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THE FUTURE OF POWDER IN-MOULD COATING FOR SMC
Il futuro del Powder In-Mould Coating per SMC
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David Pellicer
Introduction
Introduzione
Adapta Color S.L.,
Peñiscola, Castellòn, Spain
On IPCM 17, September/October issue (pags. 103-104)
the theme of Powder In-Mould Coating was
briefly introduced as one of the field where the
applied research of the powder coating industry
could concentrate in the near future to increase
the role of powder coatings in plastic finishing.
The spread of lightweight composite materials
like SMC/BMC in key industrial sectors like
automotive and building is pushing the coating
industry to investigate how to obtain a first
class finish without compromising the very
short production time and the highly automated
moulding processes. Powder coating can be the
answer.
Su IPCM 17, numero di Settembre/Ottobre (pp. 103104), il tema del Powder In-Mould Coating (verniciatura
a polveri in stampo) è stato brevemente introdotto come uno dei campi in cui la ricerca applicata dell’industria della verniciatura a polveri potrebbe concentrarsi
nel prossimo futuro per aumentare il ruolo della verniciatura a polveri nella finitura delle materie plastiche.
La diffusione dei materiali compositi leggeri come SMC/
BMC in settori industriali chiave come l’automotive
e l’edilizia sta spingendo l’industria del rivestimento a
capire come ottenere una finitura di prima classe senza compromettere i tempi di produzione molto brevi e
i processi altamente automatizzati dello stampaggio.
La verniciatura a polveri può essere la risposta.
[email protected]
Opening photo: Example of
Powder In-Mould Coating
components.
Foto d’apertura: esempi
di pezzi realizzati con
tecnologia Powder
In-Mould Coating.
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INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE
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What are SMC and IMC
Cosa sono SMC e IMC
SMC (Sheet Moulding Compound) is a fibre reinforced
plastic (FRP) formed by a thermosetting resin, a fibre
reinforcement, fillers and additives (Fig. 1) that impart
certain properties to the final piece. SMC is produced
from fibre cut in situ, which is randomly placed between
two layers of the thermosetting system (resin, catalyst
system, fillers and additives). This pre-impregnated
material passes through a compaction system that
ensures the complete impregnation of the fibres, before
being laminated and rolled for storage and maturation
until its thickness and viscosity are suitable for moulding.
SMC is normally moulded by compression. This is done
by cutting the required weight from the SMC sheet and
placing it in a mould heated to a temperature of 130
to 150 ° C. Pressure ranges from 50 to 100 bar, with a
residence time in the press which can range from 25 to
180 seconds depending on the reactivity of the material,
its thickness and the
size of the piece.
The big advantages
ensured by SMC lead
the way to many
different application
in many different
industrial fields.
Thanks to its thermal
resistance, for
example, SMC is
the first choice for
those applications
where high service
temperatures are
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required. This is due
to the combination
of the thermosetting resin with the high content of
inorganic charges. By adding different additives,
SMC is a fire retardant, a very interesting property for
many applications and markets. SMC does not contain
halogens or other toxic additives, and has low emission
as the moulding process is completely closed. SMC is the
first choice when it is necessary to substitute with high
precision high performance metallic parts: it is possible to
obtain very small tolerances without the need for further
processing. This leads to cost efficiency and increase
profitability. Last but not least SMC has high thermal
and water insulation properties, good two-dimensional
stability, allows for complex shapes and geometries, and
for an excellent surface finishing on both sides.
L’SMC (Sheet Moulding Compound) è una plastica rinforzata con fibra (FRP, fibre reinforced plastic) formata
da una resina termoindurente, un rinforzo in fibra, filler
e additivi (fig. 1) che attribuiscono certe proprietà al pezzo finale. L’SMC è prodotto dal taglio della fibra in loco, che viene posta tra due strati del sistema termoresistente (resina, sistema catalizzatore, filler e additivi).
Questo materiale pre-impregnato passa attraverso un sistema di compattazione che assicura la completa impregnazione delle fibre, prima di essere laminato e arrotolato
per lo stoccaggio e la maturazione, finché il suo spessore
e la sua viscosità non saranno adatti allo stampaggio.
L’SMC è normalmente stampato per compressione. Questo avviene tagliando il peso richiesto dalla lastra SMC e
inserendolo in uno stampo riscaldato a una temperatura
tra i 130 e i 150°C. La pressione varia da 50 a 100 bar, con
un tempo di permanenza nella pressa che può andare da
25 a 180 secondi a seconda della reattività
del materiale, del suo
spessore e della dimensione del pezzo.
