Základní parametry kontroly kvality v procesu práškového lakování

Ing. Michaela Pospíšilová

     

Ať už vyrábíme jakýkoli výrobek, vždy je kladen důraz nejen na kvalitu svařování a dalších doprovodných operací, ale také na kvalitu lakování, která je viditelná na první pohled. Proces lakování má vliv nejen na kvalitu protikorozní ochrany, ale hlavně na design výrobku, neboť povlak vytváří finální vzhled výrobku. Kvalita je vztah mezi zákazníkem a výrobcem, který by měl být přesně definován a podléhá přísným pravidlům.

Parametrů kvality, které se dají v procesu práškového lakování testovat, je mnoho. Z hlediska jednotlivých fází je můžeme rozdělit podle jednotlivých fází lakovacího procesu:

  1. kontrola kvality předúpravy
  2. kontrola v průběhu lakovacího procesu
  3. kontrola v průběhu procesu vytvrzování
  4. následná kontrola

V prvních třech fázích můžeme kvalitu ovlivňovat aktivně, tedy můžeme korigovat parametry předúpravy, lakovacího a vytvrzovacího procesu tak, aby bylo dosaženo ideálního výsledku. Ve fázi následné kontroly můžeme pouze konstatovat, zda je daný výsledek v souladu s očekáváním či zda se parametry liší. Pokud nemá výsledná vrstva požadované parametry, je nutno se vrátit v analýze do první, druhé a třetí fáze a hledat, ve kterém konkrétním kroku ke vzniku nežádoucí vady došlo.

V následujících řádcích se budeme věnovat některým z těchto aspektů podrobněji:

  1. Proces vypalování
  2. Tloušťka povlaku (před a po vypálení)
  3. Vzhled

      

1. Proces vypalování

Obr. 1 Příklad vypalovacího okna

Vytvrzování práškového povlaku (tzv. vypalování) má zásadní vliv na mechanickou, protikorozní a chemickou odolnost i vzhled budoucího povrchu.

Každá prášková barva má doporučenou teplotu, při které dojde k ideálnímu zesíťování, tzv. vypalovací okno (obr. 1). Vypalovací okno bývá často v technických listech nahrazeno tříbodovou vypalovací křivkou nebo v nejhorším případě jen jedním údajem, např. 15´při teplotě 180°C. Střední hodnota vypálení je zpravidla dosažena v ideálních laboratorních podmínkách na plechu definovaného materiálu o tloušťce 0,8 – 1 mm a tloušťce 50-70 μm, většinou pro horkovzdušné pece. Přesná specifikace by měla být vždy uvedená v technickém listu.

Je důležité upozornit, že u teploty se jedná o dosaženou teplotu dílce, nikoliv o teplotu vzduchu v peci. Vzduch v peci by měl mít rovnoměrnou teplotu, teplotní rozdíly mezi jednotlivými místy v peci by měly být do 5°C.

Obr. 2 Datalogger Curve X

Vypalovací proces je zásadně ovlivněn tloušťkou lakovaného materiálu. Jinak se prohřívá 20 cm litinový odlitek, jinak 1,5 mm ocelový plech, pro který je vypalovací okno standardizováno. Dobu vytvrzování silnějších materiálů je zpravidla nutné určit empiricky a adekvátně upravit vypalovací proces. Poznatky z praxe ukazují, že na každý 1 mm tloušťky navíc je potřeba 2-3 minuty. Měření teplotními čidly na peci není v tomto případě dostačující. Čidla měření teplotu vzduchu, nikoli teplotu povrchu. Měření navíc probíhá bodově, nikoli průběžně.

Proto je ideálním způsobem měření čidlo, umístěné přímo na materiálu, které zaznamenává průběh ohřevu materiálu a přenáší data do dataloggeru viz obr. 2. Velmi důležité je konkrétní rozložení čidel v peci. Používají se čidla povrchová (3-4ks) a vzduchová (1-2ks), která monitorují rovnoměrný ohřev vzduchu. Naměřené hodnoty se ukládají v databázovém softwaru, který, při správném nastavení, dokáže vyhodnotit proces vypálení viz obr. 3.

     

Obr. 3 Ukázka reálného měření teplot vypalovacího procesu

     

2. Tloušťka vrstvy

Obr. 4 Bezkontaktní ultrazvukový
tloušťkoměr LD5825

Tloušťku vrstvy je možné měřit ve dvou fázích. 

