(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘着面を有する試料に対して駆動機構によりプローブを上下方向に移動させることで粘着力を測定する粘着力測定装置において、
前記試料を設置する試料設置部と、この試料設置部に設置した前記試料の粘着面に当接する前記プローブと、このプローブの下端側に設けた測定検出部と、を備え、
前記測定検出部は、前記プローブの下端に設けた接続部分に接続する接続部と、この接続部の下端側に接続された荷重感知部と、この荷重感知部の下端側に接続され、応力変化をこれに比例した電気信号に変えて測定する測定部と、この測定部の開口周縁および前記荷重感知部の間に設けた高分子粘弾性体と、を備え、
前記高分子粘弾性体は、２５℃において損失弾性率と貯蔵弾性率の比である損失正接（ｔａｎδ）が０．１以上であり、かつ、１０００Ｈｚでの損失弾性率が１００Ｈｚでの損失弾性率の２倍以上である
ことを特徴とする粘着力測定装置。
【請求項２】
前記荷重感知部側に高分子粘弾性体を設け、その高分子粘弾性体に取付部材を設け、その取付部材の下端側を、前記測定部の開口周縁に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の粘着力測定装置。
【請求項３】
前記測定検出部の測定部の開口周縁に高分子粘弾性体を設け、この高分子粘弾性体に取付部材を設け、前記取付部材を荷重感知部側に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の粘着力測定装置。
【請求項４】
前記高分子粘弾性体は、１Ｈｚでの損失正接（ｔａｎδ）の最大値の温度（ガラス転移温度）が−１５℃から＋１５℃の範囲にあるものを使用することを特徴とする請求項１、２または３に記載の粘着力測定装置。
【請求項５】
前記プローブと、荷重感知部および測定部とからなる測定系の固有振動数が、３００Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の粘着力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粘着テープなどの粘着面を有する試料を用いて、その粘着力を測定するプローブタック試験機に係り、特に、正確な測定値を検出できる粘着力測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、試料の粘着力を測定する粘着力測定装置は、つぎのように構成されていた。すなわち、中央に貫通穴を有する保持リングの上端面に試料の粘着面を貼着し、前記保持リングをキャリッジに載置し、前記保持リングの中心の貫通穴に、プローブの上端を前記試料の粘着面に当接しないように係合する。そして、前記プローブの下端側に設けた負荷駆動機構を作動させることで、プローブを上昇させて試料の粘着面に、そのプローブを粘着させた後、プローブを降下させて試料の粘着面からプローブを引き離す動作を行うことで、プローブに接続されているダイヤルゲージやストレーンゲージなどの検出機により前記試料の粘着力を測定している。
【０００３】
そのため、検出器がダイヤルゲージであれば、試料の粘着力を、ダイヤルゲージ内のバネの変位量に変えて測る機械的な検出方法で測定しており、また、検出器がストレーンゲージであれば歪みをロードセルによって電気信号に変えて測る電気的方法により測定して、測定ピーク値を検出している。
【０００４】
また、他の構成としての粘着力測定装置は、モータの回転により上下動される可動体と、この可動体に上下動可能に垂下された可動軸の下端に取り付けられた上試料支持体と、この上試料支持体の下方に配置された下試料支持体と、この下試料支持体の下部に取り付けられたロードセルの出力信号を処理して圧着力および粘着力を測定する電気回路装置とから構成されているものも知られている（特公平２−２９８４５号）。
【０００５】
そのため、引っ張り圧縮型のロードセルを介して試料に圧縮荷重と引っ張り荷重を加えるから、ロードセルの出力信号をアナログ的および又はデジタル的に処理することにより、粘着力、剥離エネルギー、圧着エネルギー等を１ｇまたはそれ以下の単位で測定することができると共に、下試料支持体の下部にロードセルを設け、かつ上試料支持体をモータにより上下動する可動体に上下動可能に垂下させたので、上下試料の圧着時モータの振動がロードセルに伝達されることがなく、そのため測定値のノイズがきわめて小さくなり、粘着力を高精度で測定できるという効果がある。
