Témata
Reklama

Vliv expozičních podmínek na životnost výrobků z kontinuálně lakovaných plechů

Plechy s organickými povlaky zhotovenými technologií kontinuálního lakování (technologií coil-coating) našly uplatnění především ve stavebnictví, v železniční, automobilové i letecké dopravě, ve strojírenském i spotřebním průmyslu, kde jsou kladeny vysoké požadavky na životnost výrobku. Jednou z nejrozšířenějších oblastí použití je stavebnictví, kde se kontinuálně lakované plechy používají na opláštění stěn budov i na střechy. Při těchto aplikacích je pak velmi důležitá požadovaná životnost, která je mnohdy 20 až 40 let.

Podkladovým materiálem kontinuálně lakovaných plechů bývá především hliník a jeho slitiny, oceli žárově i elektrolyticky zinkované, oceli s povlaky zinkových slitin (Zn-Al, Zn-Fe), výjimečně i ocel válcovaná za studena.
Na plechy s dokonalou předběžnou úpravou je možné aplikovat různé kombinace organických nátěrových hmot, a to buď na jednu nebo obě strany kovového pásu. Organické povlaky jsou používány ze dvou důvodů - zvýšení korozní odolnosti podkladového materiálu a z estetického hlediska. Organické povlaky poskytují bariérový typ ochrany. Permeabilita vody organickými povlaky může významně ovlivnit korozi podkladového kovu. Proto nejsou nátěrové hmoty aplikovány přímo na ocel, ale na vrstvu zinku nebo jeho slitin, které poskytují katodickou ochranu, nebo na hliník. Kombinace kovového a organického povlaku poskytuje efektivní ochranu před korozí i v případech poškození organické vrstvy (např. poškrábáním, póry, částečně na řezných hranách).
Reklama
Reklama
Reklama

Volba povlaku

Velmi důležitý je výběr správného povlaku pro specifické použití a expozici. Všechny nátěrové hmoty jsou tvořeny třemi základními složkami:
  • pigmenty, které tvoří barvu;
  • pojiva, pryskyřice, jejichž molekuly obklopují částice pigmentů, spojují je s podkladem a chrání je proti vlivu atmosférického prostředí;
  • ředidla, která zajišťují hladký, snadno zhotovitelný kapalný film a která se během sušení/vytvrzování odpaří.
  • Použitý typ pojiva udává základní vlastnosti povlaku. Vzhledem k vysokým nárokům na korozní odolnost a životnost se pro povrchovou úpravu kovových pásů používá vysoce kvalitních nátěrových hmot. Nejčastěji na bázi polyesterů (PES), polyvinylidenfluoridů (PVDF), polyvinylchloridů (PVC), nátěrových hmot speciálně upravených na bázi polyuretanů (PUR), vyznačujících se vysokou odolností proti abrazi apod. Často jsou organické povlaky označeny pouze typovou značkou, což je velmi jednoduché, ale zároveň silně matoucí. Existuje spousta různých formulací s různými vlastnostmi označenými jedním označením; např. označení PES - může představovat standardní typ PES, silikonem modifikovaný PES nebo tzv. SDPE, což je PES s dlouhou životností. Tyto nové typy SDPE představují široký rozsah od základních povlaků až po vrchní nátěry s širokým rozsahem základních vlastností a je možné položit i otázku, zda do této skupiny nepatří pojiva na bázi poyester/polyuretanů.
    Pro ochranu spodní strany plechů se používají různé typy transparentních laků, např. na bázi alkydmelaminových, epoxidových (EP), akrylátových (AK) a jiných pryskyřic v závislosti na konečném použití. Jako základní povlaky se často používají epoxidy nebo akryláty.
    Pro architektonické a stavební účely jsou tyto materiály dále zpracovávané na profilovacích linkách do podoby finálních výrobků. Po tepelném vytvrzení se svitky plechů dělí na formáty nebo pásy pro další použití. Speciální úprava pásů se provádí na embosingové lince pomocí dezénovacích válců, kterými je do povrchu pásů vytlačen oboustranně dezén.

