クロスカット試験 JIS K 5600-5-6 の指定——分類の正誤票、試験板・テープ・工具の決め方

クロスカット試験で「何を約束しているか」を先に決める

クロスカット試験は、塗膜に直角の格子パターンを素地まで切り込み、素地からのはく離に対する塗膜の耐性を評価する試験方法である^[1]。測った性能は下塗りや素地への付着性に左右されるが、規格は「この試験方法は，付着性の測定手段とみなしてはならない」とし、付着性が必要な場合は JIS K 5600-5-7 を参照するとしている^[1]。つまり、クロスカットで分類 0 だったことは「付着の強さが何 MPa ある」ことを意味しない。合否の判定に使う簡便な試験であり、工程の変化を早く見つけるための試験だと位置づけて発注する。

この規格は 1999 年に ISO 2409:1992 を翻訳して作られたもので、技術的内容は国際規格と同じである^[1]。海外の仕入先は自国の規格や別の版で試験していることがあるので、注文書には規格番号と年版を書き、成績書の分類の数字が同じ意味かを最初の取引で確かめておく。別の規格で出された成績書は、数字の向きや段階の数が JIS の分類と同じとは限らないので、そのまま読み替えない。

塗装の仕様全体（膜厚・色・光沢・付着性をどの試験方法で書くか）は塗装の仕様の決め方で扱った。印刷のはがれにこの試験を準用する場合はシルク印刷・パッド印刷の発注に書いた。この記事は、塗膜のクロスカット試験を注文書と受入でどう指定するかに絞る。

分類の表は正誤票で直っている

結果は表 1 の 6 段階で分類する。0 はカットの縁が完全に滑らかでどの目にもはがれが無い状態、1 は交差点での小さなはがれで影響を受けるのが明確に 5 % を上回らない状態、2 は 5 % を超え 15 % 以下、3 は 15 % を超え 35 % 以下である^[1]。規格は、最初の 3 段階が一般目的に適合し合否判定が求められる際に用いるもの、特別な状況では 6 段階の完全な分類が必要になる、としている^[1]。

注意したいのは分類 4 と 5 である。本体の表では分類 4 の説明が「明確に 35 % を上回ることはない」となっているが、平成 15 年作成の正誤票で「明確に 35 % を超えるが 65 を上回ることはない」に、分類 5 の説明も「はがれ程度が分類 4 を超える場合」に訂正されている^[1]。正誤票を反映していない社内の写しや、そこから作った検査基準書を使っていると、35〜65 % はがれた試料を分類 4 と呼ぶ根拠があいまいになる。受入の検査基準書を作るときは、JIS 検索で正誤票まで確かめた版を元にする。

出典: JIS K 5600-5-6 の表 1 と正誤票から作成^[1]。右の欄は発注側の提案で、規格が合格の段階を決めているわけではない。どの分類を合格とするかは、規格の附属書 A が補足情報として協定する項目に挙げており、受渡当事者間で決める^[1]。

試験する物を決める：現品か、同時に塗った試験板か

規格は、試験を塗装対象物と特別に準備した試験試料のどちらで行ってもよいとしている^[1]。試験板で行う場合の条件は細かく、平らでゆがみがなく、試験部位が試験板の端から 5 mm 以上離れた異なる 3 か所で試験できる寸法とし、硬い材料なら最小厚さ 0.25 mm、木のような軟らかい材料なら 10 mm としている^[1]。約 150 mm × 100 mm の長方形の試験板が適切だとも書いている^[1]。

現品で試験したいときに問題になるのは形である。試験中に変形しないよう硬く平らな面に置くことが手順に入っているので^[1]、曲面や小さな部品、薄くてたわむ部品では、規格どおりの条件で切り込めないことがある。そうした部品は「同じ前処理・同じ塗料・同じ焼付けで、製品と同時に塗った試験板で試験する」と注文書に書き、試験板の素地（材質と厚さ）と表面処理を製品に合わせる。附属書 A の補足情報にも、素地の材料（厚みを含む）と表面の調整、塗装方法、乾燥の時間と条件が挙がっている^[1]。

