專利名稱：：表面有機化合物濃度測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及對涂布在焊絲等表面上的潤滑油等的表面有機化合物的濃度進行測定的表面有機化合物濃度測定方法。
背景技術(shù)：
：通常在焊接用焊絲等的制造中，在將焊絲收納到巻筒(spool)或包裝筒(Pailpack)等包裝容器之前對其涂油。在該涂布工序中，將油附著量控制在特定的范圍內(nèi)是極其重要的，油量不足時，會導(dǎo)致生銹，使焊接時以一定的速度迸給焊絲變得困難，相反當(dāng)油量過量時，油的燃燒氣體混入到焊接金屬中，產(chǎn)生氣孔缺陷而使焊接部的強度下降。因此，涂布之后立即對油量進行測定，當(dāng)油量不在規(guī)定范圍內(nèi)時，需要迅速將油量信息反饋到涂布裝置的作業(yè)條件，從而對條件進行修正?；谏鲜鲆螅郧疤岢隽艘环N對焊絲表面的油量進行測定的方法(特開2005-257553、特開2005-91306)。作為該油量測定方法，具體有(a)使用將四氯化碳作為提取溶劑的油分濃度計的方法；(b)使用替代氟利昂作為提取溶劑的油分濃度計的方法；(c)用不吸收KBr等紅外線的物質(zhì)制成片劑，使用利用片劑表面的直接反射光的紅外線分光光度計(FTIR)的方法。(d)將紅外線直接照射被測定物表面，檢測直接反射光的紅外分光法；(e)用濾紙等擦拭焊絲表面，從濾紙表面的油跡的附著情況推斷有附著量的方法。然而，上述現(xiàn)有的焊絲表面油量測定方法，存在如下所示的問題。首先，(a)方法中使用的四氯化碳為蒙特利爾議定書的限制物質(zhì)，僅限于分析、測定等基本用途，到2007年末該物質(zhì)的使用將被廢止，今后將不能使用。另外，因為是以具有C-H結(jié)合的油作為測定對象的裝置，只能測出相當(dāng)于C-H結(jié)合的原子間距離的波長為3.4nm附近的紅外線的吸光度，所以不能對全氟聚醚(Perfluoropolyether)、PTFE(polytetra-fluoroethylene;聚四氟乙烯)等僅具有C-F結(jié)合的潤滑劑的附著量進行測定。在(b)方法中，用于提取的溶劑價格昂貴，所有具有C-C1結(jié)合的替代氟利昂都是臭氧層破壞物質(zhì)，因此今后成為限制對象物質(zhì)的可能性高。該方法也與(a)方法相同，不能對C-H油以外的潤滑油進行測定。在(c)方法中，用石油醚或丙酮等有機溶劑提取油分之后，與KBr粉末混合，去除溶劑之后成形為片劑，由照射到KBr片劑上的紅外線的吸光度測出油量。該方法的優(yōu)點是溶劑不限定于四氯化碳，相反，蒸發(fā)、去除溶劑以及制成KBr片劑等前處理所花費的時間長，因此使迅速向作業(yè)條件進行反饋變得困難。(d)的方法所使用的是鋼板的涂膜器等，該方法雖然簡便，但因為是用于板材的技術(shù)，受到被測定物的形狀和粗度的限制，所以不能用于圓柱狀的焊絲。(e)的方法非常簡便，但定量性差，不適于氫致裂紋敏感性高的高張力鋼用焊絲等的油量管理。另外，所謂的紅外線分光分析中，有向上述(a)、(b)、(c)的方法那樣使用透過光的方法，和向(d)的方法那樣使用直接反射光的方法，除此之外還有利用擴散反射光的方法，但使用擴散反射光的方法是可以用于粉末試料的結(jié)構(gòu)分析的方法，并不能用于具有曲率的被測定物的表面附著物濃度的測定。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是鑒于上述問題而設(shè)計的，其目的在于，提供一種不受被測定物的鋼種及油的種類的限制，不使用高環(huán)境負(fù)荷的限制物質(zhì)，能夠高精度且簡便地測定出涂布在被測定物上的油的附著量的表面有機化合物濃度測定方法。