Pomiar i kontrola wad i grubości farby oraz rozproszenia pigmentu w farbie
Jakość, jakiej wymagają farby i powłoki lakiernicze, zmieniała się z biegiem czasu, od estetyki i trwałości do projektowania ekologicznego i ekonomicznego.
Farby i powłoki lakiernicze występują w różnych odmianach przeznaczonych do różnych dziedzin, takich jak budownictwo, motoryzacja i inne zastosowania przemysłowe. Na przykład powłoki lakiernicze samochodów wymagają najwyższego poziomu jakości w różnych obszarach, takich jak estetyka, odporność na warunki atmosferyczne i ochrona przed blaknięciem.
W tej części wykorzystujemy przykłady i czytelne obrazy, aby przedstawić podstawową wiedzę na temat farb, powłok i lakierów, obserwacji i pomiarów przy użyciu naszego najnowszego mikroskopu cyfrowego 4K oraz rozwiązań problemów.
- Materiały malarskie
- Techniki lakiernicze
- Wady powłok i rozwiązania problemów
- Kontrola grubości farby
- Najnowsze przykłady pomiarów i obserwacji pokryć lakierniczych i powłok
- Typowe praktyki w zakresie pomiarów i analizy pokryć lakierniczych i powłok
Materiały malarskie
Farba jest produktem chemicznym składającym się z wielu surowców. O właściwościach farby decyduje spoiwo, czyli składnik tworzący warstwę farby, natomiast pigment zapobiega rdzewieniu i nadaje farbie kolor.
Spoiwo nadaje farbie właściwości tworzenia powłoki (właściwości schnięcia), cechy fizyczne (takie jak sprężystość i przyczepność powłoki) oraz chemiczne (takie jak trwałość i odporność chemiczna powłoki). Główną substancją spoiwa jest żywica syntetyczna. Farba, której spoiwo jest rozpuszczalne w wodzie dzięki żywicy lub rozpuszczone w wodzie, nazywana jest farbą wodną. Farba w postaci proszku, która pod wpływem powietrza staje się płynna, nazywana jest farbą proszkową.
Pigmenty to drobne, odporne na światło cząsteczki barwiące, które nie rozpuszczają się w wodzie ani w innych rozpuszczalnikach. Pigmenty można podzielić na trzy klasy: pigmenty barwiące, pigmenty antykorozyjne i pigmenty wypełniające. Pigmenty barwiące nadają farbie kolor, a do należą do nich na przykład: biel tytanowa, czerń węglowa, żółta ochra, błękit węglowy, zieleń cyjaninowa i czerwień chinakrydonowa. Do pigmentów antykorozyjnych należą fosforan glinu, molibdenian cynku i pył cynkowy. Pigmenty wypełniające określają właściwości filmu. Przykłady obejmują pigmenty matujące, które wpływają na połysk wysuszonej farby, pigmenty funkcjonalne, takie jak proszek aluminiowy i pigmenty fluorescencyjne lub fosforescencyjne oraz pigmenty specjalne, takie jak środki odbijające promieniowanie podczerwone i ferrytowe pochłaniacze fal radiowych.
Techniki lakiernicze
Lakier tworzy powłokę z farbą. Grubość farby tworzonej przez powłokę lakierniczą wynosi zazwyczaj od kilku do kilkuset mikrometrów. Ponieważ powłoka farby może mieć określoną funkcjonalność, lakierowanie jest procesem, który może znacząco wpłynąć na efektywność kosztową.
Lakierowanie to proces trzyetapowy: obróbka wstępna, nakładanie i suszenie. W przypadku lakierów wielowarstwowych proces ten jest powtarzany.*
W ramach obróbki wstępnej oczyszczana jest powierzchnia materiału. Ogólnie rzecz biorąc, stosuje się metody mokre i suche: zazwyczaj stosuje się odpowiednio powlekanie na mokro i piaskowanie.
