DeFelsko produce spessimetri a ultrasuoni portatili e non distruttivi per rivestimenti, ideali per misurare in modo non distruttivo lo spessore del film secco di finiture per legno e altri rivestimenti su legno e prodotti in legno. Molte industrie utilizzano questa tecnologia non distruttiva nei loro programmi di qualità.
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Due modelli sono ideali per i rivestimenti sul legno.
Applicazioni misurabili:
Applicazioni non misurabili:
Note aggiuntive:
Alcune finiture per legno vengono applicate in più strati per raggiungere l'obiettivo desiderato. Il nostro PosiTector 200 B1 è la soluzione ideale quando gli applicatori hanno bisogno di conoscere solo lo spessore finale e totale del rivestimento.
Il PosiTector 200 è pronto per misurare la maggior parte delle applicazioni di finitura del legno fin dal primo utilizzo, senza preparazioni preliminari. Ha un campo di misura da 13 a 1000 micron (da 0,5 a 40 mil) ed è ideale per la misurazione di lacche, primer, rivestimenti polimerizzati con raggi UV, acrilici, vernici in polvere e altri rivestimenti polimerici. Non richiede alcuna regolazione dello strumento per la maggior parte delle applicazioni, consente di commutare tra mil e micron ed è dotato di un ampio e spesso display in Lexan resistente agli urti.
Per chi ha familiarità con gli spessimetri magnetici per rivestimenti, l'uso degli spessimetri a ultrasuoni per rivestimenti è facile e intuitivo. Il metodo di misurazione è semplice e non distruttivo.
Un buon esempio di come il nostro PosiTector 200 B1 misuri lo spessore totale di un'applicazione multistrato si trova nel processo di produzione degli strumenti musicali.
La lacca viene applicata al substrato della chitarra (tipicamente legno o grafite) per ottenere una lucentezza simile al vetro e mostrare la bellezza e la lucentezza del legno. La finitura resistente e durevole della lacca protegge il legno dall'umidità, dalle sostanze chimiche e dai danni, ottimizzando al contempo la risonanza acustica dello strumento.
Il metodo e i vantaggi dei test di spessore a ultrasuoni per le chitarre sono discussi in un articolo separato.
La misurazione dello spessore non è limitata al legno naturale. Alcuni dei materiali moderni sono una combinazione di materiali sintetici e naturali.
Nella lavorazione del legno, l'impiallacciatura si riferisce a sottili fette di legno che vengono solitamente incollate e pressate su pannelli d'anima (tipicamente legno, pannelli di particelle o pannelli di fibra a media densità) per produrre pannelli piatti come porte, piani e pannelli laterali per armadi, pavimenti in parquet e parti di mobili. I materiali compositi con superficie impiallacciata in legno sono sempre più utilizzati nelle strutture aerospaziali, subacquee e automobilistiche.
La superficie del legno o del prodotto in legno è spesso rifinita con un rivestimento polimerico, il cui spessore totale può essere facilmente misurato con un PosiTector 200 B1.
I rivestimenti con superfici ruvide sfidano qualsiasi metodo di misura e le prove a ultrasuoni non fanno eccezione. Il PosiTector 200 è attrezzato per gestire queste situazioni.
A livello microscopico, lo spessore può variare (vedi Fig. 1). Il modo migliore per ottenere misure significative dello spessore è quello di effettuare diverse misurazioni nella stessa posizione generale e calcolare la media dei risultati.
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Su superfici ruvide, il PosiTector 200 identifica tipicamente lo spessore dalla sommità dei picchi di rivestimento fino al substrato. Questo è rappresentato dalla distanza #1 nella Fig.2. L'accoppiante riempie gli spazi vuoti tra la sonda e il rivestimento per favorire l'ingresso dell'impulso ultrasonico nel rivestimento.
