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详解近红外水分和涂层测试仪的原理及应用

详解近红外水分和涂层测试仪的原理及应用

 

近红外水分和涂层测试仪的应用

 

      美国Sensortech 的近红外(NIR)测试仪被广泛应用于胶粘涂层的测试和控制。仪器对水分和涂层厚度的测试特点是精准,可靠,快速和非破坏性,是理想的实时在线测试方式,仪器可以监测出产品是否超出标准,从而减少不及格产品的浪费,提高产品质量,减少原材料的消耗,增加产量。

      测试仪可以测试各种底材的水分和胶粘涂层厚度,包括:标准纸,牛皮纸,离型纸和塑料薄膜。精度取决于不同的应用,实验室和取样的技术,但通常优于±0.2% 水分和0.1gsm涂层克重(厚度),仪器可以安装在固定的位置或扫描架上。

测试原理

     大多数物质都由于成分的不同而有不同的NIR吸收峰,这样一来就可以选择合适的波长测试不同的物质。 

 

      仪器只可以测试有特别吸收峰的物质,瓷粉和增白剂不吸收红外线,没有特别的吸收峰,所以不适用近红外技术。

Sensortech测试仪

      Sensortech测试仪是通过固定近红外波长测试不同产品水分或者胶黏涂布量的近红外分析仪器,是一体化仪器,所有组件均置于仪器内,根据波长的不同可以测试多种成分(例如水胶和油胶的涂层厚度)。

     水分子的O-H键在几个特定的波长吸收近红外线辐射。Sensortech测试仪内旋转的滤光盘上三个滤光片产生这些吸收波长和不吸收波长,交替地从产品表面反射到内部光学组件,由光信号转换成的电子脉冲经过一个比率算法计算出正比例的水分含量,这个含量再经零位和跨度的校正变成直接的水分含量。特别设计的滤光反射信号算法,消除了光学部件老化和不同的物料反射特性引起的偏差。 

 

Sensortech涂层厚度测试仪的主要性能

  1、Sensortech涂层厚度测试在胶粘制品生产过程中非常重要,它可以在线测试水胶、油胶、热熔胶的厚度(范围:最小0.1-1gr/㎡最大0-200gr/㎡)。

  2、Sensortech涂层厚度测试仪通过扫描架直接安装在涂布头的上方,可以精确的检测涂胶厚度是否超出标准、均匀,减少不及格产品的浪费,提高产品质量,减少原材料的消耗,并且可以大大提高生产效率,增加产量。而且避免了半成品的取样检测环节,减少了断头。

  3、经过计算,我们的客户在使用Sensortech涂层测试仪后,涂胶成本基本上都有了近10%的降低,有的甚至达到了15%,从而给涂布产品生产企业的资金和人力成本带来了大幅降低,最终为贵厂带来可观经济效益。 

 

仪器组件

       Sensortech测试仪一体化地置于铝铸箱体内,内置有:

1光源:石英卤素灯降压使用,产生近红外光源。

2滤光盘:几个近红外和可见光滤光片装置在转盘上,周边有定时用的缺口。

3滤光盘马达:精密的直流无刷马达。

4探测器:半导体制冷的PbS(硫化铅)探测器进行光电转换。

5电路:1)电源:90-260V输入的开关电源,提供仪器所需的直流电压。2)电路板:在一块电路板上包含了前置放大,探测器控制,中央处理系统,模拟和串行通信等电路。3)显示,5吋或7吋触摸屏显示,带有设置,标定,和测试等功能

标定

     所有Sensortech测试仪均需要标定。测试范围内的样品通过Sensortech测试仪检测值和实验室测试值进行标定,对比和线性回归分析可以得到仪器新的标定参数,从而仪器的显示即为真实值。标定结果可以保持稳定一年。

     因为Sensortech测试仪需要用实验室的结果进行标定,所以精度受实验室精度的限制,无论仪器的精度有多高,都不可能精确过实验室。如果实验室的技术是不准确的,仪器的测试也会不准确。在许多水分和涂层测试的例子中,Sensortech测试仪比实验室的原理具有更高稳定度和重复性,因此可能更精确。

     近红外测试是基于近红外光的反射,任何样品反射特性的变化,例如颜色,透明度,或表面纤维构造,都潜在对近红外检测仪标定有影响。因此不同反射特性的产品需要不同的标定,但这对于Sensortech测试仪并非问题,因为Sensortech测试仪应用了光学补偿等多种技术去消除这些影响,而且可以存储很多的标定参数。

 

涂层种类

通常有3种涂层:

1. 水性涂层:溶液的浓度在10%-60%之间

2. 油性涂层:溶剂为有机物溶液,和水性涂层应用相似,但要注意有一定的危险品成分

3. 挤出和热溶胶涂层:涂在底材上是熔溶物,涂布头的种类有加热压模, 加热槽和浸槽。

测试方式:

