Meting en inspectie van verfdefecten en verfdikte en van de dispersie van pigment in verf
De kwaliteit die aan verven en lakken wordt gesteld, is in de loop van de tijd veranderd van esthetiek en duurzaamheid tot milieuvriendelijk en het economische aspect.
Verven en lakken zijn er in een grote verscheidenheid voor verschillende toepassingen, zoals in de bouw, de auto-industrie en andere industriële toepassingen. Aan bijvoorbeeld autolakken worden de hoogste kwaliteitseisen gesteld ten aanzien van een groot aantal verschillende eigenschappen, zoals esthetiek, weerbestendigheid en verkleuring.
In dit gedeelte wordt aan de hand van voorbeelden en scherpe beelden een inleiding gegeven tot de basiskennis van verf, lak en coating, de waarneming en meting met behulp van onze nieuwste 4K digitale microscoop en worden oplossingen voor problemen aangereikt.
- Verfmaterialen
- Schildertechnieken
- Onvolkomenheden in coatings en oplossingen
- Inspectie van de verfdikte
- Nieuwste voorbeelden van het meten en waarnemen en schilderwerk en coatings
- Algemene werkwijzen voor het meten en analyseren van schilderwerk en coatings
Verfmaterialen
Verf is een chemisch product dat van een groot aantal grondstoffen wordt gemaakt. De eigenschappen van verf worden bepaald door het bindmiddel, het filmvormende bestanddeel van de verf, terwijl het pigment roest tegengaat en de verf zijn kleur geeft.
Het bindmiddel geeft verf zijn filmvormende eigenschap (de droogeigenschap), zijn fysische functies (zoals de bestendigheid en de hechting van de film) en zijn chemische functies (zoals de duurzaamheid en de chemische weerstand van de film). Het belangrijkste bestanddeel van het bindmiddel is kunsthars. Verf waarvan het bindmiddel dat door hars of gedispergeerd met water in water kan worden opgelost, wordt verf op waterbasis genoemd. Verf in poedervorm die door lucht vloeibaar wordt gemaakt, wordt poederverf genoemd.
Pigment zijn de fijne, lichtechte kleurdeeltjes die niet oplossen in water of andere oplosmiddelen. Pigment kan in drie groepen worden onderverdeeld: kleurpigment, roestwerend pigment en vulpigment. Gekleurd pigment geeft de verf zijn kleur; enkele voorbeelden zijn titaanwit, carbonzwart, okergeel, carbonblauw, cyaangroen en quinacridonerose. Roestwerend pigment zijn onder meer aluminiumfosfaat, zinkmolybdaat en zinkstof. Vulpigment bepaalt de eigenschappen van de film. Voorbeelden van vulpigment zijn delusterend pigment dat bepalend is voor de glans van gedroogd verf, functioneel pigment zoals aluminiumpoeder en fluorescerend of fosforescerend pigment, en speciaal pigment zoals infrarood reflecterende stoffen en ferriet radiogolfabsorberend ferriet.
Schildertechnieken
Door schilderen wordt er een dunne laag verf gevormd en aangebracht. De dikte van de verf die door het schilderen wordt opgebracht, varieert in het algemeen van enkele tot enkele honderden micrometers. De verflaag is belangrijk maar het schilderwerk kan aanzienlijk op de kosten drukken.
Schilderwerk bestaat uit drie stappen: voorbehandelen, aanbrengen en drogen. Bij het aanbrengen van meerdere lagen verf worden die drie stappen herhaald*
Als voorbehandeling moet het te schilderen materiaal worden gereinigd. In grote lijnen worden daarvoor natte en droge methoden gebruikt: doorgaans worden respectievelijk natlakken en zandstralen toegepast.