Farba może być nakładana w postaci płynnej lub w postaci gazowej poprzez natrysk. Aby nałożyć płynną farbę, można użyć pędzla, urządzenia do nakładania kurtynowego, którego działanie polega na przepuszczeniu obrabianego przedmiotu pod strumieniem farby wypływającym z górnych szczelin, lub urządzenia do nakładania rolkowego, które wykorzystuje gumową rolkę do nakładania farby na obrabiany przedmiot. Malowanie natryskowe można wykonać za pomocą opryskiwacza na sprężone powietrze, metodą natrysku elektrostatycznego, w której ujemny ładunek jest nakładany na farbę, podczas gdy obrabiany przedmiot jest naładowany dodatnio, lub metodą malowania proszkowego, w której farba proszkowa jest ładowana elektrostatycznie podczas nakładania.
W przypadku powlekania środkowego i wierzchniego można pominąć obróbkę wstępną.
Wady powłok i rozwiązania problemów
Powłoki malarskie mogą mieć wady, jeśli występują problemy dotyczące stanu powierzchni przed obróbką, warunków pogodowych w czasie malowania, samej farby lub metody nakładania. Badanie wady w celu zidentyfikowania przyczyny jest niezbędne do wyboru odpowiedniej farby, poprawy metody nakładania i podjęcia innych środków ostrożności, aby uniknąć ponownego wystąpienia tej samej wady.
Zebraliśmy tutaj kilka typowych wad farby, które można napotkać i wyjaśniliśmy możliwe przyczyny i sposoby zapobiegania.
Wypukłości
Wypukłości są zazwyczaj spowodowane przyleganiem obcych cząstek do twardniejącego lakieru. Obce cząstki mogą być wynikiem działania ludzi lub maszyn, które podczas procesu maskowania lub polerowania powodują ruch zanieczyszczeń lub cząstek unoszących się w powietrzu, które przylegają do obrabianego przedmiotu. Produkty żywiczne mogą gromadzić ładunki elektrostatyczne podczas wyjmowania ich z form po zakończeniu formowania. Unoszące się w powietrzu obce cząsteczki są następnie przyciągane elektrostatycznie do tych form i przylegają do produktu.
Czyszczenie otoczenia urządzeń do malowania i instalowanie osłon na przenośnikach to skuteczne środki zapobiegające przywieraniu obcych cząstek unoszących się w powietrzu. Środki eliminujące ładunki elektrostatyczne mogą być również przydatne do eliminowania przylegania elektrostatycznych cząstek obcych. Jeżeli farba zestala się, należy zmienić środek rozcieńczający i/lub zmienić cykl mieszania. Kolejnym sposobem na skuteczne zapobieganie zestalaniu jest filtrowanie farby.
- Zjawisko:
- Wypukłości na pomalowanej powierzchni.
- Możliwe przyczyny:
- Ciała obce przylgnęły do malowanej powierzchni.
Farba zawiera kawałki zestalonego lakieru lub obce cząstki.
Unoszące się w powietrzu obce cząsteczki przylgnęły do pomalowanej powierzchni przed jej wyschnięciem.
- Czynności zaradcze:
- Podczas obróbki wstępnej należy oczyścić powierzchnię materiału.
Przefiltrować farbę, aby usunąć cząstki obce.
Wdrożyć rozwiązania przeciwpyłowe.
Pękanie
Pękanie ma wiele różnych możliwych przyczyn w zależności od materiału farby i sposobu malowania przedmiotu.
Pęknięcia mogą na przykład wystąpić w powłoce wielowarstwowej, jeśli zgodność pomiędzy warstwą podkładową i warstwą nawierzchniową jest słaba lub jeśli warstwa podkładowa nie została dostatecznie wysuszona. W takich przypadkach konieczna może być zmiana farby lub wydłużenie czasu schnięcia warstwy podkładowej.
Ponieważ pękanie może wystąpić z wielu powodów, w tym starzenia się, ważne jest, aby dokładnie zbadać stan powłoki lakierniczej podczas określania przyczyny.
- Zjawisko:
- Na powłoce lakierniczej jest pęknięcie.