        近红外水分和涂层测试仪测试方法有多种,通常能归类为湿测试和干测试。

     湿测试:测试位于涂布头附近,对于水涂层,测试的是涂层的含水量,对于油涂层,测    试的是涂层的溶剂的含量。对于湿测来说,涂层并非直接测试而是通过已知的浓度推算出来。

湿测试要考虑的几个问题:

1. 测试位置应该尽量靠近涂布头,以减少挥发的影响,特别是油性涂层,因为挥发比较快,所以测试跟对机器的涂布速度有关,当车速较慢时,挥发会更多,造成测试的误差。

2. 因为测试对象实际上溶剂,所以精度受浓度的影响,尽量保持溶液的浓度。

3. 油性溶剂包含有爆炸危险的成分,测试头要有适当的保护措施。

     干测试:测试位于水或其他溶剂已经被烘干的地方,是直接最后的涂层测试。这种测试只有涂层含有红外线吸收物才可以进行,这种涂层几乎都是含有有机物的C-H键。

干测试和湿测试的优缺点

湿测试-优点:

1. 控制速度较快,因为测试位置靠近涂布头,

2. 精度较高,因为溶液的水和溶剂含量通常较高,较少的涂层变化都能测试。

湿测试-缺点:

1. 需要保持溶液的浓度来保证测试的精度,批量之间少许的差异不会影响测试,但要求测试仪对每种不同的浓度做不同的标定;

2. 油性溶剂需要考虑测试头适合危险的环境,这样一来,测试头体积和成本都有所增加。

干测试-优点:

1. 实际的涂层量直接测试;

2.少受危险品的影响。

干测试-缺点:

1.涂层必须为红外线吸收物质;

2. 测试头安装在离涂布头较远的位置,对控制系统造成延迟。

各种应用说明

挤出和热溶胶:类似干测试,只不过没有测试的延迟。典型的应用包括衬纸或照相纸的聚乙烯涂层,衬纸或食品袋的腊涂层。

剩余水分:剩余水分在许多涂布过程是严格要求的,近红外的测试精度可以达到千分之一。近红外可以穿透大多数的涂层,因而测试的水分也包括了底材的水分,幸好大多数的应用并不要求分辨涂层和底材的水分。

金属底材的薄涂层:Sensortech近红外测试仪可以测试金属表面特别薄的涂层。其中两个例子是铝箔的力迦涂层,铝片的润滑油。然而,Sensortech近红外测试仪在这方面的测试是困难的,因为这些涂层的吸收很弱,需要特别设计的薄涂层测试头,应用中红外的波长,大约为3400nm,这样一来,吸收比近红外增大了10-100倍,在薄膜或涂层很薄并不规则的情况下,例如铝箔的哑光力迦涂层,仍然可以用近红外反射原理的测试,问题的解决需要用到大约58°角度的偏振光。

透明底材:例如塑料薄膜之类的透明底材对于近红外的测试是比较特别的,首先因为薄膜是透明的,反射非常弱,需要在另一面安装反射装置;其次,如果涂层和薄膜具有相似的化学成分,例如聚乙烯薄膜的丙烯酸涂层,近红外测试仪不能分辨涂层和底材,这样一来需要采用差分测试模式,即应用两个测试头,一个在涂布之前测试薄膜,另一个在涂布头之后,测试薄膜和涂层,涂层可以相减得出。不同厚度的薄的透明膜会对近红外测试造成影响,解决方法是装上反射装置。

共挤出薄膜:典型的应用包括尼龙/聚乙烯/PET/EVOH。

水分:正确安装并良好标定的测试仪通常可以达到+/-0.1%的精度。

克重:近红外可以测试一些薄膜或透明底材,例如塑料薄膜和轻质纸的克重,近红外技术受限于近红外光线必须穿透被测试物,因此厚纸和不透明薄膜的克重不能测试。

底材

     任何底材的水性涂层都很容易测试,铝箔和纸的油性涂层测试也没有问题。透明塑料或其他有机底材的油性涂层测试较为复杂,规则一致性好的底材对于测试做成的偏差可以用调零位的方法消除,不规则底材的测试可以用双测试头做成差分测试方式来解决,当然也可以仅用单测试头,但会引起偏差。

扫描系统

     对于多数的涂布宽度来说,测试的光斑是很小的,最好能够安装手动或自动的扫描系统,这样不但可以监测更大幅面的涂层,而且可以观察到横向的涂层变化从而调节涂布头的平衡。

典型的应用

纸底材

胶粘涂层:水性或油性,湿测或干测,精度为±0.15gm(0.09lb/rm)

