JP7745239B2 - Method for measuring adhesion strength of coating film - Google Patents
Method for measuring adhesion strength of coating filmInfo
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Description
この発明は塗膜の付着強さの測定方法に関し、より詳細には、上乾き層の下に流動層が形成される塗膜の付着強さの測定方法に関する。 This invention relates to a method for measuring the adhesion strength of a coating film, and more specifically to a method for measuring the adhesion strength of a coating film in which a fluidized layer is formed below an upper dry layer.
化粧に使用するファンデーションには、ケーキタイプ、クリームタイプ、リキッドタイプなど様々なタイプのものが存在するが、いずれのタイプのものも油分などの基剤に顔料などの着色成分を加えたものであり、塗布することによってシミ、そばかす、毛穴などを覆い隠し、肌表面の見た目を整える効果がある。 There are various types of foundations used in makeup, including cake, cream, and liquid types, but all of them are made from a base such as oil to which coloring ingredients such as pigments have been added. When applied, they have the effect of covering up blemishes, freckles, pores, etc., and smoothing the appearance of the skin surface.
このようなファンデーションは、肌に塗布すると、表面が乾き被膜化して上乾き層を形成するとともに、その下に油性の基剤からなる流動層が形成される。上乾き層と流動層とが形成されるファンデーションが肌にしっかりと付着する(換言すれば、ファンデーションが浮かない)かどうかはファンデーションの性能上きわめて重要であるところ、これまでのところ、ファンデーションの付着強さを直接測定する方法は提案されておらず、ファンデーションに含まれる材料の粘弾性や基剤の配合比率など、ファンデーションの付着強さに影響を与える事項の数値を用いて付着強さを推量するしかなかった(たとえば、特許文献1参照)。 When such foundations are applied to the skin, the surface dries to form a film, forming an upper dry layer, and underneath this a fluid layer made of an oily base is formed. Whether the foundation, which forms the upper dry layer and fluid layer, adheres firmly to the skin (in other words, whether the foundation does not float) is extremely important to the performance of the foundation. However, to date, no method has been proposed for directly measuring the adhesive strength of foundation, and adhesive strength has had to be estimated using numerical values for factors that affect the adhesive strength of foundation, such as the viscoelasticity of the materials contained in the foundation and the blending ratio of the base (see, for example, Patent Document 1).
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ファンデーションのように、上乾き層の下に流動層が形成される塗膜の付着強さを直接かつ正確に測定できる塗膜の付着強さの測定方法を提供することにある。 The present invention was made in consideration of these problems, and its purpose is to provide a method for measuring the adhesion strength of a coating film that can directly and accurately measure the adhesion strength of a coating film, such as a foundation, that forms a fluid layer below an upper dry layer.
本発明者らは、上記目的を達成するために試行錯誤した結果、塗膜の付着強さを示す切削刃に作用する水平力の測定にあたり、切削刃を基材との界面に到達させるための第1工程と、界面に到達した切削刃を界面に沿って水平移動させる第2工程とに分けて水平力を測定することによって、塗膜の付着強さを直接かつ正確に測定できることを見出し、本発明を完成させるにいたった。 As a result of trial and error in order to achieve the above-mentioned objective, the inventors discovered that when measuring the horizontal force acting on the cutting blade, which indicates the adhesion strength of a coating film, it is possible to directly and accurately measure the adhesion strength of a coating film by measuring the horizontal force in two steps: a first step in which the cutting blade reaches the interface with the substrate, and a second step in which the cutting blade, once it has reached the interface, is moved horizontally along the interface, thereby completing the present invention.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係る塗膜の付着強さの測定方法は、上乾き層の下に流動層が形成される塗膜の付着強さの測定方法であって、平らな表面を有する基材の表面に上記塗膜を形成させる前工程と、切削刃が相対的に水平方向と垂直方向の2軸運動が可能な構造を有し、上記切削刃に作用させる垂直方向の力を任意に設定でき、かつ、上記切削刃に作用する水平力を測定する水平力測定手段を備えた測定装置を用い、上記塗膜に上記切削刃を切り込ませながら上記水平力を測定する測定工程とからなり、上記測定工程は、第1の荷重で上記切削刃に垂直方向の力を加えつつ、上記切削刃の先端が上記基材の表面に到達するまで上記切削刃に2軸運動を行わせる第1工程と、この第1工程に続いて、上記切削刃の先端と上記基材の表面との接触状態を維持可能な最小限の重量の第2の荷重で上記切削刃に垂直方向の力を加えつつ、上記切削刃を水平移動させる第2工程とを有してなり、上記第1工程において、上記水平力測定手段の測定結果が、上記切削刃の切込み開始によって水平力が増加する第1段階、水平力の増加が止まってほぼ横ばいとなる第2段階、横ばい状態にあった水平力が再び増加に転ずる第3段階の順で遷移した後に上記第2工程に切り替えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for measuring the adhesion strength of a coating film according to claim 1 of the present invention is a method for measuring the adhesion strength of a coating film in which a fluidized layer is formed under an upper dry layer, and comprises a pre-step of forming the coating film on the surface of a substrate having a flat surface, and a measuring step of measuring the horizontal force acting on the coating film while cutting the cutting blade into the coating film using a measuring device having a structure in which a cutting blade can move relatively along two axes in horizontal and vertical directions, allowing the vertical force acting on the cutting blade to be set arbitrarily, and equipped with a horizontal force measuring means for measuring the horizontal force acting on the cutting blade, wherein the measuring step comprises applying a vertical force to the cutting blade with a first load, and The method comprises a first step of biaxially moving the cutting blade until the tip of the cutting blade reaches the surface of the base material, and a second step of horizontally moving the cutting blade while applying a vertical force to the cutting blade with a second load of the minimum weight necessary to maintain contact between the tip of the cutting blade and the surface of the base material, the method being characterized in that in the first step, the measurement results of the horizontal force measuring means transition through the following stages: a first stage in which the horizontal force increases as the cutting blade begins to cut, a second stage in which the increase in the horizontal force stops and becomes almost flat, and a third stage in which the horizontal force that had been flat begins to increase again, before switching to the second step .
そして、本発明に係る被検体の状態測定装置は、その好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
(1)上記第2工程への切り替えは、上記第3段階に遷移後一定時間経過後に実行することを特徴とする。
(2)上記第1の荷重は、少なくとも、2軸運動を行う上記切削刃が上記塗膜の上乾き層を切削して流動層に切り込むことができる重量の錘によって付与されることを特徴とする。
The subject state measuring device according to the present invention employs the following configuration as a preferred embodiment thereof.
(1) The switching to the second step is performed after a certain time has elapsed since the transition to the third stage.
(2) The first load is applied by a weight that allows the cutting blade, which moves along at least two axes, to cut through the upper dry layer of the coating film and cut into the fluidized layer.
(3)上記第2の荷重は、上記切削刃の先端と上記基材の表面との接触状態を維持可能な最小限の重量の錘によって付与されることを特徴とする。 ( 3 ) The second load is applied by a weight of the minimum weight that can maintain contact between the tip of the cutting blade and the surface of the base material.
(4)上記測定装置は、上記切削刃の垂直変位を測定する垂直変位測定手段を備えていることを特徴とする。 (4) The measuring device is characterized by having a vertical displacement measuring means for measuring the vertical displacement of the cutting blade.
(5)上記前工程からの経過時間を変えて上記測定工程を実施することにより、上記塗膜の上乾き層の経時変化を測定することを特徴とする。 (5) The measurement step is carried out at different times after the previous step, thereby measuring the change over time in the upper dry layer of the coating film.
