本发明专利技术涉及用于对基材（４）上施加的涂料涂层（５）的干燥度进行非接触式并由此导致的非破坏性测量基材涂料涂层的设备（１）。根据本发明专利技术，该设备包括用于电磁辐射的至少一个发射器（２）、用于检测向涂料涂层（５）照射的电磁辐射的吸收的至少一个接收器（７）、以及测量装置（８）。由发射器（７）测量出的原始测量值被处理，并且在测量装置（８）中显示由原始值计算出的涂料涂层（５）的干燥度。使用微波辐射或近红外范围内的红外辐射作为测量辐射，在这两个示例中以恒定波长λ对至少一个与时间相关的吸收Ａ（ｔ）进行测量。当获得预定的干燥度时通过控制及调节装置（９）自动地关闭由红外辐射器构成的干燥装置。通过测量干燥度，不依赖环境影响和变化的涂料成分而高度准确地实现关闭，这实现了非常好的再现性和高质量的涂敷结果。此外，本发明专利技术还涉及利用了近红外范围内的红外辐射或利用了微波、通过设备（１）确定涂料涂层（５）的干燥度的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于非接触式确定基材上的涂料涂层的干燥度的设备，尤其涉及 用于非接触式确定航空器的外壳上的涂料涂层的干燥度的设备。为了满足在客机设计中的色彩方面的日益变化的客户需求，必须使用种类繁多的 系统来喷涂航空器。涂料的干燥时间取决于多个参数。例如，所使用的涂料的类型、空气温 度和喷涂室中的湿度都是重要的因素。此外，所使用的涂料的化学成分起到了重要的作用， 因为固化时间较大程度地取决于例如涂料是单一成分涂料还是多成分涂料，以及涂料是水 溶性的还是溶剂型的。当前，涂料涂层的各种固化程度通常是通过手工机械测试来确定的。在这些测试 中，带有尖边的测量件被推入到涂料涂层当中。测量件进入涂料涂层的凹陷程度越大，则涂 料涂层的固化进展地越小。这种确定方法的主要缺点在于，涂料涂层的完整性会被破坏。此 外，这种确定方法无法自动化并且测量的不确定性较高。当前使用干燥单元，特别是红外辐射器来干燥涂料，以便加速生产过程，这种干燥 单元需要非常高的电能。为了使得喷涂航空器的处理时间最小并且优化能耗，期望保持干 燥单元的操作时间尽可能的短，并期望以作为涂料涂层的干燥度的函数方式控制干燥单元 的操作时间。这是利用当前使用的手工测量方法所不能实现的。因此本专利技术的目的在于，制造一种能够以自动的且非接触的方式确定涂料涂层的 干燥度、同时获得高准确度的设备。本专利技术的其他目的在于，提供一种实现干燥度的测量的 方法。首先，利用具有权利要求1的所述特征的设备实现了这个目的。由于该设备包括用于电磁辐射的至少一个发射器、至少一个接收器及测量装置， 由此第一次以非接触的且定量的方式高准确度地测量涂料涂层的干燥度。通过发射器将具 有合适波长的电磁辐射照射到涂料涂层的表面上。由涂料涂层的表面反射(漫反射)的电 磁辐射的强度通过接收器确定并被传递至测量单元，用于进一步评估，并由此确定涂料涂 层的当前干燥度。利用具有Imm至Im之间的波长的微波辐射范围内的电磁辐射，或者可选 地利用具有0. 8 μ m至2. 5 μ m之间的波长的近红外辐射(NIR)范围内的电磁辐射来操作设 备。在各示例中，检测在干燥处理过程中在涂料涂层中出现的物理-化学变化，这例 如是各种溶剂(水或化学溶剂)的向外扩散、聚合过程或者类似物。如果使用了微波辐射， 则从适当的发射器向具有涂料涂层的基材照射微波。接收器产生由反射所激励的测量信 号。该测量信号包括由于在涂料涂层和基材中的吸收而造成的损失以及例如由于散射而造 成的进一步损失。如果在测量涂料的干燥的过程中发射器和接收器与涂料涂层之间的距离 以及发射器的辐射强度维持恒定，则可假设由于散射造成的损失也不会改变并且由接收器 接收到的微波的强度仅仅取决于涂料涂层中的吸收。特定波长的吸收取决于涂料的电容率 (介电常数)，而涂料的介电常数又与涂料的干燥度相关联。由于存在介电常数和干燥之间 的关系，通过测量吸收可确定各干燥度。然而，不必知晓微波辐射的绝对强度，因为在恒定 的输出强度以及也在恒定的环境条件下，通过确定微波辐射的测量曲线相对于时间的一阶导数仅仅评估由接收器接收到的微波辐射相对于时间的变化。然而，如果使用红外辐射，则激励涂料中的分子键振动。不同的分子键需要不同的 能量(频率，W = h*f)，以使其被完全激励。因此，在各示例中特定的分子键仅能由特定的频 率所激励。由于激励，辐射能被转化为涂料中的动能(热能)并由此被最终吸收。因此，在 各示例中特定基团的分子吸收特性波长。因此，为了通过近红外范围内的电磁辐射监控涂 料的干燥特性，需要知晓在干燥处理的过程中变化的涂料中的化学键。