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接着強度の測定

参考とした製品

デフェルスコは、さまざまな基材に塗布された塗膜の付着強度を測定するのに最適なポータブル測定器を製造しています。

計測の課題

基材との接着強度が異なる塗膜の引き剥がし強度を正確に測定すること。   

粘着力測定ソリューション

 プルオフ式付着性試験機 PosiTest ATプルオフ式付着性試験機は、ドリーのサイズを適切に選択することで、硬い基材に塗布されたほとんどの種類の塗膜の付着強度を正確に測定することが可能です。期待される引張剥離接着強度と業界標準の2つが、アプリケーションに適した測定器を決定する主な要因です。

は、その PosiTest ATこのモデルは、金属、木材、プラスチックのコーティングの測定によく使われる付属の20mmドリーを使って、20 MPa(3000psi)までのプルオフ強度を測定できるように設計されています。2つのモデルがあります。手動式自動

両者の写真 PosiTest AT-Aと PosiTest AT-Mアドヒーシヨンテスター

より高い引き剥がし強度が必要な場合は PosiTest ATは、特注サイズのドリーを使用することで、より高い引き剥がし強度を得ることができます。例えば、14mmのドリーを使用すると、20mmのドリーの2倍の引き剥がし強度が得られます。14mmドリーを使用した場合 PosiTest ATは、40MPa(6000psi)の引き剥がし強度を達成することができます。同様に、10mmドリーは20mmドリーの約4倍の引き剥がし強度があります。10mmドリーの場合 PosiTest ATは10000 psi(70 MPa)まで測定できます。standard 付属の20 mmドリーを使用した場合。 PosiTest AT は、最大20 MPa(3000 psi)を提供するように設計されています。カスタム・ドリーを使用する場合、オペレータはドリーのサイズを選択するだけで、ドリーは自動的に真の引張力を計算し、表示します。 PosiTest AT が自動的に計算し、真の引張り強さを表示します。デフェルスコが一般的に提供している10mm、14mm、20mm、50mmのドリーを下図に示します。

があります。 PosiTest AT は、コンクリート上のコーティング材など、500 psi(3.5 MPa)未満の低いプルオフ強度の測定に理想的なオプションの50 mmアクセサリーキットを備えています。このアクセサリーキットには50 mmのドリーが含まれています。これは、コンクリート上のコーティング剤の引張接着強さの試験を含むほとんどの仕様に対応しています(standard )。コンクリート上で試験を行う場合、典型的な不具合は塗膜とコンクリートの間ではなく、コンクリート内部の凝集性によるものです。ドリーの周囲を適切にカットすれば、コンクリートの補修だけでなく、コーティングされていないコンクリートの引張強度の測定にも使用することができます。

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粘着試験の背景

粘着力測定とは

プルオフ付着性試験とは、垂直方向に引張力を加えたときに、塗膜が基材から剥離する抵抗力を測定するものである。 コーティングされた基材には、通常、金属、プラスチック、コンクリート、木材、ガラスなどがあります。 コーティング、仕上げ、ライニングは様々で、塗膜、粉体塗装、UV硬化、セラミック、エポキシ、アスファルト(タールエナメル、アスファルトマスティック)、熱可塑性樹脂(ポリエチレン、ビニール、プラスティソル)、ラミネート、ラッカー、ワニス、特殊樹脂(ウレタン、フルオロカーボン、フェノール、ポリエステル)、エラストマー、無機(ガラス、亜鉛、鉛)などがあります。

規格に定義された業界や用途に特化した合否基準は非常に少ない。期待される接着試験結果は、多くの場合、関係者によって事前に決定されています。 装置の精度や再現性により、装置やメーカー間で大きなばらつきがあることが指摘されています。 このような望ましくないばらつきを最小限に抑えるためには、せん断力(塗膜に対して垂直方向ではなく、平行に作用する力)を最小限に抑えた密着性試験機を使用することが重要である。 このため PosiTest AT シリーズは、特にこの目的のために設計されています。 球状のドリーヘッドを使用し、アクチュエーター内の小さなベアリングのリングによって常に垂直に引っ張られるように、自動調芯機能を備えています。

なぜ粘着力測定なのか?