本發(fā)明的對作為被測定物的焊絲表面的有機化合物濃度進行測定的方法，是將圓柱或圓筒狀的被測定物無間隙地排列在紅外線照射區(qū)域內(nèi)，在將紅外線照射區(qū)域的直徑定為A，圓柱或圓筒狀的所述被測定物的外徑定為D，把多根被測定物并列排列在紅外線照射區(qū)域內(nèi)時的設(shè)置寬度定為B時，使其滿足A/D》2、B》(A+D)的關(guān)系，照射紅外線，利用來自被測定物的擴散反射光對特定波長的紅外線的吸光度進行測定。在此所述"表面有機化合物濃度"是指焊絲每單位質(zhì)量焊絲表面附著有機化合物質(zhì)量。在該表面的有機化合物濃度測定方法中，成為測定對象的有機化合物例如是菜籽油等的脂肪酸甘油酯、米糠蠟等的一價醇的脂肪酸酯、油酸醇等的脂肪族醇、介子酸酰胺等的脂肪酸酰胺、不具有極性鍵的礦物油類沒有2重結(jié)合的錠子油、或者具有2重結(jié)合的聚丁烯、或者不具有C一H結(jié)合的全氟聚醚?；蛘?，成為測定對象的有機化合物例如是通過粘結(jié)劑附著在被測定物表面上的PTFE(polytetrafluoroethylene聚四氟乙烯)。關(guān)于這些固態(tài)物的附著量，通過對每個所附著的物質(zhì)作成檢測線，而能夠高精度地測量濃度。另外，本發(fā)明的表面有機化合物濃度測定方法，從正反兩個方向?qū)λ霰粶y定物照射紅外線，測定其吸光度，根據(jù)其平均值測定所述被測定物表面的有機化合物濃度。圖1是對本發(fā)明的構(gòu)成進行說明的模式圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式的吸光度測定方法的模式圖。圖3是表示被安裝在支架上的被測定物及標(biāo)準(zhǔn)試料的圖。圖4是表示支架的正面?zhèn)鹊臏y定的圖。圖5是表示支架的反面?zhèn)鹊臏y定的圖。圖6是表示設(shè)置寬度B和吸光度的關(guān)系的曲線圖。圖7是表示從4個方向進行測定的圖。圖8是表示油的吸收光譜的一例的圖。圖9是表示脂肪酸甘油酯涂布焊絲的檢量線的一例的圖。圖IO是表示涂布油的存在狀態(tài)的模式圖。圖11是表示僅從一個方向?qū)τ透街窟M行測定時的圖。圖12是表示從正反兩個方向?qū)τ透街窟M行測定時的圖。具體實施方式以下，對本發(fā)明的實施方式進行說明。如上所述，使用擴散反射光的紅外線分光分析裝置一直以來用于粉末試料的結(jié)構(gòu)分析，通常是以將粒徑為數(shù)um到200um的粉末微粒無間隙地排列在紅外線的照射區(qū)域內(nèi)的方式進行測定。因此，在如本發(fā)明這樣被測定物為焊絲的情況下，使用擴散反射光的紅外線分光分析裝置并不適用。但是，本發(fā)明的發(fā)明人員對此進行了反復(fù)努力研究，在對相比粉末試料的粒徑具有極大直徑的焊絲(常用直徑為0.82.4mm)等圓柱狀或圓筒狀的被測定物的擴散反射型紅外分光裝置的適用方法所進行的實驗研究中，發(fā)現(xiàn)如圖l所示，通過將多根被測定物排列為寬度大于紅外線的照射區(qū)域，根據(jù)被測定物的直徑適當(dāng)選定紅外線照射直徑，可以高精度地測定附著物濃度。其原因可以考慮為當(dāng)把圓柱狀的多個被測定物(焊絲)平列排列在平面上時，照射到試料表面上的光線，在相鄰的焊線之間相互干擾的同時產(chǎn)生擴散反射，如具有特定的表面粗度的平面一樣將反射光返回。被測定物的排列寬度(設(shè)置寬度)窄于紅外線的照射寬度的情況下，來自沒有排列試料部分的反射光成為誤差，不能獲得充分的測定精度。