품질 코드 해결: 디지털 현미경 검사를 통한 광택 세라믹 결함 평가

저자 Francisco Nuñez - 2021년 9월 9일

세라믹 타일의 산업 제조 과정에서 표면 광택 또는 장식은 대개 다음 방법 중 하나를 사용하여 수행됩니다.

에어리스 광택: 타일 또는 플레이트의 통로에 수직 배치된 스프레이 건이 매우 높은 압력으로 노즐의 작은 구멍으로 광택제를 펌핑하여 매끄러운 에나멜 층을 만듭니다.

워터폴 코팅: 광택제가 기계를 통과할 때 부품 위로 커튼이나 폭포처럼 쏟아져 내립니다.

건식 프리트(그래닐라): 세라믹 에나멜이 여러 표준화된 작은 낱알 크기로 준비되어 다음 용도로 사용됩니다.

이전에 도포한 유기 용제형 접착제 건조
바인더와 혼합된 매질 내의 묽은 현탁액에 사용

실크스크린 인쇄(이 방법은 시간이 지나면서 점차 사용되지 않고 있음)

회전식 또는 레이저 에칭(그라비어 인쇄)

디지털 잉크젯 인쇄. 오늘날 선호되는 장식법.

세라믹 제조 산업에서 품질 관리 및 보증 문제

세라믹 제품이 소비자에게 전달되기 전에 품질 검사를 통해 해당 제품이 품질 요구 사항을 충족하는지 확인할 수 있습니다. 세라믹 제조 프로세스 전반에 걸쳐 제품에 결함이 생길 수 있는 몇 가지 지점이 있습니다.

(모래와 같이 일관되게 갈린) 점토 오염 등의 원자재 문제
압축 또는 압력 분포 불량으로 인한 압착 결함
습도 환경 변화로 인한 무광 타일의 건조 불균일
다음을 포함한 광택 문제:
- 기포가 표면을 파괴할 때 패임이나 핀홀링 결함을 생성하는, 에나멜 도포 중 생성되는 기포
- 기질 결합 문제: 균열 및 틈
- 광택 중 오염: 먼지 등
분사 결함
- 덜 구워진 에나멜/광택제: 불충분한 용융 단계로 인한 균열(광택 중 균열과 관련된 경우가 있음)
- 탈기 문제: 기본 구성요소의 점화 과정에서 생성되는 가스가 용융 광택제를 통과하여 타일 밖으로 빠져나와야 하는데 종종 이로 인해 기포가 갇히는 경우가 생김
- 점 착색이나 분해와 같은 결함을 일으키는 에나멜의 오염

생산 공정의 여러 단계에서 기포가 튀어, 미관상 결함(표면 파손 시)을 만들거나 불침투성의 부족으로 인해 균열이 생길 수 있습니다. 일반적으로 이러한 결함은 품질 관리 단계에서 식별되고, 그 제품은 불량품 더미로 보내집니다. 원인을 찾는 일이 항상 쉽지는 않지만, 문제가 재발하지 않게 시정 조치를 취할 수 있도록 결함의 원인을 파악하는 것이 중요합니다.

디지털 현미경과 기존 실체 현미경의 QC 비교

산업 현미경 검사는 광택 세라믹의 품질 관리에 사용되는 검사 방법입니다. 카메라와 추가 소프트웨어가 연결된 기존의 실체현미경 또는 현미경(전동식 및 최첨단 기능 탑재)은 세라믹 제조업체에 필요한 도구 대부분을 제공할 수 있습니다.

그러나 현미경 기술의 진보로 디지털 현미경을 사용하게 되면서 이미징 기능이 더욱 다채로워짐으로써 카메라나 자체 소프트웨어를 사용할 필요가 없게 되었습니다. 디지털 현미경은 품질 검사자가 적절한 결함 분석 및 평가를 위해 필요한 정보를 수집할 수 있도록 지원하는 여러 가지 기능을 제공합니다.

여러 가지 관측 방법 옵션

DSX1000 현미경과 같은 디지털 현미경은 일반적으로 다섯 가지 이상의 관측 방법을 제공하여, 검사자에게 결함을 철저히 평가할 수 있는 다양한 보기 옵션을 제공합니다.

암시야: 주변 입사 조명으로 인한 가장 흔한 현미경 검사 방법 중 하나입니다. 이 방법의 장점은 정확하게 색을 표현하는 것입니다. 일반적으로, 조명을 세분화하여 샘플에 그림자 효과 및 명암을 생성할 수 있습니다.

암시야 관측시 광택 샘플(왼쪽) 및 광 경로 다이어그램(오른쪽)

명시야: 동축 조명으로도 알려진 명시야 기법은 동일한 광 경로를 지나는 샘플의 입사광과 반사광으로 구성됩니다. 이 기법의 장점은 고대비 성능으로, 에나멜에서 공동 및 기공 핀홀을 구분합니다.

명시야 관측시 광택 샘플(왼쪽) 및 광 경로 다이어그램(오른쪽)

사선: 샘플에 광 경로의 50%만 조명을 비추는 동축 조명의 유형. 이로 인해 3D 효과가 발생하여 결함 및 구조를 개선합니다.

사선 관측시 광택 샘플(왼쪽 및 가운데) 및 광 경로(오른쪽)

혼합: 명시야 및 암시야 조명의 결합. 혼합 조명은 반짝이는 광택제에서 헐레이션을 줄이는 데 유용합니다.

혼합 관측시 광택 샘플(왼쪽) 및 광 경로 다이어그램(오른쪽)

편광: 일련의 편광판을 사용하여 샘플의 밝기를 증가시키거나 원치 않는 눈부심을 제거하는 기법.

편광 관측시 광택 샘플(왼쪽) 및 조명 경로(오른쪽)

고유한 "베스트 이미지" 기능 덕분에 DSX1000 현미경을 사용하면 필요한 관찰에 가장 적합한 관측 옵션을 쉽게 선택할 수 있습니다. 시스템에서는 각 조명 기법을 사용하는 샘플의 이미지가 표시되며, 사용자는 원하는 것을 클릭(또는 탭)하면 됩니다.

아래 비디오를 통해 작동 방식을 확인하세요.

상호보완적 이미지 획득 기법

사진촬영, 즉 2D 이미지 획득은 전통적으로 세라믹의 결함을 문서화하고 분석하는 데 사용되었습니다. 기존의 광학 시스템에서 일반적으로 디지털 카메라와 제어 소프트웨어를 현미경에 연결하는 작업이 수반됩니다. 그러나, 오늘날 디지털 현미경 시스템은 추가 장비 없이 고품질의 2D 및 3D 이미지를 획득할 수 있습니다.

2D 이미지를 보완하기 위해 DSX1000 현미경은 다른 유형의 이미지 획득 기법을 선택할 수 있게 해줍니다.

초점 재구성: 이 기법은 샘플의 초점만 나타나는 복합 2D 이미지를 생성합니다. 세라믹 광택제에서 다음과 같이 구멍이 캡처된 것은 다양한 초점면의 Z-스태킹 이미지로 인한 결과입니다. DSX1000 시스템의 전동식 초점 축은 초점을 재구성할 수 있는 기능을 제공하는 부분입니다.