Wie wird das Flächengewicht gemessen?

Inhaltsübersicht

Beschichtungsgewichtsmessung mit Wirbelstrom | Terminologie | Einheiten | Techniken | Beschichtungsprozesse

Messen des Gewichts einer Beschichtung mittels Wirbelstrom

Das Gewicht von leitfähigen Beschichtungen wird häufig mit berührungslosen Wirbelstrom-Dünnschichtsensoren gemessen. Bei dieser Technik werden Wirbelströme in leitfähige Beschichtungen induziert, die mit einem elektromagnetischen Feld (EMF) reagieren, dass von EMF-Detektoren oder direkt von Wirbelstromsensoren gemessen wird. Das erhaltene Signal bezieht sich auf die Materialmenge, die wiederum mit dem Beschichtungsgewicht korreliert. Diese Methode ist eine Alternative zur "Cut-Out-Methode", da sie zerstörungsfrei ist und ohne Präparation der Probe Ergebnisse über das Gewicht des leitfähigen Materials liefert. Vorteile sind:

  • Berührungsfreier und berührender Modus
  • Hochgeschwindigkeitsmessung für die Produktivität der Industrie
  • Hohe Wiederholbarkeit und Genauigkeit
  • Sensor-Substrat-Abstand bis zu 45 mm
  • Tragbare Testoptionen
  • Kein Verschleiß

Terminologie für die gewichtsbezogene Film- und Materialbeschreibung

Je nach Beschichtungsprozess und Substrat werden in verschiedenen Branchen unterschiedliche Begriffe für die Beschreibung des Flächengewichts verwendet. Zu den Begriffen gehören:

  • Flächengewicht (syn. areal weight, area weight): In der Papier-, Faser- oder Stoffindustrie ist das Flächengewicht die Masse pro Flächeneinheit.
  • Flächengewicht oder Faserflächengewicht (auch als FAW bekannt): Wird häufig in der technischen Textilindustrie verwendet, um die Menge an Kohlenstoff- oder Glasfasermaterial auf gewebten und nicht gewebten Materialien zu beschreiben
  • Beschichtungsgewicht (syn. coating weight, deposition weight): Bei nass- und nasschemischen Abscheideverfahren bezeichnet das Beschichtungsgewicht die Menge der auf ein Substrat aufgebrachten Beschichtung für eine bestimmte Fläche.

Gewichtseinheiten

Auch wenn die Begriffe für das Flächengewicht unterschiedlich sind, beschreiben sie alle die Menge des zugegebenen Materials in Gewicht pro Fläche. Diese Art der Beschreibung hat eine lange Geschichte, da es Waagen schon seit vielen tausend Jahren gibt. Es ist ein physikalischer Größenwert, der in [Masse] [Länge]-2 angegeben wird. Die gängigsten Einheiten sind g/ m2 (Gramm pro Quadratmeter), kg/ m2 (Kilogramm pro Quadratmeter), oz/ ft2 (Unzen pro Quadratfuß) oder oz/ yd2 (Unzen pro Quadratyard).

Techniken der Gewichtsmessung

Die zerstörende "Cut-Out-Methode" wird branchenübergreifend eingesetzt. Hierbei werden Ausschnitte von z.B. 100 mm² Größe aus einer oder mehreren Positionen des zu messenden Materials entnommen. In einigen Fällen, in denen das Gewicht nur von einem bestimmten Teil des Materials bestimmt werden soll, wird eine Trennung durch chemische Prozesse oder Waschprozesse mit entsprechenden Vor- und Nachmessungen des Gewichts durchgeführt.

Zerstörungsfreie Methoden verwenden die Korrelation von Dicke und Gewicht durch absolute Dickenmessung, z. B. durch Laserstrahl-Triangulation oder konfokale Mikroskopie oder NIR-Absorption. Eine andere Technik umfasst auf Betastrahlung basierende Geräte, die hohe Investitionskosten (CAPEX) und ein gewisses Maß an Sicherheitsmaßnahmen erfordern. Welche Lösung am besten geeignet ist, hängt von den Materialeigenschaften (elektrische, optische und Röntgenabsorption) ab. Die Auswahl der Technologien wird in unserem Abschnitt zur Dickenmessung diskutiert.

Beschichtungsprozesse und Messpositionen

Beschichtungen werden je nach Anwendung und deren Anforderungen mit Vakuum-, atmosphärischen Plasma- und Nassverfahren aufgebracht. Insbesondere Nassprozesse, wie Schlitzdüse, Rakel oder Rakelmesser, Slurry- oder Spin-Coating erfordern die Überwachung des Flächengewichts oder des Schichtgewichts, um schließlich elektrische, ionische oder mechanische Leistungen zu erzielen. Die Prozesse laufen von Rolle zu Rolle (R2R) oder von Blatt zu Blatt (S2S). Zu den Subtraten gehören Papier, Gewebe und Vliese, Membranen, Polymere oder Kunststoffe, Glas und Metallplatten. Die Messung des Flächengewichts erfolgt nach oder zwischen den kritischen Fertigungsschritten. Zu den Prozessen können Beschichtung, Trocknung oder Kalandrierung gehören.

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