JPH03200004A - 塗膜厚測定装置 - 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、鋼板等の帯状物の連続コーティングプロセス
において、コーティング材が乾燥する前に塗膜厚の測定
を行う、塗膜厚測定装置に関する。

〈従来の技術〉 耐食性に優れる鋼板を得るために、この鋼板の表面に有
機樹脂等のコーティング材をコーティングする技術が各
種開発された。　こ　こで、より良好な鋼板を得るため
には、コーティング材の塗膜厚（以下、塗膜厚とする。

）をコーティングプロセスのライン上で精度よく測定す
る必要がある。

このような鋼板等の帯状物の連続コーティングプロセス
において、コーティング材の塗月莫厚をオンラインで測
定する方法として、コーティング直後の未乾燥な状態で
コーティング材に赤外線を照射し、コーティング材の溶
媒による赤外線の吸収量から乾燥後の塗膜厚を測定する
方法が知られている。

第４図に、このような赤外線吸収による塗膜厚の測定装
置が配される連続コーティングプロセスが概念的に示さ
れる。

図示例はロールコータを適用する連続コーティングプロ
セスであって、コーティングに供される鋼板Ａは、矢印
方向に搬送されつつ、ロールコータ２０ａもしくは２０
ｂによってコーティング材が塗布される。

このような鋼板Ａの搬送路のロールコータ２０ａの下流
側の直後には、鋼板Ａに赤外線を照射し、これ反射され
る赤外線の強度を測定するヘッド５４が配される。　ま
た、このヘッド５４には制御回路５６が接続され、塗膜
厚測定装置５８が形成される。

この塗膜厚測定装置５８は、前述のようにコーティング
材が未乾燥の状態で鋼板Ａに赤外線を照射し、この赤外
線の反射光強度を測定することでコーティング材の溶媒
による赤外線の吸収量を計測して、乾燥後のコーティン
グ材の塗膜厚を測定するものである。

第５図に、このヘッド５４の概略断面図が示される。

ヘッド５４において、赤外線■は光源６０より射出され
、コリメータレンズ６２によって平行光に調整される。

ついで赤外線Ｉはフィルタユニット６４によって波長を
調整される。

例えば、コーティング材による赤外線Ｉの吸収が第６図
に示される特性を有する場合、フィルタユニット６４に
は、赤外線Ｉの波長をコーティング材の溶媒によって吸
収されるλａｈａに調整するフィルタ６６ａ、それより
少し短波長のλｒｅｆ＋に調整するフィルタ６６ｂ、お
よび前記λａｂｓよりも少し長波長のλｒｓｆ２に調整
するフィルタ（図示せず）が配される。　各フィルタは
モータ６８によって矢印ａ方向に回転可能とされる円盤
７０に配されるものであり、図示例においては、この円
盤７０を回転することによって各フィルタを個々に赤外
線Ｉの光路に挿入可能に構成される。

波長を調整された赤外線Ｉは、ミラー７１によって下方
に立ち下げられ、結像レンズ７２によって所定の位置に
結像するように調光されて、鋼板Ａの表面に塗布された
未乾燥のコーティング材７４に入射し、ついで鋼板Ａに
よりて上方に反射される。

上方に反射された赤外線Ｉは、集光ミラー７６に反射さ
れて受光素子７８に入射し、強度を測定される。　この
赤外線強度の測定結果は、制御回路５６に転送される。

制御回路５６は、この赤外線強度の測定結果より、各波
長におけるコーティング材７４による赤外線■の吸収強
度を算出し、コーティング材７４の溶媒による各波長の
赤外線Ｉの吸収強度、つまり、前述のように、コーティ
ング材の溶媒によって吸収されるλ１−１およびその前
後の波長のλｒｅｆ＋およびλｒｅｌＦ２の各波長の赤
外線の吸収強度　Ｓ（λａｂｉ）、Ｓ（λｒ＠ｆ　ｌ）
およびＳ（λｒａｆ２）より、下記式　［Ｉ］式［Ｉ］ 出力＝ａ＋ｂＪＺｏｇ　（ｓ（λｒ＠ｒ）／Ｓ（λ、ｂ
、））但し Ｓ（λｒ−ｔ）＝　　（Ｓ（λｒｅｒ＋）”Ｓ　（λｒ
ｅｒ２））／２ａ、ｂは定数 によって出力を算出して、得られた出力より乾燥後のコ
ーティング材７４の塗膜厚を測定する。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、このような未乾燥状態でのコーテイング材７
４の溶媒による赤外線Ｉの吸収強度を測定する方法等の
、コーティング材７４が未乾燥な状態で乾燥後のコーテ
ィング材７４の塗膜厚を測定する方法では、塗膜厚の測
定結果は、コーティング材７４の溶媒の量によって左右
される。　ところが、コーティング材７４を塗布した位
置から塗膜厚の測定地点まで鋼板Ａが搬送される間に、
蒸発によってコーティング材７４の溶媒の量が変化して
しまうため、塗膜厚の測定値に誤差が生じてしまう。

