Schichtdicke von Isolationslacken auf Elektroband ist eine Herausforderung

Elektroblechlacke tragen auch dazu bei, die Lebensdauer der erforderlichen Stanzwerkzeuge zu verlängern und bieten weitere wichtige Eigenschaften wie Schweißbarkeit oder Glühbeständigkeit. Die Dicke der Isolierschichten variiert zwischen 0,5 µm und 10 µm, abhängig von der speziellen Lackart und der Endanwendung. Sowohl die Dicke als auch die Homogenität der Isolierschichten sind entscheidende Qualitätsfaktoren für Elektrobleche.

Klassische Anwendung

Beta-Rückstreumethoden, die bisher zur Bestimmung der Schichtdicke verwendet wurden, werden bald die Grenze ihrer Verfügbarkeit erreichen. Es werden verschiedene Isotope für unterschiedliche Gewichtsbereiche verwendet. So kann z.B. Promethium, das für die Inline-Lackschichtdickenmessung bisher eingesetzt wurde, nur noch für einen sehr begrenzten Zeitraum (ca. 1 Jahr) auf dem Weltmarkt bezogen werden.

EMG SOLID® DFT – Messung mit laserinduzierter Fluoreszenzspektroskopie

EMG hat in den letzten Jahren die schon breit etablierten Technologien der EMG SOLID®-Systemfamilie zur Bestimmung von Ölschichten auf die Anwendung bei Elektroblechlacken erweitert. Zur Erinnerung: EMG SOLID® beruht auf zwei technologisch unterschiedlichen Messverfahren, die je nach Anwendungsbereich bevorzugt eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um ein infrarotspektroskopisches Verfahren, EMG SOLID® IR, und um ein Sensorsystem, welches auf laserinduzierter Fluoreszenz basiert, EMG SOLID® LIF. Umfangreiche Feldtests und Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass die EMG SOLID® LIF-Technologie in aller Regel die beste Lösung für die Schichtdickenbestimmung von Elektroblechlacken und dem isotopen-basierten Messverfahren ebenbürtig oder überlegen ist. Wichtig bei dieser Anwendung ist eine gleichzeitige Temperaturmessung der Bandoberfläche, bei Bedarf auch traversierend, da das Fluoreszenzverhalten einiger Lacke signifikant temperaturabhängig ist. Genau diesen Effekt kompensiert das System EMG SOLID® DFT für die erfolgreiche Anwendung bei der Produktion von Elektroblechen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Messmethode im Vergleich zur klassischen Beta-Rückstreuung liegt darin, dass es sich bei der LIF-Methode um eine direkte Messung mit nur einer Messstelle handelt und keine Vergleichsmessung mit zwei Messstellen (unbeschichtet und beschichtet).

Schlüssel zum Erfolg: Labormessungen und Kalibrierung

Zur Bestimmung der Schichtdicke und nicht nur des Flächengewichts, sind sorgfältige Labormessungen und darauf aufbauende Kalibrierkurven die ‚conditio sine qua non‘. EMG hat die eigene Laborausrüstung so erweitert, dass Probenmessungen auch für verschiedene Durchtrocknungsgrade mit überschaubarem Aufwand möglich sind. Zur Kalibrierung wird eine Referenzmethode nach DIN-Norm zur Bestimmung der Trockenschichtdicke in µm eingesetzt. Damit unterscheidet sich die Kalibrierung bei EMG von alternativ angewandten Verfahren, bei denen nur das Flächengewicht bestimmt wird und die Schichtdicke jeweils anwenderspezifisch über unterschiedlich ermittelte Umrechnungsfaktoren festgelegt wird.

Installation in der Linie

Aufgrund der geringen Abmessungen des EMG SOLID® LIF-Messkopfes, der sowohl zur Bestrahlung des Bandes mit UV-Laserlicht - als auch zur Detektion der induzierten Fluoreszenzstrahlung dient, ist eine Integration in bestehende oder neue Produktionslinien i.d.R. problemlos möglich. Da es sich hier zudem um einen Laser der Laserklasse 1 handelt, sind zudem keine besonderen Schutzmaßnahmen erforderlich. Die Messung erfolgt entweder kontinuierlich traversierend oder zum Beispiel in drei Spuren, je nach bevorzugtem Qualitätssicherungsverfahren des Anwenders. Der Messabstand zum Band beträgt 40 mm und der Messfleck hat einen Durchmesser von 8 mm. Der Kopf selbst ist nicht größer als eine Taschenlampe (180 mm lang und 35 mm im Durchmesser).

Fazit

Die Ergebnisse von Laboruntersuchungen und einer Reihe von ersten Produktionsanwendungen zeigen deutlich, dass der quantitative Nachweis der untersuchten Isolierlacke auf Elektroblech für Oberflächenmengen im g/m²-Bereich (Schichtdicke 0,5 µm...10 µm) mit dem EMG SOLID® LIF-System sehr gut möglich ist. Da mehr als 90 % der in den Standardproduktionsprozessen von Elektroblech verwendeten Isolierlacke untersucht wurden, entwickelt sich EMG SOLID® DFT zum strahlungsfreien und zukunftssicheren „Game Changer“ für die sichere Bestimmung von Trockenschichtdicken von Isolierlacken auf Elektroblechen.

Bildtext: Der EMG SOLID® DFT Messkopf (Traversierung Oberseite).

Quelle und Foto: EMG Automation GmbH