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Morphologie de la surface de la peinture

MORPHOLOGIE DE LA SURFACE DE PEINTURE

SUIVI AUTOMATISÉ DE L'ÉVOLUTION EN TEMPS RÉEL
UTILISATION DU PROFILOMÈTRE 3D NANOVEA

Préparé par

DUANJIE LI, PhD

INTRODUCTION

Les propriétés protectrices et décoratives de la peinture jouent un rôle important dans une variété d'industries, y compris l'automobile, la marine, l'armée et la construction. Pour obtenir les propriétés souhaitées, telles que la résistance à la corrosion, la protection contre les UV et la résistance à l'abrasion, les formules et les architectures de peinture sont soigneusement analysées, modifiées et optimisées.

IMPORTANCE DU PROFILOMÈTRE 3D SANS CONTACT POUR L'ANALYSE DE LA MORPHOLOGIE DE LA SURFACE DE LA PEINTURE SÉCHANTE

La peinture est généralement appliquée sous forme liquide et subit un processus de séchage, qui implique l'évaporation des solvants et la transformation de la peinture liquide en un film solide. Au cours du processus de séchage, la surface de la peinture change progressivement de forme et de texture. Différentes finitions et textures de surface peuvent être développées en utilisant des additifs pour modifier la tension de surface et les propriétés d'écoulement de la peinture. Cependant, dans le cas d'une recette de peinture mal formulée ou d'un traitement de surface inapproprié, des défaillances indésirables de la surface de peinture peuvent se produire.

Une surveillance précise in situ de la morphologie de la surface de la peinture pendant la période de séchage peut fournir un aperçu direct du mécanisme de séchage. De plus, l’évolution en temps réel des morphologies de surface constitue une information très utile dans diverses applications, comme l’impression 3D. La NANOVÉA Profilomètres 3D sans contact mesurer la morphologie de la surface de la peinture des matériaux sans toucher l'échantillon, en évitant toute altération de forme qui pourrait être provoquée par des technologies de contact telles qu'un stylet coulissant.

OBJECTIF DE MESURE

Dans cette application, le profilomètre sans contact NANOVEA ST500, équipé d'un capteur optique de ligne à grande vitesse, est utilisé pour surveiller la morphologie de la surface de la peinture pendant sa période de séchage d'une heure. Nous présentons la capacité du profilomètre sans contact NANOVEA à fournir une mesure de profil 3D automatisée en temps réel des matériaux avec un changement de forme continu.

NANOVEA

ST500

EN SAVOIR PLUS

RÉSULTATS ET DISCUSSION

La peinture a été appliquée sur la surface d'une tôle, suivie immédiatement de mesures automatisées de l'évolution morphologique de la peinture en séchage in situ à l'aide du profilomètre sans contact NANOVEA ST500 équipé d'un capteur de ligne à grande vitesse. Une macro avait été programmée pour mesurer et enregistrer automatiquement la morphologie de la surface 3D à des intervalles de temps spécifiques : 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50 et 60 min. Cette procédure d'analyse automatisée permet aux utilisateurs d'effectuer automatiquement des tâches d'analyse en exécutant des procédures définies dans l'ordre, ce qui réduit considérablement les efforts, le temps et les éventuelles erreurs de l'utilisateur par rapport aux tests manuels ou aux analyses répétées. Cette automatisation s'avère extrêmement utile pour les mesures à long terme impliquant plusieurs balayages à différents intervalles de temps.

Le capteur de ligne optique génère une ligne lumineuse composée de 192 points, comme illustré à la FIGURE 1. Ces 192 points lumineux balayent simultanément la surface de l'échantillon, ce qui augmente considérablement la vitesse de balayage. Cela garantit que chaque scan 3D est terminé rapidement pour éviter des changements de surface substantiels lors de chaque scan individuel.

FIGURE 1: Capteur de ligne optique balayant la surface de la peinture en cours de séchage.

La vue en fausses couleurs, la vue 3D et le profil 2D de la topographie de la peinture de séchage à des moments représentatifs sont illustrés sur la FIGURE 2, la FIGURE 3 et la FIGURE 4, respectivement. La fausse couleur dans les images facilite la détection de caractéristiques qui ne sont pas facilement discernables. Différentes couleurs représentent les variations de hauteur sur différentes zones de la surface de l'échantillon. La vue 3D offre aux utilisateurs un outil idéal pour observer la surface de la peinture sous différents angles. Au cours des 30 premières minutes du test, les fausses couleurs sur la surface de la peinture passent progressivement de tons plus chauds à des tons plus froids, indiquant une diminution progressive de la hauteur au fil du temps au cours de cette période. Ce processus ralentit, comme le montre le léger changement de couleur lors de la comparaison de la peinture à 30 et 60 minutes.

