JP2008267858A - Coated film drying behavior measuring method and instrument - Google Patents

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coated film drying behavior measuring method for simultaneously measuring a mass change in drying a coated film formed on a sheet-like base material and a temperature change of a coated film surface, and a measuring instrument used for the measuring method. <P>SOLUTION: An infrared heater of 1.5 to 3.0 μm peak wavelength is used as a heating means. An electronic force balance is used as a mass change measuring means. An infrared radiation thermometer of 8 to 14 μm measurement wavelength is used as a coated film surface temperature measuring means. The radiation thermometer has a minimum measured spot diameter of 1 cm or less and includes a stand for holding a specimen in the air. The stand has a pin receiving member made of silicon rubber or foam silicon rubber and capable of fixing the specimen with a pin. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、シート状の基材上に形成した塗膜を乾燥させる際の質量変化と塗膜表面の温度変化を同時に測定することが可能な塗膜乾燥挙動測定方法及び塗膜乾燥挙動測定装置に関する。   The present invention relates to a coating film drying behavior measuring method and a coating film drying behavior measuring apparatus capable of simultaneously measuring a mass change when drying a coating film formed on a sheet-like substrate and a temperature change of the coating film surface. About.

シート状の基材上に形成させた塗布層を乾燥させる工程は工業的に広く行われている。例えば、各種塗工紙、写真フィルム、印画紙、機能性フィルム、接着シート等がこの工程により製造されている。近年の省エネルギー、省資源化への要望が高まるにつれ、シート状の基材上に塗布層を形成させた機能シートの生産量はより増大している。   The process of drying the coating layer formed on the sheet-like substrate is widely performed industrially. For example, various coated papers, photographic films, photographic papers, functional films, adhesive sheets and the like are manufactured by this process. As demands for energy saving and resource saving in recent years increase, the production amount of functional sheets in which a coating layer is formed on a sheet-like base material is increasing.

シート状の基材上に塗布層を形成させた機能性シートの高品質化と効率的な製造のためには、塗布層の形成過程である乾燥工程での塗膜の挙動を把握することが非常に重要である。この場合、乾燥過程での重要なパラメーターは、加熱温度、塗膜の温度、基材の温度、乾燥の進行度合などが挙げられる。これらのパラメーターは必ずしも乾燥工程を通して一定ではなく、変化することが多いため、これらのパラメーターの乾燥の進行に伴う経時的な変化を把握することは非常に重要である。   In order to improve the quality and efficiently manufacture functional sheets with a coating layer formed on a sheet-like substrate, it is necessary to grasp the behavior of the coating film in the drying process, which is the formation process of the coating layer. Very important. In this case, important parameters in the drying process include heating temperature, coating film temperature, substrate temperature, drying progress, and the like. Since these parameters are not necessarily constant throughout the drying process and often change, it is very important to understand changes over time of these parameters as the drying progresses.

工業的な実際の製造工程は大型の塗布乾燥設備を使用して行われることが多く、これらの大型設備を使用して塗膜の乾燥挙動を観察したり把握したりしようとするのは非常に困難であるか、非効率的である。したがって、より小型の実験的設備で塗膜の乾燥挙動を観察し解析することが求められている。   The actual industrial manufacturing process is often performed using large coating and drying equipment, and it is very difficult to observe and grasp the drying behavior of the coating film using these large equipment. Difficult or inefficient. Therefore, it is required to observe and analyze the drying behavior of the coating film with smaller experimental equipment.

実験的スケールでの塗膜乾燥装置としては、各種小型の乾燥機が市販されている。これらの装置によって、温度や加熱方法、加熱時間、加熱風量等の乾燥条件の影響を検討することが可能である。しかしながら、このような装置での検討では、乾燥条件を変えること自体は可能であるが、その変更に伴って乾燥の進行がどのように変化したかを定量的に評価するのは難しい。特に、乾燥途中での塗膜の状態を把握しようとすれば、乾燥中途で試料を系外に取り出して評価せねばならず非常に労力を要するばかりか、系外に取り出すことによって試料の状態が必ずしも乾燥装置内部での状態と一致しない等の問題があった。   Various small-sized dryers are commercially available as experimental scale coating film drying apparatuses. With these devices, it is possible to examine the influence of drying conditions such as temperature, heating method, heating time, and heating air volume. However, in the examination with such an apparatus, it is possible to change the drying condition itself, but it is difficult to quantitatively evaluate how the progress of the drying has changed with the change. In particular, if it is intended to grasp the state of the coating film during drying, the sample must be taken out of the system and evaluated during the drying process. There was a problem that it did not necessarily match the state inside the drying apparatus.

乾燥の進行をリアルタイムに評価する方法もいくつか考案されている。例えば非特許文献1に示されるように、試料を温風乾燥しその重量変化を天秤で検出する装置が考案されている。あるいは、特許文献1に示すような赤外線加熱を行いながら質量変化を計測する装置もあり、これは赤外線水分計として市販されている。
今駒他、化学工学論文集2003年、29巻、4号、579−581頁 特開平10−267821号公報
Several methods have been devised for evaluating the progress of drying in real time. For example, as shown in Non-Patent Document 1, an apparatus has been devised for drying a sample with hot air and detecting a change in its weight with a balance. Alternatively, there is an apparatus that measures mass change while performing infrared heating as shown in Patent Document 1, which is commercially available as an infrared moisture meter.
Ikoma et al., Chemical Engineering Papers 2003, 29, 4, 579-581 Japanese Patent Laid-Open No. 10-267821

上記非特許文献1に記載された、温風乾燥を行いながら質量変化を計測するという方法は、工業的に広く行われている温風を加熱手段として用いること、乾燥の進行を質量変化としてリアルタイムに計測できるという利点を持つ。しかしながら、温風を受けている試料の質量変化を精密に計測するのは、温風による試料の振動が障害となり困難である。特に、工業的な生産設備と同等の速い風速条件では極めて困難で、誤差の多いデーターしか得られない。非特許文献1ではこのような装置で質量計測をするのは風速0.6m/sec程度が限界だと述べられている。   The method of measuring mass change while performing hot air drying described in Non-Patent Document 1 uses hot air widely used in industry as a heating means, and the progress of drying is real time as mass change. It has the advantage that it can be measured easily. However, it is difficult to accurately measure the mass change of the sample receiving hot air because the vibration of the sample due to the hot air is an obstacle. In particular, it is extremely difficult to obtain data with many errors under high wind speed conditions equivalent to that of industrial production equipment. Non-Patent Document 1 states that the limit of mass measurement with such an apparatus is about 0.6 m / sec.

上記の方法に比べ、特許文献1に示すような赤外線加熱を行いながら質量変化を計測する装置には、風の影響を受けずに乾燥の進行を質量変化として精密に秤量できるという利点がある。しかしながら、特許文献1に示される水分計として市販されている赤外線加熱を行いながら質量変化を計測する装置は試料の温度を測定する機能が備わっておらず、試料とは別に設けた温度センサーの温度を代用的に表示しているだけである。試料の温度変化データーがなければ、赤外線加熱による乾燥による質量変化データーから、工業的により一般的な温風乾燥での乾燥挙動を推定するのは困難である。   Compared with the above method, an apparatus for measuring a mass change while performing infrared heating as shown in Patent Document 1 has an advantage that the progress of drying can be accurately measured as a mass change without being influenced by wind. However, the apparatus for measuring mass change while performing infrared heating that is commercially available as a moisture meter shown in Patent Document 1 does not have a function of measuring the temperature of the sample, and the temperature of the temperature sensor provided separately from the sample Is simply displayed instead. Without the temperature change data of the sample, it is difficult to estimate the drying behavior in warm air drying which is more general industrially from the mass change data due to drying by infrared heating.

