Le processus de revêtement par poudre comprend trois étapes fondamentales : la préparation de la pièce ou le prétraitement, l’application de la poudre et le durcissement.
Procédés et équipements de préparation de la pièceModification
L’élimination de l’huile, de la saleté, des graisses de lubrification, des oxydes métalliques, de la calamine de soudage, etc. est essentielle avant le processus de revêtement par poudre. Il peut être effectué par une variété de méthodes chimiques et mécaniques. Le choix de la méthode dépend de la taille et du matériau de la pièce à revêtir, du type d’impuretés à éliminer et des performances requises pour le produit fini. Certains plastiques et composites sensibles à la chaleur ont de faibles tensions de surface et un traitement au plasma peut être nécessaire pour améliorer l’adhésion de la poudre.
Les prétraitements chimiques impliquent l’utilisation de phosphates ou de chromates en application par immersion ou par pulvérisation. Ils se déroulent souvent en plusieurs étapes et consistent en un dégraissage, un décapage, un désembouage, divers rinçages et la phosphatation ou la chromatation finale du substrat & nouvelle liaison chimique nanotechnologique. Le processus de prétraitement permet à la fois de nettoyer et d’améliorer la liaison de la poudre au métal. Des procédés supplémentaires ont récemment été mis au point, qui évitent l’utilisation de chromates, ceux-ci pouvant être toxiques pour l’environnement. Le titane-zirconium et les silanes offrent des performances similaires contre la corrosion et l’adhérence de la poudre.
Dans de nombreuses applications haut de gamme, la pièce est électrodéposée après le processus de prétraitement, et après l’application de la peinture en poudre. Cela s’est avéré particulièrement utile dans l’automobile et d’autres applications nécessitant des caractéristiques de performance haut de gamme.
Une autre méthode de préparation de la surface avant le revêtement est connue sous le nom de sablage abrasif ou sablage et grenaillage. Les médias de sablage et les abrasifs de sablage sont utilisés pour assurer la texturation et la préparation des surfaces, la gravure, la finition et le dégraissage des produits en bois, en plastique ou en verre. Les propriétés les plus importantes à prendre en compte sont la composition chimique et la densité ; la forme et la taille des particules ; et la résistance aux chocs.
L’agent de sablage en carbure de silicium est cassant, tranchant, et convient au meulage des métaux et des matériaux non métalliques à faible résistance à la traction. L’équipement de grenaillage en plastique utilise des abrasifs en plastique qui sont sensibles aux substrats tels que l’aluminium, mais qui conviennent toujours au décapage et à la finition de surface. La grenaille de sable utilise des cristaux de haute pureté à faible teneur en métaux. Le milieu de grenaillage à billes de verre contient des billes de verre de différentes tailles.
La grenaille d’acier moulé ou le grain d’acier est utilisé pour nettoyer et préparer la surface avant le revêtement. Le grenaillage permet de recycler le support et est respectueux de l’environnement. Cette méthode de préparation est très efficace sur les pièces en acier telles que les poutres en I, les cornières, les tuyaux, les tubes et les grandes pièces fabriquées.
Différentes applications de revêtement en poudre peuvent nécessiter d’autres méthodes de préparation telles que le sablage avant le revêtement. Le marché des consommateurs en ligne offre généralement des services de sablage de supports couplés à leurs services de revêtement à des coûts supplémentaires.
Un développement récent pour l’industrie du revêtement en poudre est l’utilisation du prétraitement au plasma pour les plastiques et les composites sensibles à la chaleur. Ces matériaux ont généralement des surfaces à faible énergie, sont hydrophobes et ont un faible degré de mouillabilité, ce qui a un impact négatif sur l’adhérence du revêtement. Le traitement au plasma nettoie physiquement, attaque et fournit des sites de liaison chimiquement actifs auxquels les revêtements peuvent s’ancrer. Le résultat est une surface hydrophile et mouillable, propice à l’écoulement et à l’adhésion des revêtements.
Procédés d’application de la poudreEdit
Exemple de pistolets de pulvérisation de revêtement en poudre
La façon la plus courante d’appliquer le revêtement en poudre sur des objets métalliques est de pulvériser la poudre à l’aide d’un pistolet électrostatique, ou pistolet corona. Le pistolet communique une charge négative à la poudre, qui est ensuite pulvérisée vers l’objet mis à la terre par une pulvérisation mécanique ou à air comprimé, puis accélérée vers la pièce par la puissante charge électrostatique. Il existe une grande variété de buses de pulvérisation pouvant être utilisées pour le revêtement électrostatique. Le type de buse utilisé dépend de la forme de la pièce à peindre et de la consistance de la peinture. L’objet est ensuite chauffé, et la poudre fond en un film uniforme, puis est refroidie pour former un revêtement dur. Il est également courant de chauffer d’abord le métal, puis de pulvériser la poudre sur le substrat chaud. Le préchauffage peut aider à obtenir une finition plus uniforme, mais il peut aussi créer d’autres problèmes, tels que des coulures causées par un excès de poudre. Voir l’article « Revêtements époxydes liés par fusion »
Un autre type de pistolet est appelé pistolet tribo, qui charge la poudre par friction (triboélectrique). Dans ce cas, la poudre capte une charge positive en frottant le long de la paroi d’un tube en téflon à l’intérieur du canon du pistolet. Ces particules de poudre chargées adhèrent alors au substrat mis à la terre. L’utilisation d’un pistolet tribo nécessite une formulation de poudre différente de celle des pistolets corona plus courants. Les pistolets tribo ne sont cependant pas soumis à certains des problèmes associés aux pistolets corona, tels que la rétro-ionisation et l’effet cage de Faraday.
