JPH0359375B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 支持板に検査すべき被覆層を塗布して、該被
覆層の上でボールを転動させることによつて、吹
付け段階及び焼付け段階中に、被覆層の有効粘度
及び弾性特性を測定する方法であつて、磁化可能
なボールを、磁界におけるその静止位置からの偏
位後に、支持板の下に配置された永久磁石又は電
磁石の磁界匂配の影響下で、水平に配置された支
持板の運動時に、被覆層フイルムにおいて転動運
動させ、磁石が位置固定の場合における支持板の
運動速度を、ボールが転動しながら静止位置から
一定の間隔を保つように調整し、ボールの位置
を、支持板の送り速度を制御する無接触式のセン
サを用いて検出することを特徴とする、物質の粘
度を測定とする方法。

２ ボールを、電磁石の付加的な交番磁界の影響
下で、横方向振動的な転動運動させる、請求項１
記載の方法。

３ 支持板３に検査すべき被覆層２を塗布して、
該被覆層の上でボール１を転動させることによつ
て、吹付け段階及び焼付け段階中に、被覆層２の
有効粘度及び弾性特性を測定する、請求項１又は
２記載の方法を実施する装置であつて、支持板２
が、非強磁性の材料から成るプレートより構成さ
れており、ボール１が強磁性の材料から成つてい
て、１〜10、有利には1.5〜４mmのボール直径を
有しており、支持板３を運動させるためのサーボ
モータ駆動装置が設けられていて、支持板の下に
永久磁石又は電磁石４が配置されていることを特
徴とする、物質の粘度を測定する装置。

４ ボールがスチールから成つていて、2.5mmの
ボール直径を有している、請求項３記載の装置。

５ 支持板３が純然たる直線運動を行う、請求項
３又は４記載の装置。

６ 支持板が回転運動を行う、請求項３又は４記
載の装置。

７ 支持板が、純然たる直線運動と回転運動とを
組み合わせられた運動を行う、請求項３から６ま
でのいずれか１項記載の装置。

８ コイル電流を介して、ボール１に作用する力
を広い範囲にわたつて変化及び調整することので
きる調整可能な電磁石４が設けられている、請求
項３から７までのいずれか１項記載の装置。

９ 異なつた磁化率を有する複数の強磁性のボー
ル材料が使用される、請求項３から８までのいず
れか１項記載の装置。

１０ 支持板３のための非強磁性の材料として、
ガラスが使用される、請求項３から９までのいず
れか１項記載の装置。

明細書 本発明は、被覆層の有効粘度及び弾性特性を測
定する請求項１記載の方法並びに、この方法を実
施する装置に関する。

工業塗装の最適な特性及び防食に対しては、極
めて高い要求が課せられる。塗装は良好な流動性
をもつて行われねばならず、気泡及びクレータの
ような表面の凹凸並びに、塗装面における流れ形
成を有することは許されない。また、縁部も被覆
層によつて可能な限り良好に覆われていなくては
ならない。要求されているこれらの特性は、主と
して、塗布された被覆層の乾燥中における流れ特
性の時間的な経過によつて左右される。流れ特性
及びその時間的な経過は、塗装材料の配合の質及
び量の組成と、乾燥過程における条件（吹付け階
段の時間、焼付け時間、焼付け温度等）とによつ
て規定される。

「転動ボール法」による被覆層の流れ特性の測
定は、1936年からの作業にさかのぼる。この測定
法は、それ以来頻繁に使用された。計算機によつ
て制御される測定装置は、DE 34 20 341 C2に
記載されており、この測定法によつて、見掛けの
粘度を吹付け過程及び焼付け過程中に規定するこ
とが可能である。この場合被覆される金属薄板
は、水平に対して斜めに規定された角度（例えば
30°）で設置され、塗膜におけるスチールボール
の転動運動は、モータ駆動装置を用いた金属薄板
の回転、つまり該金属薄板の平面に対して垂直で
かつその中心を通る軸線を中心にした回転によつ
て相殺される。点状の光源と所属の光検出機と
が、電気ユニツトとの関連においてモータ駆動装
置を制御するために働き、この場合モータは被覆
された金属薄板を、ボールの運動方向とは逆向き
に回転させ、これによつてボールは、鉛直方向に
おいてほぼ等しい箇所に保たれる。被覆された金
属薄板の回転速度は被覆層の粘度に対して反比例
している。このようにして塗膜の粘度は、塗膜の
時間もしくは温度の関数として測定され得る。

しかしながらこの測定方法には次のような欠点
がある。すなわちこの測定方法では、被覆される
金属薄板が傾斜していることによつて、物理的な
乾燥の過程において塗膜の流れの形成と、比較的
重い溶剤蒸気の落下が生ぜしめられる。この結
果、測定のために使用されるスチールボールは層
厚の異なつた範囲において転動することになり、
これは、測定精度に不都合な影響を与える。

EP−Al−0144437に基づいて公知の低粘性のイ
ミドを測定する装置では、ボールが磁力によつて
液体内で高周波数で振動運動させられる。液体及
びホールはこの場合、密閉された容器の中に位置
しており、しかも、液体は透明でなくてはならな
い。この装置は、吹付け階段及び焼付け段階中に
は被覆層の弾性特性及び有効粘度を測定するのに
は、適していない。

ゆえに本発明の課題は、不都合な流れ形成並び
に溶剤の落下を回避することができ、しかも、ボ
ールに作用する力の大きさが広い範囲において調
節可能で、この結果粘度測定範囲を拡大すること
ができる測定方法並びに測定装置を提供すること
である。

