Рассматривая тему антикоррозионной защиты, невозможно не остановиться на таком виде материалов, как стальной прокат с полимерным (органическим) покрытием. В настоящее время основными сферами потребления данной продукции являются строительная отрасль, автомобилестроение, сектор производства бытовых приборов и химического оборудования. Такая популярность связана не только с широкой гаммой ярких цветов, которую имеет внешний лакокрасочный слой, но и с дополнительным защитным эффектом, который он обеспечивает при эксплуатации готовых конструкций и деталей.
Промышленная окраска на основе полимерных составов применяется для многих стальных изделий — проволоки, узкой и широкой полосы, листа и ленты, кузовов автомобилей и т. п. Фокус данной статьи будет сделан именно на рулонный прокат с полимерным покрытием, нанесенным на непрерывных линиях методом койлкоутинга (от англ. coil coating).
Что такое органическое покрытие?
В настоящее время в Украине основным действующим стандартом, в соответствии с которым изготавливается рулонная сталь с полимерным покрытием, нанесенным на непрерывных линиях, является ДСТУ EN 10169:2018. Согласно этому нормативному документу, органическим считается материал, содержащий полимеры (пластмассы, синтетические смолы и др.), к которым, как правило, добавляют пигменты, растворители и другие добавки. Данный материал должен быть пригоден для нанесения на рулонную сталь путём непрерывного окрашивания.
Как правило, органические материалы поставляются в виде порошков или жидкостей, которые после нанесения на основу и отверждения образуют сухие непрозрачные пластиковые/лакокрасочные плёнки различных цветов, обеспечивающие декоративные, защитные и другие специальные свойства. Перечень базовых покрывных материалов для такого применения представлен в таблице ниже.
Виды полимерных покрытий согласно ДСТУ EN 10169
| Материал | Обозначение | Типовое значение / диапазон толщины, мкм |
|---|---|---|
| Порошковые покрытия | ||
| Полиэстер | SP (PO) | 30–100 |
| Плёнки | ||
| Поливинилхлорид | PVC (F) | 50–800 |
| Поливинилфторид | PVF (F) | 38 |
| Полиэтилен | PE (F) | 50–300 |
| Полиэтилентерефталат | PET (F) | 15–150 |
| Полипропилен | PP (F) | 30–200 |
| Система поглощения конденсата | CA (F) | ≥ 300 |
| Жидкие краски | ||
| Акрил | AY | 5–25 |
| Эпоксид | EP | 3–20 |
| Полиэстер | SP | 5–30 |
| Полиэстер, модифицированный полиамидом | SP-PA | 15–50 |
| Полиэстер высокой плотности | HBP | 30–60 |
| Полиэстер высокой стойкости | HDP | 25–60 |
| Полиэстер высокой стойкости, модифицированный полиамидом | HDP-PA | 15–50 |
| Полиэстер, модифицированный силиконом | SP-SI | 15–60 |
| Полиуретан | PUR | 10–60 |
| Полифторэтилен / виниловый эфир | FEVE | 20–60 |
| Полиуретан, модифицированный полиамидом | PUR-PA | 10–50 |
| Поливинилдиенфторид | PVDF | 20–60 |
| Поливинилхлорид-пластизоль | PVC (P) | 40–200 |
| Покрытие со специальной адгезией | SA | 5–15 |
| Термостойкая антипригарная система | HRNS | 5–15 |
| Свариваемый грунт, обогащённый цинком | ZP | 2–7 |
| Свариваемый грунт с проводящими пигментами, кроме цинка | CP | 1–15 |
Покрывные материалы образуют систему покрытия — совокупность слоёв, которые наносятся на лицевую или обратную сторону изделия. Система может состоять из одного или нескольких органических слоёв:
- Однослойная система - одно покрытие с установленными требованиями к внешнему виду, формуемости, коррозионной защите и т.д.;
- Многослойная система - грунт, промежуточные слои (при необходимости) и финишное покрытие.
Ответ на вопрос, какое полимерное покрытие лучше (пурал, глянцевый или матовый полиэстер, пластизол и др.), следует искать в конечном применении готовой продукции. Изделия с органическим покрытием могут использоваться внутри или снаружи помещений, а также в различных агрессивных средах. В зависимости от условий эксплуатации выбираются категория коррозионной стойкости, уровень сопротивления ультрафиолетовому излучению и другие параметры продукции. Исходя из этих показателей определяется материал и толщина полимерного покрытия, а также необходимая система защиты.
