JP2009168700A - 規制物質検出ユニット及び規制物質評価試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 規制物質検出ユニット及び規制物質評価試験方法に関し、規制物質検出ユニットを小型化するとともに、評価対象物をあるがままの状態で簡易に且つ安価に評価する。
【解決手段】 規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方を含浸部材に含有させた溶出層４と、前記溶出層４と接すると共に規制物質と反応して変色する反応試薬を前記含浸部材に含有させた反応層５とを含む規制物質検出部３と、規制物質検出部３に接するように設けた電極６とにより規制物質検出ユニット２を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は規制物質検出ユニット及び規制物質評価試験方法に関するものであり、特に、６価クロム等の規制物質を簡単なユニット構成により従来より短時間で目視的に評価試験することを可能にするための構成に特徴のある規制物質検出ユニット及び規制物質評価試験方法に関するものである。

近年、有害物質に指定されている６価クロムを含有した表面化成処理方法である６価クロメート処理が規制される傾向にある。
現在、６価クロメートの表面化成処理は、ネジ等のメッキ、板金等の装飾・コーティングに用いられ、広く業界に流通している。

そのため、製品の部材・部品中の６価クロム含有の有無を判別する必要がある。
従来の６価クロメートの検出方法として、６価クロムを含有した表面化成皮膜を試験薬液に溶出させ、発色状態により検査する方法（ジフェニルカルバジド法）が知られている。

本発明者は、ジフェニルカルバジド法をシール状態にすることで、評価対象を分解、切り出し等の個別加工することなく簡易にしかも安価に評価することを提案しているので（例えば、特許文献１参照）、図６を参照して説明する。

図６参照
図６は、本発明者の提案による規制物質検出方法の説明図であり、まず、コットン或いはメンブレンフィルタに水或いはアセトン等の溶剤の少なくとも一方を含浸させて溶出層３１とするとともに、表面側に変色試薬としてジフェニルカルバジドを含浸させて反応層３２とした二層構造の規制物質検出シール３０を作製する。

次いで、素地層４１上にメッキ等により６価クロメート層４２を設けた評価対象物４０の評価対象面、即ち、６価クロメート層４２の表面に溶出層３１側が接するように規制物質検出シール３０を密着させる。

ついで、この状態で例えば、皮膜に構造上の欠陥がある場合には１時間以上、また、皮膜に欠陥がなく含有量が微量な場合には数日放置しておくと、溶出層３１に含まれる水或いは溶剤と６価クロメート層４２とが反応して６価クロム４３が溶出層３１中に溶出していく。

溶出した６価クロム４３は溶出層３１に含まれる水或いは溶剤中を拡散していくことによって反応層３２に達し、反応層３２においてジフェニルカルバジドと６価クロム４３が反応して反応層３２が紫色に変色する。
この反応層３２の変色状態を目視的に確認することによって、６価クロム４３が含有状態を評価することができる。

この時、規制物質検出シール３０を評価対象物４０の評価対象面である６価クロメート層４２の表面に密着させるだけであるので、評価対象物４０をあるがままの状態で簡易に且つ安価に評価することができる。
特開２００５−３３１４５９号公報

しかし、この規制物質検知シールを用いた評価方法では、評価対象物からの６価クロムの溶出量が微量で、検知に時間がかかり、発色も薄いため確認が困難であるという問題があり、そのため、検査時間が短く、検知確認を容易にするため発色度合いの高い６価クロメートの簡易分析技術が望まれている。

そこで、本発明者は、水或いは溶剤を含んだ溶出部を加熱する加熱部を設けて溶出反応を促進することで検査時間を短縮することを提案している（必要ならば、特願２００６−１２４９６８参照）。

しかし、溶出部を充分に加熱するためには、加熱部をある程度大きくする必要があるとともに、評価対象物４０をあるがままの状態でする場合には、熱が評価対象物４０に奪われやすいという問題がある。

したがって、本発明は、規制物質検出ユニットを小型化するとともに、評価対象物をあるがままの状態で簡易に且つ安価に評価することを目的とする。

図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、規制物質検出ユニット２において、規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方を含浸部材に含有させた溶出層４と、前記溶出層４と接すると共に前記規制物質と反応して変色する反応試薬を前記含浸部材に含有させた反応層５と、を含む規制物質検出部３と、前記物質検出部３に接するように設けた電極６とを有することを特徴とする。

このように、二層構造の規制物質検出部３と電極６とにより規制物質検出ユニット２を構成した小型化された簡易な構成によって、電解反応によって規制物質の溶出を加速することができ、短時間で確実に規制物質の有無を評価することができる。

