(57)【要約】      （修正有）【課題】試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する方法および装置を提供する。【解決手段】試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する方法および装置であって、試験片を２枚用意して、第１試験片の第１面の一部を第２試験片の第２面の一部に、前記接着性材料を用いて重ね接合し、前記第１試験片側を上にして前記第１試験片の端部で前記第２試験片と重なっていない部分を装置にクランプ固定して準備し、所定質量の荷重体を所定高さから前記第２試験片の端部で前記第１試験片と重なっていない部分の上に周期的に落下させ、前記試験片の剥離不良を探知するまでの反復回数をカウントすることによって、試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する方法（２００）であり、前記試験片を２枚用意して、第１試験片の第１面の一部を第２試験片の第２面の一部に、前記接着性材料を用いて重ね接合し、前記第１試験片側を上にして前記第１試験片の端部で前記第２試験片と重なっていない部分を装置にクランプ固定して準備する前記方法であって、前記方法（２００）には、
所定質量の荷重体を所定高さから前記第２試験片の端部で前記第１試験片と重なっていない部分の上に周期的に落下させるステップ（２０２）、
前記周期的落下の反復値を探知するステップ（２０４）、
前記試験片の剥離不良を、探知機構（１０８）により検出するステップ（２０６）
を含み、
前記所定質量の荷重体を所定高さから試験片上に周期的に落下させるステップ（２０２）には、
前記荷重体をコンベア機構（１０２）により受容するステップ（３０２）、
前記所定高さから前記荷重体を解放して、前記試験片上に自由落下させるステップ（３０４）、
前記コンベア機構（１０２）により前記荷重体を回収するステップ（３０６）、
前記剥離不良が発生するまで、前記高さから前記試験片へ前記荷重体を自由落下可能にするステップ（３０８）、
を更に含むこと、を特徴とする方法。
【請求項２】
前記荷重体を、前記コンベア機構（１０２）により回収するステップ（３０６）には更に、
前記試験片に衝突した前記荷重体を収集するステップ（４０２）、
前記荷重体を前記コンベア機構（１０２）に送り返すステップ（４０４）
を更に含むこと、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記試験片の前記剥離不良を、前記探知機構（１０８）により検出するステップ（２０８）には、
前記試験片を検証するステップ（５０２）、
前記剥離不良が前記試験片で観察された場合、前記周期的落下を終了するステップ（５０６）、
前記反復値を記録して、不良点を判定するステップ（５０８）
を更に含むこと、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記周期的落下の反復値を探知するステップ（２０４）には、前記剥離不良が発生するまで、前記反復値を増分すること、を更に含むこと、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コンベア機構（１０２）は、磁気コンベア、上下傾斜状況で望ましいベルト式ローラコンベア、チェーンコンベア又は機械的キャッチから成ること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記試験片に近接して組込んだ前記探知機構（１０８）は、計数装置に接続した電子トリガスイッチ等の電磁センサ、又は内蔵計数装置付センサ等の電子計数逆探知装置から成ること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
試験片（１０６）上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する装置（１００）であり、前記試験片（１０６）を２枚用意して、第１試験片（１０６）の第１面の一部を第２試験片（１０６）の第２面の一部に、前記接着性材料を用いて重ね接合し、前記第１試験片側を上にして前記第１試験片の端部で前記第２試験片と重なっていない部分を装置（１００）にクランプ固定して準備する前記装置であって、  前記装置（１００）には、
コンベア機構（１０２）、
計数機構（１１０）、
探知機構（１０８）、
導管（１０４）、を含み、
前記コンベア機構（１０２）には、所定質量の荷重体を所定高さから前記第２試験片の端部で前記第１試験片と重なっていない部分の上に周期的に落下させる手段を含み、
前記計数機構（１１０）には、前記周期的落下の反復値を探知する手段を含み、
前記探知機構（１０８）には、前記試験片（１０６）の剥離不良を検出する手段を含み、
前記導管（１０４）には、前記剥離不良が発生するまで、前記高さから前記試験片（１０６）へ前記荷重体を自由落下可能にする手段を含むこと、を特徴とし、
前記コンベア機構（１０２）には、
