JPH08219748A - β線膜厚計による塗膜厚測定方法 - Google Patents

β線膜厚計による塗膜厚測定方法

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JPH08219748A
JPH08219748A JP3086095A JP3086095A JPH08219748A JP H08219748 A JPH08219748 A JP H08219748A JP 3086095 A JP3086095 A JP 3086095A JP 3086095 A JP3086095 A JP 3086095A JP H08219748 A JPH08219748 A JP H08219748A
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JP
Japan
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ray
coating
film thickness
paint
saturated
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Application number
JP3086095A
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English (en)
Inventor
Akio Kimura
彰夫 木村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】β線膜厚計による塗膜厚測定方法を提供する。 【構成】β線後方散乱線強度を測定することにより塗膜
厚を測定する方法であって、塗膜を構成する塗料の物性
並びにその中の顔料の種類及び濃度(重量%)からβ線
飽和後方散乱強度(Is )を求める推定計算式を予め作
成し、この式から算出したIs を検量線式に代入して塗
膜厚を演算する塗膜厚測定方法。 【効果】検量線作成や管理の手間、費用を削減すること
ができる。更に、精度の良い検量線を得ることができ、
高精度の塗膜厚測定も可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、β線を用いて鋼板など
の表面に塗布された塗料などの膜厚を測定する塗膜厚測
定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼板などの表面上に有機被膜等が塗布さ
れた被覆鋼板の塗膜厚を測定する方法として、β線後方
散乱膜厚計が用いられている。通常、β線後方散乱膜厚
計は、β線を照射するためのβ線源、測定対象から後方
散乱されたβ線を測定するための電離箱などの検出器お
よび検出器出力を増幅して、その信号を処理する信号処
理装置から構成される。
【0003】測定対象が被覆鋼板の塗膜厚である場合
は、塗料を塗布する前に母材のβ線後方散乱強度を測定
し、さらに塗布後にβ線後方散乱強度を測定する。これ
らの二つの測定値の差と塗膜厚の対応から膜厚測定値を
演算する。
【0004】二つのβ線後方散乱強度の測定値と塗膜厚
との間には、下記の検量線式(1)で表される対応関係
がある(例えば、改定工業測定便覧、1964年、コロナ社
発行、P.1084〜1086参照)。
【0005】 I=Is +(Io −Is )・exp(−α・t)………(1) ただし、I :塗布後の後方散乱強度 Io :塗布前の母材の後方散乱強度 Is :塗料のβ線飽和後方散乱強度 α :塗料の線吸収係数 t :塗膜厚 塗膜厚tを測定するには、上記検量線式(1)に含まれ
るαとIs の値を決める必要がある。これらのうち、α
は塗膜の吸収係数に対応するものであり、塗膜の組成等
による変化はほとんどなく、一定値(0.0055)にしてお
くのが一般的である。一方、Is は塗膜の組成等により
変動するため、異なる塗料を塗布するようなプロセスに
おいては、その塗料の組成毎にIs を決定する必要があ
る。
【0006】通常、このβ線飽和後方散乱強度(Is )
は次の二つの方法のどちらかで決定される。
【0007】一つは、十分に厚い塗膜を持つ試料を作成
し、直接その塗料のIs を測定する方法である。この方
法の長所は正確に検量線を決定できることにある。短所
としては、多数の塗料について測定を行おうとする場
合、全ての塗料について塗膜厚の厚い試料を作成する必
要があり、非常に工数がかかるという点である。実際の