このような水分計が、試料の温度を測定する機能を備えていないのは、質量測定に影響を与えず、試料温度を測定するのが技術的に困難であったことによる。熱電対や白金温度センサー等の接触式温度検出器を試料に接触させて測定すればこれら検出器への接続ケーブルが精密な質量変化測定を妨げる。また、接触式温度検出器を使用する場合は、表面へのセンサーの密着が不可欠であるが、質量測定と、塗膜の乾燥に影響を与えずに未乾燥の塗膜に対して十分な密着を実現する方法は実質的に存在しない。
The reason why such a moisture meter does not have the function of measuring the temperature of the sample is that it does not affect the mass measurement and it is technically difficult to measure the sample temperature. If a contact-type temperature detector such as a thermocouple or a platinum temperature sensor is measured in contact with the sample, the connection cable to these detectors prevents accurate mass change measurement. In addition, when using a contact-type temperature sensor, the sensor must be closely attached to the surface, but sufficient adhesion to the wet coating without affecting the mass measurement and drying of the coating. There is virtually no way to achieve this.

これに対して、非接触式の温度センサー、例えば赤外線放射温度計で試料の温度を測定する場合は質量測定には支障を及ぼさないが、加熱装置である赤外線源からの赤外光が、反射光、迷光となって放射温度計に入射し温度測定を妨げる為、この方法も困難であった。   On the other hand, when measuring the temperature of a sample with a non-contact temperature sensor, for example, an infrared radiation thermometer, it does not interfere with mass measurement, but infrared light from an infrared source as a heating device is reflected. This method is also difficult because light and stray light enter the radiation thermometer and interfere with temperature measurement.

また、上記赤外線放射温度計の検出器等の非接触式の温度センサーは通常60℃以下に保つ必要がある。そのためには、検出器を高温の試料から離して設置するか、検出器を冷却する必要がある。検出器を試料から離して設置した場合、通常、放射温度計は測定対象物からの距離が長くなるにつれより広い範囲(視野)の温度を測定する。したがって、例えば放射温度計を試料から15cm程度離して設置した場合、直径約5cm程度の範囲を測定することになり、試料と放射温度計の間に位置する風防を上記測定視野以上の範囲で切り欠かなければならない。風防をこのように大きく切り欠いた場合、風防としての機能が損なわれ、質量測定に支障が出るばかりか、試料の温度分布にも影響を与えることになり好ましくない。また、検出器を冷却することにより、検出器を風防内あるいは風防直近に設置した場合は、検出器冷却のためにコストがかかるばかりか、試料近くに冷却物体があることにより、試料が影響を受ける恐れがある。   Further, a non-contact temperature sensor such as a detector of the infrared radiation thermometer is usually required to be kept at 60 ° C. or lower. For this purpose, it is necessary to install the detector away from the hot sample or cool the detector. When the detector is installed away from the sample, the radiation thermometer usually measures a wider range (field of view) of temperature as the distance from the measurement object becomes longer. Therefore, for example, when the radiation thermometer is installed about 15 cm away from the sample, a range of about 5 cm in diameter is measured, and the windshield positioned between the sample and the radiation thermometer is cut in the range beyond the measurement visual field. It must be lacking. When the windshield is notched in such a large size, the function as a windshield is impaired, which not only hinders mass measurement but also affects the temperature distribution of the sample. In addition, if the detector is installed in the windshield or close to the windshield by cooling the detector, it is not only costly to cool the detector, but also because there is a cooling object near the sample, the sample has an effect. There is a risk of receiving.

他に、試料からの放射赤外光をミラーや光ファイバー等により導光し、熱の影響を受けない場所に設置した放射温度計に導く方法も考えられるが、ミラー表面には試料からの蒸発水分が結露し、測定を妨げる。また室温〜100℃程度の試料からの放射赤外光は光ファイバー中で大きく減衰するためにこの方式での実用化はむずかしい。これらの理由により、放射温度計による試料温度計測と質量変化を同時に行う装置は考案されてはいるが実用化、市販されてはいない。   Another possible method is to guide the infrared radiation from the sample with a mirror or optical fiber and guide it to a radiation thermometer installed in a place where it is not affected by heat. Will condense and interfere with the measurement. Moreover, since the infrared radiation from a sample at room temperature to 100 ° C. is greatly attenuated in the optical fiber, it is difficult to put it to practical use in this system. For these reasons, an apparatus for simultaneously measuring the sample temperature by a radiation thermometer and changing the mass has been devised, but has not been put into practical use or marketed.

また、市販の水分計は本来、塊状の固形物の水分を測定するために開発されたものであり、シート状の基材に塗布した塗工液膜の乾燥挙動を測定するための装置ではない。そのため、これら水分計は金属製の試料皿に試料をいれ、加熱しながら質量測定を行うようになっている。シート状の基材に塗工液を塗布した試料を試料皿にセットして赤外線加熱すると塗膜面は急速に加熱されるのに対して、金属製の試料皿に接している基材裏面の温度は相対的に低くなる。これは、両面加熱により基材側も温度上昇することが多い工業的なプロセスでの乾燥と状態が乖離することになり望ましくない。   In addition, a commercially available moisture meter was originally developed to measure the moisture content of a massive solid material, and is not a device for measuring the drying behavior of a coating liquid film applied to a sheet-like substrate. . Therefore, these moisture meters place a sample in a metal sample pan and perform mass measurement while heating. When the sample with the coating solution applied to the sheet-like substrate is set on the sample pan and heated by infrared rays, the coating surface is heated rapidly, whereas the back surface of the substrate in contact with the metal sample pan is heated. The temperature is relatively low. This is not desirable because drying and the state in an industrial process in which the temperature on the base material side often increases due to double-sided heating will be different.

基材側が冷えたままで、実際の工業プロセスと同じような乾燥時間で同程度の乾燥を得ようとした場合には加熱過多となり、表面が焦げる等の障害を生じる。特に市販の水分計は赤外線源として、遠赤外線源であるセラミックヒーターを用いている場合が多い。遠赤外線は吸収効率が高いために試料表面で強く吸収されて表面を焦がすことが多い。   If the substrate side is kept cold and an attempt is made to obtain the same degree of drying in the same drying time as in an actual industrial process, the heating becomes excessive, and the surface is burnt. In particular, commercially available moisture meters often use a ceramic heater, which is a far infrared source, as the infrared source. Since far-infrared rays have high absorption efficiency, they are strongly absorbed on the sample surface and often scorch the surface.

