Вступ: Багаторівнева система захисту попередньо забарвлених сталевих рулонів
Кольорові сталеві рулони — що також називають попередньо забарвленим оцинкованим залізом (PPGI), попередньо забарвленими сталевими рулонами або кольоровими сталевими рулонами у вигляді гарячо-оцинкованої сталі — це сталеві рулони, які проходять обробку на безперервній лінії нанесення покриття на рулони, де одну або обидві поверхні очищають, піддають хімічній обробці, наносять грунтовку й остаточне органічне покриття в один або кілька шарів перед повторним намотуванням у рулон для відправлення на відміну від фарбування після виготовлення, що застосовується до вирізаних або формованих деталей, процес нанесення покриття на рулони забезпечує однорідне, контрольоване на заводі покриття, яке набагато рівномірніше й стійкіше . Експлуатаційні характеристики PPGI залежать не лише від сталевої основи чи цинкового покриття, а й від системи кольорового покриття — яка включає кілька захисних шарів фарби — і відіграє вирішальну роль у визначенні стійкості, стійкості до погодних умов та довготривалого зовнішнього вигляду. . У цій статті наведено комплексний аналіз систем покриття, що використовуються в кольорових оцинкованих рулонах, з розглядом їхньої структури, типів, експлуатаційних характеристик та параметрів контролю якості.
Структура системи покриття: багатошарова архітектура
Типова система кольорового покриття PPGI складається з кількох захисних шарів, які наносять послідовно під час процесу нанесення покриття на рулон. . Ці шари утворюють багатошарову корозійностійку систему, призначену для захисту сталевої основи в умовах високих навантажень. . Зазвичай структура має такий порядок: сталева основа, металеве покриття (зазвичай шар оцинкованого цинку), хімічний прошарок попередньої обробки, грунтовий шар, верхній шар фарби та захисний зворотний шар. металічне покриття забезпечує перший рівень захисту від корозії завдяки жертвеній дії, тоді як фарбова система виступає бар’єром проти вологи, кисню та ультрафіолетового випромінювання загальна товщина покриття складається з базової сталі, грунту, верхнього шару та захисного шару товщина переднього покриття для зовнішніх застосувань зазвичай включає грунт (≥5 мкм) та верхній шар (≥15 мкм), із загальною мінімальною товщиною 20 мкм. Товщина верхнього шару зазвичай становить 10–25 мкм, а товщина зворотного шару — 5–20 мкм стандартна товщина верхнього шару становить приблизно 15–25 мкм, а товщина грунту — приблизно 5–10 мкм цей поєднання забезпечує баланс між захистом від корозії, еластичністю під час формування та загальною економічною ефективністю .
Поширені типи покриттів: PE, SMP, HDP та PVDF
У виробництві PPGI зазвичай використовують кілька фарбових систем, кожна з яких пропонує різний баланс між довговічністю, збереженням блиску та стійкістю до УФ-випромінювання . Поліестер (PE) є економічним покриттям, придатним для пом’якшених середовищ . Покриття PE забезпечують чудову адгезію та формопластичність, що робить їх економічно вигідним вибором для широкого спектру кольорів та поверхонь . Вони добре працюють у загальних умовах, забезпечуючи корозійний захист протягом 7–8 років . Однак обмежена стійкість PE до УФ-випромінювання та схильність до виникнення білої пилки роблять його менш придатним для промислових або надзвичайно забруднених зон .
Силікономодифікований поліестер (SMP) покращує атмосферостійкість PE шляхом додавання силіконової смоли, що підвищує збереження кольору та термостійкість . З типовим терміном служби 10–12 років SMP має вищу міцність . Компромісом є знижені формопластичність та адгезія, через що він непридатний для деталей із глибоким витягуванням . SMP застосовується переважно на дахах та стінах будівель, де складне формування не потрібне .
Поліестер високої довговічності (HDP) є значним кроком уперед у розвитку поліестерної технології . Покриття HDP забезпечують 60–80 % ефективності покриттів PVDF за більш доступною ціною завдяки використанню циклоаліфатичних мономерів і уникненню ароматичних сполук, що поглинають УФ-випромінювання, HDP забезпечує виняткову стійкість до атмосферних впливів, що забезпечує термін експлуатації на відкритому повітрі до 15 років це глобально визнане й економічно вигідне рішення для вимогливих застосувань .
Полівініліденфторид (PVDF) є преміальним вибором для архітектурних застосувань міцні молекулярні зв’язки забезпечують виняткову стійкість до корозії, ультрафіолетового випромінювання та хімічних речовин, що гарантує збереження кольору й термін служби 20–25 років покриття на основі PVDF містить фторвуглецеву смолу, стійке до ультрафіолетового випромінювання та хімічної корозії, і має термін служби понад 20 років покриття на основі PVDF забезпечують найвищий рівень продуктивності: виняткова стійкість до ультрафіолетового випромінювання, атмосферних впливів та хімічного впливу дозволяє їм зберігати колір і блиск десятиліттями, навіть у надзвичайно вимогливих кліматичних умовах для преміальної продуктивності покриття з високим вмістом смоли PVDF (70 % і більше) залишаються еталоном довготривалої продуктивності .
