粘着テープの剥離試験（粘着力測定とも呼ばれる）では、試験角度や試験速度、温度など、決めなければならない試験条件が多岐に渡ります。しかし、実際のところ、試験条件は粘着力の測定結果にどの程度の影響を与えるのでしょうか？本記事では、試験条件が与える測定結果への影響の程度を明らかにするべく、複数の剥離角度・試験速度・温度条件で剥離試験を行った結果を、実測データとともに紹介します。
なお、粘着テープの剥離試験の基本的な手順などついては下記記事で詳しく解説しています。
剥離試験における剥離角度の影響
剥離試験における剥離角度とは、接着面と剥離方向とでなされる角度のことです。たとえば、接着面に対して垂直方向にテープを剥がす場合には、剥離角度は90度です。また、垂直方向からさらに折り返し、接着面に対して重なるように折り返して剥離する場合、その剥離角度は180度となります。
| 90度剥離 | 180度剥離 |
|---|---|
 |  |
今回の調査では、複数の粘着テープに対して剥離角度45度/ 90度/ 135度/ 180度で粘着力測定を行いました。その他の試験条件、使用した試験機器は下記のとおりです。
- 試験速度：剥離速度300mm/min*1
- 剥離距離：100mm
- 周囲環境：室温25℃
- 測定結果：剥離距離25～75mmの区間の平均値を、N/10mm単位に換算して記録*2
*1 試験機の機構上、剥離角度45度/90度/135度では試験機の動作速度＝剥離速度、剥離角度180度では試験機の動作速度×1/2＝剥離速度となります。
*2 単位に関する詳細は、「補足：剥離試験結果（粘着力）の単位について」をご参照ください。
[試験機器/サンプル]
各剥離角度における剥離試験の結果は以下のとおりです。測定結果からは、剥離角度の違いによる粘着力の増減について、一定の傾向が見られます。
| 剥離角度 | 45度 | 90度 | 135度 | 180度 |
|---|---|---|---|---|
| ビニールテープ | 2.777N/10mm | 1.924N/10mm | 1.445N/10mm | 2.034N/10mm |
| マスキングテープ | 1.642N/10mm | 0.736N/10mm | 0.578N/10mm | 1.220N/10mm |
| セロハンテープ | 7.932N/10mm | 2.872N/10mm | 2.966N/10mm | 4.296N/10mm |
[結論｜剥離角度が変わると測定結果は大きな影響を受ける]
- 剥離角度45度で測定したときの粘着力が最も高い。
- 剥離角度45度から角度が大きくなるにつれて粘着力は低下する。
- とくに剥離角度45度から90度にかけての粘着力の低下が目立つ。
- 一定の角度を越えると再び粘着力は上昇する。（角度はサンプルによる）
- 剥離角度90度と180度では、180度の方が粘着力は高い。
- 剥離角度による粘着力への影響の程度はサンプルによる差が大きい。
剥離試験における試験速度の影響
続いては、試験速度による剥離試験結果への影響を検証した結果を紹介します。剥離試験に関する規格では、試験速度が300m/minや600mm/minに定められていることが多いです。今回は50mm/min、300mm/min、600mm/minの試験速度にて測定を行いました。なお、試験速度以外の試験条件は「剥離角度の影響」に記載した条件のままに、剥離角度は90度と180度に絞って測定を行っています。
[試験条件]
- 試験速度：50mm/min・300mm/min・600mm/minの3パターンで測定
- 試験速度：90度・180度の２パターンで測定
- 剥離距離：100mm
- 周囲環境：室温25℃
- 測定結果：剥離距離25～75mmの区間の平均値を、N/10mm単位に換算して記録
[剥離角度90度の場合]
| 試験速度 | 50mm/min | 300mm/min | 600mm/min |
|---|---|---|---|
| ビニールテープ | 1.191N/10mm | 1.924N/10mm | 2.738N/10mm |
| マスキングテープ | 0.446N/10mm | 0.730N/10mm | 0.866N/10mm |
| セロハンテープ | 2.050N/10mm | 2.872N/10mm | 3.379N/10mm |
[剥離角度180度の場合]
| 試験速度 | 50mm/min | 300mm/min | 600mm/min |
|---|---|---|---|
| ビニールテープ | 0.853N/10mm | 1.540N/10mm | 2.034N/10mm |
| マスキングテープ | 0.438N/10mm | 0.804N/10mm | 1.220N/10mm |
| セロハンテープ | 2.269N/10mm | 3.566N/10mm | 4.296N/10mm |
※剥離角度180度の試験では、折り返しの影響により剥離速度は試験速度の1/2になります。
測定結果からは、剥離角度に関わらず試験速度が速くなるほどに測定値が大きくなっていることがわかります。この傾向（試験速度が速くなるほど荷重値が高く出る傾向）は、荷重測定全体に見られる傾向とも一致しており、サンプルにより差はあるものの、粘着テープ全体に見られる傾向だと言えそうです。
[結論｜試験速度が速くなるほど測定値は高く出やすい]
試験速度を決めるときの注意点
