(57)【要約】【課題】下地塗装表面の清浄度の検出を精度よく行い、塗り重ねの容易化を図ることが可能な汚れ検出液、及び、表面検査方法を提供する。【解決手段】下地塗装表面の汚れを検出するための汚れ検出液であって、メチルエチルケトン及びイソプロピルアルコールのうち、少なくとも一方を含む水溶液であって、表面張力γの値が、対象となる汚れの表面張力γの値よりも高く、下地塗装の塗料の前記表面張力γの値よりも低く、かつ、ＳＰ値δが、前記対象となる汚れのＳＰ値δとも、前記塗料の前記ＳＰ値δとも異なることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地塗装表面の汚れを検出するための汚れ検出液であって、
メチルエチルケトン及びイソプロピルアルコールのうち、少なくとも一方を含む水溶液であって、表面張力の値が、検出対象となる汚れの前記表面張力の値よりも高く、検出する表面を形成する下地塗装の塗料の前記表面張力の値よりも低く、かつ、ＳＰ値が、前記検出対象となる汚れの前記ＳＰ値とも、前記下地塗装の塗料の前記ＳＰ値とも異なることを特徴とする汚れ検出液。
【請求項２】
前記汚れ検出液は、前記表面張力の値が２５以上で、前記ＳＰ値が８以上であることを特徴とする請求項１に記載の汚れ検出液。
【請求項３】
前記汚れ検出液は、前記メチルエチルケトンを７％以上１３％以下含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の汚れ検出液。
【請求項４】
前記汚れ検出液は、前記イソプロピルアルコールを６％以上１２％以下含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の汚れ検出液。
【請求項５】
前記汚れ検出液は、前記下地塗装の下層表面をなす材質よりも高い前記表面張力の値を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の汚れ検出液。
【請求項６】
メチルエチルケトン及びイソプロピルアルコールのうち、少なくとも一方を含む水溶液であって、表面張力の値が、検出対象となる下地塗装表面における汚れの前記表面張力の値よりも高く、前記下地塗装の塗料の前記表面張力の値よりも低く、かつ、ＳＰ値が、前記検出対象となる汚れの前記ＳＰ値とも、前記下地塗装の塗料の前記ＳＰ値とも異なる汚れ検出液を、前記下地塗装表面に塗布する塗布工程と、
該塗布工程によって塗布された前記汚れ検出液の形状から、前記下地塗装表面の状態を判断する判断工程とを備えることを特徴とする表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装表面における汚れの検出を行なう汚れ検出液、及びこれを用いた表面検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工業製品等における金属表面に塗装を施す際には、塗料の密着度を向上させるため、前処理工程として、金属表面をアルカリ、酸、有機溶媒を用いて洗浄して金属表面の汚れの除去を行なっている。そして、塗料の密着度をより確かなものとするには、この前処理工程において確実に洗浄が行なわれたかどうか、検査を行なう必要がある。
【０００３】
ここで、水と金属とを比較した場合、表面張力の値は金属の方がはるかに高い。また、水と、有機物による汚れとを比較した場合には、表面張力の値は汚れの方が低くなる。従って、汚れの付着がない金属表面に水を滴下・噴霧した場合には、水は金属表面上で濡れ拡がる。一方で、汚れが付着している場合には、滴下・噴霧された水は金属表面上で球形となる。このように滴下・噴霧された水の形状から金属表面の状態を判断して、前処理工程での洗浄度合いの検査を行なうことができる。
【０００４】
ところで、金属表面に下地塗装を施した後にさらに塗料を塗り重ね、金属表面に多層の塗装を施す場合、二層目以降の塗装を行なう際の被塗装面は、金属表面ではなく既に塗装が施された状態となる。ここで、塗料は一般に有機物であるため、上述したように塗料の表面張力の値は水と比較して低くなっている。また、上記有機物による汚れの表面張力の値についても水と比較して低いため、金属表面に下地塗装を施した被塗装面に対して水滴を滴下・噴霧したとしても、汚れの付着の有無に関係なく水滴が球形となってしまう。従って、水を用いての塗装面の洗浄度合いの検査は困難であり、二層目以降の塗装での塗料の密着度向上を図ることは難しかった。
