Proč se předlakované coilcoatingy delaminují během ohýbání a tvarování

Coil Coating a předbarvené tváření kovů

Předem natřený svitek, barevně potažená ocel, předem potažené panely spotřebičů a architektonický hliník jsou všechny potaženy před tím, než se vytvarují do konečného tvaru. Povlak musí vydržet ohýbání, válcování, hluboké tažení, děrování a montážní operace, které vyvíjejí značné mechanické namáhání – a musí tak činit bez praskání, delaminace nebo ztráty adheze v deformované zóně. Přilnavost měřená na panelech s plochým povlakem neříká nic o tom, jak bude povlak fungovat, když je substrát, ke kterému je připojen, ohnut na poloměr dva nebo tři milimetry.

Testy statické přilnavosti a přilnavosti při tvarování jsou různé vlastnosti

Povlak aplikovaný na předem natřenou cívku vyhovuje všem standardním testům adheze plochého panelu – příčným řezem, T-ohybem, nárazem a tahem pásky – za podmínek, kdy nedochází k deformaci podkladu. Tyto testy měří vazbu mezi povlakem a substrátem při nulovém namáhání. Při tvářecích operacích může toto napětí dosáhnout 10–20 % prodloužení na vnějším poloměru ostrého ohybu, a to rychle a někdy při použití, které se liší od původní teploty vytvrzování povlaku. Povlak je požádán, aby udělal něco, na co nebyl nikdy testován.

Testování T-ohybu na svitku s povlakem poskytuje minimální poloměr ohybu (vyjádřený jako 0T, 1T, 2T – počet tlouštěk požadovaných svitků mezi ohybovým trnem a povlakovaným panelem pro ohýbání bez prasklin). Jedná se o nejbližší standardní test ke skutečným podmínkám tváře a výsledky ohybu ve tvaru T by měly být vyhodnoceny spolu s adhezí plochého panelu, aby se správně posoudil výkon při vytváření povlaku vinutí.

Co se děje na povlaku během ohýbání

Vnější poloměr: Tahové napětí na filmu

Na vnějším poloměru ohybu se substrát prodlužuje. Povlak na něj nalepený se musí prodloužit o stejnou hodnotu – velikost závisí na poloměru ohybu, tloušťce substrátu a tloušťce povlaku. Úzké ohyby způsobují větší napětí než jemné křivky.

Vnitřní poloměr: kompresní napětí

Na vnitřním poloměru je povlak stlačen. Způsoby porušení v tlaku – zvrásnění, vyboulení nebo lokální ztráta adheze – se liší od praskání v tahu a závisí na modulu a tloušťce povlaku vzhledem k podkladu.

Koncentrace mezivrstvového napětí

Ve vícevrstvých systémech (primer topcoat) je rozhraní mezi vrstvami potenciálního bodu koncentrace napětí. Pokud dvě vrstvy mají výrazně odlišné moduly nebo vlastnosti prodloužení, je rozhraní během ohybu namáháno ve smyku – režim odlišný od vlastního tahového nebo tlakového zatížení, které vrstvy.

Efektivní rychlost deformace

Vysokorychlostní tváření – děrování, válcování při rychlosti linky – působí namáhání mnohem rychleji než pomalé ruční ohýbání. Viskoelastické chování polymeru znamená, že efektivní modul povlaku a prodloužení při přetržení jsou závislé na rychlosti: co se ohýbá bez praskání pomalu, může praskat při vysoké rychlosti deformace.