胶粘涂层:热熔胶,干测,精度为±0.2gm/(0.12lb/rm)

粘土/乳胶涂层:湿测,精度为±0.2gm(0.12lb/rm),需要保持溶液的浓度

力迦涂层:湿测或干测,精度为±0.15gm(0.09lb/rm)

微胶囊涂层:湿测,精度为±0.2gm(0.12lb/rm),需要保持溶液的浓度

挤压塑料涂层:干测,精度为±0.1gm(0.06lb/rm)

塑料乳剂涂层:湿测或干测,精度为±0.2gm(0.12lb/rm)

蜡涂层:干测,精度为±0.2gm(0.12lb/rm)

薄膜底材

水性胶粘涂层:湿测或干测,干测可能受不同的薄膜影响,精度为±0.2gm(0.12lb/rm)

水性乳液涂层:湿测,精度为±0.15gm(0.09lb/rm)

金属底材

胶粘涂层:同纸底材,

瓷漆:由于瓷漆通常很少,需要定制特别的长波测试头

塑料涂层:干测,精度为±0.1gm(0.06lb/rm)

蜡涂层:干测,精度为±0.15gm(0.09lb/rm)

     杭州蓝普自动化科技有限公司是一家高科技型企业,主要致力于造纸、塑胶、涂布、无纺布、钢铁、人造板等行业的自动化,服务对象遍及全国。我公司的主导产品在线激光测厚系统、在线X射线测厚系统、在线红外检测系统以及代理的国外产品已在国内许多厂家得到了很好的运用。

     Laser1000在线激光测厚系统采用进口高精度传感器,广泛应用于钢带、人造板、人造革等行业,公司独有的检测技术使得在高粗糙度表面产品的检测有着独特的优势。

      PSD-500在线X射线测厚系统用来检测和控制纸张的定量,薄膜厚度和涂布层厚度。

      N6000在线红外检测系统采用美国Sensortech传感器,可用于检测水分、涂层厚度、薄膜厚度等。

      杭州蓝普自动化科技有限公司自行开发的克重和在线测厚软件具备以下功能:参数设置及修改;显示数据表生成;厚度趋势曲线显示(包括扫描厚度和定点厚度);当前数据(曲线)和历史数据(曲线)显示;扫描厚度、定点厚度(纵向扫描)、趋势图、分布图、历史曲线、多轮廓图等显示和存储、自动数据统计分析;厚度平均值、最大值、最小值、标准差等显示功能。

      杭州蓝普自动化科技有限公司拥有多名硕士、高级工程师,他们有多年在自动化领域工作多年,积累了丰富的经验,具有很强的系统设计、软件开发、现场安装调试能力。公司本着信誉第一、质量为本、真诚服务的方针,愿与社会各界携手合作,为各企业的自动化事业做出贡献。

 

N6000在线红外测试仪

  

系统简介:

     美国Sensortech公司N6000系列近红外在线红外测试仪,能够适应在不同的工业环境,高精确性,保证了客户的生产效率和产品质量。

工作原理:

      水以及特定物质(如塑料、胶黏剂、油脂中的特定成分)对一些特定波长的红外光表现出强烈的吸收特性,当用这些特定波长的红外光照射物料时,物料中所含的水(H-O)或其他特定的成分(C-H、N-H)就会吸收部分红外光的能量,含水或其他特定的成分越多吸收也越多,因此可测量反射光的减少量计算物料的水份或者材料的克重厚度。

 

产品优势:

高精准度

实时检测,实时显示检测数据

降低能源成本

减少废品,次品和不合格产品

提供产品质量

应用范围:

涂布量检测

内衬,纸张正反面、硅化纸上粘胶剂、聚合薄膜硅胶和聚乙烯涂层、纸张或织物上粘合剂、纸张上粘土乳胶、纸张或织物上PVA, PVC或PVDC(水基湿底)、......

薄膜厚度检测:

丙烯酸、醋酸乙烯酯(EVA)、离子键聚合物(如:杜邦沙林)、聚酰胺(尼龙, PA)、聚碳酸酯(PC)......

物料水分检测:

纸张、木纤维与刨花、烟草、麦片、肥皂粉、无纺布、化工原料......

 

 

技术参数:

测量成分:可以设置测量涂料厚度、蛋白质、含油量等

其他成分的其中一种或几种

水分范围及最高精度:0-95%  ±0.01%

酒精范围及最高精度:0-50%  ±0.01%

涂层范围及最高精度:0.01g/m² - 1000g/m²   ±0.1g/m²

脂肪/油范围及最高精度:0-50%  ±0.1%

(测量精度根据产品而定)

如有需要,可联系梁经理17816138399! 


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