     

Tloušťka prášku před vypálením

Principy měření:

a) nedestruktivní ultrazvukový princip (obr. 4)

b) nedestruktivní fototermický princip (obr. 5)

c) destruktivní měření pomocí hřebene

      

Hlavní důvody měření:

a) Úspora prášku

b) Úspora nákladů na nutné přelakování

c) Nutnost dodržení maximální tloušťky

     

Obr. 5 Bezkontaktní tloušťkoměr
Coatmaster Flex

Tloušťka prášku před vypálením má zásadní vliv na finální vzhled povrchu. Přílišná tloušťka povlaku může zapříčinit špatnou adhezi naaplikovaného nátěrového systému k základnímu materiálu, stékání povlaku, ale také tvorbu kráterků v povlaku, či tvoru pomerančové kůže.

Naopak příliš malá tloušťka prášku má za následek prosvítání základního materiálu přes povlak, nedostatečnou protikorozní ochranu, zejména ve vyšších korozních prostředích (C3 a vyšší). Může také zapříčinit změnu struktury povlaku, přičemž hrubá struktura je příliš jemná a jemná struktura příliš hrubá.

     

Tloušťka prášku po vypálení

Jde o nejčastěji měřený následný parametr. Metody, které se pro hodnocení tloušťky používají, jsou uvedeny v normě ČSN EN ISO 2808. Nejčastěji používanou metodou je nedestruktivní měření na principu magnetické indukce (u feromagnetických podkladů), nebo vířivých proudů (u neferomagnetických podkladů).

Kontrola tloušťky vypálené vrstvy je sice zásadní pro vyhodnocení lakovacího procesu, avšak nevyhovující výsledky znamenají další náklady vynaložené na stanovení homogenity nátěrového systému (přelakování v případě, že je tloušťka malá, otryskání a následné lakování, když je tloušťka příliš velká).

      

3. Vzhled

Obr. 6 Leskoměr Elcometer 480

Vzhled je zásadním estetickým kritériem a je kombinací řady parametrů, jako je lesk, barevnost, struktura, pomerančová kůže, DOI a některé další specifické parametry, využívané zejména v automobilovém průmyslu.

Lesk je parametr, na kterém se mohou projevit chyby v technologii (nedodržení požadované vypalovací teploty, tloušťka). Pokud má finální výrobek takový lesk, který odpovídá udávanému lesku aplikované práškové barvy, můžeme si být jisti, že vypalovací proces proběhl dle předepsaných parametrů.

Lesk se měří zařízením, které se nazývá leskoměr (viz obr. č.6). Stupeň lesku je možné definovat jako poměr mezi intenzitou dopadajícího a odraženého světelného záření určitého spektra od sledovaného povrchu. Použití leskoměru je definováno normou ČSN EN ISO 2813.

Optický dojem lesklého povrchu vytváří nejen lesk samotný (tedy množství leskutvorných přísad v dané práškové barvě), ale také struktura daného povlaku.

Obr. 7 Spektrofotometr Elcometer 6085

Podobně se chyby technologie projeví i na barevnosti, pokud dojde k ponechání výrobku ve vypalovací peci příliš dlouho, může dojít k přepálení práškové barvy a tím ke změně barevného odstínu.

Barevnost se hodnotí zařízením, které se nazývá spektrofotometr (viz. Obr 7). Principem je měření v systému barevného spektra, jehož souřadnice se od sebe liší. V oblastní nátěrových hmot se nejčastěji používá systém CIE L*a*b*, který je velmi vhodný pro definování barevné odchylky mezi dvěma pevnými předměty.

V neposlední řadě má na kvalitu práškového lakování a celkový proces lakování také čistota povrchu, správné nastavení zařízení na lakovací proces, volba prášku pro danou aplikaci, uzemnění, vlhkost, zavěšení lakovaného dílu, tlak vzduchu, napětí apod.

Pro volbu prášku je nutné zvolit správný druh práškové hmoty pro konkrétní typ materiálu a s ohledem na jeho umístění v korozním prostředí, prášek s vhodnou hrubostí a odpovídající vlhkostí pro bezproblémový proces nanášení.

Správné nastavení lakovacího procesu je dáno i opotřebením dílů, čistotou háčků, odpovídající rychlost náběhu vypalovacího procesu apod.

V přechozích odstavcích jsme ve stručnosti shrnuli základní parametry kontrolované v procesu práškového lakování. Celá problematika je však výrazně širší. Více informací k danému tématu i k dalším tématům souvisejícím s práškovým lakováním můžete získat na našich školeních nebo nás kontaktujte a poskytneme bližší informace. 

       

Mgr. Radana Brábníková

Ing. Pavel Medvec

Ing. Michaela Pospíšilová

Renáta Sabolová

Bc. Jana Kmeťová