赤外線による厚さ・塗工量測定とは？非接触で測る原理と測定のポイントを解説

赤外線の光学的な変化を利用する

対象物に赤外線を照射すると、 物質の種類や量などに応じて、 吸収、反射、透過などの光学的な変化が生じます。 この変化を測定することで、 対象物の量に関する情報を得られる場合があります。

厚さを非接触で測定できる方式がある

対象物に直接接触せずに測定できる方式では、 材料を傷つけずに測定できます。 特に、シートやフィルムなど、 製造ライン上を移動する材料の測定に利用できます。

塗工量も測定対象になる

基材の表面に別の材料を塗布する工程では、 塗布された材料の量を管理することがあります。 赤外線との相互作用を利用することで、 塗工量に関する情報を非接触で測定できる場合があります。

対象物質に特徴的な赤外線との相互作用を利用する

物質によって赤外線との相互作用が異なるため、 対象物質に適した波長を利用することで、 その存在量に関する情報を得られる場合があります。

物質の量によって光学的な応答が変化する

同じ材料でも、 存在する量や厚さが変われば、 赤外線の吸収や検出される光の状態が変化します。 この変化を利用して、厚さとの関係を求めます。

厚さそのものを直接測っているわけではない

センサが直接検出するのは、 赤外線の強さや吸収などの光学的な情報です。 その情報と実際の厚さとの関係を確認することで、 測定値として厚さを求めます。

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同じ材料でも厚さと塗工量は同じ値にならない

塗工量は材料の密度などにも関係するため、 同じ厚さであっても材料が異なれば質量は変わります。 そのため、厚さと塗工量は区別して管理する必要があります。

何を管理したいのかを明確にする

製造工程で測定方法を検討するときは、 「層の厚さを管理したいのか」 「単位面積あたりの塗布量を管理したいのか」を明確にします。

基準となる厚さ・塗工量を測定する

まず、対象となる材料について、 実際の厚さや塗工量を別の方法で測定します。 これが光学的な測定値との関係を確認するための基準になります。

光学信号と基準値を対応させる

厚さや塗工量の異なる試料について、 赤外線による光学的な測定値と、 基準となる厚さ・塗工量を対応させます。

検量線を利用して測定値へ換算する

光学的な測定値と実際の厚さ・塗工量との関係を、 数式やグラフなどで表したものを検量線として利用します。 実際の測定では、この関係から厚さや塗工量を求めます。

特に塗工量では、 測定したい塗工層だけでなく基材の状態も測定結果に関係する場合があります。 対象物全体の構成を確認したうえで測定条件を検討することが重要です。

移動するシートやフィルムを測定できる

製造ラインを移動する材料にセンサを接触させることが難しい場合、 非接触測定を利用することで、 材料を止めずに測定できる場合があります。

対象物を傷つけずに測定できる

接触式の測定では対象物との接触が必要になりますが、 非接触方式では測定対象へ直接触れずに測定できます。 表面を傷つけたくない材料などでは、 非接触測定が有効な選択肢になる場合があります。

厚さ・塗工量の変化を連続して把握する

工程上で継続的に測定することで、 厚さや塗工量が時間とともにどのように変化しているかを確認できます。

測定結果を工程管理へ利用する

測定値を記録し、工程条件や品質結果と合わせて確認することで、 材料のばらつきや工程変化を把握するための情報として利用できます。

何の材料を測るのか

材料の種類、組成、形状などを確認します。

材料そのものの厚さか、塗工層か

材料そのものの厚さを測定するのか、 基材上に塗布された層の厚さ・量を測定するのかを明確にします。

基材は何か

塗工量を測定する場合は、 塗工される基材の材質、表面状態、厚さなども確認します。

どの程度の範囲を測るのか

必要とする厚さや塗工量の範囲、 その範囲で必要となる測定精度などを確認します。

ライン速度や測定位置はどうなっているか

製造ライン上で測定する場合は、 対象物の移動、振動、蛇行、測定位置などを確認します。

基準値をどう求めるか

光学的な測定値から厚さ・塗工量を求める場合は、 比較の基準となる厚さ・塗工量をどの方法で測定するかを決めます。

測定値を何に利用するのか

品質確認、記録、監視、工程条件の確認など、 測定結果の利用目的を明確にします。