【０００６】
また、特公平６−２９８９４５号で示すように、測定試料の粘着面に設定圧力で接着し、設定速度で粘着面から剥離するプローブと、このプローブに加わる剥離による応力変化をこれに比例した電気信号に変化するセンサ手段とを備え、前記センサ手段からの電気信号を増幅し、その出力をデジタル符号化して表示器に表示させる装置において、前記増幅した電気信号をコンデンサに充電し、その充電電圧のピーク値を保持するアナログピークホールド回路と、保持されたピーク値のアナログ量を所定のサンプリング周期でデジタル変換して前記表示器に出力する、ラン／ホールド端子付きＡＤコンバータと、前記試料の剥離動作に連係して前記アナログピークホールド回路とＡＤコンバータに各々第１、第２ピークホールド指令を出力する操作制御回路とを備えている。
【０００７】
そして、前記第１ピークホールド指令は、試料が設定圧力で接着された後に出力され、前記第２ピークホールド指令は、前記試料の剥離動作完了に基づいて前記アナログピークホールド回路の出力がドループする前に出力され、前記表示器は、試料の剥離動作中はアナログピークホールド回路のピーク出力をデジタル表示し、前記第２ピークホールド指令によりその時点の表示を固定する構成としている。
【０００８】
しかし、前記した各構成の粘着力測定装置や、ロードセルによる電気的方法でタック力の測定を行う装置では、出力に必要な信号以外の測定系共振によるノイズ成分が多く含まれてしまうという問題がある。そのため、測定値の適切な値を得るために、電気フィルターを使用する構成の粘着力測定装置が考えられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の粘着力測定装置では、測定系の共振によるノイズが多く含まれてしまうため、タック力と移動距離（時間）に表れる第１ピークより後の測定データについて（図３（ｂ）参照）正確な測定値を得ることができず、さらに改良する余地があった。
【００１０】
また、前記ノイズの低減のために電気フィルタを使用する構成の粘着力測定装置も考えられるが、その電気フィルタ自身が有する非線形性により共振によるノイズ成分が共振周波数より低いノイズ成分に変わってしまうという問題点があった。
【００１１】
さらに、電気フィルタを使用する場合、共振周波数より低い電気フィルタを用いると、出力の応答性が悪くなるという問題点があった。
【００１２】
この発明は、上記問題点に鑑み創案されたものであり、共振を低減させ、タッック力と移動距離（時間）の特性を正確に測定でき、かつ、第１ピークより後の測定データも的確に判断できる粘着力測定装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明は、粘着面を有する試料に対して駆動機構によりプローブを上下方向に移動させることで粘着力を測定する粘着力測定装置において、
前記試料を設置する試料設置部と、この試料設置部に設置した前記試料の粘着面に当接する前記プローブと、このプローブの下端側に設けた測定検出部と、を備え、前記測定検出部は、前記プローブの下端に設けた接続部分に接続する接続部と、この接続部の下端側に接続された荷重感知部と、この荷重感知部の下端側に接続され応力変化を電気信号に変えて測定する測定部と、この測定部の開口周縁および前記荷重感知部の間に設けた高分子粘弾性体と、を備え、前記高分子粘弾性体は、２５℃において損失弾性率と貯蔵弾性率の比である損失正接（ｔａｎδ）が０．１以上であり、かつ、１０００Ｈｚでの損失弾性率が１００Ｈｚでの損失弾性率の２倍以上である構成とした。
【００１４】
また、前記荷重感知部側（荷重感知部あるいはプローブとの接続部）に高分子粘弾性体を設け、その高分子粘弾性体に取付部材を設け、その取付部材の下端側を、前記測定検出部の測定部に取り付ける構成とすることや、さらに、前記測定検出部の測定部に高分子粘弾性体を設け、この高分子粘弾性体に取付部材を設け、前記取付部材を荷重感知部側に取り付けた構成としても良い。
【００１５】
