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Normes dans le secteur des revêtements

Cuisson de la peinture

La cuisson est une étape primordiale de l´application de la peinture qu´elle soit appliquée pour des raisons esthétiques ou pratiques sur un produit manufacturé. Dans une étuve statique ou continue, il convient d´élever le produit et son revêtement à une température spécifiée et à la maintenir pendant une durée donnée. Le procédé est généralement conçu pour durer 25 à 35 minutes à la température seuil afin de garantir une durée minimale à la température de cuisson de l´ordre de 20 minutes.

Le plus souvent, le fabricant de peinture fournit des indications de durée en fonction de la température pour que le revêtement puisse atteindre ses performances optimales. Un manque ou un excès de cuisson peut entraîner de nombreux problèmes de qualité, comme un défaut d´adhérence, une faible résistance aux chocs ou une finition de surface médiocre. La remise en production d´un produit peint étant une opération délicate et fastidieuse, il est essentiel de garantir la réussite systématique de l´application de la peinture.

 

Profilage thermique

Les acteurs du secteur des revêtements connaissent l´importance de la surveillance de la température. Cependant, un simple contrôle des paramètres de commande de l´étuve ne suffit pas. Les thermocouples de contrôle ou de surveillance installé dans l´enceinte de l´étuve mesurent la température ambiante, mais ne fournissent que des informations limitées sur la température des produits. En effet, la température d´un produit simple et homogène, tel qu´une tôle plane, varie selon son emplacement (bas ou haut et gauche ou droite) dans l´étuve et les choses se compliquent encore dès lors que le produit présente une épaisseur variable ou qu´il est composé de différents matériaux. 

Pour obtenir une cuisson optimale, il est primordial de connaître la température du produit à certains endroits clés, ainsi que leur réaction face aux différents paramètres de commande de l´étuve. Le meilleur moyen de connaître la température à ces endroits à chaque étape du procédé consiste à mesurer la température du produit en continu tout au long du processus.

ILa plupart des ateliers de peinture utilisent un système de profilage, tel que Datapaq XL2 ou EasyTrack 3, pour générer des profils thermiques de routine. Des systèmes comme Datapaq XL2 sont utilisés au quotidien dans la production automobile pour vérifier que le programme de cuisson est respecté et garantir ainsi les performances de la peinture, ainsi que la qualité du produit fini.

La fréquence du profilage de chaque ligne de peinture varie d´un utilisateur à un autre, en fonction du type de produit et de la plage de tolérance de la durée de cuisson de la peinture. Elle est, en général, comprise entre une fois par période de travail et par four à une fois par mois. Cependant, certains événements, susceptibles de modifier le fonctionnement de l´étuve, peuvent nécessiter la réalisation d´un profilage thermique. Voici quelques exemples d´événements :

  • Lancement d´un nouveau produit
  • Utilisation d´un nouveau revêtement ou changement de fournisseur de revêtements
  • Après nettoyage de routine de l´étuve
  • Après une grave panne de la ligne
  • Après toute modification apportée à l´étuve
  • Changement du programme de production
  • Après toute période d´arrêt de plus de quatre jours

 

Méthodes de profilage thermique

Le profilage thermique peut être réalisé de manière directe ou indirecte.

Profilage direct

La méthode directe consiste à tester un produit qui fait déjà partie du programme de production et sera, à ce titre, peint et vendu au client. Tandis que le produit est peint sur la ligne de production, les thermocouples sont installés sur le produit juste avant qu´il ne pénètre dans l´étuve et de telle sorte qu´ils ne risquent pas d´endommager les surfaces visibles du produit fini, c´est-à-dire des surfaces qui seront ensuite masquées par des accessoires et autres équipements, limitant ainsi l´impact des défauts de peinture.

Profilage indirect    

The indirect method involves the testing of a product that has been instrumented for testing purposes and will have thermocouples permanently connected to it. This product is installed on the paint line when testing is required and run directly through the oven.

The strengths and weaknesses of the two approaches are summarized in the charts below:

Profilage direct

Avantages

Inconvénients

Pas besoin de stocker des produits de test prééquipés.

