Почему предварительно окрашенные рулонные покрытия расслаиваются во время изгиба и формования.

Нанесение рулонного покрытия и формовка предварительно окрашенного металла

Предварительно окрашенная рулонная сталь, окрашенная сталь, панели приборов с предварительно нанесенным покрытием и архитектурный алюминий покрываются покрытием до того, как им будет придана окончательная форма. Покрытие должно выдерживать операции изгиба, профилирования, глубокой вытяжки, штамповки и сборки, сопровождающиеся значительными механическими нагрузками, без растрескивания, отслоения или потери адгезии в деформированной зоне. Адгезия, измеренная на панелях с плоским покрытием, ничего не говорит о том, как покрытие будет вести себя, когда подложка, к которой оно приклеено, согнута до радиуса двух или трех миллиметров.

Статические испытания на адгезию и формовочная адгезия — это разные свойства

Покрытие, нанесенное на предварительно окрашенную катушку, проходит все стандартные испытания на адгезию плоских панелей — поперечный разрез, Т-образный изгиб, удар и натяжение ленты — в условиях, когда подложка не деформируется. В ходе этих испытаний измеряется связь между покрытием и подложкой при нулевой приложенной деформации. При формовке эта деформация может достигать 10–20% удлинения по внешнему радиусу острого изгиба, приложенного быстро, а иногда и при температурах, отличающихся от исходной температуры отверждения покрытия. От покрытия требуют выполнения того, на что оно никогда не проверялось.

Испытание Т-образного изгиба рулона с покрытием дает минимальный радиус изгиба (выраженный как 0T, 1T, 2T — количество толщин рулона, необходимое между оправкой для изгиба и панелью с покрытием для изгиба без трещин). Это стандартное испытание, наиболее близкое к реальным условиям формования, и результаты Т-образного изгиба следует оценивать наряду с адгезией плоских панелей, чтобы правильно оценить эффективность формования рулонного покрытия.

Что происходит с покрытием при изгибе

Внешний радиус: растяжение пленки

По внешнему радиусу изгиба подложка удлиняется. Приклеенное к нему покрытие должно удлиниться на такую же величину — величина зависит от радиуса изгиба, толщины подложки и толщины покрытия. Крутые повороты вызывают большую нагрузку, чем плавные повороты.

Внутренний радиус: напряжение сжатия

По внутреннему радиусу покрытие сжато. Виды разрушения при сжатии — образование складок, коробление или местная потеря адгезии — отличаются от растрескивания при растяжении и зависят от модуля и толщины покрытия по отношению к подложке.

Межслойная концентрация напряжений

В многослойных системах (грунтовка и верхний слой) граница между слоями является потенциальной точкой концентрации напряжений. Если два слоя имеют существенно разные модули или свойства удлинения, интерфейс подвергается сдвиговому напряжению во время изгиба - режим, отличный от собственной растягивающей или сжимающей нагрузки любого слоя.

Влияние скорости деформации

Высокоскоростная формовка — штамповка, прокатка на скорости линии — вызывает нагрузку гораздо быстрее, чем медленная гибка вручную. Вязкоупругое поведение полимера означает, что эффективный модуль покрытия и удлинение при разрыве зависят от скорости: то, что сгибается без образования трещин медленно, может треснуть при высокой скорости деформации.

Ключевые свойства рецептуры, определяющие эффективность формования рулонного покрытия