しかも、通常、コーティング材７４の塗膜厚は塗布直後
が８〜９μｍ、乾燥状態では０．９〜１．２μｍと大き
く変化する上、適用される溶媒も、セロソルブ系溶媒、
キシレン、ブタノール等の、かなり揮発性の高い溶媒で
ある。

従って、溶媒の蒸発量、すなわち塗膜厚の測定結果の精
度は、コーティング材７４の塗布から塗Ｉｌｌ、！厚の
測定を行うまでの時間、すなわち鋼板Ａのラインスピー
ドや、ロールコータからヘット５４までの距離に犬ぎく
依存するものであり、この傾向は、特に、コーティング
材に適用される溶媒の蒸発速度が速いとき、鋼板Ａの搬
送速度の遅いとき、コーティング材の塗布位置から塗膜
厚の測定位置までの距離が長いときには顕著である。

また、ロールコータ用のロールは、通常ウレタンゴムで
ライニングされているため、長時間使用すると鋼板エツ
ジにより疵が入る。　そのために、ロールコータを適用
する装置では、予備のロールコータが必要であり、通常
、図示例のようにロールコータ２０ａおよび２０ｂの２
セツトを一組として配置し、両者を交換で使用する。

ところが、ロールコータ２０ａと２０ｂとでは、コーテ
ィング材の塗布位置から塗膜厚の測定位置までの距離が
、ＬとＬ′となり大幅に異なってしまい、塗膜厚の測定
結果が適用するロールコータによって異なってしまう上
、ロールコータ２０ｂを適用する際には、コーティング
材の塗布位置から塗膜厚の測定位置までの距離が長くな
るため、鋼板Ａのラインスピードによる影雷も大きくな
り、塗膜厚測定精度も低くなる。　さらに、ライン構成
、場所的な制約によってはし、従ってＬ′の距離をかな
り長くしなけれはならないこともある。

従来、このよう塗膜厚の測定誤差はオペレータの習熟、
勘等でカバーされてきたが、自動車用鋼板等に代表され
るように、近年ではより優れた特性を有する鋼板を得る
ために、コーティングプロセスのライン上での塗膜厚の
測定にも高い精度が要求され、問題となっている。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決すること
にあり、上述のような連続コーティングプロセスのライ
ン上で、赤外線吸収を適用して塗ＩＩ５！厚の測定を行
なう塗膜厚測定装置であって、プロセスのラインスピー
ド、コーティングから塗膜厚測定までの距離、コーティ
ング材に適用される溶媒種、等がいかなる条件であって
も、コーティング材乾燥後の塗膜厚測定を正確に行なう
ことができる塗膜厚測定装置を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 前記問題点を解決するために、本発明は、帯状物を搬送
しつつその表面に連続的にコーティングを行うプロセス
において、コーチインク材が乾燥しない状態で塗膜厚の
測定を行う塗膜厚測定装置であって、前記コーティング
材の塗膜厚の測定手段と、検出された前記帯状物の搬送
速度、および前記コーティング材の塗布位置から塗膜厚
の測定位置までの距離より、前記コーティング材の塗布
より塗膜厚の測定までの経過時間を求め、この経過時間
に応じて前記塗膜厚の測定結果を補正する手段とを有す
ることを特徴とする塗膜厚測定装置を提供する。

