DeFelsko produceert handbediende, niet-destructieve ultrasone laagdiktemeters die ideaal zijn voor het niet-destructief meten van de droge laagdikte van houtfinish en andere coatings op hout en houtproducten. Veel industrieën gebruiken deze niet-destructieve technologie nu in hun kwaliteitsprogramma's.
Twee modellen zijn ideaal voor houtcoatings.
Meetbare toepassingen:
Niet-meetbare toepassingen:
Aanvullende opmerkingen:
Sommige houtafwerkingen worden in een aantal lagen aangebracht om het gewenste doel te bereiken. Onze PosiTector 200 B1 is de ideale oplossing wanneer de applicateur alleen de uiteindelijke, totale dikte van de coating hoeft te weten.
De PosiTector 200 is direct uit de doos klaar om de meeste toepassingen voor houtafwerking te meten. Hij heeft een meetbereik van 13 tot 1000 micron (0,5 tot 40 mils) en is ideaal voor het meten van lakken, primers, UV uitgeharde coatings, acryl, poedercoatings en andere polymeercoatings. Voor de meeste toepassingen is geen kalibratie nodig, hij is mils/microns schakelbaar, en heeft een groot, dik slagvast Lexan display.
Voor wie vertrouwd is met magnetische coatingdiktemeters, is het gebruik van ultrasone coatingdiktemeters eenvoudig en intuïtief. De meetmethode is eenvoudig en niet-destructief.
Een goed voorbeeld van hoe onze PosiTector 200 B1 de totale dikte van een meerlagige toepassing meet, is te vinden in het fabricageproces van muziekinstrumenten.
Lak wordt aangebracht op een gitaarsubstraat (meestal hout of grafiet) om een glasachtige glans te verkrijgen en de schoonheid en glans van het hout te laten zien. De sterke duurzame afwerking van de lak beschermt het hout tegen vocht, chemicaliën en beschadigingen, en optimaliseert de akoestische resonantie van het instrument.
De methode en de voordelen van ultrasone diktetests voor gitaren worden in een afzonderlijk artikel besproken.
Diktemeting is niet beperkt tot natuurlijk hout. Sommige moderne materialen zijn een combinatie van synthetische en natuurlijke materialen.
In de houtbewerking verwijst fineer naar dunne plakjes hout die gewoonlijk worden gelijmd en geperst op kernpanelen (meestal hout, spaanplaat of vezelplaat met gemiddelde dichtheid) om vlakke panelen te produceren zoals deuren, boven- en zijpanelen voor kasten, parketvloeren en delen van meubels. Composietmaterialen met een oppervlak van houtfineer worden steeds meer gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, onder water en in de automobielindustrie.
Het oppervlak van hout of houtproducten is vaak afgewerkt met een polymeercoating, waarvan de totale dikte gemakkelijk kan worden gemeten met een PosiTector 200 B1.
Coatings met ruwe oppervlakken vormen een uitdaging voor elke meetmethode, en ultrasoon testen is daarop geen uitzondering. De PosiTector 200 is uitgerust om deze situaties aan te kunnen.
Op microscopisch niveau kan de dikte variëren (zie fig. 1). Betekenisvolle diktemetingen worden het best verkregen door verschillende metingen te verrichten op dezelfde algemene plaats en het gemiddelde van de resultaten te nemen.
Op ruwe oppervlakken identificeert de PosiTector 200 gewoonlijk de dikte vanaf de top van de coatingpieken tot aan het substraat. Dit wordt weergegeven door afstand #1 in Fig.2. Couplant vult de holtes tussen de sonde en de coating om de ultrasone puls te helpen de coating binnen te dringen.
Ernstige ruwheid kan ertoe leiden dat de meter lage diktewaarden weergeeft (afstand #2). Dit gebeurt omdat de echo's van de koppeling/coating-interface sterker zijn dan die van de koppeling coating/substraat. De PosiTector 200 heeft een unieke, door de gebruiker instelbare SET RANGE functie om ruwheidsecho's te negeren.