Удлинение пленки при разрыве	Основная мера — насколько покрытие может удлиниться до разрушения. Должна превышать максимальную деформацию, приложенную к внешнему радиусу изгиба для самого крутого изгиба в данном применении.
Баланс плотности сшивок	Сверхсшитые пленки хрупкие; недостаточно сшитые пленки могут иметь достаточное удлинение, но недостаточную твердость и химическую стойкость. Оптимальная плотность зависит от сложности нанесения
Качество межслойной адгезии	В системах грунтовка-покрытие грунтовка должна не только связываться с металлом, но и обеспечивать достаточную адгезию к верхнему покрытию — межслойное разрушение при изгибе является обычным явлением, когда два слоя обладают несовместимой гибкостью.
Выбор системы смолы	Рулонные покрытия на основе полиэстера, ПВДФ и ПУ имеют различные профили удлинения; Пластизоли ПВХ обеспечивают очень высокое удлинение, но имеют другой внешний вид и эксплуатационные характеристики.
Температура и профиль отверждения	Пиковая температура металла (PMT) и время пребывания в печи влияют на конечную плотность сшивок и, следовательно, на баланс удлинения и твердости отвержденной пленки.
Равномерность толщины пленки	Локально тонкие зоны имеют меньшую общую способность к удлинению — частое утончение кромок при рулонном покрытии означает, что кромки непропорционально склонны к разрушению при формовке.

Часто задаваемые вопросы

Какой результат Т-образного изгиба должен достигаться при использовании рулонного покрытия для стандартных применений в области архитектурной формовки?

Требования различаются в зависимости от применения: типичные спецификации архитектурного рулонного покрытия требуют 0T или 1T (допускается растрескивание, отсутствие потери адгезии при натяжении ленты) для стандартных профилей и 2T или 3T для более острых изгибов или более сложной формовки. Конкретные требования к Т-образному изгибу следует подтверждать в соответствии со спецификациями на формование для конечного использования, а не предполагать, что применяется единый стандарт.

Влияет ли температура печи отверждения на производительность формовки?

Да, очень важно: пиковая температура металла (ПМТ) и время пребывания в печи вместе определяют плотность сшивки. Недостаточное отверждение оставляет пленку недостаточно развитой как по твердости, так и по удлинению; чрезмерное отверждение делает пленку хрупкой из-за чрезмерного сшивания, уменьшая удлинение. Оптимальный профиль выдержки ПМТ для эффективности формования должен быть установлен для конкретной системы смолы.

Почему производительность формовки иногда ухудшается в холодные дни в производственном цехе?

Полимерные покрытия являются вязкоупругими — их эффективное удлинение при разрыве уменьшается по мере того, как температура падает до температуры стеклования смолы. Покрытие, которое формируется чисто при 20°C, может треснуть при 5°C, потому что та же скорость деформации приводит к более высокой деформации с поправкой на более жесткую и холодную пленку. Предварительный разогрев рулонной заготовки перед формованием иногда используется для предотвращения сбоев при формовке при холодной температуре.

Одинаково ли покрытие действует на стальные и алюминиевые рулоны?

Не обязательно. Сталь и алюминий сами по себе имеют разные свойства удлинения, разные коэффициенты теплового расширения и разный химический состав поверхности сцепления. Система покрытия, сертифицированная для стали, должна быть повторно проверена на алюминии, прежде чем использовать ее для применения в рулонах алюминия.

Ключевой вывод

Адгезия к плоским панелям не позволяет предсказать характеристики формования — эти два теста измеряют фундаментально разные свойства в принципиально разных условиях нагрузки.

При изгибе возникает растягивающая деформация по внешнему радиусу, удлинение которой при крутых изгибах может составлять 10–20 %, что намного превосходит то, что применяется при любом испытании на адгезию плоских панелей.
Удлинение пленки при разрыве, баланс плотности поперечных связей, межслойная адгезия и выбор смолы являются основными переменными состава.
Испытание на Т-образный изгиб является наиболее близким стандартным испытанием к реальным условиям формования, и его следует использовать наряду с испытаниями на адгезию на плоских панелях для оценки рулонного покрытия.
Температура, скорость деформации и однородность толщины пленки по краям влияют на результаты формования адгезии в производственных условиях.

Вы столкнулись с расслоением покрытия, растрескиванием или потерей адгезии во время изгиба, формовки или штамповки предварительно окрашенного рулона или панелей с предварительно нанесенным покрытием? Наша техническая команда может помочь оценить эффективность формования на уровне рецептуры.