また、評価対象物１を切出し、溶出等の加工や破壊することなく、規制物質検出ユニット２を貼り、電圧を印加することだけで分析できる。
また、評価対象物１が部品の場合に、部品が搭載されている製品中から分解・抽出することなく評価が可能になる。

さらに、製品に搭載されている評価試料を個別に保管することなく、現品に規制物質検出ユニット２を貼り付けた状態での長期評価が可能であるため、評価の低コスト化、現品を用いた環境測定が可能になる。

或いは、規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方と、前記規制物質と反応して変色する反応試薬とを含浸部材に含有させた規制物質検出部３と、前記物質検出部３に接するように設けた電極６とから構成しても良く、この場合には溶出液及び変色試薬は、試験の工程で含浸させる。

この場合の電極６が前記規制物質検出部３の側面を覆うとともに、前記電極６に対して電圧を印加する接続端子部７を有することが望ましく、規制物質検出部３の側周囲を覆うことによって、溶出層４に均等に電圧を印加することができ、また、接続端子部７を設けることによって電源との接続をワンタッチで行うことが可能になるので、検査工程が簡単になる。

また、電極６の評価対象面に接する側に接着層８を有することが望ましく、それによって、規制物質検査ユニット２を評価対象部に対してあるがままの状態でワンタッチ装着することが可能になる。

この場合の含浸部材としては綿状体或いはメンブレンフィルタのいずれかが好適であり、また、変色試薬としてはジフェニルカルバジドが典型的なものであり、それによって、６価クロムを精度良く検出することができる。

また、本発明は、規制物質評価試験方法において、規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方を含浸部材に含有させた溶出層４と、前記溶出層４と接すると共に前記規制物質と反応して変色する反応試薬を前記含浸部材に含有させた反応層５と、を含む規制物質検出部３と、前記物質検出部３に接するように設けた電極６とを有する規制物質検出ユニットを評価対象物１に密着させ、前記電極６と前記評価対象物１との間に電圧を印加することを特徴とする。

このように、二層構造の規制物質検出部３を構成する溶出層４と評価対象物１との間に直流電圧を印加することによって、電解反応によって規制物質の溶出を加速することができ、短時間で確実に規制物質の有無を評価することができる。

例えば、評価対象物１が６価クロメート皮膜の場合、電極６−評価対象物１の間に電圧を印加することで、自己修復機能が生じる条件であるカソード状態になり、クロメート皮膜がゲル化し、容易に水もしくは溶剤中に６価クロムの溶出を生じさせることができる

或いは、規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方を含浸部材に含有させた規制物質検出部３と、前記物質検出部３に接するように設けた電極６とを有する規制物質検出ユニットを評価対象物１に密着させ、前記電極６と前記評価対象物１との間に電圧を印加し、前記電圧の印加から所定時間経過したのちに、前記含浸部材の表面に変色試薬を滴下するようにしても良い。

この場合、電圧を印加する閉回路中に電流計を挿入し、電圧印加時に流れる電流もモニターしても良く、評価対象物１が水や溶剤に溶出しない場合でも、評価対象物１の表面に傷やひび割れがある場合には、内部の物質が電解反応によって溶出して電流が流れるので、評価対象物１の膜質の評価にも用いることができる。

規制物質としては、ＰｂやＢｉ等の重金属も対象にするが、６価クロムが典型的なものであり、その場合には、反応層５に含浸する変色試薬としてジフェニルカルバジドを用いれば良く、変色反応により白色が紫色に変色するので、６価クロムの溶出を目視により確実に検出することができる。

本発明によれば、評価対象部品を切出し、溶出等の加工・破壊することなく、ユニットを貼り付け、電圧を印加するだけで規制対象物の検査を行うことができる。
また、発色、電流の計測及び試料面の溶出など目視による簡易観察が可能であり、６価クロム以外のクロメート皮膜欠陥の判定にも用いることができ、そのため、評価の低コスト化、現品を用いた環境測定が可能になる。

本発明は、アセトン等の薬液もしくは水のいずれかをコットン或いはメンブレンフィルタに含浸させた規制物質溶出用の溶出層と、規制物質である６価クロム、Ｐｂ，Ｂｉ等の重金属等の規制物質と反応して基準色から変色するジフェニルカルバジド等の変色試薬を含浸させた反応層との二層構造の規制物質検出部の周囲に電圧印加用の電極を設け、溶出層側を評価対象物の表面に密着させるとともに、規制物質検出部に接する電極により溶出層と評価対象物との間に直流電圧を印加することにより規制物質の溶出を加速させ、溶出した規制物質と変色試薬との反応による変色反応により規制物質の含有を検知する。