どちらで試験するかを決めずに発注すると、仕入先は自社で用意した平らな試験板で分類 0 を出し、受入では現品の曲面で切り込んで分類 2 になる、ということが起こりうる。どちらの結果も規格に沿っているので、後からどちらが正しいとは言いにくい。受入の判定に使う物を一つに決め、もう一方は参考扱いにしておく。

状態調節と、塗ってから試験するまでの時間

他に合意がない限り、試験は温度 23±2 ℃、相対湿度（50±5）% で行い、試験板は試験の直前に最低 16 時間、同じ条件で養生する^[1]。焼付けや乾燥の直後に試験したものと、十分に養生したものでは結果が変わりうるので、「乾燥後○時間以降、JIS K 5600-5-6 の 7.1.2 による状態調節の後」のように、試験の時期を注文書に書く。工程内で乾燥直後に簡易的に見るのは構わないが、その結果を受入の合否に使うかどうかは分けて決める。

膜厚も結果に効く。切込みの間隔は膜厚と素地の硬さで決まり（0〜60 µm の硬い素地なら 1 mm、軟らかい素地なら 2 mm、61〜120 µm は 2 mm、121〜250 µm は 3 mm）、乾燥膜厚はクロスカットを行う位置かできるだけ近い位置で JIS K 5600-1-7 の方法で測るとされている^[1][4]。成績書には分類と一緒に、その場所の膜厚と切込みの間隔が載っているかを見る。膜厚が想定より厚くて間隔が変わっていれば、前回と同じ条件の試験とは言えない。膜厚の測り方は同じ束のめっき・塗膜の膜厚測定の指定で扱う。

切込み工具とテープが違えば、結果も違う

単一刃と多重刃

規格の切込み工具は、20°〜30° の刃をもつ単一刃の工具と、1 mm か 2 mm の間隔で 6 枚の刃をもつ多重刃の工具の二つである^[1]。規格は、単一刃の工具がすべてのケース（硬い素地と軟らかい素地の双方、すべての種類の塗膜）にとって望ましい工具だとし、多重刃の工具は厚い（120 µm を超える）か硬い塗膜に用い、軟らかい基板の塗膜には適していないとしている^[1]。ただし、この「厚い塗膜」と、後に書く切込み間隔の表（121〜250 µm は 3 mm）は、規格の多重刃の間隔とは合わない。電動の装置に取り付けて使うこともできるが、その手順の適用は受渡当事者間の協定による^[1]。

多重刃のカッターは手軽だが、規格は軟らかい基板の塗膜には適していないとしている^[1]。また、多重刃の刃の間隔は 1 mm か 2 mm なので^[1]、121〜250 µm の塗膜で必要になる 3 mm 間隔の切込みは、規格の多重刃では作れない。厚い塗膜は単一刃とスペーサーで 3 mm 間隔に切り込む。報告書には使用した切込み工具のタイプを書くことになっているので^[1]、成績書でタイプを確かめ、仕入先と受入で同じタイプにそろえる。刃先が良好な状態にあることを確認することが特に重要だと規格は書いており、試験の前に刃を検査し、研ぐか取り換えて状態を保つ^[1]。

テープの付着強さ

硬い素地では、切込みの後にテープを貼って引きはがす。規格が指定するテープは幅 25±1 mm（正誤票）の透明感圧付着テープで、IEC 60454-2 に従い 25 mm 幅当たり 10±1 N の付着強さをもつものである^[1]。新しい試験を始めるときはリールから 2 巻き分を捨て、約 75 mm に切って格子に貼り、指先でしっかりこすり、貼ってから 5 分以内に、できるだけ 60° に近い角度で 0.5〜1.0 秒で引き離す^[1]。軟らかい素地ではテープを使わず、はけでブラッシングした直後に評価する^[1]。

付着強さの違うテープを使えば、同じ塗膜でもはがれ方が変わる。事務用のセロハンテープで試験した成績書と、規格のテープで試験した受入の結果は比べられない。注文書には「テープは JIS K 5600-5-6 の 4.4 に適合するもの」と書き、仕入先が使っているテープの銘柄を一度出してもらうとよい（発注側の提案）。

