Pourquoi les revêtements en bobines pré-peints se délaminent pendant le pliage et le formage

Revêtement en bobine et formage de métaux pré-peints

Les serpentins pré-peints, l'acier coloré, les panneaux d'appareils pré-revêtus et l'aluminium architectural sont tous revêtus avant de prendre leur forme finale. Le revêtement doit résister aux opérations de pliage, de profilage, d’emboutissage, de poinçonnage et d’assemblage qui appliquent des contraintes mécaniques importantes – et il doit le faire sans se fissurer, se délaminer ou perdre son adhésion au niveau de la zone déformée. L'adhérence vérifiée sur des panneaux à revêtement plat ne dit rien sur les performances d'un revêtement lorsque le substrat sur lequel il est collé est courbé dans un rayon de deux ou trois millimètres.

Les tests d'adhérence statique et l'adhésion de formation sont des propriétés différentes

Le revêtement appliqué sur la bobine pré-peinte réussit tous les tests d'adhérence standards sur écran plat (coupe transversale, courbure en T, impact et traction du ruban) dans des conditions où le substrat n'est pas déformé. Ces tests mesurent la liaison entre le revêtement et le substrat sans contrainte appliquée. Lors des opérations de formage, cette déformation peut atteindre 10 à 20 % d'allongement au rayon extérieur d'un coude prononcé, appliqué rapidement et parfois à des températures qui diffèrent de la température de durcissement d'origine du revêtement. On demande au revêtement de faire quelque chose pour lequel il n’a jamais été testé.

Les tests de pliage en T sur une bobine revêtue donnent un rayon de courbure minimum (exprimé en 0T, 1T, 2T — le nombre d'épaisseurs de bobine requise entre le mandrin de pliage et le panneau revêtu pour un pliage sans fissures). Il s'agit du test standard le plus proche des conditions de formage réelles, et les résultats de courbure en T doivent être évalués parallèlement à l'adhésion sur écran plat pour évaluer correctement les performances de formage du prélaquage en continu.

Que se passe-t-il au niveau du revêtement pendant le pliage

Rayonne extérieure : déformation de traction sur le film

Au rayon extérieur du virage, le substrat s'allonge. Le revêtement qui y est lié doit s'allonger de la même quantité – l'ampleur dépend de la rayonne de courbure, de l'épaisseur du substrat et de l'épaisseur du revêtement. Les virages serrés imposent des contraintes plus importantes que les courbes douces.

Rayonne intérieure : contrainte de compression

Au rayon intérieur, le revêtement est comprimé. Les modes de rupture en compression (froissement, flambage ou perte d'adhérence locale) diffèrent de la fissuration en traction et dépendent du module et de l'épaisseur du revêtement par rapport au substrat.

Concentration de contraintes intercouches

Dans les systèmes multicouches (couche de finition primaire), l'interface entre les couches est un point potentiel de concentration de contraintes. Si les deux couches ont des modules ou des propriétés d'allongement significativement différentes, l'interface est soumise à des contraintes de cisaillement pendant la flexion - un mode distinct du chargement de traction ou de compression de l'une ou de l'autre couche.

Effets du taux de déformation

Le formage à grande vitesse (poinçonnage, profilage à la vitesse de la ligne) applique une contrainte beaucoup plus rapide qu'un pliage prêté à la main. Le comportement viscoélastique des polymères signifie que l'efficacité du module et l'allongement à la rupture d'un revêtement dépendent de la vitesse : ce qui se plie sans se fissurer lentement peut se fissurer à une vitesse de déformation élevée.

Propriétés de formulation clés pour les performances de formage du revêtement en continu

