JPH095285A

JPH095285A - 有機系塗膜の評価方法及び評価用装置

Info

Publication number: JPH095285A
Application number: JP15001795A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hamada; 健濱田; Hiromasa Nomura; 広正野村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】有機系塗膜の下地金属の腐食抑制効果を評価
する上で重要な因子である、有機塗膜の欠陥の大きさ及
び塗膜単位面積当たりの個数密度を簡便にかつ定量的に
評価する方法及び装置を提供することを目的とする。【構成】有機系塗膜表面に複数個の領域を定め各領域
に二種類の異なった比電導率を有する水溶液を接触さ
せ、各領域毎各水溶液毎に電気抵抗を測定し、これらの
測定値から欠陥の大きさと個数密度を評価する方法およ
び装置。【効果】有機系塗膜に存在する欠陥の大きさと個数密
度を簡便に、かつ定量的に評価可能であり、塗膜の設計
開発や劣化程度の評価等において大きな寄与をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機系塗膜に存在する
欠陥の大きさ及び有機系塗膜表面の単位面積当たりの個
数密度を簡便にかつ定量的に評価するための新規な測定
方法及び装置に係り、更に詳しくは、本発明は、評価す
べき有機系塗膜表面に複数個の領域を定め、二種類の異
なる電気電導性を有する水溶液を該領域に接触させ、二
種類の水溶液毎、各領域毎に電気電導度を測定すること
によって、有機系塗膜に存在する欠陥１個の大きさ及び
有機系塗膜表面の単位面積当たりの個数密度を簡便にか
つ定量的に評価するための新規な評価方法及び評価用装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機系塗膜は、家電製品や自動車等に用
いられる鋼板等の金属を被覆し、その耐食性を向上させ
ることを重要な目的として用いられる。一般に、有機系
塗膜による下地金属の腐食抑制効果のかなりの部分は、
有機系塗膜がイオン移動を阻害することによって得られ
ている。即ち、使用している有機系塗膜がイオンの移動
を困難にすればするほど下地金属に対する腐食抑制効果
が大きくなる。従って、有機系塗膜を通したイオンの移
動がどれくらい起こるのかを定量的に評価することは、
有機塗膜の性能を確認する上で、有機系塗膜の劣化の程
度を評価する上で、また新たな有機系塗膜を開発してい
く上で重要な課題である。

【０００３】この様な観点から「コーティング領域の界
面制御」（理工出版社、大藪權昭著、昭和６３年５月２
５日発行）に述べられているように、従来から種々の有
機系塗膜に導電性水溶液を接触させた状態での有機系塗
膜の電気電導度が測定されている。更に、高岡、中沢、
松岡「高速道路と自動車」第３６巻、第１２号、２６
（１９９３）に記されているように、Ｒｆインピーダン
ス法によって塗膜劣化度が測定されている。また、茨城
「防錆管理」１９８０−１、３０（１９８０）に記され
ているように、交流電気抵抗測定によって塗膜の電導度
を評価している。

【０００４】一方、有機系塗膜によって覆われた金属の
腐食は、一般に金属表面で均一に起こるのではなく局所
的に起こることが知られている。このことは一般に有機
系塗膜には欠陥が存在しておりそこを起点として下地金
属の腐食が進行することを示唆している。即ち、欠陥を
有する有機系塗膜においては、塗膜自体がイオンの透過
を強く抑制していても欠陥を通じてイオンが容易に透過
することになり、その部分から下地金属の腐食が進行す
る。従って、実際の有機系塗膜の評価を行うに際して
は、塗膜自体の導電性と共に欠陥１個の大きさや有機系
塗膜単位面積当たりの個数密度を評価することが重要に
なる。

