[發(fā)明專利]用于非接觸式檢測涂料涂層的干燥度的設(shè)備及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980130591.1
• 申請日: 2009-07-07
• 公開（公告）號: CN102112831A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅爾夫·本澤;麗貝卡·西韋特
• 申請（專利權(quán)）人: 空中客車運(yùn)營有限公司
• 主分類號: F26B25/22
• 分類號: F26B25/22;G01N22/00;G01N22/04;G01N33/32;C08J3/24;G01N21/35
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強(qiáng);武也平

本發(fā)明涉及一種用于非接觸式確定基材上的涂料涂層的干燥度的設(shè)備，尤其涉及用于非接觸式確定航空器的外殼上的涂料涂層的干燥度的設(shè)備。

為了滿足在客機(jī)設(shè)計(jì)中的色彩方面的日益變化的客戶需求，必須使用種類繁多的系統(tǒng)來噴涂航空器。涂料的干燥時間取決于多個參數(shù)。例如，所使用的涂料的類型、空氣溫度和噴涂室中的濕度都是重要的因素。此外，所使用的涂料的化學(xué)成分起到了重要的作用，因?yàn)楣袒瘯r間較大程度地取決于例如涂料是單一成分涂料還是多成分涂料，以及涂料是水溶性的還是溶劑型的。

當(dāng)前，涂料涂層的各種固化程度通常是通過手工機(jī)械測試來確定的。在這些測試中，帶有尖邊的測量件被推入到涂料涂層當(dāng)中。測量件進(jìn)入涂料涂層的凹陷程度越大，則涂料涂層的固化進(jìn)展地越小。這種確定方法的主要缺點(diǎn)在于，涂料涂層的完整性會被破壞。此外，這種確定方法無法自動化并且測量的不確定性較高。

當(dāng)前使用干燥單元，特別是紅外輻射器來干燥涂料，以便加速生產(chǎn)過程，這種干燥單元需要非常高的電能。為了使得噴涂航空器的處理時間最小并且優(yōu)化能耗，期望保持干燥單元的操作時間盡可能的短，并期望以作為涂料涂層的干燥度的函數(shù)方式控制干燥單元的操作時間。這是利用當(dāng)前使用的手工測量方法所不能實(shí)現(xiàn)的。

因此本發(fā)明的目的在于，制造一種能夠以自動的且非接觸的方式確定涂料涂層的干燥度、同時獲得高準(zhǔn)確度的設(shè)備。本發(fā)明的其他目的在于，提供一種實(shí)現(xiàn)干燥度的測量的方法。

首先，利用具有權(quán)利要求1的所述特征的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了這個目的。

由于該設(shè)備包括用于電磁輻射的至少一個發(fā)射器、至少一個接收器及測量裝置，由此第一次以非接觸的且定量的方式高準(zhǔn)確度地測量涂料涂層的干燥度。通過發(fā)射器將具有合適波長的電磁輻射照射到涂料涂層的表面上。由涂料涂層的表面反射(漫反射)的電磁輻射的強(qiáng)度通過接收器確定并被傳遞至測量單元，用于進(jìn)一步評估，并由此確定涂料涂層的當(dāng)前干燥度。利用具有1mm至1m之間的波長的微波輻射范圍內(nèi)的電磁輻射，或者可選地利用具有0.8μm至2.5μm之間的波長的近紅外輻射(NIR)范圍內(nèi)的電磁輻射來操作設(shè)備。

在各示例中，檢測在干燥處理過程中在涂料涂層中出現(xiàn)的物理-化學(xué)變化，這例如是各種溶劑(水或化學(xué)溶劑)的向外擴(kuò)散、聚合過程或者類似物。如果使用了微波輻射，則從適當(dāng)?shù)陌l(fā)射器向具有涂料涂層的基材照射微波。接收器產(chǎn)生由反射所激勵的測量信號。該測量信號包括由于在涂料涂層和基材中的吸收而造成的損失以及例如由于散射而造成的進(jìn)一步損失。如果在測量涂料的干燥的過程中發(fā)射器和接收器與涂料涂層之間的距離以及發(fā)射器的輻射強(qiáng)度維持恒定，則可假設(shè)由于散射造成的損失也不會改變并且由接收器接收到的微波的強(qiáng)度僅僅取決于涂料涂層中的吸收。特定波長的吸收取決于涂料的電容率(介電常數(shù))，而涂料的介電常數(shù)又與涂料的干燥度相關(guān)聯(lián)。由于存在介電常數(shù)和干燥之間的關(guān)系，通過測量吸收可確定各干燥度。然而，不必知曉微波輻射的絕對強(qiáng)度，因?yàn)樵诤愣ǖ妮敵鰪?qiáng)度以及也在恒定的環(huán)境條件下，通過確定微波輻射的測量曲線相對于時間的一階導(dǎo)數(shù)僅僅評估由接收器接收到的微波輻射相對于時間的變化。

然而，如果使用紅外輻射，則激勵涂料中的分子鍵振動。不同的分子鍵需要不同的能量(頻率，W＝h*f)，以使其被完全激勵。因此，在各示例中特定的分子鍵僅能由特定的頻率所激勵。由于激勵，輻射能被轉(zhuǎn)化為涂料中的動能(熱能)并由此被最終吸收。因此，在各示例中特定基團(tuán)的分子吸收特性波長。因此，為了通過近紅外范圍內(nèi)的電磁輻射監(jiān)控涂料的干燥特性，需要知曉在干燥處理的過程中變化的涂料中的化學(xué)鍵。這樣的一個例子是水，水在干燥處理過程中蒸發(fā)，特別是在水溶性涂料的示例中。測量曲線可以由測量被水分子典型地吸收的頻率和波長來確定，在該曲線中這些頻率的反射隨著時間而增大，直到其達(dá)到峰值。在其他基團(tuán)的分子的示例中，吸收也會隨著時間而增大，例如在多成分涂料固化過程中形成了新的基團(tuán)的分子時。然而，基于在各示例中所使用的特定涂料系統(tǒng)，始終存在這樣的頻率，在該頻率上在干燥處理的相關(guān)持續(xù)時間中可測量出反射相對于時間的變化。

另一方面，當(dāng)使用紅外輻射時，知曉絕對輻射強(qiáng)度是無關(guān)的，這是因?yàn)樵O(shè)備僅評估由反射測量相對于時間的趨勢產(chǎn)生的測量曲線的梯度。

改進(jìn)的這種設(shè)備提供了與控制和/或調(diào)節(jié)裝置相聯(lián)接的測量單元。

這意味著在該設(shè)備中可以自動地進(jìn)行整個測量及評估程序。此外，組合后的控制和/或調(diào)節(jié)裝置使得能夠自動地控制設(shè)備中的其他組的功能。