そして、前記高分子粘弾性体は、１Ｈｚでの損失正接（ｔａｎδ）の最大値の温度（ガラス転移温度）が−１５℃から＋１５℃の範囲にあるものを使用するようにしても良い。
【００１６】
さらに、前記プローブと、荷重感知部および測定検出部とからなる測定系の固有振動数が、３００Ｈｚ以上であるときに、高分子粘弾性体を用いる粘着力測定装置にすると都合が良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図１は、粘着力測定装置の要部を示す一部断面図、図２は、粘着力測定装置の高分子粘弾性体の取付構造の要部を示す原理図、図３（ａ）は、この発明の粘着力測定装置の測定結果を示すグラフ図、図３（ｂ）は、従来の粘着力測定装置の測定結果を示すグラフ図、図４（ａ）（ｂ）は、粘着力測定装置の高分子粘弾性体の取付構造の要部を示す他の形態の原理図である。
【００１８】
図１および図２で示すように、粘着力測定装置１は、粘着力を測定する試料Ｗの試料設置部２と、この試料設置部２に載置される試料Ｗと、前記試料設置部２に設置された試料Ｗの粘着面Ｗａに接着するプローブ４と、このプローブ４の下端側に設けた測定検出部６と、この測定検出部６の荷重感知部６ｂ側に設けた高分子粘弾性体５などから構成されている。
【００１９】
前記試料設置部２は、試料Ｗの上端側に載置するウエイト８と、このウエイト８の下端側で試料Ｗを粘着して保持する保持リング９と、この保持リング９の下端側を支持する支持台３に設けた支持接点１０とから構成されている。
【００２０】
そして、前記プローブ４は、棒状に形成され、粘着力を測定する試料Ｗによって、その直径や接触荷重に対応して使用する構成としている。さらに、このプローブ４は、その下端側に接続部分を備えており、前記測定検出部６の接続部６ａと着脱自在に接続可能に構成されている。
【００２１】
前記測定検出部６は、図２で示すように、接続部６ａと、この接続部６ａの下端側に接続される荷重感知部６ｂと、この荷重感知部６ｂの下端側に接続された測定部６ｃから構成されている。そして、前記測定部６ｃとして、ここでは半導体ロードセルが使用され、その半導体ロードセルの出力電圧を測定することにより粘着力を測定する構成としている。なお、測定部６ｃとして他の構成のロードセルを使用しても構わない。また、接続部６ａは、荷重感知部６ｂと一体に形成する構成としても良い。
【００２２】
前記高分子粘弾性体５は、図２で示すように、その円盤状の内径面５ａで荷重感知部６ｂを粘着支持し、その円盤状の下端面５ｂにより測定部６ｃを粘着し保持する構成としている。そして、高分子粘弾性体５は、損失弾性率（Ｇ”）と貯蔵弾性率（Ｇ’）の比である損失正接（ｔａｎδ）が、２５℃において、０．１以上となるものが好ましい。そして、１０００Ｈｚでの損失弾性率（Ｇ”）が１００Ｈｚでの損失弾性率（Ｇ”）の２倍以上のものが好ましい。
【００２３】
また、前記高分子粘弾性体５は、１Ｈｚでの損失正接（ｔａｎδ）の最大値の温度（ガラス転移温度）が−１５℃から＋１５℃の範囲にあるものを使用する構成にすると都合が良い。ただし、前記した各値は、ダイナミックスペクトロメータＲＤＳ（ＩＩ）（レオメトリックス社製品）を用い、ねじりせん断法により周波数依存性を測定した後、時間温度換算則を適用させ、作成したマスターカーブの結果を用いた値により示した。また、損失正接（ｔａｎδ）の最大値の温度（ガラス転移温度）は前記測定機による温度依存性（測定周波数：１Ｈｚ）の測定結果から得られる。
【００２４】
ここでは、損失正接（ｔａｎδ）は０．１以上あれば良く、好ましくは、０．３以上の値であることが良い。また、１０００Ｈｚと１００Ｈｚでの損失弾性率（Ｇ”）の比は２倍以上であれば良く、好ましくは４倍以上であることが良い。
【００２５】
なお、前記損失正接（ｔａｎδ）が０．１以下であったり、あるいは１０００Ｈｚと１００Ｈｚでの損失弾性率（Ｇ”）の比が２倍以下であると、共振周波数が発生したときに、適正な測定データを得ることができず、ノイズ（共振）が測定データに表れてしまう。
【００２６】
また、１Ｈｚでの損失正接（ｔａｎδ）の最大値の温度（ガラス転移温度）が−１５℃以下になると、高分子粘弾性体５の振動の吸収が弱く適正な測定データを得ることができない。そして、１Ｈｚでの損失正接（ｔａｎδ）の最大値の温度（ガラス転移温度）が＋１５℃以上になると、高分子粘弾性体５の弾性率が試験温度条件の変動により大きく変化するため、適正な測定データを得ることができなくなる。
