する方向に駆動する駆動部と、を有し、
前記移動機構部によって、前記第１支持部と前記第２支持部とは鉛直方向において相対的に離間する方向に移動される、割裂接着強さ試験機。
前記第２支持部は、前記第２被着体の前記第４の主面に接する下台を備え、
前記下台は、前記第２被着体を着脱自在に保持する第２保持部材を有する、請求項１に記載の割裂接着強さ試験機。
前記第１支持部は、前記第１被着体の前記第１の主面に接する上台を備え、
前記上台は、前記第１被着体を着脱自在に保持する第１保持部材を有する、請求項１又は２に記載の割裂接着強さ試験機。
第１の主面と、前記第１の主面と反対側に位置する第２の主面と、を有する板状の第１被着体と、
第３の主面と、前記第３の主面と反対側に位置する第４の主面と、を有する板状の第２被着体と、
前記第１被着体の前記第１の主面に取り付けられる第１支持部と、
前記第２被着体の前記第４の主面に取り付けられる第２支持部と、
前記第１被着体の前記第２の主面と、前記第２被着体の前記第３の主面との間に介在する接着剤と、
移動機構部と、
を備える割裂接着強さ試験機であって、
前記第１支持部は、第１軸受部と、前記第１軸受部に対し第１水平軸を中心に回転自在に設けられた第１ピンと、を有し、
前記第２支持部は、第２軸受部と、前記第２軸受部に設けられ、前記第１水平軸と平行な第２水平軸を中心に回転自在に設けられた第２ピンと、を有し、
前記第２支持部は、前記第１支持部に対し鉛直方向下側に配置され、
前記第２支持部は、前記第２被着体の前記第４の主面に接する下台を備え、
前記下台は、前記第２被着体を着脱自在に保持する第２保持部材を有し、
前記移動機構部は、前記第１ピン及び前記第２ピンのうち一方のピンに連結された固定部と、前記第１ピン及び前記第２ピンのうち他方のピンに連結され、前記一方のピンに対して前記他方のピンを鉛直方向において離間する方向に駆動する駆動部と、を有し、
前記移動機構部によって、前記第１支持部と前記第２支持部とは鉛直方向において相対的に離間する方向に移動される、割裂接着強さ試験機。
前記第１支持部は、前記第１被着体の前記第１の主面に接する上台を備え、
前記上台は、前記第１被着体を着脱自在に保持する第１保持部材を有する、請求項４に記載の割裂接着強さ試験機。
第１の主面と、前記第１の主面と反対側に位置する第２の主面と、を有する板状の第１被着体と、
第３の主面と、前記第３の主面と反対側に位置する第４の主面と、を有する板状の第２被着体と、
前記第１被着体の前記第１の主面に取り付けられる第１支持部と、
前記第２被着体の前記第４の主面に取り付けられる第２支持部と、
前記第１被着体の前記第２の主面と、前記第２被着体の前記第３の主面との間に介在する接着剤と、
移動機構部と、
を備える割裂接着強さ試験機であって、
前記第１支持部は、第１軸受部と、前記第１軸受部に対し第１水平軸を中心に回転自在に設けられた第１ピンと、を有し、
前記第２支持部は、第２軸受部と、前記第２軸受部に設けられ、前記第１水平軸と平行な第２水平軸を中心に回転自在に設けられた第２ピンと、を有し、
前記第２支持部は、前記第１支持部に対し鉛直方向下側に配置され、
前記第１支持部は、前記第１被着体の前記第１の主面に接する上台を備え、
前記上台は、前記第１被着体を着脱自在に保持する第１保持部材を有し、
前記移動機構部は、前記第１ピン及び前記第２ピンのうち一方のピンに連結された固定部と、前記第１ピン及び前記第２ピンのうち他方のピンに連結され、前記一方のピンに対して前記他方のピンを鉛直方向において離間する方向に駆動する駆動部と、を有し、
前記移動機構部によって、前記第１支持部と前記第２支持部とは鉛直方向において相対的に離間する方向に移動される、割裂接着強さ試験機。
前記第１軸受部と及び前記第２軸受部との間には、前記接着剤が介在していない、請求項１から６のいずれか１項に記載の割裂接着強さ試験機。
前記接着剤の厚み方向の中心線を水平方向に仮想線を延ばしたときに、前記第１軸受部の中心から前記仮想線までの鉛直方向の長さと、前記第２軸受部の中心から前記仮想線までの鉛直方向の長さが同じである、請求項１から７のいずれか１項に記載の割裂接着強さ試験機。
前記第２被着体は、ガラス板である、請求項１から８のいずれか１項に記載の割裂接着強さ試験機。
前記第１被着体は、樹脂板である、請求項１から９のいずれか１項に記載の割裂接着強さ試験機。