Una forte rugosità può far sì che lo spessimetro mostri valori di spessore bassi (distanza #2). Ciò accade perché gli echi provenienti dall'interfaccia accoppiante/rivestimento sono più forti di quelli provenienti dall'interfaccia rivestimento/substrato. Il PosiTector 200 è dotato di un'esclusiva funzione SET RANGE regolabile dall'utente per ignorare gli echi di rugosità.
Per ottenere misure di spessore significative su superfici ruvide, la modalità di memoria del PosiTector 200 (Fig. 3) viene utilizzata per calcolare una media progressiva.
Il pannello di fibra a media densità, o MDF, è un prodotto in legno ingegnerizzato composto da particelle di legno mescolate con una resina sintetica. La verniciatura a polvere è un processo di finitura a secco che utilizza particelle di pigmento e resina finemente macinate, caricate elettrostaticamente e spruzzate sull'MDF. Le particelle cariche aderiscono finché non vengono fuse e unite in un rivestimento resistente e uniforme grazie all'applicazione di calore ed energia.
L'MDF è adatto alla verniciatura a polvere grazie alla sua bassa porosità e alla superficie omogenea. I prodotti in MDF comprendono mobili per ufficio, armadietti per cucina e bagno, porte, arredi ed espositori per negozi e mobili pronti per il montaggio per l'ufficio e la casa.
Queste applicazioni a strato singolo hanno in genere uno spessore compreso tra 3 e 9 mil e possono essere facilmente misurate con PosiTector 200 B1. Per le superfici strutturate mostrate sopra, PosiTector 200 dispone di un'esclusiva funzione SET RANGE regolabile dall'utente per ignorare gli echi di rugosità. La modalità di memoria dello strumento viene utilizzata per visualizzare la media di una serie di risultati di misura. L'ampio display LCD visualizza anche il numero di letture effettuate, la deviazione standard e le letture più alte e più basse.
I rivestimenti polimerici vengono applicati a materiali a base di legno come MDF (pannelli di fibra a media densità), compensato, truciolato e pannelli di particelle per fornire una finitura estetica e durevole. Intere industrie si sono sviluppate intorno all'uso di rivestimenti polimerici. Ad esempio, il Granicoat® a base di poliestere (Fig. 5) viene applicato a spruzzo su superfici in legno come tavoli da buffet portatili, piani da cucina, mobili da bagno, piani di scrivanie e bar.
Per queste applicazioni con rivestimenti spessi consigliamo il PosiTector 200 C3. Ha un campo di misura da 50 a 3800 micron (da 2 a 150 mil) ed è ideale per i rivestimenti più spessi. La modalità grafica è utile per determinare lo spessore di primer sottili e altri strati difficili da distinguere.
La Figura 6 mostra ciò che appare sul display LCD dello strumento quando viene eseguita una misura con la modalità grafica attivata. Vengono visualizzati sia i valori di spessore che una rappresentazione grafica dei "picchi" dell'eco. È interessante notare che è possibile vedere anche un picco più piccolo. Sebbene sia troppo debole per essere misurato automaticamente, è possibile posizionarvi sopra un cursore verde per effettuare la misurazione manuale.
Il cursore verde nella figura 7 indica che il picco indicato ha uno spessore di 4,4 mils.
Esistono molti tipi di adesivi per legno. Gli adesivi bagnati non possono essere misurati a ultrasuoni perché la sonda del PosiTector 200 deve toccare la superficie del materiale da misurare. Tuttavia, gli adesivi secchi sono simili a qualsiasi altro rivestimento monostrato e possono essere misurati dal PosiTector 200 B1.
Il PosiTector 200 B3 è in grado di misurare sia lo spessore totale del sistema di rivestimento sia gli spessori di fino a 3 singoli strati in un sistema multistrato. Dispone inoltre di una lettura grafica per un'analisi dettagliata del sistema di rivestimento.
