El curado para recubrimiento en polvo

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El proceso de curado es la aplicación de calor o luz ultravioleta al objeto para fundir la pintura en polvo, fluir cubriendo el sustrato y curar para dar la película de protección deseada. Estas son las tres etapas del curado: fusión, flujo y curado. Y ¿qué se está fundiendo o derritiendo en este proceso? Derretir significa cambiar el estado de polvo a estado líquido. Este proceso tomará de 10 a 13 minutos para curados de pintura en polvo termoestable en hornos por convección.

El tiempo de curado de una pieza con recubrimiento en polvo en un horno de curado UV puede variar según varios factores: incluido el tipo de recubrimiento en polvo utilizado, el espesor del recubrimiento, las configuraciones específicas del horno de curado UV y el nivel de curado deseado.

Los recubrimientos en polvo curables por UV pueden curar rápidamente en comparación con recubrimientos en polvo tradicionales curados en horno. Los tiempos de curado UV pueden variar desde unos pocos segundos hasta unos minutos, dependiendo de los factores mencionados anteriormente.

La ventana de curado es la combinación de condiciones de curado que cada fabricante de polvo proporciona en las especificaciones para su pintura en polvo. Por ejemplo, hay recubrimientos en polvo que necesitan 20 minutos a 160 grados centígrados, o doce minutos a 180 grados o ocho minutos a 200 grados. Pero no se ciña a este ejemplo, verifique las especificaciones proporcionadas por el fabricante de su pintura en polvo que están escritas en la caja del producto, o en la ficha técnica del mismo. Debemos permanecer dentro de esta ventana. De lo contrario tendremos defectos en el brillo, color, propiedades mecánicas y químicas.

Ahora analicemos que pasa si tenemos las condiciones de curado incorrectas: un tiempo insuficiente o temperatura de curado demasiado baja. Lo que sucederá es que el brillo será demasiado alto, una menor adherencia al sustrato, una menor resistencia química, unas propiedades mecánicas reducidas y una película quebradiza.

Y si la temperatura de curado es demasiado alta tendremos un brillo demasiado bajo y un color incorrecto y se reducen las propiedades mecánicas. Y si el tiempo es demasiado rápido no hay tiempo suficiente para que el aire y el gas se liberen, tendremos el problema de poros. Solo para aclarar, los poros también pueden producirse debido a la presencia de humedad tanto en el sustrato, la pintura o en el sistema neumático.

Tipos de hornos

Existen hornos de convección, hornos infrarrojos IR, hornos de inducción combinados IR/horno de convección y hornos ultravioleta. El tipo más común son los hornos de convección y a veces se utiliza una combinación de IR y convección. Los hornos de infrarrojos solos no son muy comunes y rara vez se utilizan para algunas aplicaciones especiales.

Los hornos de inducción se utilizan para el recubrimiento en polvo de tuberías. Los hornos de rayos UV son una técnica bastante nueva en el negocio del recubrimiento en polvo. Se necesita formulaciones en polvo especiales y especialmente lámparas UV en el horno. Y esto está destinado principalmente a sustancias sensibles al calor como sustratos de plástico o madera.

Hornos de convección

En estos se calienta el medio dentro del horno transportando la energía térmica por medio de aire caliente hacia el objeto. Este horno dispone de intercambiador de calor o quemador. Los calentadores funcionan con combustible como diésel, gas o eléctricos.

El intercambiador de calor lleva el calor del quemador por medio de un soplador o ventilador hacia el objeto, en algunos casos el aire se recircula dentro del horno. Existen dos tipos principales de hornos; hornos tradicionales o tipo cajón y hornos de línea una transportadora.

Los hornos tradicionales son donde ponemos el objeto o la estantería con los objetos adentro de este, y dejarlo allí durante el tiempo requerido según la ficha técnica. Luego retiramos manualmente el componente del horno cuando se completa el ciclo de curado.

En los hornos para líneas transportadoras están permanentemente abiertos en la entrada y salida, porque se requiere el paso de la línea transportadora con los sustratos, el horno y la línea está funcionando continuamente, por lo que tenemos que continuar manteniendo abiertas las puertas de entrada y salida del horno.

Hay algunos puntos importantes con respecto a los hornos de convección: el horno de curado debe estar cerca de la cabina de pintura para garantizar un transporte seguro y sin riesgo a contaminarse. Es importante que el horno produzca una circulación de aire constante para lograr un curado uniforme. Aquí, el método de transferencia de calor es el flujo de aire, por lo que el flujo de aire debe ser uniforme.

Es igualmente importante que el sistema de distribución de aire dentro del horno sea suave para evitar que el polvo se salga volando mientras aún no se está derritiendo; después de derretirlo, se puede usar una velocidad de aire más alta y esto será favorable.

El perfil de temperatura para el sustrato depende de la velocidad del transportador, la capacidad y geometría, el tipo y espesor del sustrato a calentar. Los combustibles que se utilizan principalmente en los hornos de convección son gas, diésel y eléctricos. Todo depende del país en el que este la planta de producción. En la mayoría de los países funcionan con gas porque es el combustible más económico.

