Door naar hoofdmenu
Pci volledig papier

Paint & Coatings Industry Magazine: Toward Zero Automotive Paint Quality Issues with Real-Time Viscosity Monitoring and Control

Op weg naar nul kwaliteitsproblemen met autolak met real-time viscositeitscontrole 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. 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.

Het inline monitoren van de viscositeit van een coating resulteert daarentegen in een hogere coatingkwaliteit, hogere opbrengsten, aanzienlijke besparingen in het gebruik van coatings en oplosmiddelen en minimaliseert de uitvaltijd van het coatingproces, vergeleken met traditionele offline metingen met de effluxbeker.

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 coaters erkennen de noodzaak om de viscositeit te bewaken, maar het uitvoeren van die metingen buiten het laboratorium heeft in de loop der jaren procesingenieurs en kwaliteitsafdelingen uitgedaagd. Bestaande rotatieviscositeitsmeters, reometers en temperatuurcontrolesystemen in laboratoria zijn van weinig waarde in procesomgevingen. Viscositeit wordt rechtstreeks beïnvloed door temperatuur, afschuifsnelheid, stromingsomstandigheden, druk en andere variabelen die voor laboratoriummonsters heel anders zijn dan wat ze zijn in het daadwerkelijke proces. Traditionele instrumenten zoals stroombekers, dompelbekers, roterende viscositeitsmeters, kegel- en plaatviscometers en bellenviscometers zijn traag, arbeidsintensief, tijdrovend en vatbaar 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 monitoring van verf op het punt van applicatie mogelijk. Het maakt controle van de verfviscositeit mogelijk om een ​​uniforme kwaliteit van het eindproduct te garanderen. De SRV viscositeitsmeter van Rheonics is een gebalanceerde torsieresonator gebaseerd compacte in-line procesviscometer met ingebouwde vloeistoftemperatuurmeting (Figuur 1). Met een meettijd van één seconde detecteert het viscositeitsschommelingen in de processtroom in realtime, 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 autolak, zoals sinaasappelschil, troebelheid en vlekken, kleurvariaties en oplosmiddelpop die een negatieve invloed kunnen hebben op de kwaliteit van de autolak.

 

SRV - 3/4 "NPT - Inline procesviscositeitssensor voor print-, coating-, voedsel-, meng- en maaltoepassingen

FIGUUR 1: Rheonics inline viscositeitsmeter, SRV.

 

De compacte vormfactor 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 overgebracht om een ​​viscositeitsmeting uit te voeren. Sensoren met kleine vormfactor, geschikt voor gevaarlijke omgevingen, maken installatie en onderhoud gemakkelijk. Er zijn geen verbruiksartikelen, bemonstering en opruimen is niet nodig. De meting is continu en geeft een duidelijk viscositeitssignaal dat kan worden gebruikt voor het bewaken en regelen van de viscositeit van de verf en voor het loggen van viscositeit om te helpen bij het diagnosticeren van kwaliteitsproblemen.

Rheonics resonerende sensoren hebben intrinsiek hoge afschuifsnelheden, tot ver op het hoge afschuifplateau van typische verfsystemen. Deze resonerende sensoren meten viscositeiten die het gedrag van verven weerspiegelen bij hun afschuifsnelheden, in plaats van indirecte metingen uit te voeren die met vallen en opstaan ​​moeten worden gecorrigeerd om de werkelijke lakomstandigheden weer te geven.

Levert temperatuurgecompenseerde viscositeitsmetingen

Rheonics-sensoren hebben een ingebouwde temperatuurmeting, waardoor de temperatuur van de verf kan worden gecontroleerd op het punt van aanbrengen. Hierdoor kunnen de viscositeitswaarden worden aangepast aan een temperatuurgecompenseerde viscositeitswaarde, wat essentieel is voor het schatten van pigmentbelading op basis van real-time 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 aangedreven 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 data-acquisitie in een fabrieksomgeving (Figuur 2).

FIGUUR 2: Rheonics inline viscositeitsmeter en PaintTrack-systeem tonen de inline integratie van viscositeitsmeter in het coatingproces voor auto's.

Compleet systeemoverzicht en voorspellende controle

Rheonics-resonantiesensoren, samen met het Rheonics PaintTrack-regelsysteem en -software, maken online controle mogelijk van temperatuurgecompenseerde viscositeit van primers en jassen in meerdere verflijnen. 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.

De belangrijkste voordelen van het PaintTrack-besturingssysteem en de software zijn:

  • 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

  1. Trillingsviscometers, zoals de Rheonics SRV, komen dichter bij de hoge afschuifsnelheden bij het aanbrengen van spuitverf dan rotatie- of bekerviscometers. Daarom komen metingen met de SRV het dichtst bij het voorspellen van het gedrag van verf onder werkelijke spuitomstandigheden.
  2. Inline viscositeitscontrole met de SRV en Rheonics PaintTrack maakt continue viscositeitscontrole mogelijk, waardoor de nodige verdunningen in realtime worden gemaakt. De kwaliteit van de coating is gegarandeerd vanaf het begin van een nieuwe drum tot het einde.
  3. Rheonics SRV en PaintTrack regelen de werkelijke temperatuurgecompenseerde viscositeit, een belangrijke voorspeller van het pigmentgehalte en de uiteindelijke coatingkwaliteit.

Referenties

  1. https://www.autoblog.com/2020/05/04/tesla-model-y-paint-issues-fix-detail-video/
  2. SRV inline viscositeitsmeter: https://rheonics.com/products/inline-viscometer-srv/
  3. Werkingsprincipe SRV: https://rheonics.com/whitepapers/

Overzicht

Branchegericht tijdschrift Paint & Coatings - PCI (https://www.pcimag.com/) publiceert een hoofdartikel over de Rheonics inline viscositeitsmeter SRV en PaintTrack. Het artikel bespreekt hoe coatingconsistentie over laklijnen in de fabriek kan worden bereikt, zelfs onder variërende temperaturen en verdampingsomstandigheden door automatisering van het doseersysteem met een controller met behulp van continue, realtime viscositeitsmetingen.

Zoek de link naar de publicatie.

PCI - Website-functie
PCI - Publicatie november 2020
Download publicatie

Gerelateerde toepassingsnotitie

Kwaliteitscontrole en optimalisatie van autolakken en coating

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 ...

Lees verder
Zoeken