Nell'esempio precedente, lo strato 1 ha uno spessore di 1,5 mil. Lo strato 2 ha uno spessore di 1,5 mil. Lo spessore totale è di 3,0 mil. Il display LCD grafico visualizza due "picchi" che rappresentano due interfacce di materiali. Un processo in due fasi regola lo strumento per le applicazioni multistrato.
La sonda del PosiTector 200 contiene un trasduttore a ultrasuoni che invia una vibrazione ultrasonica nel rivestimento. Questa vibrazione attraversa il rivestimento fino a incontrare un materiale con proprietà meccaniche diverse, in genere il substrato. La vibrazione viene parzialmente riflessa in corrispondenza di questa interfaccia e si propaga verso il trasduttore.
Per ottenere la massima precisione, la vibrazione ultrasonica deve procedere senza ostacoli attraverso il rivestimento. Le particelle solide di grandi dimensioni, come la sabbia, deviano la vibrazione e impediscono il ritorno di un'eco chiara alla sonda. Pertanto, il PosiTector 200 non è in grado di misurare in modo ripetibile queste applicazioni.
Il mordente per legno è una sottocategoria di vernice. Consiste in un pigmento sospeso in un "veicolo" di solvente e legante (alchidico, olio di lino, acrilico, poliuretanico, lacca o resina). È formulato in modo da imprimere o trasportare il pigmento nei pori della superficie piuttosto che creare una pellicola sulla superficie stessa.
Il PosiTector 200 è progettato per misurare lo spessore delle pellicole che si formano sulla superficie del legno. I coloranti, che penetrano in profondità nelle fibre del legno per sigillarlo e proteggerlo, non possono essere misurati con gli ultrasuoni.
La misurazione a ultrasuoni funziona inviando una vibrazione ultrasonica in un rivestimento utilizzando una sonda (cioè un trasduttore) con l’ausilio di un mezzo di accoppiamento applicato alla superficie. Ogni strumento è dotato di un flacone da 4 oz di un comune gel glicolico a base d'acqua. In alternativa, una goccia d'acqua può fungere da accoppiante su superfici lisce e orizzontali.
Dopo aver applicato la goccia di mezzo di accoppiamento sulla superficie del pezzo rivestito, si appoggia la sonda in piano sulla superficie. Premendo verso il basso si avvia una misurazione (vedere Fig. 10). Sollevando la sonda quando si sente un doppio bip, l’ultima misurazione rimane visualizzata sul display LCD. È possibile eseguire una seconda lettura nello stesso punto continuando a tenere premuta la sonda sulla superficie. Al termine, pulire la sonda e la superficie con un fazzoletto di carta o un panno morbido.
L'accuratezza di qualsiasi misura a ultrasuoni corrisponde direttamente alla velocità del suono della finitura da misurare. Poiché gli strumenti a ultrasuoni misurano il tempo di transito di un impulso ultrasonico, devono essere tarati per la "velocità del suono" in quel particolare materiale.
Da un punto di vista pratico, i valori di velocità del suono non variano molto tra i materiali di rivestimento utilizzati nell'industria del legno. Pertanto, gli spessimetri a ultrasuoni per verniciatura di solito non richiedono alcuna regolazione delle impostazioni di taratura di fabbrica.
Il lato destro dello schermo di PosiTector 200 può essere utilizzato per visualizzare una rappresentazione grafica dell'impulso ultrasonico mentre attraversa il sistema di rivestimento. Questo potente strumento consente all'utente di comprendere meglio ciò che lo strumento "vede" sotto la superficie del rivestimento.
Quando la sonda viene premuta e l'impulso ultrasonico attraversa il sistema di rivestimento, l'impulso incontra variazioni di densità alle interfacce tra gli strati di rivestimento e tra il rivestimento e il substrato.
Un "picco" rappresenta queste interfacce. Maggiore è la variazione di densità, più alto è il picco. Più graduale è la variazione di densità, maggiore è l'ampiezza del picco. Ad esempio, due strati di rivestimento fatti essenzialmente dello stesso materiale e "mescolati" daranno luogo a un picco basso e largo. Due materiali di densità molto diversa e con un'interfaccia ben definita produrrebbero un picco alto e stretto.
