Paint & Coatings Industry Magazine: Naar nul kwaliteitsproblemen bij autolak met realtime viscositeitsbewaking en -controle
Naar nul kwaliteitsproblemen bij autolak met realtime viscositeitsbewaking en -controle
Door alle vooruitgang in het ontwerp en de fabricage van auto's door de jaren heen, is er één constante geweest: de esthetiek van voertuigen is een cruciale factor bij de aankoopbeslissingen van consumenten. De consistentie, kwaliteit en variëteit van de afwerking spelen de belangrijkste rol bij een aankoop. Automobielcoating- en afwerkingsprocessen maken gebruik van geavanceerde technologieën om duurzame oppervlakken en hoogwaardige afwerkingen te produceren, terwijl de efficiëntie wordt gemaximaliseerd en aan de milieuregels wordt voldaan. De hoeveelheid en kwaliteit van verf en coating hebben een duidelijke invloed op de fabricage-, verkoop- en onderhoudskosten. Kwaliteitsproblemen kunnen snel leiden tot ontevreden klanten, dure terugroepacties en aansprakelijkheidsproblemen. 1 Het garanderen van de juiste verf- en coatingkwaliteit is echter eenvoudig en zo simpel als een enkele klik op de knop.
De juiste viscositeit van de verf is de sleutel tot een goede afwerkingskwaliteit. Prestatieparameters zijn allemaal rechtstreeks gekoppeld aan de viscositeit van de vloeibare coating op het punt van aanbrengen. Deze omvatten coatingfilmopbouw, verfoverdrachtsefficiëntie, laagdikte en afzetting, kleurafstemming, afgewerkte oppervlaktekwaliteiten en chemische bestendigheid. Viscositeit is de belangrijkste factor die de dikte en hechting van de coating beïnvloedt. Een juiste viscositeitscontrole verzekert de kwaliteit en levensduur van de vacht, waardoor wordt voldaan aan de hoogste eisen aan de kwaliteit en productiviteit van het verfproces.
Bij moderne coatingprocessen voor auto's worden anti-chip coating, primer surfacer, basislak en blanke lak meestal aangebracht door middel van spuiten, waardoor het gebruik van verstuivers vereist is. De kwaliteit van de verneveling heeft invloed op de kwaliteit van de gespoten coating. Spuittoepassing vereist een zo laag mogelijke viscositeit om de verneveling te optimaliseren. Als de viscositeit echter te laag is, zal de film doorzakken op verticale oppervlakken, wat leidt tot oneffenheden in de coating. Dit vereist afwerkingen met complexe reologische eigenschappen. Ze moeten een lage viscositeit hebben tijdens het spuiten en een veel hogere viscositeit wanneer het materiaal op het te coaten oppervlak terechtkomt. Bovendien is de viscositeit van de verf afhankelijk van de temperatuur, zodat voor het behouden van de afwerkingskwaliteit de viscositeit moet worden gecompenseerd voor de omgevingstemperatuur.
Traditioneel wordt viscositeit bij spuitwerkzaamheden uitgevoerd met behulp van een effluxbeker. De operator vult de beker met verf en meet de tijd die nodig is om de beker leeg te maken. Hoe langer de tijd, hoe hoger de viscositeit. Meestal gebeurt dit met tussenpozen van 15 minuten of meer, zodat afwijkingen in de verfviscositeit pas kunnen worden gedetecteerd nadat een aanzienlijke hoeveelheid verf is gespoten. Ook is temperatuurregeling van bekerafmetingen moeilijk, zo niet onmogelijk, wat kan leiden tot mogelijk grote verschillen tussen de gemeten waarden en de werkelijke viscositeit op het punt van aanbrengen.
Daarentegen resulteert het inline bewaken van de viscositeit van een coating in een hogere coatingkwaliteit, hogere opbrengsten, aanzienlijke besparingen op het gebruik van coatings en oplosmiddelen en minimaliseert het de stilstandtijd van het coatingproces, vergeleken met traditionele offline metingen met de efflux cup.
Variatie in temperatuur leidt tot viscositeitsveranderingen in de verfmaterialen, resulterend in structurele verschillen of uitzakken. In de meeste verfsystemen is er een neiging tot sedimentatie van het aanwezige bindmiddel en pigmentcomponenten. Inhomogeen verfmateriaal leidt onvermijdelijk tot een inadequaat verfresultaat. Verzonken verfcomponenten kunnen leiden tot verstoppingen en tot het geleidelijk blokkeren van lijnen. Afbladderende verfcomponenten leiden tot vervuiling van de verffilm. Tabel 1 toont enkele van de typische autolak- en lakdefecten en hun oorzaken.
Coatingconsistentie over laklijnen in de fabriek kan zelfs onder variërende temperaturen en verdampingsomstandigheden worden bereikt door automatisering van het doseersysteem met een controller met behulp van continue, realtime viscositeitsmetingen.