さらにまた、これら市販の水分計は液状、あるいは塊状の試料を試料皿に置くことしか考慮されておらず、乾燥能力が過大であり、シート状の基材上に形成した塗膜試料では、焦げたりすることが多い。これら市販の装置は特に試料保持具を備えていない。このような装置でシート状の基材上に塗膜を形成させた試料を加熱乾燥させると、試料がカールして乾燥が不均一に進行するばかりか、試料皿以外の部分に接触して質量変化測定を妨げたり、加熱装置に接触して発火する危険があった。   Furthermore, these commercially available moisture meters are only considered to place a liquid or lump sample on a sample pan, have an excessive drying capacity, and are not suitable for a coating film sample formed on a sheet-like substrate. Often. These commercially available devices are not particularly equipped with a sample holder. When a sample with a coating film formed on a sheet-like substrate is heated and dried with such an apparatus, the sample curls and the drying proceeds non-uniformly. There was a risk of igniting the change measurement or in contact with the heating device.

すなわち、塗膜の乾燥挙動を精密に測定する小型の手段及び装置は、実質上存在していなかった。   That is, there has been practically no small means and apparatus for accurately measuring the drying behavior of the coating film.

本発明は前記事情を鑑みてなされたものであり、従来技術の有する前記問題点を解決し、シート状の基材上に形成した塗膜を乾燥させる際の質量変化と、塗膜表面の温度変化を同時に測定することが可能な塗膜乾燥挙動測定方法及びその測定方法に用いられる測定装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, solves the above-described problems of the prior art, changes in mass when drying a coating film formed on a sheet-like substrate, and the temperature of the coating film surface It is an object of the present invention to provide a coating film drying behavior measuring method capable of simultaneously measuring changes and a measuring apparatus used in the measuring method.

本発明者は、シート状の基材上に形成した塗膜の乾燥挙動を考察するための手段として、シート状の基材上に形成した塗膜を乾燥させる際の質量変化と、塗膜表面の温度変化を同時に測定することが可能な塗膜乾燥挙動測定方法について検討した結果、以下の塗膜乾燥挙動測定方法及び塗膜乾燥挙動測定装置を発明した。   As a means for considering the drying behavior of the coating film formed on the sheet-like base material, the present inventor changed the mass when drying the coating film formed on the sheet-like base material, and the coating film surface. As a result of investigating a method for measuring the drying behavior of a coating film capable of simultaneously measuring the temperature change of the coating film, the inventors have invented the following coating film drying behavior measuring method and coating film drying behavior measuring apparatus.

本発明は以下に示す各技術を基礎とするものである。
[1]シート状の基材上に形成した塗膜を乾燥させる際の質量変化と、塗膜表面の温度変化を同時に測定することが可能な塗膜乾燥挙動測定方法であって、加熱手段としてピーク波長が1.5〜3.0μmの赤外線加熱装置を用い、質量変化測定手段として電子天秤を用い、塗膜表面温度測定手段として測定波長が8〜14μmである赤外線放射温度計を用いることを特徴とする塗膜乾燥挙動測定方法。
[2]前記[1]記載の塗膜乾燥挙動測定方法に用いられる装置であって、ピーク波長が1.5〜3.0μmの赤外線加熱装置と、電子天秤と、測定波長が8〜14μmである赤外線放射温度計を備えることを特徴とする塗膜乾燥挙動測定装置。
[3]前記赤外線放射温度計の最小測定スポット径が1cm以下であることを特徴とする[2]記載の塗膜乾燥挙動測定装置。
[4]試料を空中に保持する架台を備えることを特徴とする[2]又は[3]記載の塗膜乾燥挙動測定装置。
[5]試料を空中に保持する架台が、試料をピン止め固定することが可能なシリコンゴムまたは発泡シリコンゴムからなるピン受容部材を備えることを特徴とする[2]〜[4]記載の塗膜乾燥挙動測定装置。
The present invention is based on the following technologies.
[1] A coating film drying behavior measuring method capable of simultaneously measuring a mass change when drying a coating film formed on a sheet-like substrate and a temperature change of the coating film surface, as a heating means Using an infrared heating apparatus having a peak wavelength of 1.5 to 3.0 μm, using an electronic balance as a mass change measuring means, and using an infrared radiation thermometer having a measurement wavelength of 8 to 14 μm as a coating surface temperature measuring means. Characteristic coating film drying behavior measurement method.
[2] An apparatus used in the coating film drying behavior measuring method according to [1], wherein an infrared heating apparatus having a peak wavelength of 1.5 to 3.0 μm, an electronic balance, and a measuring wavelength of 8 to 14 μm. A coating film drying behavior measuring apparatus comprising an infrared radiation thermometer.
[3] The coating film drying behavior measuring apparatus according to [2], wherein a minimum measurement spot diameter of the infrared radiation thermometer is 1 cm or less.
[4] The coating film drying behavior measuring apparatus according to [2] or [3], further comprising a gantry for holding the sample in the air.
[5] The coating according to [2] to [4], wherein the gantry for holding the sample in the air includes a pin receiving member made of silicon rubber or foamed silicon rubber capable of pinning and fixing the sample. Membrane drying behavior measurement device.

本発明の塗膜乾燥挙動測定方法及び塗膜乾燥挙動測定装置によれば、塗膜を形成させたシート状の試料を空中に保持し、これを乾燥させる際の質量変化と、塗膜表面の温度変化を同時に測定できる。   According to the coating film drying behavior measuring method and the coating film drying behavior measuring apparatus of the present invention, the sheet-like sample on which the coating film is formed is held in the air, and the mass change when the coating is dried, Temperature changes can be measured simultaneously.

本発明の塗膜乾燥挙動測定装置の一実施形態を例にとって説明する。   One embodiment of the coating film drying behavior measuring apparatus of the present invention will be described as an example.

図1に本実施形態の塗膜乾燥挙動測定装置10(以下、測定装置10と略す)を示す。この測定装置は、試料1の質量を測定するための風防11a、試料皿11b、質量測定装置11cからなる電子天秤11と、試料を加熱するための近〜中赤外線ヒーター12a、赤外線反射板12b、減光板12c、試料の表面温度を非接触で測定する放射温度計13a、赤外窓13b、試料を空中に浮かした状態で保持するための固定ピン14a、架台14bを具備するものである。   FIG. 1 shows a coating film drying behavior measuring apparatus 10 (hereinafter, abbreviated as measuring apparatus 10) of the present embodiment. This measuring device includes a windshield 11a for measuring the mass of the sample 1, a sample pan 11b, an electronic balance 11 comprising a mass measuring device 11c, a near to mid-infrared heater 12a for heating the sample, an infrared reflector 12b, The light reducing plate 12c, a radiation thermometer 13a for measuring the surface temperature of the sample in a non-contact manner, an infrared window 13b, a fixing pin 14a for holding the sample in the air, and a gantry 14b are provided.

試料1は図2に示すように基材シート1a上に塗膜1bを形成したものである。塗膜1bを形成させる方法は特に限定されず、印刷、塗布、含浸、転写等任意の方法を用いることができる。基材シート1a及び塗膜1bを構成する材料は任意に選ぶことができる。基材シート1a及び塗膜1bの厚みはそれぞれ任意に設定することができる。   As shown in FIG. 2, the sample 1 has a coating film 1b formed on a substrate sheet 1a. The method for forming the coating film 1b is not particularly limited, and any method such as printing, coating, impregnation, or transfer can be used. The material which comprises the base material sheet 1a and the coating film 1b can be chosen arbitrarily. The thickness of the base sheet 1a and the coating film 1b can be set arbitrarily.

