(57)【要約】【課題】  塗膜の乾燥特性を非接触で直接かつ、正確に測定でき、乾燥時間を短縮できる装置を得る。【解決手段】  本発明の乾燥特性検出装置は、被測定塗膜に電磁波を照射する電磁波照射手段と、被測定塗膜から反射した電磁波を検出する電磁波検出手段と、検出した電磁波特性を演算する演算手段４と、演算結果を表示する表示手段６とを備え、被測定塗膜の乾燥特性を評価するもので、電磁波照射手段を赤外線光源１とし、予め測定した各種溶剤の赤外線吸光度と溶剤含有量の検量線を記憶する記憶装置５を設け、電磁波検出手段を赤外線分光分析器３として被測定塗膜から反射または透過した赤外線の赤外線吸光度を測定し、演算手段は測定した赤外線吸光度を記憶装置５に記憶した検量線に照合して演算し被測定塗膜中の溶剤含有量を算出するものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定塗膜に電磁波を照射し、反射した電磁波を検出して前記被測定塗膜の乾燥特性を評価する乾燥特性検出方法において、
前記電磁波を赤外線とし、予め測定した各種溶剤の赤外線吸光度と溶剤含有量との検量線を記憶しておき、つぎに前記被測定塗膜から反射または透過した赤外線の赤外線吸光度を測定し、前記測定した赤外線吸光度を前記記憶した検量線と照合して前記被測定塗膜中の溶剤含有量を算出することを特徴とする乾燥特性検出方法。
【請求項２】
被測定塗膜に電磁波を照射する電磁波照射手段と、前記被測定塗膜から反射した電磁波を検出する電磁波検出手段と、前記検出した電磁波特性を演算する演算手段と、前記演算結果を表示する表示手段とを備え、前記被測定塗膜の乾燥特性を評価する乾燥特性検出装置において、
前記電磁波照射手段を赤外線光源とし、予め測定した各種溶剤の赤外線吸光度と溶剤含有量の検量線を記憶する記憶装置を設け、前記電磁波検出手段を赤外線分光分析器として前記被測定塗膜から反射または透過した赤外線の赤外線吸光度を測定し、前記演算手段は前記測定した赤外線吸光度を前記記憶装置に記憶した検量線に照合して演算し前記被測定塗膜中の溶剤含有量を算出することを特徴とする乾燥特性検出装置。
【請求項３】
前記赤外線分光分析装置は、被測定塗膜の形状に応じた可動式の透過型または反射型のプローブを備えたことを特徴とする請求項２記載の乾燥特性検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料、接着剤などの乾燥特性を、乾燥度が進行するにつれて減少していく物質の赤外線吸収スペクトルからその含有量を算出して塗膜の乾燥特性を算出する乾燥特性検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、塗膜や接着剤などのなどの乾燥特性を評価するため、鉛筆硬度試験にて膜の硬度を観測し、乾燥特性を見る方法や、膜をガーゼで被いその上から重りを乗せその後ガーゼの膜への付着具合から乾燥特性を見る方法などＪＩＳ規格によるものや、指触による評価法などがある。
しかし、これらＪＩＳ規格による乾燥特性の評価方法では、塗膜の破れや試験後に痕がのこる。また塗膜の特性によっては乾燥、未乾燥状態で差が顕著に現れず、乾燥終了のタイミングが明確に分からないなどの不具合がある。これらの評価をおこなう上で装置の設定や時間経過の観察をする時には、その間にも乾燥が進行していくので信頼性の高い評価ができない。
そこで、乾燥状態の時間変化が顕著に現れ、しかも塗膜表面に痕跡を残さない評価方法として上記評価方法の代わりに、モニタ材に塗布した塗膜の重量減少量の時間変化より、減少率がある規定値に到達した時点で乾燥終了の判断をするという方法が考えられる。  図８はモニタ材として、塩化ビニル樹脂系エナメル塗料をアルミ箔に塗布後、その重量減少率の時間変化を示したものである。完全に乾燥させたとき、この塗料の重量は初期重量の60％程度に減少する。サンプル１、サンプル２ともに同じ塗料で温度、湿度条件はすべて同じであるが、初期重量が正確に測定できないため、重量減少率に差が見られた。
また、モニタ材を用いる代わりに、非接触で乾燥状態を評価する方法として、塗膜に電磁波である赤外線を照射し、平面度による反射波の光強度を測定する方法も提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−３９７２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来、塗布作業や接着作業など乾燥を要する工程において、これらの材料を乾燥させる際、その乾燥作業を終了させるタイミングが明確ではなく、完全に乾燥を完了させるため過剰に時間をかけて乾燥させていた。乾燥作業に時間を費やす間、作業は停止するため生産の効率は悪く、乾燥特性を知り、乾燥時間を管理する方法が要求されている。