【０００５】
ここで、特許文献１には、表面張力を評価するぬれ張力試験に用いる着色混合液が開示されている。この着色混合液は、塗料と同様に、プラスチックフィルム等に対するぬれ張力試験に用いられ、ＪＩＳ  Ｋ  ６７６８：１９９９に開示された混合液に、色素を追加して着色を施すことによって生成されており、水溶液の塗布量の目視による確認を容易化している。また着色に用いた色素は、水溶液に対する溶解性が良好であり、着色混合液の生成を容易化し、また混合液の表面張力の値の経時変化の防止を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８７６６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、塗料同様に、プラスチックフィルムは水よりも表面張力の値が低いため、特許文献１に開示されたぬれ張力試験用着色混合液を下地塗装表面に滴下・噴霧することで、下地塗装表面の洗浄度合いの測定が可能であると考えられるものの、このような事例はこれまでに知られていなかった。また、工業製品に使用する塗料に対応して適切に成分を調整して生成した混合液についての具体例もこれまでに示されてはいなかった。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、下地塗装表面の清浄度の検出を精度よく行い、塗り重ねの容易化を図ることが可能な汚れ検出液、及び、表面検査方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る汚れ検出液は、下地塗装表面の汚れを検出するための汚れ検出液であって、メチルエチルケトン及びイソプロピルアルコールのうち、少なくとも一方を含む水溶液であって、表面張力の値が、検出対象となる汚れの前記表面張力の値よりも高く、検出する表面を形成する下地塗装の塗料の前記表面張力の値よりも低く、かつ、ＳＰ値が、前記検出対象となる汚れの前記ＳＰ値とも、前記下地塗装の塗料の前記ＳＰ値とも異なることを特徴とする。
【００１０】
このような汚れ検出液を下地塗装表面に滴下・噴霧した際には、汚れ検出液の表面張力の値は下地塗装の塗料の表面張力の値よりも低いため、下地塗装表面では、汚れ検出液が濡れ拡がることとなる。一方で、下地塗装表面上に汚れが付着している場合には、汚れ検出液の表面張力の値は汚れの表面張力の値よりも高いため、汚れ検出液が下地塗装表面上で球形となる。従って、目視等によって、このような汚れ検出液の形状の差異から、塗装表面の状態を確認することが可能となる。
さらに、汚れ検出液のＳＰ値（溶解度パラメータ）は、汚れのＳＰ値とも、また下地塗装とも異なるＳＰ値となるように調整されているため、下地塗装を溶解してしまうことなく、確実に下地塗装表面の状態を確認できる。
また、工業用の塗料溶剤として一般的に用いられるメチルエチルケトンやイソプロピルアルコールの水溶液を汚れ検出液に用いているため、表面張力の値及びＳＰ値を上記範囲として汚れ検出液を安価に生成できる。さらに、これらは揮発性が高い溶液であるため、汚れ検出液を滴下・噴霧後に下地塗装表面から除去する必要がなく、作業の手間を低減でき、この点においてもコスト抑制が可能である。
【００１１】
また、前記汚れ検出液は、前記表面張力の値が２５以上で、前記ＳＰ値が８以上であってもよい。
【００１２】
このように汚れ検出液の成分を調整することで、下地塗装表面の代表的な汚れである油汚れよりも、表面張力の値がおおよそで高くなり、またＳＰ値についても油汚れよりもおおよそで高い数値となる。従って、汚れ検出液を下地塗装表面に滴下・噴霧した際に、下地塗装表面に油汚れが付着している場合には、下地塗装を溶解することなく、汚れ検出液が球形となるため、塗装表面の状態を確実に確認でき、下地塗装表面の清浄度の検出のさらなる精度向上によって、塗り重ねの容易化を図ることが可能となる。
