DeFelsko는 경화 전후에 강철, 알루미늄 및 목재를 포함한 다양한 피착재의 분말 코팅 두께를 측정하는 여러 페인트 및 코팅 두께 기기를 제조합니다. 이 기사에서는 분말 코팅 두께 측정 솔루션을 설명하고 적절한 ASTM 표준 테스트 문서를 나열합니다.
분말 코팅 두께 측정은 경화 전후에 수행 할 수 있습니다. 기판 유형, 분말 코팅 두께 범위, 부품 모양 및 경제성에 따라 최상의 방법을 결정합니다.
경화되지 않은 도포 분말의 경우, 분말 빗과 특수 분말 프로브를 사용하는 자기 코팅 두께 게이지로 높이 측정을 수행할 수 있습니다. 이러한 기술은 파괴적이며 부품을 다시 코팅해야 할 수 있습니다. 코팅 분말은 일반적으로 경화 공정 중에 두께가 감소하므로 이러한 절차에서는 경화 필름 두께를 예측하기 위해 감소 계수를 결정해야합니다.
초음파 기기는 경화되지 않은 분말도 측정하지만 표면을 만지지 않고 측정합니다. 분말 높이를 측정하는 대신 예측 된 경화 두께 결과를 자동으로 표시합니다.
경화 후 측정을 위해 다양한 휴대용 기기를 사용할 수 있습니다. 이러한 비파괴 기기는 기판에 따라 자기, 와전류 또는 초음파 원리를 사용합니다. 덜 일반적인 방법에는 마이크로 미터 측정, 단면화와 같은 파괴 건조 필름 방법 및 중량 (질량) 측정이 포함됩니다.
경화 후 측정에 대한 논의로 시작하는 이유는 경화 두께 목표가 분말 제조업체와 코팅 지정자 모두에서 가장 자주 제공하는 값이기 때문입니다. 건조 필름 두께(DFT) 기기 는 일반적이고 저렴하며 비파괴적이며 작동하기 쉽습니다. 그들은 기판에 따라 자기, 와전류 또는 초음파 원리를 사용합니다.
세 가지 작동 원칙이 사용됩니다. 자기 원리는 강철 부품의 비자 성 코팅을 측정하는 데 사용됩니다. 알루미늄과 같은 다른 금속의 경우 코팅이 비전도성인 경우 와전류 원리가 사용됩니다. 비금속의 경우 초음파 원리가 사용됩니다.
부품이 강철로 만들어진 경우, 측정은 기계적 또는 전자적 작동을 사용하여 자기 두께 게이지로 이루어집니다.
기계식 풀오프 게이지는 영구 자석을 사용합니다. 경화 두께는 코팅된 강철 표면에서 자석을 당기는 데 필요한 힘을 측정하여 결정됩니다. 마그네틱 풀오프 게이지는 견고하고 간단하며 저렴하고 휴대가 간편하며 일반적으로 교정 조정이 필요하지 않습니다. 품질 목표가 생산 중에 몇 번의 판독값만 필요한 상황에서 좋은 저렴한 대안입니다.
DeFelsko는 두 개의 기계 기기를 제조합니다. 그PosiTest FM은 회전식 밸런스드 암의 한쪽 끝에 부착되고 보정된 헤어스프링에 연결된 자석으로 구성된 롤백 다이얼 모델입니다. 손가락으로 다이얼을 돌리면 스프링이 자석에 가해지는 힘을 증가시켜 표면에서 잡아 당깁니다. 폭발성 환경에서 안전하며 일반적으로 도장 계약자 및 소형 분말 코팅 작업에서 사용됩니다. 허용 오차는 ±5%입니다.
연필 형 모델, 우리와 같은PosiPen, 코팅된 표면에 수직으로 작동하는 나선형 스프링에 장착된 자석을 사용하십시오. 작은 부품 또는 빠른 품질 검사에 이상적인PosiPen프로브 팁이 작아 작은 부품에 핀 포인트 정확도로 배치할 수 있으며 도달하기 어려운 영역과 곡면에 배치할 수 있습니다. -100 - 230ºC(-150 - 450ºF)의 온도 범위는 오븐에서 갓 꺼낸 뜨거운 부품을 측정하는 데 이상적입니다. 허용 오차는 ±10 %입니다.
금속 부품의 경화 후 분말 코팅 두께를 측정하기 위해 다양한 전자 기기를 사용할 수 있습니다. 그들은 강철에서 측정할 때 자기 원리를 사용하고 알루미늄에서 와전류 원리를 사용합니다. 측정 결과는 읽기 쉬운 액정 디스플레이(LCD)에 표시됩니다. 일반적인 허용 오차는 ±1%에서 ±3% 사이입니다.
