Por que os revestimentos de bobinas pré-pintadas delaminam durante a dobra e a conformação

Revestimento de bobinas e conformação de metal pré-pintado

Bobinas pré-pintadas, aço com revestimento colorido, painéis de artigos decorativos pré-revestidos e alumínio especial são todos revestidos antes de receberem sua forma final. O revestimento deve sobreviver a operações de flexão, perfilagem, estampagem profunda, puncionamento e montagem que aplicação de tensão mecânica significativa - e deve fazê-lo sem rachar, delaminar ou perder adesão na zona deformada. A adesão medida em painéis planos revestidos não diz nada sobre o desempenho de um revestimento quando o substrato ao qual está colado para dobrado em um raio de dois ou três milímetros.

Testes de adesão estática e adesão de formação são propriedades diferentes

O revestimento aplicado à bobina pré-pintada passa em todos os testes padrão de adesão de tela plana – corte transversal, dobra em T, impacto e tração de fita – sob condições em que o substrato não esteja sendo deformado. Esses testes medem a ligação entre o revestimento e o substrato com tensão aplicada zero. Nas operações de conformação, essa deformação pode atingir 10–20% de alongamento no raio externo de uma curva acentuada, aplicada rapidamente e às vezes em temperaturas diferentes da temperatura de cura original do revestimento. O revestimento está sendo solicitado a fazer algo para o que nunca foi testado.

O teste de curvatura em T em bobina revestida fornece um raio de curvatura mínimo (expresso como 0T, 1T, 2T — o número de espessuras de bobina simples entre o mandril de curvatura e o painel revestido para uma curvatura sem trincas). Este é o teste padrão mais próximo das condições reais de formação, e os resultados da curvatura em T devem ser avaliados juntamente com a adesão do plano do painel para avaliar especificamente o desempenho da formação do revestimento da bobina.

O que acontece no revestimento durante a flexão

Raio Externo: Tensão de Tração no Filme

No raio externo da curvatura, o substrato se alonga. O revestimento colado a ele deve se alongar na mesma proporção – a magnitude depende do raio de curvatura, da espessura do substrato e da espessura do revestimento. Curvas tensoras desativam que sejam maiores do que curvas suaves.

Raio Interno: Tensão Compressiva

No raio interno, o revestimento é comprimido. Os modos de falha por projeção - enrugamento, flambagem ou perda de adesão local - alterações de fissuração por tração e dependentes do módulo do revestimento e da espessura em relação ao substrato.

Concentração de tensão entre camadas

Em sistemas multicamadas (primer topcoat), a interface entre camadas é um ponto potencial de concentração de tensão. Se as duas camadas tiverem módulos ou propriedades de alongamento significativamente diferentes, a interface será tensionada em cisalhamento durante a flexão - um modo distinto da carga de alongamento ou alongamento da própria camada.

Efeitos da taxa de deformação

A conformação em alta velocidade – puncionamento e perfilagem na velocidade da linha – aplica tensão muito mais rapidamente do que a dobra manual lenta. O comportamento viscoelástico do polímero significa que o módulo eficaz e o alongamento na ruptura de um revestimento além dos táxons: o que se dobra sem rachar lentamente pode rachar em alta taxa de deformação.

Principais propriedades de formulação para desempenho de formação de revestimento de bobina