(6)上記塗膜がファンデーションであることを特徴とする。 (6) The coating film is a foundation.
本発明によれば、上乾き層の下に流動層が形成される塗膜の付着強さの測定にあたり、基材の表面に形成された塗膜に対して、まず、第1の錘を用いて切削刃に垂直方向の力を加えつつ、切削刃の先端が塗膜と基材との界面に到達するまで切削刃に2軸運動を行わせる第1工程と、切削刃の先端と基材の表面との接触状態を維持可能な重量の第2の錘を用いて切削刃に垂直方向の力を加えつつ、切削刃を水平移動させ1軸運動を行う第2工程とを有することから、第1工程によって基材の表面に到達した切削刃は、基材の表面(界面)から浮き上がることなく第2工程で水平移動する。そのため、第2工程で測定される水平力が、塗膜の基材表面への付着の強さを示すことになり、塗膜の付着強さを直接に測定することができる。 According to this invention, when measuring the adhesion strength of a coating film in which a fluidized layer is formed below an upper dry layer, the method involves two steps: a first step in which a first weight is used to apply a vertical force to the cutting blade, causing the cutting blade to perform biaxial movement until the tip of the cutting blade reaches the interface between the coating film and the substrate, and a second step in which a second weight of sufficient weight to maintain contact between the tip of the cutting blade and the surface of the substrate is used to apply a vertical force to the cutting blade, causing the cutting blade to perform uniaxial movement by moving horizontally. Therefore, once the cutting blade reaches the surface of the substrate in the first step, it moves horizontally in the second step without lifting off the surface (interface) of the substrate. Therefore, the horizontal force measured in the second step indicates the adhesion strength of the coating film to the substrate surface, allowing for direct measurement of the adhesion strength of the coating film.
特に、この第2工程において、切削刃に垂直方向の力を加える第2の錘として、切削刃の先端と基材の表面との接触状態を維持可能な最小限の重量の錘(臨界垂直荷重)を使用することで、切削刃と基材とが接触することによって生じる摩擦の影響を極小化することができ、塗膜の付着強さを正確に測定することができる。 In particular, in this second step, by using a second weight (critical normal load) that applies a vertical force to the cutting blade and that has the minimum weight necessary to maintain contact between the tip of the cutting blade and the surface of the substrate, the effects of friction caused by contact between the cutting blade and the substrate can be minimized, allowing the adhesion strength of the coating to be accurately measured.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面全体にわたって同一の符号は同一の構成部材または要素を示している。 Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. Note that the same reference numerals throughout the drawings indicate the same components or elements.
図1は本発明に係る塗膜の付着強さの測定に使用する測定装置1の概略構成を示している。測定装置1は、切削刃100が相対的に水平方向と垂直方向の2軸運動が可能な構造を有し、切削刃100に作用させる垂直方向の力が錘12の重量によって設定され、かつ、切削刃100に作用する水平力を測定する水平力測定手段4を備えている。 Figure 1 shows the schematic configuration of a measuring device 1 used to measure the adhesion strength of a coating film according to the present invention. The measuring device 1 has a structure in which the cutting blade 100 can move relatively along two axes, in the horizontal and vertical directions, the vertical force acting on the cutting blade 100 is set by the weight of the weight 12, and it is equipped with a horizontal force measuring means 4 that measures the horizontal force acting on the cutting blade 100.
より詳細には、この測定装置1は、ベース2と、ベース2に設けられる支柱部3と、切削刃100に作用する水平方向の荷重を測定する水平力測定手段4と、支柱部3揺動可能に支持されたアーム部5と、切削刃100を着脱自在に保持する工具保持部6と、切削刃100に垂直方向の荷重を加える錘12を載置する載置台7と、被検体Wを保持するチャック部8と、被検体Wと切削刃100の先端(刃先)との接触状態を調節するための接触角度調節部9と、被検体Wを切削刃100に対して水平方向に移動させる水平駆動機構部10と、制御部11とを主要部として構成される。 More specifically, this measuring device 1 is primarily composed of a base 2, a support column 3 attached to the base 2, a horizontal force measuring means 4 for measuring the horizontal load acting on the cutting blade 100, an arm 5 swingably supported by the support column 3, a tool holder 6 for detachably holding the cutting blade 100, a mounting table 7 for placing a weight 12 that applies a vertical load to the cutting blade 100, a chuck 8 for holding the test object W, a contact angle adjustment unit 9 for adjusting the contact state between the test object W and the tip (cutting edge) of the cutting blade 100, a horizontal drive mechanism 10 for moving the test object W horizontally relative to the cutting blade 100, and a control unit 11.
ベース2は、水平な盤面を有する装置の基台であって、この盤面上に支柱部3、水平駆動機構部10などが装置される。本実施形態では、このベース2は、装置支持台13の上に固定されている。 The base 2 is the base of the device, having a horizontal surface, on which the support unit 3, horizontal drive mechanism unit 10, etc. are mounted. In this embodiment, the base 2 is fixed onto the device support stand 13.
支柱部3は、ベース2の盤面上に垂直に設けられた柱状の部材である。支柱部3の上端部には、アーム部5に備えられた支点ブレード14と係合することによってアーム部5を揺動可能に支持するブレード受部15が設けられており、このブレード受部15がアーム部5の揺動支点を構成するようになっている。具体的には、ブレード受部15の上端面には支点ブレード14の刃先部分と篏合するブレード支持溝16が形成されており、このブレード支持溝16内に支点ブレード14の刃先部分が収容される構造となっている。 The support column 3 is a column-shaped member mounted vertically on the surface of the base 2. A blade receiver 15 is provided at the upper end of the support column 3, which engages with a fulcrum blade 14 provided on the arm 5 to support the arm 5 so that the arm 5 can swing; this blade receiver 15 forms the swing fulcrum for the arm 5. Specifically, a blade support groove 16 is formed on the upper end surface of the blade receiver 15, which engages with the cutting edge of the fulcrum blade 14; the cutting edge of the fulcrum blade 14 is housed within this blade support groove 16.
また、支柱部3には、ブレード受部15の高さ位置を調節する昇降ステージ17が備えられている。昇降ステージ17はブレード受部15の高さ位置を上下(垂直方向)に調節可能な構造を備えており、この昇降ステージ17の高さ位置を調節することによって、後述する水平力測定手段4の高さ位置、さらには、切削刃100の先端の高さ位置を調節設できるようになっている。 The support column 3 is also equipped with a lifting stage 17 that adjusts the height of the blade receiving portion 15. The lifting stage 17 is designed to adjust the height of the blade receiving portion 15 up and down (vertically), and by adjusting the height of this lifting stage 17, the height of the horizontal force measuring means 4 (described below) and, further, the height of the tip of the cutting blade 100 can be adjusted.
水平力測定手段4は、切削刃100に作用する水平方向の力(水平力)を電気信号に変換する測定装置(たとえば、ロードセル)で構成されており、支柱部3に上下方向に移動可能に連結されいる。本実施形態では、水平力測定手段4の一端(背面側の下部)がスライダ18を介して支柱部3と連結されており、このスライダ18によって測定部4が上下(垂直方向)に自由移動できるように構成されている。なお、水平力測定手段4は制御部11と電気的に接続されており、水平力測定手段4による測定結果は制御部11に入力されるようになっている。 The horizontal force measuring means 4 is composed of a measuring device (e.g., a load cell) that converts the horizontal force (horizontal force) acting on the cutting blade 100 into an electrical signal, and is connected to the support section 3 so that it can move up and down. In this embodiment, one end (the lower part on the back side) of the horizontal force measuring means 4 is connected to the support section 3 via a slider 18, and this slider 18 allows the measuring section 4 to move freely up and down (vertically). The horizontal force measuring means 4 is electrically connected to the control section 11, and the measurement results by the horizontal force measuring means 4 are input to the control section 11.