우리의 기본 전자 솔루션은PosiTest DFT. 각각 최대 1000미크론(40mil)까지 측정할 수 있는 두 가지 모델을 사용할 수 있습니다. 그PosiTest DFT 철 모델은 강철 기판에 권장되며PosiTest DFT 콤보 모델은 모든 금속 기판에서 측정하는 데 이상적입니다.
분말 코팅기에 가장 많이 사용되는 기기는PosiTector 6000일련의 게이지. 금속 기판의 분말 코팅 두께를 비파괴적으로 측정하는 데 이상적입니다. 다양 한 모델PosiTector 6000강철 기판용 F 시리즈, 알루미늄과 같은 비강철 기판용 N 시리즈, 두 응용 분야 측정을 위한 FN 시리즈를 포함하여 사용할 수 있습니다. 최대 625 미크론 (25 mils) 범위의 고정밀 철 또는 비철 마이크로 프로브는 더 작고 접근하기 어려운 영역에서 측정 할 수 있습니다.Advanced 모델은 판독값을 저장, 인쇄 및 다운로드할 수 있습니다. 입고되는 제품의 품질을 검증하기 위해 코팅 두께 측정기를 구매하는 고객이 늘어남에 따라 파우더 코팅기가 품질 관리 데이터를 영구적으로 기록할 수 있는 능력이 점점 더 중요해지고 있습니다. 일부 파우더 코터는 공정 품질의 증거로 코팅 두께 판독값을 보여주는 원치 않는 보고서를 고객에게 제공하는 다음 단계를 밟았습니다.
ASTM D7091은 자기 및 와전류 코팅 두께 게이지로 만든 금속 기판에 대한 비파괴 측정을 설명합니다.
자기 및 와전류 기기는 금속보다 분말을 측정합니다. 코팅 된 플라스틱 및 목재와 같은 비금속 응용 분야에는 초음파 펄스 에코 기술이 필요합니다.
초음파 검사는 표면에 일시적으로 적용된 젤 (또는 물방울)의 도움으로 프로브 (변환기)를 사용하여 초음파 펄스를 코팅으로 보내는 방식으로 작동합니다.
이 비교적 새로운 발전을 통해 산업은 저렴한 가격으로 비파괴 품질 관리를 수행 할 수 있습니다. 이 측정 기술의 이점은 다층 코팅 시스템에서 개별 층을 측정할 수 있다는 것입니다.
우리의 초음파PosiTector 200 B는 비금속 기판에 적용되는 분말 코팅의 두께를 측정하는 데 이상적입니다. 그것은 13에서 1000 μm (0.5에서 40 mils)의 범위를 가지고 있습니다. ASTM D6132는 이 시험을 설명합니다.
마이크로 미터는 때때로 코팅 두께를 확인하는 데 사용됩니다. 코팅/기판 조합을 측정할 수 있는 이점이 있지만 베어 기판에 접근해야 한다는 단점이 있습니다. 두 가지 측정을 수행해야합니다 : 하나는 코팅이 제자리에 있고 다른 하나는 코팅되지 않은 경우입니다. 두 판독값의 차이인 높이 변화는 코팅 두께로 간주됩니다.
두 가지 파괴 기술을 사용할 수 있습니다. 하나는 코팅된 부분을 단면으로 절단하고 절단된 부분을 현미경으로 보고 필름 두께를 측정하는 것입니다. 다른 기술은 스케일 현미경을 사용하여 경화 된 코팅을 통해 기하학적 절개를 봅니다. 이 방법은 비파괴적인 방법이 불가능하거나 비파괴적인 결과를 확인하는 방법으로 사용됩니다. ASTM 시험 방법 D4138은 단면 장비로 만든 단단한 기판에 대한 파괴 측정을 설명합니다.
지금까지 설명한 측정 방법은 분말 코팅이 경화 된 후에 발생합니다. 그러나 코팅이 부적절하게 적용된 경우 경화 후 보정에는 비용이 많이 드는 추가 노동 시간이 필요하고 필름이 오염될 수 있으며 코팅 시스템의 접착 및 무결성 문제가 발생할 수 있습니다. 경화 전에 필름 두께를 측정하면 애플리케이터에 의한 즉각적인 수정 및 조정의 필요성을 결정할 수 있습니다.
대부분의 분말 코팅 사양은 경화 두께 목표를 제공하지만 적용된 분말이 경화 및 가교의 최종성 전에 두께 사양 내에 있는지 확인할 수 있습니다.