試料1の質量変化を測定する電子天秤11の質量測定装置11cの測定精度は試料の大きさ、塗膜の質量変化量にもよるが10mg以下であることが好ましく、1mg以下であることがより好ましい。精度が悪いと薄い塗膜の質量変化を精度良く測定できない。秤量(測定できる最大の質量)は10g以上であることが望ましく、100g以上であることがより好ましい。秤量が小さいと試料量を少なくしなければならず、誤差が大きくなる。また、試料架台14c等、試料以外で質量測定装置上に載っている部材を必要以上に軽量化しなければならず、強度が不足して試料を適切に保持できなくなる。   The measurement accuracy of the mass measuring device 11c of the electronic balance 11 for measuring the mass change of the sample 1 is preferably 10 mg or less, more preferably 1 mg or less, although it depends on the size of the sample and the mass change amount of the coating film. preferable. If the accuracy is poor, the mass change of a thin coating film cannot be measured accurately. The weighing (maximum mass that can be measured) is preferably 10 g or more, and more preferably 100 g or more. If the weighing is small, the sample amount must be reduced, and the error becomes large. Further, members other than the sample, such as the sample mount 14c, which are mounted on the mass measuring device must be lighter than necessary, and the strength is insufficient, so that the sample cannot be properly held.

質量測定装置11cは通常の電子天秤で用いられる質量検出方式を用いたものでよい。加熱の影響により変動を受けにくいものが好適である。試料皿と質量測定部の間に放熱板、断熱材、遮蔽板等を設けて熱の影響を少なくすることが好ましい。また、測定中に随時0点補正と、質量校正を行う機構を備えていてもよい。   The mass measuring device 11c may use a mass detection method used in an ordinary electronic balance. Those which are not easily affected by the influence of heating are preferred. It is preferable to provide a heat radiating plate, a heat insulating material, a shielding plate or the like between the sample pan and the mass measuring unit to reduce the influence of heat. Further, a mechanism for performing zero point correction and mass calibration at any time during measurement may be provided.

質量測定部での質量測定結果は、質量測定装置11cにあるいは別に設けた質量表示部に表示される。また、通信によって外部機器、例えばパーソナルコンピューター等に送信するようになっていてもよい。特に質量測定部が一定時間間隔で質量を測定し、出力を時刻とともに出力する機能を持っていると便利である。   The mass measurement result in the mass measuring unit is displayed on the mass measuring device 11c or on a mass display unit provided separately. Further, it may be transmitted to an external device such as a personal computer by communication. In particular, it is convenient if the mass measuring unit has a function of measuring mass at regular time intervals and outputting the output together with the time.

試料皿は耐熱性があり、加熱によって質量変化が少ないものが好ましい。また試料皿は化学的に安定で、静電気や磁気を帯びにくいものが好適である。例えば、金属、セラミック、ガラス等を用いることができる。特に、軽量であることからアルミ及びその合金、化学的安定性からはステンレスが好適に用いられる。試料皿の大きさは試料より大きいことが望ましい。小さいと試料から塗料が落ちた場合、質量測定装置11cが影響を受ける恐れがある。試料皿11bは、後述の試料架台14cと一体であっても別部品であってもよい。試料皿11bに、後述の試料架台14cと同等の試料を保持する機能を持たせることにより試料架台と兼用とし、独立した試料架台を省略してもよい。   The sample pan is preferably heat resistant and has little mass change upon heating. A sample dish that is chemically stable and hardly static or magnetized is suitable. For example, metal, ceramic, glass, or the like can be used. In particular, aluminum and its alloys are preferred because of its light weight, and stainless steel is preferred for its chemical stability. The sample pan is preferably larger than the sample. If it is smaller, if the paint falls from the sample, the mass measuring device 11c may be affected. The sample pan 11b may be integrated with a sample mount 14c described later or may be a separate part. By providing the sample tray 11b with a function of holding a sample equivalent to the later-described sample mount 14c, the sample tray 11b may also be used as a sample mount, and an independent sample mount may be omitted.

風防は周囲からの風により、試料が振動し質量測定値に影響するのを防止するだけでなく、試料や加熱装置、装置構成部材の加熱によって生じた気流を安定化させる役割をもつ。風防は反射材と一体であっても別部品であってもよい。風防には下部に吸気孔、上部に排気孔が設けられていることが望ましい。風防11aには内部の試料状態を観察するための窓が設けられていると便利である。風防11aは一重でも2重以上の構造となっていてもよい。多重構造の場合、内部には金属等の耐熱材料、外部にはプラスチック等の易成型材料を用いることができる。風防は試料をセットする際に開閉できることが必要である。   The windshield not only prevents the sample from vibrating and affects the mass measurement value due to the wind from the surroundings, but also has a role of stabilizing the airflow generated by heating the sample, the heating device, and the device constituent members. The windshield may be integral with the reflective material or may be a separate part. The windshield preferably has an intake hole at the bottom and an exhaust hole at the top. It is convenient if the windshield 11a is provided with a window for observing the internal sample state. The windshield 11a may have a single structure or a double structure. In the case of a multiple structure, a heat-resistant material such as metal can be used inside, and an easily moldable material such as plastic can be used outside. The windshield needs to be able to open and close when setting the sample.

架台14cは試料の裏面を装置構成部材に実質的に接触させることなく実質的に浮かせて保持するために必要である。また、加熱により試料が変形し装置構成部材に接触して質量変化測定を妨げたり、試料が加熱源に接触して焦げたりするのを防止する。架台14cは架台本体と、試料保持部から構成される。架台本体は試料保持部を適切な位置に維持する構造的強度をもつ。架台本体は耐熱性があり、加熱によって質量変化が少ないものが好ましい。また架台本体は化学的に安定で、静電気や磁化を帯びにくいものが好適である。例えば、金属、セラミック、ガラス、耐熱性プラスチック等を用いることができる。特に、軽量であることからアルミまたはその合金が好適に用いられる。架台本体は必要強度を満たす限りにおいて、軽量化されていることがのぞましい。軽量化の観点からはアルミ板をパターン状に打ち抜いて孔を穿ったパンチングプレート等が好適である。架台の大きさは測定試料を展開保持するのに充分な大きさがあり、なおかつ試料皿の大きさより小さいことが必要である。架台は、前述の試料皿と一体であっても別部品であってもよい。架台に、前述の試料皿の機能を兼ね備えさせることにより試料皿と兼用とし、独立した試料皿を省略してもよい。   The gantry 14c is necessary for holding the back surface of the sample substantially floating without substantially contacting the apparatus constituent member. In addition, the sample is prevented from being deformed by heating and coming into contact with the apparatus constituent members to prevent mass change measurement, or from being burnt by contacting the sample with the heating source. The gantry 14c includes a gantry body and a sample holder. The gantry body has a structural strength to maintain the sample holder in an appropriate position. It is preferable that the gantry body is heat resistant and has little mass change due to heating. Further, it is preferable that the gantry body is chemically stable and hardly has static electricity or magnetization. For example, metal, ceramic, glass, heat-resistant plastic, etc. can be used. In particular, aluminum or an alloy thereof is preferably used because of its light weight. It is desirable that the gantry body is reduced in weight as long as it meets the required strength. From the viewpoint of weight reduction, a punching plate or the like in which an aluminum plate is punched into a pattern and has holes is preferable. The size of the gantry needs to be large enough to unfold and hold the measurement sample and be smaller than the size of the sample pan. The gantry may be integrated with the above-described sample pan or may be a separate part. By providing the gantry with the function of the above-described sample plate, the sample plate may also be used, and an independent sample plate may be omitted.

