DeFelsko fabrique des jauges d'épaisseur de revêtement à ultrasons, portatives et non destructives, idéales pour mesurer de manière non destructive l'épaisseur de la pellicule sèche des finitions pour bois et autres revêtements sur le bois et les produits en bois. De nombreuses industries utilisent désormais cette technologie non destructive dans leurs programmes de qualité.
Deux modèles sont idéaux pour les revêtements en bois.
Applications mesurables :
Applications non mesurables :
Notes supplémentaires :
Certaines finitions du bois sont appliquées en plusieurs couches pour atteindre l'objectif souhaité. Notre PosiTector 200 B1 est la solution idéale lorsque les applicateurs n'ont besoin que de connaître l'épaisseur finale et totale du revêtement.
Le PosiTector 200 est prêt à mesurer la plupart des applications de finition du bois dès sa sortie de l'emballage. Il a une plage de mesure de 13 à 1000 microns (0,5 à 40 mils) et est idéal pour mesurer les laques, les apprêts, les revêtements à séchage UV, les acryliques, les revêtements en poudre et autres revêtements polymères. Il ne nécessite aucun réglage de l'étalonnage pour la plupart des applications, il est commutable en mils/microns et possède un grand écran Lexan épais et résistant aux chocs.
Pour ceux qui connaissent les jauges d'épaisseur de revêtement magnétiques, l'utilisation des jauges d'épaisseur de revêtement à ultrasons est facile et intuitive. La méthode de mesure est simple et non-destructive.
Un bon exemple de la façon dont notre PosiTector 200 B1 mesure l'épaisseur totale d'une application multicouche se trouve dans le processus de fabrication des instruments de musique.
La laque est appliquée sur le support de la guitare (généralement du bois ou du graphite) pour obtenir une brillance semblable à celle du verre tout en faisant ressortir la beauté et l'éclat du bois. Le fini résistant et durable de la laque protège le bois de l'humidité, des produits chimiques et des marques, tout en optimisant la résonance acoustique de l'instrument.
La méthode et les avantages du contrôle de l'épaisseur par ultrasons pour les guitares sont abordés dans un article séparé.
La mesure de l'épaisseur ne se limite pas au bois naturel. Certains des matériaux modernes d'aujourd'hui sont une combinaison de matériaux synthétiques et naturels.
Dans le travail du bois, le placage désigne de fines tranches de bois qui sont généralement collées et pressées sur des panneaux centraux (généralement du bois, des panneaux de particules ou des panneaux de fibres de densité moyenne) pour produire des panneaux plats tels que des portes, des dessus et des panneaux latéraux d'armoires, des parquets et des parties de meubles. Les matériaux composites avec une surface en placage de bois sont de plus en plus utilisés dans les structures aérospatiales, sous-marines et automobiles.
La surface du bois ou du produit en bois est souvent recouverte d'un revêtement polymère, dont l'épaisseur totale peut être facilement mesurée à l'aide d'un PosiTector 200 B1.
Les revêtements à surface rugueuse représentent un défi pour toute méthode de mesure, et le contrôle par ultrasons ne fait pas exception. Le site PosiTector 200 est équipé pour faire face à ces situations.
Au niveau microscopique, l'épaisseur peut varier (voir Fig.1). Pour obtenir des mesures d'épaisseur significatives, il est préférable de prendre plusieurs mesures au même endroit et de calculer la moyenne des résultats.
Sur les surfaces rugueuses, le site PosiTector 200 identifie généralement l'épaisseur depuis le sommet des pics du revêtement jusqu'au substrat. Ceci est représenté par la distance #1 dans la Fig.2. Le couplant remplit les vides entre la sonde et le revêtement pour aider l'impulsion ultrasonore à pénétrer dans le revêtement.