以下、本発明の塗膜厚測定装置について詳細に説明する
。

第１図に、本発明の塗膜厚測定装置を適用する鋼板Ａの
連続コーティングラインの概略図が示される。

第１０に示される連続コーティングラインは、ロールコ
ータ２０ａおよび２０ｂを適用するものである。　この
ような連続コーティングラインに通用される本発明の塗
膜厚測定装置１０は、基本的に、ヘッド５４と、制御回
路１４とから構成される。　なお、本発明の塗膜厚測定
装置において、ラインスピードは設定値を用いてもよい
のはもちろんであるが、好ましくは、以下に示すライン
スピード測定装置１２を用いることにより、ラインスピ
ードの変化に対応した塗膜厚の測定を行うことができ、
より測定精度を向上させることが可能である。

図示例の連続コーティングラインにおいては、前工程よ
り搬送された鋼板Ａはラインスピード測定装置１２のロ
ール１６を経て、ロールコータ２０ａまたは２０ｂによ
ってコーティング材７４を塗布される。

ロールコータ２０ａは、コーティング材７４を充填する
塗料パン２２ａに浸漬されるピックアップロール２４ａ
と、ピックアップロール２４ａおよび鋼板Ａを接触し、
ピックアップロール２４ａに付着したコーティング材７
４を受７け、これを鋼板Ａに塗布する塗布ロール２６ａ
と、銅帯Ａを支持するバックアップロール２８ａとから
構成されるものである。　塗布ロール２６ａおよび、ピ
ックアップロール２４ａには、それぞれ、図示しない駆
動源が接続されている。

ロールコータ２０ｂは、このロールコータ２０ａと同様
の構成を有するので、その説明は省略する。

図示例の連続塗装ラインにおいては、鋼板Ａへのコーテ
ィング材７４の塗布は、ロールコータ２０ａまたは２０
ｂのいずれかによって行なわれる。　そのため、塗布ロ
ール２６ａおよび２６ｂは鋼帯Ａと接離可能に構成され
、コーティングを行なわないロールコータの塗布ロール
は鋼板Ａから離れるように構成される。

このようなロールコータ２０ａまたは２０ｂによフてコ
ーティング材７４を塗布された鋼板Ａは、さらに搬送さ
れ、ヘッド５４によって赤外線Ｉを照射されることによ
り乾燥後のコーティング材７４の塗膜厚（以下、単に塗
膜厚とする）を測定され、次いで、案内ロール３０に案
内されて次工程に搬送される。

このような連続コーティングラインに適用される本発明
の塗膜厚測定装置１０は、前述のようにヘッド５４、制
御回路１４、および好ましい態様としてラインスピード
測定装置１２とから構成され、塗膜厚の測定結果を、ラ
インスピード（鋼板Ａの搬送速度）より得られたコーテ
ィング材７４の塗布からヘッド５４による測定までの時
間によって補正し、ラインスピードが変化した際やロー
ルコータの位置が変化した際等にも、常に正確に乾燥後
の塗膜厚を測定することを可能としたものである。

第２図に、コーティング材７４における溶媒の乾燥状態
を表すグラフが示される。

第２図のグラフは、サンプル板にコーティング材７４を
塗布して、このサンプル板を停止した状態で前述の塗膜
厚測定装置５８によって経時的にコーティング材７４の
塗布後から乾燥するまでの塗膜厚を測定し、この塗膜厚
の経時変化を示したものである。　これより明らかなよ
うに、時間の経過とともにコーティング材７４中の溶媒
が蒸発するために、この溶媒による赤外線Ｉの吸収量が
減少して、塗膜厚が低下している。

従フて、本発明の塗膜厚測定装置１０のように、コーテ
ィング材の塗布から塗膜厚測定までの時間および、その
間に蒸発する溶媒の量に応じて塗膜厚測定装置による測
定結果を補正することにより、コーティング材乾燥後の
塗膜厚の測定精度を大幅に向上させることができる。

ラインスピード測定装置１２は、鋼板Ａの搬送速度を測
定するもので、ロータリーエンコーダ（図示せず）が配
されるロール１６と、このロータリーエンコーダからの
信号を受けてラインスピードを検出し、これを制御回路
１４に転送する検出回路１８とから構成される。

本発明の塗膜厚測定装置１０に適用される鋼板Ａの搬送
速度の検出手段としては、このようなロータリーエンコ
ーダを適用するものに限定されるものではなく、例えば
、ロール１６の回転速度より搬送鋼板Ａの搬送速度を検
出する方法等、各種の機械式、光学式の速度検出方法が
いずれも適用可能である。　なお、前述のように本発明
の塗膜厚測定装置においては、ラインスビ−１・は設定
値を用いてもよい。

