DeFelsko fabrique des jauges d'épaisseur de revêtement à ultrasons portables et non destructives, idéales pour mesurer sans destruction l'épaisseur de feuil sec des revêtements sur plastique. De nombreuses industries utilisent désormais cette technologie non destructive dans le cadre de leurs programmes de qualité.
Deux modèles sont idéaux pour les substrats en plastique.
Applications de mesure :
Remarques complémentaires :
Certains systèmes de revêtements plastiques sont appliqués en plusieurs couches pour atteindre l'objectif souhaité. Notre PosiTector 200 B1 est la solution idéale lorsque les applicateurs ont uniquement besoin de connaître l'épaisseur finale et totale du revêtement.
Le PosiTector 200 B1 est prêt à mesurer la plupart des applications de revêtements plastiques dès sa sortie de l'emballage. Il offre une plage de mesure de 13 à 1000 micromètres (0,5 à 40 mils) et s'avère idéal pour mesurer l'épaisseur totale du système de revêtement. Il ne nécessite aucun réglage d'étalonnage pour la plupart des applications, permet de basculer entre les mils et les micromètres, et dispose d'un grand écran en Lexan résistant aux chocs.
Pour les utilisateurs familiers avec les jauge d'épaisseur de revêtement magnétiques, l'utilisation de jauge d'épaisseur de revêtement à ultrasons est simple et intuitive. La méthode de mesure est simple et non destructive.
Les revêtements aux surfaces rugueuses constituent un défi pour toute méthode de mesure, et le contrôle par ultrasons ne fait pas exception. Le PosiTector 200 est équipé pour faire face à ces situations.
À l'échelle microscopique, l'épaisseur peut varier (voir la Fig. 2). Il est préférable d'obtenir des mesures d'épaisseur significatives en effectuant plusieurs relevés dans un même emplacement général et en faisant la moyenne des résultats.
Sur les surfaces rugueuses, le PosiTector 200 détermine généralement l'épaisseur depuis le sommet des crêtes du revêtement jusqu'au substrat. Ceci est représenté par la distance n° 1 sur 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 sévère peut amener la jauge à afficher de faibles valeurs d'épaisseur (distance n° 2). Cela se produit parce que les échos provenant de l'interface couplant/revêtement sont plus forts que ceux de l'interface revêtement/substrat. Le PosiTector 200 dispose d'une fonction exclusive SET RANGE (PLAGE) réglable par l'utilisateur pour ignorer les échos de rugosité.
Pour ces applications, le mode mémoire du PosiTector 200 s'avère utile. Lorsque la mémoire est ACTIVÉE, le PosiTector 200 calcule et affiche le nombre de mesures effectuées, la moyenne de ces mesures, l'écart-type de ces mesures, ainsi que les mesures la plus haute et la plus basse (voir fig. 3). Le couplant fourni fonctionne mieux que l'eau sur les surfaces rugueuses.
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 mil. La couche 2 a une épaisseur de 1,5 mil. L'épaisseur totale est de 3,0 mils. L'écran LCD graphique affiche deux « pics » représentant deux interfaces de matériaux. Un processus en deux étapes permet de configurer l'instrument pour les applications multicouches.
Un grand nombre de composants en plastique sont présents à l'intérieur comme à l'extérieur des véhicules. Très souvent, ces composants en plastique doivent être revêtus pour des raisons esthétiques et de protection.
Les composants intérieurs tels que les tableaux de bord, les panneaux de porte, les couvercles d'airbag, les volants, etc., sont plus difficiles à mesurer pour deux raisons. Premièrement, de nombreux composants sont trop petits ou trop complexes géométriquement pour que la sonde du PosiTector 200 puisse y accéder correctement. Deuxièmement, certaines pièces présentent soit un revêtement très mince, soit un revêtement trop rugueux pour que la jauge puisse effectuer des mesures cohérentes. La jauge donne les meilleurs resultats sur une surface lisse, plane et dure, avec une épaisseur de revêtement d'au moins 13 microns (0,5 mil).
Les composants extérieurs tels que les pare-chocs, les coques de rétroviseurs, les protections latérales, etc., peuvent être mesurés à condition que la sonde du PosiTector 200 puisse à nouveau accéder à la surface à mesurer. La jauge peut mesurer l'épaisseur totale de la plupart des applications et certaines couches individuelles dans un système multicouche.
Les systèmes de revêtements automobiles se composent de plusieurs couches de revêtement. Le modèle de base PosiTector 200 B1 est capable de mesurer l'épaisseur totale de ces systèmes de revêtement.
Les couches de promoteur d'adhérence et d'apprêt dans les applications automobiles sont généralement trop minces pour être mesurées individuellement par le modèle plus avancé PosiTector 200 B3. L'instrument combine donc leurs épaisseurs avec celle de la couche de base pour fournir un résultat total. La couche de finition transparente est mesurée séparément et individuellement.