Une rugosité importante peut amener la jauge à afficher des valeurs d'épaisseur faibles (distance n°2). Cela se produit parce que les échos de l'interface couplant/revêtement sont plus forts que ceux de l'interface revêtement/substrat. Le site PosiTector 200 est doté d'une fonction unique de réglage de la gamme permettant d'ignorer les échos de rugosité.
Pour obtenir des mesures d'épaisseur significatives sur des surfaces rugueuses, le mode mémoire du site PosiTector 200 (Fig.3) est utilisé pour calculer une moyenne mobile.
Le panneau de fibres de densité moyenne, ou MDF, est un produit en bois fabriqué à partir de particules de bois mélangées à une résine synthétique. Le revêtement en poudre est un procédé de finition à sec, utilisant des particules de pigment et de résine finement broyées, qui sont chargées électrostatiquement et pulvérisées sur le MDF. Les particules chargées adhèrent jusqu'à ce qu'elles soient fondues et fusionnées en un revêtement résistant et uniforme par l'application de chaleur et d'énergie.
Le MDF convient au revêtement en poudre en raison de sa faible porosité et de sa surface homogène. Les produits en MDF comprennent des meubles de bureau, des armoires de cuisine et de salle de bain, des portes, des aménagements de magasins et des présentoirs, ainsi que des meubles prêts à assembler pour le bureau et la maison.
Ces applications à couche unique ont généralement une épaisseur de 3 à 9 mils et sont facilement mesurées avec un PosiTector 200 B1. Pour les surfaces texturées illustrées ci-dessus, PosiTector 200 dispose d'une fonction unique de réglage de la gamme permettant d'ignorer les échos de rugosité. Et le mode mémoire de l'instrument permet d'afficher la moyenne d'une série de résultats de mesure. Le grand écran LCD affiche également le nombre de lectures effectuées, la déviation standard , ainsi que les lectures les plus élevées et les plus basses.
Les revêtements polymères sont appliqués sur des matériaux à base de bois tels que le MDF (panneau de fibres à densité moyenne), le contreplaqué, les panneaux de particules et les panneaux de particules afin de fournir une finition esthétique et durable. Des industries entières se sont développées autour de l'utilisation des revêtements polymères. Par exemple, le Granicoat® (Fig.5) à base de polyester est pulvérisé sur des surfaces en bois telles que des tables de buffet portables, des comptoirs de cuisine, des vanités de salle de bain, ainsi que des dessus de bureau et de bar.
Pour ces applications de revêtements épais, nous recommandons notre PosiTector 200 C3. Il a une plage de mesure de 50 à 3800 microns (2 à 150 mils) et est idéal pour les revêtements plus épais. Son mode graphique est utile pour déterminer l'épaisseur des apprêts minces et d'autres couches difficiles à distinguer.
La figure 6 montre ce qui apparaît sur l'écran LCD de l'instrument lorsqu'une mesure est effectuée alors que le mode graphique est activé. Les valeurs d'épaisseur et une représentation graphique des "pointes", des "pics" d'écho sont affichées. Il est intéressant de noter qu'un pic plus petit peut également être vu. Bien qu'il soit trop faible pour être mesuré automatiquement, un curseur vert peut être positionné au-dessus pour une mesure manuelle.
Le curseur vert de la figure 7 nous indique que le pic indiqué a une épaisseur de 4,4 mils.
Il existe de nombreux types de colles à bois. Les adhésifs humides ne peuvent pas être mesurés par ultrasons car la sonde du PosiTector 200 doit toucher la surface du matériau à mesurer. Cependant, les adhésifs secs sont semblables à tout autre revêtement à couche unique et peuvent être mesurés par le PosiTector 200 B1.
Le PosiTector 200 B3 est capable de mesurer à la fois l'épaisseur totale du système de revêtement ET jusqu'à 3 épaisseurs de couches individuelles dans un système multicouche. Il dispose également d'un affichage graphique pour une analyse détaillée du système de revêtement.
