JPH01173810A - 塗装膜厚測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は塗装帯板の塗装行程における塗装膜厚の測定方
法に関する。

〔従来技術〕

建材用、自動車用又は家電用等の用途において広範な需
要がある塗装帯板は、被塗装物たる帯状の鋼板の幅寸法
以上の軸長方向寸法を有し、該鋼板の両面に夫々転接す
る円柱状のプライドルロール及び塗装ロールと、該塗装
ロールと略等しい軸長方向寸法を有し、塗装ロールの前
記鋼板の転接位置と異なる位置に転接すると共に、その
一部を塗料中に浸漬させてなる円柱状のピックアップロ
ールとを備えた塗装部を、前記鋼板の移動ラインの途中
に設け、ピックアンプロールの外周に付Ｗする前記塗料
を、該ロールとの転接位置において前記塗装ロールに転
写せしめ、更に該塗装ロールと前記プライドルロールと
の間を通過する際に前記鋼板に転写せしめて、該鋼板の
一面に塗膜を形成して製造される。

さて、このような塗装帯板の主たる用途は耐蝕性が要求
される用途であるため、その製造においては、塗装ライ
ンの自動化、省力化と共に、その品質、特に塗装膜の厚
さの均一化が重要な課題となっている。そこで、塗装帯
板の塗装ラインにおいては、塗装部の鋼板上に形成され
た塗装膜の厚さをオンライン測定し、その測定結果に基
づき、例えば、前記ピンクアップロールから前記塗装ロ
ールへの塗料の転写量を調節すべく両者間の面圧を自動
調節して、塗装帯板における塗装膜厚の均一化を図って
いる。

塗装膜厚のオンラインでの測定方法としては、ゲージを
使用する方法、光学距離計を使用する方法、Ｘ線又はＴ
線を使用する方法、赤外線を用いる方法等多くの方法が
実用化されている。

しかしゲージによる方法は精度が低く、検出が連続的で
なく自動制御には不適当である。

光学距離計による方法は、これを用いて塗装前後の厚み
の差異から塗装膜厚を求めるのであるが、狭い面積の１
点を測定することから、平均的な膜厚を求めにくい。ま
た広い面積を測定するにはスキャニングを必要とし、さ
らに塗装前後での位置の対応が必要なことから、大規模
な装置となり、またパスラインの微少の変動にも誤差を
生じやすい。

Ｘ線又はＴ線による方法は、Ｘ線又はＴ線の透過量を測
定することにより行われるのであるが、例えば０．６鶴
の鋼板上に１０μｍの１１り厚で塗装を行い、これを１
μｍ単位で測定しようとすると、透過量の変化に対して
０．１％以下の検出精度が必要であり、これは実用上困
難である。

赤外線による方法は赤外線の透過量を測定することによ
り行われるので、赤外線が透過しうる塗装膜の材料及び
厚みでなければ適用できなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の如〈従来より実用化されている方法は適用範囲及
び膜厚測定精度等に問題があるので、本発明者等は塗装
膜厚測定方法としてβ線の後方散乱線量を用い塗装膜厚
を測定することとした。

従来公知のβ線の後方散乱線量を用いた塗装膜厚測定方
法（ｒＢｒｉｔｉｓｈ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＮＤＬ
Ｊ　　Ｎｏｖ。

’８２　Ｐ、３２）は線源容量が小さいため（１ｍＣｉ
以下）、線源に試料を近づける（１１１程度）必要があ
り、検出対象と線源との隙間が小さくなり、検出対象の
厚さ方向の変動に対応できずオンラインでの測定は困難
であった。しかし近年容量の大きなβ線の線源（５００
ｍＣｉ　）が入手可能となり、これを用い帯板から１０
〜２０鶴離して線源を置いてもβ線後方散乱の検出が可
能となった。

またβ線の後方散乱を用いる場合は、帯板の表面性状、
塗料の特性等により出力が変化するので、オンラインで
の膜厚測定精度を向上させるためには、これらの要因に
よる検出出力の変化をオンラインにて各要因毎に補正す
る必要がある。