La figure 5 illustre des résultats typiques obtenus avec le PosiTector 200 B3 sur des pièces automobiles extérieures en plastique. L'image de gauche montre une mesure en unités impériales (mils). L'image de droite représente la mesure équivalente en unités métriques (microns). Bien que le système de revêtement comporte 4 couches, l'instrument combine les épaisseurs des 3 premières couches (promoteur d'adhérence, apprêt, couches de base) en une seule valeur de 1,7 mil (43 microns). La couche de finition transparente finale est mesurée individuellement à 1,7 mil (43 microns). L'épaisseur totale du système de revêtement est de 3,4 mils (86 microns).
Ce résultat est utile lorsque l'épaisseur de la couche de finition transparente est la valeur critique à déterminer. Les spécialistes de l'esthétique automobile utilisent cette fonction pour visualiser l'épaisseur restante du vernis transparent lors du polissage. Les applicateurs l'utilisent pour garantir une épaisseur d'application homogène.
Les sondes à ultrasons mentionnées dans cet article possèdent une surface de mesure plane de 8 mm (0,3 po) de diamètre qui doit être entièrement en contact avec le plastique revêtu pour garantir des résultats optimaux. Les mesures effectuées sur des surfaces courbes peuvent nécessiter le calcul de la moyenne de plusieurs lectures pour obtenir des résultats significatifs.
La mesure par ultrasons de l'épaisseur de revêtement fonctionne en émettant une vibration ultrasonore dans un revêtement à l'aide d'une sonde, à l'aide d'un agent de couplage appliqué sur la surface. Un flacon de 118 ml (4 oz) de gel de glycol aqueux standard est fourni avec chaque instrument. Alternativement, une goutte d'eau peut servir d'agent de couplage sur les surfaces lisses et horizontales.
Après avoir appliqué une goutte de couplant sur la surface de la pièce revêtue, placez la sonde à plat sur la surface. Une pression vers le bas déclenche une mesure (voir fig. 6). Le fait de soulever la sonde lorsqu'un double bip retentit ou que le voyant vert clignote fige la dernière mesure sur l'écran LCD. Une deuxième mesure peut être effectuée au même endroit en maintenant la sonde appuyée sur la surface. Une fois l'opération terminée, nettoyez la sonde et la surface à l'aide d'un mouchoir en papier ou d'un chiffon doux.
Précision de mesure
La précision de toute mesure par ultrasons correspond directement à la vitesse du son du revêtement mesuré. Les instruments à ultrasons mesurant 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 considérablement parmi les matériaux de revêtement utilisés dans l'industrie plastique. Par conséquent, les jauge d'épaisseur de revêtement à ultrasons ne nécessitent généralement aucun ajustement des réglages d'étalonnage en usine.
Le côté droit de l'écran du PosiTector 200 peut être utilisé pour afficher une représentation graphique de l'impulsion ultrasonore lors de son passage à travers 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 se propage à travers le système de revêtement, elle rencontre des variations de densité aux interfaces entre les couches de revêtement ainsi qu'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 progressif, plus la largeur du pic est grande. Par exemple, deux couches de revêtement composées essentiellement du même matériau et « mélangées » produiraient un pic bas et large. Deux matériaux de densités très différentes et dotés d'une interface bien définie produiraient un pic haut et étroit.
Le PosiTector 200 B3 sélectionne les pics les plus élevés pour 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 situés entre les plages 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. 9).
À la fig. 9, les valeurs des plages supérieure (Lo = 0,5 mil) et inférieure (Hi = 15,0 mils) s'affichent sous forme de deux lignes horizontales en haut et en bas de la zone graphique. Lo (la limite minimale) se trouve en haut. Hi (la limite maximale) se trouve en bas. Les échos ou pics (valeurs d'épaisseur) situés en dehors de ces plages sont ignorés. Les valeurs de plage sont définies et modifiées à l'aide de l'option de menu SET RANGE (RÉGLAGE PLAGE).
Cet affichage graphique peut être manipulé à l'aide de l'option de menu DÉFINIR PLAGE (SET RANGE). En plus de pouvoir ajuster les valeurs de plage, un curseur peut être positionné n'importe où entre les deux valeurs de plage pour analyser d'autres pics.
Les jauges magnétiques et à courants de Foucault conventionnelles ne fonctionnent que sur les métaux. L'industrie plastique s'est donc appuyée sur d'autres techniques de mesure, notamment :
Ces techniques prennent du temps, sont difficiles à réaliser et sont sujettes à l'interprétation de l'opérateur ainsi qu'à d'autres erreurs de mesure. Les applicateurs jugent les méthodes destructives peu pratiques. Pour obtenir un échantillon statistiquement représentatif, plusieurs produits en bois d'un lot peuvent devoir être mis au rebut dans le cadre du processus d'essai destructif.