因此，設(shè)置寬度必須在(照射寬度+被測定物外徑)以上。另外，對于照射直徑，當(dāng)被測定物的外徑大時，相對于照射區(qū)域測定物的排列方法為軸對稱和非軸對稱的情況下，紅外線吸光度的誤差變大。因此，需要根據(jù)被測定物的線徑，適當(dāng)選定紅外線照射直徑。本發(fā)明正是基于上述見解而設(shè)計的，如圖1所示，為了使紅外線照射區(qū)域的直徑A和圓柱狀或圓筒狀的被測定物(焊絲)的外徑D，以及將多根被測定物排列在紅外線照射區(qū)域內(nèi)的設(shè)置寬度B之間，滿足如下關(guān)系，A/D》2(1)B》(A+D)(2)將圓柱狀或圓筒狀的被測定物排列在紅外線照射領(lǐng)域內(nèi)，照射紅外線，利用被測定物的擴散反射光，對特定波長的紅外線的吸光度進行測定。由此，可以測定被測定物表面的有機化合物濃度。所以，通過本發(fā)明，可以不受被測定物的鋼種及油的種類的影響，不使用高環(huán)境負(fù)荷的限制物質(zhì)，而對涂布在被測定物上的油的附著量進行高精度測定。圖2是表示本發(fā)明的實施方式中使用的擴散光反射型紅外線分光光度計的光學(xué)系統(tǒng)的模式圖。光源發(fā)出的紅外線被干涉儀1聚束，經(jīng)平面鏡Ml、M2射入凹面鏡M3，被該凹面鏡M3聚束后照射到試料2的表面。由試料2的表面反射的擴散反射光，被凹面鏡M4聚束后，經(jīng)過平面鏡M5、M6被導(dǎo)向檢測器3(參考圖l)。例如，將兩個試料(被測定物2)和標(biāo)準(zhǔn)試料2a，固定在圖3所示的支架4上。g卩，將沒有附著油的標(biāo)準(zhǔn)試料2a和被測定物2安裝在支架4上，例如，如圖4所示，以標(biāo)準(zhǔn)試料2a—第l被測定物2—第2被測定物2的順序，用紅外線分光光度計對吸光度進行測定。其次，將支架4從測定裝置上卸下，如圖5所示，將支架4反轉(zhuǎn)過來，以標(biāo)準(zhǔn)試料一被測定物1—被測定物2的順序，對反面的面進行測定。最后，算出測定值的平均值(這種情況下為4次的平均值)，從而得出被測定物2的表面油量。圖1是對圖2中的試料室附近進行放大后的圖，B表示將多根外徑為D的圓柱狀或圓筒狀的被測定物2排列在紅外線照射區(qū)域內(nèi)時的設(shè)置寬度；A表示紫外線照射區(qū)域的直徑。在本發(fā)明中，滿足A/D》2的條件。當(dāng)A/D的值不足2時，會因為焊絲頂部在紅外線照射區(qū)域內(nèi)的位置不同，即，根據(jù)相對于紅外線照射區(qū)域?qū)⒃嚵洗钶d為呈軸對稱的情況，和從軸對稱的位置偏離的情況，吸光度的值產(chǎn)生很大變化。因此，測定值的偏差變大，從而不能進行高精度的吸光度測定。另外，在本發(fā)明中，滿足B》(A+D)的條件。當(dāng)排列被測定物的寬度(設(shè)置寬度)B，窄于紅外線的照射寬度時，沒有排列試料的部分的反射光形成誤差，從而不能獲得充分的測定精度。還有，只會將設(shè)置寬度調(diào)寬會導(dǎo)致測定時間延長。另外，在(A+D)〉B》A的情況下，隨著設(shè)置寬度的增加，吸光度會略微增加，從而導(dǎo)致測定精度的誤差。將試料排列為(A+D)以上的情況(B^(A+D))下，即使在照射區(qū)域外緣部，也和照射區(qū)域中央部一樣，如同具有特定表面粗度的平面那樣返回反射光，即使增加設(shè)置寬度吸光度也不會產(chǎn)生變動。所以需要設(shè)為B》(A+D)。成為本發(fā)明的測定對象的有機化合物，例如有脂肪酸甘油酯、一價醇的脂肪酸酯、脂肪族醇或者全氟聚醚。