Alongamento do filme sem intervalo	A medida principal — quanto o revestimento pode ser alongado antes da fratura. Deve exceder a tensão máxima imposta no raio externo da curvatura para a curvatura mais apertada na aplicação
Equilíbrio de densidade de ligação cruzada	Os filmes reticulados são frágeis; Os filmes sub-reticulados podem ter alongamentos adequados, mas dureza e resistência química insuficientes. A densidade ideal varia de acordo com a severidade da formação da aplicação
Qualidade de adesão entre camadas	Em sistemas de primer-acabamento, o primer deve aderir ao metal e fornecer adesão adequada ao acabamento - a falha intercamada na flexão é comum quando as duas camadas flexíveis são incompatíveis
Seleção do Sistema de Resina	Os revestimentos de bobinas à base de poliéster, PVDF e PU oferecem diferentes perfis de alongamentos isolantes; Os plastisóis de PVC proporcionam um alongamento muito alto, mas com diferentes vantagens em termos de aparência e desempenho
Temperatura e perfil de cura	A temperatura máxima do metal (PMT) e o tempo de permanência no forno influenciam a densidade final da reticulação e, portanto, o equilíbrio alongamentos-duraza do filme curado
Uniformidade da espessura do filme	Zonas localmente finas têm menor capacidade de alongamento total – o afinamento das bordas no revestimento da bobina, o que é comum, significa que as bordas são desproporcionalmente propensas a falhas de formação

Perguntas frequentes

Qual resultado de curvatura em T um revestimento de bobina deve alcançar para aplicações de conformação arquitetônica padrão?

Os requisitos de variação de acordo com a – as especificações típicas de revestimento de bobinas arquitetônicas mudam 0T ou 1T (rachaduras permitidas, sem perda de adesão ao puxar a fita) para perfis padrão e 2T ou 3T para curvas mais acentuadas ou conformações mais complexas. O requisito específico de curvatura em T deve ser confirmado em relação à concepção de formação de uso final, em vez de assumir que um único padrão se aplica.

A temperatura do forno de cura afeta o desempenho da conformação?

Sim, significativamente – a temperatura máxima do metal (PMT) e o tempo de permanência do forno juntos determinam a densidade da reticulação. A subcura deixa o filme subdesenvolvido tanto em dureza quanto em alongamentos; a cura excessiva fragiliza o filme por meio de reticulação excessiva, alongamentos ou alongamentos. O perfil ideal de permanência do PMT para desempenho de conformação deve ser previsto para o sistema de resina específico.

Por que o desempenho da conformação às vezes é pior nos dias mais frios na fábrica?

Os revestimentos de polímero são viscoelásticos - seu alongamento eficaz na ruptura diminui à medida que a temperatura cai em direção à temperatura de transição vítrea da resina. Um revestimento que se forma de forma limpa a 20°C pode chegar a 5°C porque a mesma taxa de deformação exige que seja efetivamente uma deformação ajustada à taxa mais alta no filme mais rígido e mais frio. O pré-aquecimento do estoque de bobinas antes da conformação às vezes é usado para mitigar falhas na conformação em baixas temperaturas.

O mesmo revestimento funciona da mesma maneira em bobinas de aço e alumínio?

Não necessariamente. O aço e o alumínio possuem diferentes propriedades de alongamento, diferentes coeficientes de expansão térmica e diferentes produtos químicos de superfície de adesão. Um sistema de revestimento avançado para aço deve ser reavaliado para alumínio antes de ser especificado para aplicações em bobinas de alumínio.

Principal vantagem

A adesão em painéis planos não prevê o desempenho da conformação – os dois testes têm propriedades fundamentalmente diferentes sob condições de carga fundamentalmente diferentes.

A flexão exige uma tensão de tração no raio externo que pode ser de 10 a 20% de alongamentos para curvas apertadas – muito além do que qualquer teste de adesão de tela plana se aplica
O alongamento do filme na ruptura, o equilíbrio da densidade de reticulação, a adesão entre camadas e a seleção da resina são as principais variações da formulação
O teste de curvatura em T é o teste padrão mais próximo das condições reais de formação e deve ser usado junto com testes de adesão de tela plana para avaliação de revestimento de bobina
Temperatura, taxa de deformação e uniformidade da espessura do filme nas bordas influenciam os resultados de formação de adesão nas condições de produção

Experimentando delaminação de revestimento, rachaduras ou perda de adesão durante dobramento, perfilagem ou estampagem de bobinas pré-pintadas ou painéis pré-revestidos? Nossa equipe técnica pode ajudar a avaliar o desempenho da conformação no nível da formulação.