【０００５】ところが、先述の従来の測定方法は、有機
系塗膜全体の測定であり、評価した塗膜の電導度が塗膜
自体の電導度に由来するものなのか、塗膜に存在する欠
陥に由来するものなのかを区別することが困難である。
更に、有機系塗膜に存在する欠陥一つが有機系塗膜表面
で占める面積や有機系塗膜表面単位面積当たりの個数密
度を定量的に評価することは不可能であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機系塗膜
の下地金属の腐食抑制効果を評価する上で重要な因子で
ある、有機塗膜の欠陥の大きさ及び塗膜単位面積当たり
の個数密度を簡便にかつ定量的に評価する方法及び装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、有機系塗膜の
評価方法において、有機系塗膜表面に一定の面積を有す
る複数個の領域を定め、各領域に導電性水溶液を接触さ
せ、定常状態に達した後に各領域毎に電圧を印加して各
領域毎に各領域を経由して流れた電流を測定し、しかる
後に、各領域に接触する水溶液を先の水溶液より１００
倍以上導電性の高い水溶液に置換し、定常状態に達した
後に再び各領域毎に電圧を印加して各領域毎に各領域を
経由して流れた電流を測定し、これらの測定値より有機
系塗膜に存在する欠陥１個の大きさ及び有機系塗膜単位
面積当たりの個数密度を定量的に評価することを特徴と
する、有機系塗膜の評価方法である。

【０００８】更に本発明は、有機系塗膜評価装置におい
て、一定の比電導率を有する水溶液を含有する複数個の
電極を一組にした電極システムと、高抵抗測定用の電圧
源と微小電流測定器またはこれら二つが一体となった高
抵抗測定システムと、該高抵抗測定システムからの一本
のリード線と該電極システムの各電極からの複数本のリ
ード線との電気的接触を、順次切り替え可能なスイッチ
ングシステムとを含包する事を特徴とする有機系塗膜評
価装置である。

【０００９】

【作用】本発明者は、有機系塗膜表面に一定の面積を有
する複数個の領域を定め、各領域に導電性水溶液を接触
させ、定常状態に達した後に各領域毎に電圧を印加して
各領域毎に各領域を経由して流れた電流を測定し、しか
る後に、各領域に接触する水溶液を先の水溶液より１０
０倍以上導電性の高い水溶液に置換し、定常状態に達し
た後に再び各領域毎に電圧を印加して各領域毎に各領域
を経由して流れた電流を測定し、これらの測定値を解析
することによって有機系塗膜に存在する欠陥１個の大き
さ及び有機系塗膜単位面積当たりの個数密度を簡便にか
つ定量的に評価することが可能であることを見い出して
本発明を完成した。

【００１０】以下に、図面を用いて本発明の測定方法及
び装置を詳細に説明する。図１に模式的に示したよう
に、まず高抵抗測定システム６からのＯＶ側のリード線
（アース線）をアース８に接続すると共に下地金属１に
接続する。次いで下地金属１上に塗布された測定すべき
有機系塗膜２表面に一定の面積を有する複数の領域（ｎ
個の領域）を設定し、導電性水溶液を含有する複数の電
極４（ｎ個の電極）を保持する電極システム３を駆動し
て、導電性水溶液を含有したｎ個の電極４をこれらｎ個
の領域に各々対応させて接触させる。定常状態に達した
後に、高抵抗測定システム６からスイッチングシステム
５を経由して１番目の電極に電圧を印加し、１番目の領
域を通じて流れる電流を高抵抗測定システム６を用いて
測定し、コンピューターシステム７によって測定値を記
憶させる。

【００１１】次いで、スイッチングシステム５によって
高抵抗測定システム６と１番目の電極との電気的接触を
切り、２番目の電極と電気的に接触させ、電圧を２番目
の電極に印加して、２番目の領域を通じて流れる電流を
測定し、コンピューターシステム７によって測定値を記
憶させる。以下同様の操作を行い、最後の電極に関する
測定が終了し測定値をコンピューターシステム７に記憶
させた後に、印加電圧をＯＶに落とす。

【００１２】次いで、電極システム７を、上の測定で用
いた導電性水溶液より１００倍以上の導電性を有する導
電性水溶液を含有するｎ個の電極４を保持する電極シス
テム３に交換し、ｎ個の導電性水溶液を含有した電極４
を再び有機系塗膜２表面のｎ個の領域に各々接触させ
る。定常状態に達した後に、先の測定と同様にして、電
圧印加時の１番目の領域を通じて流れる、２番目の領域
を通じて流れる、・・・・・、電流を測定し各々の測定
値をコンピューターシステム７に記憶させて印加電圧を
ＯＶに落とす。