【００２７】
ここで、一般にプローブ４と、荷重感知部６ｂ（接続部６ａを含む）および測定部６ｃとからなる測定系は、その固有周波数が、測定部６ｃのロードセルの特性や、プローブ４と接続部６ａの質量などにより異なるが、各部材を接続させたときに、３００Ｈｚ以上となる場合が多く、それらプローブ４と、荷重感知部６ｂ（接続部６ａを含む）および測定部６ｃが共振する場合に、１０００Ｈｚ以上の高周波数となりノイズを発生する。一方、測定データに必要な周波数は、１００Ｈｚ以下である。
【００２８】
そのため、高分子粘弾性体５を使用することで、ノイズの周波数（共振周波数）が高いと損失弾性率が大きく減衰効果が大きい。他方、測定データに必要な周波数（１００Ｈｚ以下）には減衰効果の影響が少なくなるため、粘着力データを適切に得ることが可能となる。高分子粘弾性体５を使用することは、特に、前記測定系の固有振動数が３００Ｈｚ以上となったときに有効となる。
【００２９】
つぎに、試料Ｗの粘着力を測定する際の作用を説明する。
図１で示すように、はじめに、試料Ｗを保持リング９の上面に、たるみがないように貼り付ける。そして、プローブ４の表面を清浄にしておき、前記保持リング９の貫通穴にプローブ４の先端側を係合し、試料Ｗの粘着面Ｗａに接触しない状態で保持リング９を設置する。そして、保持リング９に貼付した試料Ｗの上端にウエイト８のウエイト凹部８ａが係合するように載置する。
【００３０】
試料Ｗが、試料設置部２に設置されると、駆動機構７を作動させ、測定検出部６およびプローブ４を垂直方向に上昇し、プローブ４の上端を、試料Ｗの粘着面Ｗａに接触させる。さらに上昇させてウエイト８、試料Ｗおよび保持リング９を上方に移動させる。このとき、ウエイト８、試料Ｗおよび保持リングの重量の合計が、粘着面Ｗａとプローブ４の上端の接触面に荷重としてかかる。この状態で一定時間プローブ４の上端と試料Ｗの粘着面Ｗａを接触させた後、前記プローブ４を粘着面Ｗａから再び駆動機構７の作動により垂直方向に引き下げ、試料Ｗの粘着面Ｗａからプローブ４を引き剥がす動作を行う。
【００３１】
通常の試験条件では、プローブ４は、直径５ｍｍの円柱形のものを使用し、接触速さおよび引き剥がし速さは、毎秒１０±０．１ｍｍ、接触荷重９．８±０．０１Ｎ／ｃｍ2 および接触時間１．０±０．１秒である。そして、試験は５枚の試料Ｗについて行い、その平均値を求めている。なお、各試験条件は任意に設定しても測定することができる。
【００３２】
図１および図３（ａ）で示すように、プローブ４に高分子粘弾性体５を介して測定部６ｃを接続している場合は、その試料Ｗの粘着力によりピーク値が２箇所以上（図面では２箇所）の場合であってもその時間と粘着力の関係が、図３（ｂ）と比較して分かるように、第１ピークＡの後にノイズ（共振）の影響がほとんど見られず、明瞭に判断できることが分かる。
【００３３】
ここで使用した高分子粘弾性体（アクリル系樹脂ＳＫ−１：リンテック株式会社製）５は、ガラス転移温度が−２℃であり、損失弾性率（Ｇ”）と貯蔵弾性率（Ｇ’）の比である損失正接（ｔａｎδ）が、２５℃において１０００Ｈｚのときも１００Ｈｚのときも１．０以上であり、さらに、１０００Ｈｚのときの損失弾性率（Ｇ”）は、１００Ｈｚのとこの４．９倍となるものであった。前記高分子粘弾性体５は、必要な信号（１００Ｈｚ以下）に対しては減衰効果は影響が少なく、共振（約１０００Ｈｚ）によるノイズに対しては減衰効果は大きくなり、図３（ａ）で示すような明瞭な測定データを得ることが可能となる。
【００３４】
また、高分子粘弾性体５を介して設ける測定検出部６の取付機構は、取付部材を介在させて図４（ａ）や、図４（ｂ）で示す構成としても良い。
すなわち、図４（ａ）で示すように、取付部材としてのフランジ１１を備えており、このフランジ１１の下端面１１ａに測定検出部６の測定部６ｃを接続し、フランジ１１の上端内面１１ｂ側にリング状の高分子粘弾性体５を介して荷重感知部６ｂを支持する構成としている。
【００３５】