試験する箇所の数と、ばらついたときの扱い

試験板では最低 3 か所の異なる箇所で試験し、結果が一致しない（1 分類ユニットを超える差がある）場合は、さらに 3 か所以上で繰り返し、必要なら別の試験板も使って、すべての結果を記録する^[1]。評価は、正常な視力か、協定があれば 2 倍または 3 倍のルーペを使い、良好な照明の下で、試験板を回しながら行う^[1]。ルーペを使うかどうかで小さなはがれの見え方が変わるので、これも協定事項として注文書に入れておく。

多層塗膜では、はがれが生じた境界面（塗膜どうしの間か、塗膜と素地の間か）を報告する^[1]。下塗りと上塗りの間ではがれるのと、素地から全部はがれるのとでは、原因の調べ方がまるで違う。分類の数字だけでなく、はがれた境界面が成績書に書かれているかを確かめる。

厚い塗膜と、数値が要るときはプルオフ法

クロスカット試験は 250 µm より厚い塗膜や模様塗膜には適しておらず、粗いパターンの表面をもつ塗膜では大きなエラーを示すおそれがある^[1]。250 µm 以上の膜厚の塗膜は単一カットの方法で試験できると備考にある^[1]。厚膜の防食塗装や模様のある塗装で「クロスカットで分類 1 以下」と書いても、規格の対象外の使い方になる。

付着の強さを数値で比べたいときは、JIS K 5600-5-7（プルオフ法）を指定する。塗膜に試験円筒を接着剤で接着し、塗装面に垂直に引っ張って破壊したときの張力と、どこで破壊したかを求める方法である^[2]。試験機は最初に力を加えてから 90 秒以内に破壊するよう、1 MPa/s を超えない一定の速度で引っ張る^[2]。試験は少なくとも 6 回（6 個の試験体）行い、23±2 ℃、相対湿度（50±5）% で行う^[2]。水圧式や手動式の装置は結果がばらつくとの報告があるので、使った試験機を報告書に記録しなければならない^[2]。

結果は破壊強さと破壊の形態で表し、たとえば「20 MPa、30 %B、70 %B/C」のように、第一塗膜の凝集破壊が 30 %、第一塗膜と第二塗膜の間の付着破壊が 70 % だったことを書く^[2]。接着剤の層で破壊した場合は、塗膜の付着はそれ以上だったということで、その値を塗膜の付着強さとは読めない。プルオフ法を指定するなら、合格とする破壊強さに加えて、どの破壊形態なら合格とするかまで決めておく（発注側の提案）。

めっきの密着性は別の規格で見る

めっきにも塗料用のクロスカット試験を当てはめたくなるが、めっきの密着性試験方法は JIS H 8504 で、やすり、と石、へらしごき、押出し、エリクセン、引きはがし（テープ・はんだ付け）、けい線、曲げ、熱、陰極電解など多数の方法から製品に合うものを選ぶ^[3]。テープ試験方法は JIS Z 1522 の粘着テープ（呼び幅 12〜19 mm、粘着力は幅 25 mm 当たり約 8 N）を使い、特に厳しく行うときはテープを貼る前に一辺 2 mm の正方形ができるように素地まで達する条こんを作る^[3]。判定は 6 段階の分類ではなく、引きはがしたテープの粘着面にめっきの付着があれば密着不良とする^[3]。比較的薄いめっきに適し、硬く厚付けのめっきには適用しないとされている^[3]。

めっきの上に塗装した部品で「クロスカット分類 1 以下」と書くなら、それは塗膜の試験であって、めっきの密着を保証するものではない。めっき層の密着も問題になるなら、JIS H 8504 のどの方法で見るかを別に指定する。めっきの発注で決めることの全体はめっきの発注で指定することで扱っている。

出典: 各規格の本文から作成^[1][2][3]。

成績書に書かせることと、注文書の書き方

規格の試験報告には、試験した製品の種類と明細、この規格の適用、附属書 A の補足情報（特に使用切込み工具のタイプ）、その情報の元になった規格や文書、試験の結果、規定の手順からの変更、試験年月日を含めることになっている^[1]。附属書 A の補足情報は、素地、塗装方法、乾燥条件、状態調節の期間、乾燥膜厚と測定方法、温湿度が規定と違う場合のその条件、合否試験か分類試験か、切込み工具と手動か電動か、分類について必要な性能の 9 項目である^[1]。これを空欄のままにしておくと、仕入先ごとに違う条件で試験した結果が「JIS K 5600-5-6 による」として届く。