Verf kan in vloeibare vorm of door te spuiten worden aangebracht. Vloeibare verf kan worden aangebracht met een kwast, door het te verven materiaal onder een gordijn van verf te laten doorgaan waarbij de verf uit spleten boven het materiaal komt, of met een rubberen roller waarmee de verf al rollend wordt aangebracht. Spuitverf kan worden aangebracht met behulp van een spuitapparaat met perslucht, door elektrostatisch spuiten waarbij een negatieve lading op de verf wordt aangebracht terwijl het werkstuk positief wordt geladen, of door poedercoaten waarbij poederverf voorafgaand aan het aanbrengen elektrostatisch wordt geladen.
Voor de middelste en bovenste deklaag hoeft er niet te worden voorbehandeld.
Onvolkomenheden in coatings en oplossingen
Er kunnen zich problemen met verflagen voordoen als er niet adequaat is voorbehandeld, de weersomstandigheden ten tijde van het schilderen niet goed waren, de kwaliteit van de verf te wensen overlaat of als de verf niet goed is aangebracht. Onderzoek van het probleem om de oorzaak ervan te achterhalen, is van essentieel belang voor het kiezen van de juiste verf, om het aanbrengen van de verf te verbeteren en andere voorzorgsmaatregelen te nemen om te voorkomen dat hetzelfde probleem zich opnieuw voordoet.
Hieronder staan enkele voorbeelden van verfdefecten die u kunt tegenkomen, met de mogelijke oorzaken ervan en hoe u die problemen in het vervolg kunt voorkomen.
Vochtblaren
Vochtblaren worden meestal veroorzaakt door het hechten van vreemde deeltjes in de stollende verf. De oorzaak van vreemde deeltjes zijn mensen of machines die voor stof zorgen, of deeltjes in de lucht die zich tijdens het maskeren of polijsten aan het werkstuk hechten. Producten van hars kunnen elektrostatische worden geladen wanneer ze na het vormen uit de matrijzen worden gehaald. Vreemde deeltjes in de lucht worden dan door deze matrijzen elektrostatisch aangetrokken en hechten zich vervolgens aan het product.
Schoonmaken rond de verfinstallaties en afdekken van transportbanden zijn doeltreffende maatregelen om de aanhechting van vreemde deeltjes in de lucht te voorkomen. Apparaten voor statische ontlading kunnen ook van pas komen om elektrostatische aanhechting van vreemde deeltjes te neutraliseren. Stukjes gestolde verf kunnen ook vochtblaren vormen. Als verf stolt, moet het verdunningsmiddel worden vervangen en/of moet de verf anders worden geroerd. Het filteren van de verf is een andere manier om het stollen van de verf te voorkomen.
- Verschijnsel:
- Er zitten vochtblaren op het geverfde oppervlak.
- Mogelijke oorzaken:
- Vreemde deeltjes hebben zich aan het geverfde oppervlak gehecht.
Er zitten stukjes gestolde verf of vreemde deeltjes in de verf.
Vreemde deeltjes uit de lucht hebben zich aan het nog natte, geverfde oppervlak gehecht.
- Oplossing:
- Reinig het oppervlak van het materiaal tijdens het voorbehandelen.
Filter de verf om eventuele vreemde deeltjes eruit te halen.
Neem stofwerende maatregelen.
Barsten
Er zijn een aantal verschillende mogelijke oorzaken waardoor barsten kunnen ontstaan, afhankelijk van het materiaal van de verf en de manier waarop het werkstuk is geschilderd.
Een coating die bijvoorbeeld uit meerdere lagen bestaat, kan gaan scheuren als de hechting tussen de grondlaag en coating slecht is of als de grondlaag niet voldoende is gedroogd. In dergelijke gevallen is het waarschijnlijk nodig om opnieuw te verven of de ondergrond langer te laten drogen.
Verf kan om een aantal redenen gaan scheuren, onder meer door het ouder worden van de verf, en daarom is het belangrijk om de verflaag nauwgezet te onderzoeken om de oorzaak daarvan te kunnen vaststellen.