- Możliwe przyczyny:
- Powierzchnia była popękana.
Powłoka była zbyt gruba.
Mieszanka utwardzacza była nieodpowiednia (w przypadku farb dwuskładnikowych).
Wybrano niewłaściwy rozcieńczalnik (jeśli rozcieńczalnik został użyty).
- Czynności zaradcze:
- Podczas obróbki wstępnej należy wyeliminować pęknięcia na powierzchni obrabianego przedmiotu.
Unikać grubych warstw, które mogą powodować wysychanie powierzchni.*
Przed użyciem farbę należy dokładnie wymieszać.
Należy użyć podanej ilości środka utwardzającego.
Schnięcie powierzchniowe: stan, w którym wyschła tylko powierzchnia powłoki, a warstwa lakieru nie zdążyła jeszcze stwardnieć.
Złuszczanie
Złuszczanie występuje zazwyczaj, gdy obróbka powierzchni była niewystarczająca lub gdy farba nie jest dostosowana do podłoża lub podkład nie jest dostosowany do powłoki.
Usunąć rdzę i starą farbę z powierzchni obrabianego przedmiotu za pomocą szlifierki tarczowej, a następnie przed nałożeniem farby zetrzeć z powierzchni wszystkie ciała obce i tłuszcz. Złuszczanie spowodowane niedopasowaniem farby do podłoża lub warstwy podkładowej do warstwy nawierzchniowej nazywane jest „złuszczaniem międzywarstwowym”, które wymaga zmiany zestawu farb i/lub innej metody nanoszenia.
Zadania te należą do obróbki wstępnej zapobiegającej złuszczaniu. Konieczność wykonania tych zadań pokazuje, jak ważna dla uzyskania nieskazitelnej powłoki lakierniczej jest obróbka wstępna.
- Zjawisko:
- Powłoka traci przyczepność i złuszcza się.
- Możliwe przyczyny:
- Obróbka wstępna powierzchni, taka jak odrdzewianie, była niewystarczająca.
Piaskowanie lub czyszczenie powierzchni było niewystarczające.
Przyleganie międzywarstwowe pomiędzy warstwą podkładową i nawierzchniową było niewystarczające.
- Czynności zaradcze:
- Usunąć z powierzchni rdzę, tłuszcz, brud i kurz.
Przygotować powierzchnię odpowiednio do materiału.
W przypadku malowania powierzchni ze starą powłoką, należy ją całkowicie usunąć przed nałożeniem farby.
Odpowiednio dostosować proporcje farby.
Przy nakładaniu należy uwzględnić podaną grubość powłoki.
Kontrola grubości farby
Pomiar grubości farby jest jednym ze sposobów sprawdzenia, czy powłoka została wykonana zgodnie z projektem.
Powłoka ma za zadanie uniemożliwić przedostawanie się wilgoci i tlenu do wewnątrz, aby zapobiec korozji podłoża. Z tego powodu grubość powłoki ma znaczący wpływ na jej funkcjonalność. Nie oznacza to, że grubsza jest lepsza — grubość farby musi być odpowiednia, aby zapewnić pełną funkcjonalność powłoki.
Grubość farby mierzy się za pomocą systemu pomiaru grubości powłoki. Istnieją nieniszczące typy systemów pomiaru grubości powłok, w których do pomiaru wykorzystuje się adhezję magnetyczną i zmienność strumienia, oraz inne typy, w których wykorzystuje się podczerwień i ultradźwięki.
- Grubościomierz elektromagnetyczny:
- Grubość powłoki można zmierzyć, dotykając powierzchni sondą osadzoną na magnesie trwałym. Gęstość wytworzonego strumienia magnetycznego zmienia się w zależności od siły przyciągania magnesu. Ten miernik wykorzystuje zmiany prądu przechodzącego przez elektromagnes do pomiaru grubości farby. Może mierzyć grubość powłoki lub okładziny (niemagnetycznej warstwy metalowej, warstwy nieorganicznej lub warstwy organicznej) na podłożu z metalu o właściwościach magnetycznych. Pomiar odbywa się na zasadzie proporcjonalności siły przyciągania magnesu osadzonego na końcówce sondy do odległości do podstawy. Jednakże grubościomierz elektromagnetyczny nie może dokładnie zmierzyć grubości powłoki farby, która jest naładowana magnetycznie.