Om zinvolle diktemetingen op ruwe oppervlakken te verkrijgen, wordt de geheugenmodus van de PosiTector 200 (Fig.3) gebruikt om een lopend gemiddelde te berekenen.
Vezelplaat met gemiddelde dichtheid, of MDF, is een samengesteld houtproduct dat bestaat uit houtdeeltjes gemengd met een synthetische hars. Poedercoating is een droog afwerkingsproces, waarbij fijngemalen pigment- en harsdeeltjes elektrostatisch worden geladen en op het MDF worden gespoten. De geladen deeltjes hechten totdat ze door de toepassing van warmte en energie zijn gesmolten en versmolten tot een taaie, gelijkmatige coating.
MDF is geschikt voor poedercoating vanwege de geringe poreusheid en het homogene oppervlak. MDF-producten omvatten kantoormeubelen, keuken- en badkasten, deuren, winkelinrichtingen en displays, en kant-en-klare meubelen voor kantoor en thuis.
Deze eenlaagse toepassingen variëren meestal in dikte van 3 tot 9 mils en zijn gemakkelijk te meten met een PosiTector 200 B1. Voor gestructureerde oppervlakken zoals hierboven getoond, heeft PosiTector 200 een unieke door de gebruiker instelbare SET RANGE functie om ruwheidsecho's te negeren. En de geheugenmodus van het instrument wordt gebruikt om het gemiddelde van een reeks meetresultaten weer te geven. Het grote LCD-scherm toont ook het aantal genomen metingen, de standard afwijking en de hoogste en laagste metingen.
Polymeercoatings worden aangebracht op materialen op houtbasis zoals MDF (medium density fiberboard), multiplex, spaanplaat en spaanplaat om een esthetische en duurzame afwerking te verkrijgen. Er zijn hele industrieën ontwikkeld rond het gebruik van polymeercoatings. Het op polyester gebaseerde Granicoat® (Fig.5) wordt bijvoorbeeld gespoten op houten oppervlakken zoals draagbare buffettafels, keukenbladen, badkamermeubels en tafel- en barbladen.
Voor deze dikke coatingtoepassingen bevelen wij onze PosiTector 200 C3 aan. Deze heeft een meetbereik van 50 tot 3800 micron (2 tot 150 mils) en is ideaal voor dikkere coatings. Zijn grafische modus is nuttig bij het bepalen van de dikte van dunne primers en andere moeilijk te onderscheiden lagen.
Figuur 6 toont wat er op het LCD-scherm van het instrument verschijnt wanneer een meting wordt verricht terwijl de grafische modus is ingeschakeld. Zowel de diktewaarden als een grafische weergave van de echo "pieken" worden weergegeven. Interessant is dat er ook een kleinere piek te zien is. Hoewel deze te zwak is om automatisch te meten, kan er een groene cursor overheen worden geplaatst voor een handmatige meting.
De groene cursor in figuur 7 vertelt ons dat de aangegeven piek 4,4 mils dik is.
Er zijn vele soorten houtlijm. Natte lijmen kunnen niet ultrasoon worden gemeten omdat de sonde van de PosiTector 200 het oppervlak van het te meten materiaal moet raken. Droge lijm lijkt echter op elke andere eenlaagse coating en kan worden gemeten met de PosiTector 200 B1.
De PosiTector 200 B3 kan zowel de totale dikte van het coatingsysteem meten als tot 3 afzonderlijke laagdiktes in een meerlagensysteem. Hij beschikt ook over een grafische uitlezing voor een gedetailleerde analyse van het coatingsysteem.
In bovenstaand voorbeeld is laag 1 1,5 mils dik. Laag 2 is 1,5 mil dik. De totale dikte is 3,0 mils. Het grafische LCD toont twee "pieken" die twee materiaalinterfaces voorstellen. In twee stappen wordt het instrument aangepast voor toepassingen met meerdere lagen.