Что такое coil coating?
Койлкоутинг — это процесс, при котором органический покрывной материал непрерывно наносится на металлическую полосу (как правило, при помощи валков). Технология включает химическую и/или механическую подготовку поверхности, после чего:
- на поверхность наносят жидкий или порошковый полимер (на одну или обе стороны полосы). Покрытие может выполняться за один или несколько проходов, после каждого из них осуществляется операция отверждения органического слоя путём облучения, индукционного нагрева и другими способами;
- поверхность ламинируется постоянными пластиковыми плёнками.
В качестве исходного материала для нанесения полимерного покрытия непрерывным способом используется сталь рулонная горячекатаная или холоднокатаная, с металлическим защитным покрытием или без него. Наиболее распространёнными основами для койлкоутинга являются:
- плоский прокат марок DX51D, DX52D, S250GD, S350GD и др. с цинковым и алюмоцинковым защитным покрытием по стандарту ДСТУ EN 10346;
- холоднокатаная рулонная сталь без покрытия марок DC01, DC03 по ДСТУ EN 10130;
- горячекатаный прокат марок S235JR, S275J2, S355J2C и других по ДСТУ EN 10025.
Наличие дополнительного металлического защитного слоя (цинк, магний, алюмоцинковое покрытие и др.) существенно повышает коррозионную стойкость и, соответственно, срок эксплуатации конечных изделий. Однако при выборе такой основы для койлкоутинга (в частности оцинкованных рулонов) следует учитывать тот факт, что толщина металлического защитного слоя может влиять на формуемость и декоративные свойства изделия с полимерным покрытием.
Кроме того, следует принимать во внимание, что в процессе койлкоутинга физико механические свойства стальной основы могут изменяться. Тип покрытия с обеих сторон полосы должен быть согласован при оформлении заказа, с учётом необходимой пластичности, категории коррозионной защиты и категории стойкости к УФ излучению для лицевой и обратной сторон.
Пример схемы слоев органического покрытия с лицевой стороны стального рулона
Продукция с полимерным покрытием может поставляться с дополнительной временной защитой в виде съёмной плёнки, воска или масла на поверхности. Такая защита целесообразна в случаях, когда при транспортировке, хранении или переработке ожидаются особенно неблагоприятные условия (сильные осадки, механическое воздействие и т. п.). Съёмные плёнки должны быть удалены с поверхности не позднее чем через 3 месяца. Тип временной защиты согласуется между поставщиком и потребителем.
Технология койлкоутинга
Покраска металла методом койлкоутинга отличается экономичностью, высокой производительностью и возможностью полной автоматизации процессов. Современные линии непрерывного окрашивания способны производить от 60 до более чем 350 тысяч тонн готовой продукции в год.
За пределами Украины стальной прокат с полимерным покрытием чаще всего обозначается аббревиатурой PPGI, которая является сокращением названия «pre painted galvanized iron» (переводится с английского как «предварительно окрашенное оцинкованное железо»). В данном случае выражение «предварительно окрашенное» означает, что сталь получила лакокрасочное покрытие до того, как была выполнена формовка конечного изделия.
Производство проката с полимерным покрытием включает следующие основные этапы:
- Разматывание стального рулона;
- Соединение концов рулонов сваркой, механическим сшиванием или другим методом для обеспечения непрерывности процесса;
- Очистка полосы (электромеханическая и химическая), химическая подготовка поверхности перед покрытием;
- Сушка полосы;
- Нанесение грунта на одну или обе стороны;
- Отверждение грунтовочного слоя в печи;
- Охлаждение полосы;
- Нанесение финишного цветного покрытия на одну или обе стороны;
- Прохождение полосы через печь для отверждения финишного слоя;
- Охлаждение полосы;
- Сматывание окрашенной полосы в рулон.
PPGI сталь по оптическим свойствам поверхности и способности отражать свет классифицируется на матовую, низкоглянцевую, сатиновую, полуглянцевую, глянцевую и высокоглянцевую. Также в процессе производства на поверхности может быть сформирован текстурированный покрывной слой, имитирующий природные материалы (наиболее распространены камень и древесина) либо создающий другие узоры.
