выбор полимерного покрытия оцинкованной стали

ВЫБОР
ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ
ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛИ*
ВВЕДЕНИЕ
Оцинкованная сталь с полимерным покрытием (далее окрашенный металл) представляет
собой синергетическое сочетание металлической основы, эффективных процессов очистки и
нанесения лакокрасочных покрытий.
Производители окрашенного металла предлагают свои собственные, иногда
брендированные, покрытия окрашенного металла. В этой статье дано краткое руководство
основных типов полимерных покрытий металла, а также их основные сферы применения,
преимущества и недостатки.
Существует три основные категории полимерного покрытия металла:
• Жидкая краска
• Порошковая краска
• Пленочное покрытие
Более 90% окрашенного металла изготавливается с применением жидких красок, поэтому
ниже дается описание типов жидких красок.
* По материалам технического руководства ассоциации ECCA prepaintedmetal.eu
ЧТО ТАКОЕ КРАСКА?
Жидкие краски составляют более 90%
покрытий, используемых для окрашенного
металла. Жидкая краска состоит из четырех
основных компонентов:
• Пигменты
• Связующее вещество
• Растворители
• Добавки
Растворитель способствует растеканию
краски и создает гладкую влажную пленку
перед сушкой и затвердением. Он не
входит в состав конечного покрытия.
Конечное покрытие представляет собой
комбинацию связующих, пигментов и
добавок,
и
покрытие
обычно
классифицируется по типу используемого
связующего вещества.
Связующее вещество представляет собой
полимерный материал, который создает
структуру краски.
Основные типы полимеров, используемых
для покраски рулонного металла:
• Полиэстер
• Полиуретан
• Поливинилиденфторид (ПВДФ)
• ПВХ (пластизол)
Категоризация полимерных покрытий на
основные
типы
представлена
в
упрощенном виде, так как существует много
вариаций внутри каждого типа полимера.
Пигменты, используемые при нанесении
полимерных покрытий, как правило,
неорганические и обеспечивают цвет и
определенные физические свойства, такие
как защита от коррозии. При этом в составе
красок используются различные добавки,
которые обеспечивают дополнительные
свойства, например, текучесть
краски,
скорость
отверждения,
степень
УФпоглощения и блеска.
ВЫБОР ТИПА ПОКРЫТИЯ ОКРАШЕННОГО МЕТАЛЛА
Перед обзором различных типов покрытий
окрашенного металла и их различных
преимуществ, важно понимать требования,
которые выдвигаются
к изделиям из
окрашенного металла.
Требования к окрашенному металлу
определяются конечным использованием
материалов, поэтому, прежде чем выбрать
покрытие стоит ответить на следующие
вопросы:
• На сколько жестким будет процесс
формировки/профилирования?
• Какой
материал?
срок
должен
Процесс нанесения полимерных покрытий
предполагает дальнейшую формовку либо
профилирование металла в конечное
изделие.
По этой причине покрытие
должно обладать хорошей степенью
гибкости и стойкости к царапинам.
Традиционно
существовал компромисс
между гибкостью и твердостью покрытия.
Это по-прежнему так, но в наши дни
современные
покрытия
окрашенного
металла могут обладать высокой гибкостью
и способностью к
жесткой формовке,
сохраняя при этом хорошую степень
твердости.
прослужить
• Каким атмосферным воздействиям будет
подвержен материал, например, солнце,
дожди и загрязняющие вещества?
•
Должен
ли
материал
быть
восприимчивым к царапинам, либо в
процессе производства, либо в процессе
конечного использования?
• Существуют ли какие-либо специальные
требования к продукции, например,
температуры
или
химическое
сопротивление?
• Какой внешний вид необходим,
например, гладкое или текстурированное,
глянцевое или матовое покрытие?
Ответы
на
эти
вопросы
помогут
определиться с выбором типа покрытия, и, в
конечном счете, выбор должен быть
соотнесен с затратами.
В условиях повседневного использования
требования к окрашенной стали такие же,
как к любому металлу с покрытием – иметь
хороший внешний вид, не теряя его в
течение срока службы материала, и
защищать металл от коррозии. В некоторых
случаях это может быть устойчивость к
выцветанию под воздействием УФ-света
либо к коррозии, в других это может быть
устойчивость к химическому воздействию
или влиянием высоких температур.
Все эти свойства воплощены в окрашенном
металле,
но,
конечно,
улучшенные
характеристики будут стоить дороже.
Поэтому важно при выборе определить
наиболее важные требования к материалу,
и выбрать наиболее оптимальное покрытие,
не переплачивая за более дорогой продукт.
ПОЛИЭСТЕР
Термин полиэстер (полиэфир) описывает семейство химических веществ, которые могут быть использованы в
качестве основы для красок, также как и многие другие пластмассы. Связующие вещества на основе
полиэстера являются на сегодняшний день самыми популярными для рулонных покрытий.
