Introduzione TEMPERATURA

Introduzione
Temperatura di cottura
Colore
Temperatura
TemperaturA
Servizio Tecnico
Ognuno di questi danni può essere molto costoso da riparare.
L’offerta di sistemi di vernici a forno si è notevolmente
trasformata grazie all’introduzione di vernici ecologiche.
Al momento i tipi di sistemi utilizzati sono:
– Vernici convenzionali, basate su solventi, con una percentuale
di solventi organici variabile tra il 50 % e il 60 %
– Vernici ad alto solido con una quantità di solvente compresa
tra il 10 % ed il 30 %
– Vernici all’acqua
– Vernici in polvere con una percentuale del 100 % di corpi solidi e 0 % di solventi
Le vernici termoindurenti (resine acriliche, poliesteri, epossidiche
o alchidiche) sono, oggi, comunemente utilizzate nel settore della
verniciatura industriale.
Apparenza
Senza l’utilizzo di vernici a cottura non sarebbe possibile la produzione industriale dei nostri giorni. Nei processi di produzione,
tempi di cottura che spaziano dai pochi minuti fino alla mezz’ora
sono la normalità.
Oggigiorno le finiture devono soddisfare notevoli requisiti qualitativi meccanici ed ottici, come:
– Adesione ottimale
– Sufficiente elasticità nel caso di deformazioni dovute a carico
meccanico
– Resistenza duratura contro agenti atmosferici e inquinamento ambientale, ad esempio contro la corrosione
– Stabilità di brillantezza e colore
– Durezza ottimale
Le caratteristiche sopra riportate si possono ottenere solo attraverso un indurimento ottimale. Si devono conoscere con precisione le caratteristiche della vernice e la distribuzione della temperatura per evitare scarti e per garantire un livello qualitativo
costante. Una cattiva cottura può portare a difetti:
– Insufficiente adesione al substrato
– Insufficiente elasticità per resistere alle sollecitazioni
meccaniche
– Insufficiente durezza della superficie
– Invecchiamento, fragilità e distacco prematuri, con
conseguente corrosione e formazione di ruggine
– Discoloramento e perdita di gloss
I catalizzatori appropriati e la temperatura favoriscono il processo di reticolazione dei singoli componenti. Il risultato è una
vernice compatta, composta da polimeri, resine, materiali di
riempimento, agenti leganti e pigmenti, che dovrebbe essere
particolarmente resistente agli agenti chimici e di lunga durata.
Le caratteristiche di una vernice dipendono direttamente dalla
qualità della reticolazione. Gli attuali materiali di riempimento e
gli agenti leganti sono molto sensibili ad una reticolazione insufficiente.
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Indice
BYK-Gardner GmbH • Lausitzer Strasse 8 • 82538 Geretsried • Germany • Tel +49 8171 3493-0 • Fax +49 8171 3493-140
Una reticolazione insufficiente causa:
– Film morbidi, con durezza inadeguata
– Resistenza agli agenti chimici insufficiente o assente
– Cattiva resistenza agli agenti atmosferici (raggi UV, SO2, ecc.)
– Brillantezza eccessiva
– Valori di velatura bassi
Una reticolazione insufficiente può anche dare luogo a:
– Migliore aderenza
– Migliore elasticità
– Migliore adesione tra i singoli strati
L’esempio di seguito riportato indica tre diversi profili di temperatura teorici con gli stessi dati di indurimento. Minime variazioni della temperatura influenzano enormemente i tempi di indurimento.
Nella realtà dei processi industriali, il profilo della temperatura
potrà raramente risultare così semplice, in quanto lo spessore del
materiale non è mai uniforme e le temperature del forno possono
variare per l’influenza di fattori esterni.
Le conseguenze di una reticolazione eccessiva sono:
– Durezza elevata
– Minore elasticità
– Brillantezza ridotta
– Valori di velatura elevati
– Adesione o adesione intermedia insufficienti
– Maggiore resistenza ai solventi
– Ingiallimento o cambiamento del tono di colore
– Peggiore resistenza agli agenti atmosferici, soprattutto nei
confronti dei raggi UV
Per determinare i parametri ottimali di reticolazione, si devono
eseguire diversi tentativi in serie a temperature di cottura diverse.
