虹科分享|橡胶行业非接触无损检测技术——光热红外

橡胶（Rubber）是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶可分为天然橡胶与合成橡胶。天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，当这种橡胶树的表皮被割开时，就会流出乳白色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶，虽然性能与天然橡胶有差异，但其低成本、易制造的优势，使其在工业领域应用广泛。

橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它广泛应用在汽车、石油化工、采矿、电力、工程机械、建筑、铁路和轨道交通、冶金、纺织、家电、航空航天、国防军工、船舶及海洋工程等行业领域。随着我国国民经济发展进入快速发展轨道，主机装备行业国产化进程的加快，橡胶制品的市场需求也将稳步扩大。

汽车行业离不开各类橡胶配件，包括常见的汽车雨刮、车顶天窗及导轨、密封条等。由于橡胶制品在使用或存放时，外界的环境温度、灰尘、盐雾、雨水等因素都会严重影响多个汽车零部件的摩擦系数、安全性能、降噪及防磨损特性等。因此，生产厂家们需要在橡胶基材上喷涂润滑剂、聚氨酯、有机硅等涂层，从而赋予足够的保护和功能，有效提高零部件抗磨和降噪能力。延长使用寿命。而这些功能的实现，需要生产过程对涂层实现精准的厚度质量控制。

常规的橡胶涂层厚度检测方法包括接触式与破坏性的方法，以及放射性的射线测厚法。需要注意的是，接触式的测量方法不易于自动化检测，通常需要人工手持仪器进行测量，不能满足工业自动化的要求；破坏性的测厚方法则消耗了样品，造成人力与材料的浪费；射线测厚虽然是非接触式，但是其源的放射性会对操作人员造成伤害，并且测量的结果是基底与涂层的总厚度，对于涂层厚度的测量结果并不是那么直观。

因此，橡胶行业需要一种测厚技术，能够无损非接触式地测量涂层厚度，适配工业的高度自动化以及防爆安全区的要求，并且能够适配多种涂层种类与涂层状态，直接测量得到涂层的厚度。虹科针对橡胶行业的涂层测厚需求，提出了基于光热效应的PS涂层测厚仪。

基于光热原理的涂层测厚技术

光热涂层测量法是一种基于热波的非接触和非破坏性的油漆涂层厚度测定，其测量原理被称为光热效应。光热效应被发现至今已经有100多年的历史了，它指的是材料可以吸收光辐射并将其转化为热量的效果。

光热红外法的原理如下：

1. 利用调制后的激光/LED脉冲对涂层表层进行加热只是加热1°~2°(对涂层不会有任何伤害和影响)，然后产生的热量向涂层内部进行扩散。

2. 当到达涂层和基材的分界面时，热辐射会反射，从而被测量头中的传感器探测到。

3. 这个特征时间取决于涂层的散热效率，利用红外探测器探测红外热辐射（相移）的信号就可以获得涂层的厚度信息。

在设备中需要一个红外光源，比如激光或者LED，其次需要一个红外传感器进行探测，这些结构都可以集成到一个单体的测量探头中。

这种方法由于表征涂层厚度（或其他参数）的不是信号幅度而是信号相位，即辐射热波相对于激发光波的时间偏移，因此这种测量方式对测量距离或探测角度的变化不敏感。对于曲面、粗糙表面以及湿膜，光热红外测厚技术都可以实现精准的厚度测量，而不受涂层表面状态的影响。这也是光热红外测厚方法相较于其他非接触测厚方法的最大优势。

光热测厚法最适合测量多种基底上的有机涂层厚度，包括金属、塑料、橡胶以及多种复合材料基底。当然需要考虑激光红外光源对非金属基底的潜在损伤，而这一点通过使用LED红外光源可以简单解决。

橡胶行业涂层测厚技术

虹科基于光热测厚原理，提供应用于橡胶行业的涂层测厚方案——PS灯涂层测厚仪。

PS 灯涂层测厚仪采用 650nm 的 LED 光源，对眼睛安全，可以在没有大量保护措施的情况下操作，这允许零件的最大吞吐量。LED光源在测厚过程中能够避免对塑料、复合材料等基底的燃烧损伤，因此特别适用于塑料、复合材料基底的有机涂层测量，比如汽车行业中橡胶零部件的涂层检测。

在实际生产车间中，单体结构的PS灯涂层测厚仪能够通过定位支架简单安装在产线的各个位置，适合各类生产环境；抗干扰能力强，移动的橡胶制品不会影响厚度测量的结果，测厚仪不受震动、角度、距离的影响；对同样的基材和材料只要一次校准，校准信息可转移到别的设备上或别的测量位置，可自动储存测量数据。因此，对于橡胶生产车间的多种涂层，只需要提前做好校准，在检测时只需要选择对应涂层的校准数据，即可实现精准测厚，无需其他复杂的调制步骤或更换仪器。

虹科PS灯涂层测厚仪应用于橡胶行业实景

目前，橡胶行业的领头企业，比如海达、萨固密已经在工厂中使用虹科PS灯涂层测厚仪来测量各类橡胶制品，特别是橡胶密封件的涂层厚度。

现阶段，随着汽车行业的变革，橡胶行业发展的重点方向在于：挖掘适合新能源汽车用高弹性、低压变的橡胶密封材料及制品，满足新能源汽车防护等级要求以及耐电池电解液、防火阻燃等性能需求；研发减震降噪性能优越的减震降噪橡胶制品，满足燃油车及电动汽车不断提升的减震降噪需求，同时满足耐久性能需求。

虹科提供高精度与高稳定性的PS光热涂层测厚设备，为橡胶行业，特别是橡胶密封件与橡胶减震制品提供无损的涂层质量控制，保证橡胶制品的功能与质量。

审核编辑 黄宇