【００１３】本発明の方法で評価する有機系塗膜２は、
複数種類の有機物を含有していても、また多層膜の構造
を有していても良く、更に有機物のみで構成されている
必要はなくその中にいわゆる顔料等の無機物を含有して
いても良い。但し本発明の方法で評価する有機系塗膜２
は、いわゆる絶縁性の被膜であることが必要であり、比
抵抗率ρが１０⁷Ωｃｍ程度以上であることが望まし
い。また、塗膜の膜厚に関しては原理的には特に制限が
ないが、１ｍｍ程度以下であることが、印加する電圧を
低く抑えて高電圧での測定に伴う危険を回避する上で望
ましい。膜厚の均一性に関しては、１０％程度以下の変
動であることが望ましい。本発明の評価方法では有機系
塗膜２表面に導電性水溶液を接触させる。従って、本発
明の評価方法では、この水溶液と反応して不可逆的な変
質を起こすような反応性の高い有機系塗膜の評価は不可
能である。

【００１４】下地金属１は、通常の鉄鋼、銅、アルミや
各種の合金や金属間化合物、もしくはそれらの金属にＺ
ｎ、Ｚｎ−Ｃｒ、Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｚｎ−Ｆｅ合金、
Ａｌ、Ａｌ−Ｆｅ合金他の導電性のメッキを施してあっ
ても良い。更に下地金属表面には、いわゆるクロメート
処理やりん酸塩処理等の化成処理が施してあっても良
い。但し、本発明の方法で評価すべき有機系塗膜２との
接着は、有機系塗膜２との完全な電気的接触が確保され
る程度には良好である必要がある。また、有機系塗膜２
に存在する欠陥を通じて下地金属１に到達した導電性水
溶液と接触しただけで、水溶液の導電性を大きく（例え
ば２倍等）変化させる程激しく反応するような高反応性
のまたは非常に卑な金属は下地金属の材質としては避け
るべきである。

【００１５】本発明でいう欠陥とは、有機系塗膜２にあ
いたピンホールや顔料と有機物との界面が剥離した部分
等、有機系塗膜表面２に導電性水溶液を接触させた場合
に、その欠陥を通じて導電性水溶液が下地金属まで到達
し、従って、その欠陥部分の導電性が接触させた導電性
水溶液の導電性と同程度になるものである。また、本発
明で言う有機系塗膜２の欠陥１個の大きさｓ（欠陥１
個）は、欠陥が１個存在し導電性水溶液が欠陥を通じて
下地金属にまで到達した場合にその欠陥が１個存在する
ことによって増加する電導度がΔ（１／Ｒ）であるとす
ると、 Δ（１／Ｒ）＝σ（導電性水溶液）×ｓ（欠陥１個）／ｄ・・・（１）によって定義される。ここで、σ（導電性水溶液）は有
機系塗膜表面２に接触させた導電性水溶液の比電導率、
ｄは有機系塗膜２の膜厚である。

【００１６】また、本発明で言う欠陥の有機系塗膜２の
表面単位面積当たりの個数密度とは、有機系塗膜２に存
在する欠陥の大きさが均一であると仮定した場合に、本
発明の方法で評価された有機系塗膜２表面単位面積に平
均として存在する欠陥の数である。本発明の方法で評価
する有機系塗膜２表面上に設定する複数個の領域の面積
は、各領域について１ｃｍ² 程度であれば良い。但し、
有機系塗膜２の膜厚が非常に厚い場合には、正確な測定
を行うために、領域の面積は膜厚の自乗の１００倍程度
以上に設定する必要がある。そして、本発明の評価の結
果、欠陥の個数密度が１個／ｃｍ² より小さい場合には
領域の面積を１０倍程度にし、再度測定すればよい。ま
た、欠陥の個数密度が１００個／ｃｍ² より大きい場合
には、領域の面積を１／１０倍程度にして再度測定すれ
ばよい。本発明の方法で評価する有機系塗膜２表面上に
設定する複数個の領域の個数は、１０個〜１００個程度
を選択すればよい。

