JPS63236960A

JPS63236960A - 塗膜の接着状態検査方法

Info

Publication number: JPS63236960A
Application number: JP62070682A
Authority: JP
Inventors: Tomosaburo Kawahara; 河原　友三郎
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕この発明は、建造物におけるコンクリートなど非金属系
材料の表面に塗布された塗膜の接着状態検査方法に関す
る。

〔背景技術〕

建造物におけるコンクリートなど非金属系材料の構造材
、例えば、コンクリート壁、モルタル壁、コンクリート
層の上にモルタル層を設けた壁、あるいは、石綿などを
含んだスレート板、セメント等の成形板などの表面には
、材料の劣化保護や、外観の美装、その他、防水機能な
どのために、塩化ビニル系、アクリル系、ウレタン系、
セメント等無機系などの塗膜が施されている。建造物が
完成してから何年か経つと、塗膜がコンクリートなど非
金属系材料の構造材から剥離しかけるなど接着不良が起
きてくる。接着不良個所をそのまま放置しておくと不良
が塗膜全面に及ぶので、その前に不良個所を探して修理
しなければならない。

従来、塗膜の接着不良を調べる場合、目視でたんねんに
異常個所を探すという方法か、約１ｍ長さの金属竿の先
端に直径約２０鶴の鋼球が付いた治具で塗膜を叩くか、
擦ってみて、その音の可聴周波数から判断するという方
法が採られている。

しかしながら、このような従来の方法は、建物内部の居
住者に不快感を与える音源となることや、周囲の外来騒
音によって、可聴音の判定が困難となり、熟練者が手間
をかけて行うために費用がかかるだけでなく、作業者の
感に頼るものであるから検査結果の信頼性も十分ではな
かった。

〔発明の目的〕

この発明は、前記の事情に鑑み、熟練者でなくても検査
が行え、その検査結果の信頼性が高い塗膜の接着状態検
査方法を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

前記目的を達成するため、従来、一般には超音波は塗膜
の接着状態の検査に対しては有効ではないとされている
が、非破壊検査が可能であるという利点があることから
この超音波に着目し、様々な角度から検討を行った結果
、下記の二つの知見を見出すことができた。

ひとつは、塗膜表面から内部に向けて入射する超音波の
周波数を１００ｋ〜５００ｋｌｌｚの間の周波数とする
ことである。通常、超音波による非破壊検査（例えば、
金属材料内の傷の検出）では、ＩＭ〜２ＭＨｚ以上の周
波数のものが用いられている。コンクリートなど非金属
系材料の構造材の表面に自然乾燥タイプの建築用塗料を
、１００〜５００μｍ（ミクロンｍ）の厚みで塗布した
材料においては、塗膜および構造材の音波物性の関係か
ら、ＬＭ〜２ＭＨｚ以上の周波数では、超音波が塗膜お
よびコンクリートなど非金属系材料の構造材内部で減衰
されてしまって、十分な反射波（エコー）が得られない
。ところが、１００ｋ〜５００ｋＨｚの周波数の超音波
であれば、吸収が少なく検査に十分な反射波が得られる
ことを見出したのである。周波数が１００ｋＨｚ未満の
領域では、自然現象としての振動が周囲で起こっており
、この振動が共に受信され、外来雑音に埋もれてしまう
ため、正確な検査ができない。

もうひとつは、接着不良個所があると、受信される反射
波の信号強度が低下するということである。従来、接着
不良個所があれば、その不良個所で反射が起こり受信さ
れる反射波の信号強度が上昇すると考えられていた。従
来の予想に反して、接着不良個所があると受信される反
射波の信号強度が低下する理由は、詳らかではないが、
塗膜が剥離していると、塗膜が超音波を反射せずに自身
の振動に変え吸収してしまうのか、あるいは、モード変
換を起こし反射波の周波数を送信周波数とは異なる周波
数に変えてしまうためであろうと推察している。

超音波を送信する素子と、反射波を受信する素子はひと
つの素子で兼用してもよいが、兼用する場合、多重の複
雑な反射波を検出することになり、接着不良の判別が困
難となる傾向がある。そのため、送信と受信は別々の素
子で行うことが望ましい。