    Základní charakteristiky některých povlaků lakovaných pásů

    Polyester (PES) - je univerzální, poměrně levný nátěrový systém vhodný do interiérů i exteriérů. Pokud je požadována vyšší odolnost, je PES vrchní vrstva aplikována ve větší tloušťce. Pro aplikace do interiérů je typická tloušťka povlaku 15 µm a pro použití do exteriéru cca 35 µm. Podkladový materiál je také používán podle podmínek expozice; pro exteriérové aplikace je používána žárově zinkovaná ocel s tloušťkou zinkového povlaku 275 g.m-2, tj. asi 20 µm na obou stranách. Standardní PES je možné modifikovat silikonem a polyamidem, přičemž tyto varianty poskytují mnohem vyšší odolnost na povětrnosti a proti abrazi. PES a jeho různé varianty nabízí velkou škálu barevných odstínů i lesku, což se bohatě využívá při jeho aplikaci na různé výrobky. Jeho nevýhodou je omezená pružnost.
    Polyuretan (PU nebo PUR) - má lepší odolnost proti stárnutí a změnám barevného odstínu. Typická tloušťka je kolem 50 ?m (včetně základního povlaku). Pro exteriérové aplikace je jako podkladový materiál nejčastěji používána žárově zinkovaná ocel. Jeho největší výhodou je dobrá korozní odolnost, odolnost proti stárnutí, změnám barevného odstínu i lesku. PUR jsou ve srovnání s PES dražší.
    Plastisol (PVC) - je aplikován v relativně silných tloušťkách 100 až 200 ?m, což poskytuje výrobkům s tímto povlakem výbornou odolnost abrazi a korozní odolnost. Je to extrémně pružný povlak. Tato vysoká tloušťka znamená, že je možné výrobky upravovat na embosingové lince. Materiál je relativně drahý.
    Fluoropolymery (PVDF) - poskytují nesrovnatelně vysokou odolnost UV záření, tzn. minimální změny barevného odstínu a lesku. Typická tloušťka povlaku je 35 ?m (včetně základního nátěru). Tyto typy povlaků se mohou používat v extrémních podmínkách s vysokou intenzitou UV záření, vysokou vlhkostí a teplotou. Jsou používány zejména tam, kde jsou kladeny vysoké požadavky na estetický vzhled. Materiály jsou však velmi drahé.
    Pro kvantitativní stanovení vlastností různých nátěrových systémů bylo vyvinuto mnoho zkušebních postupů - viz řada norem ČSN EN 13523-0-24 Kontinuálně lakované kovové pásy - Zkušební metody. Avšak hlavní roli při výběru vhodného nátěrového systému hrají vždy požadavky na specifické vlastnosti, včetně předpokládané životnosti, a náklady.
    Dlouhodobá životnost výrobků může být zaručena pouze tehdy, pokud bude správně vybrán systém a pokud bude správně prováděna údržba. V této souvislosti je nutné zmínit zejména následující základní pravidla:
  • povlak by neměl být vystaven přímému kontaktu s korozními činidly, jako jsou kyseliny, alkálie, roztok amoniaku, ředidla, proudění výfukových spalin a obvykle teplotě nad 80 °C;
  • povlak by neměl být vystaven přímému postřiku vody s vysokým obsahem solí, neměl by být ponořen částečně ani přechodně v takovéto vodě;
  • povlak by neměl být uložen v zemi;
  • povlak by neměl být chráněn před deštěm, neboť smývání nečistot z povrchu deštěm je důležité pro dlouhou životnost výrobků;
  • mělo by být zajištěno řádné větrání, aby nedocházelo ke kondenzaci vody na povrchu.
  • Již v období výstavby kontinuální lakovací linky v Kovohutích Velvary v roce 1972 se SVÚOM zabýval problematikou korozní odolnosti a životností lakovaných plechů a výrobků z nich zhotovených. Na základě dlouhodobých výsledků laboratorních a staničních zkoušek ve vnějších atmosférách venkovského, městského a průmyslového středně a silně znečištěného prostředí a za užití rozsáhlého souboru hodnoticích kritérií bylo možné vypracovat rámcová kritéria o životnosti hliníkových, ocelových a zinkovaných plechů s akrylátovými, polyesterovými a polyvinylidenfluridovými povlaky (nátěrové hmoty firmy ICI).
    Předpokládaná životnost kontinuálně lakovaných plechů byla posuzována ve dvou kritériích a je uvedena v tabulce.
    Životnost povrchové úpravy může být ovlivněna nedostatečným vytvrzením organických povlaků, kvalitou podkladového materiálu (např. zinkového povlaku) a defekty snižujícími životnost výrobků zhotovených z kontinuálně lakovaných plechů, které mohou vzniknout:
  • při výrobě na profilovacích linkách, při vytváření reliéfu (dezénu) embosingovým způsobem (vznik mikropórů, trhlinek, odlup povlakového systému v místech ohybů, ostrých hran apod.);
  • při jejich přepravě, skladování a montáži.
  • Pokud je výrobek chráněn po dobu manipulace, dopravy, skladování a montáže snímatelnou ochrannou folií, je nutno ji ihned po instalaci výrobku v atmosférických podmínkách sejmout.
    Vlivem dlouhodobého působení UV záření mohou do povlaku migrovat zvláčňovadla z použitých folií a tak negativně ovlivnit jeho ochrannou účinnost. Korozní odolnost lakovaných plechů může být ovlivněna i použitím nevhodných izolací mezi sendvičovými panely, jejichž složky mohou difundovat do povlaku.
    Skladování a doprava za nevhodných podmínek může vyvolat korozní napadení, které se zvýší v případě špatné nebo nedostatečné ventilace, kondenzace nebo pronikání srážek. Zásady týkající se manipulace, dopravy a skladování je vhodné formulovat individuálně a měly by být součástí norem a předpisů zpracovatelských podniků.