一方近年の製造工程では、連続化及びそれによる効率化
が追求される結果、小ロフトの鋼板が塗装ラインを次々
と走行するので、成分又は表面性状の異なる鋼板が次々
と走行することが多くなってきたため、上記の補正をオ
ンラインにおいて行うことは極めて重要なこととなって
きた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、帯板
の表面性状、塗料の特性等の影響を受けることなく、塗
装膜厚を精度よく、しかも塗装材の適用範囲を広くオン
ライン測定することが可能であり、塗装帯板の高品質化
及び生産能率の向上が図れる塗装膜厚測定方法を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る塗装膜厚測定方法は、走行する帯板に塗料
を転写する塗装部と、塗装された塗料を乾燥させる乾燥
炉とを備え帯板を連続的に塗装する塗装設備にあって、
β線の検出対象からの後方散乱線量を検出することによ
り、塗装膜厚を測定する方法において、検出対象にβ線
を放射する線源と、該検出対象からのβ線後方散乱線量
を検出する検出器とを備えてなる測定ヘッドを、前記塗
装部の帯板走行方向上流と、前記乾燥炉の帯板走行方向
下流と、塗布すべき塗料近傍とに設け、これら３ケ所で
のβ線の後方散乱線量の検出信号夫々に特定時点に放射
されたβ線量と測定時点に放射され経時的に減衰したβ
線量との比の値を乗じて得られた較正測定値を用いて、
関係式％式％ での較正測定値 α：塗料の特性により決定される定 数 ｔ：塗装膜厚 により塗装膜厚を算出することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、塗装部の走行方向上流に設けた測定
ヘッドから、帯板の塗装前の表面性状に支配される較正
測定値が求められる。また塗料近傍に設けた測定ヘッド
から、塗料の特性に支配される較正測定値が求められる
。これら２つの較正測定値により、乾燥炉の走行方向下
流に設けた測定ヘッドから求められた較正測定値に対す
る、塗料の特性及び帯板の表面性状の影響を補正して塗
装膜厚を測定するので、帯板の表面性状及び塗料の影響
を受けずに塗装膜厚をオンラインで測定できる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は塗装帯板の塗装ラインにおける本発明に係る
塗装膜厚測定方法（以下本発明方法という）の実施状態
を示す模式的ブロック図であり、第２図は本発明方法に
使用する測定ヘッドの模式図である。

図において８は帯状鋼板であり、該鋼板８は図中に白抜
矢符にて示す方向に所定の速度にて走行しつつ、走行経
路途中に設けである塗装部１０を通過する際にその一面
に塗装を施され、塗装帯板９となり、その塗装部１０の
走行経路下流に設けられた乾燥炉６を経て、前記走行経
路の最下流側に設けられた、図示しない巻取りロールに
コイル状に巻取られるようになしである。

前記塗装部１０は、前記帯状鋼板８の幅方向寸法よりも
長い軸長方向寸法を有する円柱状のプライドルロール４
．塗装ロール３及びピックアップロール２、並びに前記
塗装帯板９に塗布すべき塗料１３を充填してなる塗料槽
１等から構成されている。

前記プライドルロール４と塗装ロール３とは、前記帯状
鋼板８をこれらの間に挾持するように、該鋼板８の両側
に夫々転接させて、該鋼板８の幅方向に平行な夫々の枢
軸廻りに回動自在に軸支してあり、プライドルロール４
は、帯状鋼板８との転接位置において該鋼板８の移動方
向と同方向に、また塗装ロール３は、同じく逆方向に、
図示しない各別の駆動モータにより、夫々所定の速度に
て回転駆動されるようになしである。また前記ピソクア
・７プロール２は、前記帯状鋼板８との転接位置と異な
る位置にて、前記塗装ロール３にその上部を転接させ、
該ロール３の枢軸と平行な枢軸廻りに回動自在に軸支し
であると共に、その下部を、前記塗料槽ｌ内部の塗料１
３中に浸漬せしめてあり、図示しない駆動モータにより
前記塗装ロール３と逆方向に回転駆動されるようになし
である。更に、ピックアップロール２の枢支軸と塗装ロ
ール３の枢支軸との間には、両者間の転接部における面
圧を変更せしめるべく、ピックアップロール２を塗装ロ
ール３に近接又は離反する方向にわずかに移動させる面
圧調節機１４が介装されている。

而して、前記塗料槽ｌにおいて、ピックアップロール２
の外周面に付着した塗料１３は、該ロール２の回転に伴
って持上げられ、ピックアップロール２と塗装ロール３
との転接位置において、前記面圧調節機１４によって設
定される両者間の接触面圧に応じて、その大部分が塗装
ロール３に転写されてこれに付着し、更に塗装ロール３
の回転に伴って移動し、該ロール３と前記帯状鋼板８と
の転接位置における両者間の摺動により、帯状鋼板８に
その略全量が転写されて、該鋼板８の表面に塗装膜１１
を形成し、該鋼板８は塗装帯Ｆｉ９となる。