注文書の例（発注側の提案）を示す。

「付着性：JIS K 5600-5-6（正誤票を含む）による。附属書 A の g) の実施手順は分類試験とし、各箇所の分類（0〜5）を記録したうえで合否を判定する。試験物は製品と同時に同一条件で塗装した試験板（素地は製品と同材質・同板厚、150 mm × 100 mm）。焼付け後 24 時間以降、7.1.2 の状態調節の後に試験する。切込み工具は単一刃・手動、間隔は試験位置の乾燥膜厚による。テープは 4.4 に適合するもの。試験板の 3 か所で試験し、全数が分類 1 以下を合格とする。成績書には各箇所の分類、試験位置の膜厚、切込み間隔、はがれた境界面を記載。塗料・前処理・焼付条件の変更は事前承認を要する。」

付着性の不具合は、後から塗膜のはがれやふくれとして表れることがある。合格の基準と試験の条件を発注の時点で書いておけば、受入で不合格にしたときの根拠になり、仕入先と同じ条件で再試験できる。発注後に基準を厳しくして不合格にするのは、取引の扱いとしても問題になりうるので、変えるなら仕様の変更として相手と合意する。

よくある質問

分類 0 なら、塗膜は絶対にはがれないと言えますか

言えない。規格は、この試験方法を付着性の測定手段とみなしてはならないとしている^[1]。屋外の暴露や湿気、温度変化の後にはがれることもあるので、使用環境に応じて耐湿性や塩水噴霧などの試験と組み合わせる。塩水噴霧の指定は塩水噴霧試験の条件の決め方で扱った。

仕入先の試験は多重刃カッターです。認めてよいですか

規格は多重刃を厚い（120 µm を超える）か硬い塗膜向けとし、軟らかい素地の塗膜には適していないとしている^[1]。ただし、121〜250 µm の塗膜で要る 3 mm 間隔は、規格の多重刃（1 mm・2 mm 間隔）では作れない^[1]。厚い塗膜で多重刃を認めるかは協定で決め、切込みの間隔を成績書で確かめる。受入と同じ工具にそろえるか、両方で同じ試験板を試して差を確かめてから認める。

ブラストした下地に塗った部品にも使えますか

粗いパターンの表面をもつ塗膜では大きなエラーになるおそれがあると規格は書いている^[1]。下地の粗さが表面に出るほどの塗膜なら、プルオフ法を検討する。ブラストの指定は同じ束のサンドブラストの指定で扱う。

何個に 1 回試験させればよいですか

規格は頻度を決めていない。破壊試験なので製品で行うなら試験した物は使えなくなる。ロットごとに同時処理の試験板 1 枚、工程を変えたときは追加、のように、頻度と試験物を一緒に決める（発注側の提案）。

まとめ

クロスカット試験（JIS K 5600-5-6）は合否判定の簡便な試験で、付着の強さを測るものではない^[1]。注文書には、合格とする分類に加えて、試験物（現品か同時処理の試験板か）、試験の時期と状態調節、切込み工具、テープ、試験箇所の数を書く。分類 4・5 は正誤票で直っているので、正誤票まで反映した版を使う^[1]。厚い塗膜や数値が要る場合はプルオフ法を^[2]、めっきの密着は JIS H 8504 を指定する^[3]。

同じ束では、めっき・塗膜の膜厚測定、光沢度の指定を扱っている。外観全体の合否基準は外観の合否基準を仕入先と決める方法を参照してほしい。

出典・参考資料

1. JIS K 5600-5-6:1999 塗料一般試験方法－第 5 部：塗膜の機械的性質－第 6 節：付着性（クロスカット法）（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1999 年 4 月 20 日制定・2023 年 10 月 20 日確認・正誤票を含む）
2. JIS K 5600-5-7:2014 塗料一般試験方法－第 5 部：塗膜の機械的性質－第 7 節：付着性（プルオフ法）（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2014 年 3 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）
3. JIS H 8504:1999 めっきの密着性試験方法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1999 年 8 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）
4. JIS K 5600-1-7:2014 塗料一般試験方法－第 1 部：通則－第 7 節：膜厚（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2014 年 3 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）

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