【００１３】
さらに、前記汚れ検出液は、前記メチルエチルケトンを７％以上１３％以下含んでいてもよい。
【００１４】
このように汚れ検出液の成分を調整することで、塗装に一般的に用いられるエポキシ樹脂や、不飽和ポリエステルよりも汚れ検出液の表面張力の値を低くすることができ、ＳＰ値も異なっている。一方で、代表的な汚れである油汚れと比較した場合には、汚れ検出液の表面張力の値を油汚れよりも高くなり、ＳＰ値も油汚れとは異なる。従って、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステルの下地塗装表面に汚れ検出液を滴下・噴霧した際に、油汚れが付着していない場合には、下地塗装を溶解することなく、汚れ検出液が濡れ拡がる。さらに、油汚れが付着している場合には、下地塗装を溶解することなく、汚れ検出液が球形となる。このため、下地塗装表面の状態を確実に確認でき、下地塗装表面の清浄度の検出をさらに精度よく行い、塗り重ねの容易化を図ることが可能となる。
【００１５】
また、記汚れ検出液は、前記イソプロピルアルコールを６％以上１２％以下含んでいてもよい。
【００１６】
塗料に用いられるエポキシ樹脂や不飽和ポリエステルよりも、汚れ検出液の表面張力の値を低くでき、ＳＰ値も異なる。一方で油汚れよりも表面張力の値を高くすることができ、ＳＰ値も異なったものを作成できる。従って、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステルの下地塗装表面では、汚れが付着していない場合には、下地塗装を溶解することなく、汚れ検出液が濡れ拡がり、油汚れが付着している場合には、汚れ検出液が球形となる。このため、下地塗装表面の清浄度の検出をさらに精度よく行い、塗り重ねの容易化を図ることが可能となる。
【００１７】
さらに、前記汚れ検出液は、前記下地塗装の下層表面をなす材質よりも高い表面張力の値を有していてもよい。
【００１８】
下地塗装の下層表面をなす材質、即ち、下地塗装が施される被下地塗装表面の材質が、例えばＦＲＰ等の複合材であったとしても、ＦＲＰの表面張力の値よりも汚れ検出液の表面張力の値が高くなるように汚れ検出液の成分を調整することで、仮に、下地塗装の塗装不良によって被下地塗装表面が露出してしまった場合にも、その位置で汚れ検出液が球形となるため、下地塗装の塗装不良を検出することが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る汚れ表面検査方法は、メチルエチルケトン及びイソプロピルアルコールのうち、少なくとも一方を含む水溶液であって、表面張力の値が、検出対象となる下地塗装表面における汚れの前記表面張力の値よりも高く、前記下地塗装の塗料の前記表面張力の値よりも低く、かつ、ＳＰ値が、前記検出対象となる汚れの前記ＳＰ値とも、前記下地塗装の塗料の前記ＳＰ値とも異なる汚れ検出液を、前記下地塗装表面に塗布する塗布工程と、該塗布工程によって塗布された前記汚れ検出液の形状から、前記下地塗装表面の状態を判断する判断工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
このような表面検査方法によると、塗布工程において、下地塗装表面にこのような汚れ検出液を滴下・噴霧することで、下地塗装表面で汚れ検出液が濡れ拡がるか、又は球形となるかの形状の差異から、下地塗装表面における汚れの付着の有無を判断工程で判断することができる。従って、下地塗装表面の清浄度の検出を精度よく行い、塗り重ねの容易化を図ることが可能となる。
さらに、下地塗装を溶解してしまうことなく確実に塗装表面の状態を確認でき、また、工業用の塗料溶剤として一般的に用いられるメチルエチルケトンやイソプロピルアルコールの水溶液を汚れ検出液に用いているため、コストの面でも優位である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の汚れ検出液及び表面検査方法によると、メチルエチルケトン及びイソプロピルアルコールのうち、少なくとも一方を含む水溶液を汚れ検出液とし、表面張力の値及びＳＰ値を規定したことで、下地塗装表面の清浄度の検出を精度よく行い、塗り重ねの容易化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】メチルエチルケトン水溶液、イソプロピルアルコール水溶液の表面張力γの値とＳＰ値δとの関係を近似して示すとともに、各種塗料の表面張力γの値とＳＰ値δを示すグラフである。