Une technique destructive typique nécessite de couper la pièce revêtue en coupe transversale et de mesurer l'épaisseur du film par observation microscopique de la coupe. Une autre technique de coupe transversale utilise un microscope gradué pour observer 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.11). Des jauges sont disponibles avec des pointes de coupe et des loupes graduées éclairées. Une description détaillée de cette méthode d'essai est fournie dans la norme ASTM D4138-07a, « Standard Practice for Measurement of Dry Film Thickness of Protective Coating Systems by Destructive, Cross-Sectioning Means ».
Bien que les principes de cette méthode soient faciles à comprendre, les sources d'erreur sont nombreuses. La préparation de l'échantillon et l'interprétation des résultats exigent un certain savoir-faire. De plus, l'ajustement du réticule de mesure sur une interface dentelée ou indistincte peut générer des imprécisions, en particulier d'un opérateur à l'autre. Cette méthode est utilisée lorsque des méthodes non destructives économiques ne sont pas possibles, ou pour confirmer les résultats d'essais non destructifs.
Avec l'arrivée des instruments à ultrasons, de nombreux applicateurs de revêtements se sont tournés vers l'inspection non destructive.
Quelle est l'application ?
Le revêtement des plastiques, en particulier dans l'industrie automobile, implique l'application de plusieurs couches de revêtement pour obtenir un aspect esthétique optimal et des propriétés protectrices complètes. Non seulement la finition extérieure tend à être un fort reflet de la qualité et de la durabilité de produits de consommation coûteux, mais les revêtements pour composants en plastique doivent également répondre aux défis propres aux substrats plastiques, notamment l'adhérence, la souplesse et les contraintes de température.
Les substrats plastiques courants (c'est-à-dire polyéthylène, polypropylène, polyoléfine thermoplastique, ABS, nylon, PVC) sont non poreux, résistants à la plupart des solvants et présentent une faible énergie de surface par rapport à d'autres matériaux. Cela rend la surface en plastique difficile à mouiller et offre peu de possibilités aux revêtements d'adhérer en pénétrant ou en s'ancrant physiquement dans les irrégularités de surface. Pour contrer ces difficultés, des promoteurs d'adhérence sont utilisés comme additifs pour peinture ou comme primaires afin de favoriser l'adhérence des revêtements sur leurs substrats. Un promoteur d'adhérence présente généralement une affinité pour le substrat et le revêtement appliqué, permettant ainsi aux revêtements appliqués de satisfaire aux exigences de performance prévues.
Revêtements automobiles
Dans les revêtements automobiles, le terme promoteur d'adhérence désigne le primaire (typiquement une polyoléfine chlorée ou d'autres polyoléfines modifiées), qui facilite l'adhérence de la couche de peinture suivante sur le plastique. En règle générale, les promoteurs d'adhérence sont appliqués pour obtenir une épaisseur de film sec de 0,3 à 0,5 mil (7,5 à 12,5 µm). L'épaisseur du promoteur d'adhérence étant inférieure à l'épaisseur de couche individuelle recommandée de 1 mil (25 µm), il peut être difficile pour une jauge à ultrasons de le distinguer des couches suivantes.
Les primaires comblent les petites imperfections issues du processus de moulage et peuvent fournir une couche conductrice facilitant l'application électrostatique des couches de revêtement suivantes. Le primaire protège également le substrat contre les rayons UV du soleil potentiellement destructeurs, tout en offrant une résistance aux produits chimiques (essence) et à l'humidité. Souvent, les primaires sont formulés avec des codes couleur pour permettre une épaisseur minimale de la couche de fond et atténuer l'impact des impacts de gravillons.
La couche de base est la couche de revêtement qui confère l'essentiel de la couleur, des performances physiques et des effets esthétiques. Les couches de base résistantes à la décoloration intègrent souvent des pigments d'apparence spéciale, tels que la finition métallisée courante dans les revêtements automobiles. Les couches de base peuvent être appliquées en une seule ou en plusieurs couches. Selon la méthode d'application, il peut être difficile pour une jauge à ultrasons de distinguer plusieurs couches de base entre elles.
Les vernis de protection résistants constituent les interfaces de protection contre les agressions environnementales telles que la corrosion chimique, les déjections d'oiseaux, les rayures en stationnement de lavage et les impacts de gravillons. Bien que les vernis soient utilisés en association avec la couche de base pour former la finition finale, ils créent sur le plan acoustique une interface significative entre les couches de revêtement, ce qui permet de les distinguer des couches appliquées précédemment.