また、電源と電圧を印加する閉回路中に電流計を挿入し、電圧印加時に流れる電流をモニターすることにより、評価対象物の膜質の評価を行う。

次に、図２及び図４を参照して、本発明の実施例１の規制物質検出ユニットを説明する。
図２参照
図２は、本発明の実施例１の規制物質検出ユニットの構成説明図であり、上図は概略的平面図であり、下部は平面図におけるＡ−Ａ′を結んだ一点鎖線に沿った概略的断面図である。
内径が５〜１００ｍｍ、例えば１０ｍｍで、高さが０．１〜１０ｍｍ、例えば１ｍｍのＣｕ製の環状電極１１に一方の端部に接続用端子１２を設け、この環状電極１１の内部にコットン１３を圧縮充填するとともに、環状電極１１の裏面には接着層１４を設ける。 なお、接続用端子１２の形状は、接続する電源配線の接続部の構造によるものであり、接続部が鰐口クリップであれば、突起で良く、また、プラグ状のものであれば、差込み穴を設けておけば良い。

次いで、充填したコットン１３に例えば、アセトン：水＝１：１の溶出液を含浸させて溶出層１５を形成したのち、表面側にジフェニルカルバジド試薬を含浸させて反応層１６を形成する。
この時、ジフェニルカルバジド試薬としては、アセトン：水＝１：１にした溶剤１０ｃｃ当たり０．１ｇのジフェニルカルバジドを溶したものを使用する。

最後に、アセトン及び水が蒸発しないように、粘着剥離フィルム１７，１８を設けることによって、本発明の実施例１の規制物質検出ユニットが完成する。

図３参照
図３は、本発明の実施例１の規制物質検出ユニットを用いた規制物質評価試験方法を説明する。
まず、評価対象物２０の表面に規制物質検出ユニットの接着層１４を接着する。
なお、ここでは、評価対象物２０として、厚さが２ｍｍのＦｅ部材２１の表面に厚さが、例えば、７μｍのＺｎめっき層２２を設け、その表面に厚さが、例えば、５００ｎｍの６価クロメート層２３を設けたものを用いた。

次いで、接続用端子１２とＦｅ部材２１との間に電源２４と電流計２５を接続するとともに、電源２４の電圧を測定するとともに電流計２５の電流値をモニタする記録計２６を設ける。

次いで、電源２４により溶出層１５とＦｅ部材２１との間に電圧を印加して６価クロム２７の溶出を促進する。
ここでは、電位をアノード分極域からカソード分極域まで変化させ電流値を測定するものであり、例えば、スキャン電圧２０ｍＶ／分で、２５分間に渡り０Ｖ〜−０．５Ｖの電圧を印加する。
この時、自己修復機能が生じる条件であるカソード状態において、６価クロメート層２３がゲル化し、容易に水もしくは溶出層１５中の溶出液中に６価クロム２７が溶出することになる。

時間の経過とともに６価クロメート層２３が溶出して、溶出した６価クロム２７は拡散により反応層１６に達して、反応層１６においてジフェニルカルバジドと反応して紫色に変色することで、６価クロム２７の検出を目視により行うことができる。

試験後に規制物質検出ユニットを剥がして評価対象物２０の表面状態を観察したところ、６価クロメート層２３が溶出し、下地のＺｎめっき層２２が所々露出しているのが観察された。

なお、比較のために６価クロメートに代えて５００ｎｍの厚さの３価クロメート層を設けた比較試料に対しても同様の試験を行ったところ、変色反応は起こらず、また、試験後に規制物質検出ユニットを剥がして評価対象物２０の表面状態を観察しても、表面状態に殆ど変化は見られなかった。

このように、本発明に実施例１においては、シート状検出部を電圧印加用の電極で囲んだ規制物質検出ユニットを用いているので、単にシート状検出部を用いた規制物質評価試験よりも短時間で規制物質の検出が可能になる。

また、規制物質評価試験に際しては、規制物質検出ユニットを評価対象物に粘着して電圧を印加するだけであるので、評価対象物を切出し、溶出等の加工・破壊する必要はなく、あるがままの状態での検査が可能になるので、規制物質評価試験が簡便になり、低コスト化に寄与することになる。

また、３価クロメート層を設けた比較試料の試験においては、３価クロメート層の表面に傷やひび割れがある場合には、この傷やひび割れを介して溶出液が下地と反応して溶出反応が起こるが、その時に電流が流れるので、この電流値をモニタすることによって、３価クロメート層の膜質を評価することができる。