【００１７】また、有機系塗膜２表面上に設定する複数
個の領域の形は単連結であればよく、正方形、円形、長
方形、ひし形等の通常の形状を選択すればよい。有機系
塗膜２上に設定する複数個の領域間の距離は、領域間で
有機系塗膜２表面を流れる表面電流が領域と下地金属１
との間で流れる電流に比べて無視できる様になる距離以
上に大きくとる必要がある。通常は、任意の二つの領域
を選択し、各々から任意に１点づつをとったときのこれ
ら２点間の距離の最小値が有機系塗膜２の膜厚の１００
倍程度以上であれば表面電流が問題になることはない。

【００１８】導電性水溶液を含有した電極４の、測定す
べき有機系塗膜２に接触する断面積及びその形状は正確
に、有機系塗膜２上に設定した複数個の領域の面積及び
形状に一致している必要がある。また、導電性水溶液を
含有した電極４の個数は有機系塗膜２上に設定した複数
個の領域の個数と一致している必要がある。導電性水溶
液を含有した電極４の内、導電性水溶液を保持する担体
を覆う外側の材質は、導電性水溶液によって腐食せず、
導電性の高いもの、例えば炭素材料、プラチナ等が望ま
しい。尚、導電性水溶液を含有した電極４各々はリード
線によってスイッチングシステム５に連結されている。
導電性水溶液を保持する担体としては、導電性水溶液を
保持しうる多孔質の材質や寒天等が用いられる。但し、
これらの担体は実質上導電性水溶液と反応しないことが
必要である。

【００１９】電極システムは複数個の導電性水溶液を含
有した電極４が、予め有機系塗膜２上に設定した複数個
の領域に各々正確に接触可能になるように、複数個の導
電性水溶液を含有した電極４を保持しており、かつ正確
に上下に駆動可能であることが必要である。複数個の導
電性水溶液を含有した電極４を保持する材料は有機物等
の絶縁物質を用い、電極間の抵抗が１０¹⁵Ω以上、好ま
しくは１０¹⁷以上であることが必要である。

【００２０】導電性水溶液を含有した電極４に含有され
る導電性水溶液の溶質は、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、Ｎａ₂ Ｓ
Ｏ₄等の通常の電解質等を選択すればよい。但し、水溶
液のｐＨが７から大きくはずれているために評価する有
機系塗膜２が変質したり、水溶液が強い酸化性または還
元性等の強い反応性を有するために有機系塗膜と反応を
起こしたりするようなものは避けなければならない。更
に、導電性水溶液の導電性が溶液作成後の経過時間によ
って大きく変動するようなものは、評価の定量性を確保
するためにその使用を避けなければならない。導電性水
溶液の濃度は１０^-6Ｎ程度から１０Ｎ程度の範囲のもの
から選択すればよい。但し、本発明の評価方法で用いる
２水準の導電性水溶液の比電導率は各々予め測定してお
き、それらの比電導率の比が１００倍以上異なる事を確
認しておかなければならない。

【００２１】スイッチングシステム５は、高抵抗測定シ
ステム６からのリード線と複数の導電性水溶液を含有し
た電極４からの複数のリード線との電気的接触を随時切
り替えることが可能である通常の装置であればよい。高
抵抗測定システム６は、１０¹⁵Ω程度以上の高抵抗が測
定可能であるような、定電圧源と微小電流測定器からな
るシステムであっても良く、または、これら二つが一つ
の装置に組み込まれて一体となったものであっても良
い。また、特に評価すべき有機系塗膜の電気抵抗が１０
¹²Ω程度以下と小さく、交流での測定が可能である場合
には、周波数可変の交流電圧源と交流電流測定器からな
るシステムであっても良く、または、これら二つの装置
が一つに組み込まれているものであり複素インピーダン
スが測定可能ないわゆるインピーダンス測定装置であっ
ても良い。

【００２２】コンピューターシステム７は、高抵抗測定
システム６やスイッチングシステム５を自動で制御可能
な通常のシステムであれば良い。アース８は通常用いら
れるアースであればよい。導電性水溶液を含有した電極
４を有機系塗膜２表面に接触させた後に定常状態に達し
たことを判断する方法は、以下の通りである。接触後、導電性水溶液を含有した電極４各々に電圧を
印加し、流れる電流を測定し、測定時刻と測定値をコン
ピューターシステム７に記憶させて、印加電圧をＯＶに
落とす。１０分もしくは３０分等の一定の時間後、再び導電性
水溶液を含有した電極４各々に電圧を印加し、流れる電
流を測定し、測定時刻と測定値をコンピューターシステ
ム７に記憶させて、印加電圧をＯＶに落とす。の操作を繰り返して、流れる電流量が全ての導電性
水溶液を含有した電極４に関して各々一定に達すれば、
定常状態に達している。