さて、以上の如く構成された塗装部１ｏの前記塗料槽１
の上部、該塗装部１０より前の帯状鋼板８が走行する位
置及び乾燥炉６の走行方向下流の３ケ所にβ線の線源と
その後方散乱線量の検出器とを備えてなる測定ヘッド？
、７．７を各々設ける。

該測定ヘッド７の構造は第２図に示す如く、後方散乱し
たβ線を検出する電離箱を用いてなる検出器７２と、β
線の線源７３たる放射性同位元素と、該線源７３からの
β線が直接検出器７２にて検出されるのを防止するβ線
遮蔽板７４とを備えてなり、線源７３より放射されたβ
線は塗装膜１１を貫通し、綱板の表面ごく近傍にてその
一部が後方に反射し、その一部が検出器７２にて検出さ
れることとなる。また前記測定ヘッド７．７．７には各
測定ヘッド７゜７．７と検出対象との間の距離の変動に
よる後述する較正測定値の変動を補正するために、該距
離を測定する測距素子？１．７１．７１及び測定ヘッド
７゜７．７と検出対象との間の空間を温度変化による較
正測定値の変動を補正するために測温素子７５゜７５、
７５が各々設けられている。

前記測定ヘッド？、７．７による検出信号出力はマイク
ロプロセッサを用いてなる塗装膜厚制御部１２へ入力さ
れ、後述する演算及び補正が行われ、塗装膜１１の厚さ
の算出が行なわれる。この結果に応じて前記塗装膜厚制
御部１２は前記面圧調節機１４によるピックアップロー
ル２と塗装ロール３との面圧の調整、ピンクアップロー
ル２と塗装ロール３との回転数の調整又は塗料１３の濃
度の調整のいずれか１つ又はその組合せの制御を行い、
前記塗装膜１１を所定の厚さに維持すべく動作する。

以下に本発明方法の前記塗装膜厚制御部１２における演
算内容について説明する。

測定ヘッド７．７．７の検出信号は夫々平滑化の後、前
記塗装膜厚制御部１２へ出力され、つぎに特定時点に放
射されたβ線量と経時的に減衰した測定時点に放射され
たβ線量との比の値を前記検出信号出力に乗じて３つの
較正測定値を得る。該較正測定値を塗装前のをＶａ、乾
燥後のをｖｂ、塗料槽のをＶｃとすると、前記較正測定
値Ｖ　ａ　＋　Ｖ　ｂ　＋　Ｖ　ｃと膜厚ｔとの関係は
実験により下記式の如く近似的に表わすことができる。

Ｖｂ＝Ｖｃ＋（Ｖａ　−Ｖｃ）　　ｅ−’　　　　　　
　　・・・（１）α：塗料の特性により決定される定数 ＋１１式は較正測定値ｖｂを膜厚ｔの関数で表わしてい
る。αの値は塗料膜厚によって若干変動するので厚みが
既知の塗装鋼板サンプルを用いて決定するのが望ましい
が、オンライン測定では難しい、しかしカラー鋼板用の
塗料又は有機被覆材料等の塗料の大別によりαの値はほ
ぼ一定となる（誤差５％以内）ことが実験により確認で
きたのでαの値は一定値とする。（１）式を変形し両辺
の対数をとると α　　　　　　Ｖａ　　−Ｖｃ となり、これにより膜厚ｔを求めることができる。

このようにして膜厚ｔが算出されるが、測定へラド７，
７．７と塗装帯板９帯状鋼板８又は塗料槽ｌの塗料１３
上面との距離及びその空間の温度が変化すると較正測定
値Ｖａ、　Ｖｂ、　Ｖｃも変動するために、前記距離及
び該空間の温度が変化する場合はそれらに対する較正測
定Ｖａ、　Ｖｂ、　Ｖｃの補正を行う必要がある。

前記距離が変動すると、線源７３．７３．７３から見た
鋼板上の対象面積の変化、後方散乱電子のうち、検出器
？２．７２．７２に入る割合、空気層の厚み変化による
散乱の増減の影響により較正測定値Ｖａ、　Ｖｂ。

Ｖｃは変化する。この変化を第３図のグラフに示す。

第３図は縦軸に較正測定値Ｖａ、　Ｖｂ、　Ｖｃを、ま
た横軸に前記距離をとっている。夫々の較正測定値Ｖａ
。

Ｖｂ、　Ｖｃと前記距離との関係を前記膜厚制御部１２
に入力し、通常は第３図における最も効率の良い基準路
Ｍｉｏで測定を行い、測距素子７１．７１．７１により
基準距離１０からの距離変動を検出したときは、前記関
係に基づき測定された各較正測定値Ｖａ。