특히 움직이는 선에서 경화 두께를 정확하게 예측하려는 데에는 그럴만한 이유가 있습니다. 오븐의 길이, 즉 경화되는 부품의 수, 경화 공정 및 경화 후 수동 필름 두께 측정에 필요한 시간에 따라 작업자가 필요한 변경을 수행하기 위해 적용 프로세스에 개입하기까지 상당한 지연이 있습니다.
코팅 결함이 발견되면 상당한 수의 코팅 부품을 수리 루프에서 재작업해야 하며, 재작업이 너무 비싸다고 판명되면 폐기해야 할 수도 있습니다. 일부 작업의 경우 이러한 단점은 더 이상 현대 마감 공정의 요구 사항을 충족하는 데 허용되지 않습니다.
사전 경화, 사전 겔화 상태에서 분말을 측정하면 올바른 경화 필름 두께를 보장하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 경화 전에 응용 시스템을 설정하고 미세 조정할 수 있습니다. 차례로, 이것은 스크랩과 과다 스프레이의 양을 줄입니다. 정확한 예측은 접착력 및 코팅 무결성에 문제를 일으킬 수 있는 스트리핑 및 재코팅을 방지하는 데 도움이 됩니다.
ASTM D7378은 경화 두께를 예측하기 위해 적용된 사전 경화 코팅 분말의 두께에 대한 세 가지 측정 방법을 설명합니다.
답변. 단단한 금속 노치(빗) 게이지.
나. 특수 파우더 프로브가 있는 전자 코팅 게이지.
씨. 비접촉 초음파 기기.
절차 A는 습식 필름 두께 측정기와 거의 동일한 방식으로 작동하는 저렴한 DeFelsko 파우더 빗과 같은 게이지를 사용합니다. 빗은 경화되지 않은 분말을 통해 끌려지고 분말 높이는 표시를 만들고 가루가 달라 붙은 가장 높은 번호의 치아와 자국이 남지 않고 가루가 달라 붙지 않는 다음으로 높은 치아 사이의 범위 값으로 간주됩니다.
이 게이지는 비교적 저렴합니다. 다양한 파우더 콤 모델을 사용할 수 있어 모든 기판에서 75 - 1250 미크론(3 - 50 mils)을 측정할 수 있습니다. 경화 된 필름은 유동 후 다를 수 있으므로 가이드로만 적합합니다. 게이지가 남긴 자국은 경화된 필름의 특성에 영향을 줄 수 있습니다.
절차 B는 기존의 자기 또는 와전류 코팅 두께 게이지를 사용하지만 코팅 분말의 두께를 측정하기 위해 특별히 설계된 분말 프로브를 사용합니다. 프로브에 통합 된 3 개의 마이크로 핀은 코팅 분말을 기판으로 관통합니다. 프로브는 높이 측정을 위해 분말 표면까지 수동으로 눌러집니다. 이 절차는 금속 기판에만 적용됩니다. 경화 과정에서 분말이 흐를 때 덮이지 않을 수 있는 분말에 표시가 만들어질 수 있다.
절차 A 및 절차 B는 경화되지 않은 코팅 분말의 높이 측정만을 초래합니다. 그러나 두께 사양은 경화 분말 두께로 가장 자주 명시됩니다. 코팅 분말은 일반적으로 경화 공정 동안 두께가 감소하기 때문에이 두 절차는 각각의 특정 코팅 분말에 대한 경화 필름 두께를 예측하기 위해 환원 계수를 설정해야합니다.
이 환원 계수는 미경화 분말 두께 측정이 수행된 동일한 위치에서 경화된 분말 두께를 측정함으로써 얻어진다. 최상의 정확도를 위해 경화 전후의 측정은 다양한 두께에 대해 수행되어야 합니다.
측정 결과의 샘플 플롯이 여기에 표시됩니다. 이 플롯에서 환원 계수를 결정하고 향후 모든 건조 코팅 분말 두께 측정에 적용하여 경화 두께를 예측할 수 있습니다.
ASTM D7378의 절차 C는 다음과 같은 비교적 새로운 유형의 기기를 설명합니다.PosiTest PC 파우더 체커. 경화 된 필름의 두께를 예측하기 위해 경화되지 않은 분말에 비파괴 적으로 사용할 수있는 초음파 장치입니다.
그 PosiTest PC 파우더 체커 는 핸드헬드이며 배터리로 구동되며 대부분의 파우더에서 즉시 사용할 수 있습니다. 간단한 작동과 견고한 설계로 라인 운영자가 빠르고 효율적으로 사용할 수 있습니다.
비접촉 코팅 두께 기기는 비파괴적이라는 장점이 있습니다. 이는 측정 후 측정된 구성 요소를 손상 없이 공정에 다시 도입할 수 있음을 의미합니다.