Klíčové vlastnosti složení pro výkon při formování coil Coating

Film Elongation at Break	Primární měřítko — jak moc se může povlak protáhnout před prasknutím. Musí překročit maximální napětí působící na vnějším poloměru ohybu pro nejtěsnější ohyb v aplikaci
Vyvážení hustoty příčných vazeb	Příliš zesíťované filmy jsou křehké; nedostatečně zesíťované filmy mohou mít prodloužení, ale nedostatečnou tvrdost a chemickou odolnost. Optimální hustota se liší podle závažnosti aplikace
Kvalita přilnavosti mezivrstvy	V systému základního a vrchního nátěru se základní nátěr musí jak spojit s kovem, tak zajistit dostatečnou přilnavost k vrchnímu nátěru – selhání mezivrstvy při ohybu je běžné tam, kde mají dvě vrstvy nekompatibilní flexibilitu
Výběr systému pryskyřice	Polyesterové, PVDF a povlaky na bázi PU nabízejí různé vlastní profily prodloužení; PVC plastizoly poskytují velmi vysokou tažnost, ale s odlišným vzhledem a kompromisem ve výkonu
Teplota a profil vytvrzení	Špičková teplota kovu (PMT) a doba setrvání v peci ovlivňující konečnou hustotu zesítění a tím i přidat mezi prodloužením a tvrdostí vytvrzeného filmu
Rovnoměrnost tloušťky filmu	Lokálně tenké zóny mají menší celkovou kapacitu pro prodloužení – ztenčení hran na povlaku cívky, které je běžné, znamená, že hrany jsou neúměrně náchylné k selhání tváře

Často kladené otázky

Jakého výsledku ohybu ve tvaru T by měl dosáhnout povlaku na cívkách pro standardní aplikaci tvarování architektury?

Požadavky se liší podle aplikace – typické architektnické specifikace povlaku spirály 0T nebo 1Tpovoleno praskání, žádná ztráta adheze stahování pásek) pro standardní profily a 2T nebo 3T pro ostřejší ohyby nebo složitější tvarování. Konkrétní požadavek na T-ohyb by měl být potvrzen oproti specifikaci konečného použití, spíše než předpokládám, že se použije jediná norma.

Ovlivňuje teplota vytvrzovací pece výkon tváření?

Ano významně – špičková teplota kovu (PMT) a doba setrvání v pecci společně určují hustotu síťování. Nedostatečné vytvrzení zanechá film nedostatečně vyvinutou jak tvrdost, tak tažnost; nadměrné vytvrzení zkřehne filmu přílišným zesítěním, které se zvyšuje. Pro konkrétní pryskyřičný systém by měl být stanoven optimální profil setrvání PMT pro výkon tváře.

Proč je výkon tváření někdy horší v chladnějších dnech ve výrobně?

Polymerní povlaky jsou viskoelastické – jejich efektivní prodloužení při přetržení se snižuje, jak teplota klesá směrem k teplotě skelného přechodu pryskyřice. Povlak, který tvoří čistě při 20 °C, může prasknout při 5 °C, protože stejná rychlost deformace působí na tužší a studenější film to, který je ve skutečnosti vyšší namáhání přizpůsobené rychlosti. Předehřátí svitku před tvářením se někdy používá ke zmírnění selhání tváře za studena.

Funguje stejný povlak na ocelové a hliníkové spirály?

Ne nutně. Ocel a hliník mají samy o sobě různé vlastnosti pro prodloužení, různé koeficienty tepelné roztažnosti a různé chemické vlastnosti adhezního povrchu. Nátěrový systém kvalifikovaný pro ocel by měl být přehodnocen na hliníku před jeho specifikací pro aplikaci s hliníkovými cívkami.

Klíčové s sebou

Přilnavost na plochých panelech nepředpovídá tvarovací výkon – tyto dva testy měří zásadně odlišné vlastnosti při zásadně odlišných podmínkách zatížení.

Ohýbání namáhání v tahu na vnějším poloměru, které může být 10–20 % může prodloužení u úzkých ohybů – daleko nad rámec toho, co platí zkoušení přilnavosti plochého panelu
Prodloužení filmu při přetržení, rovnováha hustoty síťování, adheze mezi vrstvami a výběr pryskyřice jsou primárními proměnnými složeními
Testování ohybem ve tvaru T je nejbližší standardní test ke skutečnému stavu podmínky a měl by být použit vedle testů adheze na plochém panelu pro hodnocení povlaku cívky
Teplota, rychlost deformace a stejnoměrnost tloušťky filmu na okrajích ovlivňující výsledky formování přilnavosti ve výrobních podmínkách

Zažíváte delaminaci povlaku, praskání nebo ztrátu přilnavosti během ohýbání, válcování nebo lisování předem natřených svitků nebo předem potažených panelů? Náš technický tým může pomoci vyhodnotit výkon tváře na úrovni receptury.