- Grubościomierz wiroprądowy:
- Grubość powłoki można zmierzyć za pomocą pętli prądu elektrycznego (prądów wirowych) generowanych przez prąd elektryczny przepływający przez cewkę z rdzeniem żelaznym (sondę). Pomiar odbywa się na zasadzie proporcjonalności wartości prądu wirowego generowanego na powierzchni metalu do odległości. Istnieją dwa rodzaje grubościomierzy wiroprądowych: typ kontaktowy, który mierzy grubość powłoki za pomocą amplitudy prądów wirowych, oraz typ bezkontaktowy, który mierzy grubość powłoki za pomocą różnicy faz prądów wirowych. Miernik ten można stosować do przewodzących niemagnetycznych podłoży metalowych (takich jak aluminium, miedź i austenityczna stal nierdzewna) z powłoką wykonaną z tworzywa sztucznego, żywicy, gumy lub innego materiału izolacyjnego.
- Grubościomierz na podczerwień:
- Grubość farby można zmierzyć za pomocą widma uzyskanego przez oświetlenie powłoki światłem podczerwonym i rozproszenia światła przechodzącego lub odbitego. Kiedy światło podczerwone pada na powłokę, następuje absorpcja określonej długości fali świetlnej w zależności od materiału i grubości powłoki. Grubość farby mierzonego obiektu może być obliczona na podstawie zależności pomiędzy współczynnikiem absorpcji a grubością materiału użytego na powłokę.
- Grubościomierz ultradźwiękowy:
- Kiedy sonda dotyka powierzchni powłoki, czujnik emituje falę ultradźwiękową w kierunku podstawy, skąd fala ta jest odbijana z powrotem do powierzchni. Czas odbicia fali ultradźwiękowej jest wykorzystywany do pomiaru grubości powłoki. Grubość powłoki mierzoną za pomocą grubościomierza ultradźwiękowego oblicza się w następujący sposób:
D: Grubość farby
C: Prędkość dźwięku w powłoce* (m/s)
t: Zmierzony czas przejścia w obie strony (s)
* Prędkość dźwięku w powłoce: Przybliżona wartość prędkości określona dla każdego materiału. Różne rodzaje tego samego materiału cechują się różnymi prędkościami dźwięku. Z tego powodu przed użyciem grubościomierza ultradźwiękowego konieczna jest regulacja (kalibracja) na podstawie rzeczywistej powłoki.
Najnowsze przykłady pomiarów i obserwacji pokryć lakierniczych i powłok
Mikroskop cyfrowy KEYENCE serii VHX o ultrawysokiej rozdzielczości 4K umożliwia radykalną poprawę wydajności różnych zadań, dodatkowo oferując zaawansowaną obserwację i ocenę farby i powłoki przy użyciu obrazów o wysokiej rozdzielczości.
Pomiar grubości wielowarstwowych powłok farby z wykorzystaniem obrazów optycznych o wysokiej rozdzielczości
Najnowszy mikroskop cyfrowy 4K firmy KEYENCE mierzy grubość lakieru na podstawie obrazów optycznych. Na mikroskop ten nie mają wpływu przezroczyste warstwy, co umożliwia uzyskanie ostrego obrazu. Obrazy są wyraźne i dostarczają więcej informacji o powłoce.
Grubość powłoki wcześniej niemożliwa do zmierzenia z powodu błędu ustawienia ostrości może być teraz dokładnie zbadana dzięki rejestracji rzeczywistego stanu powłoki.