この課題を解決するために本発明の方法では、
請求の範囲第１項記載のようにした。

また、本発明による方法を実施する装置は、請
求の範囲第３項及び第４項以下に記載のように構
成されている。

別のことばで表現すると、本発明による提案に
よつて、被覆される支持板を水平に配置すること
ができ、ひいては、不都合な流れ形成並びに溶剤
蒸気の落下を回避することができる。強磁性の材
料から成るボールに作用する磁力の大きさは、広
い範囲において調節可能であり、これは、ほぼ10
ｍPasからほぼ1000Pas又はそれ以上までの粘度
測定範囲の著しい拡大を意味する。これによつ
て、従来の測定装置を用いて検出することが可能
であつた粘度範囲よりも大きな、従来未知であつ
た粘度範囲を、焼付け過程中に技術的に検出する
ことが可能になつた。

粘性のある塗膜におけるボール速度の測定は、
オンライン式に行うことが可能であり、従つて測
定方法を完全に自動化することができる。

次に図面につき本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明による磁気式の測定装置の概略
図、第２図は本発明による測定装置によつて得ら
れる特性線図である。

第１図には、測定装置の主要な部分が示されて
いる。磁化可能なボール１は被覆層２において、
水平に配置された非強磁性の材料例えばガラス製
の支持板３の運動時にこの支持板３の下に配置さ
れた永久磁石又は電磁石４の磁石匂配の影響下
で、転動させられる。支持板３の運動速度ｖは磁
石４が位置固定の場合に次のように、すなわち、
ボール１が静止位置から一定の間隔Δ_xをおいて
転動しながら保たれるように、調整される。この
場合にボールの位置は、無接触式のセンサを用い
て検出される。これは、ボール１に作用する一定
の磁気駆動力による試みに相当しており、この場
合、有効被覆層粘度の逆数に比例した転動速度が
生ぜしめられる。サーボモータ駆動装置による支
持板３の運動は、純然たる直線運動であつても、
回転運動（円形起動）であつてもよい。しかしな
がらまた、両方の運動が組み合わせられた運動
（例えば旋回起動）であつてもよい。

電磁石４による磁界の形成には、ボール１に作
用する力がコイル電流を介して広い範囲にわたつ
て可変に調整できるという利点がある。このこと
は、従来の測定装置、すなわち一定の力つまり重
力が転動するボールに作用するようになつている
従来の測定装置に比べて、大きな利点を有してい
る。つまりこれによつて本発明によれば、粘度測
定範囲を、10ｍPasと1000Pas又はそれ以上との
間の値に広げることができる。

本発明による測定方法はしかしながらまた別の
可能性、つまり、可変の被覆層粘度へのボール１
の駆動力もしくは転動速度の可能性をも有してい
る： (a) 他の偏位Δの選択 (b) 他の支持板厚さの選択 (c) 他の磁極シユーの幾何学形状の選択 (d) 他のボール直径の選択 (e) 他の透磁性を有するボール材料の選択 このように本発明による測定方法は、傾斜した
金属薄板を用いて測定を行う従来技術の測定方法
に比べて、以下に記載のような利点を有してい
る： １ 被覆層例えば塗膜にボールの転動跡が形成さ
れない。

２ 比較的重い溶剤蒸気が落下しない、もしくは
溶剤落下の跡が形成されない。

３ 有効粘度のオンライン測定が可能である。

４ ボール１に作用する磁力の大きさを、広い範
囲にわたつて調節することができる。

５ 10ｍPasから1000Pasまで又はそれ以上の粘
度範囲にわたつて測定を行うことができる。

６ 磁界によるボール１の横方向における集束が
可能である。

７ 測定方法を自動化することができる。

８ 測定方法を、粘度測定のために振動するい転
動運動に広げることができる。

第２図には、上述の磁気方式測定装置によつて
得られる特性線が示されている。粘度の異なつた
オイルフイルム（フイルム厚250μｍ）に対して、
磁界の影響下におけるボール転動時間が示されて
おり、この場合には永久磁石が使用された。また
ボールには、軟鉄製の直径2.5mmのボール１が使
用された。さらに測定のためには、80−1200ｍ
Pasの範囲における異なつた粘度の５つの検査オ
イルが選択された。オイルフイルムは厚さ１mmの
ガラス板３に引張り直線で生ぜしめられた。測定
温度は20.0℃であり、測定区間の流さΔ_xは３cmで
あつた。

第１図に示された物理・数学的な関係は、ボー
ル１の転動速度が被覆層２の有効粘度に反比例し
ていることを意味している。測定時間ｔ（つまり
ボール転動速度ｖ）と被覆層２例えばオイルフイ
ルムの粘度との間におけるこの理論的に生ぜしめ
られた直線的な関係は、第２図に示された測定結
果によつて経験的に確認される。このことから、
被覆層の粘度を規定するという必要な使用目的の
ために、磁気による測定方法を使用できることが
判明した。

200°の（しかしながらまた300°までの）温度範
囲における被覆層の焼付け過程においては、強磁
性の鉄ボールの磁化の低下が考慮されねばならな
い。この温度と磁化率との関連は公知であり、ソ
フトウエアを介して計算機を用いて有効粘度の計
算時に考慮される。

測定装置は、ボール１が電磁石４の横方向の交
番磁界の付加的な影響下で振動的な転動運動を実
施するように、構成されている。このようにし
て、被覆層２の弾性的な特性を規定することがで
きる。複合的な横弾性係数（蓄積モジユールもし
くは損失モジユール）の実際部分及び想像部分
は、振動数の関数として規定可能である。