硬さ、強さ、伸び方

私たちは、材料の物理的な強さを表現するとき、「強い」「弱い」「もろい」「丈夫」などと様々な言葉を使います。
よく伸びるゴム系塗料膜は、粘り強いという領域に入り、一方でパテのような固体粒子高充てん塗膜はもろいということになってきます。
硬い、よく伸びるという言葉で表現される材料とは強い材料となります。
このように物性を知りたい時には、被塗物から遊離塗膜をはがし、その塗膜を短冊形にして引っ張り試験機にかけ、一定速度で引っ張るとよくわかります。荷重と伸びとの関係から応力〜ひずみ曲線を求めると、次のように整理できます。
① 硬さはヤング率(弾性率)に比例し、強さは抗張力で示されます。
② 塗膜のたわみ性・耐衝撃性は破壊伸びにはほぼ比例します。
③ 応力〜ひずみ曲線に囲まれた面積は塗膜の破壊に要する使用量Uです。いろいろな破壊現象を解析する時に利用できます。

焼付け温度を変えた場合、高温焼付けほど弾性率は大きく(硬い)、破壊伸びは小さい(もろい)ことがわかります。多くの塗装系で塗膜の破壊伸びはあまり大きく必要はなく、数%でも実用強度に耐えることがわかりました。また、付着性の良いプライマーを使用すると、多層系付着塗膜の破壊伸びは遊離塗膜のそれよりも明らかに大きくなるようです。この点が塗装系の妙味です。
付着状態の塗膜の機械的性質は試験法はJIS K 5600に11項目規定されており、工業会で多様されている一つは鉛筆引っかき試験です。硬度記号の異なる鉛筆(6B〜9H)を使用して、傷が付くのか、塗膜が破れるのかを調べて、H、3Hのように表現します。
まとめますと、遊離塗膜の応力〜ひずみ性から実用強度を解明、塗膜のヤング率は硬さ、破壊伸びはたわみ性に、耐屈曲性は下塗り塗膜の付着性が勝負となります。

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