La temperatura massima e quella minima determinano i limiti di
un processo di indurimento ottimale. Entro tali limiti il tempo e la
temperatura possono variare. La velocità di reazione si modifica
con la temperatura, ma non in modo lineare. Anche la velocità di
riscaldamento assume un ruolo determinante per vernici a base
solvente o acquosa. Se il riscaldamento avviene troppo velocemente, si corre il rischio di far evaporare troppo rapidamente i
solventi, con la formazione di bolle che compromettono l’aspetto
finale.
Forni di cottura
Le caratteristiche di cottura dei nuovi sistemi vernicianti devono
essere testate ed ottimizzate in laboratorio. A tal scopo vengono
normalmente utilizzati forni da laboratorio a circolazione d’aria.
La lamiera campione, con la pellicola di vernice applicata, viene
immessa per un tempo prestabilito in un forno già riscaldato. Il
procedimento usato in laboratorio e quello della produzione sono
identici. La suddetta fase di sviluppo si rivela estremamente lunga e laboriosa, si devono infatti cuocere molte lamiere campione
con una serie di temperature diverse, in tempi diversi. Solo così è
possibile determinare la temperatura ottimale e il tempo esatto
di cottura.
A tutto ciò si aggiunge la difficoltà di ottenere una riproduzione
esatta di una temperatura costante dell’oggetto e della velocità
di riscaldamento all’interno di diversi forni a circolazione d’aria.
Forni a gradiente
La BYK-Gardner offre un tipo di forno di cottura ben affermato
– il forno a gradiente: per un miglior controllo, una maggiore
precisione e simulazione del processo di finitura in laboratorio.
All’interno del forno a gradiente è presente un banco di riscaldamento, comandato da microprocessore, composto da 45 elementi. Ognuno degli elementi è dotato di un sensore della temperatura PT-100. I singoli elementi sono isolati rispetto agli altri, il
che permette di impostare temperature diverse su due elementi
attigui.
La lamiera campione rivestita (560 x 100 mm / 22 x 4 in) viene
premuta, con l’ausilio di un pressore, al banco di riscaldamento, garantendo, quindi, una trasmissione rapida del calore. Una
copertura speciale, posizionata a ca. 50 mm sopra la lamiera campione, delimita in alto la zona riscaldata.
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Confronto tra forno a circolazione d’aria e forno a gradiente
Misurazioni di confronto eseguite in forni a circolazione d’aria e
in forni a gradiente mostrano i seguenti profili di temperatura.
Heat-up Rates of Test Panels
250
(0.8 mm Sheet Steel )
°C
150
Color: gradient-oven
Black: Convection Oven
100
50
0
0
5
10
15
20
25
Minutes
Gloss
Cupping
YIE
100
80
60
60
40
40
20
20
1
2
3
4
Mp 2 (Air)
Mp 1
Mp 3
°F
Mp 4
90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 0
°C
5
6
7
8
t
Servizio Tecnico
80
0 80
Temperatura
PHT
100
Colore
L’esecuzione dei test con i forni a gradiente offre notevoli vantaggi:
– E' possibile eseguire i controlli qualitativi relativi a colore,
apparenza e caratteristiche fisiche su una sola lamiera, con
una variazione in continuo della temperatura
– Si può cuocere una lamiera con diversi profili di temperatura:
– a temperatura costante su tutta la lamiera
– aumento lineare con differenza massima di 100° C
– step di gradienti di differenti temperature
– Il tempo di riscaldamento e di cottura possono essere
impostati in modo da simulare in laboratorio le condizioni di
cottura della produzione
– La precisione elevata permette di ottenere risultati
riproducibili e risparmia controlli ripetuti
– Risparmio di tempo e materiale per l’applicazione, del
numero di lamiere utilizzate, oltre che di tempo ed energia.