前記荷重体を受容する手段、
前記所定高さから前記荷重体を解放して、前記試験片（１０６）上に自由落下させる手段、
前記荷重体を回収する手段
を更に含むこと、を特徴とする装置。
【請求項８】
前記コンベア機構（１０２）には、
前記試験片（１０６）に衝突した前記荷重体を収集する手段、
前記荷重体を前記コンベア機構（１０２）に送り返す手段
を更に含むこと、を特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記探知機構（１０８）には、
前記試験片（１０６）を検証する手段、
前記剥離不良が前記試験片（１０６）で観察された場合、前記周期的落下を終了する手段、
前記反復値を記録して、不良点を判定する手段
を更に含むこと、を特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記計数機構（１１０）には、前記剥離不良が発生するまで、前記反復値を増分する手段を更に含むこと、を特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記コンベア機構（１０２）は、磁気コンベア、上下傾斜状況で望ましいベルト式ローラコンベア、チェーンコンベア又は機械的キャッチから成ること、を特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記試験片に近接して組込んだ前記探知機構（１０８）は、計数装置に接続した電子トリガスイッチ等の電磁センサ、又は内蔵計数装置付センサ等の電子計数逆探知装置から成ること、を特徴とする請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その繰返し低衝撃エネルギに対する耐性が接着強度に基づく材料の、動的応答及び耐衝撃性を試験する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動的応答試験及び耐衝撃性試験は、低衝撃エネルギを繰返し付与した試験片の接着強度を測定するのに使われる方法である。典型的には、動的応答試験及び耐衝撃性試験では、ボールを落下させて、繰返し低引張応力を接合界面又は粘着性タイル界面に沿ってかけることで繰返し低衝撃エネルギを発生させ、該エネルギから生じる接着不良又は剥離に対する接着耐性を判定する。従って、動的引張応力条件下における、接着接合状態の測定である。この試験を、試験片の特性を判定するために、様々な条件下で行うことができる。接着試験は、業界基準及び顧客の仕様に準拠させるために、特に実施される。
【０００３】
一般的に、セメント結合による接着剤に対する引張接着強度試験や樹脂の分散及び反応による接着剤に対する剪断強度試験は、静止試験条件に基づく。よく報告される問題として、剥離による接着不良があり、そうした不良によって設置後一定期間内に、接着剤がタイル張り組織のタイル層剥離によって損傷している。これらの早期不良は、費用的に多大な影響を及ぼす可能性がある。
【０００４】
タイル張り組織の良否は、接着剤が良好に塗布され、タイルが良好に載置されていると仮定した場合、当初の接着接合状態レベルだけでなく、接着層の様々な形の応力に適用する能力に左右される。横方向変形試験は、接着剤に本来備わる曲げに対する静的可撓性を判断するために接着剤を分類するのに、有用である。しかしながら、横方向変形試験では、交通荷重等の主な使用条件で動的衝撃荷重をかけた際の、タイル層との接着、及び該タイル層と敷設した接着剤との親和性に関する接着剤性能は分からない。その結果、業界基準を満たす接着剤及びタイル層であっても、接着不良がタイル張り組織で観察される。早期不良も、タイル設置時に厳重に品質管理していても観察される。
【０００５】
他の様々な試験も、静的条件下での接着剤性能を評価するだけに留まり、動的条件は対象としていない。浸水、熱老化、凍結融解サイクルに対するシミュレーションが存在するが、それらは環境老化条件に曝すものである。凍結融解サイクル以外の、浸水及び熱老化は、接着剤を劣化させ、タイルと敷設した接着剤との間で著しい界面応力を発生させる可能性がある。
【０００６】
そのため、更に強化することにより、本発明の試験方法及び装置は、多様な条件だけでなく様々な種類の接着材料からの評価を通して、衝撃荷重体で発生させた応力に一層良好に対応する接着剤を識別できる。
【０００７】
本明細書で記載した対象は、短所を解決する実施例、又は上述したような環境でのみ動作する実施例に限定するものではない。むしろ、この背景技術は、本明細書に記載した幾つかの実施例を実施可能な例示的な一技術領域を説明するために、提供しただけである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施例は、試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する方法であって、該試験片を、試験片の第１面を試験片の第２面に、接着剤を用いて重ね接合し、該第１面を装置にクランプ固定して準備する。該方法には、所定質量の荷重体を所定高さから試験片上に周期的に落下させるステップと、周期的落下の反復値を探知するステップと、試験片の剥離不良を、探知機構を介して検出するステップと、を含み、所定質量の荷重体を所定高さから試験片上に周期的に落下させるステップには、荷重体をコンベア機構により受容するステップと、所定高さから荷重体を解放して、試験片に自由落下させるステップと、コンベア機構により荷重体を回収するステップと、剥離不良が発生するまで、上記高さから試験片へ荷重体を自由落下可能にするステップと、を更に含む。