작동하려면 "확인 표시"를 누르고 부품에서 약 19mm(0.75")를 1-3초 동안 유지합니다. 예측된 경화 두께 결과가 디스플레이에 즉시 나타납니다.
정상 standard 분말 두께 측정에 사용되는 MIL은 1mil이 1/1000인치(1/1000")와 같습니다. 따라서 제조업체의 지정된 두께가 2-5 밀 인 경우 분말의 최종 경화 두께는 0.002에서 0.005 인치 사이 여야합니다.
미터법 측정 단위는 미크론이라고 하며 여기서 25.4미크론은 1mil과 같습니다. 애플리케이터는 제품 사양 시트에 따라 분말을 고르게 도포해야 합니다.
분말 코팅은 모든 마감 기술 중에서 가장 빠르게 성장하고 있습니다. 오래 지속되고 칩, 긁힘 및 퇴색에 대한 내성이 높은 보호 마감재와 같은 매력적인 페인트입니다. 그것은 색상, 질감 및 마감의 거의 무제한에서 원활한 코팅을 제공합니다.
분말 코팅은 연속적인 코팅과 긴 경화 시간이 필요하지 않은 비용 효율적인 원스텝 공정입니다. 사용 된 분말 입자는 미세하게 분쇄 된 안료와 수지 입자의 혼합물입니다. 하전 된 분말 입자는 전기적으로 접지 된 표면으로 전달됩니다. 분말 적용을 위한 다양한 공정이 존재합니다. 이러한 응용 분야는 더 얇은 코팅(0.001"–0.010")을 위한 정전기 스프레이에서 더 두꺼운 코팅을 위한 유동층에 담그기(0.007"–0.040")에 이르기까지 다양합니다.
경화 과정에서 분말은 매끄러운 코팅으로 융합됩니다. 공정에 따라 분말은 열 경화 (대류 또는 적외선) 또는 UV 경화됩니다. 사용 된 분말은 열가소성 (리플 로우 후 동일한 화학 조성) 또는 열경화성 (자체 또는 다른 반응성 성분과 화학적으로 가교 결합) 일 수 있습니다.
분말 코팅은 50 년 이상 금속 표면에 사용되어 왔습니다. 최근의 발전은 세라믹, 플라스틱 (나일론 및 폴리 카보네이트) 및 MDF (중간 밀도 섬유판) 응용 분야로 사용을 확대했습니다. 활엽수, 라미네이트 바닥재 및 파티클 보드와 같은 기질을 포함하도록 분말 코팅의 사용을 확대하기위한 연구가 진행 중입니다.
열 경화 분말과 달리 UV 경화 분말은 용융 및 필름 형성 단계를 최종 경화 단계에서 분리합니다. 단파 적외선 및 대류 열은 용융 공정에 상대적으로 낮은 온도를 사용할 수 있도록합니다. 그 결과 더 낮은 온도 경화와 향상된 흐름이 가능합니다. 경화에 필요한 UV 파장과 시간은 색상 및 예상 필름 두께를 기반으로 합니다. 코팅 두께는 20 내지 100 미크론 (1 내지 4 밀)의 범위일 수 있다. UV 경화의 가장 중요한 과제는 필요한 분말의 현재 비용과 100% 적용 범위를 보장하기 위해 UV 광을 배치해야 한다는 것입니다.
UV 경화는 경화에 고온이 필요하지 않기 때문에 냉각 공정에 필요한 공간, 컨베이어 및 랙킹을 크게 줄일 수 있습니다. 열과 달리 UV는 즉각적인 경화를 제공하여 처리량을 크게 증가시킵니다. 공정 절감은 난방에 필요한 에너지 및 장비의 감소로 인해 상당합니다. UV 분말은 또한 세척 및 재활용이 쉽고 VOC가 없는 공정을 제공합니다.
공정 온도가 낮아 열에 민감한 기판(예: 중밀도 섬유판 및 플라스틱)을 분말 코팅할 수 있으므로 사용 가능한 시장이 확장됩니다. 열 경화를 위한 방열판 역할을 하는 대용량 부품(예: 엔진 블록)을 분말 코팅하는 비용도 UV 경화를 사용하여 크게 절감됩니다.
코팅은 제조업체가 지정한 엄격한 두께 범위 내에서 적용 할 때 의도 한 기능을 가장 잘 수행하도록 설계되었습니다. 이는 최적의 제품 성능을 보장합니다. 완성 된 코팅의 많은 물리적 및 외관 특성은 필름 두께의 영향을받습니다. 필름 두께는 코팅의 색상, 광택, 접착력, 유연성, 내 충격성 및 경도에 영향을 줄 수 있습니다. 코팅 후 조립된 조각의 적합성은 필름 두께가 허용 오차 내에 있지 않을 때 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 코팅은 의도된 사용을 최적화하기 위해 특정 최소 및 최대 필름 두께 사양 내에서 적용되어야 합니다.