このように、高分子粘弾性体５を荷重感知部６ｂ側に粘着支持する構成とすることで、プローブ４などが上下して振動する場合、高分子粘弾性体５は、せん断変形方向に作動して共振による不必要な振動を吸収し、適切な測定データを得ることが可能となる。
【００３６】
また、図４（ｂ）で示すように、取付部材としてのフランジ１２の上端内面１２ｂを荷重感知部６ｂに接続支持し、このフランジ１２の下端面１２ａに、高分子粘弾性体５の上端面を接続し、さらに、その高分子粘弾性体５の下端面を測定検出部６の測定部６ｃ側に設ける構成としている。
【００３７】
そのため、高分子粘弾性体５は、プローブ４などの上下の振動に対して圧縮変形して共振による不必要な振動を吸収し、適切な測定データを得ることが可能となる。
【００３８】
なお、前記取付部材は、荷重感知部の上方に接続部を設ける構成であれば、その接続部側またはプローブ側に取付部材（図４（ｂ）参照）または高分子粘弾性体（図４（ａ）参照）を接続する構成としても構わない。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成したので以下に示す優れた効果を奏する。
（１）粘着力測定装置は、高分子粘弾性体を介して測定部と接続しているため、その高分子粘弾性体の損失弾性率（Ｇ”）が周波数に依存し、共振が発生して得られるノイズの周波数が高いので、粘性減衰効果が非常に大きい。そのため、必要な信号に対しては影響が少なく取り出すことができ、共振によるノイズに対しては減衰効果が大きくなることから、タック力と移動距離（時間）特性を正確に測定することができる。そして、粘着力測定装置は、高分子粘弾性体の構成を損失正接が０．１（好ましくは０．３）以上であり、かつ、１０００Ｈｚでの損失弾性率が１００Ｈｚでの損失弾性率の２倍（好ましくは４倍）以上としているため、さらに正確な測定値を得ることが可能となる。
【００４０】
（２）粘着力測定装置は、試料の測定結果にピーク値が複数あっても、その測定値を、ノイズを抑えた状態で検出することができることから、正確な値を測定して検出することが可能となる。
【００４２】
（３）粘着力測定装置は、高分子粘弾性体を、取付部材を介して荷重感知部と測定部を接続しているため、高分子粘弾性体がせん断変形や、圧縮変形してノイズである共振に影響されることなく正確な測定を行うことが可能となる。
【００４３】
（４）粘着力測定装置は、高分子粘弾性体が１Ｈｚでの損失正接（ｔａｎδ）の最大値の温度（ガラス転移温度）を−１５℃から＋１５℃の範囲のものを使用していることから、ノイズを除去して測定データに必要な周波数を適切にかつ安定して得ることが可能となる。
【００４４】
（５）粘着力測定装置は、プローブと、荷重感知部および測定部とからなる測定系の固有周波数が、３００Ｈｚ以上である場合は、共振によるノイズの周波数が共振して高くなり、高分子粘弾性体がノイズに対して減衰効果が大きくなり、適正な測定データを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の粘着力測定装置の要部を示す一部断面図である。
【図２】この発明の粘着力測定装置の高分子粘弾性体の取付構造の要部を示す原理図である。
【図３】（ａ）は、この発明の粘着力測定装置の測定結果を示すグラフ図、（ｂ）は、従来の粘着力測定装置の測定結果を示すグラフ図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、この発明の粘着力測定装置の高分子粘弾性体の取付構造の要部を示す他の形態の原理図である。
【符号の説明】
１        粘着力測定装置
２        試料設置部
３        支持台
４        プローブ
５        高分子粘弾性体
６        測定検出部
６ａ      接続部
６ｂ      荷重感知部
６ｃ      測定部
７        駆動機構
８        ウエイト
９        保持リング
１０      支持接点
１１      取付部材（フランジ）
１２      取付部材（フランジ）
Ｗ        試料
Ｗａ      粘着面
【図１】
0003831503.tif 000002
【図２】
0003831503.tif 000003
【図３】
0003831503.tif 000004
【図４】
0003831503.tif 000005