アーム部5は、上記ブレード受部15(支点ブレード14)を揺動支点とする天秤機構において、水平力測定手段4を吊り下げるための天秤棒となる部材であって、一端にバランス調整用の調整錘19が備えられるとともに、他端に水平力測定手段4を吊り下げるための吊り下げ部20が備えられている。 The arm 5 is a member that serves as a balance beam for suspending the horizontal force measuring means 4 in a balance mechanism that uses the blade receiving portion 15 (fulcrum blade 14) as a swing fulcrum, and is equipped with an adjustment weight 19 for balance adjustment at one end and a hanging portion 20 for suspending the horizontal force measuring means 4 at the other end.
アーム部5には、アーム部5を水平に調整するアーム部水平調整機構30が備えられている。アーム部水平調整機構30は、水平状態を保つように配置された水平調整バー29を上下方向に移動させるマイクロメータ28と、支点ブレード14を挟んだ左右等距離の位置(図示例では2カ所)に上方からアーム部5に当接されるアーム部水平調整バー29とを主要部として備えており、マイクロメータ28を操作してアーム部水平調整バー29をアーム部5に軽く押し付けることによって、アーム部5を強制的に水平状態にすることができるようになっている。なお、後述する変位センサ25のゼロ点合わせ、すなわち、変位センサ25の上下位置の調整は、このアーム部水平調整機構30によってアーム部5を強制的に水平状態に保った状態で行われる。 The arm 5 is equipped with an arm leveling mechanism 30 that adjusts the arm 5 to a horizontal position. The arm leveling mechanism 30 mainly comprises a micrometer 28 that moves a horizontal adjustment bar 29, which is positioned to maintain a horizontal position, up and down, and the arm leveling bar 29 that abuts the arm 5 from above at equidistant positions (two positions in the illustrated example) on either side of the fulcrum blade 14. By operating the micrometer 28 to lightly press the arm leveling bar 29 against the arm 5, the arm 5 can be forced to a horizontal position. Zeroing the displacement sensor 25 (described below), i.e., adjusting the vertical position of the displacement sensor 25, is performed with the arm 5 forcibly maintained horizontal by the arm leveling mechanism 30.
調整錘19は、吊り下げ部20に水平力測定手段4を吊り下げた状態でアーム部5のバランスをとるための錘であって、本実施形態では、スライド機構50によって左右(水平)にスライドできるように調整錘19がアーム部5の一端に装着されており、支点ブレード14から調整錘19までの距離を変更可能とすることで、アーム部5のバランスをとるように構成されている。 The adjustment weight 19 is a weight used to balance the arm unit 5 when the horizontal force measuring means 4 is suspended from the suspension unit 20. In this embodiment, the adjustment weight 19 is attached to one end of the arm unit 5 so that it can slide left and right (horizontally) using the slide mechanism 50. The arm unit 5 is configured to be balanced by making it possible to change the distance from the fulcrum blade 14 to the adjustment weight 19.
吊り下げ部20は、アーム部5の他端に水平力測定手段4を着脱自在に取り付けるための部品であって、本実施形態では、この吊り下げ部20として金属製のリングを鎖状に連結したものが用いられており、その一端がアーム部5の他端に連結されるとともに、他端が水平力測定手段4の上端に連結され、これにより、水平力測定手段4がアーム部5に吊り下げられる構造となっている。 The hanging part 20 is a component for detachably attaching the horizontal force measuring means 4 to the other end of the arm part 5. In this embodiment, this hanging part 20 is made up of metal rings connected in a chain shape, with one end connected to the other end of the arm part 5 and the other end connected to the upper end of the horizontal force measuring means 4, thereby suspending the horizontal force measuring means 4 from the arm part 5.
そして、アーム部5のほぼ中央には、アーム部5を天秤棒として機能させる揺動支点を構成する支点ブレード14が備えられており、この支点ブレード14の刃先部分がブレード受部15のブレード支持溝16によって支持されている。 Also, approximately in the center of the arm portion 5, there is a fulcrum blade 14 that forms a swinging fulcrum that allows the arm portion 5 to function as a balance beam, and the cutting edge of this fulcrum blade 14 is supported by the blade support groove 16 of the blade receiving portion 15.
工具保持部6は、切削刃100を着脱自在に保持するためのクランプ装置であって、図1に示すように、水平力測定手段4の支柱部3と対面する面とは反対側の面に、切削刃100を下向きに保持するように設けられている。ここで、工具保持部6が設けられる水平力測定手段4は、上述したように、アーム部5の吊り下げ部20に吊り下げられ、かつ、スライダ18によって上下移動できるように支柱部3に連結されていることから、工具保持部6の高さ位置は、水平力測定手段4の上下位置を調節することによって調節できるようになっている。 The tool holder 6 is a clamping device for detachably holding the cutting blade 100, and as shown in FIG. 1, is provided on the surface of the horizontal force measuring means 4 opposite the surface facing the support section 3, so as to hold the cutting blade 100 facing downward. Here, as described above, the horizontal force measuring means 4 on which the tool holder 6 is provided is suspended from the hanging section 20 of the arm section 5 and connected to the support section 3 by the slider 18 so that it can move up and down. Therefore, the height position of the tool holder 6 can be adjusted by adjusting the vertical position of the horizontal force measuring means 4.
なお、これに関連して、本実施形態の測定装置1では、切削刃100の垂直方向の変位(垂直変位)を測定する垂直変位測定手段25(たとえば、静電容量変位計やレーザ変位計などナノオーダーで変位量測定が可能な測定装置)が備えられており、垂直変位測定手段の測定結果も制御部11に入力されるようになっている。26は、変位センサ25の上下位置を調節するための変位センサ位置調整機構を示しており、本実施形態では、この変位センサ位置調整機構26は支柱部3に取り付けられ、センサ位置調整機構26を調節することによって、変位センサ25の上下位置を調整できるようになっている。 In this regard, the measuring device 1 of this embodiment is equipped with a vertical displacement measuring means 25 (for example, a measuring device capable of measuring displacement on the nano-order, such as a capacitance displacement meter or laser displacement meter) that measures the vertical displacement (vertical displacement) of the cutting blade 100, and the measurement results of the vertical displacement measuring means are also input to the control unit 11. 26 denotes a displacement sensor position adjustment mechanism for adjusting the vertical position of the displacement sensor 25. In this embodiment, this displacement sensor position adjustment mechanism 26 is attached to the support part 3, and the vertical position of the displacement sensor 25 can be adjusted by adjusting the sensor position adjustment mechanism 26.
切削刃100は、切刃稜が超硬材料、たとえば、超硬合金や超硬ダイヤモンドなどで形成されたものが好適に使用される。後述するように、本実施形態では、ファンデーションを被検体Wとした水平力の測定を行うので、先端Rが500nm~7μmの切削刃100が好適に用いられる。なお、後述する図3、図4に示した水平力の測定では、先端Rが約5μmのCBN(Cubic Boron Nitride)製の切削刃を用いた。 The cutting blade 100 preferably has a cutting edge made of a superhard material, such as a cemented carbide or cemented diamond. As described below, in this embodiment, horizontal force is measured using a foundation as the test object W, so a cutting blade 100 with a tip radius of 500 nm to 7 μm is preferably used. Note that in the horizontal force measurements shown in Figures 3 and 4, described below, a cutting blade made of CBN (Cubic Boron Nitride) with a tip radius of approximately 5 μm was used.