Allongement du film à la rupture	La mesure principale est la mesure dans laquelle le revêtement peut s'allonger avant de se fracturer. Doit dépasser la contrainte maximale imposée au rayon extérieur de courbure pour la courbure la plus serrée de l'application
Équilibre de densité de réticulation	Les films surréticulés sont fragiles ; les films sous-réticulés peuvent avoir un allongement adéquat mais une durabilité et une résistance chimique insuffisante. La densité optimale varie selon la gravité de l'application
Qualité d'adhésion des intercalaires	Dans les systèmes apprêt-couche de finition, l'apprêt doit à la fois adhérer au métal et fournir une adhérence adéquate à la couche de finition. La défectuosité intercouche en flexion est courante lorsque les deux couches ont une flexibilité incompatible.
Sélection du système de résine	Les revêtements en bobines à base de polyester, de PVDF et de PU offrent différents profils d'allongement inhérents ; Les plastisols en PVC offrent un allongement très élevé mais avec des compromis en termes d'apparence et de performances différentes.
Température et profil de durcissement	La température maximale du métal (PMT) et le temps de séjour au quatre influencent tous deux la densité de réticulation finale et donc l'équilibre allongement-dureté du film durci.
Uniformité de l'épaisseur du film	Les zones localement minces ont une capacité d'allongement totale Inférieure : l'amincissement des bords sur le revêtement en bobine, ce qui est courant, signifie que les bords sont sujets de manière disproportionnée à une rupture de formation.

Foire aux questions

Quel résultat de courbure en T un revêtement en continu doit-il obtenir pour les applications de formage architectural standard ?

Les exigences varient selon l'application : les spécifications typiques du revêtement architectural en bobine doivent obligatoirement 0T ou 1T (fissures autorisées, aucune perte d'adhérence lors de la traction du ruban) pour les profils standard et 2T ou 3T pour les courbures plus filets ou les formages plus complexes. L'exigence spécifique en matière de pliage en T doit être confirmée par rapport aux spécifications de formage pour utilisation finale plutôt que de supposer qu'une seule norme s'applique.

La température du four de polymérisation affecte-t-elle les performances de formage ?

Oui, de manière significative : la température maximale du métal (PMT) et le temps de séjour dans l'ensemble déterminant la densité de réticulation. Le sous-durcissement laisse le film sous-développé en termes de dureté et d'allongement ; un durcissement excessif fragilise le film par réticulation excessive, notamment ainsi l'allongement. Le profil de séjour PMT optimal pour les performances de formage doit être établi pour le système de résine spécifique.

Pourquoi les performances de formation sont-elles parfois moins bonnes lors des journées les plus froides dans l'atelier de fabrication ?

Les revêtements polymères sont viscoélastiques : leur allongement efficace à la rupture diminue à mesure que la température baisse vers la température de transition vitreuse de la résine. Un revêtement qui se forme proprement à 20 °C peut se fissurer à 5 °C car la même vitesse de déformation impose ce qui est en réalité une déformation modifiée en fonction de la vitesse plus élevée sur le film plus rigide et plus froid. Le préchauffage du stock de bobines avant le formage est parfois utilisé pour atténuer les échecs du formage à froid.

Le même revêtement fonctionne-t-il de la même manière sur les bobines d’acier et d’aluminium ?

Pas indispensable. L'acier et l'aluminium ont eux-mêmes des propriétés d'allongement différentes, des coefficients de dilatation thermique différents et une chimie de surface d'adhésion différente. Un système de revêtement qualifié sur l'acier doit être réévalué sur l'aluminium avant de le spécifiquement pour les applications de bobines d'aluminium.

Clé à retenir

L'adhésion sur les panneaux plats ne prédit pas les performances de formage : les deux tests mesurant des propriétés fondamentalement différentes dans des conditions de charge fondamentalement différentes.

La flexion impose une contrainte de traction au niveau du rayon extérieur qui peut représenter un allongement de 10 à 20 % pour les courbures serrées – bien au-delà de ce que n'importe quel test d'adhérence sur écran plat s'applique
L'allongement du film à la rupture, l'équilibre de la densité de réticulation, l'adhésion intercouche et la sélection de la résine sont les principales variables de la formulation.
Les tests de flexion en T sont les tests standards les plus proches des conditions de formage réelles et doivent être utilisés parallèlement aux tests d'adhésion sur panneau plat pour l'évaluation du revêtement en continu.
La température, la vitesse de déformation et l'uniformité de l'épaisseur du film sur les bords influencent tous les résultats d'adhésion dans les conditions de production.

Vous rencontrez un délaminage, une fissuration ou une perte d'adhérence du revêtement lors du pliage, du profilage ou de l'emboutissage de bobines pré-peintes ou de panneaux pré-revêtus ? Notre équipe technique peut vous aider à évaluer les performances de formage au niveau de la formulation.