A característica principal es la distribución uniforme del calor en el horno. Proporciona calor consistente y uniforme en toda la cámara del horno, asegurando un curado uniforme del recubrimiento en polvo. Estos hornos tienen tiempos de curado y consumo de energía más largos.

Horno con infrarrojo

Este método es más rápido que los otros métodos de curado. Es bien conocido por su rápida transferencia de calor. En los hornos que utilizan infrarrojos se utiliza la radiación electromagnética en longitudes de onda corta. Se tienen diferentes longitudes de onda y se eligen de acuerdo a la aplicación. Una longitud de onda corta puede transportar más cantidad de energía.

Entonces, si mantenemos la longitud de onda corta, podremos transferir más cantidad de calor. En la mayoría de las aplicaciones de curado de polvo se utiliza una longitud de onda IR media para poder controlar la temperatura.

La radiación de las longitudes de onda viaja en línea recta lo que dificulta el curado de formas complejas. Esta es la desventaja de los hornos IR. Si el sustrato tiene una geometría compleja es importante tener reflectores, ya que estos minimizan las pérdidas de energía al aire. Un horno IR eficiente puede calentar la pintura en polvo a la temperatura de curado de uno a tres minutos aproximadamente, mientras que el horno de convección normalmente se demora entre 5 y 10 minutos. En muchas aplicaciones se utilizan lámparas IR en la entrada del horno para acelerar la potencia de fusión y refuerzos de precalentamiento para el sustrato.

Hornos UV

Curado ultravioleta, es un sistema de curado que es utilizado en pintura en polvo para curado a baja temperatura, son conocido como recubrimientos curables por UV. Son muy utilizados para materiales especiales como madera o plástico que necesitan un curado a baja temperatura. Este método utiliza luz ultravioleta para iniciar una reacción fotoquímica que cura el recubrimiento en polvo. Este método ofrece las siguientes ventajas: Curado instantáneo y una alta eficiencia energética.

Otros hornos

En los hornos combinados de IR y convección se divide en tres zonas: En la zona uno, se utiliza IR únicamente con fines de precalentamiento. Y en la zona dos se calientan con convección o ambos para obtener la curva de calentamiento correcta.

Luego, la zona tres de convección mantiene la temperatura hasta que se completa el ciclo de curado. La zona de curado suele ser la convección, porque la temperatura en el calentamiento por convección es más fácil de controlar en comparación con la del calentamiento por infrarrojos.

Los hornos de inducción funcionan con electromagnetismo. Son compuestos por generadores de bobina de inducción los que produce corriente alterna y calor. Este tipo de sistema de curado es apropiado para aplicaciones especiales. Estándar para revestimiento de tuberías y barras de refuerzo.

Conclusiones

Considere cuidadosamente los pros y los contras de cada método y evalué sus requisitos específicos de recubrimiento, puede seleccionar el método de curado más adecuado que optimice la eficiencia, la calidad y la rentabilidad en sus operaciones de recubrimiento en polvo.

Para determinar con precisión el tiempo de curado, además de revisar la hoja técnica del producto, se recomienda realizar mediciones de temperatura utilizando un dispositivo termopar confiable colocado estratégicamente en la superficie de la pieza o dentro de su masa y así sacar los datos analizarlos y estandarizar el curado de esa pieza o el tipo de pintura en polvo.

Recuerde determinar el tiempo adecuado de curado ya que es esencial para lograr el rendimiento y la durabilidad deseados para el recubrimiento. Tenga en cuenta el espesor del recubrimiento, asegúrese de que el cuerpo de la pieza alcance la temperatura adecuada.

Utilice dispositivos de control de temperatura para lograr resultados consistentes en su proceso de recubrimiento en polvo.

Siempre cure según el área más gruesa de la pieza, recuerde que la pintura en polvo de buena marca tiene una resistencia al horneado excesivo que esta incorporada en la formulación. Es mejor pasarse un poco en el tiempo de cura y nunca menos.

Recuerden que en los hornos infrarrojos sólo pueden curar lo que “ven”. Por ejemplo, un horno de infrarrojos con emisores a la derecha y a la izquierda curará muy bien un panel plano. Sin embargo, es posible que no curen la parte superior e inferior de una caja.

Referencias:

  • Learn Powder Coating – Electrostatic Deposition Painting. Udemy platform. Gajinder Singh, George, September 2021. https://www.udemy.com/course/learn-powder-coating-electrostatic-deposition-painting.
  • Golliver, J. The Powder coach’s Playbook, Powder X,2024.
  • Powder Coating for Industrial Finishing Applications, CCAI. 6th Edition.
  • Powder Coating: The Complete Finisher’s Handbook, PCI. 3th Edition.

Por Mario Quiceno

Mario Quiceno es miembro de la CCAI (Chemical Coaters Association)Miembro de la CCAI (Chemical Coaters Association). Ingeniero mecánico y de manufactura de la Universidad Autónoma de Manizales, certificación PMI en Gestión de Proyectos y MBA de la Universidad del Valle. Coloborador Senior para Infocorrosion. Certificado en cursos de recubrimiento en polvo de Olds College de Alberta, Canada y Udemy. Presentador sobre calidad en recubrimientos en polvo en el Powder Coating Conclave 2023 en New Delhi, India.

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