이 기사에서는 경화 및 경화되지 않은 코팅 분말의 두께를 측정하는 데 사용할 수있는 기술에 대해 설명합니다. 작업 원칙과 관련 산업 테스트 방법 및 표준을 검토하고 종이 없는 품질 보증(QA)의 최근 동향에 대해 논의합니다.
필름 두께 측정은 모든 파우더 코터에서 일상적인 이벤트여야 합니다(그림 1). 정기적인 측정은 재료 비용을 제어하고 적용 효율성을 관리하며 마감 품질을 유지하는 데 도움이 됩니다. 분말 코팅 제조업체는 최상의 성능 특성을 달성하기 위해 목표 필름 두께 범위를 권장하며 고객은 이러한 매개 변수가 충족되기를 기대합니다.
분말 필름 두께는 여러 가지 다른 기기로 경화 전후에 측정 할 수 있습니다. 그림 2에 그 예가 나와 있습니다. 모든 분체 도장 작업은 사용 가능한 장비와 사용 방법을 알아야합니다.
필름 두께는 틀림없이 보호 코팅의 도포 및 검사 중에 수행되는 가장 중요한 단일 측정입니다. 분말 코팅은 제조업체가 지정한 두께 범위 내에서 적용될 때 의도 된 기능을 수행하도록 설계되었습니다. 완성 된 코팅의 많은 물리적 및 외관 특성은 건조 필름 두께 (DFT)의 직접적인 영향을받습니다. DFT는 코팅의 색상, 광택, 표면 프로파일, 접착력, 유연성, 내 충격성 및 경도에 영향을 줄 수 있습니다. 코팅 후 조립된 조각의 적합성은 필름 두께가 허용 오차 내에 있지 않을 때도 영향을 받을 수 있습니다.
마감 두께를 정밀하게 측정하면 다른 이점도 있습니다. 국제 표준화 기구(ISO), 품질 또는 공정 제어에 대한 고객 요구 사항을 충족하기 위해 기업은 제품 재작업 비용 낭비를 방지하기 위해 코팅 품질을 검증해야 합니다. 적용 장비를 점검하여 코팅이 제조업체의 권장 사항에 따라 적용되고 있는지 확인합니다.
애플리케이터는 파우더를 고르게 도포해야 하며(그림 3) 제품 사양 시트에 따라야 합니다. 과도한 DFT를 적용하는 것은 낭비일 뿐만 아니라 불완전한 경화의 가능성을 위험에 빠뜨리고 코팅 시스템의 전반적인 성능을 크게 저하시킬 수 있습니다. 높은 필름 빌드는 종종 접착력을 저하시킵니다. 코팅은 기판으로부터 벗겨지거나 부서지는 경향이 있다. 정기적인 테스트는 마무리 결함으로 인한 내부 재작업 및 고객 반품 횟수를 줄일 수 있습니다.
분말 코팅 두께의 측정은 분말 경화 전후에 테스트가 수행되는지 여부에 따라 다른 방법을 사용하여 수행 할 수 있습니다. 미국 재료 시험 협회 (ASTM)에는 이러한 기술을 설명하는 일련의 표준이 있습니다.
필름 두께 측정은 경화 및 가교 전후에 수행할 수 있습니다. 기판의 유형, 코팅의 두께 범위, 부품의 크기와 모양, 작업의 경제성에 따라 사용되는 방법이 결정됩니다.
경화되지 않은 도포 분말의 경우 분말 빗과 특수 분말 프로브를 사용하는 전자 게이지(그림 4)를 사용하여 높이 측정을 수행할 수 있습니다. 코팅 분말은 일반적으로 경화 과정에서 두께가 감소하기 때문에 경화 DFT를 예측하려면 환원 계수를 결정해야 합니다. 또는 초음파 기기는 표면을 만지지 않고 경화되지 않은 분말을 측정하고 분말의 경화 두께를 자동으로 예측합니다.
경화 후 다양한 휴대용 공구를 사용하여 코팅된 부품에서 직접 DFT를 측정할 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.
미국에서 분말 두께 측정에 사용되는 일반적인 standard 단위는 밀(mil)이며, 1.0밀은 1000분의 1인치(1/1000인치)에 해당합니다. 제조업체에서 지정한 두께가 2.0~5.0밀인 경우 파우더의 최종 경화 두께는 0.002~0.005인치 사이여야 합니다. 미터법 측정 단위를 미크론(μm)이라고 하며, 25.4미크론은 1.0밀에 해당합니다.
애플리케이터는 제품 사양 시트에 따라 분말을 고르게 도포해야 합니다. 이것은 특정 분말 사양의 최대 이점을 제공합니다. 대부분의 두께 테스트 사양은 분말의 경화 두께에 적용되므로 다양한 두께 측정 기술에 대한 검토가 시작됩니다.