ヘット５４は、コーティング材７４の溶媒によって吸収
される波長λａｂｇの赤外線、それより少し短波長の波
長λｒ、、１の赤外線、および前記λ８いよりも少し長
波長の波長λ１６ｆ２の赤外線（第６図参照）を鋼板Ａ
に照射し、その反射強度を測定するものである。　　こ
のようなヘッド５４は、先に説明した塗膜厚測定装置５
８に通用されるものと同様の構成を有するので、その説
明は省略する。　なお、本発明においては、塗膜厚を未
塗装な状態で測定できるものであれは、このような赤外
線による方法以外にも各種の公知の方法が適用可能であ
る。

このようなラインスピードの測定結果、およびヘット５
４による赤外線強度の測定結果は、制御回路１４に転送
される。

図示例において制御回路１４は基本的に、出力変換回路
１４ａ、経過時間入力回路１４ｂおよび補正回路１４ｃ
から構成されるものである。

ラインスピード測定装置１２によるラインスピードの測
定結果は、経過時間入力回路１４ｂに送られる。　経過
時間入力回路１４ｂは、送られてきたラインスピードの
測定結果、および図示しない経路で人力されるロールコ
ータからヘッド５４までの距１１１（ＬまたはＬ”）の
情報を受けて、鋼板Ａへのコーティング材７４の塗布か
らヘッド５４による赤外線強度の測定までの時間を算出
し、その結果を補正回路１４ｃに送る。

なお、本発明においては、前述の距１ｌＩＬまたはＬ′
の代わりに、ロールコータの使用情報（ロールコータ２
０ａまたは２０ｂのいずれを使用しているか）を経過時
間入力回路１４ｂに人力することにより、前述の経過時
間の計算を行なう構成としたもであってもよい。

方、ヘッド５４による赤外線強度の測定結果は、出力変
換回路１４ａに送られる。　出力変換回路１４ａは、基
本的に第４図に示される制御回路５６と同様の構成を有
するものであり、赤外線強度の測定結果より、コーティ
ング材７４の溶媒による各波長の赤外線Ｉの吸収強度を
算出し、その算出結果より、コーチイングイΔ７４か乾
燥した際の仮の塗膜厚を算出してこれを補正回路＋４ｃ
に送る。

補正回路１４ｃには、予め測定されたコーテイング材７
４に適用される溶媒の蒸発速度の情報が入力されており
（第２図参照）、経過時間入力回路１４ｂより送られた
コーティング材７４の塗布から赤外線強度測定までの時
間、および溶媒の蒸発速度に応じて、出力変換回路４ａ
より送られた仮の塗膜厚を補正し、コーティング材７４
の乾燥後の正確な塗膜厚を算出する。

本発明の塗膜厚測定装置１０は、基本的に上記の構成と
することにより、ラインスピード、コーディング材の溶
媒の蒸発速度、コーティングｉζＨ１からヘットまでの
距離によらず、常に正確に乾燥後のコーティング材の塗
膜厚を測定することが可能である。

なお、本発明の塗膜厚測定装置においては、鋼板Ａ表面
の塗膜厚測定への影響を排除するために、予めコーティ
ング材７４塗布前に同様のヘッド５４を用いて、鋼板Ａ
による赤外線Ｉの反射強度を測定しておき、塗布後の強
度の鋼板Ａによる赤外線Ｉの反射強度との差を求めるこ
とにより、鋼板へ表面の反射の影響が無い状態でのコー
ティング材７４の溶媒による赤外線Ｉの吸収強度を求め
、測定精度を向上させることも可能である。

また、図示例では本発明の塗膜厚測定装置は、ロールコ
ータによる鋼板の連続コーティングラインに適用される
ものであったが、本発明の適用はこれに限定されるもの
ではなく、スプレーコート、カーテンフローコート等各
種の塗布方法による連続コーティングラインに適用可白
しである。

以上、本発明の塗膜厚測定装置について詳細に説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更
を行なっても良いのは、もちろんのことである。

〈実施例〉 第１図に示される、ロールコータ２０ａおよび２０ｂを
適用する連続コーティングラインを用い、巾１２００ｍ
ｍ、厚さ１．２ｍｍの亜鉛鍍金鋼板Ａの表面に、コーテ
ィング材７４としてエポキシ系塗料を塗布した。　なお
適用する溶媒はセロソルブ系溶媒であった。