Il grande vantaggio
assicurato dall’SMC
apre la strada a molte
applicazioni differenti in molti settori industriali diversi. Grazie alla sua resistenza
termica, per esempio,
l’SMC è la prima scelta
per quelle applicazioni in cui sono richieste alte temperature
di servizio. Questo è dovuto alla combinazione della resina termoindurente con un elevato contenuto di cariche inorganiche. Aggiungendo additivi differenti, l’SMC è
ignifugo, una caratteristica molto interessante per molti
mercati e applicazioni. Inoltre, non contiene alogeni e altri additivi tossici, e ha basse emissioni poiché il processo
di stampaggio è completamente chiuso.
L’SMC è la prima scelta quando è necessario sostituire con la massima precisione dei pezzi metallici ad alte
prestazioni: è possibile ottenere tolleranze molto ristrette senza il bisogno di ulteriori lavorazioni. Questo porta
a una maggiore efficienza e a un aumento della redditività. Ultimo ma non meno importante, l’SMC ha elevate
proprietà di isolamento termico e idrico, buona stabilità
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SMC Plastic.
Plastica SMC.
international PAINT&COATING magazine - NOVEMBER/DECEMBER 2012 - N. 18
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Spraying of the powder
coating on the mould.
La spruzzatura della
vernice in polvere sulllo
stampo.
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Surface finish has always been the issue with SMC.
To fully exploit the advantage of SMC, namely
automation and rapidity of the process, the InMould Coating (IMC) technology was developed,
to coat the pieces directly in the mould by applying
the coating on the mould itself prior to moulding.
Currently SMC is typically coated with a multi layer
liquid painting process, which leads to high reject
rates, VOC emission (as the coating process is solvent
based), long process time for the surface finishing. All
these aspects come at the expense of the very short
production time and of the environmental impact of
the moulding process.
bidimensionale, consente forme e geometrie complesse
e un’eccellente finitura della superficie su entrambi i lati.
La finitura della superficie è sempre stato un aspetto critico con l’SMC. Per sfruttare a pieno i suoi punti di forza,
automazione e velocità del processo, è stata sviluppata
la tecnologia di In-Mould Coating (verniciatura in stampo) per rivestire il pezzo direttamente nello stampo, applicando il rivestimento nello stampo stesso prima dello
stampaggio. Attualmente l’SMC è tipicamente rivestito con un processo di verniciatura a liquido multistrato,
che comporta alte percentuali di scarto, emissioni di COV
(poiché il processo di verniciatura è a base solvente) e
tempi lunghi di processo per la finitura della superficie.
P-IMC
P-IMC
Powder coatings offers a solution to maintain all
the advantages of SMC and combine them with the
advantages of the powder coating process.
P-IMC is a powder coating that is designed as an
integrated coating concept with SMC. With the P-IMC
process the mould is completely covered with a layer of
powder coating before the SMC compound is inserted
(Fig. 2). The P-IMC instantly starts to gel when it is applied
to the hot mould and cures together with the SMC.
This means that the coating time overlaps the moulding time.
P-IMC is efficient, cost-saving and eco-friendly because
it reduces VOC emissions and eliminates the overspray.
Beside, P-IMC gives good barrier properties to the SMC
pieces.
Adapta Color has launched a new range of powder
coatings for SMC with high reactivity and self-detaching
properties to facilitate the extraction from the mould.
La verniciatura a polveri offre una soluzione per mantenere
tutti i vantaggi dell’SMC e combinarli con i vantaggi del processo di verniciatura a polveri.
P-IMC è una verniciatura a polveri pensata come concetto
di rivestimento integrato dell’SMC. Con il processo P-IMC lo
stampo è completamente coperto con uno strato di vernice
a polveri prima che il composto di SMC sia inserito (fig. 2).
La P-IMC inizia istantaneamente a gelificare quando viene applicata allo stampaggio caldo e polimerizza insieme all’SMC. Questo significa che il tempo di rivestimento
coincide con il tempo di stampaggio. La tecnologia P-IMC
è efficiente, permette di risparmiare sui costi ed è a basso
impatto ambientale perché riduce le emissioni COV ed elimina l’overspray. Inoltre, P-IMC dona buone proprietà protettive ai pezzi in SMC.
Adapta Color ha lanciato una nuova gamma di vernici a polveri per SMC con alta reattività e proprietà auto distaccanti
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INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE
This new range offers a wide range of colours including
new metallic and functional effects which open up new
markets for powder coated SMC. The Adapta Bonding
System® metallization technology enables better
application and finishing of this type of products with
innovative finishes such as imitation of stainless steel.