架台14cの試料保持部は、試料裏面を実質的に本装置測定部材に接触することがないように保ちながら試料を懸架保持する機能をもつ。すなわち試料の乾燥進行や、表面温度測定に影響を及ぼさないように必要最小限の接触によって試料を保持する機能をもつということである。   The sample holder of the gantry 14c has a function of suspending and holding the sample while keeping the back surface of the sample substantially not in contact with the measurement member of the apparatus. That is, it has a function of holding the sample by the minimum necessary contact so as not to affect the progress of drying of the sample and the measurement of the surface temperature.

試料保持部において、試料を懸架保持する方法は、挟み込み保持、接着保持、粘着保持、ねじ止め保持、ピン止め保持、引っ掛け保持等があげられる。短時間で着脱できる点、試料への接触面積が最小限である点からピン止め保持が好適である。ピン止め保持は試料をピンで刺して固定・保持するものである。したがってピンの先端は鋭利であることがのぞましい。ピンの形状、材質は特に限定されないが、強度や、熱による影響が少ない点から金属製のピンが好適である。ピンの形状としては抜き差しが容易である点から、画鋲状あるいは虫ピン状が好適である。ピンの太さは特に限定されないが、細すぎると強度が不足し、太すぎると試料を刺せないため、直径0.1〜2mmが好適である。ピンの長さはピン先が後述のピン受容部材14bに充分に保持される長さがある必要がある。一般には3〜40mmが好適である。短すぎるとピンが不用意に外れることがあり、長すぎると装置に接触するため不適である。   Examples of methods for holding the sample in a suspended manner in the sample holding unit include pinching holding, adhesion holding, adhesive holding, screwing holding, pinning holding, and hooking holding. Pin holding is preferable because it can be attached and detached in a short time and the area of contact with the sample is minimal. Pinning and holding is to fix and hold the sample with a pin. Therefore, it is desirable that the tip of the pin is sharp. The shape and material of the pin are not particularly limited, but a metal pin is preferable in terms of strength and less influence by heat. The pin shape is preferably a thumbtack shape or an insect pin shape since it can be easily inserted and removed. The thickness of the pin is not particularly limited, but if it is too thin, the strength is insufficient, and if it is too thick, the sample cannot be stabbed. The length of the pin needs to be long enough to hold the pin tip to a pin receiving member 14b described later. Generally, 3 to 40 mm is preferable. If it is too short, the pin may come off carelessly, and if it is too long, it will be inadequate because it will contact the device.

試料を懸架保持する方法としてピン止めを選択した場合、試料保持部はピンとピン受容部材から構成される。ピン受容部材は試料を突き抜けたピン先端部を保持する機能を持っていることが必要である。ピンを保持する方法としては突き刺され保持、挟み込み保持、接着保持、粘着保持、磁力保持等があげられる。構造の簡便さから、ゴム状の弾性体による突き刺され保持が好ましい。   When pinning is selected as a method for suspending and holding the sample, the sample holding part is constituted by a pin and a pin receiving member. The pin receiving member needs to have a function of holding the tip of the pin that has penetrated the sample. Examples of the method for holding the pin include stab holding, pinching holding, adhesion holding, adhesion holding, and magnetic force holding. In view of the simplicity of the structure, piercing and holding with a rubber-like elastic body is preferable.

ピンを突き刺され保持するゴム状の弾性体としては、各種天然ゴム、合成ゴム等を用いることができる。特に、耐熱性と白色である点からシリコンゴムが好ましい。また、架台を軽量化する点から発泡ゴムが好ましい。したがって白色の発泡シリコンゴムは非常に好適である。   Various natural rubbers, synthetic rubbers, and the like can be used as the rubber-like elastic body that pierces and holds the pins. In particular, silicon rubber is preferable from the viewpoint of heat resistance and whiteness. Also, foamed rubber is preferable from the viewpoint of reducing the weight of the gantry. Therefore, white foamed silicone rubber is very suitable.

ピン受容部材の(ピンを刺す方向の)長さはピンが不用意に抜けることがない程度のピン保持力を保持する突き刺し長さがあればよい。適切な突き刺し長さはピンの素材、ピンの太さ、ピン先形状等によって異なるが、一般には3〜20mm程度である。ピン受容部材の太さ(ピンと直交する方向の長さ)は、ピンを刺しやすいだけの大きさがあればよく特に限定されないが、一般には3〜20mmである。   The length of the pin receiving member (in the direction of piercing the pin) may be a piercing length that holds the pin holding force to such an extent that the pin does not accidentally come off. The appropriate piercing length varies depending on the material of the pin, the thickness of the pin, the shape of the pin tip, etc., but is generally about 3 to 20 mm. The thickness of the pin receiving member (the length in the direction orthogonal to the pin) is not particularly limited as long as it is large enough to stab the pin, but is generally 3 to 20 mm.

架台の試料保持部の個数は1個以上あればよく特に限定されないが、試料が四角形の場合は試料各頂点を保持できるように4個程度が好ましい。少なすぎると試料のカールを生じたり、試料の熱による変形により保持がはずれ適切な懸架保持ができなくなったりすることがある。多すぎると架台の質量が重くなる。   The number of sample holders on the gantry is not particularly limited as long as it is one or more. However, when the sample is a square, about four are preferable so that each sample vertex can be held. If the amount is too small, the sample may be curled or the sample may be deformed due to heat and the sample may not be held properly. If it is too much, the mass of the mount will become heavy.

本装置の加熱熱源には赤外線ヒーターを用いる。赤外線ヒーターとしては種々の形状、方式のものが市販されているが、試料の温度測定にもちいる放射温度計の測定波長に重ならないために、放射波長の主成分が0.8〜4μmの所謂近〜中赤外線ヒーターである必要がある。   An infrared heater is used as the heating heat source of this apparatus. Infrared heaters of various shapes and methods are commercially available, but the so-called infrared wavelength has a main component of the emission wavelength of 0.8 to 4 μm so as not to overlap with the measurement wavelength of the radiation thermometer used for measuring the temperature of the sample. Must be a near to mid-infrared heater.