마이크로미터는 DFT를 확인하는 데 사용된 원래 도구 중 하나였으며 오늘날에도 여전히 실용적으로 적용됩니다. 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 판독 값의 차이 인 높이 변화는 코팅 두께입니다.
두 가지 파괴 기술도 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 저렴하고 비파괴적인 방법이 불가능하거나 비파괴적인 결과를 확인해야 할 때 사용됩니다.
경화 분말 두께를 측정하는 가장 일반적인 방법은 전자 DFT 게이지를 사용하는 것입니다. 휴대용이며 작동하기 쉽고 비교적 저렴합니다. 그들은 부품 재료에 따라 자기, 와전류 또는 초음파 원리를 사용합니다.
부품이 강철로 만들어진 경우 기계식 게이지를 사용할 수 있습니다. 영구 자석과 보정된 스프링을 사용합니다. 이 장치는 코팅된 강철 표면에서 자석을 당기는 데 필요한 힘을 측정합니다. 마그네틱 풀오프 게이지는 견고하고 간단하며 저렴하고 휴대가 간편하며 일반적으로 보정 조정이 필요하지 않습니다. 생산 중에 몇 번의 판독만 필요한 상황에서 저렴한 비용으로 사용할 수 있는 좋은 대안입니다.
단순성, 다양성, 정확성 및 기록 보관을 이유로 전자 DFT 기기는 크고 작은 분말 작업 모두에 널리 사용됩니다. 그들은 강철에서 측정 할 때 자기 원리를 사용하고 다른 금속에 와전류 원리를 사용하며 때로는 하나의 도구로 결합됩니다. 측정 결과는 읽기 쉬운 액정 디스플레이(LCD)에 표시됩니다. 다양한 프로브를 사용하여 비정상적인 부품 모양에 접근하거나 매우 얇거나 매우 두꺼운 코팅 시스템을 정확하게 측정할 수 있습니다.
코팅된 플라스틱 또는 목재와 같은 비금속 응용 분야에는 초음파 펄스 에코 기술이 필요합니다(그림 5). 이는 이전에 비파괴 품질 관리를 합리적인 가격으로 수행할 수 없었던 산업에 기회를 제공합니다. 이 측정 기술의 이점은 다층 코팅 시스템에서 개별 층을 측정할 수 있다는 것입니다.
지금까지 논의된 측정 방법은 분말이 경화된 후 부품에 사용하기 위한 것이었습니다. 또한, 일부 상황에서는 경화된 분말의 두께를 예측하기 위해 도포 직후에 코팅을 측정하는 것이 더 바람직합니다.
코팅이 부적절하게 적용된 경우 건조 또는 화학적으로 경화 된 후 보정하려면 비용이 많이 드는 추가 노동 시간이 필요하고 필름이 오염 될 수 있으며 코팅 시스템의 접착 및 무결성 문제가 발생할 수 있습니다. 도포 중 필름 두께를 측정하면 애플리케이터에 의한 즉각적인 수정 및 조정의 필요성을 결정할 수 있습니다.
대부분의 분말 코팅 사양은 경화 두께 목표를 제공하지만 경화 및 가교의 최종 결정 전에 적용된 분말이 두께 사양 내에 있는지 확인할 수 있습니다.
특히 움직이는 선에서 경화 된 DFT의 정확한 예측을 원하는 데에는 충분한 이유가 있습니다. 오븐의 길이, 경화되는 부품의 수, 경화 공정 및 경화 후 수동 DFT 측정에 필요한 시간에 따라 작업자가 필요한 변경을 위해 적용 프로세스에 개입하기까지 상당한 지연이 있습니다.
코팅 결함이 발견되면 상당한 수의 코팅 부품을 수리 루프에서 재작업해야 하며, 재작업 비용이 너무 많이 드는 것으로 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 정확한 경화 필름 두께가 보장됩니다. 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 D 7378은 적용된 코팅 분말을 측정하기 위한 세 가지 절차를 설명합니다.
금속 노치 게이지. 이 도구는 적용된 분말을 손으로 끌 때 두께를 수동으로 결정합니다. 습식 필름 게이지의 작동 방식과 유사하게, 이 장치는 파우더 높이를 마크를 만들고 파우더가 달라붙은 가장 높은 번호의 치아와 마크를 남기지 않고 파우더가 달라붙지 않는 다음으로 높은 치아 사이의 값으로 결정합니다. 이 간단한 도구(그림 6)는 저렴하지만 몇 밀 이내에서만 정확합니다. 측정은 적절한 단단한 표면에서 이루어질 수 있지만 경화 과정에서 분말이 흐를 때 덮이지 않을 수있는 분말에 표시가 생깁니다.
