Розглядаючи тему протикорозійного захисту, неможливо не зупинитися на такому виді матеріалів як сталевий прокат з полімерним (органічним) покриттям. Наразі ця продукція дуже активно використовується в будівельній галузі, в сегменті автомобілебудування, у виробництві побутових приладів та хімічного устаткування. Така популярність пов’язана не тільки з широкою гамою яскравих кольорів, яку має зовнішній лакофарбовий шар, але й з додатковим захисним ефектом, що він надає при експлуатації готових конструкцій і деталей.
Лакофарбове покриття на основі полімерних складів застосовується для багатьох сталевих виробів – дроту, вузької та широкої штаби, листа та стрічки, корпусів автівок тощо. Фокус цієї статті буде наведений саме на сталеві рулони з полімерним покриттям, нанесеним на безперервних лініях методом койлкоутингу (від англ. coil coating).
Що таке органічне покриття?
Наразі в Україні основним діючим стандартом, що регламентує технічні вимоги до сталевого плоского прокату з органічним покриттям, нанесеним на безперервних лініях, є ДСТУ EN 10169:2018. Згідно з нормативним документом, органічним вважається матеріал, що містить полімери (пластмаси, синтетичну смолу та ін.), до яких зазвичай додають пігменти, розчинники та інші добавки. Цей матеріал повинен бути придатним для нанесення на рулонну сталь шляхом безперервного фарбування.
Зазвичай органічні матеріали постачаються у порошковому чи рідкому вигляді, а після нанесення на основу та затвердіння вони утворюють сухі непрозорі пластикові/ лакофарбові плівки різного кольору, які забезпечують декоративні, захисні та інші специфічні властивості. Перелік базових покривних матеріалів для такого застосування представлений в таблиці нижче.
Види полімерних покриттів сталі згідно з ДСТУ EN 10169
| Матеріал | Позначення | Типове значення/діапазон товщини, мкм |
|---|---|---|
| Порошкові покриття | ||
| Поліестер | SP (PO) | 30-100 |
| Плівки | ||
| Полівінілхлорид | PVC (F) | 50-800 |
| Полівінілфторид | PVF (F) | 38 |
| Поліетилен | PE(F) | 50-300 |
| Поліетилентерефталат | PET (F) | 15-150 |
| Поліпропілен | PP(F) | 30-200 |
| Система поглинання конденсату | CA(F) | ≥ 300 |
| Рідкі фарби | ||
| Акрил | AY | 5-25 |
| Епоксид | EP | 3-20 |
| Поліестер | SP | 5-30 |
| Поліестер, модифікований поліамідом | SP-PA | 15-50 |
| Поліестер високої щільності | HBP | 30-60 |
| Поліестер високої стійкості | HDP | 25-60 |
| Поліестер високої стійкості, модифікований поліамідом | HDP-PA | 15-50 |
| Поліестер, модифікований силіконом | SP-SI | 15-60 |
| Поліуретан | PUR | 10-60 |
| Поліфторгліцерин/вініловий ефір | FEVE | 20-60 |
| Поліуретан, модифікований поліамідом | PUR-PA | 10-50 |
| Полівінілденфторид | PVDF | 20-60 |
| Полівінілхлорид-пластизол | PVC (P) | 40-200 |
| Покриття зі спеціальною адгезією | SA | 5-15 |
| Термостійка протипригарна система | HRNS | 5-15 |
| Зварюваний грунт, збагачений цинком | ZP | 2-7 |
| Зварюваний грунт з провідними пігментами, окрім цинку | CP | 1-15 |
Покривні матеріали утворюють систему покриття – сукупність шарів, які наносяться на лицьовий чи зворотній бік виробу. Система може складатися з одного чи кількох органічних шарів:
- Одношарова система – одне покриття з встановленими вимогами до зовнішнього вигляду, формозмінюваності, корозійного захисту тощо;
- Багатошарова система – ґрунт, проміжні шари (за потреби) та фінішне покриття.
Вибір покривного матеріалу (пурал, пластизол, ПВДФ, матове чи глянцеве поліестерове покриття сталі) залежить від кінцевого застосування. Вироби з органічним покриттям можуть працювати всередині або ззовні приміщення, а також в різних агресивних середовищах. В залежності від умов експлуатації обирається категорія корозійної стійкості, рівень опору ультрафіолетовому випромінюванню та інші параметри продукції. Відштовхуючись від цих показників, визначаються склад і товщина полімерного покриття та необхідна система захисту.