載置台7は、切削刃100に加える垂直方向の力を調節する錘12を載置するためのスペースであって、工具保持部6の上部に設けられており、この載置台7に載置された錘12の重量が垂直方向の荷重として切削刃100に作用するようになっている。したがって、切削刃100に加える垂直方向の力は、載置台7に載置する錘12の重量を調節することによって自由(任意)に設定できるようになっている。 The mounting table 7 is a space for placing a weight 12 that adjusts the vertical force applied to the cutting blade 100. It is located above the tool holder 6, and the weight of the weight 12 placed on this mounting table 7 acts on the cutting blade 100 as a vertical load. Therefore, the vertical force applied to the cutting blade 100 can be freely (arbitrarily) set by adjusting the weight of the weight 12 placed on the mounting table 7.
チャック部8は、被検体Wを着脱可能に保持するチャック装置であって、工具保持部6の下方位置に配置される。そのため、工具保持部6の高さ位置を調節することで、切削刃100の先端を被検体Wに作用させることができるようになっている。なお、本実施形態では、このチャック部8として被検体Wを吸着保持するバキュームベースを採用しているが、被検体Wを着脱可能に保持できる構造であればバキュームベース以外のチャック機構(たとえば、メカニカル式のチャック装置や静電チャックなど)を採用してもよい。 The chuck unit 8 is a chuck device that detachably holds the test object W, and is positioned below the tool holder 6. Therefore, by adjusting the height position of the tool holder 6, the tip of the cutting blade 100 can be caused to act on the test object W. Note that in this embodiment, a vacuum base that adsorbs and holds the test object W is used as the chuck unit 8, but chuck mechanisms other than a vacuum base (such as a mechanical chuck device or an electrostatic chuck) may also be used as long as they are capable of detachably holding the test object W.
接触角度調節部9は、チャック部8に保持された被検体Wと切削刃100の刃先との接触状態を調節するために、チャック部8の角度を微調節する機構であって、本実施形態ではチャック部8の下部に配置されたゴニオステージで構成されている。このゴニオステージを備えることにより、本実施形態に示す測定装置1では、被検体Wの表面を切削刃100の切刃稜と平行に配置して被検体Wと切削刃100とを隙間なく密接させたり、あるいは切削刃100に対して被検体Wを所定の傾きをもって当接させたりすることができるようになっている。 The contact angle adjustment unit 9 is a mechanism that finely adjusts the angle of the chuck unit 8 to adjust the contact state between the specimen W held in the chuck unit 8 and the cutting edge of the cutting blade 100, and in this embodiment is composed of a goniostage located below the chuck unit 8. By providing this goniostage, the measuring device 1 shown in this embodiment can position the surface of the specimen W parallel to the cutting edge of the cutting blade 100 to bring the specimen W and cutting blade 100 into close contact with no gaps, or can abut the specimen W against the cutting blade 100 at a predetermined inclination.
なお、本実施形態に示す測定装置1では、接触角度調節部9による切削刃と被検体Wの位置合わせにあたり、切削刃の背面側からバックライト24を切刃稜(切削刃の先端)に照射し、隙間光を前方に配置したカメラ31で観察することによって、切削刃と被検体Wの位置合わせができるようになっている。 In the measuring device 1 shown in this embodiment, when aligning the cutting blade and the test piece W using the contact angle adjustment unit 9, a backlight 24 is irradiated onto the cutting edge (tip of the cutting blade) from the back side of the cutting blade, and the gap light is observed with a camera 31 positioned in front, allowing the cutting blade and the test piece W to be aligned.
水平駆動機構部10は、チャック部8に保持された被検体Wを切削刃100に対して相対的に水平方向に移動させるための機構であって、本実施形態では、支柱部3に向かって前進後退移動可能な水平移動ステージ21と、ボールねじなどの駆動連結機構23を介して水平移動ステージ21と駆動連結された駆動モータ22とを主要部として構成されている。なお、後述する図3、図4に示した水平力の測定では、水平移動ステージ21を0.5μm/sで水平移動させながら水平力の測定を行った。ちなみに、この水平方向の移動速度を0.01μm/s程度まで遅くすると、切削刃100としてCBNより鋭利なダイヤモンド刃を用いても基材Bに切り込むことなく水平力の測定が行えるようになる。 The horizontal drive mechanism 10 is a mechanism for moving the specimen W held by the chuck 8 horizontally relative to the cutting blade 100. In this embodiment, it is primarily composed of a horizontal movement stage 21 that can move forward and backward toward the support 3, and a drive motor 22 that is drivingly connected to the horizontal movement stage 21 via a drive connection mechanism 23 such as a ball screw. In the horizontal force measurements shown in Figures 3 and 4 (described below), the horizontal force was measured while the horizontal movement stage 21 was moved horizontally at a speed of 0.5 μm/s. Incidentally, if this horizontal movement speed is slowed to approximately 0.01 μm/s, horizontal force can be measured without cutting into the substrate B, even if a diamond blade, which is sharper than CBN, is used as the cutting blade 100.
具体的には、水平移動ステージ21はベース2の盤面上に配置されており、この水平移動ステージ21の上に接触角度調節部9およびチャック部8が配置される構造となっている。駆動モータ22は、たとえばステッピングモータで構成され、後述する制御部11と電気的に接続されて、制御部11の制御によって水平移動ステージ21が支柱部3に向かって前進後退移動可能になっている。 Specifically, the horizontal movement stage 21 is placed on the surface of the base 2, with the contact angle adjustment unit 9 and chuck unit 8 placed on top of this horizontal movement stage 21. The drive motor 22 is configured, for example, as a stepping motor, and is electrically connected to the control unit 11, which will be described later, so that the horizontal movement stage 21 can move forward and backward toward the support unit 3 under the control of the control unit 11.
制御部11は、上述した駆動モータ22の制御や、水平力測定手段4および垂直変位測定手段の測定結果のデータ処理などを行う装置であって、たとえば、パーソナルコンピュータで構成される。そのため、このパーソナルコンピュータには、少なくとも駆動モータ22の制御用ソフトウェアと測定結果のデータ処理用のソフトウェアとが備えられている。 The control unit 11 is a device that controls the drive motor 22 described above and processes the data measured by the horizontal force measurement means 4 and vertical displacement measurement means, and is composed of, for example, a personal computer. Therefore, this personal computer is equipped with at least software for controlling the drive motor 22 and software for processing the data measured.
このように構成された測定装置1では、切削刃100に加える垂直方向の力に応じた重量の錘12を載置台7に載せるとともに水平駆動機構部10を駆動して被検体Wを水平移動させることにより、切削刃100による被検体Wへの切込みが開始される。そして、切込み時に切削刃100に加えらえる水平方向の力(水平力)が水平力測定手段4で測定される一方、切削刃100の切込みの深さが垂直変位測定手段によって測定されるようになっている。 In the measuring device 1 configured in this manner, a weight 12 corresponding to the vertical force to be applied to the cutting blade 100 is placed on the mounting table 7, and the horizontal drive mechanism 10 is driven to move the test piece W horizontally, thereby starting the cutting blade 100 from cutting into the test piece W. The horizontal force (horizontal force) applied to the cutting blade 100 during cutting is measured by the horizontal force measuring means 4, while the depth of the cutting blade 100's cut is measured by the vertical displacement measuring means.