Dans l'exemple ci-dessus, la couche 1 a une épaisseur de 1,5 mils. La couche 2 a une épaisseur de 1,5 mils. L'épaisseur totale est de 3,0 mils. L'écran graphique LCD affiche deux "pics" représentant deux interfaces de matériaux. Un processus en deux étapes permet de régler l'instrument pour les applications multicouches.
La sonde du site PosiTector 200 contient un transducteur ultrasonique qui envoie une vibration ultrasonique dans le revêtement. Cette vibration se propage dans le revêtement jusqu'à ce qu'elle rencontre un matériau aux propriétés mécaniques différentes, généralement le substrat. La vibration est partiellement réfléchie à cette interface et se propage en retour vers le transducteur.
Pour une précision optimale, la vibration ultrasonore doit traverser sans entrave le revêtement. Les grosses particules solides telles que le sable dévient la vibration et empêchent un écho clair de revenir à la sonde. Par conséquent, le site PosiTector 200 est incapable de mesurer ces applications de manière répétée.
Une teinture pour bois est une sous-catégorie de peinture. Elle consiste en un pigment en suspension dans un "véhicule" de solvant et de liant (alkyde, huile de lin, acrylique, polyuréthane, laque ou résine). Elle est formulée pour transmettre ou transporter le pigment dans les pores de la surface plutôt que de créer un film sur la surface.
Le site PosiTector 200 est conçu pour mesurer l'épaisseur des films constitués à la surface du bois. Les teintures, qui pénètrent profondément dans les fibres du bois pour le sceller et le protéger, ne peuvent pas être mesurées par ultrasons.
La mesure par ultrasons fonctionne en envoyant une vibration ultrasonique dans un revêtement à l'aide d'une sonde (c'est-à-dire un transducteur) avec l'assistance d'un couplant appliqué à la surface. Une bouteille de 4 oz d'un gel de glycol commun à base d'eau est incluse avec chaque instrument. Alternativement, une goutte d'eau peut servir de couplant sur des surfaces lisses et horizontales.
Après avoir appliqué la goutte de couplant sur la surface de la pièce revêtue, la sonde est placée à plat sur la surface. Une pression sur la sonde déclenche une mesure (voir Fig.10). En soulevant la sonde au moment où un double bip est entendu, la dernière mesure s'affiche sur l'écran LCD. Une deuxième mesure peut être effectuée au même endroit en continuant à maintenir la sonde sur la surface. Lorsque vous avez terminé, essuyez la sonde et la surface avec un mouchoir en papier ou un chiffon doux.
La précision de toute mesure par ultrasons correspond directement à la vitesse du son de la finition mesurée. Comme les instruments à ultrasons mesurent le temps de transit d'une impulsion ultrasonore, ils doivent être étalonnés pour la "vitesse du son" dans ce matériau particulier.
D'un point de vue pratique, les valeurs de vitesse du son ne varient pas beaucoup parmi les matériaux de revêtement utilisés dans l'industrie du bois. Par conséquent, les jauges d'épaisseur de revêtement à ultrasons ne nécessitent généralement aucun ajustement des paramètres d'étalonnage d'usine.
La partie droite de l'écran de PosiTector 200peut être utilisée pour afficher une représentation graphique de l'impulsion ultrasonique lorsqu'elle traverse le système de revêtement. Cet outil puissant permet à l'utilisateur de mieux comprendre ce que la jauge "voit" sous la surface du revêtement.
Lorsque la sonde est enfoncée et que l'impulsion ultrasonore traverse le système de revêtement, l'impulsion rencontre des changements de densité aux interfaces entre les couches de revêtement et entre le revêtement et le substrat.
Un "pic" représente ces interfaces. Plus le changement de densité est important, plus le pic est élevé. Plus le changement de densité est graduel, plus la largeur du pic est grande. Par exemple, deux couches de revêtement faites essentiellement du même matériau et "mélangées" donneront un pic bas et large. Deux matériaux de densité très différente et une interface bien définie donneraient lieu à un pic élevé et étroit.