また、送信周波数が低いと、超音波の指向性が弱くなり
、塗膜に向けて入射される超音波の一部が、直に受信素
子で受信されることになるので、ふたつの素子を一定間
隔離して設けることが好ましい。余り離し過ぎても、面
積の小さい不良個所の検出が困難となる傾向があるので
、通常ふたつの素子の間の間隔は、０．５　ｃｍ〜５．
　Ｏｃｍ程度であるこのようなふたつの知見を得たこと
によって、この発明を完成することができたのである。

したがって、この発明は、建造物における非金属系材料
の表面に塗布された塗膜の接着状態を検査する方法であ
って、前記塗膜表面から内部に向けて１００ｋ〜５００
ｋｌｌｚの超音波を入射し、その反射波の信号強度の低
下に基づいて前記塗膜の接着不良を検出する塗膜の接着
状態検査方法を要旨とする。

以下、この発明にかかる塗膜の接着状態検査方法を、図
面を参照しながら詳しく説明する。

第１図は、この発明にかかる検査方法の一例を用いて塗
膜の接着状態の検査を行う時のシステムの概略構成をあ
られす。第２図（ａｌ、山）は、この塗膜検査システム
における超音波センサの設置個所まわりを部分的にあら
れす。第３図は、このシステムにおける主要信号の波形
をあられす。第４図は塗膜検査作業の様子をあられす。

この塗膜検査システムは、超音波センサ１、パルサー２
、プリアンプ３、信号処理装置４、および、接触媒体供
給用のオートフィーダー５を備えている。

超音波センサｌは、超音波を送信する素子１１と、この
素子１１と所定の距離離れて設けられた反射波を受信す
る素子１２を備え、コンクリートなど非金属系材料６の
表面に塗布した塗１１１７に接触している。６ａは、塗
膜７の接着性を高めるために設けられたプライマ層であ
る。

素子１１．１２は、約１ｃｍ離れており、例えば、ＰＺ
Ｔ材などの圧電体が使われている。素子１１は、第３図
の１段目に示すドライブ用パルスの電気エネルギーを励
信装置（以下、「パルサーという）２から受けて機械的
振動を起こし、第３図の２段目に示すように、所定の周
波数をもった超音波を出力する。その周波数は、素子１
１の共振周波数で決定され、その共振周波数が１００ｋ
〜５００ｋＨｚであるような圧電体が選定されている反
射波を受信する素子１２は、通常、送信周波数と同じ周
波数に対し高い感度を有するものが用いられる。素子１
２は受信した反射波を電気信号に変換し、プリアンプ３
へ送る。プリアンプ３で増幅された信号は信号処理装置
４へ送られる。一方、この信号処理装置４には、ドライ
ブ用パルスと同時に、第３図の４段目に示す低レベルの
同期用パルスがパルサー２から送られている。

信号処理装置４は、ブラウン管オシロスコープを備えて
いる。ドライブ用パルスの発生と同時に、時刻Ｔ３で、
同期用パルスによって、上記オシロスコープは、水平掃
引を開始するとともに、プリアンプ３から送られる受信
信号で垂直掃引される。そのため、第１図、あるいは、
第３図の３段目に示したように、塗膜７に向けて超音波
が送信されてから一定時間後に素子１２で受信された反
射波が表示され、その信号強度Ｖｐを測定することがで
きる。信号処理装置４には、レコーダも付いており、記
録紙４ｂに反射波を記録して信号強度Ｖｐが測定できる
ようにもなっている。なお、実際の受信信号は、第３図
に破線で示したような高周波信号であるが、信号処理装
置４では、信号処理により輪郭信号を表示している。

第２図（ａ）にみるような塗膜７の接着正常時の信号強
度Ｖｐと比較して、第２図（ｂｌにみるような塗膜７の
接着不良（隙間Ｓが生じている）時の信号強度Ｖｐは低
い。したがって、この発明の検査方法では、信号強度Ｖ
ｐが低下することに基づいて、熟練技術を要することな
く、容易に塗膜７の接着不良が検出できる。作業者の感
に頼ることがないので、検査結果の信頼性も高い。

超音波センサ１を使う場合、素子１１．１２と塗膜７の
間には、液状の接触媒体８がフィーダー５からパイプ５
ａを介して注入される。５ｂ１５Ｃは、注入量調節用の
バルブである。素子１１．１２と塗ＩＪ７の間に空気層
があると、そこで超音波の進入が妨げられたり、反射が
起きる等の不都合があるため、接触媒体８を注入して空
気層が介在しないようにしているのである。