De sonde van de PosiTector 200 bevat een ultrasone omvormer die een ultrasone trilling in de coating stuurt. Deze trilling verplaatst zich door de coating totdat deze in aanraking komt met een materiaal met andere mechanische eigenschappen - meestal het substraat. De trilling wordt gedeeltelijk gereflecteerd op dit grensvlak en gaat terug naar de transducer.
Voor de beste nauwkeurigheid moet de ultrasone trilling ongehinderd door de coating gaan. Grote vaste deeltjes zoals zand buigen de trilling af en verhinderen dat een duidelijke echo terugkeert naar de sonde. Daarom kan de PosiTector 200 deze toepassingen niet herhaalbaar meten.
Een houtbeits is een subcategorie van verf. Zij bestaat uit een pigment dat in een "medium" van oplosmiddel en bindmiddel (alkyd, lijnolie, acryl, polyurethaan, lak of hars) is gesuspendeerd. Het is zo geformuleerd dat het pigment in de poriën van het oppervlak terechtkomt of wordt getransporteerd in plaats van dat er een film over het oppervlak ontstaat.
De PosiTector 200 is ontworpen om de dikte te meten van films die op het oppervlak van hout zijn opgebouwd. Beitsen, die diep in de houtvezels doordringen om het hout af te dichten en te beschermen, kunnen niet ultrasoon worden gemeten.
Ultrasone testmetingen worden uitgevoerd door een ultrasone trilling in een coating te sturen met behulp van een sonde (d.w.z. een transducer) met behulp van een op het oppervlak aangebracht koppelmiddel. Bij elk instrument wordt een fles van 4 oz glycolgel op waterbasis meegeleverd. Op gladde, horizontale oppervlakken kan ook een druppel water als koppelmiddel dienen.
Nadat de druppel couplantaat op het oppervlak van het gecoate onderdeel is aangebracht, wordt de sonde plat op het oppervlak geplaatst. Indrukken start een meting (zie Fig.10). Als u de sonde optilt wanneer u een dubbele pieptoon hoort, wordt de laatste meting op het LCD-scherm weergegeven. Een tweede meting kan worden uitgevoerd op dezelfde plaats door de sonde op het oppervlak te blijven houden. Veeg na afloop de sonde en het oppervlak schoon met een tissue of een zachte doek.
De nauwkeurigheid van elke ultrasone meting hangt rechtstreeks samen met de geluidssnelheid van de te meten afwerking. Omdat ultrasone instrumenten de doorgangstijd van een ultrasone puls meten, moeten zij worden gekalibreerd voor de "geluidssnelheid" in dat specifieke materiaal.
Vanuit praktisch oogpunt variëren de waarden van de geluidssnelheid niet veel tussen de in de houtindustrie gebruikte coatingmaterialen. Daarom hoeven ultrasone laagdiktemeters meestal niet te worden aangepast aan de fabriekskalibratie-instellingen.
De rechterkant van het scherm van de PosiTector 200kan worden gebruikt om een grafische voorstelling van de ultrasone puls weer te geven terwijl deze door het coatingsysteem gaat. Met dit krachtige hulpmiddel kan de gebruiker beter begrijpen wat de meter onder het oppervlak van de coating "ziet".
Wanneer de sonde wordt ingedrukt en de ultrasone puls door het coatingsysteem gaat, stuit de puls op veranderingen in dichtheid bij de interfaces tussen de coatinglagen en tussen de coating en het substraat.
Een "piek" geeft deze raakvlakken weer. Hoe groter de verandering in dichtheid, hoe hoger de piek. Hoe geleidelijker de verandering in dichtheid, hoe breder de piek. Bijvoorbeeld, twee coatingslagen van hoofdzakelijk hetzelfde materiaal die "gemengd" zijn, zouden een lage, brede piek opleveren. Twee materialen met een zeer verschillende dichtheid en een goed gedefinieerd grensvlak zouden een hoge, smalle piek opleveren.