即ち、変色反応が起こらない場合には、被膜に６価クロム等の規制対象物質が含まれていないことになるが、電流が流れた場合には、被膜に傷やひび割れがあることを意味する。

次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施例２の規制物質検出ユニットを説明する。
図４参照
図４は、本発明の実施例２の規制物質検出ユニットの構成説明図であり、上図は概略的平面図であり、下部は平面図におけるＡ−Ａ′を結んだ一点鎖線に沿った概略的断面図である。
内径が５〜１００ｍｍ、例えば１０ｍｍで、高さが０．１〜１０ｍｍ、例えば１ｍｍのＣｕ製の環状電極１１に一方の端部に接続用端子１２を設け、この環状電極１１の内部にコットン１３を圧縮充填するとともに、環状電極１１の裏面には接着層１４を設けたものである。
なお、接続用端子１２の形状は、接続する電源配線の接続部の構造によるものであり、接続部が鰐口クリップであれば、突起で良く、また、プラグ状のものであれば、差込み穴を設けておけば良い。

図５参照
図５は、本発明の実施例２の規制物質検出ユニットを用いた規制物質評価試験方法を説明する。
まず、評価対象物２０の表面に規制物質検出ユニットの接着層１４を接着したのち、コットン１３に例えば、アセトン：水＝１：１の溶出液を含浸させて溶出層１５とする。
なお、ここでも、評価対象物２０として、厚さが２ｍｍのＦｅ部材２１の表面に厚さが、例えば、７μｍのＺｎめっき層２２を設け、その表面に厚さが、例えば、５００ｎｍの６価クロメート層２３を設けたものを用いる。

次いで、接続用端子１２とＦｅ部材２１との間に電源２４と電流計２５を接続するとともに、電源２４の電圧を測定するとともに電流計２５の電流値をモニタする記録計２６を設ける。

次いで、電源２４により溶出層１５とＦｅ部材２１との間に電圧を印加して６価クロムの溶出を促進する。
ここでも、電位をアノード分極域からカソード分極域まで変化させ電流値を測定するものであり、例えば、スンキャン電圧２０ｍＶ／分で、２５分間に渡り０Ｖ〜−０．５Ｖの電圧を印加する。

時間の経過とともに６価クロメート層２３が溶出して、溶出した６価クロム２７は拡散により溶出層１５の全体に広がるので、ここで、溶出層１５の表面にアセトン：水＝１：１にした溶剤１０ｃｃ当たり０．１ｇのジフェニルカルバジドを溶したジフェニルカルバジド試薬を例えば、０．０５ｃｃ滴下して溶出層１５の表面を反応層１６とする。
この時、ジフェニルカルバジド試薬としては、アセトン：水＝１：１にした溶剤１０ｃｃ当たり０．１ｇのジフェニルカルバジドを溶したものを使用する。

この時、拡散により広がった６価クロム２７は、反応層１６においてジフェニルカルバジドと反応して紫色に変色することで、６価クロム２７の検出を目視により行うことができる。

この実施例２においては、溶出液及び変色試薬を実際の試験時に含浸させているので、実施例１のように、溶出液及び変色試薬を構成する水やアセトン等の溶剤の蒸発を考慮する必要はなく、また、変色試薬は最後に滴下するので、変色試薬の含浸量を少なくすることができる。

但し、実施例１は、規制物質検出ユニットの状態で溶出液及び変色試薬が含まれているので、規制物質検出ユニットを評価対象物に粘着するだけで良いが、この実施例２の場合には、規制物質検出ユニットとともに溶出液及び変色試薬を用意して置く必要がある。

以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記の各実施例においては電極をＣｕによって構成しているが、Ｃｕに限られるものではなく、Ｆｅやステンレス等の他の導電性部材を用いても良いものである。

また、上記の実施例２においては、変色試薬を試験終了間際に滴下しているが、試験の最初に滴下しても良いものであり、最初から滴下しておくことで、変色の時間経過の観察が可能になる。

また、上記の実施例１と実施例２の中間形態として、出荷時の規制物質検出ユニットとしては、溶出液のみを含浸させるようにしても良いものである。
この場合も、変色試薬は試験終了間際に滴下しても良いし、或いは、試験の最初に滴下しても良く、変色の時間経過の観察が可能になる。