전자 게이지. 특별히 설계된 분말 프로브를 사용하는 장치는 적용된 분말 두께를 측정 할 수 있습니다. 프로브에 통합된 마이크로 핀은 코팅 분말을 기판까지 관통합니다. 그런 다음 프로브를 분말 표면까지 수동으로 눌러 두께 측정을 수행합니다. 이 절차는 평평한 금속 기판에만 적용되며 최종 제품에 자국이 남을 수 있습니다.
상기 두 절차는 경화되지 않은 코팅 분말의 높이 측정만을 초래한다. 그러나 앞서 언급했듯이 두께 사양은 경화 분말 두께로 가장 자주 명시됩니다. 코팅 분말은 일반적으로 경화 과정에서 두께가 최대 50%까지 감소하기 때문에 이 두 절차에는 각 특정 코팅 분말에 대한 경화 필름 두께를 예측하기 위해 확립된 환원 계수가 필요합니다. 이 환원 계수는 미경화 분말 높이 측정이 수행된 동일한 위치에서 경화된 분말 두께를 측정하고 측정 전후 값을 빼서 얻습니다.
비접촉식 초음파 게이지. ASTM D 7378의 절차 C는 건조 분말 두께 측정에 널리 사용되는 솔루션이 된 비교적 새로운 유형의 기기를 설명합니다. 경화되지 않은 분말에 비파괴적으로 사용하여 마감에 영향을 미치는 자국을 남기지 않고 최종 DFT를 예측할 수 있는 초음파 장치입니다.
이 기기는 핸드헬드 및 배터리로 구동되며 대부분의 분말에 대해 상자에서 꺼내자마자 작동합니다. 작동이 간단하고 인체공학적 설계로 라인 작업자가 빠르고 효율적으로 사용할 수 있습니다.
비접촉식 코팅 두께 측정 기기는 비파괴적이라는 결정적인 이점이 있습니다. 이는 측정 후 측정된 구성 요소를 진행 중인 공정에 다시 도입할 수 있음을 의미합니다.
이러한 기기는 작동이 간단하지만 신중한 사용자는 특히 내부 ISO 절차를 준수할 때 정기적으로 작동을 확인해야 합니다. 3 단계는 최고의 정확성을 보장합니다.
코팅 두께 게이지의 교정은 일반적으로 통제된 환경에서 장비 제조업체가 수행하는 문서화된 프로세스입니다. 국립 계측 기관에 대한 추적 가능성을 보여주는 교정 인증서를 발급 할 수 있습니다. 없습니다 standard 재교정을 위한 시간 간격은 반드시 필요한 것도 아니지만 경험과 작업 환경에 따라 교정 간격을 설정할 수 있습니다. 1년의 교정 주기는 많은 기기 제조업체에서 제안하는 일반적인 주파수입니다.
이것은 알려진 참조 표준을 사용하여 사용자가 수행하는 정확도 검사입니다. 이 빠른 점검은 기기가 올바르게 측정되고 사용자가 올바르게 작동하고 있는지 확인합니다. 많은 게이지의 경우, 국립 계측 기관에서 추적할 수 있는 지정된 값으로 플라스틱 심 또는 에폭시 코팅 표준을 측정하여 정확도를 확인할 수 있습니다.
조정 또는 교정 조정은 게이지의 두께 판독값을 알려진 기준 샘플의 두께 판독값과 일치하도록 정렬하여 측정 범위의 특정 부분 내에서 특정 코팅에 대한 게이지의 정확도를 개선하는 작업입니다. 이 작업은 코팅 분말 재료간에 음향 특성이 크게 다르지 않기 때문에 분말 코팅 산업에서 거의 필요하지 않습니다.
오늘날의 경쟁 환경에서 고객은 종종 견고한 품질 관리 시스템을 갖춘 마감 회사를 선택합니다. DFT 결과를 기록하고 분석하는 간단한 시스템에 투자함으로써 파우더 코터는 추세를 연구하고 비용을 절감하며 필요한 사양을 충족할 수 있는 능력을 보여주는 문서를 제공하여 고객을 유지할 수 있습니다.
QA 프로그램은 각 부품의 동일한 위치에서 특정 수의 두께 측정을 수행해야 하는 절차를 개발하는 것만큼 간단할 수 있습니다. 모든 값을 기록하여 변동을 정기적으로 분석하고 필요한 경우 수정 조치를 취할 수 있습니다.