【００２３】本発明の評価方法では、有機系塗膜および
欠陥を通じて電流が流れた場合に下地金属１表面で起こ
る電極反応に由来する分極が小さいことと、交流電圧を
印加した場合の静電容量に由来する電流が小さいことが
必要である。これらの条件は、印加電圧が一定である場
合にはその絶対値が１０Ｖ程度以上であることを、ま
た、印加電圧が交流である場合には１×１０^-1〜１×１
０Ｈｚ程度の低周波であることを要求する。

【００２４】但し、有機系塗膜２に一定の電圧を印加す
る場合、有機系塗膜２の欠陥部分の下地金属１表面での
電極反応によるガス発生等の影響を最小限に抑制するた
めに、印加電圧を電流測定が可能である範囲に低く抑
え、一つの電流測定に要する時間を再小限に抑え、かつ
電流測定終了毎に印加電圧をＯＶに落とすことが望まし
い。有機系塗膜２に一定の電圧を印加した場合に、上述
の測定によって得られたデータより、評価すべき有機系
塗膜２に存在する欠陥１個の大きさと、存在する欠陥個
数密度を計算する方法を以下に示す。

【００２５】膜厚がｄである有機系塗膜２上に設定した
領域の面積をＳ、設定した領域の個数をＮとする。評価
した有機系塗膜２に欠陥が存在しない場合の塗膜の比電
導率をσ（０）とする。欠陥１個が有機系塗膜２表面に
占める面積とＳとの比は欠陥各々に依存せず、試料毎に
一定であるとしこれをγとする。すると欠陥１個の面積
はγＳである。即ち、欠陥の大きさは試料が決まれば一
つの値しかとらないとする。

【００２６】次いで、設定したＮ個の領域に番号を付
け、ｊ（ｊ＝１，２，・・・、Ｎ）とする。領域ｊに存
在する欠陥の個数をｎ（ｊ）とする。すると、領域ｊに
おいて欠陥の占める面積は全部でｎ（ｊ）γＳである。
そして、このｎ（ｊ）γＳをＳ _p（ｊ）とし、Ｓ
_p（ｊ）とＳとの比をα（ｊ）とする。通常、ｎ（ｊ）
γＳはＳよりもずっと小さい値なので、領域ｊの面積Ｓ
の内、欠陥の存在しない部分の面積（Ｓ−ｎ（ｊ）γ
Ｓ）をＳに等しいとして良い。

【００２７】始めに用いた比電導率の小さい導電性水溶
液の比電導率をσ（Ａ）、この導電性水溶液を用いて定
常状態後に測定した領域ｊに関する電流をＩ（Ａ；
ｊ）、印加した電圧をＶとする。同様に、二番目に用い
た比電導率の大きい導電性水溶液の比電導率をσ
（Ｂ）、この導電性水溶液を用いて定常状態後に測定し
た領域ｊに関する電流をＩ（Ａ；ｊ）とする。印加した
電圧はＶで同じである。本発明の評価方法の条件によ
り、 σ（Ｂ）＞１０²σ（Ａ）・・・・・・・・・・（２）が成立している。また、σ（Ａ）を有する導電性水溶液
を用いた本発明の評価の前半部分を測定Ａ、σ（Ｂ）を
有する導電性水溶液を用いた本発明の評価の後半部分を
測定Ｂとして以後引用する。

【００２８】先述したように、領域ｊの面積Ｓの内、欠
陥の存在しない部分の面積（Ｓ−ｎ（ｊ）γＳ）をＳに
等しいとして良いので、各領域ｊに対して、測定Ａ、測
定Ｂの測定結果Ｉ（Ａ；ｊ）、Ｉ（Ｂ；ｊ）は、Ｉ（Ａ；ｊ）＝［Ｓσ（Ｏ）＋Ｓ_p（ｊ）σ（Ａ）］Ｖ／ｄ・・・（３）Ｉ（Ｂ；ｊ）＝［Ｓσ（Ｏ）＋Ｓ_p（ｊ）σ（Ｂ）］Ｖ／ｄ・・・（４）で与えられる。