以上の実施例１及び実施例２を含む実施の形態に関し、さらに、以下の付記を開示する。
（付記１）
規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方を含浸部材に含有させた溶出層と、前記溶出層と接すると共に前記規制物質と反応して変色する反応試薬を前記含浸部材に含有させた反応層と、を含む規制物質検出部と、
前記物質検出部に接するように設けた電極と
を有することを特徴とする規制物質検出ユニット。
（付記２）
規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方と、前記規制物質と反応して変色する反応試薬とを含浸部材に含有させた規制物質検出部と、
前記物質検出部に接するように設けた電極と
を有することを特徴とする規制物質検出ユニット。
（付記３）
前記電極が前記規制物質検出部の側面を覆うとともに、前記電極に対して電圧を印加する接続端子部を有する
ことを特徴とする付記１または２に記載の規制物質検出ユニット。
（付記４）
前記電極の一面に、評価対象物と接着させる接着層を有する
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の規制物質検出ユニット。
（付記５）
前記含浸部材が綿状体或いはメンブレンフィルタのいずれかであり、また変色試薬がジフェニルカルバジドであることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の規制物質検出ユニット。
（付記６）
規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方を含浸部材に含有させた溶出層と、前記溶出層と接すると共に前記規制物質と反応して変色する反応試薬を前記含浸部材に含有させた反応層と、を含む規制物質検出部と、前記物質検出部に接するように設けた電極とを有する規制物質検出ユニットを評価対象物に密着させ、
前記電極と前記評価対象物との間に電圧を印加する
ことを特徴とする規制物質評価方法。
（付記７）
規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方を含浸部材に含有させた規制物質検出部と、前記物質検出部に接するように設けた電極とを有する規制物質検出ユニットを評価対象物に密着させ、
前記電極と前記評価対象物との間に電圧を印加し、
前記電圧の印加から所定時間経過したのちに、前記含浸部材の表面に変色試薬を滴下する
ことを特徴とする規制物質評価方法。

本発明の活用例としては、６価クロムを対象とした規制物質評価試験工程が典型的なものであるが、評価対象は６価クロムに限られるものではなく、ＰｂやＢｉ等の重金属も評価試験対象にするものである。

本発明の原理的構成の説明図である。 本発明の実施例１の規制物質検出ユニットの構成説明図である。 本発明の実施例１の規制物質検出ユニットを用いた規制物質評価試験方法の説明図である。 本発明の実施例２の規制物質検出ユニットの構成説明図である。 本発明の実施例２の規制物質検出ユニットを用いた規制物質評価試験方法の説明図である。 本発明者の提案による規制物質検出方法の説明図である。

符号の説明

１ 評価対象物
２ 規制物質検出ユニット
３ 規制物質検出部
４ 溶出層
５ 反応層
６ 電極
７ 接続端子部
８ 接着層
１１ 環状電極
１２ 接続用端子
１３ コットン
１４ 接着層
１５ 溶出層
１６ 反応層
１７，１８ 粘着剥離フィルム
２０ 評価対象物
２１ Ｆｅ部材
２２ Ｚｎめっき層
２３ ６価クロメート層
２４ 電源
２５ 電流計
２６ 記録計
２７ ６価クロム
３０ 規制物質検出シール
３１ 溶出層
３２ 反応層
４０ 評価対象物
４１ 素地層
４２ ６価クロメート層
４３ ６価クロム

Claims (5)

1. 規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方を含浸部材に含有させた溶出層と、前記溶出層と接すると共に前記規制物質と反応して変色する反応試薬を前記含浸部材に含有させた反応層と、を含む規制物質検出部と、
   前記物質検出部に接するように設けた電極と
   を有することを特徴とする規制物質検出ユニット。
2. 規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方と、前記規制物質と反応して変色する反応試薬とを含浸部材に含有させた規制物質検出部と、
   前記物質検出部に接するように設けた電極と
   を有することを特徴とする規制物質検出ユニット。
3. 前記電極が前記規制物質検出部の側面を覆うとともに、前記電極に対して電圧を印加する接続端子部を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の規制物質検出ユニット。
4. 前記含浸部材が綿状体或いはメンブレンフィルタのいずれかであり、また変色試薬がジフェニルカルバジドであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の規制物質検出ユニット。
5. 規制物質溶出用の水もしくは薬液の少なくとも一方を含浸部材に含有させた溶出層と、前記溶出層と接すると共に前記規制物質と反応して変色する反応試薬を前記含浸部材に含有させた反応層と、を含む規制物質検出部と、前記物質検出部に接するように設けた電極とを有する規制物質検出ユニットを評価対象物に密着させ、
   前記電極と前記評価対象物との間に電圧を印加する
   ことを特徴とする規制物質評価方法。

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