接触媒体８としては、一般的には水や油が用いられるが
、壁面のように垂直な個所では水や油は使い難い。この
発明では、接触媒体８として、例えば、ポリビニルアル
コール、あるいは、これにグリセリンを合わせた液状媒
体を用いる。これらの液状媒体は、いわゆるチキソトロ
ピー的性質があり、超音波をかけない時は、粘度が高く
超音波センサ１と塗膜７の間に留めてでおきやすく、超
音波をかけると、粘度が下がり、超音波センサ１と塗膜
７の間を十分に密着させるように働く。そのため、壁の
ような垂直な面を検査する際に、接触媒体が流失しに＜
＜、使い勝手がよい。具体的には、例えば（Ｂ合アセチ
レン■のソニコート（商品名）がある。この液状媒体は
、検査後に壁に付着して残っても、そのうち雨水で洗い
流されてしまうという利点もある。

次に超音波センサ１の構成を詳しく説明する。

第５図（ａ）、（ｂ）は、超音波センサｌの外観をあら
れしており、図（ａ）は正面図、図（ｂ）は底面図であ
る。

超音波センサ１は、センサ本体３１と把持部３２を備え
ている。センサ本体３１は、超音波送信用の素子１１と
反射波受信用の素子１２を備えている。把持部３２はセ
ンサ本体３１側面に取着されたＵ状金具３２ａとノブ３
２ｂからなる。

センサ本体３１では、素子１１が設けられているブロッ
ク３３と素子１２が設けられているブロック３４が、そ
の間に超音波遮断層（シリコンゴム層、あるいは、生ゴ
ム層等）３５を挟んで止め部材３６で一体に組み付けら
れている。素子１１へのドライブ用パルスの供給は、同
軸コネクタ３７を介して行われ、素子１２からの受信信
号の送出は同軸コネクタ３８を介して行われる。

ブロック３３．３４の外側には弾性材料（例えばゴム）
からなる板３９が端部３９ａを取付面３１ａから突出す
るようにして金属製バンド４０で止められている。板３
９の突出した端部３９ａは、画素子１１．１２の取付面
３１ａを囲む堤となっている。この堤（端部３９ａ）は
、超音波センサ１が塗膜７に押しつけられた状態で、取
付面３１ａと塗膜７表面の間に接触媒体溝りを作る働き
をするものである。また、この堤３９ａは、弾性材料で
あると、下地の凹凸に起因する塗膜の凹凸にうまく追随
することができる。

取付面３１ａには、接触媒体供給用の注入口４１．４１
が設けられており、この注入口４１はセンサ本体３１内
で導入口４２に連通している。導入口４２は、接触媒体
供給用のフィーダー５のパイプ５ａに接続されている。

したがって、超音波センサ１を塗膜７に押しつけた状態
で、注入口４１から接触媒体を送り出すと、接触媒体は
、取付面３１ａ、塗膜７表面、および、端部（堤）３９
ａによって形成される空間に保持されるので、塗膜７が
垂直であっても、接触媒体が下に漏れ出るのを阻止でき
る。そのため、素子１１．１２と塗膜７の間に空気層が
できることがなく、正確な検査が行える。超音波遮断層
３５が設けられていることにより、素子１１．１２間の
干渉が断たれるので、この点でも正確な検査がなされる
。

つづいて、上記で説明した塗膜検査システムにより、テ
ストピースの塗膜を検査した結果を説明する。

第６図（ａｌ、（ｂ）は、テストピースをあられす。縦
７０鰭、横１５０鶴、厚み３鰭のスレート１６の表面に
、藤倉化成ａ増製の塗料（商品名：トーンクリート）を
厚み約０．４　ｍとなるように塗装して塗膜１７を形成
したテストピース１５を多数個作製した。

このテストピース１５に対し、塗膜１７の接着状態の不
良を強制的に起こすために、１０℃の水中に２時間、−
２０℃の大気中に２時間放置するという凍結・熔解サイ
クルを連続して行う促進処理を塗膜１７が完全剥離する
まで行った。

テストピース１５に対し、上覧の塗膜剥離システムによ
る検査を施すとともに、検査した個所に対し建研式接着
力試験機を用いて接着強度の測定も行った。なお、使用
した超音波の周波数は１４０ｋ）ｌｚであり、ドライブ
用パルスは、繰り返し周波数０．５　ｋ　Ｈｚ、パルス
幅０．１マイクロ秒以下である。