次に、測定装置1を用いたファンデーションの付着強さの測定について説明する。
ファンデーションは、肌に塗布すると、表面が乾き被膜化して上乾き層を形成するとともに、その下に油分等の基剤などで構成される流動層が形成される。
Next, the measurement of the adhesive strength of a foundation using the measuring device 1 will be described.
When foundation is applied to the skin, the surface dries to form a film, forming an upper dry layer, and underneath this is formed a fluid layer composed of a base such as oil.
このように上乾き層と流動層からなる塗膜に対して、当初出願人は、一般的な塗膜に対する付着強さの測定、つまり、切削刃100による切り込みを行いつつ切削刃100に作用する水平力を測定したところ、切削刃100に作用する水平力は、切込み開始によって水平力が増加する第1段階と、水平力の増加が止まって水平力が増加せずほぼ横ばいとなる第2段階と、横ばい状態にあった水平力が再び増加に転ずる第3段階の順で遷移することを見出した。 When the original applicant measured the adhesion strength of a coating film consisting of an upper dry layer and a fluid layer to a typical coating film, that is, measured the horizontal force acting on the cutting blade 100 while making a cut with the cutting blade 100, he found that the horizontal force acting on the cutting blade 100 transitions in the following order: stage 1, in which the horizontal force increases as the cutting blade 100 begins to cut; stage 2, in which the increase in the horizontal force stops and the horizontal force remains almost flat; and stage 3, in which the horizontal force that had remained flat begins to increase again.
そこでこの水平力の遷移を切削刃100の切込み深さなどを加味して詳しく検証したところ、上記第1段階は切削刃100が上乾き層に切り込んでいる途中の段階、第2段階は切削刃100の先端が上乾き層を通過して流動層に到達した段階、第3段階は切削刃100の先端が基材Bの表面に到達して基材表面との間で摩擦が生じている段階に相当することが判明した。 The transition of this horizontal force was then examined in detail, taking into account factors such as the cutting depth of the cutting blade 100. It was found that the first stage corresponds to the stage when the cutting blade 100 is midway through cutting into the upper dry layer, the second stage corresponds to the stage when the tip of the cutting blade 100 has passed through the upper dry layer and reached the fluidized layer, and the third stage corresponds to the stage when the tip of the cutting blade 100 has reached the surface of substrate B and friction is occurring between it and the substrate surface.
この第3段階にあるときに切削刃100に作用する水平力の数値は、塗膜の付着力と基材Bとの摩擦力の2つが合わさった数値であることから、切削刃100にかかる垂直荷重(垂直方向の力)を最小限の重量の錘(臨界垂直荷重)に下げ、切削刃100の先端と基材Bの表面との間で生じる摩擦を最小限にすることによって、ファンデーションの基材Bへの付着強さが測定できると出願人は考え、以下のような実験を行った。 The horizontal force acting on the cutting blade 100 during this third stage is a combined value of the adhesive force of the coating film and the frictional force with the substrate B. Therefore, the applicant believed that by reducing the vertical load (vertical force) acting on the cutting blade 100 to a minimum weight (critical vertical load) and minimizing the friction generated between the tip of the cutting blade 100 and the surface of the substrate B, it would be possible to measure the adhesive strength of the foundation to the substrate B, and conducted the following experiment.
まず、被検体Wとなるファンデーションとして2種類のリキッドタイプのファンデーションを用意した。各ファンデーションは、図2に示すように、表面が平らかな平面を呈するアクリル製の基材Bに塗布した。より詳細には、図3に示した実験では、一方のファンデーションを基材B上に6μmの厚さで塗布したものを使用し、図4に示した実験では他方のファンデーションを基材B上に4μmの厚さで塗布したものを使用し、各実験につきそれぞれ複数回(いずれも(a)と(b)の2回ずつ)の水平力の測定を行った。 First, two types of liquid foundation were prepared as the test specimen W. Each foundation was applied to a flat, planar acrylic substrate B, as shown in Figure 2. More specifically, in the experiment shown in Figure 3, one of the foundations was applied to substrate B at a thickness of 6 μm, and in the experiment shown in Figure 4, the other foundation was applied to substrate B at a thickness of 4 μm. For each experiment, horizontal force measurements were performed multiple times (two times each, (a) and (b)).
ここで、水平力の測定にあたり、切削刃100でファンデーションを切削するときには、ファンデーションの表面と切削刃100の先端(切刃稜)を平行な状態にして切削をしなければならないところ、ファンデーションの表面には凹凸があるため、ファンデーションの表面で切削刃100の刃先合わせができない。そのため、本実施形態では、切削に先立って、アクリル製の基材Bのファンデーションが塗布されていない部分で刃先合わせを行ってから、被検体Wを水平移動させてファンデーション上に切削刃100を配置させるとともに、切削刃100を表面に触れる程度にまで近づけ、その後に切削を行うようにした。このように、基材Bの平らな表面で刃先合わせをしておくことで、刃先と基材Bが平行な状態で切削が行えることになり、結果的にファンデーションを綺麗に掻き取ることができるようになる。 When cutting foundation with the cutting blade 100 to measure horizontal force, the tip (cutting edge) of the cutting blade 100 must be parallel to the surface of the foundation. However, because the surface of the foundation is uneven, the cutting edge of the cutting blade 100 cannot be aligned with the surface of the foundation. Therefore, in this embodiment, prior to cutting, the cutting edge is aligned on a portion of the acrylic substrate B where no foundation is applied, and then the test subject W is moved horizontally to position the cutting blade 100 on the foundation, bringing the cutting blade 100 close enough to touch the surface, and then cutting is performed. By aligning the cutting edge on the flat surface of substrate B in this way, cutting can be performed with the cutting edge parallel to substrate B, resulting in clean scraping of the foundation.
A:図3の実験例:
はじめに載置台7に第1の錘(荷重)として7gの錘12を載置し(切削刃100に7gのに垂直方向の力を加え)、この状態で切削刃100の先端がファンデーションの流動層を通過し、基材Bの表面に到達するまで切削刃100に2軸運動を行わせる(以下、「第1工程」と称することがある)。
A: Experimental example of Figure 3:
First, a 7 g weight 12 is placed on the mounting table 7 as the first weight (load) (applying a 7 g vertical force to the cutting blade 100), and in this state, the cutting blade 100 is made to perform biaxial movement until the tip of the cutting blade 100 passes through the fluidized layer of the foundation and reaches the surface of the substrate B (hereinafter, this may be referred to as the "first step").
ここで、第1の錘の重量は、少なくとも、2軸運動を行う切削刃100がファンデーションの上乾き層を切削して流動層に切り込むことができる重量(換言すれば、切削刃100の2軸運動を継続することにより、上述した第1段階から第3段階まで遷移できる重量)が選択される。 Here, the weight of the first weight is selected to be at least such that the cutting blade 100, which moves on two axes, can cut through the upper dry layer of the foundation and cut into the fluid layer (in other words, such a weight that the cutting blade 100 can transition from the first stage to the third stage described above by continuing its biaxial movement).
具体的には、第1の錘の重量は、被検体Wとなるファンデーションの成分やファンデーションに含まれる顔料の大きさなどに応じて選択される。この重量が軽すぎると、切削刃100が基材Bの表面まで到達せず、その結果、基材Bの表面にファンデーションが残り、基材Bと切削刃100の摩擦による水平力の上昇(第3段階)は起きない。反対に、重すぎると、切削刃100が基材Bに切り込んでしまう。そのため、第1の錘は軽すぎたり重すぎたりしないように、被検体Wの態様に応じて適切な重量を選択する必要がある。 Specifically, the weight of the first weight is selected depending on the ingredients of the foundation that will be used as the test subject W, the size of the pigments contained in the foundation, and other factors. If this weight is too light, the cutting blade 100 will not reach the surface of the substrate B, resulting in foundation remaining on the surface of the substrate B and preventing an increase in horizontal force due to friction between the substrate B and the cutting blade 100 (stage 3). Conversely, if the weight is too heavy, the cutting blade 100 will cut into the substrate B. Therefore, it is necessary to select an appropriate weight depending on the type of test subject W, so that the first weight is neither too light nor too heavy.