塗装プロセスの操業を考えると塗料毎にこの手順を実施
するのは、その作業量からして受け入れられないのが実
情である。
【0008】もう一つとしては、通常製造に供される膜
厚の試料を用いて、その試料のβ線後方散乱強度(I)
と塗布前の母材のβ線後方散乱強度(Io )から、計算
でβ線飽和後方散乱強度(Is )を求める方法がある。
この従来方法を図7および図8により説明する。
【0009】図7は従来のβ線膜厚計の検量線の決定手
順と塗膜厚測定方法を示すブロックフロー図、図8(a)
は図7中に示す膜厚既知の塗膜厚の事前測定方法を示す
図、図8(b) は図7中に示す実際の測定対象の塗膜厚の
オンライン測定方法を示す図である。
【0010】オンライン測定で実際に使用することがで
きる検量線〔図8(b) に示す指数曲線〕を決定するに
は、まず、図7中および図8(a) に示すように塗布前と
塗布後と二つの試料を用意する必要がある。一つは測定
対象の塗膜塗料を塗布する前の母材、もう一つは塗料を
塗布した後の試料であり、この塗膜厚は他の方法で事前
に決定して既知の値としておく必要がある。二つの試料
を対象として、β線後方散乱膜厚計により塗布前の母材
のβ線後方散乱強度(Io )と塗布後のβ線後方散乱強
度(I)を測定し、それらの測定値と既知の塗膜厚とか
ら、前記の検量線式(1)によりβ線飽和後方散乱強度
(Is )の推定値を求める。
【0011】その後、図7中および図8(b) に示すよう
に、オンライン測定で前記のIo とIを測定し、得られ
たIs の推定値を用いて前記の検量線式(1)により、
実際の塗膜厚tを算出する。
【0012】この方法の長所は上述のように、ライン操
業中であっても真の膜厚が別の方法で測定可能であれ
ば、β線飽和後方散乱強度(Is )を求めることが可能
である点である。短所としては、この方法では図8(a)
に示すような指数曲線を用いて測定値を外挿してIs を
求めることになるので、β線後方散乱強度(Io )の測
定値に変動が含まれると、たとえそれが小さくても、I
s には大きな誤差が含まれるという点がある。特に、ラ
インでの操業時のような場合には誤差が大きくなり、I
s を複数回測定するとその変動幅が精度上無視できない
値になることがある。
【0013】本発明者らは、実際にβ線後方散乱方式の
膜厚計を使用して、上記二つのβ線飽和後方散乱強度
(Is )の決定方法を検討し、後者の方法を用いること
を試みたが、Is の変動幅が精度上無視できない範囲と
なり、正確な測定が困難であった。また、精度向上対策
として前者の方法を用いると、試料作成の手間と費用が
発生し、大きな負担となった。
【0014】特公平5−65230 号公報には、β線厚み計
を備え、その出力に対して塗料中のシンナー量で補正し
た塗膜厚み信号を用いる塗膜厚調整装置が示されてい
る。この方法では、シンナー量による検量線の変化に起
因する影響を取り除くことは可能であるが、塗料の違い
による検量線の変化は考慮されておらず、塗料ごとに検
量線の補正を行う必要がある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、β線
後方散乱方式の膜厚計を用いる方法であって、複数の塗
料を測定する場合にも、塗料の物性(例えば、密度)
と、塗料の組成、つまり塗料中に含まれる顔料の種類お
よびその重量百分率と、β線飽和後方散乱強度(Is )
とから予め回帰分析を行うことによって得られた、Is
の推定計算式を用いて、Is の未知な塗料についても、
その都度検量線作成作業を行うことなく、少ない手間と
費用で塗膜厚を測定することができる方法を提供するこ
とにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の塗膜
厚測定方法にある。
【0017】β線を照射してβ線後方散乱線強度を測定
することにより、塗膜厚を測定する塗膜厚測定方法であ
って、塗膜を構成する塗料の物性ならびにその中の顔料
の種類および濃度(重量百分率)からβ線飽和後方散乱
強度を求める推定計算式を予め作成し、この式から算出
したβ線飽和後方散乱強度を検量線式に代入して塗膜厚
を演算することを特徴とするβ線膜厚計による塗膜厚測
定方法。
【0018】
【作用】本発明方法を図1〜図3に基づいて具体的に説
明する。
【0019】図1は、本発明方法で用いるβ線後方散乱
方式膜厚計の構成例を示す概要図である。この膜厚計で
はβ線は、適切なβ崩壊物質を封入して下面以外を鋼板
等で遮蔽したβ線源1から測定対象2に照射される。通