De PosiTector 200 B3 kiest de hoogste piek bij het bepalen van de dikte van de coatinglaag. Bijvoorbeeld, als het aantal lagen is ingesteld op 3, worden de 3 hoogste pieken tussen het Lo & Hi instelbereik geselecteerd als de interfaces tussen deze lagen. De pieken die de Gage selecteert worden aangegeven met rode driehoekige pijlen (zie Fig.12).
In Fig. 12 worden de bereikwaarden links (Lo - 1,9 mils) en rechts (Hi = 11,0 mils) weergegeven als twee getallen linksboven en rechtsboven op het grafische scherm. Lo (de minimumgrens) staat links. Hi (de maximumgrens) staat rechts. Echo's of pieken (diktewaarden) buiten deze bereiken worden genegeerd. Bereikwaarden worden ingesteld en gewijzigd met de menu-optie Bereik instellen.
Deze grafische weergave kan worden gemanipuleerd met de menu-optie Bereik instellen. Naast de mogelijkheid om de waarden van het Lo & Hi bereik aan te passen, kan een groene cursor overal tussen de ingestelde bereikwaarden worden geplaatst om andere pieken te onderzoeken.
Conventionele magnetische en wervelstroommeters werken alleen op metalen. Omdat deze instrumenten de dikte van afwerkingen op hout niet kunnen meten, zijn alternatieve technieken gebruikt, waaronder:
Deze tests zijn tijdrovend, moeilijk uit te voeren en onderhevig aan interpretatie door de operator en andere meetfouten. Toepassers vinden destructieve methoden onpraktisch. Om een statistisch representatief monster te verkrijgen, moeten wellicht verschillende houtproducten van een partij worden gesloopt als onderdeel van het destructieve testproces.
Bij een typische destructieve techniek wordt het gecoate onderdeel in een dwarsdoorsnede gesneden en wordt de laagdikte gemeten door de snede microscopisch te bekijken. Bij een andere doorsnedetechniek wordt een microscoop op schaal gebruikt om een geometrische incisie door de droge-filmcoating te bekijken. Hiervoor maakt een speciaal snijgereedschap een kleine, precieze V-groef door de coating en in het substraat (zie Fig.15). Er zijn meetinstrumenten verkrijgbaar die compleet met snijpunten en verlichte vergrootglazen worden geleverd. Een gedetailleerde beschrijving van deze testmethode wordt gegeven in ASTM D4138, "Standard Practice for Measurement of Dry Film Thickness of Protective Coating Systems by Destructive, Cross-Sectioning Means".
Hoewel de beginselen van deze methode gemakkelijk te begrijpen zijn, zijn er tal van mogelijkheden om fouten te maken. Het vereist vaardigheid om het monster voor te bereiden en de resultaten te interpreteren. Ook het afstellen van de meetlat op een gekarteld of onduidelijk grensvlak kan tot onnauwkeurigheid leiden, vooral tussen verschillende operators. Deze methode wordt gebruikt wanneer goedkope, niet-destructieve methoden niet mogelijk zijn, of als middel om niet-destructieve testresultaten te bevestigen.
Met de komst van ultrasone instrumenten zijn veel afwerkingsbedrijven overgestapt op niet-destructieve inspectie.
Coatings zijn ontworpen om hun beoogde functie het best te vervullen wanneer zij worden aangebracht binnen een strak diktebereik zoals gespecificeerd door de fabrikant. Conversielakken zijn bijvoorbeeld harder dan andere coatings en mogen niet dikker worden aangebracht dan 5 mils om scheuren of andere gebreken in de afwerking te voorkomen. Nitrocelluloselak moet gewoonlijk lager dan 3 mils worden gehouden. Een consistente laagdikte is van het grootste belang bij het aanbrengen van basis- en scheurlagen om het gewenste craquelé-effect te bereiken.