なお、第1工程を実施するにあたり、ファンデーションの表面に上乾き層が形成されていない、または、上乾き層の乾燥が不十分で上乾き層が柔らかい場合には、第1工程によって切削刃100が基材Bの表面に到達してしまう。そのため、切削刃100に作用する水平力を監視したり、カメラ31により切削刃100の様子を監視することにより、上乾き層が形成されているか否かも容易に確認することができる。 When carrying out the first step, if an upper dry layer has not formed on the surface of the foundation, or if the upper dry layer has not dried sufficiently and is soft, the cutting blade 100 will reach the surface of the substrate B during the first step. Therefore, by monitoring the horizontal force acting on the cutting blade 100 or by monitoring the state of the cutting blade 100 with the camera 31, it is easy to check whether an upper dry layer has formed.
図3に示す2回の実験では、いずれも第1工程によって切削刃100に作用する水平力が第1段階として25~30mN程度まで上昇した後、第2段階として一旦水平力が横ばい状態を維持し、その後第3段階として切削刃100と基材Bの表面の摩擦により再び増加に転じた。 In both of the two experiments shown in Figure 3, the horizontal force acting on the cutting blade 100 increased to approximately 25-30 mN in the first stage due to the first process, then in the second stage the horizontal force remained stable, and then in the third stage the horizontal force began to increase again due to friction between the cutting blade 100 and the surface of the substrate B.
そして、第3段階として水平力が上昇している状態をしばらく継続、つまり、切削刃100の先端が基材Bの表面を水平移動しながらファンデーションを掻きとる状態をしばらく継続させる。この時に切削刃100に作用する水平力は摩擦力と付着力とが合わさった数値であるため、次の段階として、摩擦力を省くために、切削刃100の相対的な水平移動を一旦停止させ、停止状態で載置台7に載置する錘を第1の錘から第2の錘(荷重)である1gの錘12に載せ替えて、再び切削刃100を水平移動させ、このときに切削刃100に作用する水平力を測定する(以下、「第2工程」と称することがある)。 Then, in the third step, the state in which the horizontal force is increasing is continued for a while; in other words, the state in which the tip of the cutting blade 100 continues to scrape off the foundation while moving horizontally across the surface of the substrate B is continued for a while. At this time, the horizontal force acting on the cutting blade 100 is a numerical value that combines frictional force and adhesive force. Therefore, in the next step, to eliminate the frictional force, the relative horizontal movement of the cutting blade 100 is temporarily stopped, and while still stopped, the weight placed on the mounting table 7 is replaced from the first weight to a second weight (load) of 1 g, the 1 g weight 12. The cutting blade 100 is then moved horizontally again, and the horizontal force acting on the cutting blade 100 at this time is measured (hereinafter, this may be referred to as the "second step").
ここで、切削刃100による切込みが第3段階に遷移したか否か(さらには、第1工程から第2工程に切り替えるタイミング)は、切削刃100に作用する水平力の変化または切削刃100の垂直変位量を観察することにより検知することができる(つまり、切削刃100に作用する水平力が横ばい状態から上昇に転ずることで第3段階に遷移したと判断できる)。また、この第3段階をしばらく継続するようにしているのは、切削刃100の先端がファンデーションの流動層を通過し、基材Bの表面に確実に到達し、切削刃100の先端(切刃稜)と基材Bの表面とを密着させるためである。 Whether the cutting by the cutting blade 100 has transitioned to the third stage (and further, the timing for switching from the first stage to the second stage) can be detected by observing the change in the horizontal force acting on the cutting blade 100 or the vertical displacement of the cutting blade 100 (in other words, the transition to the third stage can be determined when the horizontal force acting on the cutting blade 100 changes from a plateau to an increase). Furthermore, the reason this third stage is allowed to continue for a while is to ensure that the tip of the cutting blade 100 passes through the fluidized layer of the foundation and reaches the surface of the substrate B reliably, bringing the tip of the cutting blade 100 (cutting edge) into close contact with the surface of the substrate B.
そして、この第2工程で使用する第2の錘の重量は、第1の錘によって界面に密着している切削刃100の先端と基材Bの表面との接触状態を維持できる最小限の重量、つまり、切削刃100を水平移動させても切削刃100が浮き上がらない範囲で可及的に軽い重量を選択する。 The weight of the second weight used in this second step is selected to be the minimum weight necessary to maintain contact between the tip of the cutting blade 100, which is in close contact with the interface by the first weight, and the surface of the substrate B. In other words, the lightest possible weight is selected within the range in which the cutting blade 100 does not lift up even when moved horizontally.
なお、この第2の錘の重量は、ファンデーションの成分や含まれる顔料の種類など被検体Wの内容に応じて適宜設定される。すなわち、この第2の錘は、切削刃100と基材Bとの摩擦による影響を最小限にするためにできる限り軽い(低荷重)であることが必要であるが、軽すぎると水平移動時に切削刃100が浮き上がってしまう一方、重すぎると摩擦力による影響が大きくなる、あるいは、基材Bに切り込んでしまうので、この第2の錘の重量も適切な重量を選択する必要がある。 The weight of this second weight is set appropriately depending on the contents of the subject W, such as the ingredients of the foundation and the type of pigment contained therein. In other words, this second weight needs to be as light as possible (low load) to minimize the effects of friction between the cutting blade 100 and the substrate B. However, if it is too light, the cutting blade 100 will lift up during horizontal movement, while if it is too heavy, the effects of friction will be greater or it will cut into the substrate B, so the weight of this second weight must also be selected appropriately.
このように、錘12の重量を調節することで、切削刃100の先端と基材Bの表面との間にはほとんど摩擦(摩擦抵抗)が生じないようになるので、このときに切削刃100に作用する水平力は、切削刃100と基材Bとの摩擦分を最小限にしたファンデーションの付着に伴う水平力、つまり、ファンデーションの付着強さということになる。このことは、図3に示す2回の実験を通じてほぼ同じ測定結果(図示例では20mN程度)が得られたことからもわかる。 In this way, by adjusting the weight of the weight 12, almost no friction (frictional resistance) occurs between the tip of the cutting blade 100 and the surface of the substrate B. Therefore, the horizontal force acting on the cutting blade 100 at this time is the horizontal force associated with the adhesion of foundation with the friction between the cutting blade 100 and the substrate B minimized, i.e., the adhesion strength of the foundation. This can be seen from the fact that almost the same measurement results (approximately 20 mN in the illustrated example) were obtained in the two experiments shown in Figure 3.
なお、この第2工程での水平力の測定が正しく行われたか否か、換言すれば、切削刃100がファンデーションを正しく掻きとった(ファンデーションが基材Bの表面に残らず、かつ。基材Bに切り込んでいない)か否かは、第2工程後に基材Bの表面を顕微鏡などを用いて確認することができるので、切削刃100に作用する水平力を正確に測定することができる。 In addition, whether the measurement of the horizontal force in this second step was performed correctly, in other words, whether the cutting blade 100 scraped off the foundation correctly (that the foundation did not remain on the surface of the base material B and did not cut into the base material B), can be confirmed by using a microscope or the like to check the surface of the base material B after the second step, so the horizontal force acting on the cutting blade 100 can be accurately measured.