本装置に用いる放射波長の主成分が0.8〜4μmの近〜中赤外線ヒーターとしては、ピーク波長が1.5〜3.0μmである管状の石英ガラス管内にタングステン等の抵抗発熱線と不活性ガスあるいは、不活性ガスと微量のハロゲンガスを封入した、ハロゲンヒーター、ハロゲンランプ、石英ヒーター、クォーツヒータ等と呼ばれる管状赤外線ヒーターが好適である。これらの管状赤外線ヒーターは赤外線電球やキセノンランプ等にくらべ装置を大幅に小型化することができる。また、赤外線電球や、キセノンランプに比べ可視光領域の放射が少ないため試料の色による加熱の違いを生じない利点を持つ。   The near-to-medium infrared heater having a main component of the radiation wavelength used in this apparatus is 0.8 to 4 μm, and a resistance heating line such as tungsten is not present in a tubular quartz glass tube having a peak wavelength of 1.5 to 3.0 μm. A tubular infrared heater called a halogen heater, a halogen lamp, a quartz heater, a quartz heater, or the like in which an active gas or an inert gas and a small amount of halogen gas are enclosed is preferable. These tubular infrared heaters can greatly reduce the size of the device compared to infrared bulbs and xenon lamps. In addition, since there is less radiation in the visible light region than infrared bulbs and xenon lamps, there is an advantage that there is no difference in heating due to the color of the sample.

赤外線ヒーターとしてセラミックヒーター等の波長4μm以降〜1mm程度の遠赤外線を主成分として放射するタイプのヒーターは、放射波長が放射温度計の測定波長と重なるので温度測定に支障をきたすため本装置には不適である。またこれらの遠赤外線は非常に吸収効率が高く試料表面近傍が局所的に熱せられる形になり、薄い塗膜試料の場合焦げることがある。   As an infrared heater, such as a ceramic heater that radiates far infrared rays with a wavelength of 4 μm or more to about 1 mm as a main component, the radiation wavelength overlaps with the measurement wavelength of the radiation thermometer, and this device has a problem in temperature measurement. Unsuitable. In addition, these far infrared rays have very high absorption efficiency, and the vicinity of the sample surface is locally heated, and may be burned in the case of a thin coating film sample.

本装置に用いる赤外線ヒーターは直管状のものを複数本、あるいはU字曲管状のものを用いると試料中心部上に放射温度計の為の視野を確保できるので好適である。   It is preferable to use a plurality of straight tube heaters or U-curved tube heaters for this apparatus because a visual field for a radiation thermometer can be secured on the center of the sample.

赤外線ヒーターは風防内部に固定保持してもよく、あるいは専用の部材で保持してもよい。赤外線ヒーターの保持部分は赤外線ヒーターからの熱に耐え得る構造と材料であることが必要である。   The infrared heater may be fixedly held inside the windshield or may be held by a dedicated member. The holding portion of the infrared heater needs to be a structure and material that can withstand the heat from the infrared heater.

赤外線ヒーターの出力制御即ち、温度調節機構は通常の温調装置を用いることができる。ただし、電圧制御によって温度調節を行うと光源温度の変化により放射される赤外線の波長が一定でなくなってしまうため、デューティ比制御(ON−OFFの時間比率を変える方式)が好適である。デューティ比制御の制御サイクルタイムは0.1〜10秒程度が好適である。長すぎると試料の温度が安定せず、短すぎると制御素子の寿命が短くなる。   A normal temperature control device can be used for the output control of the infrared heater, that is, the temperature adjustment mechanism. However, if the temperature is adjusted by voltage control, the wavelength of the infrared ray radiated is not constant due to a change in the light source temperature, and therefore, duty ratio control (a method for changing the ON-OFF time ratio) is suitable. The control cycle time for duty ratio control is preferably about 0.1 to 10 seconds. If it is too long, the temperature of the sample will not be stable, and if it is too short, the life of the control element will be shortened.

上記赤外線の出力制御は任意の一定の出力値としても良く、また必要に応じて放射温度計で測定した試料表面温度、あるいは試料表面近傍に設置した参照用温度センサー等の温度によりフィードバック制御等を行ってもよい。   The infrared output control may be an arbitrary constant output value, and if necessary, feedback control is performed according to the sample surface temperature measured by a radiation thermometer or the temperature of a reference temperature sensor installed near the sample surface. You may go.

赤外線ヒーターからの放射を均一にかつ効率的に試料に入射させるため、反射板を風防内部に設けることが好ましい。反射板の素材は赤外線を効率よく反射するものであれば良く特に限定されないが、赤外線の放射率が低い材料の方が放射温度計による試料温度測定に及ぼす影響が少ない。従って、金属、あるいは金属ミラーが好適に用いられる。反射板は風防と一体、あるいは兼用であっても、別部品であってもよい。また、赤外線ヒーターの管の一部を蒸着膜等によって反射効果をもたせることにより赤外線ヒーターと一体にしてもよい。   In order to make the radiation from the infrared heater enter the sample uniformly and efficiently, it is preferable to provide a reflector in the windshield. The material of the reflecting plate is not particularly limited as long as it efficiently reflects infrared rays, but a material having a lower infrared emissivity has less influence on the sample temperature measurement by the radiation thermometer. Therefore, a metal or a metal mirror is preferably used. The reflector may be integrated with the windshield, or may be a separate part. Further, a part of the tube of the infrared heater may be integrated with the infrared heater by giving a reflection effect by a vapor deposition film or the like.

赤外線ヒーターと試料との距離は1cm〜30cmが好適である。近すぎると試料の加熱が不均一になったり、試料が焦げたり場合がある。遠すぎると加熱の効率が落ちるだけでなく装置が必要以上に大きくなる。   The distance between the infrared heater and the sample is preferably 1 cm to 30 cm. If it is too close, heating of the sample may become uneven or the sample may burn. If it is too far, not only will the efficiency of heating be reduced, but the apparatus will be larger than necessary.

必要に応じて赤外線ヒーターと試料の間に減光板を設置し、加熱強度を調整してもよい。減光板としては金属板に一定の間隔で孔の開いたパンチングメタルや、耐熱性のメッシュ(網)、ガラス板等を用いることができる。   If necessary, a dimming plate may be installed between the infrared heater and the sample to adjust the heating intensity. As the light reducing plate, a punching metal having a hole in the metal plate at a predetermined interval, a heat-resistant mesh (net), a glass plate, or the like can be used.

<放射温度計>
試料表面の温度測定は、非接触の表面温度計で行う必要がある。接触式の温度計では、サンプルの状態や、質量変化測定に影響を与えずに温度測定を行うことは不可能である。非接触式表面温度計は一般に放射温度計として市販されている。放射温度計は、物体はその温度に応じたエネルギーを赤外線として照射するという原理に基づくもので、物体から放射された赤外線を集光し赤外線センサーで測定し、物体の放射率や機器の固有定数で補正した後、被測定物体の温度として表示するものである。種々の測定波長領域の放射温度計が市販されているが、本装置には空気中の水分や炭酸ガスの影響を受けにくく、本装置の赤外線加熱源の波長と重なることがない、波長領域8〜14μmの赤外線を検知する赤外線放射温度計が望ましい。
<Radiation thermometer>
The sample surface temperature must be measured with a non-contact surface thermometer. With a contact-type thermometer, it is impossible to measure temperature without affecting the sample state or mass change measurement. Non-contact surface thermometers are generally marketed as radiation thermometers. A radiation thermometer is based on the principle that an object emits energy corresponding to its temperature as infrared rays, and the infrared rays emitted from the object are collected and measured by an infrared sensor. After the correction, the temperature of the object to be measured is displayed. Although radiation thermometers in various measurement wavelength regions are commercially available, this device is not easily affected by moisture or carbon dioxide in the air, and does not overlap with the wavelength of the infrared heating source of this device. An infrared radiation thermometer that detects infrared rays of ˜14 μm is desirable.