    Nevhodné použití kontinuálně lakovaných pásů

    Trapézová krytina (žárově zinkovaný podklad + PES) byla namontována jako obkladový materiál v blízkosti chladicí věže. Po vnějších i vnitřních plochách krytiny místně stékala chladicí voda obsahující rozpuštěné chemické látky. Korozní agresivitu prostředí dle ČSN ISO 9223 nelze stanovit, jde o specifické provozní prostředí. Na vnějších i vnitřních částech trapézové fasádní krytiny místně ulpívaly vrstvy úsad menších i větších tlouštěk.
    Selhání životnosti výrobků zhotovených z kontinuálně lakovaných plechů (převážně střešních krytin, fasádních panelů) bývá zapříčiněno neznalostí projektantů i investorů o nevhodnosti použití tohoto materiálu do specifických prostředí.
    Jako zcela nevhodné se ukázalo použití hliníkových plechů s akrylátovými povlaky pro obklad silničních podjezdů. Vliv posypových solí v krátké době způsobil korozní znehodnocení podkladového kovu. Nevhodná je také aplikace výrobků z lakovaných plechů do prostředí s vysokou relativní vlhkostí a teplotou, jakými jsou např. prádelny, lázně.

    Střecha po 15 letech expozice

    Střešní krytinu tvoří kontinuálně lakované plechy s žárovým zinkovým povlakem a polyesterovým povlakem s tloušťkou vrstvy 25 µm. Na hodnocené střeše dochází k mírnému křídování polyesterové nátěrové hmoty (RAL 1015), přilnavost organického povlaku byla vynikající. Průměrná tloušťka nátěrového systému byla 31,0 µm. Korozní napadení je na jednotlivých pleších střechy velmi nerovnoměrné a rozsah je asi 3 % z celkové plochy. Intenzivnější napadení se vyskytuje na části střechy, kde byla při montáži prováděna příprava plechů před položením a povrch střechy byl mechanicky poškozen (poškrábán). V ploše plechů se vyskytuje korozní napadení základního kovu (oceli) ve formě nepravidelných skvrn o průměru od 5 mm do 5 cm a dále v rýhách o různé délce v šířce cca 1 - 5 mm.
    Souvislé korozní napadení základního materiálu se vyskytuje v místech spodního ohybu trapézových plechů a v místech zakončení plechů u okrajů střechy i okrajů hřebenového plechu. Napadení dosahuje max. do 10 cm od okraje plechu. Intenzita napadení je různá. V místě korozního napadení dochází postupně ke snížení přilnavosti nátěrového systému, jeho odlupování a obnažení zinkového povlaku v šíři asi 5 mm.
    Vzhledem k charakteru poškození a degradace povlaku je možné krytinu opravit opravným systémem. Z pohledu dlouhodobé životnosti je nutné přesně stanovit druh opravného nátěrového systému a technologický postup. Nemalou roli bude hrát také ekonomické vyhodnocení.
    Vznik defektů a selhání životnosti výrobků z kontinuálně lakovaných plechů může být významnou měrou zapříčiněno nechráněnými střižnými hranami. Lepší korozní ochranu poskytují na střižných hranách plechy zinkované a hliníkové. Dodatečné krytí nechráněných střižných hran nátěry bývá zpravidla méně výhodné než použití vhodných krycích lišt z různých materiálů (plastických hmot, dřeva apod.), popř. je vhodné volit jiné způsoby mechanického spojení, které umožní zakrytí střižných hran, jako např. lemování. U výrobců fasádních střešních krytin nebývá ochrana střižných hran řešena vůbec nebo pouze okrajově.