Процес нанесення покриття на рулон: від основи до готового рулону
Процес нанесення покриття на рулон — іноді його називають безперервною лінією нанесення покриття на рулон або CCL-процесом — це високоступінь автоматизована, високошвидкісна виробнича операція, що наносить покриття на сталеву стрічку зі швидкістю руху лінії, яка зазвичай становить від 60 до 150 метрів за хвилину . Процес починається з очищення поверхні та попередньої обробки: сталева стрічка проходить через серію етапів очищення, під час яких видаляються мастильні масла, поверхневі оксиди та забруднення за допомогою лужних засобів для очищення та промивання водою . Після цього йде етап хімічної попередньої обробки — зазвичай це хроматне, безхроматне (на основі цирконію або титану) або залізофосфатне перетворювальне покриття, що створює хімічно активну поверхню, яка сприяє прилипанню грунтового шару й забезпечує додатковий бар’єрний захист від корозії під покриттям . Після попередньої обробки грунтовий шар наноситься на одну або обидві сторони стрічки за допомогою валкового наносника праймер — зазвичай епоксидна, поліуретанова або поліестерна формула — виступає як шар зчеплення між попередньою обробкою та верхнім покриттям і часто містить інгібітори корозії, такі як стронцієвий хромат або цинковий фосфат пропраймована стрічка проходить через печу затвердження, де її нагрівають до максимальної температури металу (PMT) приблизно 200–240 °C верхнє покриття наносять на затверділий праймер за допомогою другої станції роликового нанесення цей шар забезпечує колір, блиск і експлуатаційні характеристики поверхні готової передфарбованої сталевої рулонної стрічки після нанесення стрічка проходить через другу печу затвердження — знову до PMT зазвичай 220–250 °C — а потім охолоджується водою для швидкого охолодження покритої стрічки перед намотуванням у рулон зворотний шар часто наносять на зворотний бік під час етапу нанесення праймера або верхнього покриття, щоб забезпечити корозійний захист і формопридатність на не видимій стороні .
Тестування продуктивності та контроль якості
Контроль якості для оцинкованих рулонів з полімерним покриттям включає комплекс випробувань на виконання технічних характеристик, щоб підтвердити цілісність і стійкість покриття. Випробування на адгезію метод сітчастого розрізу (ASTM D3359) оцінює зчеплення покриття шляхом спостереження за відшаруванням після видалення стрічки. Високоякісний PPGI має досягати класу 0–1 (без відшарування). Випробування на згин у формі літери T оцінює формоздатність: оцінки 0T–2T означають відсутність тріщин або відшарування під час важкої обробки. Жорсткість олівця випробування на стійкість до подряпин (ASTM D3363) вимірює стійкість до подряпин. Тестування на солону туману випробування на стійкість до корозії (ASTM B117): у звичайних умовах потрібно ≥500 годин, а в екстремальних — ≥1000 годин; покриття PVDF забезпечують понад 1500 годин, тоді як покриття PE зазвичай забезпечують 500–1000 годин стійкості до солевого туману. Збереження кольору стійкість до випробування на витривалість кольору є критичною для архітектурних застосувань: PVDF зберігає понад 90 % початкового кольору протягом 10 років, тоді як стандартне покриття PE може помітно випростати вже через 3–5 років. УФ-стійкість та стійкість до пилування також оцінюються стійкість до УФ-випромінювання та атмосферних впливів, причому PVDF і HDP забезпечують кращі показники в цих областях.
Вибір субстрату та міркування щодо застосування
Базовий субстрат для оцинкованих сталевих рулонів з кольоровим покриттям може значно варіюватися залежно від передбачуваного застосування найпоширенішим субстратом є гаряче цинковане стальне листове прокатне виріб (GI), яке забезпечує корозійний захист на основі цинку під органічним покриттям іншими субстратами є гальвалюм (сталь, покрита сплавом алюмінію й цинку), електроцинкована сталь, холоднокатаний стальний лист (CR) і, іноді, гарячекатаний оброблений кислотою й мастильними матеріалами стальний лист (HRPO) — для промислових застосувань із більшою товщиною поєднання металевого покриття й органічного верхнього покриття надає оцинкованим сталевим рулонам з кольоровим покриттям багаторівневого захисту від корозії, ультрафіолетового розкладу та механічних пошкоджень вибір правильного фарбувального системи залежить переважно від кліматичних умов у місці використання матеріалу у помірному кліматі з помірним сонячним опроміненням і низьким рівнем забруднення достатньо часто використовують системи покриття PE . Однак проекти, розташовані в прибережних районах, промислових зонах або районах із інтенсивним ультрафіолетовим випромінюванням, зазвичай вимагають покриттів підвищеної ефективності, наприклад HDP або PVDF . Такі покриття забезпечують покращену стійкість до корозії, випроблення та деградації поверхні з часом . Покупцям також слід враховувати такі фактори, як очікуваний термін експлуатації проекту, вартість будівлі та вимоги до гарантії під час вибору систем покриття .