接着性試験は品質管理のために行われることもありますが、より一般的には業界標準や顧客仕様に準拠するために実施されます。 アプリケーションによって、強力な接着性を維持するための具体的なニーズは異なります。 コーティングの用途は、消費者向け製品から大規模な建設プロジェクトまで多岐にわたりますが、共通しているのは、早期の接着不良が大きなコストをもたらす可能性があるということです。 自動車業界では、あるモデルのミニバンの塗装が剥がれたことがよく知られています。この問題はよく報告されていますが、最終的には使用したスプレー式プライマーが原因だとされました。 熱や直射日光にさらされ続けると、プライマーがふやけて塗装がはがれ落ちてしまったのです。 ライフサイクル試験や環境試験と密着性試験を組み合わせることで、開発段階で重大な保証クレームや評判の失墜を回避できたはずです。

建設やメンテナンス作業において、鋼鉄を保護するために使用されるエポキシ樹脂コーティングは、摩耗や腐食を防ぐために強固な結合を必要とします。 500,000 ft2 (45,000 m2)の橋梁のような大規模プロジェクトで塗布されたコーティングが失敗すると、多額の手直し費用や訴訟費用によって請負業者に永久的な金銭的損害を与えることになります。 A PosiTest AT は、サンフランシスコのゴールデンゲートブリッジの保守を担当する会社が購入したものです。 このような橋のメンテナンスは1年中行われ、不必要な修理や手直しに使える時間はない。

 

コーティングの設計段階やその適用プロセスにおいて、付着力試験はしばしば付着力を試験・検証するために使用されます。 例えば,技術論文「Adhesion of Sealers on Thermal Spray Coatings(溶射皮膜へのシーラーの付着)」1では,溶射皮膜への自然発生酸化物シーラーの付着強度を定量化するために PosiTest AT を使用して,溶射皮膜中の自然発生酸化物シーラーの付着強度を,実際の浸透性シーラーを使用した場合と比較して定量化した。 浸透性シーラーの引き剥がし試験の結果、酸化物シーラーに比べて183%の改善が確認され、その潜在的な密着性の利点が明確に定量化されました。

 

付着力試験は、契約交渉の際の要件となり得るコーティングの能力を実証するためにも利用されます。Amchem Products社のウェブサイトのアプリケーションノートで確認できます。 マウンド型バレットタンク2, a PosiTest AT は、386/9000 の検証プロセスの一部として利用されました。 Purethane® は、大型のスチール製マウンド型LPG弾丸タンクのコーティングを目的としたポリウレタンコーティングです。 ASTMStandard D-4541に従うことで、Amchemはその製品が相対的なNACE規格の要件をすべて満たしていることを証明することができました。

 

確立された塗装工程であっても、多くの要因が塗膜の付着強度に影響を及ぼす可能性があります。 プロセスパラメータの一見小さな変化が、塗膜と基材との間の接着強度に大きな影響を与えることがあります。 で説明したように 仕上げ塗装システムの接着性と試験方法3機械的および化学的な接着強度に影響を及ぼす可能性のある変動要因には、塗布する塗膜の厚さ、塗装時の気候条件、硬化時間と温度、基材と塗膜の含水率、不適切な表面処理方法、表面の汚れ、基材の密度、塗料の配合、準備および混合パラメータなどがあります。  

市場はどこにあるのか?

この記事で説明したように、付着性試験の市場は、コーティングとアプリケーションプロセスの開発とテストを行う研究開発ラボから、実際のコーティングの適用とテストに関わる請負業者、コーティング業者、仕上げ業者、検査官まで、多岐にわたっています。  

業界仕様

ミリタリー

MIL-A-8625 アルミニウムおよびアルミニウム合金用陽極酸化皮膜処理剤

MIL-STD-171Standard for Finishing and Treating Surfaces.

ASTM

ASTM D4541Standard ポータブル密着性試験機による塗膜の引き剥がし強さの試験方法

ASTM D5179Standard 直接引張試験によるプラスチック基材への有機塗料の付着力測定用試験方法

ASTM C633Standard 溶射皮膜の付着力または凝集力に関する試験方法

ASTM C1583Standard 直接引張法によるコンクリート表面の引張強さおよびコンクリート補修・オーバーレイ材料の接着強さまたは引張強さに関する試験方法(プルオフ法).

ASTM D7234Standard ポータブルプルオフ付着性試験機によるコンクリート上の塗膜のプルオフ付着強度の試験方法

国際規格

ISO4624 塗料及びワニス - 接着力に関するプルオフ試験

参考文献

1JPCL論文「溶射被膜へのシーラーの付着」John J. Crowe and Michael J. Makosky, G.P.I. (p.35, December 2003)

2AmchemProducts Pvt Ltd.のウェブサイトアプリケーションノート「Mounded Bullet Tanks」(英語)。

3WoodDigestのFinishingの記事「Finish Coatings System Adhesion and Test Methods」Phil Stevenson, American Wood Finishing Institute (p.18, December 2003)が掲載されています。

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