下記のグラフは、速度別の剥離力推移を重ね合わせたグラフです(マスキングテープ、セロハンテープの180度剥離試験のみ抜粋)。グラフを確認すると、試験速度が高まるにつれて測定値が不安定になっています。試験速度の違いによって、剥離中の挙動や測定値の安定性が変化していると考えられます。そのため、たとえば平均値ではなく、区間内の最小荷重値などを比較したい場合には、低速での試験結果を用いるのが良いかもしれません。
測定値が不安定になる要因には、剥離速度以外にも「試験片を貼り付けたプレートの傷や汚れ」、「貼り付けた際の気泡」、「サンプルの粘着力の不均一性」などがあります。たとえば、上記のグラフからは、試験速度600mm/minのときのセロハンテープの測定値がとくに不安定であることが見て取れます。今回測定したセロハンテープでは筋状の気泡が入りやすく、この気泡が瞬間的な荷重値の揺れの原因となっている可能性も考えられます。（画像はイメージです。実際の測定では、できる限り気泡が入らないようにサンプルの貼り付けを行っています。）
剥離試験における温度の影響
最後に紹介するのは、温度による剥離試験結果への影響調査の結果です。多くの規格では、試験温度を標準的な23℃に定めています。しかし、実際の使用環境が異なる場合には、使用環境に合わせて剥離試験を行うことで、より実用的なデータを得ることが可能です。
今回の調査では、剥離角度90度、試験速度300mm/minの条件は固定をして、試験温度25℃、40℃、60℃、80℃で剥離試験を行いました。試験温度の調整にはヒーターテーブルを使用し、テープを貼りつけたステンレスパネルを各温度まで加熱した後、約3分の待機時間をおいて測定を行っています。
[試験条件]
- 試験速度：300mm/min
- 試験速度：90度
- 剥離距離：100mm
- 周囲環境：ヒーターテーブルを使用して、テーブル温度25℃、40℃、60℃、80℃で測定
- 測定結果：剥離距離25～75mmの区間の平均値を、N/10mm単位に換算して記録
[測定結果]
| 試験温度 | 25℃ | 40℃ | 60℃ | 80℃ |
|---|---|---|---|---|
| ビニールテープ | 1.924N/10mm | 1.206N/10mm | 0.729N/10mm | 0.279N/10mm |
| マスキングテープ | 0.730N/10mm | 0.712N/10mm | 0.436N/10mm | 0.306N/10mm |
| セロハンテープ | 2.872N/10mm | 2.332N/10mm | 1.860N/10mm | 1.522N/10mm |
粘着テープの変化はビニールテープが最も顕著で、80℃の状態では、25℃のときと比べて粘着力が80%以上も低下することがわかりました。また、マスキングテープとセロハンテープについても、温度が高まるにつれて粘着力が低下しています。
[結論｜温度が高くなるほど測定値は低下する傾向がある]
* 本結果は本記事の試験条件・サンプルに基づくものです。
まとめ
今回の調査からは、「粘着力の測定結果が試験条件（剥離角度・剥離速度・温度）によって非常に大きな影響を受ける」ということがわかりました。試験条件を決めるにあたり、規格や業界標準、取引先の要望などを考慮することは大切です。しかし、材料研究や製品開発の場では、必ずしも規格試験が最適な試験条件であるとは限りません。
Force Channelでは、試験条件を決定するひとつの指針として、「試験条件を実使用条件に合わせる」ことが重要であると考えます。
規格試験と使用環境に準じた試験では、試験結果の良否が入れ替わることも起こり得ます。また、材料や製品の使用環境を想定した試験は、製品化後に起こり得るトラブルの予測にも役立ちます。もちろん、規格と実使用条件の両方の試験を行うことができるのであれば、それが最善であることは言うまでもありません。
イマダでは、製品選定における技術相談なども承っています。試験条件、製品選定に悩まれる場合には、お気軽にご相談ください。また、製品・サービスサイトにて測定事例動画を多数紹介しています。ご興味のある方は、以下のリンクより動画一覧をご覧ください。
>>剥離試験の測定事例動画を見る（株式会社イマダ 製品・サービスサイト）
以上、粘着テープの剥離試験における剥離角度、試験速度、温度の影響について調査結果の紹介でした。
補足：剥離試験結果（粘着力）の単位について
本記事では、剥離試験結果の測定単位について「N/10mm」の単位を使用しています。N/10mmはテープ幅10mmあたりにおける粘着力を示す単位であり、下記の計算式によって計算が可能です。
テープ幅全体における粘着力(N)/テープ幅(mm)×10mm
一般的に、粘着テープの剥離試験を行うと、測定器上にはテープ幅全体における粘着力(N)が表示されます。品質管理などを行う場合には、この「テープ幅全体における粘着力」を管理すれば問題はありません。しかし、テープ自体のスペックとして表記する場合や、テープ間の比較を行う場合には、下記の理由により、”N/10mm”の単位が多く使われています。
- テープ幅全体の粘着力は、テープ幅が広がるほど大きくなる
- 実使用時には、テープ幅は被着物による制限を受ける
- そのため、テープ幅による影響を取り除いて比較をする必要がある
- 特定幅(たとえば10mm)あたりの粘着力に計算することで、よりわかりやすく比較ができる
なお、粘着力の単位には、N/10mm以外にも、N/25mmなどの単位も多く使われています。本記事においては、粘着テープ業界にて広く使用されている単位として、N/10mmを採用しています。