불충분 한 분말 코팅이 적용되면 적절한 적용 범위와 보호 기능을 제공하지 않습니다. 예를 들어, 금속은 부식 (강철) 또는 산화 (알루미늄)와 같은 환경 영향으로부터 적절한 보호를 위해 충분한 코팅 두께가 필요합니다. 또한, 부적절한 분말 코팅 두께는 표면 조도가 불량하고 바람직하지 않은 외관 또는 색상을 초래할 수 있습니다.
분말 코팅 두께는 또한 응용 분야의 내 충격성, 유연성, 경도, 가장자리 적용 범위, 칩 저항, 풍화성, 염수 분무에 대한 내성 및 광택 유지 능력에 영향을 미칠 수 있습니다. 제조업체는 파우더 코팅 재료에 대한 생산 사양 시트를 제공합니다. 파우더 코터는 해당 사양에 맞는 균일한 코팅을 적용하려고 합니다. 분말 코팅 측정 결과를 통해 코터는 사양에 따라 코팅 공정을 조정할 수 있습니다.
예를 들어, 중밀도 섬유판(MDF)에서 분말 코팅 두께는 일반적으로 열가소성 코팅의 경우 1 - 8밀(25 - 200미크론) 또는 그 이상입니다. 일반적으로 마감은 더 두꺼운 밀 커버리지로 더 내구성이 있습니다. 공장 사양은 종종 명시된 ±1mil 허용 오차를 요구합니다. 이 품질 수준은 단순히 보는 것만으로는 결정할 수 없습니다.
공정 제어에 대한 ISO, 품질 및 고객 요구 사항을 충족하거나 비용을 제어하기 위해 마감 두께를 정확하게 측정하면 다른 이점이 있습니다. 기업이 들어오는 재료의 코팅 품질을 확인하고 확인하지 못하면 제품을 재작업하는 데 비용을 낭비합니다. 적용 장비를 점검하여 코팅이 제조업체의 권장 사항에 따라 적용되고 있는지 확인합니다. 과도한 필름 두께를 적용하면 불완전한 경화의 위험이 있으며 전체 효율이 크게 떨어질 수 있습니다. 분말 코팅이 너무 많으면 접착력이 떨어지고 기판에서 벗겨지거나 부서지는 경향이 있습니다. 정기적인 테스트는 마무리 결함으로 인한 내부 재작업 및 고객 반품 횟수를 줄일 수 있습니다.
첨단 품질 관리 장비는 기업이 코팅 사용을 극대화하고 수익을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 과거에는 값 비싸고 복잡한 색상 및 두께 테스트 장비가 주로 더 큰 예산을 가진 대기업에 제공되었습니다. 그러나 지난 몇 년 동안 품질 관리 테스트 장비는 기술적으로 발전하면서 가격이 하락하여 예산이 부족한 소규모 회사에서 장비를 보다 실용적이고 저렴하게 구매할 수 있습니다.
기술 발전은 두께 테스트 장비의 가용성 증가의 열쇠였습니다. 이러한 개선은 제조업체가 더 작고 휴대성이 뛰어나며 견고하고 사용하기 쉬운 장치를 생산하는 데 도움이 되었습니다. 두께 측정기는 생산에 사용되는 재료가 더 풍부하기 때문에 가격도 하락했습니다. 동일한 재료가 휴대 전화 및 컴퓨터에 사용하기 위해 대량 생산됩니다.
분말 코팅 두께의 측정은 기판 및 시험이 분말 경화 전후에 수행되는지 여부에 따라 다른 방법을 사용하여 수행 할 수 있습니다. ASTM에는 이러한 기술을 설명하는 일련의 문서가 있습니다.
DAVID BEAMISH (1955 – 2019), 전 세계적으로 판매되는 휴대용 코팅 테스트 장비의 뉴욕 기반 제조업체 인 DeFelsko Corporation의 전 사장. 그는 토목 공학 학위를 받았으며 산업 도장, 품질 검사 및 제조를 포함한 다양한 국제 산업에서 이러한 테스트 장비의 설계, 제조 및 마케팅 분야에서 25년 이상의 경험을 가지고 있습니다. 그는 교육 세미나를 실시했으며 NACE, SSPC, ASTM 및 ISO를 포함한 다양한 조직의 정회원이었습니다.