Uitdagingen voor verf- en coatingprocessen
Automobielbedrijven en coatingbedrijven erkennen de noodzaak om viscositeit te monitoren, maar het uitvoeren van die meting buiten het laboratorium is al jaren een uitdaging voor procesingenieurs en kwaliteitsafdelingen. Bestaande rotatieviscositeitsmeters, reometers en temperatuurbewakingssystemen in laboratoria zijn van weinig waarde in procesomgevingen. Viscositeit wordt direct beïnvloed door temperatuur, afschuifsnelheid, stromingscondities, druk en andere variabelen die voor laboratoriummonsters sterk verschillen van die in het daadwerkelijke proces. Traditionele instrumenten zoals flowcups, dipcups, rotatieviscositeitsmeters, conus-en-plaatviscositeitsmeters en bellenviscositeitsmeters zijn traag, arbeidsintensief, tijdrovend en gevoelig voor onnauwkeurigheden.
Verven verdunnen doorgaans door afschuiving en hebben een lagere viscositeit bij hogere afschuifsnelheden. Dit is gunstig voor de lakprestaties, aangezien het belangrijk is dat de verf als een uniforme laag wordt aangebracht en dat deze na het aanbrengen op zijn plaats blijft. Maar conventionele viscositeitsmeters bereiken niet de hoge afschuifsnelheden die worden aangetroffen tijdens het spuitproces, en kunnen dus alleen indirect informatie geven over de prestaties van de verf op het punt van aanbrengen. Temperatuur is ook een cruciale variabele bij het bepalen van de viscositeit, maar bekermetingen hebben geen temperatuurmeting of controle, en kunnen dus niet direct worden vergeleken met de werkelijke spuittemperatuur. Dit kan leiden tot variaties in de coatingkwaliteit, aangezien de procestemperatuur varieert.
Nauwkeurige en responsieve in-line viscositeitsmeting
Geautomatiseerde in-line viscositeitsmeting maakt continue bewaking van de verf op het applicatiepunt mogelijk. Het maakt controle over de viscositeit van de verf mogelijk om een uniforme kwaliteit van het eindproduct te garanderen. Rheonics'SRV-viscositeitsmeter 2 is een gebalanceerde torsieresonator gebaseerd 3 compacte in-line procesviscositeitsmeter met ingebouwde vloeistoftemperatuurmeting (Figuur 1). Met een meettijd van één seconde detecteert het in realtime viscositeitsschommelingen in de processtroom, waardoor corrigerende maatregelen kunnen worden genomen zodra er afwijkingen optreden. Inline viscositeitsbeheer met de Rheonics SRV kan helpen bij het verlichten van de meest voorkomende problemen met autocoatings, zoals sinaasappelschil, vertroebeling en vlekken, kleurvariaties en ophoping van oplosmiddelen, die een negatieve invloed kunnen hebben op de kwaliteit van de autoafwerking.
FIGUUR 1: Rheonics inline viscometer, SRV.
De compacte vorm van de SRV maakt directe installatie in de verflijn mogelijk, dicht bij het aanbrengpunt. Het systeem blijft gesloten; verf hoeft niet te worden gehanteerd of overgepompt om een viscositeitsmeting uit te voeren. De sensoren met een compacte vormfactor, geschikt voor gevaarlijke omgevingen, maken installatie en onderhoud eenvoudig. Er zijn geen verbruiksartikelen, bemonstering en reiniging nodig. De meting is continu en levert een duidelijk viscositeitssignaal op dat kan worden gebruikt voor het bewaken en regelen van de viscositeit van de verf en voor het loggen van de viscositeit om kwaliteitsproblemen te diagnosticeren.
Rheonics resonante sensoren hebben intrinsiek hoge afschuifsnelheden, tot ver op het hoge afschuifplateau van typische verfsystemen. Deze resonante sensoren meten viscositeiten die het gedrag van verf weerspiegelen bij de afschuifsnelheid tijdens het aanbrengen, in plaats van indirecte metingen te geven die met vallen en opstaan moeten worden gecorrigeerd om de werkelijke verfomstandigheden weer te geven.
Levert temperatuurgecompenseerde viscositeitsmetingen
Rheonics sensoren hebben een ingebouwde temperatuurmeting, waardoor de temperatuur van de verf op de plaats van applicatie kan worden bewaakt. Hierdoor kunnen de viscositeitswaarden worden aangepast aan een temperatuurgecompenseerde viscositeitswaarde, wat essentieel is voor het schatten van de pigmentbelasting op basis van realtime metingen.
Unieke voordelen van de SRV voor autolak- en coatingtoepassingen zijn onder meer:
- Werkt nauwkeurig met zowel verven en coatings op oplosmiddelbasis als op waterbasis.
- Robuuste, hermetisch afgesloten sensorkop. De keerklep kan inline worden gereinigd of met een met een oplosmiddel bevochtigde doek, zonder dat deze hoeft te worden gedemonteerd of opnieuw gekalibreerd.
- Geen bewegende delen die verouderen of vervuilen met verfafzetting.
- Onaangetast door montageomstandigheden - kan in elk deel van het verfsysteem worden gemonteerd.
- Ongevoelig voor fijnstof; geen probleem van vervuiling of kleine openingen in de sensor.