Що таке coilcoating?
Койлкоутинг – це процес, при якому органічний покривний матеріал безперервно наноситься на металеву штабу (зазвичай за допомогою валків). Технологія включає хімічну та/або механічну підготовку поверхні, після чого:
- На поверхню наносять рідкий або порошковий полімер (на один чи обидва боки смуги). Покривання може виконуватися за один або декілька проходів, після кожного виконується операція затвердіння органічного шару шляхом опромінення, індукційного нагрівання та іншими способами.
- Поверхня ламінується постійними пластиковими плівками.
Як вихідний матеріал для нанесення полімерного покриття безперервним способом використовується гарячекатана або холоднокатана сталь в рулонах, з металевим захисним покриттям або без нього. Найбільш розповсюдженими основами для койлкоутингу є:
- Плоский прокат марок DX51D, DX52D, S250GD, S350GD та ін. з цинковим та алюмоцинковим захисним покриттям за стандартом ДСТУ EN 10346;
- Холоднокатана сталь без покриття марок DC01, DC03 за ДСТУ EN 10130;
- Гарячекатаний прокат S235JR, S275J2, S355J2C та інших марок за ДСТУ EN 10025.
Наявність додаткового металевого захисного покриття істотно підвищує корозійну стійкість та, відповідно, термін експлуатації кінцевих виробів. Але при виборі такої основи для койлкоутингу (зокрема оцинкованих рулонів) слід враховувати той факт, що товщина металевого захисту може впливати на формуваність та декоративні властивості продукту вже після того, як на нього буде нанесений поліестер або пластизол.
Окрім того, до уваги треба приймати те, що під час койлкоутингу фізико-механічні властивості сталевої основи можуть змінюватися.Тип покриття з обох сторін смуги повинен бути узгоджений під час оформлення замовлення, з урахуванням необхідної пластичності, категорії корозійного захисту, категорії стійкості до УФ випромінювання для фасадного та зворотного боку.
Приклад схеми шарів органічного покриття з лицьового боку сталевого рулону
Рулонна сталь з полімерним покриттям може постачатися з додатковим тимчасовим захистом у вигляді знімної плівки, воску або масла на поверхні. Такий захист є доцільним у випадках, коли під час транспортування, зберігання або обробки очікуються особливо несприятливі умови (сильні опади, механічний вплив тощо). Знімні плівки повинні бути видалені з поверхні не пізніше ніж через 3 місяці. Тип тимчасового захисту узгоджується між постачальником та споживачем.
Технологія койлкоутингу
Безперервне фарбування сталі відрізняється економічністю, продуктивністю та можливістю повної автоматизації процесів. Сучасні лінії койлкоутингу здатні виробляти від 60 до понад 350 тисяч тон готової продукції на рік.
За межами України сталевий прокат з полімерним покриттям найчастіше позначають абревіатурою PPGI, яка є скороченням назви «pre-painted galvanized iron» (перекладається з англійської як «попередньо пофарбоване оцинковане залізо»). В даному випадку вираз «попередньо пофарбований» означає, що сталь отримала лакофарбове покриття до етапу формозмінювання у кінцеві вироби
Виробництво прокату з полімерним покриттям включає наступні основні етапи:
- Розмотування сталевого рулону;
- З’єднання кінців рулонів зварюванням, механічним зшиванням або іншим методом для забезпечення безперервності процесу;
- Очищення штаби (електромеханічне та хімічне), хімічна підготовка поверхні перед покриванням;
- Сушіння смуги;
- Нанесення ґрунту на одну або обидві сторони;
- Затвердіння ґрунтового шару в печі;
- Охолодження штаби;
- Нанесення фінішного кольорового покриття з одного або обох боків смуги;
- Проходження смуги через піч для затвердіння фінішного шару;
- Охолодження штаби;
- Змотування пофарбованої штаби в рулон.
PPGI сталь за оптичними властивостями поверхні та здатністю відбивати світло класифікується на матову, низькоглянцеву, сатинову, напівглянцеву, глянцеву та високоглянцеву. Також під час виробництва на поверхні можна сформувати текстурований покривний шар, що імітує природні матеріали (найпоширенішими є камінь і деревина) або створює інші візерунки.