- Verschijnsel:
- Er zit een barst in de verflaag.
- Mogelijke oorzaken:
- Er zitten barsten in het oppervlak.
De coating was te dik.
Het mengsel van het hardingsmiddel was niet goed (in het geval van binaire verven).
Het verkeerde verdunningsmiddel is gebruikt (mits er een verdunningsmiddel is gebruikt).
- Oplossing:
- Werk de barsten in het oppervlak van het werkstuk tijdens de voorbehandeling weg.
Breng de verf niet te dik aan omdat dikke verflagen slecht drogen.*
Roer de verf vóór gebruik goed om.
Gebruik de voorgeschreven hoeveelheid hardingsmiddel.
Drogen van oppervlak: een toestand waarbij alleen het oppervlak van de coating is gedroogd en de verffilm nog moet uitharden.
Afbladderen
Doorgaans bladdert verf af als het oppervlakte niet goed behandeld is, als de verf niet geschikt is voor het materiaal of als de ondergrond niet past bij de deklaag.
Verwijder met een schijfschuurmachine (vlakschuurmachine) alle roest en oude verf van het oppervlak van het werkstuk en veeg vervolgens alle vreemde deeltjes en vet van het oppervlak alvorens te gaan schilderen. Afbladderen van verf wordt veroorzaakt door de verkeerde verf op het materiaal of als er spanning optreedt tussen de ondergrond en de deklaag dat "afbladderen tussen lagen" wordt genoemd. In dat geval is er een andere verfcombinatie nodig of moet de verf op een andere manier worden aangebracht.
Deze werkzaamheden vallen onder de voorbehandeling en een goede voorbehandeling voorkomt afbladderen. Het belang van deze werkzaamheden geeft aan hoe belangrijk een goede voorbehandeling voor een goed verfresultaat is.
- Verschijnsel:
- De coating laat los en bladert af.
- Mogelijke oorzaken:
- Het oppervlak is niet goed voorbehandeld omdat het oppervlak niet goed is gereinigd.
Het oppervlak is niet goed genoeg geschuurd of gereinigd.
De hechting tussen de grondlaag en de deklaag was onvoldoende.
- Oplossing:
- Verwijder alle roest, vet, vuil en stof van het oppervlak.
Behandel het oppervlak overeenkomstig het materiaal voor.
Verwijder bij het schilderen op een oppervlak met een oude coating eerst volledig die oude coating voordat u de nieuwe deklaag gaat aanbrengen.
Pas de verfformule overeenkomstig de deklaag aan.
Gebruik de opgegeven dikte van de coating voor de toepassing.
Inspectie van de verfdikte
Het meten van de verfdikte is één manier om na te gaan of de coating volgens het ontwerp is gevormd.
De coating is zo ontworpen dat vocht en zuurstof niet kunnen binnendringen om corrosie van de onderlaag te voorkomen. De dikte van de coating is belangrijk voor de functionaliteit ervan. Dit betekent niet dat dikker beter is. Verf moet voldoende dik zijn wil de coating zijn volledige functionaliteit kunnen bieden.
De verfdikte wordt gemeten met een systeem voor het meten van de coating. Er zijn niet-schadelijke soorten systemen voor het meten van deklagen waarbij voor het meten de magnetische hechting en fluxvariatie worden gebruikt, en andere soorten waarbij infrarood- en ultrasone methoden worden gebruikt.
- Elektronische meter voor de dikte van coatings:
- De dikte van de coating kan worden gemeten door het oppervlak aan te raken met een sonde die voorzien is van een permanente magneet. De dichtheid van de opgewekte magnetische flex verandert al naargelang de sterkte van de trekkracht van de magneet. Met deze meter wordt gebruikgemaakt van de fluctuaties in stroom die voor het meten van de verfdikte door de elektromagneet gaat. Zo kan de dikte van de coating of bekleding (niet-magnetische metaallaag, anorganische laag of organische laag) op een magnetische metalen ondergrond worden gemeten. Het meetprincipe berust op de evenredigheid van de trekkracht van de magneet die in de punt van de sonde is ingebed, met de afstand tot de basis. De elektromagnetische meter voor het meten van de coating kan echter niet nauwkeurig de dikte meten van een verflaag die magnetisch is geladen.