La poudre peut également être appliquée à l’aide de disques électrostatiques spécifiquement adaptés.
Une autre méthode d’application du revêtement en poudre, nommée méthode du lit fluidisé, consiste à chauffer le substrat puis à le plonger dans un lit aéré et rempli de poudre. La poudre adhère et fond sur l’objet chaud. Un chauffage supplémentaire est généralement nécessaire pour finir de durcir le revêtement. Cette méthode est généralement utilisée lorsque l’épaisseur souhaitée du revêtement doit dépasser 300 micromètres. C’est ainsi que sont revêtus la plupart des casiers de lave-vaisselle.
Dépôt en lit fluidisé électrostatiqueModification
L’application en lit fluidisé électrostatique utilise la même technique de fluidisation que le procédé classique de trempage en lit fluidisé mais avec une profondeur de poudre beaucoup plus importante dans le lit. Un milieu de charge électrostatique est placé à l’intérieur du lit de sorte que le matériau en poudre se charge lorsque l’air de fluidisation le soulève. Les particules de poudre chargées se déplacent vers le haut et forment un nuage de poudre chargée au-dessus du lit fluidisé. Lorsqu’une pièce mise à la terre passe à travers le nuage chargé, les particules sont attirées à sa surface. Les pièces ne sont pas préchauffées comme c’est le cas pour le procédé conventionnel de trempage en lit fluidisé.
Le revêtement par brosse magnétique électrostatique (EMB)Edit
Méthode de revêtement pour les matériaux plats qui applique la poudre avec un rouleau, permettant des vitesses relativement élevées et une épaisseur de couche précise entre 5 et 100 micromètres. La base de ce procédé est la technologie conventionnelle des copieurs. Il est actuellement utilisé dans certaines applications de revêtement et semble prometteur pour le revêtement en poudre commercial sur des substrats plats (acier, aluminium, MDF, papier, carton) ainsi que dans des processus feuille à feuille et/ou rouleau à rouleau. Ce procédé peut potentiellement être intégré dans une ligne de revêtement existante.
CuringEdit
ThermosetEdit
Lorsqu’une poudre thermodurcissable est exposée à une température élevée, elle commence à fondre, s’écoule, puis réagit chimiquement pour former un polymère de poids moléculaire plus élevé dans une structure en réseau. Ce processus de réticulation, appelé réticulation , nécessite une certaine température pendant une certaine durée afin d’atteindre la réticulation complète et d’établir les propriétés complètes du film pour lesquelles le matériau a été conçu.
L’architecture de la résine polyester et le type d’agent de réticulation ont un impact majeur sur la réticulation.
Les poudres courantes (normalement les) durcissent à 200 °C (390 °F)/température de l’objet pendant 10 minutes, sur le marché européen et asiatique, un calendrier de durcissement de 180 °C (356 °F) pendant 10 minutes est la norme industrielle depuis des décennies, mais on s’oriente aujourd’hui vers un niveau de température de 160 °C (320 °F) au même temps de durcissement. Les systèmes hybrides avancés pour les applications intérieures sont établis pour durcir à un niveau de température de 125-130 °C (257-266 °F), de préférence pour les applications sur les panneaux de fibres de densité moyenne (MDF) ; les poudres durables pour l’extérieur avec de l’isocyanurate de triglycidyle (TGIC) comme durcisseur peuvent fonctionner à un niveau de température similaire, tandis que les systèmes sans TGIC avec des β-hydroxyalkylamides comme agents de durcissement sont limités à environ 160 °C (320 °F). 160 °C (320 °F).
L’approche à faible cuisson entraîne des économies d’énergie, en particulier dans les cas où le revêtement de pièces massives est une tâche de l’opération de revêtement. Le temps de séjour total au four ne doit être que de 18-19 min pour durcir complètement la poudre réactive à 180 °C (356 °F).
Un défi majeur pour tous les systèmes à faible cuisson est d’optimiser simultanément la réactivité, l’écoulement (aspect du film de poudre) et la stabilité au stockage. Les poudres à cuisson basse température ont tendance à avoir une stabilité de couleur moindre que leurs homologues à cuisson standard car elles contiennent des catalyseurs pour augmenter la cuisson accélérée. Les polyesters HAA ont tendance à surcuire le jaune plus que les polyesters TGIC.
Le calendrier de durcissement pourrait varier en fonction des spécifications du fabricant. L’application d’énergie au produit à polymériser peut être réalisée par des fours de polymérisation par convection, des fours de polymérisation par infrarouge, ou par un procédé de polymérisation au laser. Ce dernier démontre une réduction significative du temps de durcissement.
CureEdit UV
Les revêtements en poudre à durcissement par ultraviolets (UV) sont utilisés commercialement depuis les années 1990 et ont été initialement développés pour la finition des composants de meubles en panneaux de fibres de densité moyenne (MDF) sensibles à la chaleur. Cette technologie de revêtement nécessite moins d’énergie thermique et durcit beaucoup plus rapidement que les revêtements en poudre à séchage thermique. Les temps de séjour au four pour les revêtements en poudre durcissables par UV sont généralement de 1 à 2 minutes et la température du revêtement atteint 110-130°C. L’utilisation de systèmes de séchage par LED UV, qui sont très économes en énergie et ne génèrent pas d’énergie IR à partir de la tête de la lampe, rend le revêtement en poudre à séchage UV encore plus souhaitable pour la finition d’une variété de matériaux et d’assemblages sensibles à la chaleur. Un avantage supplémentaire pour les revêtements en poudre à séchage UV est que le cycle total du processus, de l’application au durcissement, est plus rapide que d’autres méthodes de revêtement.