這些物質(zhì)是有效的進給潤滑劑，需要使用本發(fā)明方法控制為適當(dāng)?shù)母街?。另外，這些成為測定對象的有機化合物，也可以采用通過粘結(jié)劑附著在被測定物表面上的PTFE(polytetra-fluoroethylene;聚四氟乙烯)。該PTFE也是用作進給潤滑劑的有效物質(zhì)。測定焊絲表面的有機化合物濃度時，優(yōu)選為從正反兩個方向向焊絲照射紅外線，測定其吸光度，由其平均值測出所述被測定物表面的有機化合物濃度。被覆在焊絲表面的有機化合物(油)的附著量，因油的涂布方法而在焊絲的圓周方向上變動。圖10(a)是表示通過浸漬法對油進行涂布時，焊絲的長度方向直角截面中涂油的存在狀態(tài)的模式圖；圖10(b)是表示靜電涂油時的油附著狀態(tài)的模式圖。通過浸漬法涂油時，焊絲圓周方向的附著量的變動小，進行靜電涂油時，焊絲圓周方向的附著量的變動大。通過FTIR法對焊絲表面的油量進行測定時，只能對圖11中反射紅外線的部分(焊絲圓周方向的上半部)上附著的有機物進行測定。因此，當(dāng)僅從一個方向(僅從上方)對靜電涂敷在焊絲表面的油附著量進行測定時，在焊絲的圓周方向的附著量變動的影響下，會出現(xiàn)不能準(zhǔn)確焊絲整體的油量的情況。所以，優(yōu)選為對于平行排列的焊絲，通過從多個方向測定油附著量后進行平均，以降低焊絲圓周方向的附著量偏差造成的影響。由此，可以準(zhǔn)確地對焊絲整體的油附著量進行評估。這種情況下，可以認(rèn)為越增加測定方向誤差越少，但相反會導(dǎo)致測定時間及作業(yè)量的增加。本申請的發(fā)明人員發(fā)現(xiàn)，如圖12所示，通過將多根焊絲設(shè)置在支架上，從正面進行測定，同時，調(diào)換正反從反面再次進行測定，從2個方向?qū)τ土窟M行測定后進行平均，可以獲得與每90。變換測定方向，從4個方向測定油量后進行平均時相同程度的測定精度。而且，如圖12所示，反轉(zhuǎn)正反面進行兩次油量測定的處理方法，與每90°變換測定方向?qū)τ土窟M行測定的處理方法相比，其工作量極少。(實施例)其次，通過使屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的實施例，與超出本發(fā)明區(qū)域的比較例進行比較，對本發(fā)明的效果進行說明。圖6是表示將涂有菜籽油的焊絲(線徑1.2mm)作為測定對象，使用紅外線照射直徑4.0mm的擴散光型紅外分光光度計，對試料設(shè)置寬度和紅外線吸光度的關(guān)系進行調(diào)查的結(jié)果曲線圖。在設(shè)置寬度為A+D以上(5.2mm以上)的范圍內(nèi)，吸光度顯示出固定值，當(dāng)設(shè)置寬度位于該區(qū)域時，以預(yù)先求出的檢量線為基礎(chǔ)，可以求出準(zhǔn)確的油量。在設(shè)置寬度不足A+D的區(qū)域內(nèi)，隨著設(shè)置寬度的上升吸光度發(fā)生變化，難以求出準(zhǔn)確地油量。該檢量線的制成方法如下所述。首先，采用浸漬法制成涂有脂肪酸甘油酯的焊絲，將其作為樣品。通過改變浸漬槽的油濃度，使焊絲的油附著量產(chǎn)生變化。而且，將焊絲集中到玻璃瓶中測定其質(zhì)量，用有機溶劑提取油后，將其與KBr粉末混合，蒸發(fā)去除溶劑后制成KBr片劑。通過透過法測定FTIR光譜，從而測出油量。接著，將焊絲排列在試料臺上后照射紅外線，通過反射光測定紅外線吸收光譜，求出-CH2吸收峰值的面積。反復(fù)進行焊絲采取，如圖7所示，從4個方向進行測定，求出峰值面積的平均值。