Il PosiTector 200 B3 sceglie i picchi più alti quando cerca di determinare lo spessore dello strato di rivestimento. Ad esempio, se il numero di strati è impostato su 3, i 3 picchi più alti tra i limiti Set Range Lo e Hi vengono selezionati come interfacce tra gli strati. I picchi selezionati dallo strumento sono indicati da frecce triangolari rosse (vedere Fig. 12).
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Nella Fig. 12, i valori dell'intervallo sinistro (Lo - 1,9mils) e destro (Hi = 11,0 mils) sono visualizzati come due numeri in alto a sinistra e in alto a destra dello schermo grafico. Lo (il limite minimo) si trova a sinistra. Hi (il limite massimo) è a destra. Gli echi o i picchi (valori di spessore) al di fuori di questi intervalli vengono ignorati. I valori dell'intervallo vengono impostati e modificati utilizzando l'opzione di menu Set Range (Imposta intervallo).
Questa visualizzazione grafica può essere manipolata con l'opzione di menu Set Range (Imposta intervallo). Oltre a poter regolare i valori Lo e Hi Range, è possibile posizionare un cursore verde in qualsiasi punto tra i valori impostati per esaminare altri picchi.
I tradizionali spessimetri magnetici e a correnti parassite funzionano solo sui metalli. Poiché questi strumenti non sono in grado di misurare lo spessore delle finiture su legno, sono state utilizzate tecniche alternative, tra cui:
Questi test richiedono molto tempo, sono difficili da eseguire e sono soggetti all'interpretazione dell'operatore e ad altri errori di misurazione. Per gli applicatori i metodi distruttivi sono poco pratici. Per ottenere un campione statisticamente rappresentativo, potrebbe essere necessario scartare diversi prodotti in legno da un lotto come parte del processo di test distruttivo.
Una tipica tecnica distruttiva prevede il taglio in sezione del pezzo rivestito e la misurazione dello spessore del film mediante l'osservazione al microscopio del taglio. Un'altra tecnica di sezione trasversale utilizza un microscopio con scala graduata per visualizzare un'incisione geometrica attraverso il rivestimento a film secco. A tal fine, uno speciale utensile da taglio pratica una piccola e precisa incisione a V attraverso il rivestimento e nel substrato (vedi Fig. 15). Sono disponibili strumenti completi di punte da taglio e lenti d’ingrandimento illuminate con scala graduata. Una descrizione dettagliata di questo metodo di prova è contenuta nella norma ASTM D4138, "Standard Practice for Measurement of Dry Film Thickness of Protective Coating Systems by Destructive, Cross-Sectioning Means".
Sebbene i principi di questo metodo siano facili da comprendere, le possibilità di introdurre errori sono numerose. La preparazione del campione e l'interpretazione dei risultati richiedono abilità. Inoltre, la regolazione del reticolo di misurazione su un'interfaccia frastagliata o indistinta può generare imprecisioni, soprattutto tra operatori diversi. Questo metodo viene utilizzato quando non è possibile utilizzare metodi non distruttivi a basso costo o come mezzo per confermare i risultati di test non distruttivi.
Con l'arrivo degli strumenti a ultrasuoni, molti finitori sono passati all'ispezione non distruttiva.
I rivestimenti sono progettati per svolgere al meglio la loro funzione quando vengono applicati entro uno stretto intervallo di spessori, come specificato dal produttore. Ad esempio, le vernici a conversione sono più dure di altri rivestimenti e non devono essere utilizzate con uno spessore secco superiore a 5 mil, per prevenire crepe o altri difetti della finitura. Le lacche alla nitrocellulosa devono solitamente mantenere uno spessore inferiore a 3 mil. Uno spessore uniforme in mil è fondamentale quando si applicano fondi a lacca e strati per effetto craquelé, per ottenere l’effetto di finitura screpolata desiderato.