【００２９】（４）−（３）を計算すると、Ｓ_p（ｊ）
＝ｎ（ｊ）γＳは、Ｓ_p（ｊ）＝｛Ｉ（Ｂ；ｊ）−Ｉ（Ａ；ｊ）｝／｛σ（Ｂ）−σ（Ａ）｝ ×ｄ／Ｖ・・・（５）と求められる。従って、α（ｊ）＝Ｓ_p（ｊ）／Ｓ＝ｎ
（ｊ）γは、 α（ｊ）＝｛Ｉ（Ｂ；ｊ）−Ｉ（Ａ；ｊ）｝／｛σ（Ｂ）−σ（Ａ）｝ ×ｄ／ＶＳ・・・（６）で与えられる。ここで、条件（２）より（６）式中のσ
（Ａ）は無視できるので、 α（ｊ）＝｛Ｉ（Ｂ；ｊ）−Ｉ（Ａ；ｊ）｝／σ（Ｂ）×ｄ／ＶＳ・・・（７）は良い近似である。

【００３０】一方、一般に、面積Ｓ中に存在する欠陥の
個数がｎである確率Ｐ（ｎ）は、ポアソン分布に従うの
で、Ｐ（ｎ）＝（＜ｎ＞ⁿ／ｎ！）ｅｘｐ（−＜ｎ＞）・・・・・（８）で与えられる。但し、＜ｎ＞は面積Ｓ中に存在する欠陥
の個数ｎの平均値である。そして、ポアソン分布では、
（ｎ−＜ｎ＞）² の平均値、即ち分散＜δｎ² ＞は、＜δｎ² ＞＝＜ｎ＞・・・・・・・・・・・（９）で与えられる。

【００３１】面積Ｓの領域中に大きさがγＳの欠陥がｎ
個ある場合、欠陥が占める割合αはγｎに等しい。従っ
て、αもまた、ポアソン分布に従い、その平均値＜α＞
は、＜α＞＝γ＜ｎ＞・・・・・・・・・・・（１０）で与えられ、（α−＜α＞）² の平均値、即ち分散＜δ
α² ＞は、（９）式より＜δα² ＞＝γ² ＜δｎ² ＞＝γ² ＜ｎ＞・・・・（１１）で与えられる。

【００３２】従って、（１０）式、（１１）式より、欠
陥１個が領域の面積Ｓに占める割合γは、 γ＝＜δｎ² ＞／＜α＞・・・・・・・・・（１２）によって、従って、欠陥１個の面積γＳは、 γＳ＝Ｓ＜δα² ＞／＜α＞・・・・・・・（１３）によって、与えられる。

【００３３】更に、＜ｎ＞の値は、（１０）式と（１
１）式からγを消去して、＜ｎ＞＝＜α＞² ／＜δα² ＞・・・・・・・・（１４）で与えられ、従って、単位面積当たりに存在する欠陥個
数密度＜ｎ＞／Ｓは、＜ｎ＞／Ｓ＝＜α＞² ／（＜δα² ＞Ｓ）・・・・・（１５）によって、与えられる。

【００３４】＜α＞、＜δα² ＞の値は、（６）式また
は（７）式によって各領域ｊに関する測定データより統
計的に計算することが出来るので、有機系塗膜に存在す
る欠陥１個の大きさγＳを（１３）式によって、また、
単位面積当たりに存在する欠陥個数密度＜ｎ＞／Ｓを
（１５）式によって計算することができる。さらには、
この計算はコンピューターシステム７を用いて自動的に
行うことが可能である。有機系塗膜２に１×１０^-1〜１
×１０Ｈｚ程度の正弦波低周波交流電圧を印加した場
合、印加した電圧Ｖと測定した電流Ｉは一般に、