- Wervelstroommeter voor de dikte van coatings:
- De dikte van de coating kan worden gemeten aan de hand van de lussen van elektrische stroom (wervelstroom) die worden opgewekt door een elektrische stroom die door een spoel met een ijzeren kern (sonde) loopt. Het meetprincipe berust op de evenredigheid van de waarde van de wervelstroom die wordt gegenereerd op het metalen oppervlak, met de afstand tot de basis. Er zijn twee typen wervelstroommeters voor het meten van de dikte van coatings: het contacttype waarmee de dikte van de coating wordt gemeten aan de hand van de amplitude van de wervelstromen, en het contactloze type waarmee de dikte van de coating wordt gemeten aan de hand van het faseverschil in de wervelstromen. Deze meter kan worden gebruikt bij geleidende niet-magnetische metalen materialen (zoals aluminium, koper en austenitisch roestvrij staal) met een coating van kunststof, hars, rubber of een ander isolerend materiaal.
- Infraroodmeter voor de dikte van coatings:
- De dikte van verf kan worden gemeten met behulp van het spectrum dat wordt verkregen door infraroodlicht op de coating te schijnen en het doorgelaten of weerkaatste licht te verspreiden. Wanneer infraroodlicht op de coating valt, treedt er afhankelijk van het materiaal en de dikte van de coating een specifieke absorptie van de lichtgolflengte op. De verfdikte van het gemeten doel kan worden berekend op basis van de verhouding tussen de absorptiesnelheid en de dikte van het voor de coating gebruikte materiaal.
- Ultrasonische meter voor de dikte van coatings:
- Wanneer het oppervlak van de coating door de sonde wordt geraakt, zendt de sensor een ultrasone golf naar de basis waar deze golf wordt teruggekaatst naar het oppervlak. De dikte van de coating wordt vervolgens gemeten door de tijd die het duurt voordat de ultrasone golf is teruggekaatst. De dikte van de coating die wordt gemeten met een ultrasone meter voor het meten van de dikte van coatings, wordt als volgt berekend:
D: Verfdikte
C: Snelheid van geluid in de coating* (m/s)
t: Gemeten looptijd heen en terug (s)
* Snelheid van het geluid in de coating: geschatte snelheidswaard die voor elk materiaal is gedefinieerd. Zelfs als het materiaal hetzelfde materiaal is, heeft elk materiaal een eigen geluidssnelheid. Daarom moet een ultrasone meter voor het meten van de dikte van coatings op basis van de werkelijke coating worden afgesteld (gekalibreerd), voordat die meter mag worden gebruikt.
Nieuwste voorbeelden van het meten en waarnemen en schilderwerk en coatings
Met de ultra-high-definition 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks van KEYENCE kunnen diverse taken aanzienlijk efficiënter worden uitgevoerd en kunnen verf en coating met behulp van high-definition beelden veel gedetailleerder worden waargenomen en geëvalueerd.
Met high-definition optische beelden meten van de dikte van verf die in meerdere lagen is aangebracht
De nieuwste 4K digitale microscoop van KEYENCE meet de verfdikte op basis van optische beelden. Deze microscoop wordt niet beïnvloed door heldere lagen, zodat er kan worden scherpgesteld. De beelden zijn haarscherp en geven meer informatie over de coating.
De dikte van coatings die voorheen niet kon worden gemeten door fouten in de scherpstelling, kan nu nauwkeurig worden waargenomen door de werkelijke staat van de coating vast te leggen.