【図２】汚れの付着の有無による汚れ検出液の形状変化を示す図である。
【図３】塗装不良の有無による汚れ検出液の形状変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１を参照して、本発明の実施形態に係る汚れ検出液による表面検査方法について説明する。
本実施形態で表面検査方法に用いられる汚れ検出液は、メチルエチルケトンを含む水溶液である。ここで、メチルエチルケトンの濃度としては、７重量％以上１３重量％以下であることが好ましい。この水溶液は、表面張力γの値、ＳＰ値δを近似式より算出すると、表面張力γの値が５１〜５４（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度、ＳＰ値δが２２〜２３（ｃａｌ１／２ｃｍ３／２）程度となっている。
【００２４】
また、汚れ検出液は、イソプロピルアルコールを含む水溶液であってもよい。ここで、イソプロピルアルコールの濃度としては、６重量％以上１２重量％以下であることが好ましい。この水溶液は、表面張力γの値、ＳＰ値δを近似式より算出すると、表面張力γの値が３８〜５２（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度、ＳＰ値δが約２２〜２３（ｃａｌ１／２ｃｍ３／２）程度となっている。
【００２５】
さらに、汚れ検出液は、メチルエチルケトン及びイソプロピルアルコールの両方を含む水溶液であってもよい。
【００２６】
ここで、一般に水溶液は、自身を構成する分子間に作用する分子間力によって、できるだけ表面積の小さい球形になろうとする性質を持っている。表面張力γは、この分子間力と水溶液外部からの引力との差によって規定される表面エネルギーであり、その単位は、（ｄｙｎｅ／ｃｍ）又は（ｍＮ／ｍ）となる。
【００２７】
また、溶液が溶質に接触した際には、これらの間にも分子間力が作用することとなるが、ＳＰ値δとは、この分子間力によって規定され、溶液が溶質を溶解させる力、即ち、溶解度パラメータと呼ばれるものであり、その単位は、（ｃａｌ１／２ｃｍ３／２）となる。そして一般に、溶液のＳＰ値δと溶質のＳＰ値δとの差異が小さいほど、溶液が溶質を溶解させる力が大きくなることがわかっている。
【００２８】
そして、表面張力γは種々の方法によって計算され、例えば、垂直な管の下端から溶液を静かに滴下させ、滴下された溶液と重力との関係から、表面張力γを算出する液適法が知られている。
また、ＳＰ値δは、分子のモル体積及び蒸発エネルギーを計測するか、また、計算機により物性推定されることで求められる。
【００２９】
次に、汚れ検出液を用いた表面検査方法の手順について説明する。
表面検査方法は、汚れ検出液を検出対象となる面に滴下・噴霧する塗布工程と、塗布工程で滴下・噴霧された汚れ検出液の状態を判断する判断工程とを備えている。
【００３０】
まず、塗布工程を実行する。即ち、検出対象となる面に対して、上述のメチルエチルケトン７％〜１３％の水溶液か、又はイソプロピルアルコール６％〜１２％の水溶液よりなる汚れ検出液を滴下・噴霧する。
【００３１】
ここで、検出対象となる面とは、例えば、航空機、鉄道車両、船舶等、種々の工業製品の金属表面や、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等の複合材表面に、既に下地塗装が施された下地塗装表面である。
工業製品の下地塗装に一般に用いられる塗料としては、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル等が例示される。
【００３２】
エポキシ樹脂は、表面張力γの値が約３５〜７０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）、ＳＰ値δが約７〜１５（ｃａｌ１／２ｃｍ３／２）となっている。