На всіх етапах технологічного процесу відбувається контроль виробничих параметрів. По завершенню виготовлення продукція підлягає обов’язковим випробуванням з метою оцінки її якості. Базові якісні характеристики виробів з органічним покриттям згідно з ДСТУ EN 10169 наведені в таблиці нижче.
Ключові властивості прокату з органічним покриттям
| Параметр | Властивість, що оцінюється |
|---|---|
| Товщина покриття | Товщина та граничні відхилення |
| Зовнішній вигляд | Колір/різниця в кольорі |
| Дзеркальний блиск | |
| Стан поверхні (відсутність дефектів) | |
| Міцність адгезії, гнучкість | Адгезійна міцність після глибокого витягування |
| Еластичність покриття (Т-вигин) | |
| Адгезійна міцність та опір до виникнення тріщин під час швидкої деформації (випробування на удар) | |
| Твердість покриття | Твердість за олівцем |
| Випробування на твердість методом вдавлювання по Бухгольцу | |
| Стійкість до дряпання | |
| Стійкість/витривалість | Вологостійкість |
| Стійкість до атмосферної корозії | |
| Стійкість до природного ультрафіолетового випромінювання | |
| Стійкість до впливу нейтрального сольового туману | |
| Стійкість до підсиленого ультрафіолетового випромінювання | |
| Інші параметри | Додаткові випробування відповідно до замовлення та діючих стандартів |
Особливості та сфери використання прокату з полімерним покриттям
Полімерні покриття, окрім візуального покращення поверхні сталевої штаби, утворюють додатковий бар’єрний захисний шар, який ізолює метал від зовнішніх впливів. Однак, на відміну від металевого антикорозійного шару, який продовжує працювати навіть в разі його пошкодження, при порушенні суцільності полімеру його захисна функція в прилеглих зонах нівелюється. Тому ідеальним з точки зору експлуатаційної стійкості є поєднання шарів металевого та полімерного матеріалу. Найпоширенішим видом такої «колаборації» наразі є оцинкована сталь з полімерним покриттям. У ній ефективно поєднуються механічна міцність, помірна ціна та стійкість до корозії. Довговічність виробів, виготовлених з такого PPGI, може складати від 10 до 50 років та більше без виникнення наскрізної корозії. Авжеж на час ефективної роботи продукції впливатимуть товщина захисних шарів, тип полімеру, дотримання правил транспортування, зберігання, монтажу та використання.
Прокат сталевий з полімерним покриттям має багато переваг, серед яких:
- Широка варіативність кольорів;
- Стійкість проти атмосферних та ультрафіолетових впливів;
- Висока механічна міцність, що забезпечується сталевою основою;
- Придатність для багатьох видів формозмінювання в холодному стані, від простого профілювання до штампування;
- Екологічність;
- Відносна легкість у порівнянні з альтернативними матеріалами.
Завдяки таким властивостям сталь з органічним покриттям знайшла застосування в багатьох напрямках промисловості, ключовими з яких є будівництво, машинобудування, виготовлення промислового обладнання та споживчих товарів.
Будівельна галузь - основний споживач рулонів з полімерним покриттям. Тут з них виробляються покрівля та стінові сендвіч-панелі, ворота, двері, фасади та елементи вентиляційних та водостічних систем. В транспортному машинобудуванні PPGI затребуваний при виготовленні кузовних компонентів легкових та вантажних автомобілів, панелей сільськогосподарської техніки, частин двигунів, паливних та гальмівних систем, внутрішніх та зовнішніх декоративних елементів. Прокат з покриттям застосовується у станках, машинах, промисловому та торговельному обладнанні, системах кондиціонування, опалення та вентиляції (HVAC), в меблях та корпусах електроніки. Значний обсяг такого прокату йде на виготовлення промислових та споживчих контейнерів, елементів пакування та інших товарів.
Як бачимо, сталевий прокат з полімерним покриттям є сучасним, універсальним і ефективним матеріалом. Він поєднує механічну міцність сталі з декоративними та антикорозійними властивостями полімерів (особливо у поєднанні з металевим захистом). Завдяки технології койлкоутингу така продукція має стабільну якість, високу атмосферну стійкість, широкий вибір кольорових рішень і тривалий строк служби. Це робить її оптимальним вибором для багатьох застосувань.