Per poter sfruttare al meglio il rendimento di una linea di verniciatura, il forno deve essere inserito perfettamente nel funzionamento dell’intero processo. Il tipo di riscaldamento utilizzato per
il forno (gas, gasolio, corrente), il tipo di distribuzione dell’aria
e la velocità del nastro trasportatore sono parametri da considerare per la regolazione del forno. La temperatura del forno è
influenzata da sbalzi di corrente e dalla struttura del forno stesso. La temperatura dell’oggetto dipende da parametri quali: il
tipo e lo spessore del materiale, la posizione di sospensione (alto,
centro, basso), o la velocità del nastro trasportatore. E’ importante controllare che il forno operi regolarmente e quindi riscaldi correttamente il pezzo, garantendo l’ottimale reticolazione e
l’indurimento del rivestimento.
I parametri determinanti durante la fase di riscaldamento di un
pezzo sono forma geometrica, dimensioni e tipo di materiale.
Per ottenere una temperatura costante per tutto il tempo di cottura prefissato, si dovrà misurare la temperatura direttamente
sull’oggetto, soprattutto nel caso di elementi geometricamente
complessi, con zone di vario spessore.
La distribuzione della temperatura all’interno del forno deve essere controllata ad intervalli di tempo regolari. L’assicurazione di
qualità secondo la norma DIN ISO 9000, esige una documentazione professionale e massima precisione. I registratori di temperature per forni della BYK-Gardner permettono tali prestazioni.
Apparenza
200
Registratore di temperatura
per forni
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
temp-gard
90 92 95 97 99 101 104 106 108 110 113 115 117 120 122 124 126 129 131 133 135 138 140 142 146 148 150 152 154 156 158 160 163 165 167 169 172 174 176 179 182 184 186 188 190
Linear Gradient 80°C - 180°C
(Maximum Difference 100°C)
°C
200
180
80
0
temp-gard ha segnato un miglioramento notevole nella registrazione dei processi funzionali dei forni.
Il sistema memorizza in forma digitale i segnali analogici delle
sonde termiche. Un modulo di misurazione accompagna il pezzo
all’interno del forno senza bisogno di un cavo. Il modulo di misurazione è protetto da una barriera termica, in acciaio inossidabile,
dotata di isolamento resistente al calore.
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Indice
Heating Elements (1-45)
I dati digitali vengono trasmessi ad un computer ed elaborati.
Ogni misurazione viene salvata sotto forma di file.
Il temp-gard raccoglie i dati di temperatura nel forno di produzione.
Il sistema temp-gard registra il processo di indurimento e ricava
immediatamente i risultati. In pochi minuti tutte le informazioni
fondamentali sono disponibili a display e possono essere stampate:
– I punti di misurazione sull’oggetto
– Data ed ora della misurazione
– Nome dell’operatore che esegue il controllo e denominazione
del forno
– Temperature espresse in gradi Celsius o Fahrenheit
– Rappresentazione grafica a colori delle curve di misurazione
complete, con indicazione di temperatura e tempo
Quando la sonda registra il superamento di un valore limite predefinito, appare un messaggio di avviso e la temperatura massima
raggiunta viene visualizzata. In tal modo è possibile controllare e
documentare velocemente e regolarmente la qualità della produzione giornaliera. Inoltre, questo sistema di misurazione consente
di controllare il rendimento del forno per evitare perdite di qualità.
La lamiera campione viene cotta nel forno a gradiente con il profilo delle temperature del forno utilizzato in produzione
La BYK-Gardner offre una soluzione completa per testare tutte le
importanti proprietà di colore, apparenza e fisiche su un pannello
del gradient-oven:
cupping tester
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pendolo per prova di durezza
I valori della temperatura vengono trasmessi al formo a gradiente.
Condizioni di produzione
in laboratorio
La memorizzazione delle curve di temperatura del forno può essere sfruttata anche per la simulazione in laboratorio. La trasmissione ad un forno gradiente di un profilo di temperatura misurato sul
pezzo consente di simulare perfettamente il processo di cottura
industriale in laboratorio. I 45 elementi del forno a gradiente riscaldano la lamiera campione verniciata in base al profilo di temperatura del forno utilizzato in produzione. E’ possibile controllare
l’accuratezza tramite un confronto a display tra temperatura data
e temperatura effettiva.
Il sistema permette al produttore di vernici di misurare le temperature del forno presso i clienti, di memorizzarne i dati e di simularne, all’occorrenza, le curve con il forno a gradiente.
micro-gloss
spectro-guide
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