La hauteur moyenne de l'échantillon et les valeurs de rugosité Sa en fonction du temps de séchage de la peinture sont tracées à la FIGURE 5. L'analyse complète de la rugosité de la peinture après 0, 30 et 60 min de temps de séchage est répertoriée dans le TABLEAU 1. On peut observer que la hauteur moyenne de la surface de la peinture diminue rapidement de 471 à 329 µm au cours des 30 premières minutes de temps de séchage. La texture de surface se développe en même temps que le solvant se vaporise, conduisant à une augmentation de la valeur de rugosité Sa de 7,19 à 22,6 µm. Le processus de séchage de la peinture ralentit par la suite, entraînant une diminution progressive de la hauteur de l'échantillon et de la valeur Sa à 317 µm et 19,6 µm, respectivement, à 60 min.

Cette étude met en évidence les capacités du profilomètre 3D sans contact NANOVEA à surveiller les changements de surface 3D de la peinture en cours de séchage en temps réel, fournissant des informations précieuses sur le processus de séchage de la peinture. En mesurant la morphologie de la surface sans toucher l'échantillon, le profilomètre évite d'introduire des altérations de forme dans la peinture non séchée, ce qui peut se produire avec des technologies de contact comme le stylet coulissant. Cette approche sans contact garantit une analyse précise et fiable de la morphologie de la surface de séchage de la peinture.

FIGURE 2 : Évolution de la morphologie de la surface de séchage de la peinture à différents moments.

FIGURE 3 : Vue 3D de l'évolution de la surface de la peinture à différents temps de séchage.

FIGURE 4 : Profil 2D sur l'échantillon de peinture après différents temps de séchage.

FIGURE 5 : Évolution de la hauteur moyenne de l'échantillon et de la valeur de rugosité Sa en fonction du temps de séchage de la peinture.

ISO 25178

Temps de séchage (min) 0 5 10 20 30 40 50 60
Carré (µm) 7.91 9.4 10.8 20.9 22.6 20.6 19.9 19.6
UGS 26.3 19.8 14.6 11.9 10.5 9.87 9.83 9.82
Sp (µm) 97.4 105 108 116 125 118 114 112
Sv (µm) 127 70.2 116 164 168 138 130 128
Sz (µm) 224 175 224 280 294 256 244 241
Sa (µm) 4.4 5.44 6.42 12.2 13.3 12.2 11.9 11.8

Carré – Hauteur racine carrée moyenne | UGS – Kurtosis | Sp- Hauteur maximale du pic | Sv- Hauteur maximale de la fosse | Sz- Hauteur maximale | Sv- Hauteur moyenne arithmétique

TABLEAU 1 : Rugosité de la peinture à différents temps de séchage.

CONCLUSION

Dans cette application, nous avons présenté les capacités du profilomètre 3D sans contact NANOVEA ST500 pour surveiller l'évolution de la morphologie de la surface de la peinture pendant le processus de séchage. Le capteur de ligne optique à grande vitesse, générant une ligne avec 192 points lumineux qui balayent simultanément la surface de l'échantillon, a rendu l'étude rapide tout en garantissant une précision inégalée.

La fonction macro du logiciel d'acquisition permet de programmer des mesures automatisées de la morphologie de surface 3D in situ, ce qui la rend particulièrement utile pour les mesures à long terme impliquant plusieurs balayages à des intervalles de temps cibles spécifiques. Cela réduit considérablement le temps, les efforts et le potentiel d'erreurs de l'utilisateur. Les changements progressifs de la morphologie de la surface sont surveillés en continu et enregistrés en temps réel au fur et à mesure que la peinture sèche, fournissant des informations précieuses sur le mécanisme de séchage de la peinture.

Les données présentées ici ne représentent qu'une fraction des calculs disponibles dans le logiciel d'analyse. Les profilomètres NANOVEA sont capables de mesurer pratiquement n'importe quelle surface, qu'elle soit transparente, sombre, réfléchissante ou opaque.

 

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