펜과 종이로 수동으로 데이터를 수집하는 것은 시간이 많이 걸리고 오류가 발생하기 쉬우며 코팅 프로젝트에 상당한 비용을 추가할 수 있습니다. 측정 결과를 저장하는 두께 측정기는 이 작업을 단순화합니다. 판독값 수집 작업을 자동화하는 것은 비용을 통제하고 인적 오류를 줄이는 가장 좋은 방법입니다. 디지털 형식으로 데이터를 쉽게 저장, 보고 및 내보낼 수 있습니다.
전자 데이터 수집은 측정 데이터를 디지털 방식으로 수집하기 위한 온보드 메모리가 있는 전자 게이지로 시작됩니다. (그림 7 참조) 일부 기기는 작업 또는 부품을 배치 메모리로 분리하고 실시간 평균 두께 결과 및 최소/최대 한계를 표시하여 측정 중에 기본적인 분석을 생성할 수도 있습니다. 두께 결과가 사양을 벗어나면 사용자에게 경고하여 즉각적인 시정 조치를 취할 수 있습니다.
다음으로 데이터를 소프트웨어 프로그램으로 전송해야합니다. 일부 기기는 각 측정값을 프로세스 컨트롤러 또는 개인용 컴퓨터로 전송할 때 무선으로 전송할 수 있지만, 모든 결과를 게이지 메모리에 저장하고 작업 교대가 끝날 때 또는 작업이 완료되면 PC로 다운로드하는 것이 더 일반적입니다. 다운로드는 USB(범용 직렬 버스) 케이블 또는 Bluetooth 무선 통신을 사용하여 수행됩니다.
이 데이터를 간단하게 분석하려면 일반적으로 DFT 게이지 제조업체의 소프트웨어가 필요합니다. 이 소프트웨어는 개별 개인용 컴퓨터 (PC)에 설치되며 두께 측정기와 직접 통신합니다. 두께 결과가 다운로드되면 소프트웨어는 회사 하드 드라이브에 데이터를 보관하거나 ISO 또는 QS-9000 기록 보관을 위해 품질 관리 또는 통계 공정 관리(SPC) 시스템으로 정보를 내보내거나 선택한 형식으로 데이터를 인쇄할 수 있습니다. (QS-9000은 자동차 산업을 위해 개발된 품질 시스템 요구 사항입니다.)
파우더 코터는 더 단순한 웹 기반 모델을 향한 새로운 추세를 알고 있어야 합니다. Gage는 내장 플래시 메모리(대용량 스토리지)와 측정 데이터를 클라우드에 무선으로 업로드하여 전 세계 어디에서나 웹 지원 장치와 보관 및 공유할 수 있는 기능을 갖추고 있습니다.
USB 대용량 저장 장치는 직렬 및 병렬 포트와 같은 다양한 인터페이스를 효과적으로 대체했습니다. USB 플래시 드라이브, 카메라 또는 디지털 오디오 플레이어와 유사한 방식으로 데이터를 검색하는 간단한 인터페이스를 제공하는 USB 대용량 저장 장치 클래스를 사용하는 Gage를 사용할 수 있습니다.
USB를 통해 Gage를 연결하면 모든 컴퓨터가 가상 드라이브를 탐색하여 Gage 메모리에 저장된 측정값을 (배치)로 보고 다운로드할 수 있습니다. 저장된 판독값과 그래프는 범용 PC/Mac 웹 브라우저 또는 파일 탐색기를 사용하여 보거나 복사할 수 있습니다.
두 번째 개발은 인터넷을 통해 서비스를 제공하는 것과 관련된 모든 것에 대한 일반적인 용어인 클라우드 컴퓨팅입니다. 분말 코팅 작업에서 이는 소프트웨어, 데이터 및 프로세서가 신뢰할 수 있는 서비스 공급자의 서버에 상주한다는 것을 의미합니다. (그림 8 참조)
클라우드 컴퓨팅에는 다음과 같은 많은 이점이 있습니다.
자세한 내용은 PosiSoft.net 참조하십시오.
최근 Gage 기술과 웹 기반 응용 프로그램이 눈에 띄게 발전했습니다. 검사 데이터 수집이 점점 더 빠르고 비용 효율적이 되고 있습니다. 무료 웹 기반 애플리케이션은 이제 $1,000 미만의 투자로 USB 또는 Bluetooth 무선 기술을 통해 DFT 게이지와 동기화할 수 있습니다. 크고 작은 분말 코팅 작업이 테스트 장비 및 품질 시스템 업데이트를 진지하게 검토하기에 적절한 시기입니다. 분말 두께 측정과 간단하지만 강력한 종이 없는 품질 관리 웹 도구의 발전을 활용할 수 있는 기회가 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.