Ｖｂ、　Ｖｃを夫々増加補正する。

また前記温度が変化すると、前記空間の密度の変化によ
り、較正測定値Ｖａ、　Ｖｂ、　Ｖｃが変化する。

その関係を示したのが第４図のグラフであり、縦軸に較
正測定値Ｖａ、　Ｖｂ、　Ｖｃを、また横軸には前記空
間の温度をとっている。第４図からも明らかな如く較正
測定値Ｖａ、　Ｖｂ、　Ｖｃは温度が高くなると空気層
の密度の減少により増加する。従って夫々の較正測定値
Ｖａ、　Ｖｂ、　Ｖｃと温度との関係を前記膜厚制御部
１２に人力し通常はある特定温度を基準とし、測温素子
？５．７５．７５により該特定温度からの変動を検出し
たときは、前記関係にもどつき、測定された各較正測定
値Ｖａ、　Ｖｂ、　Ｖｃを夫々増減補正する。

前述の如く各較正測定値Ｖａ、　Ｖｂ、　Ｖｃを補正す
ることによりオンラインにて精度よい膜厚ｔの測定が可
能となる。

以上の如く塗装膜厚制御部１２において、演算及び補正
が行われ膜厚ｔが求められると、その結果に応じて前記
塗装膜厚制御部１２における前述しであるところの制御
により所定の膜厚ｔが維持されることとなる。

なお、本実施例においては、乾燥後の位置の測定ヘッド
７を１ケ所に設けただけであるが、膜厚が幅方向に変動
を有する場合は幅方向位置に複数の測定ヘッドを設け、
その平均値により膜厚を検出することも可能である。

また本実施例においては、塗装帯板の塗装ラインにおけ
る本発明方法の実施について説明したが、本発明方法は
これに限らず同様の塗装部を有する他の塗装ラインにお
いても適用可能であることは言うまでもない。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明方法においては、帯板に塗装さ
れた塗装膜の厚さを、塗装前、塗料上、乾燥後の３ケ所
に設けた測定ヘッドでのβ線後方散乱線量の検出信号を
較正した３つの較正測定値を用いて算出しているので、
帯板の表面性状及び塗料の特性に影響されることな（塗
料の通用範囲を広く、オンラインにて精度良く測定でき
、塗装帯板の高品質化及び生産能率の向上を図ることが
できる。また前述の実施例においては、測定ヘッドと検
出対象との距離及びその空間の温度を測定し、該距離及
び温度の変動による各較正測定値の変動を補正している
ので、測定ヘッドと検出対象との温度及び距離の変動の
影響等を受けることなく塗装膜厚を測定できる等優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明方法の実施状態を示す模式的ブロック図、第２図は
測定ヘッドの構造を示す模式図、第３図は較正測定値と
距離との関係を示すグラフ、第４図は較正測定値と温度
との関係を示すグラフである。 １・・・塗料槽　２・・・ピックアップロール　３・・
・塗装ロール　４・・・ブライダルロール　６・・・乾
燥炉８・・・帯状鋼板　９・・・塗装帯板　１０・・・
塗装部　１１・・・塗装膜　１２・・・塗装膜厚制御部
　１３・・・塗料　７２・・・検出器　７３・・・線源 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫ｙ 第　２　図 第３図 ”　　　　　　　　　３ｏ：＆ａＣ＠ＣＩ第　４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走行する帯板に塗料を転写する塗装部と、塗装され
   た塗料を乾燥させる乾燥炉とを備え、帯板を連続的に塗
   装する塗装設備にあって、β線の検出対象からの後方散
   乱線量を検出することにより、塗装膜厚を測定する方法
   において、 検出対象にβ線を放射する線源と、該検出対象からのβ
   線後方散乱線量を検出する検出器とを備えてなる測定ヘ
   ッドを、前記塗装部の帯板走行方向上流と、前記乾燥炉
   の帯板走行方向下流と、塗布すべき塗料近傍とに設け、
   これら３ケ所でのβ線の後方散乱線量の検出信号夫々に
   特定時点に放射されたβ線量と測定時点に放射され経時
   的に減衰したβ線量との比の値を乗じて得られた較正測
   定値を用いて、関係式 ｔ＝（１／α）ｌｎ（Ｖｂ−Ｖｃ）／（Ｖａ−Ｖｃ）但
   し Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ：塗装前、乾燥後、塗料近傍夫々での
   較正測定値 α：塗料の特性により決定される定数 ｔ：塗装膜厚 により塗装膜厚を算出することを特徴とする塗装膜厚測
   定方法。