3D-waarneming van duidelijke lagen met een betere scherpstelling en multiverlichting
Dankzij de drastische verbetering van de beeldsnelheid van de camera kan de VHX, zodra de objecttafel naar het waarnemingspunt gaat, automatisch het focusbereik van het monster scannen en onmiddellijk een volledig scherp beeld creëren.
Met een digitale microscoop kan de gebruiker door de combinatie van dieptecompositie en multiverlichting een volledig scherpgesteld beeld krijgen en het gewenste belichtingspatroon voor dat beeld kiezen.
Bovendien kan met de Optical Shadow Effect-modus, waarbij de lens met hoge resolutie, 4K CMOS en bijbehorende belichting worden gebruikt, kleurinformatie over het beeld worden gelegd en kan tegelijkertijd de informatie over het ongelijke oppervlakte en de kleur worden weergegeven. Dit maakt profielmeting van vochtblaren en andere verfdefecten mogelijk, waardoor de informatie kan worden gebruikt bij de kwantificeringsanalyse.
Waarneming met een 4K digitale microscoop waarmee zowel 2D- als 3D-metingen kunnen worden uitgevoerd, opent een nieuwe aanpak die tegemoetkomt aan de universele behoeften op het gebied van vergrote waarnemingen.
worden afgebeeld met behulp van multiverlichting en dieptecompositie.
een beeld in de Optical Shadow Effect-modus
Zeer nauwkeurige meting van de dispersie van pigment
Pigment is een van de belangrijke elementen die de functionaliteit van verf bepalen. De dispersie van pigment kan worden waargenomen en gekwantificeerd met de VHX-reeks. Pigment zijn de fijne, lichtechte kleurdeeltjes die niet oplossen in water of andere oplosmiddelen. Aan een coating kunnen specifieke functies worden toegekend door een geschikt pigment toe te voegen aan het coatingmiddel en die met elkaar te mengen.
Met een 4K digitale microscoop kan het gebied van de doelen binnen het opgegeven bereik gemakkelijk worden geteld en gemeten. Ook kunnen overbodige doelen worden uitgesloten en overlappende doelen worden geïsoleerd. Meetresultaten kunnen worden weergegeven in een histogram.
Deze handelingen zijn eenvoudig, maar leveren betrouwbare, zeer nauwkeurige metingen op. Zonder speciale kennis of ervaring kan er zeer geavanceerd worden geanalyseerd.
Algemene werkwijzen voor het meten en analyseren van schilderwerk en coatings
Met de high-definition 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks kan er uitermate efficiënt worden gewerkt, kunnen tevens menselijke fouten tot een minimum worden beperkt en kan er zeer nauwkeurig worden waargenomen en geanalyseerd.
Bij de high-definition 4K-beelden die worden gegenereerd door de geavanceerde technieken voor optische beeldopnamen en voor automatisering, kunnen de details over de coating, vochtblaren en dispersie zeer duidelijk worden waargenomen. Omdat een digitale microscoop zeer eenvoudig is te bedienen, kunnen degenen die weinig tot geen ervaring met een dergelijke microscoop hebben, toch zeer snel geavanceerde analyseresultaten krijgen.
De vastgelegde of gemeten gegevens kunnen gemakkelijk met de rapportfunctie als een rapport in een vaste opmaak worden weergegeven. Het delen van deze gegevens via een intranetserver kan niet alleen bijdragen aan de kwaliteitsbewaking en de conformiteit met industriële normen, maar ook aan het opsporen van de oorzaken van verfdefecten en aan het verbeteren van processen.
De VHX-reeks die is uitgerust met een groot aantal andere geavanceerde functies, kan een krachtig hulpmiddel zijn voor het waarborgen van de kwaliteit en de betrouwbaarheid van schilderwerk en coatings.
Klik voor meer informatie op de onderstaande knop om te catalogus te downloaden. Klik voor vragen op de andere onderstaande knop of neem contact op met KEYENCE.
