お宝研究vol.11

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29横田　正幸（総合理工学研究科・教授）Masayuki Yokota (Professor, Interdisciplinary Graduate School of Science and Engineering)研究者紹介概　　　要特　　　色研究成果今後の展望社会実装への展望　本装置は、ディジタルホログラフィ技術を用いて塗膜や接着剤などの乾燥や硬化を評価するものである。逐次ホログラムを記録して得られた塗膜の再生像において、特に位相の変化を用いることで塗料の乾燥分布の可視化、指触乾燥から半効果乾燥に至るまでの乾燥の定量的な評価が可能ディジタルホログラフィ法を用いた非接触硬化評価装置強度（見た目）図１　塗布50秒後の塗膜画像位相差（変形）　ディジタルホログラフィを用いると測定対象の見た目の画像や微小な変形を調べることができます。現在，塗料やインクなどの乾燥状態を塗膜に触ることなく定量的に調べる方法は少なく，JIS規格でも乾燥の評価は触って調べる方法で行われています。ディジタルホログラフィを用いると，塗料やインク，接着剤についての乾燥・硬化過程を触ることなく，ナノメートルの感度で調べることができます。自動車産業や印刷業界で用いられる塗料，インクの乾燥過程を詳細に解析することは，製造工程の効率化，印刷の高度化に必須となります。今回は，ディジタルホログラフィを使った乾燥・硬化過程の評価装置「キュアテスタ」を東洋精機製作所と共同開発しました。ディジタルホログラフィによる乾燥硬化評価装置の実用化は国内外で初の試みです。　Digital holography can be used to obtain both the image and microscopic deformation of paint films. Only a few non-contact techniques are available for analyzing the dryness of paint films. Only a contact method has been used in Japanese Industrial Standards (JIS) for estimating dryness of paint. By using the digital holographic technique, drying/hardening processes of paint, ink and adhesive can be evaluated with a non-contact method at nanometer-scale resolution. It is highly important for automotive and printing industries to quantitatively analyze the drying process of pint films. We have jointly developed the world's first digital holographic drying analyzer “Cure Tester” with Toyo-seiki seisaku-sho, ltd.【特徴と研究成果】塗料などの塗膜を対象としてレーザー光を照射し，その反射光をホログラムとしてCCDカメラで記録します。これを一定時間間隔で繰り返し行い，記録したホログラムを数値計算して得られる再生像(見た目の画像と反射光の位相が得られる)の変化，特に位相変化から塗膜内で生じる変位や変形が分かります。位相変化から塗膜変位の時間変化，即ち乾燥度が評価できます。塗膜で生じるナノメートルスケールで見た微小な変化が無くなった時点で乾燥とします。実際に触って評価しても，従来の乾燥度合と塗膜の微小変化の大きさはよく一致します。図1は透明塗料の見た目（強度）と変形（位相差）を表しています。本手法は塗膜に触れず，レーザー光を照射するだけで乾燥が評価できます。　右の写真は共同研究で開発した乾燥評価装置「キュアテスタ」です。科学技術振興機構（JST）での助成金を得て企業と共同開発しました。ディジタルホログラフィを応用した乾燥評価器としては世界初のものです。 【今後の展望】今後は同装置を高度化します。特に，企業ニーズの多い多層塗膜の解析や，顕微鏡を導入した20 μm以下の微細印刷パターンの乾燥評価を目指します。最終的にはJIS規格における乾燥規格を数値化することが目標です。　自動車ボディ塗装や化粧品，食品の乾燥評価，高機能塗料やインク開発への応用が期待できます。Practical application of the digital holographic technique for analysis of drying and hardening processesディジタルホログラフィによる乾燥・硬化解析法の実用化総合理工学研究科