【００３５】

【数１】

【００３６】ｔは時刻であり、ζとξはそれぞれ電圧Ｖ
と電流Ｉのｔ＝０での位相である。上で述べた有機系塗
膜２に一定の電圧を印加した場合の有機系塗膜２に存在
する欠陥１個の大きさと存在する欠陥個数密度を計算す
る方法において、Ｖを絶対値ＶにＩを絶対値Ｉに置き換
えれば、有機系塗膜２に低周波交流電圧を印加した場合
に同様の解析を行うことができる。

【００３７】本発明の評価方法の測定精度は、設定して
いる領域の数Ｎに依存する。領域の数Ｎを大きくすると
その精度はＮ^1/2に比例して向上する。例えば、Ｓ＝１
ｃｍ ² 、Ｎ＝１０に設定し、本発明の評価方法で欠陥１
個の大きさが０．３μｍ² 、個数密度が４個／ｃｍ² と
評価されたとする。同一の試料を用いて再び本発明の評
価を同じ条件で行うと、評価された欠陥１個の大きさの
ばらつきは±０．１μｍ² の程度であり、評価された個
数密度のばらつきは±１個／ｃｍ² の程度である。以上
述べてきたように、本発明の評価方法は、本発明の評価
用装置を用いて、有機系塗膜に存在する欠陥１個の大き
さと個数密度を簡便にかつ定量的に評価できるものであ
る。以下に本発明の内容を更に具体的に説明するための
実施例と比較例を示す。

【００３８】

【実施例】

実施例１評価すべき有機系塗膜２として、厚さ０．８ｍｍの鋼板
上に塗布された膜厚２５μｍのポリ塩化ビニル（顔料３
０％含有）で大きさが２４ｃｍ×２０ｃｍの試料を用い
た。領域は１ｃｍ×１ｃｍの正方形を１０個設定した。
比電導率が１×１０^-4（Ωｃｍ）^-1の硫酸ナトリウム水
溶液を寒天中に含有させた断面が１ｃｍ×１ｃｍの正方
形である１０個の電極４を保持した電極システム３を下
方に駆動して、１０個の領域にこの水溶液を接触させ
た。スイッチングシステム５を用いて、各々の電極に１
０Ｖの電圧を印加して、電流を測定し、その値が定常に
達した約２時間後に各領域ｊに関して１０Ｖの電圧印加
で流れる電流Ｉ（Ａ；ｊ）を測定し、コンピューターシ
ステム７に記憶させた。その値は表１に示したようにな
った。

【００３９】次いで、この電極システム３を取り外し、
比電導率が１×１０^-1（Ωｃｍ）^-1である硫酸ナトリウ
ム水溶液を寒天中に含有させた電極４を保持する電極シ
ステム３に置換し、電極システムを下方に駆動して先の
測定領域に導電性水溶液を再び接触させた。スイッチン
グシステム５を用いて、各々の電極に１０Ｖの電圧を印
加して、電流を測定し、その値が定常に達した約１．５
時間後に各領域ｊに関して１０Ｖの電圧印加で流れる電
流Ｉ（Ｂ；ｊ）を測定し、コンピューターシステム７に
記憶させた。その値は表１に示したようになった。表１
のデータを用いて、（７）式よりα（ｊ）を算出し、更
にこの１０個のα（ｊ）の値から、αの平均＜α＞と
（α−＜α＞）² の平均＜δα² ＞を統計的に計算する
と、＜α＞〜１×１０^-9、＜δα² ＞〜８×１０^-19と
なった。従って、欠陥１個の大きさγＳは式（１３）よ
り、γＳ〜８×１０^-10ｃｍ² 、単位面積当たりに存在
する欠陥個数密度＜ｎ＞／Ｓは（１５）式より、＜ｎ＞
／Ｓ〜１個／ｃｍ² と定量的に評価された。