【０００９】
本発明の別の実施例は、試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する装置であって、該試験片を、試験片の第１面を試験片の第２面に、接着剤を用いて重ね接合し、該第１面を装置にクランプ固定して準備する。該装置には、コンベア機構と、計数機構と、探知機構と、導管と、を含む。コンベア機構には、所定質量の荷重体を所定高さから試験片上に周期的に落下させる手段を含む。計数機構には、周期的落下の反復値を探知する手段を含む。探知機構には、試験片の剥離不良を検出する手段を含み、導管には、剥離不良が発生するまで、上記高さから試験片へ荷重体を自由落下可能にする手段を含む。コンベア機構には、荷重体を受容する手段と、所定高さから荷重体を解放して、試験片上に自由落下させる手段と、荷重体を回収する手段と、を更に含む。
【００１０】
本発明は、複数の新規な特徴と、以下に詳細に記述し添付図面で図示した部品の組合せから成り、当然ながら、細部における様々な変更を、本発明の範囲から逸脱することなく、又は本発明の如何なる効果を犠牲にすることなく、行うことができる。
【００１１】
本発明の幾つかの実施例の様々な態様を更に明確にするために、本発明に関するより詳しい記述を、添付図で図示する特定の実施例を参照して、行う。これらの図面では本発明の典型的な実施例のみを描写しており、従って本発明の範囲を限定するものではない。本発明について、添付図面を用いて更なる特性や細部に亘り記載し、説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する装置の仕組みについて説明している。
【図１Ｂ】試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する装置のセットアップについて説明している。
【図２】試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する方法を説明するフローチャートである。
【図３】所定質量の荷重体を所定高さから、試験片上に落下させる方法について説明したフローチャートである。
【図４】コンベア機構により荷重体を回収する方法を説明したフローチャートである。
【図５】試験片の接着不良を、探知機構により検出する方法について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施例は、接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する方法及び装置に関する。以下では、本明細書は、本発明の好適実施例に従い本発明について記述する。しかし、当然ながら、本発明の好適実施例のみ記載したのは、単に本発明についての詳解を促すためであり、付記したクレームの範囲から逸脱せずに、想定されるものとする。
【００１４】
本発明では、接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を、試験片の第１面を試験片の第２面に、異なる種類の接着剤を用いて重ね接合し、該第１面を試験装置にクランプ固定して、試験可能な方法及び装置について、記載している。
【００１５】
まず図１Ａ及び図１Ｂについて纏めて言及する。図１Ａでは、試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する装置の仕組みについて説明しており、図１Ｂでは、試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する装置のセットアップについて説明している。セメント系接着剤等の接着性材料の耐衝撃性を試験する装置の仕組みには、コンベア機構（１０２）、導管（１０４）、試験片（１０６）、探知機構（１０８）、計数機構（１１０）を含む。
【００１６】
この装置をＡＣギヤモータ（１）で駆動し、該ＡＣギヤモータ（１）では、電気エネルギと磁流とを組合せて使用する。そのため、多くのエンジンで見られるように、モータを運転するのに燃料は不要である。モータ速度制御装置（９）により、ＡＣギヤモータ（１）の速度を制御する。モータ速度制御装置（９）の速度は、ＡＣギヤモータ（１）に給送される平均電圧によって変化する。これは、ユーザが速度の平均効果だけ観察するように、電圧は自動的に予めプログラムしたように生成され、それが観察されるため、ユーザにとって分かり易い。
【００１７】