このような連続コーティングラインに、第１図に示され
る本発明の塗膜厚測定装置１０と、第４図に示される従
来の塗膜厚測定装置５８とを配置し、ラインスピードを
６０〜９０ｍ／ｍｉｎまでの間で変化させて、ロールコ
ータ２０ａの直後でコーティング材７４乾燥後の塗膜厚
を測定した。

なお、ラインスピードが変化しても塗膜厚が変わらない
ように、ロールコータ２０ａにおけるコーティング材７
４の塗布量を調整した。

また、ロールコータ２０ａによるコーティング材７４の
塗布位置からヘッド５４までの距離は１．２０ｍであっ
た。

連続コーティングラインのラインスピードの変化と、塗
膜厚測定装置１０および５８における塗膜厚の測定結果
の変化との関係を第３図に示す。　なお、コーティング
材７４の塗膜厚を乾燥後に測定したところ、１．０μｍ
であった。

第３図に示されるように、従来の塗膜厚測定装置５８に
よる塗膜厚の測定結果（第３図点線）は、ラインスピー
ドの変化に応じて変化してしまっている。　これに対し
、本発明の塗膜厚測定装置１０による塗膜厚の測定結果
（第３図実線）は、ラインスピードの加減速域では若干
の変化を残すものの、正確にほぼ一定の測定結果が得ら
れている。

なお、ロールコータ２０ｂを用いて同じ実験を行った際
にも、本発明の塗膜厚測定装置１゜では同様に良好な結
果を得ることができた。

以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したとおり、本発明の塗膜厚測定装置を
通用することにより、連続コーティングプロセスのライ
ン上のラインスピードの変化、コーティングから塗膜厚
測定までの距離の変化等が生じても、また、コーティン
グ材に適用する溶媒種によらず、常に高精度でコーティ
ング材の塗膜厚を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の塗膜厚測定装置の一例を適用する連
続コーティングラインを示す概念図である。 第２図は、鋼板に塗布されたコーティング材の溶媒の乾
燥状態を示すグラフである。 第３図は、ラインスピードが変化した際の、本発明の塗
膜厚測定装置と従来の塗膜厚測定装置とによる塗膜厚測
定結果の変化を示すグラフである。 第４図は、従来の塗膜厚測定装置を適用する連続コーテ
ィングラインを示す概念図である。 第５図は、第１図および第４図に示される塗膜厚測定装
置に適用されるヘッドの概略断面図である。 第６図は、赤外線の波長による溶媒透過率の変化の一例
を模式的に示すグラフである。 符号の説明 １０．５８・・・塗膜厚測定装置、 １２・・・ラインスピード測定装置、 １４．５６・・・制御回路、 １４ａ・・・出力変換回路、 １４ｂ・・・経過時間入力回路、 １４ｃ・・・補正回路、 １．６．３０・・・ロール、 １８・・・検出回路、 ２０ａ、２０ｂ−ロールコータ、 ２２ａ、２２ｂ−＝塗料パン、 ２４ａ、２４ｂ・・・ピックアップロール、２６　ａ　
、’　２６　ｂ−−−塗布ロール、２８ａ、２８ｂ・・
・バックアップロール、５４・・・ヘッド、 ６０・・・光源、 ６２・・・コリメータレンズ、 ６４・・・フィルタユニット、 ６６ａ、６６ｂ−フィルタ、 ６８・・・モータ、 ７０・・・円盤、 ７１・・・ミラー ７２・・・結像レンズ、 ７４・・・コーティング材、 ７６・・・集光ミラー ７８・・・受光素子 Ｆ　Ｉ　Ｇ、　２ 日前 間 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）帯状物を搬送しつつ、その表面に連続的にコーテ
   ィングを行うプロセスにおいて、コーティング材が乾燥
   しない状態で塗膜厚の測定を行う塗膜厚測定装置であっ
   て、 前記コーティング材の塗膜厚の測定手段と、 前記帯状物の搬送速度、および前記コーティング材の塗
   布位置から塗膜厚の測定位置までの距離より、前記コー
   ティング材の塗布より塗膜厚の測定までの経過時間を求
   め、この経過時間に応じて前記塗膜厚の測定結果を補正
   する手段とを有することを特徴とする塗膜厚測定装置。