这样的一个例子是 水，水在干燥处理过程中蒸发，特别是在水溶性涂料的示例中。测量曲线可以由测量被水分 子典型地吸收的频率和波长来确定，在该曲线中这些频率的反射随着时间而增大，直到其 达到峰值。在其他基团的分子的示例中，吸收也会随着时间而增大，例如在多成分涂料固化 过程中形成了新的基团的分子时。然而，基于在各示例中所使用的特定涂料系统，始终存在 这样的频率，在该频率上在干燥处理的相关持续时间中可测量出反射相对于时间的变化。另一方面，当使用红外辐射时，知晓绝对辐射强度是无关的，这是因为设备仅评估 由反射测量相对于时间的趋势产生的测量曲线的梯度。改进的这种设备提供了与控制和/或调节装置相联接的测量单元。这意味着在该设备中可以自动地进行整个测量及评估程序。此外，组合后的控制 和/或调节装置使得能够自动地控制设备中的其他组的功能。根据进一步的有利配置，还提供了至少一个干燥单元，特别地提供了至少一个电 红外辐射器，该干燥单元以所获得的涂料涂层的干燥度的函数的方式通过控制和/或调节 装置来控制，特别地，可在获得期望的干燥度时自动地关闭该干燥单元。以这种方式，可在完全自动化的喷涂装置的下游设置自动操作的干燥装置。根据本专利技术的其他配置，发射器所发射的电磁辐射是短波红外辐射。与利用微波的测量相比较，这可简化设备的构成。近红外辐射是由发射器优选地 在具有0. 8 μ m和2. 5 μ m之间的波长的光谱范围内照射，由接收器获取，并由测量装置测量 及评估，以便量化干燥度。在其他权利要求中还提出了设备的进一步的有利配置。此外，通过根据权利要求10或权利要求12所述的方法实现了本专利技术的目的，由 此，通过测量作为短波红外辐射(NIR)的波长的函数的漫反射或通过测量具有特定波长的 微波辐射的漫反射，在各示例中在最高达48h的整个干燥间隔内通过该设备确定干燥度。 作为测量装置中的存储容量的函数，单次吸收测量之间的时间间隔可在Is至10分钟的范 围内变化。利用该方法，第一次实现了以相对准确的、非接触式的并由此导致的非破坏性的 方式确定对基材施加的涂料涂层的固化程度，由此第一次实现了完全自动的喷涂及干燥系 统的整合。在附图中附图说明图1是示出了在以分钟为单位的所经过的干燥时间内涂料涂层的以百分比计的 干燥度的趋势曲线图；图2示出了利用微波范围内的电磁辐射的设备的示意性构成；图3示出了在利用近红外范围(OTR)内的电磁辐射的示例中的设备确定的测量曲 线；以及4图4示出了利用λ = 1480nm波长的吸收Α( λ，t)相对于时间的、根据图3的测 量曲线确定的趋势、以及出于该目的所数值计算出的近似曲线。图1中的曲线图首先示出了利用根据本专利技术的设备所确定的、作为示例给出的涂 料涂层的干燥处理相对于时间的趋势。在该曲线图的垂直y轴上以百分比示出了各示例中得到的干燥度，而在水平χ轴 上示出了以分钟为单位的已经经过的干燥时间。很明显，在时刻t2 = 100分钟时，即当梯度 S(即，时刻t之后的干燥曲线的导数)达到大约0.6(对应于35° )的值时，已经获得大约 80%的干燥度。因此，一旦测量曲线落入低于、=100分钟时的0.6的梯度S，则干燥持续 时间的进一步延长总体上不再是有利的。在航空器制造中使用的涂料系统的示例中， S ^ 0.3的值对于干燥处理的自动化控制已经是合适的终止标准。图2示出了用于确定对基材施加的涂料涂层的当前干燥度或固化度的设备的基 本构成。设备1包括在微波范围内以第一变量发射电磁辐射的发射器2。发射器2 —般包 括驱动电子器件(未示出)和与该驱动电子器件相连接并且适用于发射各种波本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于非接触式确定基材（４）上的涂料涂层（５）的干燥度的设备（１），特别是确定航空器的外壳上的涂料涂层（５）的干燥度，其中，所述设备（１）包括用于电磁辐射的至少一个发射器（２）、至少一个接收器（７）和测量装置（８），其中由所述至少一个发射器（２）发出的电磁辐射是微波辐射（３），其中能够通过确定在至少一种恒定波长（λ）的微波辐射（３）下微波辐射（３）的与时间相关的吸收（Ａ）来测量干燥度，并且其中利用所述测量装置（８）能确定吸收（Ａ）相对于时间的变化所得到的测量曲线的梯度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗尔夫·本泽，
申请(专利权)人：空中客车运营有限公司，
类型：发明
国别省市：DE
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