プログラマブル論理制御装置（２）をマイクロプロセッサベースのシステムとし、これを使用して、本装置の電気機械的処理を自動化する。プログラマブル論理制御装置（２）により、複数の入出力構成で本装置の運転を制御可能にする。本装置を開始ボタン（５）、停止ボタン（６）、リセットボタン（７）を用いて運転する。これらのボタンをプログラマブル論理制御装置（２）で、開始ボタンを押下すると、探知機構（１０８）が剥離不良を検出するまで試験を連続的に行い、運転を自動的に終了するよう、予めプログラムする。停止ボタン（６）とリセットボタン（７）の両方を、本装置の手動運転用とする。試験全体の運転を、停止ボタン（６）及びリセットボタン（７）を押下して手動で終了させてもよい。
【００１８】
計数機構（１１０）を、デジタル計数装置（８）で構成し、該装置を使用して、試験片に剥離不良を検出するまで、落下させた荷重体の計数を探知してもよい。リセットボタン（７）を使用する必要性が、試験全体を再開始する必要性がある場合に、生じる。リセットボタン（７）を押下すると、試験を再開始する旨が表示され、デジタル計数装置（８）が自動的にプログラムした殆どの条件でゼロとする開始点にリセットされ、続く周期を通して落下について計数を繰返す。
【００１９】
導管（１０４）を、試験片（１０６）に対して垂直に組付けた導管とすることができる、或は導管（１０４）を、横に傾斜させて該傾斜導管の縁部に湾曲部分を設けてもよい。導管を、透明アクリル製管（１０）で構成してもよい。所定質量の荷重体を、導管（１０４）を通して所定の高さから試験片（１０６）上に落下させる。落下荷重体の質量及び落下高さを、試験片（１０６）の種類や厚みに基づいて決定する。つまり、質量又は高さを予め決定することで、当業者は、効果的な試験パラメータに相応しい質量又は高さを確定できる。
【００２０】
試験片（１０６）には、通常の動荷重又は衝撃荷重をかけるセラミック又は石タイルの何れかを含む。セラミック又は石タイル類の試験片（１０６）を、本装置に取付けたタイル用トグルクランプ（３）を使用して、本装置にクランプ固定する。タイル用トグルクランプ（３）のクランプ固定範囲を限定的とする。そうすることで、過剰な力を試験片、具体的にはタイルの表面にかけないようにするが、これは過剰な力が、落下させた荷重体の質量による衝撃でない外的要因によって不良が発生する可能性があるためである。
【００２１】
試験装置の探知機構（１０８）を、試験片に近接して組込む。探知機構（１０８）を、計数装置に接続した電子的トリガスイッチ、又は電子計数逆探知装置、例えば計数装置を内蔵したセンサ等で構成してもよい。探知機構（１０８）を、プログラマブル論理制御装置（２）に接続する。プログラマブル論理制御装置（２）により探知応答を、剥離不良が発生すると、自動的に生成する。プログラマブル論理制御装置（２）は、センサ等の探知機構からの探知応答を受付け、該制御装置に保存したプログラムに従い決定を行い、該応答を処理する。その後、プログラマブル論理制御装置（２）は、用途に基づいて特定の機能を果たすよう、試験装置に自動出力を生成する。運転を、剥離不良を検出した際に、生成した探知応答の出力に基づいて、終了する。この試験サイクルを、探知機構（１０８）が剥離不良を検出しないと、連続的に繰返す。
【００２２】
試験装置のコンベア機構（１０２）は、落下荷重体を持上げる磁石（４）、又は上下傾斜状況の際に望ましいベルト式ローラコンベア、又はチェーンコンベア又はロボットアームコンベアで構成する。落下荷重体を持上げるための磁気コンベア（４）により、ボールベアリング等の鋼鉄物を効果的に制御する。磁気コンベアは磁石を使用して、落下荷重体を持上げるのに必要な動作を起こす。ボールベアリング保持器（１１）等の保持器で、落下荷重体、例えばボールベアリングを、所定の高さから落下させる場合、これを保持する。コンベア機構（１０２）を、圧力式キャッチ等の機械的キャッチで代用してしてもよい。或は、試験装置を手動で運転して、落下荷重体を手動で、試験片に衝突した後に、拾い上げ、その後上記落下荷重体を、周期条件で所定高さから落下させて、上述と同様な試験条件を獲得してもよい。
【００２３】
次に、図２について言及する。図２は、試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を試験する方法を説明するフローチャートである。試験片上の接着性材料の動的応答及び耐衝撃性を、該試験片の第１面を試験片の第２面に、接着剤を用いて重ね接合して準備し、該第１面を装置にクランプ固定して、試験する方法（２００）であって、該方法（２００）には、所定質量の荷重体を所定高さから試験片上に周期的に落下させるステップ（２０２）、該周期的落下の反復値を探知するステップ（２０４）、試験片の剥離不良を探知機構により検出するステップ（２０６）、を含み、上記所定質量の荷重体を所定高さから試験片上に周期的に落下させるステップ（２０２）には、荷重体をコンベア機構により受容するステップ（３０２）、上記所定高さからの荷重体を解放して、試験片に自由落下させるステップ（３０４）、コンベア機構により荷重体を回収するステップ（３０６）、剥離不良が発生するまで、上記高さから試験片へ荷重体を自由落下可能にするステップ（３０８）を、更に含む。