Le revêtement automobile étant l'un des processus les plus coûteux de l'assemblage des véhicules, les fabricants et les assembleurs recherchent constamment des améliorations technologiques. L'une de ces méthodes d'application, dite « mouillé sur mouillé », consiste à appliquer des revêtements en phase aqueuse directement les uns sur les autres sans laisser sécher les couches précédentes. Ces méthodes réduisent au minimum la consommation d'énergie, de peinture et les besoins de réusinage, sans sacrifier la qualité de l'aspect final. Malheureusement, l'application de revêtements par la méthode « mouillé sur mouillé » a tendance à provoquer un effet de « couche de transition » (fusion des couches individuelles). L'absence de limites acoustiques nettes réduit la capacité d'un instrument à ultrasons à mesurer l'épaisseur de chaque couche.
Fabricants et applicateurs ont longtemps cru qu'il n'existait aucun moyen simple et fiable de mesurer de manière non destructive des revêtements sur des substrats en plastique. Leur solution courante consistait à placer des coupons métalliques (en acier ou en aluminium) 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 courants de Foucault). Cette solution à forte intensité de 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 plastique concernée. Une solution par ultrasons permet à l'utilisateur de mesurer l'épaisseur totale du revêtement sur la pièce réelle. Selon la jauge à ultrasons utilisée et le processus d'application du revêtement, un avantage supplémentaire réside dans la capacité d'identifier plusieurs couches distinctes.
Le mesurage ultrasonore de l'épaisseur de revêtement est désormais une méthode d'essai reconnue et fiable 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 organismes nationaux de normalisation.
Il est désormais possible d'effectuer des mesurages d'épaisseur rapides et non destructifs sur des matériaux qui nécessitaient auparavant des essais destructifs ou des analyses en laboratoire. Cette nouvelle technologie améliore la régularité et le débit dans la salle de finition. Les réductions de coûts potentielles comprennent :
Aujourd'hui, ces instruments sont simples à utiliser, abordables et fiables.
Ces dernières années, l'utilisation des plastiques s'est développée rapidement. Si l'industrie automobile a incontestablement montré la voie, d'autres secteurs font également une large place aux matières plastiques. Selon la Society of the Plastics Industry, la fabrication de produits en plastique divers (qui représente la majeure partie de l'industrie de transformation des plastiques) constitue la quatrième industrie manufacturière aux États-Unis. Seuls les véhicules à moteur et équipements, le raffinage du pétrole ainsi que les composants et accessoires électroniques la devancent. Bien que les plastiques soient souvent teintés directement lors du processus de fabrication, de nombreuses pièces en plastique doivent être peintes pour améliorer leur aspect, obtenir une correspondance des couleurs avec d'autres pièces, accroître la stabilité de la surface plastique ou produire un effet spécial recherché.
Le marché mondial des peintures automobiles s'élevait à 6,6 milliards de dollars en 2001, selon le cabinet de conseil PG Phillips & Associates. Une part croissante de ce marché concerne le revêtement des plastiques utilisés pour les pare-chocs, les panneaux extérieurs et les enjoliveurs décoratifs. Les applicateurs de revêtements et les assembleurs de l'industrie automobile, hautement concurrentielle, doivent respecter des critères esthétiques et de longévité stricts. La peinture étant le processus le plus coûteux de la fabrication automobile, il existe une contradiction entre la nécessité de minimiser le temps, les matériaux et les retouches et celle de satisfaire aux exigences des technologies améliorant les performances et de la conformité environnementale. Une méthode de mesurage efficace est donc requise pour détecter et corriger avec précision et fiabilité les problèmes d'application le plus tôt possible dans le processus de revêtement.
Gel de couplage
Le gel de couplage est utilisé pour propager une vibration ultrasonique de la sonde vers le revêtement. L'eau constitue un bon agent de couplage pour les revêtements lisses. Utilisez le gel de glycol fourni pour les revêtements plus rugueux. Bien qu'il soit peu probable que le gel de couplage endommage la finition ou laisse de tache sur la surface, nous vous suggérons de tester la surface en l'appliquant sur un échantillon. Si l'essai révèle l'apparition d'une tache, une petite quantité d'eau peut être utilisée à la place du gel de couplage. Consultez la fiche de données de sécurité disponible sur notre site Web et votre fournisseur de revêtements si vous suspectez que le gel de couplage risque d'endommager le revêtement. D'autres liquides, tels que du savon liquide, peuvent également être utilisés.
Mode mémoire
Les modèles PosiTector 200 Standard peuvent enregistrer 250 mesures. Les modèles PosiTector 200 Advanced peuvent stocker 100 000 mesures réparties dans un maximum de 1 000 lots, à des fins d'analyse statistique à l'écran, d'impression sur une imprimante sans fil Bluetooth en option, ou de téléchargement vers un ordinateur personnel à l'aide du câble USB fourni et de l'une des solutions PosiSoft.
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