Introduction
Au cours des dernières décennies, la peinture en poudre est devenue une norme dans l'industrie. Surtout pour des matériaux comme le métal, la peinture en poudre est désormais le procédé de finition de surface optimal pour une grande variété d'articles, allant des appareils ménagers aux pièces industrielles et automobiles. Bien que la peinture en poudre ait principalement été utilisée pour le métal, elle peut également couvrir d'autres matériaux, notamment le plastique, la fibre de carbone et le MDF (panneau de fibres à densité moyenne).
La peinture en poudre applique une fine couche de poudre sèche, libre de flux, sur la surface. Le procédé consiste à appliquer une charge électrostatique, qui force les particules de poudre dans les pores microscopiques et les fissures du matériau. La poudre est ensuite fusionnée avec de la chaleur et de la pression, formant une couche uniforme sur le matériau de base.
Comparée à d'autres procédés de revêtement, la peinture en poudre est beaucoup plus propre. Elle ne produit aucun composés organiques volatils, réduisant ainsi considérablement le coût du contrôle de la pollution. Un autre avantage est que la peinture en poudre produit une couche beaucoup plus épaisse et plus ferme, par rapport à la peinture.
Processus étape par étape
Cela commence généralement par la phase de préparation. La surface du substrat est nettoyée, et ses impuretés sont éliminées par différentes méthodes. Selon le matériau du substrat, différentes méthodes peuvent être appliquées. Pour les matériaux sensibles à la chaleur comme le plastique, les avancées récentes dans le prétraitement par plasma ont permis à cette technique d'être largement adoptée.
La phase d'application consiste en le revêtement proprement dit. Ce processus nécessite généralement un pistolet de pulvérisation électrostatique. Lorsque la poudre est pulvérisée vers le substrat, la charge électrostatique l'accélère vers la pièce à traiter.
La dernière étape est la phase de cuisson ou de chauffage. L'exposition à la chaleur fait fondre la poudre en une couche uniforme, qui est ensuite refroidie pour former une couche de revêtement dure. Certains matériaux solides comme le fer sont généralement préchauffés avant le revêtement, ce qui aide à éviter certaines incohérences dans le revêtement ultérieur. La cuisson se fait généralement dans un four de cuisson, un équipement spécialisé capable d'atteindre des températures très élevées. Selon l'épaisseur et la forme du substrat, la température de cuisson peut varier entre 162 et 232 °C (325 à 450 °F), pour un temps de cuisson allant de 10 minutes à une heure.
Différentes méthodes
Il existe plusieurs façons de classer les méthodes et techniques de peinture en poudre. La façon la plus courante consiste cependant à distinguer les différentes méthodes de cuisson. Il existe trois types de peinture en poudre : thermodurcissable, thermoplastique et UV curable. La thermodurcissable repose sur une température élevée pour faire fondre la poudre de revêtement. Après refroidissement, cette couche se transforme en un polymère à poids moléculaire plus élevé. Ce processus est également appelé réticulation, car il aboutit à une structure en réseau du polymère. Un agent de réticulation est généralement ajouté à la poudre dans cette méthode ; résines époxy ou polyester, ou un hybride. Cela repose sur une température d'environ 160 °C (320 °F), d'où son nom d'approche à basse cuisson.
La thermoplastique est un processus légèrement différent, car il ne repose pas sur des réactions chimiques lors du séchage. Le revêtement est plutôt intégré à la surface du substrat. Cette méthode implique généralement des types spécifiques de revêtements. Les peintures en poudre thermoplastiques fondent à très haute température, sont malléables et résistantes.
Les peintures en poudre UV curable ressemblent davantage à la thermodurcissable, car elles réalisent une réticulation, mais par un mécanisme différent. Cette méthode repose sur un photoinitiateur chimique contenu dans les poudres de revêtement, qui réagit à l'énergie de la lumière UV. De plus, les poudres UV curables fondent en pas plus de 120 secondes lorsqu'elles sont exposées à une température de 110 à 130 °C. Les poudres fondues sont ensuite durcies instantanément à l'aide de la lumière UV.
Revêtements métalliques
Les revêtements métalliques peuvent également constituer une méthode distincte, car ils servent principalement à des fins de protection. Cette méthode modifie certaines propriétés de la surface, en déposant un revêtement composé de matériaux métalliques, généralement un alliage de zinc ou d'aluminium. Il existe plusieurs méthodes courantes pour ce processus. En général, le métal ou le fer sont recouverts de zinc, en faisant passer le matériau à travers du zinc fondu à une température de 460 °C (860 °F). Cela est connu sous le nom de galvanisation à chaud.
Une autre méthode consiste à recouvrir la surface du substrat avec un matériau métallique finement divisé, semi-fondu. Cette méthode, appelée projection thermique, n'est pas très différente d'un processus de peinture en poudre classique, mais diffère en termes de matériau de revêtement.
Le sherardising est une autre forme de revêtement métallique. Cette méthode consiste à chauffer le substrat dans un conteneur hermétique avec de la poudre de zinc. Lorsqu'un processus de diffusion thermique se produit, l'alliage zinc-fer forme une couche protectrice, intégrée à la surface du substrat.