しかし、乾燥特性の評価をするため、膜の重量減少量の時間変化を追っていく方法は一般的に塗膜の重量がワークに比べ非常に小さいので、膜のみの重量を正確に測定することができない。したがって軽重量の代替モニタ材に塗布したもので実験的に評価することしかできない。
また、揮発性の高い溶剤の蒸発速度は塗布直後が最も速く、塗膜の初期重量は測定中でも減少し測定値に誤差が生じるので、この方法により算出される重量減少量にも数％程度の誤差が生じる。乾燥終盤での塗膜の特性は溶剤含有量の微妙な差によって異なるため、初期重量に対する減少率から塗膜の溶剤含有量を算出した値には誤差を含んでおり、塗膜の特性を得ることはできなかった。
また、赤外線を照射し、平面度による反射波の光強度を測定しで乾燥状態を評価する方法では、種々の色彩をもつ塗膜に対しては、光の反射強度が異なり正確な乾燥度を測定することができない。
そこで、本発明は塗膜の乾燥特性を非接触で直接かつ、正確に測定でき、乾燥時間を短縮できる方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、被測定塗膜に電磁波を照射し、反射した電磁波を検出して前記被測定塗膜の乾燥特性を評価する乾燥特性検出方法において、前記電磁波を赤外線とし、予め測定した各種溶剤の赤外線吸光度と溶剤含有量との検量線を記憶しておき、つぎに前記被測定塗膜から反射または透過した赤外線の赤外線吸光度を測定し、前記測定した赤外線吸光度を前記記憶した検量線と照合して前記被測定塗膜中の溶剤含有量を算出するものである。
また請求項２に記載の発明は、被測定塗膜に電磁波を照射する電磁波照射手段と、前記被測定塗膜から反射した電磁波を検出する電磁波検出手段と、前記検出した電磁波特性を演算する演算手段と、前記演算結果を表示する表示手段とを備え前記被測定塗膜の乾燥特性を評価する乾燥特性検出装置において、前記電磁波照射手段を赤外線光源とし、予め測定した各種溶剤の赤外線吸光度と溶剤含有量の検量線を記憶する記憶装置を設け、前記電磁波検出手段を赤外線分光分析器として前記被測定塗膜から反射または透過した赤外線の赤外線吸光度を測定し、前記演算手段は前記測定した赤外線吸光度を前記記憶装置に記憶した検量線に照合して演算し前記被測定塗膜中の溶剤含有量を算出するものである。
また請求項３に記載の発明は、前記赤外線分光分析装置は、被測定塗膜の形状に応じた可動式の透過型または反射型のプローブを備えたものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１、２に記載の発明によると、赤外線吸収スペクトルを検出し塗膜中の各物質の含有量を算出するので、その時の材料組成比を算出することができ、塗膜の乾燥特性を直接知ることができ、その乾燥特性により乾燥終了の判断ができる。
請求項３に記載の発明によると、可動式の透過型または反射型のプローブを備えたので、試料の形状、特性に応じ多種少量のワークを取り扱う生産ラインでも利用することができる。ワークに塗布した塗膜の乾燥特性を直接得ることができるので、過度に乾燥させる必要がなくなり、乾燥時間を短縮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の実施例１による乾燥特性検出装置の構成図で、１は赤外線光源、２は赤外線受光部、３はフーリエ変換型の赤外線分光分析装置である。５は検量線のデータを記憶させておくための記憶装置で、４は塗膜溶剤の含有量を計算し塗膜乾燥特性の判断をする演算装置である。また、演算装置４により算出された塗膜の乾燥特性は表示部６により随時確認できる。
【０００８】
次に、本発明の実施例の動作について図２を用いて説明する。
図２は、本発明の乾燥特性検出装置による乾燥度検出のプロセスを示すフローである。（ＳＴ１）まず、検量線を作成する。
ガスクロマトグラフ分析装置と該赤外線分光分析装置３により標準試料における溶剤濃度と赤外線吸光度との検量線求める。
（ＳＴ２）つぎに、求めた検量線データを記憶装置５に記憶させる。
（ＳＴ３）塗膜に赤外線光源１から赤外線を照射し、受光部２で反射赤外線を受光する。
（ＳＴ４）受光した赤外線吸収スペクトルをフーリエ変換型の赤外線分光分析装置３にて赤外線吸光度を測定する。