また、不飽和ポリエステルは、表面張力γの値が３６〜４６（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度、ＳＰ値δが９（ｃａｌ１／２ｃｍ３／２）程度となっている。
【００３３】
なお、上記の通り、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル等の塗料においては、表面張力γの値、ＳＰ値δに幅がある。これは、例えば塗り重ねの塗装を容易化のため、不飽和ポリエステルの表面にはコロナ放電処理などが施され、これにより通常３６（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度である表面張力γの値が、４６（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度まで引き上げられるなどしているためである。
【００３４】
次に、判断工程を実行する。即ち、塗布工程で、下地塗装表面に滴下・噴霧された汚れ検出液は下地塗装表面の状態に応じて形状が変化するため、この形状を目視等によって確認することで、下地塗装表面の状態の確認を行なう。
【００３５】
汚れ検出液の形状変化については、汚れ検出液の表面張力γの値に対して、汚れ検出液が滴下・噴霧された対象物の表面張力γの値の方が高い場合には、汚れ検出液は対象物上で濡れ広がり、一方、汚れ検出液の表面張力γの値に対して対象物の表面張力γの値の方が低い場合には、汚れ検出液は球形となる。
【００３６】
ここで、汚れの代表例としての油汚れは、図１に示したように、表面張力γの値が２５〜３０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度、ＳＰ値δが８程度の範囲に位置している。
【００３７】
このような表面検査方法においては、汚れ検出液の表面張力γの値（メチルエチルケトン７％以上１３％以下の水溶液で約５１〜５４、イソプロピルアルコール６％以上１２％以下の水溶液で約３８〜５２）は、エポキシ樹脂の表面張力γの値（約３５〜７０）や、不飽和ポリエステルの表面張力γの値（約３６〜４６）とおおよそで近い数値となっている。ここで、下地塗装に使用した塗料の成分に応じて、この塗料の表面張力γの値よりも低い値となるように、メチルエチルケトン水溶液の濃度を調整、好ましくは７％以上１３％以下の間で調整することで、塗布工程で下地塗装表面へ滴下・噴霧された際に、下地塗装表面上で汚れ検出液が濡れ拡がることとなる。
【００３８】
同様に、上述のように、イソプロピルアルコール水溶液の濃度を好ましくは６％以上１２％以下の間で調整することで、塗布工程で下地塗装表面へ滴下・噴霧された際に、下地塗装表面上で汚れ検出液が濡れ拡がることとなる。
【００３９】
一方で、メチルエチルケトン７％以上１３％以下の水溶液、イソプロピルアルコール６％以上１２％以下の水溶液よりも、油汚れの表面張力γの値（約２５〜３０）の方が高くなっており、ＳＰ値δ（約８）も油汚れの方が高い。従って、塗布工程で下地塗装表面へ滴下・噴霧された際に、油汚れが付着している場合には、下地塗装表面で汚れ検出液は球形となる。このような汚れ検出液の形状の差異は、図２に示す通りである。
【００４０】
また、下地塗装の塗料のＳＰ値δ（エポキシ樹脂：約７〜１５、不飽和ポリエステル：約９）と、汚れ検出液のＳＰ値δ（メチルエチルケトン７％以上１３％以下の水溶液：２１．５〜２２、イソプロピルアルコール６％以上１２％以下の水溶液：２２〜２３）とは異なっており、従って、汚れ検出液が下地塗装を溶解してしまうことはない。
【００４１】
このように、判断工程において、汚れ検出液の形状の差異、即ち、汚れ検出液が球形となったか、又は濡れ拡がったかについて確認を行うことで、下地塗装表面に油汚れが付着しているか否かを判断できる。
【００４２】
また、工業用の塗料溶剤として一般的に用いられるメチルエチルケトンやイソプロピルアルコールの水溶液を汚れ検出液に用いているため、汚れ検出液を安価に生成できる。さらに、これらは揮発性が高い溶液であるため、汚れ検出液を滴下・噴霧後に除去する必要がなく、作業の手間を低減できる。従って、コストの面で優位である。