圖8是表示該油的吸收光譜的一例。另外，圖9是表示如上述方法求出的脂肪酸甘油酯涂布焊絲的檢量線的一例。圖9所示的檢量線表示油量和-CH2吸收峰值的面積的關(guān)系，橫軸表示通過透過法求出的油量(每10kg的焊絲的油量(g))，縱軸表示-CH2吸收峰值的面積。如圖9所示，峰值面積y與油量x之間存在一次函數(shù)的關(guān)系。下述表1是表示使照射區(qū)域及焊絲的尺寸和涂布油種變化，對附著量進行調(diào)查的結(jié)果。在本發(fā)明的實施例119的情況中，通過擴散反射FTIR法(本發(fā)明方法)求出的油量與使用KBr片劑的紅外分光法的測定值具有良好的一致性，表明均進行了正確的測定。相反，在比較例16中，由于設(shè)置寬度B窄(B<(A+D))，通過擴散反射FTIR法求出的油量與使用KBr片劑的紅外分光法的測定值產(chǎn)生偏差，是不適當(dāng)?shù)?。另外，在比較例79中，由于照射區(qū)域中被測定物的根數(shù)少(A/D<2)，因此不能進行充分的擴散反射，通過擴散反射FTIR法求出的油量與使用KBr片劑的FTIR法求出的測定值相比，所顯示的油量極少，表明沒能進行正確的測定。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1.一種對作為被測定物的焊絲表面的有機化合物濃度進行測定的方法，其特征在于，將圓柱狀或圓筒狀的被測定物無間隙地排列在紅外線照射區(qū)域內(nèi)，在將紅外線照射區(qū)域的直徑定為A，圓柱狀或圓筒狀的所述被測定物的外徑定為D，把多根被測定物并列排列在紅外線照射區(qū)域內(nèi)時的設(shè)置寬度定為B時，滿足A/D≥2、B≥(A+D)的關(guān)系，照射紅外線，利用來自被測定物的擴散反射光對特定波長的紅外線的吸光度進行測定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面有機化合物濃度測定方法，其特征在于，成為測定對象的有機化合物是脂肪酸甘油酯、一價醇的脂肪酸酯、脂肪族醇、或者全氟聚醚。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面有機化合物濃度測定方法，其特征在于，成為測定對象的有機化合物是通過粘結(jié)劑附著在被測定物表面上的聚四氟乙烯。4.根據(jù)權(quán)利要求13中任一項所述的表面有機化合物濃度測定方法，其特征在于，從正反兩個方向?qū)λ霰粶y定物照射紅外線，測定其吸光度，根據(jù)其平均值測定所述被測定物表面的有機化合物濃度。全文摘要將紅外線照射區(qū)域的直徑定為A，將圓柱狀或圓筒狀的所述被測定物的外徑定為D，將多根被測定物并列排列在紅外線照射區(qū)域內(nèi)時的設(shè)置寬度定為B時，以滿足A/D≥2；B≥(A+D)的關(guān)系的方式，將圓柱或圓筒狀的被測定物排列在紅外線照射區(qū)域內(nèi)，用紅外線進行照射，用被測定物的擴散反射光對特定波長的紅外線的吸光度進行測定。通過這種測定方法，可以不受被測定物的鋼種及油的種類的影響，不使用高環(huán)境負(fù)荷的限制物質(zhì)，而高精度且簡便地測出涂布在被測定物上的油的附著量。文檔編號G01N21/17GK101165470SQ20071018010公開日2008年4月23日申請日期2007年10月10日優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日發(fā)明者宮崎邦彰,尾崎慎太郎,池田哲直,清水弘之,白滝淳紀(jì)申請人:株式會社神戶制鋼所