図３は、本発明の実施例２による乾燥特性検出装置のフーリエ変換赤外線分光分析装置２が検出した塗膜の赤外線吸収スペクトルの模式図で、ここではＡ、Ｂ、Ｃ３種類の溶剤と乾燥度に影響を受けない官能基Ａのそれぞれに起因するスペクトルが検出されている。
なお、官能基Ａは塩化ビニール、溶剤Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれトルエン、アセトン、メタノールからなる物質とした。
（ＳＴ５）溶剤の含有量を演算装置４により演算する。
記憶装置５のデータと検出された赤外線吸収スペクトルより、演算装置４にて塗膜溶剤の含有量を計算する。図４は溶剤Ａ、Ｂ、Ｃ濃度と各溶剤の官能基Ａとの吸光度比を示す検量線の模式図で、赤外線吸収スペクトルより得られた吸光度比をこの検量線に当てはめることにより、各溶剤の濃度を正確に知ることができる。
（ＳＴ６）乾燥度を演算装置４により演算する。
塗膜中の各物質の含有量を算出することにより、その時の材料組成比を算出し、塗膜の乾燥特性を演算する。図５は、測定した溶剤Ａ、Ｂ、Ｃ濃度の時間変化を表す図である。図のように時間が経つにつれ各溶剤濃度は減少し、それら濃度がある値を下回ったとき塗膜の乾燥が完了する。
（ＳＴ７）演算結果を表示部６に表示する。
表示部６は、塗膜溶剤の含有量から塗膜の乾燥特性を判断した結果などを表示する。
【０００９】
このように、赤外線吸収スペクトルを検出し各物質の含有量を算出することにより、溶剤濃度を知ることができ、乾燥終了の判断ができる。従来例のように過度に乾燥させる必要がなくなるので、筐体に塗装を施す作業において、作業時間を大幅に短縮させることができた。
【実施例２】
【００１０】
図６は本発明の実施例３による乾燥特性検出装置の構成図である。光源１と受光部２の間に塗装を施したモニタ材を設置し、光源１からの赤外線をモニタ材に透過させた後、受光部２にて検出する。また、演算装置４により算出された塗膜の乾燥特性は表示部６により随時確認できる。透過赤外線より塗膜内部での赤外線吸収スペクトルを検出することができ、塗膜内部での各物質の含有量を算出することができる。したがって５０μｍ程度の厚さの塗膜で表面と内部で乾燥挙動に違いが見られる場合でも溶剤の濃度を知ることができ、乾燥終了の判断ができるので過度に乾燥させる必要がなくなり、乾燥時間を短縮させることができる。
【実施例３】
【００１１】
本実施例は、図７に示すように、プローブが光源１と受光部２ともに可動になっており、赤外線の照射方向を調節することができる。したがってワークの形状に関らず赤外線吸収スペクトルを測定することができるので、図７のような凸状の曲面を持つワークに塗布された塗膜の乾燥特性も検出することができる。ワークの形状に応じて任意にプローブを設置することができるので多種少量のワークを取り扱う生産ラインでも利用することができ、ワークに塗布した塗膜の乾燥特性を代替試料からではなく直接得ることができる。
また、光源１と受光部２のプローブは脱着可能になっており、測定条件、環境に応じて、反射型または透過型、あるいはそれぞれを拡大する顕微型など、種々のプローブを装着できるので、試料の形状、特性に応じてプローブの交換ができる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
赤外線吸収スペクトルから試料を構成する材料の含有量を検出することができるので、塗料、接着剤などの乾燥特性を評価するという用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例を示す乾燥特性検出装置の構成図
【図２】本発明の第１実施例の乾燥特性検出プロセスを示すフロー図
【図３】本発明の第１実施例を示す赤外線吸収スペクトルの模式図
【図４】本発明の第１実施例における溶剤の濃度と吸光度との関係を示す検量線の模式図
【図５】本発明の第１実施例における溶剤含有量の時間変化を表すグラフ
【図６】本発明の第２実施例を示す乾燥特性検出装置の構成図
【図７】本発明の第３実施例を示す乾燥特性検出装置の可動式赤外線プローブの模式図
【図８】従来の塗膜の初期重量からの重量減少率の時間変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００１４】
１  赤外線光源
２  赤外線受光部
３  赤外線分光分析装置（フーリエ変換型）
４  演算装置
５  記憶装置
６  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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