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Morfologia da superfície da tinta

MORFOLOGIA DA SUPERFÍCIE DA PINTURA

MONITORAMENTO AUTOMATIZADO DA EVOLUÇÃO EM TEMPO REAL
USANDO O PERFILÔMETRO NANOVEA 3D

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUÇÃO

As propriedades protetoras e decorativas da tinta desempenham um papel significativo em uma variedade de indústrias, incluindo automotiva, naval, militar e de construção. Para obter as propriedades desejadas, como resistência à corrosão, proteção UV e resistência à abrasão, as fórmulas e arquiteturas de tintas são cuidadosamente analisadas, modificadas e otimizadas.

IMPORTÂNCIA DO PERFILÔMETRO 3D SEM CONTATO PARA ANÁLISE DE MORFOLOGIA DE SUPERFÍCIE DE TINTA DE SECAGEM

A tinta geralmente é aplicada na forma líquida e passa por um processo de secagem, que envolve a evaporação de solventes e a transformação da tinta líquida em um filme sólido. Durante o processo de secagem, a superfície pintada muda progressivamente de forma e textura. Diferentes acabamentos de superfície e texturas podem ser desenvolvidos usando aditivos para modificar a tensão superficial e as propriedades de fluxo da tinta. No entanto, em casos de receita de tinta mal formulada ou tratamento de superfície inadequado, podem ocorrer falhas indesejadas na superfície da tinta.

O monitoramento in situ preciso da morfologia da superfície da tinta durante o período de secagem pode fornecer informações diretas sobre o mecanismo de secagem. Além disso, a evolução em tempo real das morfologias da superfície é uma informação muito útil em diversas aplicações, como a impressão 3D. A NANOVEA Perfilômetros 3D sem contato medir a morfologia da superfície da tinta dos materiais sem tocar na amostra, evitando qualquer alteração de forma que possa ser causada por tecnologias de contato, como uma caneta deslizante.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o perfilômetro sem contato NANOVEA ST500, equipado com um sensor óptico de linha de alta velocidade, é usado para monitorar a morfologia da superfície da tinta durante seu período de secagem de 1 hora. Mostramos a capacidade do perfilômetro sem contato NANOVEA em fornecer medição de perfil 3D automatizada em tempo real de materiais com mudança de forma contínua.

NANOVEA

ST500

SAIBA MAIS

RESULTADOS & DISCUSSÃO

A tinta foi aplicada na superfície de uma folha de metal, seguida imediatamente por medições automatizadas da evolução da morfologia da tinta de secagem in situ usando o NANOVEA ST500 Non-Contact Profilometer equipado com um sensor de linha de alta velocidade. Uma macro foi programada para medir e registrar automaticamente a morfologia da superfície 3D em intervalos de tempo específicos: 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50 e 60 min. Este procedimento de verificação automatizado permite que os usuários executem tarefas de verificação automaticamente, executando procedimentos definidos em sequência, reduzindo significativamente o esforço, o tempo e os possíveis erros do usuário em comparação com o teste manual ou verificações repetidas. Essa automação prova ser extremamente útil para medições de longo prazo envolvendo várias varreduras em diferentes intervalos de tempo.

O sensor de linha óptica gera uma linha brilhante composta por 192 pontos, conforme mostrado na FIGURA 1. Esses 192 pontos de luz varrem a superfície da amostra simultaneamente, aumentando significativamente a velocidade de varredura. Isso garante que cada escaneamento 3D seja concluído rapidamente para evitar mudanças substanciais na superfície durante cada escaneamento individual.

FIGURA 1: Sensor óptico de linha escaneando a superfície da tinta que está secando.

A visualização em cores falsas, a visualização 3D e o perfil 2D da topografia da tinta de secagem em tempos representativos são mostrados na FIGURA 2, FIGURA 3 e FIGURA 4, respectivamente. A cor falsa nas imagens facilita a detecção de características que não são facilmente discerníveis. Diferentes cores representam variações de altura em diferentes áreas da superfície da amostra. A visualização 3D fornece uma ferramenta ideal para os usuários observarem a superfície pintada de diferentes ângulos. Durante os primeiros 30 minutos do teste, as cores falsas na superfície da tinta mudam gradualmente de tons mais quentes para tons mais frios, indicando uma diminuição progressiva da altura ao longo do tempo neste período. Esse processo fica mais lento, como mostra a leve mudança de cor ao comparar a tinta em 30 e 60 minutos.

Os valores médios da altura da amostra e da rugosidade Sa em função do tempo de secagem da tinta estão representados na FIGURA 5. A análise completa da rugosidade da tinta após 0, 30 e 60 minutos de secagem está listada na TABELA 1. Pode-se observar que a altura média da superfície da tinta diminui rapidamente de 471 para 329 µm nos primeiros 30 minutos de tempo de secagem. A textura da superfície se desenvolve ao mesmo tempo que o solvente vaporiza, levando a um aumento do valor de rugosidade Sa de 7,19 para 22,6 µm. O processo de secagem da tinta desacelera a partir daí, resultando em uma diminuição gradual da altura da amostra e do valor de Sa para 317 µm e 19,6 µm, respectivamente, em 60 min.

Este estudo destaca os recursos do perfilômetro sem contato 3D NANOVEA no monitoramento das alterações da superfície 3D da tinta que está secando em tempo real, fornecendo informações valiosas sobre o processo de secagem da tinta. Ao medir a morfologia da superfície sem tocar na amostra, o perfilômetro evita a introdução de alterações de forma na tinta não seca, o que pode ocorrer com tecnologias de contato como a caneta deslizante. Essa abordagem sem contato garante uma análise precisa e confiável da morfologia da superfície da tinta de secagem.

FIGURA 2: Evolução da morfologia da superfície da tinta de secagem em diferentes tempos.

FIGURA 3: Visualização 3D da evolução da superfície da tinta em diferentes tempos de secagem.

FIGURA 4: Perfil 2D na amostra de tinta após diferentes tempos de secagem.

FIGURA 5: Evolução da altura média da amostra e valor de rugosidade Sa em função do tempo de secagem da tinta.

ISO 25178

Tempo de secagem (min) 0 5 10 20 30 40 50 60
quadrados (µm) 7.91 9.4 10.8 20.9 22.6 20.6 19.9 19.6
SKU 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

quadrado – Altura da raiz quadrada média | sku- Curtose | Sp- Altura máxima do pico | Sv- Altura máxima do poço | Sz – Altura máxima | Sv- Altura média aritmética

TABELA 1: Rugosidade da pintura em diferentes tempos de secagem.

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos os recursos do perfilômetro sem contato 3D NANOVEA ST500 no monitoramento da evolução da morfologia da superfície da tinta durante o processo de secagem. O sensor óptico de linha de alta velocidade, gerando uma linha com 192 pontos de luz que examinam a superfície da amostra simultaneamente, tornou o estudo eficiente em termos de tempo, garantindo uma precisão incomparável.

A função macro do software de aquisição permite a programação de medições automatizadas da morfologia da superfície 3D in situ, tornando-o particularmente útil para medições de longo prazo envolvendo várias varreduras em intervalos de tempo específicos. Reduz significativamente o tempo, o esforço e o potencial de erros do usuário. As mudanças progressivas na morfologia da superfície são continuamente monitoradas e registradas em tempo real à medida que a tinta seca, fornecendo informações valiosas sobre o mecanismo de secagem da tinta.

Os dados mostrados aqui representam apenas uma fração dos cálculos disponíveis no software de análise. Os perfilômetros NANOVEA são capazes de medir praticamente qualquer superfície, seja ela transparente, escura, refletiva ou opaca.

 

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