    Nevhodné provedení oprav mechanicky poškozeného povrchu

    Na střešní krytině jsou patrné změny barevného odstínu a změny lesku. Z průměrných hodnot tlouštěk povlaku na matných a lesklých plochách střešní krytiny je zřejmé, že matný povrch má silnější tloušťku povlaku, patrné byly také nerovnosti (mechanické poškození, škrábance) pod opravným povlakem.
    Všechna mechanická poškození by měla být opravena, protože snižují životnost výrobků. Změny barevného odstínu a lesku jsou způsobeny dodatečnou opravou stříkáním opravné nátěrové hmoty. Výrobci pro opravu mechanicky poškozených míst nedoporučují opravy stříkáním, ale pouze nátěrem malým štětcem. Pokud je poškození pouze ve vrchním povlaku, je dostatečná pouze jedna vrstva. Pokud poškození zasahuje až k zinkovému povlaku, je doporučována oprava dvěma vrstvami.
    ¦¦¦
    Komplexní kontrola kontinuálně lakovaných plechů, specifikovaná zkušebními normami ČSN EN 13523-0-24 Kontinuálně lakované kovové pásy - Zkušební metody, je prováděna ve výrobních závodech a měla by být dílčím způsobem ověřována i u zpracovatelů při jejich přejímce, případně i u odběratelů výrobků z nich zhotovených. Kontrolu jakosti může zajistit i zkušební laboratoř SVÚOM s. r. o.
    Ing. H. Kalousková
    Ing.A. Kupilíková
    060438
    SVÚOM
    kalouskova@svuom.cz
    www.svuom.cz
    Tabulky a obrázky vztahující se k tomuto článku naleznete v tištěné podobě časopisu.
    Reklama
    Vydání #4
    Kód článku: 60438
    Datum: 12. 04. 2006
    Rubrika: Trendy / Povrchové úpravy
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Vakuové odpařování - technologie budoucnosti

    Vakuové odpařování je v České republice poměrně málo používaná technologie. Má však velký potenciál pro budoucí rozšíření. Tato technologie nachází využití v povrchových úpravách, chemickém, strojírenském, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Firma Kovofiniš je jednou z prvních českých firem, která nabízí vlastní vakuové odparky.

    Šetrné a účinné čištění těžko dostupných míst

    Klasické postupy čištění ve vodě se dostávají na hranice svých možností, když jde například o kapilární struktury nebo komplexní geometrie. Za takové situace se nově na scénu dostávají tzv. CNP technologie (Cyclic Nucleation Process). Tato technologie pracuje na principu cyklické nukleace (tvorby krystalových zárodků z přesycených roztoků).

    Zvýšení výkonu u tribo stříkání

    Stříkání práškových barev systémem tribo je založeno na fyzikálních principech, které do značné míry určují výsledné parametry stříkacího zařízení. Výrobce stříkacích pistolí je postaven před úkol navrhnout optimální konstrukci, která bude poskytovat nejlepší možný výstup, jakým je dostatečně nabitý prášek, který vystupuje v požadovaném množství a s použitelnou rychlostí z ústí nabíjecí trubice. Jak název napovídá, nabíjení prášku tribo je založeno na principu tření.

    Související články
    Předúprava oceli nízkoteplotním plazmatem pro zvýšení pevnosti lepeného spoje

    V příspěvku jsou shrnuty výsledky výzkumu vlivu plazmochemické předúpravy vzorků oceli DC01 na výslednou pevnost lepeného spoje. Pro předúpravu povrchu vzorků oceli byla použita RF štěrbinová tryska generující plazma. Jako pracovní plyn byl použit argon a argon v kombinacích s dusíkem nebo kyslíkem. Vliv plazmové předúpravy na povrch oceli byl vyhodnocen pomocí měření kontaktních úhlů a výpočtu volné povrchové energie. Po slepení vzorků oceli pomocí běžně užívaného lepidla Weicon Flex 310M HT200 byly testovány výsledné vlastnosti lepeného spoje pomocí standardních mechanických odtrhových testů podle ČSN EN 1465.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Ako zvýšiť kvalitu povrchových úprav

    Dokonale čistý a odmastený povrch dielov je základnou črtou pre všetky povrchové úpravy, ktorý má veľký vplyv na výslednú kvalitu produktu. Predovšetkým rôzne spôsoby nanášania kovov si vyžadujú starostlivú prípravu povrchu, aby sa zabránilo vzniku škvŕn, ktoré vznikajú v dôsledku povrchovej kontaminácie počas tvárnenia kovov.