На всех этапах технологического процесса осуществляется контроль производственных параметров. По завершении изготовления продукция подлежит обязательным испытаниям с целью оценки её качества.
Ключевые свойства проката с органическим покрытием (согласно ДСТУ EN 10169)
| Параметр | Свойство, которое контролируется |
|---|---|
| Толщина покрытия | Толщина и предельные отклонения |
| Внешний вид | Цвет / различие в цвете |
| Зеркальный блеск | |
| Состояние поверхности (отсутствие дефектов) | |
| Прочность адгезии, гибкость | Адгезионная прочность после глубокого вытягивания |
| Эластичность покрытия (Т-изгиб) | |
| Адгезионная прочность и сопротивление образованию трещин при ударной деформации | |
| Твёрдость покрытия | Твёрдость по карандашу |
| Испытание по методу Бухгольца | |
| Стойкость к царапинам | |
| Стойкость / долговечность | Влагостойкость |
| Стойкость к атмосферной коррозии | |
| Стойкость к естественному УФ-излучению | |
| Стойкость к нейтральному соляному туману | |
| Стойкость к усиленному УФ-излучению | |
| Прочие параметры | Дополнительные испытания согласно заказу и действующим стандартам |
Особенности и сферы применения проката с полимерным покрытием
Полимерное покрытие, помимо визуального улучшения поверхности стальной полосы, образует дополнительный барьерный слой, изолирующий металл от внешних воздействий. Однако, в отличие от металлического антикоррозионного покрытия, которое продолжает выполнять антикоррозионную функцию даже при его повреждении, при нарушении сплошности полимерного слоя его защитные свойства в прилегающих зонах нивелируются. Поэтому оптимальным с точки зрения долговечности и эксплуатационной стойкости является комбинация металлического и органического барьера. Наиболее распространенным видом такого материала в настоящее время является оцинкованная сталь с полимерным покрытием. В ней эффективно сочетаются механическая прочность, умеренная цена и антикоррозионная защита. Срок службы изделий, изготовленных из такого PPGI, может составлять от 10 до 50 лет и более без возникновения сквозной коррозии. Разумеется, на продолжительность эффективной эксплуатации влияют толщина защитных слоёв, тип полимера, соблюдение правил транспортировки, хранения, монтажа и использования.
Стальной прокат с полимерным покрытием обладает рядом преимуществ, среди которых:
- Широкая вариативность цветов;
- Стойкость к атмосферным и ультрафиолетовым воздействиям;
- Высокая механическая прочность, обеспечиваемая стальной основой;
- Пригодность для большинства видов холодного формоизменения — от простого профилирования до штамповки;
- Экологичность;
- Относительно небольшой вес по сравнению с альтернативными материалами.
Благодаря таким свойствам сталь с органическим покрытием нашла применение во многих отраслях промышленности, ключевыми из которых являются строительство, машиностроение, производство промышленного оборудования и потребительских товаров.
Строительная отрасль является основным потребителем рулонов с полимерным покрытием. Из них изготавливаются кровля зданий и сооружений, фасадный профиль и стеновые сэндвич панели, ворота, двери, а также элементы вентиляционных и водосточных систем. В транспортном машиностроении PPGI востребован при изготовлении кузовных компонентов легковых и грузовых автомобилей, панелей сельскохозяйственной техники, частей двигателей, топливных и тормозных систем, внутренних и внешних декоративных элементов. Прокат с покрытием также применяется в станках, машинах, промышленном и торговом оборудовании, системах кондиционирования, отопления и вентиляции (HVAC), в мебели и корпусах электроники. Значительные объёмы данного проката используются для производства промышленных и потребительских контейнеров, элементов упаковки и другой продукции.
Как видим, стальной прокат с полимерным покрытием представляет собой современный, универсальный и эффективный материал. Он сочетает механическую прочность стали с декоративными и антикоррозионными свойствами полимеров (особенно в сочетании с металлической защитой). Благодаря технологии койлкоутинга такая продукция обладает стабильным качеством, высокой атмосферной стойкостью, широким выбором цветовых решений и длительным сроком службы. Это делает ее оптимальным выбором для многих применений.