Variation des résultats en cas de différence de positionnement des thermocouples

Repositionnement facile des thermocouples sur la zone d´intérêt pour rechercher des problèmes

Manipulations supplémentaires du produit avant cuisson dues au système de fixation des thermocouples – risque d´endommagement de la surface

Pas de risque de contamination du procédé lié à des échantillons encrassés

 

Mesure de la température dans les conditions réelles de cuisson

 

Profilage indirect

Avantages

Inconvénients

Les thermocouples sont toujours placés au même endroit, gage de répétabilité

Échantillon nécessaire pour chaque gabarit de produit

Durée de vie des thermocouples prolongée en raison du nombre de manipulations limité

Espace de stockage requis pour les échantillons

Profilage thermique réalisable par un opérateur non qualifié

Budget à prévoir pour les thermocouples et les échantillons

 

Emplacement des thermocouples

Le thermocouple est un élément essentiel du système de profilage thermique. Le choix de la sonde de thermocouple et de son emplacement joue un rôle clé dans l´exactitude et la répétabilité des valeurs recueillies. L´emplacement du thermocouple dépend du type et de la taille du produit à contrôler. En général, on choisit un endroit permettant de mesurer les zones du produit pouvant faire l´objet d´un excès de cuisson (telles que de fines sections métalliques) ou des zones, susceptibles de souffrir d´un manque de cuisson (éléments de la structure épais ou zones de jonction).

Le choix de la sonde de thermocouple dépend du matériau du produit, ainsi que de l´espace disponible. Le thermocouple peut être fixé à l´aide d´un dispositif de serrage ou d´un système magnétique en cas de profilage direct ou vissé ou soudé au produit en cas de profilage indirect. 

Le système MicroMag, un thermocouple spécialement conçu par Datapaq pour répondre aux exigences du profilage thermique automobile, est un exemple de fixation magnétique. La sonde compacte peut être placée dans les renfoncements les plus étroits afin de mesurer facilement la température dans ces zones difficiles d´accès.

Un profilage thermique classique implique en général 6 à 8 points de mesure. En cas de lancement d´un nouveau produit, la configuration de l´étuve et l´optimisation des réglages nécessitent de plus amples informations. Dans ce cas, des systèmes de profilage thermique réunissant jusqu´à 20 thermocouples, tels que Datapaq TP3, peuvent être utilisés. Il est également possible de fusionner les profils de plusieurs enregistreurs de données pour obtenir des profils thermiques à partir de plus de 60 thermocouples.

Il est essentiel de consigner avec exactitude l´emplacement de chaque thermocouple en vue d´interpréter les profils thermiques des produits. Pour faciliter cette opération, le logiciel Datapaq Oven Tracker Insight permet d´afficher l´emplacement des thermocouples sur une image schématisée du véhicule et propose, en outre, une bibliothèque contenant des photos détaillées pouvant être intégrées afin d´indiquer l´emplacement exact des thermocouples.

 

Analyse des données

De multiples outils permettent de déterminer si le procédé correspond au programme de cuisson préconisé par le fabricant de la peinture. Les outils les plus simples calculent la durée de cuisson en fonction de la température afin d´estimer si la peinture a été suffisamment chauffée pour mener à bien l´opération de cuisson.

D´autres outils plus sophistiqués, comme l´indice de valeur et le calculateur de cuisson BakeChart de Datapaq, sont également disponibles. Le calculateur de valeur Datapaq s´appuie sur la loi d´Arrhenius qui décrit la cinétique de réaction de premier ordre suivie par de nombreuses réactions de cuisson. Le calculateur utilise la somme de toutes les contributions de durée et de température afin de générer la valeur d´indice de cuisson. Un résultat égal à 100 indique que le profil correspond parfaitement au programme de cuisson souhaité. Un résultat supérieur à 100 indique un excès de cuisson et un résultat inférieur à 100 un manque de cuisson.

Les profils thermiques établis à intervalles réguliers avec des paramètres de l´étuve et des produits identiques constituent de précieuses ressources qui peuvent être exploitées pour fournir les données nécessaires en vue de l´analyse de maîtrise statistique des procédés. Cette analyse permet ensuite de prévoir les exigences en matière de maintenance préventive afin d´éviter toute intervention non planifiée coûteuse.

 

Conclusion

Bien que le profilage thermique soit utilisé depuis longtemps dans le secteur des revêtements, il a parcouru beaucoup de chemin depuis ses humbles débuts. Les dernières technologies de Datapaq proposent désormais de multiples fonctionnalités permettant à l´atelier de peinture ou au responsable de production de comprendre, de maîtriser et d´optimiser les procédés de cuisson avec une exactitude et une efficacité accrues.

 

Voir le prochain article : Traitement thermique dans l´industrie automobile et aéronautique >>