建研式接着力試験の測定原理はつぎの通りである。所定
表面積（この実施例では３５ｍｍφのものを用いた）の
治具の表面を接着剤を用いて塗膜表面に接着するととも
に、接着個所に沿って基材に達するような切り込みを塗
膜に入れておいて、その治具に引張力を加え、接着個所
の塗膜が治具ごと剥離する時の引張力を表面積で除した
値を接着強度とするものである。

促進処理を開始してから、２４時間ごとに５個づつテス
トピース１５を取り出していって、塗膜検査システムに
よる信号強度Ｖｐの測定、および、建研式接着力試験機
による接着強度Ｗの測定を行った。各テストピース１５
における測定個所は、第６図（ａ）に示すように、ａ点
（テストピースの中心付近）、および、ｂ点（短辺付近
）を中心とする２個所である。測定結果を第１表、およ
び、第７図（ａ）、（ｂｌに示す。表示した数値は、５
つのテストピース１５の測定値を平均したものである。

信号強度Ｖｐに関しては、各測定結果は、促進処理開始
前の信号強度を基準にした比であられしである。

第１表および第７図（ａ）、（ｂｌから明らかなように
、信号強度Ｖｐの低下と塗膜の接着状態の不良とが関連
づけられており、この発明による検査方法により塗膜の
接着不良個所が正確に検出できることが分かる。

この発明は以上の実施例に限らない。超音波セ　　。

ンサの構造や接触媒体の材料は、例示した材料以外のも
のであってもよい。　　　　　　　　　　　　　１〔発
明の効果〕この発明にかかる塗膜の接着状態検・査方法は、以上に
述べたような構成となっている。そのため、熟練者でな
くても容易に検査が行え、しかも、検査結果の信頼性が
高い塗膜検査が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる検査方法の一例を用いて塗
膜の接着状態の検査を行う時のシステムの概略構成図、
第２図（ａ）、中）は、それぞれ、この塗膜検査システ
ムにおける超音波センサの設置個所まわりの一部断面図
、第３図は、このシステムにおける主要信号の波形図、
第４図は、塗膜検査咋業の様子をあられす説明図、第５
図（ａ）、（ｂ）は、昭音波センサの外観をあられして
おり、図ｆａ）は正画図、図（ｂｌは底面図である。第
６図（ａ）、（ｂ）はテストピースをあられしており、
図（ａ）は平面図、図（ｂｌ）よ正面図である。第７図
（ａｌは、テストピースの保止処理経過時間と信号強度
の関係をあられすグラフ、第７図（ｂｌは、テストピー
スの促進処理経過時間と接着強度の関係をあられすグラ
フである。１・・・超音波センサ　　６・・・非金属系材料７・・
・塗膜　　１１・・・超音波送信用の素子　　１２・・
・反射波受信用の素子代理人　弁理士　　松　本　武　彦第２図ｂ（ｂ）第３図沁４図烙６図第５図３２ｇつ７ハぐ２ａ１８１２苧７（ｂ）第７図弓勾げ篩甫正書（自発昭和６２年４月１６日３、補正をする者明牛との関係　　　　　特許出願大佐　　所　　　　大阪市大淀区大淀北２丁目１番２号名
　称　　日本ペイント株式会社代表者　　（（ＪＭｆｉ役鈴木政夫４、代理人昭和６２年３月２５日提出の特許用（２）６、補正の対
象明細書７、補正の内容 ■　明細書第８頁第１３行に「時刻Ｔ３Ｊとあるを、「
時刻ＴＩＪと訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）建造物における非金属系材料の表面に塗布された
塗膜の接着状態を検査する方法であって、前記塗膜表面
から内部に向けて１００ｋ〜５００ｋＨｚの超音波を入
射し、その反射波の信号強度の低下に基づいて前記塗膜
の接着不良を検出する塗膜の接着状態検査方法。
（２）超音波の送信と、反射波の受信が別々の素子でな
される特許請求の範囲第１項記載の塗膜の接着状態検査
方法。
（３）超音波送信用素子および反射波受信用素子と塗膜
との間に接触媒体が介在している特許請求の範囲第１項
または第２項記載の塗膜の接着状態検査方法。