    Stříkání a lakování - trendy jsou nepochybné

    Nutnost zvyšovat technicko-ekonomickou úroveň firmy je na denním pořádku. Inovace zvyšují podnikovou konkurenceschopnost, kterou lze spatřovat zejména ve flexibilitě, tvorbě přidané hodnoty, efektivnosti a kvalitě. Také v oboru povrchových úprav je trendem automatizace a robotizace.

    Kompozitní povlaky jako možná náhrada za povlaky na bázi CrIV

    Tento příspěvek se týká oblasti povrchových úprav, zejména elektrolyticky vyloučených kovových povlaků, a to způsobu vytvoření kompozitní povrchové úpravy na bázi niklu s vysokou odolností proti opotřebení. Výsledkem provedeného výzkumu je technologický postup závěsového pokovení pro nový kompozitní povlak NiP-XLS, který by mohl nahradit povlaky na bázi CrIV.

    Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

    Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

    Vývoj epoxidových barev na konstrukce

    Trendem dnešní doby je snižování nákladů na nátěrové systémy na konstrukce. Tyto systémy jsou ve většině případů složeny ze základní nátěrové hmoty (NH) epoxidového typu a vrchního polyuretanového emailu. V rámci úspory nákladů byla vyvinuta NH, která plní funkci obou těchto nátěrových hmot, to znamená, že má antikorozní vlastnosti, splňuje funkci vrchní NH a je možné ji aplikovat pouze v jedné vrstvě.

    Zvýšení odolnosti polymerních nátěrů pomocí nano/mikrogelů

    Polymerní nátěrové hmoty aplikované na výrobcích plní různé funkce, nejčastěji estetickou a ochrannou. Moderní typy nátěrových hmot by měly tyto funkce kombinovat a rovněž i vyhovovat stále se zpřísňující chemické legislativě a požadavkům kladeným na ochranu životního prostředí a pracovních potřeb. Přirozeným důsledkem je neustálá potřeba vyvíjet a zavádět nové sofistikované formulace nátěrových hmot, a to jak v oblasti rozpouštědlových, tak i vodouředitelných nátěrových hmot.

    Čištění energetických zařízení

    Vnitřní povrchy otopných a chladicích systémů jsou během svého provozu postupně pokrývány, vlivem chemických a fyzikálně chemických reakcí, pevnými úsadami nečistot, minerálů a korozních produktů. Vzniklé látky jsou tepelným izolantem a brání přestupu tepla. To má za následek omezení účinnosti systémů, zvýšení energetických a tlakových ztrát ale i omezení možnosti regulace a celkově snížení účinnosti těchto systémů.

    Předúpravy povrchů velkorozměrných ocelových konstrukcí

    V letech 2014 až 2016 budovala jako generální dodavatel firma S.A.F. Praha, spol. s r. o., technologická zařízení pro mechanické předúpravy povrchu, odmašťování a termické nástřiky ve výrobním závodě polské firmy Famet v blízkosti města Opole. Investor a uživatel vyrábí zařízení pro energetiku, plynárenský a ropný průmysl, jejichž součástí jsou velké ocelové svařence s hmotností do 250 tun.

    Otěruvzdornost povlaků žárového zinku s přídavkem cínu

    Žárové zinkování ponorem představuje jeden z nejrozšířenějších způsobů ochrany ocelových materiálů kovovými povlaky. Životnost takto zhotovených povlaků je v běžném prostředí více než 50 let, a proto nevyžadují údržbu. Vlastnosti zinkového povlaku lze navíc podle použití částečně ovlivňovat přídavkem některých prvků do oceli nebo zinkové lázně. V rámci výzkumu na Ústavu strojírenské technologie ČVUT v Praze bylo cílem zhodnotit odolnost proti otěru zinkového povlaku v závislosti na obsahu cínu v zinkové tavenině.

    Lehké konstrukce automobilů - Specifické povlaky hlubokotažných ocelí

    Na konstrukční materiály používané při stavbě automobilové karoserie jsou kladeny mimořádné požadavky. Specifické podmínky musejí splnit zejména vnější povrchové díly karoserie, které jsou nositeli designu vozu a které tím i do značné míry rozhodují o prodejnosti a úspěšnosti daného modelu. Kromě základních mechanických podmínek musejí povrchové díly splnit perfektní lakovatelnost, mimořádnou korozní odolnost, ale také musejí mít schopnost bezproblémového zpracování – ať už lisováním, nebo rozmanitými technologiemi spojování, jako je laserové pájení a lepení.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit