JP5674396B2 - 複層塗膜の非接触非破壊評価方法及びそれを用いた装置 - Google Patents
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Description
・ピークの数
干渉光強度のピーク、即ち、最も強い干渉光を生じさせた場所は、屈折率の差異が最も大きい場所であり、複層塗膜の屈折率が変化する界面、及び複層塗膜と周囲との界面を意味する。例えば、自然環境(空気)に置かれるサンプルが、素材と、素材上のN層の複層塗膜とがある場合、空気と複層塗膜の表層との屈折率の相違、及び、素材と複層塗膜の最下層との屈折率の相違を考慮すると、複層塗膜を取り巻く屈折率が変化する界面の数はN+1であり、即ち、屈折率が変化する界面の数は屈折率が異なる複層塗膜の層の数より1多い。このため、界面に対応するピークの数より複層塗膜は何層の塗膜から構成されているのかが分かる。
・ピーク間の距離
ピーク間の距離は、即ち光学距離であり、膜の厚さ及び屈折率により決まる。従って、ピーク間の距離により各層の膜厚を求めることができる。
・ピークの高さ
隣接する層がはっきり区別でき、即ち、層が平滑で、層の乱れがない場合、この層間の屈折率の差による反射光は最も強く、ゆえに、干渉光も最も強い。しかし、この層間が混層(境界で2つの層の物質が混合した状態)になっていれば、或いは、層内に光を散乱するようなものが存在していれば、反射光が弱まり、ゆえに、干渉光も弱まる。
・ピークパターン
測定対象の複層塗膜の上記干渉光強度と光学距離との関係に示されるピークパターンとリファレンス塗膜のリファレンス・ピークパターン(既知と仮定する)との比較により、複層塗膜の内部構造が分かる。
光学距離L = Z×n* (式2)
ここでは、Zは、膜の厚さTを得るのに位置可変機構付き交差ミラー5が移動した物理距離である。n*は、空気の屈折率である。nは、膜の屈折率である。
ここでは、λ0は、入射光の中心波長であり、Δλは、入射光のスペクトル幅である。
<電着中塗り板の測定>
図5(a)に示すような、鋼板上に電着塗料ED、中塗り塗料(明度L*=60)を順次塗装、焼き付けして複層塗膜を形成した。形成した複層塗膜と鋼板とからなるサンプルに波長1310nmの赤外レーザー光を照射して、反射光と参照光との干渉結果である干渉光を測定した。
図6(a)に示すような、鋼板上に電着塗料ED、中塗り塗料(明度L*=60)、トップクリヤーを順次塗装、焼き付けして複層塗膜を形成した。形成した複層塗膜と鋼板とからなるサンプルに、波長1310nmの赤外レーザー光を照射して、反射光と参照光との干渉結果である干渉光を測定した。
まず、ポリプロピレン(PP)板上の異なる場所に赤系顔料ペースト、黒顔料ペーストを別々に塗装し、赤系顔料及び黒顔料の顔料ペースト塗膜(ベースコートBCに相当する)をそれぞれ形成した。そして、顔料ペースト塗膜をPP板より剥離して、図7(a)、図8(a)に示すように、スライドガラス上に貼り付けた。
まず、鋼板上に防食用塗料1を塗装、乾燥し、促進耐候試験を施さない塗板1と、促進耐候試験を施した塗板2を作製した。そして、塗板1及び塗板2に対してさらに上記防食用塗料1と同一の防食用塗料2を塗装、乾燥した。図10(a)は、塗板1を示し、図11(a)は、塗板2を示している。
2 ビームスプリッタ
3 集束レンズ
4 複層塗膜のサンプル
5 位置可変機構付き交差ミラー
6 固定ミラー
7 受光センサー
8 増幅器
9 コンピュータ
Claims (16)
- 被塗物に塗膜が積層されてなる複層塗膜に光源からの光を照射し、前記複層塗膜からの反射光を検出して解析することによる複層塗膜の非接触非破壊評価方法であって、
光源からの光を参照光と前記複層塗膜への入射光とに分岐する分岐ステップと、
前記参照光の光学距離を調整する調整ステップと、
前記複層塗膜からの反射光と前記参照光とを干渉せしめる干渉ステップと、
前記複層塗膜からの前記反射光を含む干渉光を検出して前記干渉光の強度信号を出力する検出ステップと、
前記強度信号を解析する解析ステップと、を含み、
前記解析ステップが、前記強度信号のパターンと、リファレンス複層塗膜により得られた強度信号であるリファレンス・プロファイルとの比較を行うことにより、前記複層塗膜内の内部欠陥の存在を判定する
ことを特徴とする複層塗膜の非接触非破壊評価方法。 - 前記光が、波長780nm〜3000nmの範囲内の近赤外光である請求項1に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。
- 前記光が、波長1300nm〜2000nmの範囲内の近赤外光である請求項2に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。
- 前記光源が、LED、SLD、又はレーザーから選択された何れか1つである請求項1〜3の何れか一項に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。
- 前記解析ステップが、前記反射光の光学距離と前記強度信号との関係を特定することにより行われる請求項1〜4のいずれか一項に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。
- 前記関係を特定することが、
前記関係における前記強度信号のピークの数を、被塗物及び前記複層塗膜の層の数として決定すること、及び/又は
前記強度信号の隣接するピーク間の間隔から、前記複層塗膜の対応する層の厚さを求めることを含む、請求項5に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。 - 前記強度信号の2番目以降のピークの、表層を示す1番目のピークに対する強さの比率が、前記リファレンス複層塗膜により得られた対応する比率より所定値以上小さいとき、最初に小さい比率を示した前記2番目以降のピークに対応する塗膜及び/又は界面に欠陥があると判断する、請求項1に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。
- 前記強度信号のピークの数が前記リファレンス・プロファイルにおけるピークの数と異なるとき、前記複層塗膜に欠陥があると判断する請求項1に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。
- 前記強度信号のピークが前記リファレンス・プロファイルにおける2つの強度ピークの間にも存在するとき、前記複層塗膜の対応する層内に欠陥があると判断する請求項1に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。
- 前記強度信号において前記リファレンス・プロファイルの特定の強度ピークに対応する位置の両側にピークが存在するが、前記特定の強度ピークに対応するピークが存在しないとき、前記複層塗膜の、前記特定の強度ピークが示す膜間の界面に欠陥があると判断する請求項1に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。
- 前記複層塗膜が、可視光領域において被塗物を隠蔽する隠蔽塗膜である請求項1〜10のいずれか一項に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。
- 前記分岐ステップ〜前記解析ステップまでの処理が、前記複層塗膜の表面の複数箇所に対して行われる請求項1〜11のいずれか一項に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価方法。
- 被塗物に塗膜が積層されてなる複層塗膜に光源からの光を照射し、前記複層塗膜からの反射光を検出して検出信号を解析することによる複層塗膜の非接触非破壊評価装置であって、
光源と、
前記光源からの光を参照光と前記複層塗膜への入射光とに分岐する分岐手段と、
前記参照光の光学距離を調整する参照光光学系と、
前記入射光を前記複層塗膜へ入射させ、さらに、前記複層塗膜からの反射光を取り出す反射光光学系と、
前記参照光光学系からの参照光と前記反射光光学系からの反射光とを干渉せしめる干渉手段と、
前記干渉手段からの、前記反射光を含む干渉光を検出して前記干渉光の強度信号を出力する検出手段と、
前記強度信号を解析する解析手段と、を備え、
前記解析手段が、前記強度信号のパターンと、リファレンス複層塗膜により得られた強度信号であるリファレンス・プロファイルとの比較を行うことにより、前記複層塗膜内の内部欠陥の存在を判定する
ことを特徴とする複層塗膜の非接触非破壊評価装置。 - 前記解析手段が、前記反射光の光学距離と前記強度信号との関係を特定する、請求項13に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価装置。
- 前記光が、波長780nm〜3000nmの範囲内の近赤外光である請求項13又は請求項14に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価装置。
- 前記光源が、LED、SLD、又はレーザーから選択された何れか1つである請求項13〜15の何れか一項に記載の複層塗膜の非接触非破壊評価装置。
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