【００４０】

【表１】

【００４１】実施例２評価すべき有機系塗膜２として、厚さ０．８ｍｍの鋼板
上に塗布された膜厚５０μｍのポリ塩化ビニル（顔料４
０％含有）を、紫外線照射と塩水噴霧による劣化促進試
験を１００００時間行い、鋼板と塗膜の間に一部錆を生
じた約２０ｃｍ×１７ｃｍの大きさの試料を用いた。領
域は、錆の生じた部分を避けて、１ｃｍ×１ｃｍの正方
形を１０個設定した。比電導率が０．８×１０^-4（Ωｃ
ｍ）^-1の硫酸ナトリウム水溶液を寒天中に含有させた断
面が１ｃｍ×１ｃｍの正方形である１０個の電極４を保
持した電極システム３を下方に駆動して、１０個の領域
にこの水溶液を接触させた。スイッチングシステム５を
用いて、各々の電極に２０Ｖの電圧を印加して、電流を
測定し、その値が定常に達した約３時間後に各領域ｊに
関して２０Ｖの電圧印加で流れる電流Ｉ（Ａ；ｊ）を測
定したところ、表２に示したようになった。各電流等の
データは全てコンピューターシステム７に記憶させた。

【００４２】次いで、この電極システム３を取り外し、
比電導率が１×１０^-1（Ωｃｍ）^-1である硫酸ナトリウ
ム水溶液を寒天中に含有させた電極４を保持する電極シ
ステム３に置換し、電極システムを下方に駆動して先の
測定領域に導電性水溶液を再び接触させた。スイッチン
グシステム５を用いて、各々の電極に２０Ｖの電圧を印
加して、電流を測定し、その値が定常に達した約２．５
時間後に各領域ｊに関して２０Ｖの電圧印加で流れる電
流Ｉ（Ｂ；ｊ）を測定したところ、表１に示したように
なった。各電流値はコンピューターシステム７に記憶さ
せた。表１のデータを用いて、（７）式よりα（ｊ）を
算出し、更にこの１０個のα（ｊ）の値から、αの平均
＜α＞と（α−＜α＞）² の平均＜δα²＞を統計的に
計算すると、＜α＞〜９×１０^-9、＜δα²＞〜６×１
０¹⁸となった。従って、欠陥１個の大きさγＳは式（１
３）より、γＳ〜７×１０^-10ｃｍ² 、単位面積当たり
に存在する欠陥個数密度＜ｎ＞／Ｓは（１５）式より、
＜ｎ＞／Ｓ〜１０個ｃｍ² と評価された。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【発明の効果】本発明の有機系塗膜の評価方法は、有機
系塗膜に存在する欠陥１個の大きさ及びその個数密度の
定量的評価を可能にするものである。また、本発明の評
価方法は、二種類の異なる比電導率を有する導電性水溶
液に接触させたときの電気電導度を測定する方法である
ために、本質的に簡便な方法であり、かつ理論的な裏付
けが明確で定量性に優れている。更に、本発明の有機塗
膜評価用装置によって本発明の評価方法を、簡便に再現
性良く行うことが可能である。本発明の評価方法および
装置は、有機系塗膜の設計・開発および塗膜劣化程度の
評価等に大きな寄与をするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の評価用装置の模式図である。

【符号の説明】

１下地金属２有機系塗膜３電極システム４導電性水溶液を含有した電極５スイッチングシステム６高抵抗測定システム７コンピューターシステム８アース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機系塗膜の評価方法において、有機系
塗膜表面に一定の面積を有する複数個の領域を定め、各
領域に導電性水溶液を接触させ、定常状態に達した後に
各領域毎に電圧を印加して各領域毎に各領域を経由して
流れた電流を測定し、しかる後に、各領域に接触する水
溶液を先の水溶液より１００倍以上導電性の高い水溶液
に置換し、定常状態に達した後に再び各領域毎に電圧を
印加して各領域毎に各領域を経由して流れた電流を測定
し、これらの測定値より有機系塗膜に存在する欠陥１個
の大きさ及び有機系塗膜単位面積当たりの個数密度を定
量的に評価することを特徴とする有機系塗膜の評価方
法。
【請求項２】有機系塗膜評価用装置において、一定の比電導率を有する水溶液を含有する複数個の電
極を一組にした電極システムと、高抵抗測定用の電圧源と微小電流測定器からなる、ま
たは、これら二つが一体となった、高抵抗測定システム
と、該高抵抗測定システムからの一本のリード線と該電極
システムの各電極からの複数本のリード線との電気的接
触を、順次切り替え可能なスイッチングシステムと、を
含包する事を特徴とする有機系塗膜評価用装置。