放射温度計によって測定された試料表面温度は、放射温度計の温度表示部に表示させるようにし、それを記録してもよい。あるいは、電圧または電流信号としてデーターロガー等の記録機器で記録しても良い。また、通信により外部機器へと送信し、外部機器たとえばパーソナルコンピューターに記録するようにすると便利である。   The sample surface temperature measured by the radiation thermometer may be displayed on the temperature display section of the radiation thermometer and recorded. Alternatively, it may be recorded as a voltage or current signal by a recording device such as a data logger. Further, it is convenient to transmit to an external device by communication and record in an external device such as a personal computer.

放射温度計の設置位置は、放射温度計が熱の影響を受けない場所でなければならない。通常、放射温度計の使用可能周囲温度は60℃以下であるので、試料を加熱中であっても、60℃を超えない場所に設置しなければならない。ただし、放射温度計またはその周囲を冷却する場合はこの限りではない。放射温度計は通常、試料中央直上の風防外に設置する。風防には放射温度計の為の視野確保の為の孔を設ける。但し、この孔からの熱風が直接当たることを避けるために、冷風を横から当てて熱風を逸らすのは有効な手段である。また熱風を避けるために試料中央直上を避けて設置し、斜めから試料表面を測定することも可能である。ただし、斜めから測定する場合には装置構成部材が放射温度計の測定視野をさえぎらないように広めに視野を確保する必要がある。また、斜めに設置する場合は、試料以外の物体からの放射光が試料表面で反射して放射温度計に入射し、測定値に影響を及ぼすことが無いようにする必要がある。   The installation position of the radiation thermometer must be a place where the radiation thermometer is not affected by heat. Usually, since the usable ambient temperature of the radiation thermometer is 60 ° C. or less, the sample must be installed in a place not exceeding 60 ° C. even when the sample is being heated. However, this does not apply when cooling the radiation thermometer or its surroundings. A radiation thermometer is usually installed outside the draft shield just above the center of the sample. The draft shield is provided with a hole for securing a visual field for the radiation thermometer. However, in order to avoid the direct contact with the hot air from the hole, it is an effective means to deflect the hot air by applying cold air from the side. In addition, in order to avoid hot air, it is possible to set up avoiding directly above the center of the sample and measure the sample surface from an oblique direction. However, when measuring from an oblique direction, it is necessary to secure a wider field of view so that the apparatus constituent members do not block the measurement field of view of the radiation thermometer. In addition, when installed obliquely, it is necessary to prevent radiation light from an object other than the sample from being reflected by the sample surface and entering the radiation thermometer so as not to affect the measurement value.

風防に放射温度計の視野確保のために孔を設けるのではなく、赤外線の透過率の高い材料で窓を作り、この窓上部に放射温度計を設置し温度を測定するようにしてもよい。このような装置構成にすると放射温度計が熱風排気の影響を受けることがなく、また視野確保のために風防に設けた孔による不均一な空気の流れを生じることがなく望ましい。この場合の窓材は放射温度計の測定波長域の赤外線の透過率が高い材料を用いる必要がある。例えば、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、等が好適に用いられる。窓材の厚みは特に限定されないが、強度、赤外線透過率、価格との兼ね合いから1〜5mmが好適に用いられる。
窓材からの放射による温度測定誤差を減らすために、窓材を結露を生じない範囲で冷却することも有効である。
Rather than providing a hole in the windshield to secure the field of view of the radiation thermometer, a window may be made of a material having a high infrared transmittance, and a radiation thermometer may be installed above the window to measure the temperature. Such a device configuration is desirable because the radiation thermometer is not affected by hot air exhaust and does not cause uneven air flow due to holes provided in the windshield for securing a visual field. In this case, it is necessary to use a material having a high infrared transmittance in the measurement wavelength region of the radiation thermometer as the window material. For example, barium fluoride, calcium fluoride, etc. are preferably used. Although the thickness of a window material is not specifically limited, 1-5 mm is used suitably from the balance with intensity | strength, infrared rays transmittance | permeability, and a price.
In order to reduce temperature measurement errors due to radiation from the window material, it is also effective to cool the window material within a range where no condensation occurs.

放射温度計の測定視野は、放射温度計内の検出器と光学系によって決定される装置固有の値である。通常、測定視野が放射温度計から離れるほど広くなる放射温度計が多いが、本装置には測定視野が距離で大きく変化しない狭視野タイプ、あるいはある特定の距離で最小値を持つスポット型の放射温度計が望ましい。特に視野の最小径が1cm以下の放射温度計を用いると、放射温度計の為の孔や、赤外窓を最小限にすることが出来、放射温度計設置の影響を最小限にすることができる。また、前記赤外透過窓を使用した装置構成の場合、高価な赤外窓材を小さくすることが出来、好ましい。さらにまたこのように視野の狭い放射温度計を用いると、視野上に障害物がないような装置内部部材の配置構成にすることが容易になる。これらの理由により、視野の狭い放射温度計を用いると、放射温度計を試料中央直上に配置することが容易になり、ミラーや光ファイバーを使うより非常に簡潔な装置構成が実現可能になる。また、放射温度計を試料斜め上に配置した場合より、表面の反射(他の物体からの放射光の映り込み)の影響を最小限にすることが可能になる。   The measurement field of the radiation thermometer is a device-specific value determined by the detector and the optical system in the radiation thermometer. Usually, there are many radiation thermometers whose measurement field of view becomes wider as they move away from the radiation thermometer, but this device has a narrow field of view type where the measurement field of view does not change greatly with distance, or a spot type radiation with a minimum value at a certain distance. A thermometer is desirable. In particular, if a radiation thermometer with a minimum field of view of 1 cm or less is used, the holes for the thermometer and the infrared window can be minimized, minimizing the influence of the radiation thermometer installation. it can. Moreover, in the case of the apparatus structure using the said infrared transmission window, an expensive infrared window material can be made small and it is preferable. Furthermore, when a radiation thermometer having a narrow field of view is used, it is easy to make an arrangement configuration of the apparatus internal members so that there is no obstacle on the field of view. For these reasons, when a radiation thermometer with a narrow field of view is used, it becomes easy to arrange the radiation thermometer immediately above the center of the sample, and a much simpler device configuration than that using a mirror or an optical fiber can be realized. In addition, it is possible to minimize the influence of surface reflection (reflection of radiated light from other objects), compared to the case where the radiation thermometer is arranged obliquely above the sample.

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1図はこの発明の実施例を示す模式図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention.

第2図に示される試料1は基材1aに塗料1bを塗布したものである。この試料1は固定ピン14aにより架台14cに設けられた発泡シリコンゴム製のピン受容部材14bに固定され浮いた状態で保持されている。2本の近〜中赤外線クォーツヒーター12a(定格100V250W)からの赤外線輻射が、開口率50%のアルミパンチングメタル製減光板12cにより減光されて試料1を加熱する。試料1からの放射赤外光は厚さ2mm直径2cmのフッ化バリウム窓13bを透過して、試料直上15cmに設置した放射温度計13aに入射し、試料温度として計測される。   A sample 1 shown in FIG. 2 is obtained by applying a paint 1b to a base material 1a. This sample 1 is fixed to a pin receiving member 14b made of foamed silicon rubber provided on a mount 14c by a fixing pin 14a and is held in a floating state. Infrared radiation from the two near to mid-infrared quartz heaters 12a (rated 100V250W) is attenuated by the aluminum punching metal dimming plate 12c having an aperture ratio of 50% to heat the sample 1. Radiant infrared light from the sample 1 passes through a barium fluoride window 13b having a thickness of 2 mm and a diameter of 2 cm, enters a radiation thermometer 13a installed 15 cm directly above the sample, and is measured as the sample temperature.

図3に使用した放射温度計の測定視野を示した。測定視野は試料の位置で直径40mm、フッ化バリウム窓位置で直径8mmである。   FIG. 3 shows the field of view of the radiation thermometer used. The measurement visual field is 40 mm in diameter at the sample position and 8 mm in diameter at the barium fluoride window position.

試料として10cm×10cmの厚さ200μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に濃度10%のポリビニルアルコール溶液をメイヤーバーで塗布量156g/mになるように塗った試料をヒーター出力20%で加熱した場合の温度変化と質量変化のグラフを図4に示した。 Temperature when a sample obtained by applying a polyvinyl alcohol solution having a concentration of 10% on a polyethylene terephthalate film having a thickness of 10 cm × 10 cm with a Meyer bar to a coating amount of 156 g / m 2 is heated at a heater output of 20%. The graph of change and mass change is shown in FIG.

図4の質量変化のグラフを微分することにより単位時間あたりの水分蒸発量(乾燥速度)を求めることが出来た(図5)。   The amount of water evaporation per unit time (drying rate) could be obtained by differentiating the graph of mass change in FIG. 4 (FIG. 5).

本発明の塗膜乾燥挙動測定方法及び塗膜乾燥挙動測定装置によれば、塗膜を乾燥させる際の質量変化と、塗膜表面の温度変化を同時に測定できるため、塗膜の乾燥過程の解析や乾燥プロセスの最適化検討が行える。本装置は塗膜の乾燥に特化した保持部材を持ち、試料を空中に保持した状態での乾燥が行えるために、工業的な乾燥プロセスに近い状態での乾燥実験が行える。また本装置で乾燥させた試料は、乾燥の履歴が明白な標準塗膜試料として他の実験に有効に供することが可能である。   According to the coating film drying behavior measuring method and the coating film drying behavior measuring apparatus of the present invention, it is possible to simultaneously measure the mass change when drying the coating film and the temperature change of the coating film surface. And optimization of the drying process. Since this apparatus has a holding member specialized for drying the coating film and can perform drying in a state where the sample is held in the air, a drying experiment in a state close to an industrial drying process can be performed. Moreover, the sample dried by this apparatus can be effectively used for other experiments as a standard coating film sample with a clear drying history.

本発明の塗膜乾燥挙動測定装置の構成図である。It is a block diagram of the coating-film drying behavior measuring apparatus of this invention. 本発明の試料1の構成図である。It is a block diagram of the sample 1 of this invention. 本発明の放射温度計13aの視野図である。It is a visual field figure of the radiation thermometer 13a of this invention. 試料として10cm×10cmの厚さ200μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に濃度10%のポリビニルアルコール溶液をメイヤーバーで塗布量200g/mになるように塗った試料をヒーター出力20%で加熱した場合の温度と質量(1mあたりに換算した値)の経時変化のグラフ(乾燥曲線)Temperature when a sample obtained by applying a polyvinyl alcohol solution having a concentration of 10% on a polyethylene terephthalate film having a thickness of 10 cm × 10 cm to a coating amount of 200 g / m 2 with a Mayer bar is heated at a heater output of 20%. Graph of change with time of mass and value (value converted per 1 m 2 ) (drying curve) 図4の質量変化のグラフを微分して水分蒸発速度(1mあたりに換算した値)を求めたグラフ。The graph which differentiated the graph of the mass change of FIG. 4, and calculated | required the water evaporation rate (value converted per 1 m < 2 >).

符号の説明Explanation of symbols

1 試料
1a 基材
1b 塗膜
11 電子天秤
11a 風防
11b 試料皿
11c 質量測定装置
12a 近〜中赤外線クォーツヒーター
12b 反射板
12c 減光板
13a 放射温度計
13b フッ化バリウム製赤外窓
14a 試料固定ピン
14b ピン受容部材
14c 試料架台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample 1a Base material 1b Coating film 11 Electronic balance 11a Windshield 11b Sample pan 11c Mass measuring device 12a Near to mid-infrared quartz heater 12b Reflector 12c Light reduction plate 13a Radiation thermometer 13b Infrared window made of barium fluoride 14a Sample fixing pin 14b Pin receiving member 14c Sample mount

Claims (5)

シート状の基材上に形成した塗膜を乾燥させる際の質量変化と、塗膜表面の温度変化を同時に測定することが可能な塗膜乾燥挙動測定方法であって、加熱手段としてピーク波長が1.5〜3.0μmの赤外線加熱装置を用い、質量変化測定手段として電子天秤を用い、塗膜表面温度測定手段として測定波長が8〜14μmである赤外線放射温度計を用いることを特徴とする塗膜乾燥挙動測定方法。   A coating film drying behavior measuring method capable of simultaneously measuring a mass change when drying a coating film formed on a sheet-like substrate and a temperature change of the coating film surface, and having a peak wavelength as a heating means. An infrared heating apparatus of 1.5 to 3.0 μm is used, an electronic balance is used as a mass change measuring means, and an infrared radiation thermometer having a measurement wavelength of 8 to 14 μm is used as a coating film surface temperature measuring means. Method for measuring coating film drying behavior. 請求項1記載の塗膜乾燥挙動測定方法に用いられる装置であって、ピーク波長が1.5〜3.0μmの赤外線加熱装置と、電子天秤と、測定波長が8〜14μmである赤外線放射温度計を備えることを特徴とする塗膜乾燥挙動測定装置。   It is an apparatus used for the coating-film drying behavior measuring method of Claim 1, Comprising: The infrared heating apparatus whose peak wavelength is 1.5-3.0 micrometers, an electronic balance, and the infrared radiation temperature whose measurement wavelength is 8-14 micrometers A coating film drying behavior measuring device comprising a meter. 前記赤外線放射温度計の最小測定スポット径が1cm以下であることを特徴とする請求項2記載の塗膜乾燥挙動測定装置。   3. The coating film drying behavior measuring apparatus according to claim 2, wherein a minimum measurement spot diameter of the infrared radiation thermometer is 1 cm or less. 試料を空中に保持する架台を備えることを特徴とする請求項2又は3記載の塗膜乾燥挙動測定装置。   The coating film drying behavior measuring device according to claim 2 or 3, further comprising a gantry for holding the sample in the air. 試料を空中に保持する架台が、試料をピン止め固定することが可能なシリコンゴムまたは発泡シリコンゴムからなるピン受容部材を備えることを特徴とする請求項2〜4記載の塗膜乾燥挙動測定装置。
The coating film drying behavior measuring device according to claim 2, wherein the frame for holding the sample in the air includes a pin receiving member made of silicon rubber or foamed silicon rubber capable of pinning and fixing the sample. .
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