Le PosiTector 200 B3 choisit les pics les plus élevés lorsqu'il tente de déterminer l'épaisseur de la couche de revêtement. Par exemple, si le nombre de couches est réglé sur 3, les 3 pics les plus élevés entre les plages de réglage Lo et Hi sont sélectionnés comme interfaces entre ces couches. Les pics sélectionnés par la jauge sont indiqués par des flèches triangulaires rouges (voir Fig.12).
Dans la Fig. 12, les valeurs de la plage gauche (Lo - 1,9 mils) et droite (Hi = 11,0 mils) sont affichées sous forme de deux nombres en haut à gauche et en haut à droite de l'écran d'affichage graphique. Lo (la limite minimale) se trouve à gauche. Hi (la limite maximale) se trouve à droite. Les échos ou les pics (valeurs d'épaisseur) situés en dehors de ces plages sont ignorés. Les valeurs des plages sont définies et modifiées à l'aide de l'option de menu Set Range.
Cet affichage graphique peut être manipulé avec l'option de menu Set Range. En plus de pouvoir ajuster les valeurs Lo et Hi de la plage, un curseur vert peut être positionné n'importe où entre les valeurs de la plage définie pour étudier d'autres pics.
Les jauges magnétiques et à courants de Foucault conventionnelles ne fonctionnent que sur les métaux. Comme ces instruments ne peuvent pas mesurer l'épaisseur des finitions sur le bois, des techniques alternatives ont été utilisées, notamment :
Ces tests prennent du temps, sont difficiles à réaliser et sont sujets à l'interprétation de l'opérateur et à d'autres erreurs de mesure. Les applicateurs trouvent les méthodes destructives peu pratiques. Pour obtenir un échantillon statistiquement représentatif, il peut être nécessaire de mettre au rebut plusieurs produits en bois d'un lot dans le cadre du processus d'essai destructif.
Une technique destructive typique consiste à couper la pièce revêtue en coupe transversale et à mesurer l'épaisseur du film en observant la coupe au microscope. Une autre technique de coupe transversale utilise un microscope à échelle réduite pour visualiser une incision géométrique à travers le revêtement en film sec. Pour ce faire, un outil de coupe spécial réalise une petite rainure en V précise à travers le revêtement et dans le substrat (voir Fig.15). Il existe des jauges équipées de pointes de coupe et de loupes graduées éclairées. Une description détaillée de cette méthode d'essai est fournie dans la norme ASTM D4138, "Standard Practice for Measurement of Dry Film Thickness of Protective Coating Systems by Destructive, Cross-Sectioning Means" (Pratique de mesure de l'épaisseur du film sec des systèmes de revêtement protecteur par des moyens destructifs de coupe transversale).
Bien que les principes de cette méthode soient faciles à comprendre, les possibilités d'introduire des erreurs sont nombreuses. Il faut des compétences pour préparer l'échantillon et interpréter les résultats. De plus, l'ajustement du réticule de mesure à une interface irrégulière ou indistincte peut générer des imprécisions, notamment entre différents opérateurs. Cette méthode est utilisée lorsque des méthodes non destructives peu coûteuses ne sont pas possibles, ou comme moyen de confirmer les résultats d'essais non destructifs.
Avec l'arrivée des instruments à ultrasons, de nombreux finisseurs sont passés au contrôle non destructif.
Les revêtements sont conçus pour remplir au mieux leur fonction lorsqu'ils sont appliqués dans une fourchette d'épaisseur étroite, comme spécifié par le fabricant. Par exemple, les vernis de conversion sont plus durs que les autres revêtements et ne doivent pas être utilisés à plus de 5 mils d'épaisseur sèche afin d'éviter les fissures ou d'autres défauts de finition. La laque nitrocellulosique doit généralement être maintenue à une épaisseur inférieure à 3 mils. Une épaisseur constante de mil est primordiale lors de l'application des couches de base de laque et des couches de craquelure pour obtenir l'effet de finition craquelé désiré.