【００２４】
この試験方法の原理は、試験片、具体的にはタイル接着剤及び接着面に、引張衝撃荷重をかけて、足や軽度の車両運動等の主に交通から発生する使用荷重条件を、シミュレーションすることである。これを、延伸させた重ね接合した試験片の裏面に、剥離不良が発生するまで、連続的に荷重体を落下させて周期的に衝撃を加えて行う。
【００２５】
この試験は、タイル接着剤に接合したタイル層の、連続的な衝撃荷重で発生させた動的接着応力による剥離不良に対する耐性を、判定するためのやり方である。この試験には、２枚のタイルを含み、１枚目のタイルの裏面を、２枚目のタイルの上面に異なる接着剤を使用して、重ね接合する。上記１枚目のタイルの第１面の露出端部の片方を、しっかりとクランプ固定する一方で、他端部に衝撃荷重をかける。衝撃の結果生じるエネルギを、所定高さの荷重体質量から計算するが、この高さ及び質量は、タイルの種類、接着剤、試験片を試験装置に設置する方法に基づいて、タイル張り組織毎に規定する。重ね接合した試験片の露出端部の裏面に発生させた衝撃エネルギが、結果的にタイルと接着界面との間の動的接着応力となる。接着剤の種類の性能だけでなく試験片のロバスト性も、剥離不良を引き起す連続荷重体落下による周期的衝撃の回数によって、判定できる。
【００２６】
次に、図３及び図４について纏めて言及する。図３は、所定質量の荷重体を所定高さから、接着剤で接合した試験片上に落下させる方法について説明した、フローチャートである。図４は、コンベア機構により荷重体を回収する方法を説明した、フローチャートである。所定質量の荷重体を所定高さから落下させるステップには、該荷重体をコンベア機構により受容するステップ（３０２）を含む。その後、該荷重体を所定高さから解放して試験片に自由落下させる（３０４）。落下させた荷重体を、コンベア機構により荷重体を回収する（３０６）。落下させた荷重体を、剥離不良が試験片で検出されるまで、所定高さから試験片へ自由落下可能にする（３０８）。接着剤で接合した試験片と衝突した落下荷重体を、集めて（４０２）、自動的にコンベア機構上に搬送する（４０４）。
【００２７】
次に、図５について言及する。図５は、試験片の接着不良を探知機構によって検出する方法について説明するフローチャートである。接着剤で接合した試験片の接着不良を、荷重体を連続的に繰返し周期に亘り落下させた結果生じた作用として、これを、探知機構によって検出する。上記探知機構には、電子的トリガスイッチ又はセンサを含み、接着剤で接合した試験片の状態を感知し検証する（５０２）。落下試験を終了し（５０６）、荷重体落下の周期的反復回数を記録して、接着不良が接着剤で接合した試験片で観察された際に、試験片の不良点を判定する（５０８）。
【００２８】
試験片、具体的にはタイル張り組織の良否は、当初の接着接合状態レベルだけでなく、接着剤が良好に欠けなく広げられた状態で、且つタイルが試験片のタイルの種類に応じて良好に載置された状態で、様々な応力に対応できる接着剤層の能力によって、左右される。
【００２９】
こうした試験の装置及び方法は、敷設した接着剤とタイル層との間の相性を評価する際に、有用である。剥離不良は、タイルの第１面と第２面の層間の相性が悪いために発生する可能性があり、積層構造の組織に一般的に見られることが、知られている。本発明で採用するやり方では、様々な種類の接着剤の品質及びロバスト性を遥かに判定し易い。その上、電動式装置は、電動式装置はクリーンで運転費用が少ないため、燃料エンジンの代わりに好ましい選択肢である。
【００３０】
本発明を、本発明の基本的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具現化してもよい。記載した実施例は、あらゆる点で、例示として見なされ、制限とは見なされるものではない。本発明の範囲は、従って、前述した記載よりはむしろ付記したクレームによって示されるものである。クレームの均等物の意味及び範囲に入る全ての変更については、クレームの範囲に包含するものとする。
【符号の説明】
【００３１】
１  ＡＣギヤモータ
２  プログラマブル論理制御装置
３  タイル用トグルクランプ
４  磁気コンベア
５  開始ボタン
６  停止ボタン
７  リセットボタン
８  デジタル計数装置
９  モータ速度制御装置
１０  透明アクリル製管
１１  ボールベアリング保持器
１０２  コンベア機構
１０４  導管
１０６  試験片
１０８  探知機構
１１０  計数機構
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2015007655.tif 000004
【図２】
2015007655.tif 000005
【図３】
2015007655.tif 000006
【図４】
2015007655.tif 000007
【図５】
2015007655.tif 000008