【００４３】
本実施形態の表面検査方法によると、上述のように汚れ検出液を、好ましくはメチルエチルケトン７％以上１３％以下の水溶液、又はイソプロピルアルコール６％以上１２％以下の水溶液として、表面張力γの値を規定したことで、判断工程において下地塗装表面の清浄度の検出を精度よく行うことができる。さらに、ＳＰ値δを規定したことで、コストを抑えながら、下地塗装の溶解を防止することもできる。この結果、確実に油汚れを除去して、下地塗装の上に塗料を塗り重ねる際の作業の容易化を図ることが可能となる。
【００４４】
なおここで、下地塗装の塗料と比べ、汚れ検出液の方が、表面張力γの値が完全に低くなっている必要はない。これは、メチルエチルケトン７％以上１３％以下の水溶液、イソプロピルアルコール６％以上１２％以下の水溶液に比べて、油汚れの方が表面張力γの値がかなり低いため、油汚れが付着していない下地塗装表面において、汚れ検出液が完全な球形とならなくとも、油汚れの付着の有無で濡れ拡がり方に差異が生ずるため、油汚れの付着の有無の判断は可能となる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、汚れ検出液は、一つの具体例として、メチルエチルケトン７％以上１３％以下の水溶液、イソプロピルアルコール６％以上１２％以下の水溶液として説明した。しかし、少なくとも対象となる汚れよりも表面張力γの値が高く、下地塗装の塗料よりも表面張力γの値が低く、かつ、対象となる汚れよりもＳＰ値δが高く、下地塗装の塗料とＳＰ値δが異なっていれば、上記表面検査方法によって、下地塗装を溶解してしまうことなく汚れの検出が可能である。このため、汚れ検出液がこのような条件を満たすように、メチルエチルケトン水溶液、又はイソプロピルアルコール水溶液の濃度を調整し、汚れ検出液を生成することができる。
【００４６】
そして特に、上述した下地塗装表面における油汚れについては、表面張力γの値が約２５〜３０（ｄｙｎｅ／ｃｍ）、ＳＰ値δが約８（ｃａｌ１／２ｃｍ３／２）の範囲に集中している。また、下地塗装の塗料に用いられるエポキシ樹脂や不飽和ポリエステルについては、表面張力γの値及びＳＰ値δの値は一点には定まらず、ある程度の範囲を有しているものの、油汚れと比較すると、全体として、表面張力γの値は大きく、またＳＰ値δも大きい。
【００４７】
従って、少なくとも、汚れ検出液の表面張力γの値を２５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）以上とし、ＳＰ値δを８（ｃａｌ１／２ｃｍ３／２）以上とすることで、油汚れの検出が可能となる。よって、このような表面張力γの値、ＳＰ値δを有するようにメチルエチルケトン水溶液、又はイソプロピルアルコール水溶液の濃度を調整し、汚れ検出液を生成しても構わない。具体的には、近似式より算出すると、メチルエチルケトン水溶液は約１００％以下、イソプロピルアルコール水溶液は約３６％以下となる。
【００４８】
またここで、ＦＲＰのような複合材は、金属に比べて大幅に表面張力γの値が小さく、３５〜５５（ｄｙｎｅ／ｃｍ）程度となっている。このため、下地塗装の下層表面をなす材質がＦＲＰ等の複合材料である場合、下地塗装が確実に行なわれずに、下地塗装の塗装不良によって被下地塗装表面が露出してしまうことも想定される。
【００４９】
この点、汚れ検出液は、表面張力γの値が下地塗装の塗料よりも低くなり、油汚れよりも高くなり、かつＦＲＰよりも高くなるように、メチルエチルケトン水溶液、又はイソプロピルアルコール水溶液の濃度を調整することによって、下地塗装の塗装不良が発生している位置で、汚れ検出液が球形となるため、下地塗装表面の清浄度の検出を精度よく行うだけでなく塗装不良の検出も可能となる。そして、このような汚れ検出液の形状の差異は、図３に示す通りである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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