Sur les panneaux de fibres de densité moyenne (MDF), l'épaisseur de la peinture en poudre varie généralement entre 3 et 9 mils. En général, plus la couverture est épaisse, plus la finition est durable. Les spécifications d'usine prévoient souvent une tolérance de ±1 mil. Ce niveau de qualité ne peut pas être déterminé simplement en regardant le produit.
La mesure précise de l'épaisseur du revêtement présente d'autres avantages. Lorsque les entreprises ne contrôlent pas et ne vérifient pas la qualité du revêtement du matériel entrant, elles gaspillent de l'argent pour retravailler le produit. En vérifiant la technique des opérateurs de pulvérisation, ils s'assurent que le revêtement est appliqué conformément aux recommandations des fabricants. En outre, l'application d'une épaisseur de film excessive peut réduire considérablement le rendement global. Enfin, des tests réguliers peuvent réduire le nombre de reprises internes et de retours clients dus à des défauts de finition.
Les fabricants et les applicateurs ont longtemps pensé qu'il n'existait pas de moyen simple et fiable pour mesurer de manière non destructive les revêtements sur le bois et les produits en bois. Leur solution habituelle consistait à placer des coupons métalliques à côté de la pièce, puis à mesurer l'épaisseur appliquée sur le coupon à l'aide d'une jauge mécanique ou électronique - magnétique ou à courant de Foucault. Cette solution exigeante en main-d'œuvre repose sur l'hypothèse qu'un coupon plat placé dans la zone générale du revêtement reçoit le même profil de peinture que la pièce en bois en question. Une solution à ultrasons permet à l'utilisateur de mesurer l'épaisseur totale du revêtement de la pièce réelle. Selon la jauge à ultrasons utilisée et le processus d'application du revêtement, un avantage supplémentaire est la capacité d'identifier plusieurs couches distinctes.
La mesure de l'épaisseur du revêtement par ultrasons est désormais une méthode d'essai fiable et acceptée, utilisée dans l'industrie du bois. La méthode d'essai standard est décrite dans la norme ASTM D6132. "Standard Test Method for Nondestructive Measurement of Dry Film Thickness of Applied Organic Coatings Using an Ultrasonic Gage" (2022, ASTM). Pour vérifier l'étalonnage de la jauge, des étalons d'épaisseur revêtus d'époxy sont disponibles avec une certification traçable aux organisations nationales de normalisation.
Il est désormais possible d'effectuer des mesures d'épaisseur rapides et non destructives sur des matériaux qui nécessitaient auparavant des essais destructifs ou des analyses en laboratoire. Cette nouvelle technologie améliore la cohérence et le rendement de la salle de finition. Les réductions de coûts potentielles comprennent :
Aujourd'hui, ces instruments sont simples à utiliser, abordables et fiables.
Un couplant est nécessaire pour propager les ultrasons dans le revêtement. L'eau est un bon couplant pour les revêtements lisses. Utilisez le gel de glycol fourni pour les revêtements plus rugueux. Bien qu'il soit peu probable que le couplant endommage la finition ou laisse une tache sur la surface, nous suggérons de tester la surface en utilisant le couplant sur un échantillon. Si le test indique que des taches se sont produites, une petite quantité d'eau peut être utilisée à la place du couplant. Consultez la fiche de données de sécurité disponible sur notre site Web et votre fournisseur de revêtement si vous pensez que le couplant peut endommager le revêtement. D'autres liquides tels que le savon liquide peuvent également être utilisés.
Les modèles PosiTector 200 Standard peuvent enregistrer 250 mesures. Les modèles PosiTector 200 Advanced peuvent stocker 100 000 mesures dans un maximum de 1000 lots à des fins statistiques à l'écran, pour l'impression sur une imprimante sans fil Bluetooth en option ou pour le téléchargement sur un ordinateur personnel à l'aide du câble USB fourni et de l'une des solutions PosiSoft.