Sui pannelli di fibra a media densità (MDF), lo spessore della verniciatura a polvere varia in genere da 3 a 9 mil. Di solito, maggiore è lo spessore, più durevole è la finitura. Le specifiche di fabbrica spesso richiedono una tolleranza dichiarata di ±1 mil. Questo livello di qualità non può essere determinato solo dall’aspetto.
La misurazione precisa dello spessore della finitura presenta altri vantaggi. Quando le aziende non controllano e verificano la qualità del rivestimento del materiale in entrata, sprecano denaro per rilavorare il prodotto. Controllando la tecnica degli operatori di spruzzatura, le aziende si assicurano che il rivestimento sia applicato in conformità alle raccomandazioni del produttore. Inoltre, l'applicazione di uno spessore eccessivo del film può ridurre drasticamente l'efficienza complessiva. Infine, un controllo regolare può ridurre il numero di rilavorazioni interne e di resi dei clienti dovuti a difetti di finitura.
Produttori e applicatori ritengono da tempo che non esista un metodo semplice e affidabile per misurare in modo non distruttivo i rivestimenti su legno e prodotti in legno. La soluzione comune era quella di posizionare dei provini metallici accanto al pezzo e poi misurare lo spessore applicato al provino con uno spessimetro meccanico o elettronico - magnetico o a correnti parassite. Questa soluzione, che richiede molto lavoro, si basa sul presupposto che un provino piatto posizionato nell'area di verniciatura generale riceva lo stesso profilo di vernice del pezzo in legno in questione. Una soluzione a ultrasuoni consente all'utente di misurare lo spessore totale del rivestimento del pezzo reale. A seconda dello spessimetro a ultrasuoni utilizzato e del processo di applicazione del rivestimento, un ulteriore vantaggio è la capacità di identificare più strati distinti.
La misurazione dello spessore del rivestimento a ultrasuoni è oggi una routine di test accettata e affidabile utilizzata nelle industrie del legno. Il metodo di prova standard è descritto nella norma ASTM D6132. "Standard Test Method for Nondestructive Measurement of Dry Film Thickness of Applied Organic Coatings Using an Ultrasonic Gage" (2022, ASTM). Per verificare la taratura dello strumento, sono disponibili campioni di spessore rivestiti di resina epossidica con certificazione metrologicamente riferibile a organizzazioni nazionali di normazione.
È ora possibile effettuare misure di spessore rapide e non distruttive su materiali che in precedenza richiedevano test distruttivi o analisi di laboratorio. Questa nuova tecnologia migliora la coerenza e la produttività della sala di finitura. Le potenziali riduzioni dei costi includono:
Oggi questi strumenti sono semplici da utilizzare, economici e affidabili.
Per propagare gli ultrasuoni nel rivestimento è necessario un accoppiante. L'acqua è un buon accoppiante per i rivestimenti lisci. Per i rivestimenti più ruvidi, utilizzare il gel glicolico in dotazione. Anche se è improbabile che l'accoppiante danneggi la finitura o lasci una macchia sulla superficie, si consiglia di testare la superficie utilizzando l'accoppiante su un campione. Se il test indica la presenza di macchie, è possibile utilizzare una piccola quantità di acqua al posto dell’accoppiante. Consultare la Scheda di sicurezza del materiale disponibile sul nostro sito web e il fornitore del rivestimento se si sospetta che l’accoppiante possa danneggiare il rivestimento. Si possono usare anche altri liquidi, come il sapone liquido.
I modelli PosiTector 200 Standard possono registrare 250 misure. I modelli PosiTector 200 Advanced possono memorizzare 100.000 misure in un massimo di 1000 lotti per scopi statistici sullo schermo, per la stampa su una stampante wireless Bluetooth opzionale o per il download su un personal computer utilizzando il cavo USB in dotazione e una delle soluzioni PosiSoft.
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