- Alle natte delen zijn van 316L roestvrij staal - geen corrosieproblemen met in de handel verkrijgbare verven, additieven of oplosmiddelen.
- Gecertificeerd onder ATEX en IECEx als
intrinsiek veilig - kan in alle worden gebruikt
operaties op basis van oplosmiddelen. - Breed operationeel bereik en eenvoudige integratie - Sensorelektronica en communicatie-opties maken het uiterst eenvoudig om te integreren en te gebruiken in industriële PLC- en besturingssystemen.
- Krachtige software – Rheonics PaintTrack software is handig en intuïtief en wordt aangestuurd door een gepatenteerd, geavanceerd AI-systeem van de vijfde generatie voor eenvoudige klikvergrendeling en uitvoering. Het ondersteunt meerdere HMI's voor operator, productiesupervisor, kwaliteitsmanager en managementweergave. Ontworpen voor geautomatiseerde instrumentcontrole en gegevensverzameling in fabrieksomgevingen (Figuur 2).
FIGUUR 2: Rheonics inline viscositeitsmeter en PaintTrack Systeem dat de inline-integratie van een viscositeitsmeter in het autocoatingproces laat zien.
Compleet systeemoverzicht en voorspellende controle
Rheonics resonante sensoren, samen met Rheonics PaintTrack controlesysteem en software, maken online controle van temperatuurgecompenseerde viscositeit van primers en coatings in meerdere verflijnen mogelijk. Coatingconsistentie over verflijnen in de fabriek kan zelfs bij wisselende temperaturen en verdampingsomstandigheden worden bereikt door automatisering van het doseersysteem met een controller met behulp van continue, realtime viscositeitsmetingen.
Belangrijkste voordelen van de PaintTrack Besturingssysteem en software omvatten:
- Verkort en elimineer insteltijden en uitval door vooraf uitgevoerde opdrachten voor herhaalopdrachten te laden.
- Verbeter de verfkwaliteit en verlaag de kosten: bereik kleurconsistentie, verminder coatingfouten door tijdens het proces de juiste verfeigenschappen te garanderen.
- Volledige automatisering voor verbeterde productiviteit en efficiëntie: maximaliseer de verwerkingssnelheid van de verf, verminder de afhankelijkheid van handmatige machine-aanpassingen en handmatige meettechnieken.
- Robuuste nauwkeurigheid en herhaalbaarheid: geen onderhoud, geen herkalibratie = geen aandacht nodig.
- Temperatuurgecompenseerde viscositeit met gepatenteerde Predictive Tracking Control: oplossing die kleur en vachtkwaliteit nauwkeurig vasthoudt van begin tot einde bij elke taak met herhaalbare resultaten.
- U kunt de beker uit de vergelijking halen: het coatingproces is ingesteld volgens wetenschappelijke normen, 100 keer grotere nauwkeurigheid en resolutie dan gemiddelde effluxbekers.
Conclusie
- Vibrationele viscometers, zoals de Rheonics SRV komt dichter bij het voldoen aan de hoge afschuifsnelheden bij het aanbrengen van spuitverf dan rotatie- of bekerviscositeitsmeters. Daarom komen metingen met de SRV het dichtst in de buurt van het voorspellen van het gedrag van verf onder daadwerkelijke spuitomstandigheden.
- Inline viscositeitscontrole met de SRV en Rheonics PaintTrack maakt continue viscositeitscontrole mogelijk, waarbij de benodigde verdunningen in realtime worden gemaakt. De coatingkwaliteit is gegarandeerd vanaf het begin van een nieuw vat tot het einde.
- Rheonics SRV en PaintTrack Controleer de werkelijke temperatuurgecompenseerde viscositeit, een belangrijke voorspeller van het pigmentgehalte en de uiteindelijke kwaliteit van de coating.
Referenties
- https://www.autoblog.com/2020/05/04/tesla-model-y-paint-issues-fix-detail-video/
- SRV inline viscositeitsmeter: https://rheonics.com/products/inline-viscometer-srv/
- Werkingsprincipe SRV: https://rheonics.com/whitepapers/
Overzicht
Branchegericht tijdschrift Paint & Coatings - PCI (https://www.pcimag.com/) publiceert een hoofdartikel over de Rheonics inline viscometer SRV en PaintTrackHet artikel bespreekt hoe consistentie van de coating over de verflijnen in de fabriek kan worden bereikt, zelfs bij wisselende temperaturen en verdampingsomstandigheden, door automatisering van het doseersysteem met een controller die gebruikmaakt van continue, realtime viscositeitsmetingen.
Zoek de link naar de publicatie.
Gerelateerde toepassingsnotitie
Kwaliteitscontrole en optimalisatie van autolakken en coating
Door alle vooruitgang in het ontwerp en de fabricage van auto's door de jaren heen, is er één constante geweest: de esthetiek van voertuigen is een cruciale factor in de aankoopbeslissing van een consument. De consistentie, kwaliteit en variëteit van de afwerking van voertuigen spelen de belangrijkste rol tijdens ...
Gerelateerde bloginhoud