Obserwacja 3D warstw przezroczystych z wykorzystaniem zaawansowanego ogniskowania i multioświetlenia
Dzięki radykalnej poprawie szybkości odświeżania obrazu kamery, po ustawieniu stolika w punkcie obserwacji, VHX może automatycznie przeskanować zakres ogniskowych próbki i natychmiast zbudować obraz o pełnej ostrości.
W przypadku mikroskopu cyfrowego, połączenie kompozycji głębi i multioświetlenia pozwala użytkownikom na uzyskanie w pełni ostrego obrazu i wybranie dla niego odpowiedniego schematu oświetlenia.
Ponadto tryb efektu cienia optycznego — wykorzystujący obiektyw o wysokiej rozdzielczości, matrycę CMOS 4K i odpowiednie oświetlenie — może nakładać na obraz informacje o kolorze, aby jednocześnie przekazać informacje o nierównościach powierzchni i kolorze. Umożliwia to pomiar profili wypukłości i innych defektów lakieru, udostępniając informacje na potrzeby analizy ilościowej.
Obserwacja za pomocą mikroskopu cyfrowego 4K, pojedynczego urządzenia mogącego wykonywać pomiary 2D i 3D, umożliwia zastosowanie nowych metod spełniających uniwersalne potrzeby w zakresie obserwacji w powiększeniu.
zobrazować za pomocą multioświetlenia i kompozycji głębi.
obrazu w trybie efektu cienia optycznego
Pomiar o wysokiej dokładności rozproszenia pigmentu
Pigment jest jednym z istotnych elementów decydujących o funkcjonalności farby. Rozproszenie pigmentu można obserwować i oceniać ilościowo za pomocą serii VHX. Pigmenty to drobne, odporne na światło cząsteczki barwiące, które nie rozpuszczają się w wodzie ani w innych rozpuszczalnikach. Powłoce można nadać określone funkcje poprzez zmieszanie środka powlekającego z odpowiednim pigmentem.
Mikroskop cyfrowy 4K może z łatwością policzyć i zmierzyć obszar obiektów w określonym zakresie. Możliwe jest również wykluczenie niepotrzebnych obiektów oraz wyodrębnienie obiektów nakładających się na siebie. Wyniki pomiarów mogą być wyświetlane w postaci histogramu.
Ta seria operacji jest prosta, ale pozwala na uzyskanie wiarygodnych pomiarów o wysokiej dokładności. Zaawansowane analizy mogą być wykonywane przez osoby bez specjalistycznej wiedzy lub doświadczenia.
Typowe praktyki w zakresie pomiarów i analizy pokryć lakierniczych i powłok
Mikroskop cyfrowy o wysokiej rozdzielczości 4K serii VHX jest niezwykle efektywny i umożliwia eliminację błędów ludzkich, a przy tym zapewnia dokładność pomiarów i analizy.
Wysokiej rozdzielczości obrazy 4K generowane przez najnowocześniejsze techniki optycznego przetwarzania obrazu i automatyzacji pozwalają na szczegółową i wyraźną obserwację powłoki, wypukłości i szczegółów rozproszenia. Bez konieczności wykonywania skomplikowanych operacji, nawet osoby, które nie są zaznajomione z obsługą mikroskopu cyfrowego, mogą szybko uzyskać wyniki zaawansowanej analizy.
Zarejestrowane lub zmierzone dane można z łatwością przekształcić w raport o stałym formacie, używając w tym celu funkcji raportu. Udostępnianie tych danych za pośrednictwem serwera intranetowego może być przydatne nie tylko w związku z kontrolą jakości i zapewnianiem zgodności z normami branżowymi, ale także na potrzeby identyfikowania przyczyn wad farby i ulepszania procesu.
Seria VHX, wyposażona w wiele innych zaawansowanych funkcji może być znakomitą pomocą w zapewnieniu niezawodnej jakości pokryć lakierniczych i powłok.
Aby uzyskać szczegółowe informacje, kliknij przycisk poniżej i pobierz katalog. W przypadku zapytań, kliknij poniżej przycisk umożliwiający kontakt z firmą KEYENCE.