B:図4の実験:
図4に示す実験では、まず載置台7に第1の錘として5gの錘12を載置し、この状態で切削刃100の先端が基材Bの表面に到達するまで切削刃100に2軸運動を行わせた(第1工程)。なお、このときの第1の錘の重量も図3の実験と同様に、2軸運動を行う切削刃100がファンデーションの上乾き層を切削して流動層に切り込むことができる重量とされ、この実験では5gの錘12を用いた。
B: Experiment in Figure 4:
In the experiment shown in Fig. 4, a 5 g weight 12 was first placed on the mounting table 7 as the first weight, and in this state, the cutting blade 100 was made to perform biaxial movement until the tip of the cutting blade 100 reached the surface of the substrate B (first step). Note that the weight of the first weight at this time was set to a weight that would allow the biaxially moving cutting blade 100 to cut through the upper dry layer of the foundation and cut into the fluidized layer, as in the experiment shown in Fig. 3, and a 5 g weight 12 was used in this experiment.
そして、この実験では、この第1工程によって切削刃100に作用する水平力が第1段階として10~15mN程度まで上昇した後、第2段階として一旦水平力が横ばい状態を維持し、その後第3段階として再び上昇に転じた。 In this experiment, the horizontal force acting on the cutting blade 100 increased to approximately 10-15 mN in the first stage as a result of this first step, and then in the second stage, the horizontal force remained stable, before beginning to increase again in the third stage.
図4の実験でも上記同様に第3段階として水平力が上昇している状態をしばらく継続させた後、載置台7に載置する錘を第1の錘から第2の錘(切削刃100の先端と基材Bの表面との接触状態を維持できる最小限の重量の錘)に載せ替えて、切削刃100を水平移動させ、このときに切削刃100に作用する水平力を測定した(第2工程)。この図4の実験では、図3の実験とは被検体Wが相違するため、第2の錘として1.5gの錘12を用いた。 In the experiment of Figure 4, as in the above, the horizontal force was allowed to increase for a period of time as the third stage, and then the weight placed on the mounting table 7 was replaced from the first weight to a second weight (a weight of the minimum weight necessary to maintain contact between the tip of the cutting blade 100 and the surface of the substrate B), the cutting blade 100 was moved horizontally, and the horizontal force acting on the cutting blade 100 at this time was measured (second step). In the experiment of Figure 4, since the specimen W was different from that in the experiment of Figure 3, a 1.5 g weight 12 was used as the second weight.
図4の実験でも第2工程の測定結果は、図4(a)および(b)に示す通り、2回の実験を通じてほぼ同じ測定結果(図示例では10~15mN程度)が得られ、この場合もファンデーションの付着強さを測定することができた。 In the experiment shown in Figure 4, the measurement results for the second step were almost identical across both experiments (approximately 10-15 mN in the example shown), as shown in Figures 4(a) and (b), meaning that the adhesive strength of the foundation could also be measured in this case.
このように、本発明によれば、上乾き層の下に流動層が形成される塗膜の付着強さの測定にあたり、基材Bの表面に形成された塗膜に対して、まず、第1の錘を用いて切削刃100に垂直方向の力を加えつつ、切削刃100の先端が基材Bの表面に到達するまで切削刃100に2軸運動を行わせる第1工程と、切削刃100の先端と基材Bの表面との接触状態を維持可能な重量の第2の錘を用いて切削刃100に垂直方向の力を加えつつ、切削刃100を水平移動させ1軸運動を行う第2工程とを有することから、第1工程によって基材Bの表面に到達した切削刃100は、基材Bの表面(界面)から浮き上がることなく第2工程で水平移動するので、この第2工程で測定される水平力を、塗膜の基材Bへの付着の強さとみることができ、塗膜の付着強さを直接的に測定することができるようになる。 Thus, according to the present invention, when measuring the adhesion strength of a coating film in which a fluidized layer is formed below an upper dry layer, the method involves two steps: a first step in which a vertical force is applied to the cutting blade 100 using a first weight, causing the cutting blade 100 to perform biaxial movement until the tip of the cutting blade 100 reaches the surface of substrate B; and a second step in which a vertical force is applied to the cutting blade 100 using a second weight sufficient in weight to maintain contact between the tip of the cutting blade 100 and the surface of substrate B, causing the cutting blade 100 to perform uniaxial movement by moving horizontally. Therefore, once the cutting blade 100 reaches the surface of substrate B in step one, it moves horizontally in step two without lifting off the surface (interface) of substrate B. Therefore, the horizontal force measured in step two can be regarded as the adhesion strength of the coating film to substrate B, allowing the adhesion strength of the coating film to be measured directly.
特に、この第2工程において、切削刃100に垂直方向の力を加える第2の錘として、切削刃100の先端と基材Bの表面との接触状態を維持可能な最小限の重量の錘を使用することで、切削刃100と基材Bとの間に生じる摩擦の影響を極小化することができ、塗膜の付着強さを正確に測定することができる。 In particular, in this second step, by using a weight of the minimum possible weight that can maintain contact between the tip of the cutting blade 100 and the surface of the substrate B as the second weight that applies a vertical force to the cutting blade 100, the effects of friction that occurs between the cutting blade 100 and the substrate B can be minimized, allowing the adhesion strength of the coating to be accurately measured.
なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。 The above-described embodiments merely represent preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these, and various design modifications are possible within the scope of the present invention.
たとえば、上述した実施形態では、切削刃100による被検体Wへの切込みにあたり、被検体W側を水平移動させる場合を示したが、切削刃100は相対的に水平方向と垂直方向の2軸運動が可能な構造であればよく、たとえば、切削刃100側を水平移動させる構造を採用してもよい。さらに付言すれば、本発明に係る塗膜の付着強さの測定方法において使用する測定装置1は、切削刃100が相対的に水平方向と垂直方向の2軸運動が可能な構造を有し、切削刃100に作用させる垂直方向の力が錘の重量によって設定され、かつ、切削刃100に作用する水平力を測定する水平力測定手段4を備えたものであれば、測定装置1の詳細な構造は適宜変更可能である。 For example, in the above-described embodiment, the specimen W is moved horizontally when the cutting blade 100 cuts into the specimen W. However, the cutting blade 100 may be configured to move relatively along two axes, horizontally and vertically. For example, the cutting blade 100 may be configured to move horizontally. Furthermore, the detailed structure of the measuring device 1 used in the coating adhesion strength measuring method according to the present invention can be modified as appropriate, as long as the cutting blade 100 is configured to move relatively along two axes, horizontally and vertically, the vertical force acting on the cutting blade 100 is set by the weight of a weight, and the measuring device 1 is equipped with horizontal force measuring means 4 that measures the horizontal force acting on the cutting blade 100.
また、上述した実施形態では、測定装置1が切削刃100の切込み深さを測定する垂直変位測定手段を備える場合を示したが、垂直変位測定手段を省略することも可能である。本実施形態に示すように測定装置1が垂直変位測定手段を備える場合、たとえば、この垂直変位測定手段の測定結果を用いて切削刃100による切込みが上記第3段階に遷移したか否かを判定することも可能になる。 In addition, in the above-described embodiment, the measuring device 1 is equipped with a vertical displacement measuring means for measuring the cutting depth of the cutting blade 100, but it is also possible to omit the vertical displacement measuring means. When the measuring device 1 is equipped with a vertical displacement measuring means as in this embodiment, it becomes possible, for example, to use the measurement results of this vertical displacement measuring means to determine whether the cutting depth of the cutting blade 100 has transitioned to the third stage.