Applications courantes
La peinture en poudre est une méthode très courante pour la plupart des opérations de fabrication dans différentes industries. La résistance de la couche extérieure qu'elle offre, ainsi que sa résistance à la corrosion, associées à son coût-efficacité et sa facilité, en font l'un des processus de finition de surface les plus fiables.
Plusieurs composants automobiles dépendent de la peinture en poudre. Ce procédé s'applique à tout, des poignées de porte et des pare-chocs aux composants de frein et aux plateaux de batteries, ainsi qu'aux équipements médicaux. Cela est en grande partie dû aux propriétés anti-corrosion de cette méthode. La peinture en poudre s'applique également à certains composants électriques, notamment les connecteurs, les luminaires et les boîtes de jonction électriques. De nos jours, de nombreux types d'équipements, de machines et d'appareils passent par ce processus, qui est devenu la norme dans d'autres industries.
Certaines formes de revêtements métalliques ne servent qu'à une couche protectrice pour le substrat, contre la corrosion, l'usure chimique, et pour résister à des environnements difficiles. Cela s'applique le plus souvent à l'acier.
Différents matériaux de revêtement
Chaque méthode de peinture en poudre vise à atteindre des qualités et des résultats spécifiques et repose sur des types spécifiques de matériaux de revêtement. Ces derniers peuvent influencer le résultat final. Pour les applications thermoplastiques, la plupart des revêtements peuvent produire un revêtement durable et solide, capable de formations multiples et idéal pour des applications extérieures. Les plus courants sont les revêtements en PVC.
Les revêtements en poudre polyester sont également très courants, principalement dans les pièces automobiles exposées. Ils existent en une variété de pigments. Les poudres de nylon et de polyoléfine sont également utilisées. Elles offrent une haute résistance à l'usure chimique et aux solvants, et une meilleure adhérence au substrat.
Bien que le revêtement thermodurcissable forme également une couche solide, il subit des changements physiques en raison des réactions de réticulation lors du processus de durcissement. Certains revêtements thermodurcissables peuvent souvent devenir cassants après durcissement, surtout lorsqu'ils sont exposés aux UV. C'est pourquoi les applications thermodurcissables sont généralement réservées à un usage intérieur. L'époxy est l'un des revêtements thermodurcissables les plus couramment utilisés. Les revêtements époxy-polyester sont également courants, car ils offrent une meilleure résistance. Pour des finitions à haute brillance, les revêtements acryliques sont optimaux. Ils sont le plus souvent utilisés pour les pièces de moteur automobile exposées.
Les revêtements durcis par UV sont différents car ils sont principalement utilisés pour des matériaux sensibles à la chaleur. Étant donné que le processus de cuisson est beaucoup plus court, il permet de recouvrir le substrat tout en utilisant des matériaux de revêtement très sensibles aux UV.
Avantages & Inconvénients
La peinture en poudre est un procédé très durable, et les résultats qu'il produit sont souvent bénéfiques et rentables pour des usages commerciaux. Son avantage le plus notable est qu'il peut obtenir une variété de finitions, et protéger contre les rayures et la corrosion. Il peut également maintenir la couleur d'origine plus longtemps. Il est aussi plus facile de produire des couches plus épaisses de revêtement avec cette méthode, ce qui est difficile avec la peinture.
L'uniformité et la cohérence du revêtement sont d'autres caractéristiques de la peinture en poudre. Cette méthode peut en effet obtenir une finition de couleur cohérente sur toute la surface du substrat.
Aussi efficace soit-elle, la peinture en poudre a ses limites. Ce procédé ne couvre pas de grandes surfaces, et il devient difficile d'appliquer des couches fines de revêtement. Bien qu'il ait longtemps été difficile d'appliquer cette méthode à des matériaux sensibles à la chaleur comme le plastique, cela est désormais possible pour des formes plus solides de plastique, grâce aux développements dans la cuisson UV.
La peinture en poudre peut également être utilisée à d'autres fins. Par exemple, le revêtement en aluminium sert d'excellente résistance à la corrosion, ainsi qu'à l'usure chimique. D'autres formes de revêtement métallique sont également utilisées pour renforcer un objet.
Lignes directrices générales
Cibler directement la bombe de pulvérisation sur les cadres peut souvent entraîner une couche plus épaisse de revêtement autour du bord. Cela est parfois appelé un cadre. Cela peut être évité en manipulant soigneusement la dispersion du spray autour de la surface du substrat.
Une fluidisation excessive dans la trémie peut souvent créer des bulles d'air dans le mélange de poudre. Cela entraînerait des bulles d'air et une couche de revêtement incohérente. Cela peut également se produire s'il y a une accumulation de poudre dans la bombe de pulvérisation.
Pour garantir le meilleur résultat et la couche de revêtement requise, il est d'une importance capitale de choisir le bon matériau de peinture en poudre. En général, c'est l'effet souhaité qui détermine le choix de la méthode et du matériau de revêtement.
Conclusion
À l'heure actuelle, la peinture en poudre est un procédé standard dans la plupart des opérations de fabrication. Cette technique a permis à plusieurs industries non seulement d'améliorer les normes de qualité et la durabilité de leurs produits, mais aussi de réduire les coûts. Les développements continus dans l'industrie et la technologie ne feront qu'élargir le potentiel de cette technique.