常、β線源にはKr85 もしくはPm147が用いられる。
【0020】β線源1から照射されたβ線の一部は、測
定対象2の塗装鋼板で吸収もしくは散乱を受け、散乱β
線の一部はβ線源1の周囲に設置された電離箱3に入
り、電離電流を生じさせる。この電流は増幅器4で電圧
に変換、増幅され、測定強度の電圧信号となる。この信
号をA/D変換器5で変換し、信号処理装置6で演算す
ることにより塗膜厚を算出する。
【0021】本発明の塗膜厚測定方法で用いるβ線飽和
後方散乱強度(Is )を推定計算する式の作成は、次の
ような方法で行う。
【0022】図2は、β線後方散乱方式膜厚計の検量線
を示す図である。図1に示すβ線後方散乱方式膜厚計に
より、事前にβ線飽和後方散乱強度(Is )を決定する
ことで、図2に示すような指数曲線の塗料に対する検量
線が決定できる。
【0023】図3は、本発明方法で用いるIs の推定計
算式および検量線の決定手順と塗膜厚測定方法を示すブ
ロックフロー図であり、前述の図7に対応するものであ
る。
【0024】まず、塗布する数百種類の塗料の中から塗
料樹脂の異なるもの、顔料の種類の異なるもの、顔料の
濃度(重量百分率)の異なるものが、それぞれできるだ
け偏りなく含まれるように選択し、測定塗料として抽出
する。
【0025】この測定塗料を対象として、図1に示すβ
線後方散乱方式膜厚計を用い、β線飽和後方散乱強度
(Is )を測定する。乾燥後の塗膜厚測定を行う場合に
は、十分に厚い膜厚(通常1mm以上)となるように塗料
を塗布し乾燥させる。液体塗料の測定の場合は塗料が数
mm程度の厚さになるように皿などに入れて測定を行う。
【0026】得られた測定塗料のβ線飽和後方散乱強度
(Is )を従属変数、塗料の物性、塗料中の顔料濃度
(重量百分率)を独立変数として重回帰分析を行う。解
析結果から、従属変数に対する影響の大きな独立変数、
もしくは全ての独立変数の回帰係数を用いて下記の推定
計算式(2)を作成する。
【0027】ここで、塗料の物性および塗料中の顔料濃
度とβ線飽和後方散乱強度(Is )との間には、下記の
推定計算式(2)で示す関係が得られるものと推定する
必要がある。
【0028】 Is =a1・x1+a2・x2+・・・・+a n ・ x n ………(2) ただし、x i :塗料の物性および塗料中の顔料濃度(重
量百分率) a i :回帰計算による係数 塗料中の顔料の種類は、大まかに分類するとチタン酸化
物、アルミニウム酸化物、鉄酸化物、鉛およびその他に
分けることができる。各塗料について顔料濃度を変化さ
せた塗料を用意して測定すれば、最も正確な上記式
(2)が得られる。
【0029】しかし、もっと簡便に回帰分析を行うため
に、製造に供される数百種類に及ぶ塗料の中から、前述
のように顔料の種類や濃度にできるだけ偏りがないよう
に塗料を選択し、測定塗料として抽出するのである。
【0030】このようにして得られた上記式(2)を用
いることにより、測定塗料以外の多数の塗料について
は、β線飽和後方散乱強度(Is )を測定することな
く、上記式(2)にその塗料の物性と塗料中の顔料濃度
を代入するだけで、β線飽和後方散乱強度(Is )を計
算することが可能になる。
【0031】図3中に示すように、上記で得られたIs
を前述の検量線式(1)に代入し、オンラインで実際の
塗膜厚を演算する方法で塗膜厚の測定を行う。
【0032】
【実施例】図1に示すβ線後方散乱方式膜厚計(β線源
はKr85 )を用いて、次の実験を行った。
【0033】製造に供される数百種類以上に及ぶ塗料の
中から、塗料物性の異なるもの、顔料の種類の異なるも
の、塗料中の顔料濃度(重量百分率)の異なるものを、
できるだけ偏りなく選択し、測定塗料として抽出した。
【0034】これらの塗料について、β線後方散乱方式
膜厚計を用い、β線飽和後方散乱強度(Is )を測定し
た。本実験では、液体塗料の測定を対象としたため、塗
料が数mm程度の厚さになるように平皿に入れて測定を行
った。
【0035】得られた測定塗料のβ線飽和後方散乱強度
(Is )を従属変数、塗料の樹脂種類、顔料の濃度を独
立変数として重回帰分析を行い、この分析結果から、従
属変数対する影響の大きな独立変数もしくは全ての独立
変の回帰係数を用いて、前記式(2)を作成した。
【0036】さらに、測定塗料以外の多数の塗料につい
ては、β線飽和後方散乱強度(Is)を測定することな
く、式(2)にその塗料の物性と顔料濃度を代入して、
β線飽和後方散乱強度(Is )が計算できるようにし