Smart coatings are currently being developed to transfer
the features of Adapta Smart Coatings catalogue
to P-IMC technology. Powder coatings can also be
developed to give the finished piece very good weather
resistance, preventing spoilage by chalking.
The R&D laboratory of Adapta Color is equipped with
a 100Tm industrial press and various moulds for the
development of products based on the application
parameters of the client, being able to regulate the
speed of pressing, lower and upper mould temperatures,
closing, opening and residence times. To coat the mould,
an electrostatic gun specifically modified by Adapta
is used. Thanks to this equipment, Adapta carries out
different tests on samples with complex geometry
(ref. opening photo) allowing us to develop and design
customized products according to the requirements of
the client.
che facilitano l’estrazione dello stampo. Questa nuova linea
offre un’ampia scelta di colori, tra cui i nuovi effetti metallici
e funzionali che aprono nuovi mercati per l’SMC verniciato
con polveri. La tecnologia di metallizzazione Adapta Bonding
System® consente di migliorare l’applicazione e la finitura di questo tipo di prodotti con finiture innovative come
l’imitazione dell’acciaio inossidabile. Polveri smart sono al
momento in fase di sviluppo per trasferire le caratteristiche
dei prodotti del catalogo Smart Coatings di Adapta alla tecnologia P-IMC. Si possono sviluppare vernici in polvere atte
a conferire al pezzo finito una resistenza molto buona agli
agenti atmosferici, prevenendo lo sfarinamento.
Il laboratorio R&D di Adapta Color è attrezzato con una
pressa industriale da 100Tm e vari stampi per lo sviluppo
di prodotti basati sui parametri di applicazione del cliente,
essendo in grado di regolare la velocità della pressa, abbassare e alzare la temperatura dello stampo, tempi di chiusura, apertura e permanenza. Per rivestire lo stampo viene
utilizzata una pistola elettrostatica specificatamente modificata da Adapta. Grazie a queste apparecchiature, Adapta
effettua diversi test su campioni con geometrie complesse
(rif. foto d’apertura) consentendo di sviluppare e progettare prodotti personalizzati secondo le richieste dei clienti.
Conclusion
Conclusioni
As stated at the beginning of this article, SMC has a lot of
applications in many different industries:
− Electronic: encapsulation of printed circuit cables,
electronic components with reduced surface
resistivity, electronic systems.
− Automotive: doors, roof, bumpers, aerodynamic
parts, valve caps, etc.: it is possible to substitute
conventional materials like steel in order to reduce the
weight by a 15-20%.
− Transportation: interior of trains and buses.
− Sanitary: bath tubs, kitchen sink, bath&shower chairs,
etc.
− Home appliances: parts of irons, coffee machines,
tools for microwave ovens, pumps.
− Building: tanks for drinking water, panels, doors,
covering for wastepipes.
− Medical: surgical instruments, dental implants.
The development of P-IMC will open up new applications
of SMC, in particular in the building industry (balconies,
mailboxes, fire resistant boxes, inclined roofs, grating for
water drainage, etc.) where metallic and special effects,
durability and weather resistance allowed by the use
of powder coatings together with the cost efficiency of
SMC will appeal architects, designers and end-users.
Come affermato all’inizio dell’articolo, SMC ha diverse applicazioni in varie industrie:
− elettronica: incapsulamento dei fili dei circuiti stampati,
componenti elettronici con resistività superficiale ridotta, sistemi elettronici;
− automotive: portiere, tetti, paraurti, parti aerodinamiche, coperchi delle valvole, ecc.. È possibile sostituire i
materiali convenzionali come l’acciaio per ridurre il peso
del 15-20%;
− trasporti: interni dei treni e degli autobus;
− sanitari: vasche da bagno, lavandini per cucine, sgabelli
per il bagno e per la doccia, ecc.;
− elettrodomestici: parti del ferro da stiro, macchine del
caffè, strumenti per i forni a microonde, pompe;
− edilizia: serbatoio per l’acqua potabile, pannelli, porte,
coperture per i tubi di scarico;
− medica: strumenti chirurgici, impianti dentari.
Lo sviluppo del P-IMC aprirà nuove applicazioni dell’SMC,
in particolare nel settore edilizio (balconi, cassette delle lettere, casseforti resistenti al fuoco, grate per lo scolo dell’acqua, ecc.) in cui gli effetti metallizzati e speciali, la durabilità
e resistenza agli agenti atmosferici consentiti dall’uso delle vernici a polveri, insieme alla redditività dell’SMC, attrarranno architetti, designer e utenti finali.
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