さらに、上述した実施形態では、被検体Wとしてファンデーションを用いた場合を示したが、本発明に係る塗膜の付着強さの測定方法は、上乾き層の下に流動層が形成される塗膜であればファンデーション以外の塗膜(たとえば、塗料や糊、接着剤など)の付着強さの測定にも適用可能である。 Furthermore, while the above-described embodiment shows a case where a foundation was used as the test subject W, the coating adhesion strength measurement method according to the present invention can also be applied to measuring the adhesion strength of coatings other than foundation (for example, paint, glue, adhesive, etc.) as long as the coating has a fluidized layer formed below the upper dry layer.
なお、本発明に係る塗膜の付着強さの測定方法は、たとえば、被検体Wとなる塗膜を基材Bに形成させてからの経過時間を変えながら第1工程と第2工程を複数回実施することにより、塗膜の付着力の経時的な変化を測定することができる。 The method for measuring the adhesion strength of a coating film according to the present invention can measure the change in the adhesion strength of the coating film over time, for example, by performing the first and second steps multiple times while changing the elapsed time after the coating film to be tested (W) is formed on the substrate (B).
また、上述した実施形態では、測定工程のうちの第2工程で、錘12を第1の錘から第2の錘に載せ替える場合を示したが、第1の錘から第2の錘への重量変更にあたり、載置台7に載置された錘12の重量を徐々に下げていくことも可能である。たとえば、錘12の重量を第1の錘である7gから第2の錘である1gに変更するにあたり、7g、5g、3g、2g、1gのように少しずつ下げていくことも可能である。なお、このように錘12の重量を少しずつ下げていく場合には、荷重を下げてから水平力が同じ数値程度を維持するまで少しそのまま水平移動スステージ21を移動させ、水平力の数値が維持しているようであれば、次の低い荷重に変更する。そして、この作業を繰り返しながら、切削刃100の先端と基材Bの表面との接触状態を維持可能な最小限の重量の錘(臨界垂直荷重)まで下げることにより、第1の錘から第2の錘への重量変更を行うことができる。 In the above-described embodiment, the weight 12 is replaced from the first weight to the second weight in the second step of the measurement process. However, when changing the weight from the first weight to the second weight, it is also possible to gradually reduce the weight of the weight 12 placed on the mounting table 7. For example, when changing the weight of the weight 12 from 7 g (the first weight) to 1 g (the second weight), it is also possible to gradually reduce the weight, such as 7 g, 5 g, 3 g, 2 g, and 1 g. When gradually reducing the weight of the weight 12 in this manner, the horizontal movement stage 21 is moved slightly after reducing the load until the horizontal force maintains approximately the same value. If the horizontal force value is maintained, the load is changed to the next lower load. This process is then repeated until the weight is reduced to the minimum weight (critical vertical load) that maintains contact between the tip of the cutting blade 100 and the surface of the substrate B, thereby changing the weight from the first weight to the second weight.
また、上述した実施形態では、切削刃100に作用する垂直荷重を錘12の重量によって付与する場合を示したが、垂直荷重の設定は錘12以外の方法(たとえば、圧電素子などで垂直荷重の設定変更を可能にするなど)を採用してもよい。なお、垂直荷重を圧電素子などで自由に変更できるように構成した場合、錘12を使った垂直荷重を設定するときのように水平移動を一旦停止させることなく垂直荷重を変更することができ、水平移動の再開時に発生する静止摩擦を考慮せずに塗膜の付着強さを測定することができる。 In addition, while the above-described embodiment shows a case where the vertical load acting on the cutting blade 100 is applied by the weight of the weight 12, the vertical load may be set using a method other than the weight 12 (for example, by using a piezoelectric element or the like to allow the vertical load setting to be changed). If the vertical load is configured to be freely changeable using a piezoelectric element or the like, the vertical load can be changed without temporarily stopping the horizontal movement, as is the case when setting the vertical load using the weight 12, and the adhesion strength of the coating film can be measured without taking into account the static friction that occurs when the horizontal movement is resumed.
1 状態測定装置
2 ベース
3 支柱部
4 水平力測定手段
5 アーム部
6 工具保持部
7 載置台
8 チャック部
9 接触角度調節部
10 水平駆動機構部
11 制御部
12 錘
14 支点ブレード
15 ブレード受部
17 昇降ステージ
18 スライダ
19 調整錘
20 吊り下げ部
21 水平移動ステージ
22 駆動モータ
100 切削刃
B 基材
W 被検体
REFERENCE SIGNS LIST 1 State measuring device 2 Base 3 Support section 4 Horizontal force measuring means 5 Arm section 6 Tool holding section 7 Placement table 8 Chuck section 9 Contact angle adjustment section 10 Horizontal drive mechanism section 11 Control section 12 Weight 14 Fulcrum blade 15 Blade receiving section 17 Lifting stage 18 Slider 19 Adjustment weight 20 Hanging section 21 Horizontal movement stage 22 Drive motor 100 Cutting blade B Substrate W Test object
Claims (7)
平らな表面を有する基材の表面に前記塗膜を形成させる前工程と、
切削刃が相対的に水平方向と垂直方向の2軸運動が可能な構造を有し、前記切削刃に作用させる垂直方向の力を任意に設定でき、かつ、前記切削刃に作用する水平力を測定する水平力測定手段を備えた測定装置を用い、前記塗膜に前記切削刃を切り込ませながら前記水平力を測定する測定工程とからなり、
前記測定工程は、
第1の荷重で前記切削刃に垂直方向の力を加えつつ、前記切削刃の先端が前記基材の表面に到達するまで前記切削刃に2軸運動を行わせる第1工程と、
この第1工程に続いて、前記切削刃の先端と前記基材の表面との接触状態を維持可能な最小限の重量の第2の荷重で前記切削刃に垂直方向の力を加えつつ、前記切削刃を水平移動させる第2工程とを有してなり、
前記第1工程において、前記水平力測定手段の測定結果が、前記切削刃の切込み開始によって水平力が増加する第1段階、水平力の増加が止まってほぼ横ばいとなる第2段階、横ばい状態にあった水平力が再び増加に転ずる第3段階の順で遷移した後に前記第2工程に切り替える
ことを特徴とする塗膜の付着強さの測定方法。 A method for measuring the adhesion strength of a coating film in which a fluidized layer is formed under an upper dry layer, comprising:
a pre-process of forming the coating film on a surface of a substrate having a flat surface;
a measuring step of measuring the horizontal force acting on the cutting blade while cutting the coating film, using a measuring device having a structure in which the cutting blade can move relatively in two axes in the horizontal and vertical directions, capable of arbitrarily setting the vertical force acting on the cutting blade, and equipped with a horizontal force measuring means for measuring the horizontal force acting on the cutting blade;
The measuring step
a first step of biaxially moving the cutting blade while applying a vertical force to the cutting blade with a first load until the tip of the cutting blade reaches the surface of the base material;
Following the first step, there is a second step of horizontally moving the cutting blade while applying a vertical force to the cutting blade with a second load of a minimum weight capable of maintaining contact between the tip of the cutting blade and the surface of the base material ,
In the first step, the measurement result of the horizontal force measuring means transitions in the order of a first stage where the horizontal force increases as the cutting blade starts to cut, a second stage where the increase in the horizontal force stops and becomes substantially flat, and a third stage where the horizontal force that had been flat starts to increase again, and then the process is switched to the second step.
A method for measuring the adhesion strength of a coating film.
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