た。
【0037】図4は、式(2)を用いて、表1に示す種
類の樹脂に対して塗料中の顔料濃度を変更した場合のβ
線飽和後方散乱強度(Is )の変化の例を示す図であ
る。図4の結果から、塗料中の顔料濃度とβ線飽和後方
散乱強度(Is )との関係には非常によい対応があり、
1対1の対応が得られていることがわかる。
【0038】
【表1】
【0039】図5は、23種類の測定塗料について、β
線飽和後方散乱強度(Is )を測定し、それらを重回帰
分析した結果を示す図である。図示するように、重回帰
分析による回帰係数を用いた式(2)から計算されたI
s 値と測定Is 値との間には、非常に良好な対応関係が
得られた。
【0040】図6は、図7および図8に示す従来方法と
図5に示す回帰分析を用いた本発明方法とにおけるオン
ライン測定塗膜厚の測定精度の対応例を示す図である。
図示する測定精度σは、10秒の一定時間間隔で測定し
たデータの標準偏差で定義したものである。
【0041】図示するように、いずれの塗料について
も、本発明方法の方が従来方法よりも良好な測定精度を
示した。
【0042】
【発明の効果】本発明方法によれば、少数塗料の物性お
よび塗料中の顔料濃度とβ線飽和後方散乱強度(Is )
との関係を回帰分析し、膨大な数の塗料の検量線を推定
することで、検量線作成や管理の手間および費用を大幅
に削減することができる。さらに、精度の良い検量線を
得ることができるため、高精度の塗膜厚測定も可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】β線後方散乱方式膜厚計の構成例を示す概要図
である。
【図2】β線後方散乱方式膜厚計の検量線を示す図であ
る。
【図3】本発明の測定方法を示すブロックフロー図であ
る。
【図4】式(2)を用いて、ポリエステル樹脂に対して
塗料中の顔料濃度を変更した場合のβ線飽和後方散乱強
度(Is )の変化の例を示す図である。
【図5】β線飽和後方散乱強度(Is )を測定し、それ
らを重回帰分析した結果の例を示す図である。
【図6】従来方法と本発明方法とにおける塗膜厚の測定
精度の対応例を示す図である。
【図7】従来のβ線膜厚計による測定方法を示すブロッ
クフロー図である。
【図8】従来のβ線膜厚計による測定方法を示す図であ
る。(a) は図7に示す膜厚既知の塗膜厚の事前測定方法
を示す図、(b) は同じく実際の測定対象の塗膜厚のオン
ライン測定方法を示す図である。
【符号の説明】
1:β線源、 2:測定対象(塗装鋼板)、 3:電離
箱、4:増幅器、 5:A/D変換器、 6:
信号処理装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】β線を照射してβ線後方散乱線強度を測定
    することにより、塗膜厚を測定する塗膜厚測定方法であ
    って、塗膜を構成する塗料の物性ならびにその中の顔料
    の種類および濃度(重量百分率)からβ線飽和後方散乱
    強度を求める推定計算式を予め作成し、この式から算出
    したβ線飽和後方散乱強度を検量線式に代入して塗膜厚
    を演算することを特徴とするβ線膜厚計による塗膜厚測
    定方法。
JP3086095A 1995-02-20 1995-02-20 β線膜厚計による塗膜厚測定方法 Pending JPH08219748A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022232A (zh) * 2011-09-23 2013-04-03 吉富新能源科技(上海)有限公司 特殊刀片去除pin薄膜以量测膜厚并改善薄膜制程
US9028922B2 (en) 2009-07-24 2015-05-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Deposition quantity measuring apparatus, deposition quantity measuring method, and method for manufacturing electrode for electrochemical element
CN106840052A (zh) * 2017-03-21 2017-06-13 广州中国科学院沈阳自动化研究所分所 极片涂层厚度在线检测系统及检测方法

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