Op vezelplaat met gemiddelde dichtheid (MDF) varieert de dikte van de poedercoating gewoonlijk van 3 tot 9 mils. Hoe dikker de dekking, hoe duurzamer de afwerking. Fabrieksspecificaties schrijven vaak een tolerantie van ±1 mil voor. Dit kwaliteitsniveau kan niet worden bepaald door er alleen maar naar te kijken.
Er zijn nog andere voordelen verbonden aan het nauwkeurig meten van de afwerkdikte. Als bedrijven de kwaliteit van de coating van binnenkomend materiaal niet controleren en verifiëren, verspillen ze geld aan het opnieuw bewerken van producten. Door de techniek van spuiters te controleren zorgen ze ervoor dat de coating volgens de aanbevelingen van de fabrikant wordt aangebracht. Bovendien kan het aanbrengen van een te grote laagdikte de totale efficiëntie drastisch verminderen. Ten slotte kan regelmatig testen het aantal interne herbewerkingen en terugzendingen van klanten wegens afwerkingsfouten verminderen.
Fabrikanten en applicateurs hebben lang gedacht dat er geen eenvoudige en betrouwbare manier was om coatings op hout en houtproducten niet-destructief te meten. Hun gebruikelijke oplossing was om metalen coupons naast het onderdeel te plaatsen en dan de op de coupon aangebrachte dikte te meten met een mechanische of elektronische meter -- magnetisch of wervelstroom. Deze arbeidsintensieve oplossing is gebaseerd op de veronderstelling dat een vlakke coupon die in de algemene coatingzone wordt geplaatst hetzelfde verfprofiel krijgt als het houten onderdeel in kwestie. Met een ultrasone oplossing kan de gebruiker de totale coatingdikte van het eigenlijke onderdeel meten. Afhankelijk van de gebruikte ultrasone meter en het coatingproces, is een bijkomend voordeel de mogelijkheid om meerdere afzonderlijke lagen te identificeren.
Ultrasone laagdiktemeting is nu een geaccepteerde en betrouwbare testroutine in de houtindustrie. De standard testmethode wordt beschreven in ASTM D6132. "Standard Testmethode voor niet-destructieve meting van de droge laagdikte van aangebrachte organische coatings met behulp van een ultrasone meter (2022, ASTM). Om de ijking van de meter te controleren, zijn er standaarden voor de epoxylaagdikte beschikbaar met certificering die herleidbaar is naar nationale normalisatie-instellingen.
Snelle, niet-destructieve diktemetingen kunnen nu worden uitgevoerd op materialen waarvoor vroeger destructieve tests of laboratoriumanalyses nodig waren. Deze nieuwe technologie verbetert de consistentie en verwerkingscapaciteit in de afwerkingsruimte. Potentiële kostenbesparingen omvatten:
Tegenwoordig zijn deze instrumenten eenvoudig te bedienen, betaalbaar en betrouwbaar.
Er is een koppelmiddel nodig om het ultrageluid in de coating te verspreiden. Water is een goed koppelmiddel voor gladde coatings. Gebruik de meegeleverde glycolgel voor ruwere coatings. Hoewel het onwaarschijnlijk is dat het schoonmaakmiddel de afwerking beschadigt of een vlek op het oppervlak achterlaat, raden wij aan het oppervlak te testen door het schoonmaakmiddel op een monster te gebruiken. Als uit de test blijkt dat er vlekken zijn ontstaan, kan een kleine hoeveelheid water worden gebruikt in plaats van couplant. Raadpleeg het veiligheidsinformatieblad op onze website en uw coatingleverancier als u vermoedt dat het schoonmaakmiddel de coating kan beschadigen. Andere vloeistoffen zoals vloeibare zeep kunnen ook worden gebruikt.
De PosiTector 200 Standard modellen kunnen 250 metingen registreren. PosiTector 200 Advanced modellen kunnen 100.000 metingen opslaan in maximaal 1000 batches voor statistische doeleinden op het scherm, voor het afdrukken naar een optionele draadloze Bluetooth printer, of voor het downloaden naar een personal computer met behulp van de meegeleverde USB kabel en een van de PosiSoft oplossingen.
