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涂料行业中的标准

涂层固化

在出于美观或功能方面的原因给一件制成品施加涂层时,关键步骤是涂层的固化。无论使用的是间歇式烘箱,还是连续式烘箱,都需要将产品及其涂层材料的温度升高到指定值,并将该温度保持一段时间。通常情况下,产品及其涂层需要在阈值温度下保持 25 至 35 分钟,以确保其在固化温度下可至少保持 20 分钟。

通常,涂料制造商会提供涂料发挥最佳性能所需的时间与温度规格。 固化不足或过度会导致许多质量问题,例如粘合性不足,抗冲击性不强,表面光洁度差等。对带涂层制品进行再加工耗时且麻烦,因此每次都应达到最佳状态,这一点至关重要。

温度监测

在涂料工业中,需要对温度进行监测这一点已经众所周知;但仅仅检查烘箱控制器设置还不够。安装在烘箱内的控制或监测热电偶会测量环境温度,但却不能很好地指示产品的温度。像一块平板这样结构简单、材质相同的产品在烘箱的顶部和底部、左侧和右侧的温度差异都很大,如果产品的横截面不同,或者由多种不同的材料制成,那么这种温度不均衡问题还会进一步加剧。

了解产品在各个关键位置的温度以及产品在烘箱控制器各种设置下的被加热情况是实现最佳固化状态的决定性因素。在产品加工过程中测量产品的温度,是确保在加工过程的各个阶段获取产品关键位置的温度信息的最佳方法。

在许多涂装车间,使用Datapaq XL2 或者EasyTrack 3 等温度监测系统来对烘箱进行日常温度监测已经成为了一种标准方法。大多数汽车制造厂每天都会使用 Datapaq XL2 等系统来确认是否完成固化程序,以确保最终产品具有最佳的涂料性能和质量。

每条涂装线的检测频率因用户而异,具体取决于产品的类型和涂层固化时间的容限范围;通常从每台烘箱每班次一次到每月一次。然而在某些情况下,在烘箱操作可能已经改变的情况下,将需要进行温度分析检测。下面列出了可能会发生的情况:

  • 生产一种新产品
  • 使用新涂料或更换涂料供应商
  • 执行烘箱日常清洁程序
  • 主生产线发生故障
  • 烘箱经过改装
  • 生产计划发生变化
  • “停机”时间超过四天

温度监测方式

温度监测可通过直接或者间接的方式完成。

直接监测

直接的方法是指对生产线产品进行测试,该产品是正常生产计划的一部分,因此将被涂漆并最终提供给客户。
在产品喷涂和部分生产过程中,热电偶将放置在进入固化炉前的产品上,以避免对最终产品表面的损伤;
被测的表面将被固定装置和配件覆盖,所以油漆的损坏不是很严重。

间接监测                        

间接的方法是指对一个模型产品的测试,该产品只被用于测试目的,并将热电偶永久地连接到其上。
当需要测试时,本产品安装在油漆线上,并直接通过烘箱运行。

这两种方法的优点和缺点总结如下:

直接监测

优势

劣势

无需存储仪器测试产品。

热电偶位置的变化将前后测量结构不一致

排除故障时,可轻松挪动热电偶的位置,以便对感兴趣的区域进行测量。

热电偶的固定操作增加了对未固化产品的操作,易造成产品表面受损

不会因为测试件脏污而造成工艺污染

 

在实际固化条件下测量温度。

 

 

间接测绘

优势

劣势

热电偶始终位于同一位置,以确保一致性。

需要为每种尺寸的产品提供一个测试件。

由于减少了对热电偶的移动操作,热电偶的使用寿命增长。

需要为测试件提供储存空间。

不熟练的操作员也可以进行热测绘操作。

需要考虑热电偶和测试件的成本。

热电偶放置

烘箱温度分析系统的关键部件是热电偶。正确选择和放置热电偶传感器对于保障所收集数据的准确性和一致性至关重要。热电偶的放置位置取决于被监测产品的类型和尺寸。通常,所选择的放置位置应能够测量产品上可能存在过度固化风险的区域(例如薄金属部分)或者可能存在固化不足风险的区域(许多部件连接在一起的厚结构组件或区域)。

热电偶传感器的选择取决于产品材料以及可用空间。直接进行测绘时,可以通过磁性装置或夹具固定热电偶,间接进行测绘时,可用螺钉固定在产品上或焊接在产品上。

磁性固定的一个例子是MicroMag,这是一款 Datapaq 针对汽车行业的测绘需求而专门设计的热电偶。该传感器小巧紧凑,可放置在最狭窄的凹槽中,从而可以轻松测量这些区域的温度。

一般的温度测绘通常会使用 6 至 8 个测量点。在新产品刚开始生产的早期,烘箱的设置和优化需要获得更详细的温度曲线信息。在这种情况下,可以使用具有多达 20 个热电偶输入的温度分析设备,例如Datapaq TP3 ; 在必要时,可以将多个数据记录器中的温度数据合并起来,从而生成包含超过 60 个热电偶数据的温度曲线。

准确记录热电偶的放置位置对于解释产品温度曲线至关重要。为了完成这项任务,Datapaq Oven Tracker Insight 软件不仅可以在汽车示意图上显示热电偶的放置位置,还可以添加一个包含详细的照片信息的热电偶库来显示确切的热电偶位置。

分析数据

为了确定加工工艺是否与涂料供应商制定的固化时间表相匹配,可以考虑使用各种分析工具。最简单的“时间-温度”计算便能够大致评判,目前对涂层进行的加热处理能否完成固化反应。

此外,还可以使用 Datapaq Value 指数和用于固化计算的烘烤图等更复杂的工具。Datapaq 值的计算基于 Arrhenius 方程,该方程描述了许多固化型反应后的一级动力学反应。该计算使用所有时间和温度的总和来生成固化指数值。如果该值为100,则表示该曲线完美匹配所需的固化时间表。高于 100,则表示过度固化,低于 100,则表示固化不足。

在烘箱设置和产品相同的情况下定期检测到的温度曲线是一种宝贵的资源,可以对其深入挖掘,以提供统计工艺控制分析所需的输入数据。可利用这些信息来预测预防性维护的要求,从而避免进行成本高昂的意外波动。

总结

尽管烘箱测温技术已经在涂料行业中应用了很多年,但从最初简陋的结构发展至今也走过了漫长的道路。Datapaq 的最新技术现已具有一系列功能,可使涂装车间工艺工程师或生产经理能够更准确、更高效地了解、控制和优化烘箱固化工艺。

 

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