Полиэфиры могут быть изготовлены из разнообразных кислот и спиртов для получения большего выбора
полимеров с различными свойствами. Полиэфирная смола поперечно сшитая с меламином дает покрытие
полиэстер. Отношение твердой смолы к сшивающему агенту обычно составляет 70:30, и 90:10 с более
высоким содержанием меламина для достижения более твердой поверхности, но в ущерб гибкости.
ОСОБЕННОСТИ
Полиэфиры – это «рабочая лошадка» среди
полимерных покрытий металла.
Покрытие
полиэстер представляет собой рациональное
сочетание
экономии
и
оптимальных
эксплуатационных характеристик.
Стандартный полиэстер имеет покрытие 20-25 мкм с
ограниченной
гибкостью
и
умеренной
долговечностью в случаях наружного применения.
ВОЗМОЖНОСТИ
Как наиболее популярный материал, покрытие
полиэстер
предлагает
множество
вариаций.
Например, более толстые полиэфирные покрытия
содержат до 60 мкм и используются, чтобы продлить
срок службы, в то время, как более тонкие
полимерные покрытия полиэстера используют там,
где есть необходимость сэкономить и нет
требований к долговечности материала.
Изменения в химии используемых полиэфирных
связующих и добавок, могут породить практически
любое желаемое свойство полиэфирного покрытия.
ПРИМЕНЕНИЕ
Полиэфиры применяются для внутреннего и
наружного
строительства.
Однако
точная
спецификация покрытия обуславливает конкретную
ситуацию применения металла.
Как полимерное покрытие металла для наружного
применения, базовый полиэстер используется для
обустройства и крыш, и фасадов в зданиях,
расположенных в мягком и сухом климате.
Полиэстер является наиболее
экономичным
решение, хотя долговечность покрытия может быть
несколько ограничена.
Покрытие
полиэстер
является
наиболее
распространенным покрытием для использования
внутри
помещений.
Полиэстер,
который
используется для внутренней отделки помещений,
Возможны вариации, которые могут улучшить
гибкость, хотя, как правило, в ущерб твердости.
Основные
полиэфиры
имеют
умеренное
сопротивление к воздействию УФ-излучения и
обеспечивают базовый уровень сопротивления
коррозии металла.
Для базового полиэстера,
стойкость к химическим веществам, загрязнению
умеренное, но возможны модификации, которые
улучшат каждое из этих свойств.
Недавно появился подкласс полиэфирных покрытий,
часто называемый "Высокопрочные полиэфиры".
Улучшенная формула состава позволяет значительно
увеличить срок службы особенно в условиях УФдеградации.
Полиэстер обычно имеет гладкую поверхность, но с
добавлением
полиамидных
частиц
(иногда
упоминается как полиамид-полиэстер) или со
структурированным слоем базы, текстурированные
(матовые, шероховатые) поверхности, также
возможны.
Помимо очевидных эстетических
преимуществ, текстурированные покрытия, зачастую
крайне устойчивы к царапинам.
подвергается
более
тщательному
осмотру
пользователями помещения, поэтому выдвигаются
высокие требования к эстетическим свойствам, в
дополнении с хорошей гибкостью для изготовления
нестандартных форм и высокой устойчивостью к
царапинам.
Все эти свойства могут быть доступны в
полиэфирных покрытиях, которые используются в
качестве
декоративной
отделки,
например,
передние панели электронных приборов, а также
для более функциональных конструкций, таких как
воздуховоды.
ПОЛИУРЕТАН
Полиуретановые покрытия по химическому составу похожи на полиэфиры, отличаются добавлением в
состав изоцианатов. Будучи подобными по химическим свойствам, полиуретаны обладают многими теми же
свойствами, что и полиэфиры, но демонстрируют преимущества в некоторых областях. Популярность
полиуретанового покрытия для окрашенного металла возросла в последнее время благодаря этим
дополнительным свойствам.
ОСОБЕННОСТИ
По сравнению с полиэфирами, полиуретановое
покрытие можно наносить в большей толщине, что
находит применение в случаях с высокими
требованиями к долговечности покрытия. Более
толстое полимерное покрытие также защищает
металл от коррозии.
Полиуретаны обладают высоким уровнем гибкости,
что часто желательно для окрашенного металла, и,
как правило, немного более устойчивым к
царапинам, чем полиэфиры. Однако, и стоимость
полиуретанового покрытия дороже, чем полиэстер.
ВОЗМОЖНОСТИ
Изменение уровня изоцианата в полиуретане
может
привести
к
повышению
гибкости
окрашенного металла, в то время изменение типа
изоцианата
влияет
на
устойчивость
к
ультрафиолетовому излучению.
Основные полиуретаны доступны с толщиной около
20-25 мкм, но толщина покрытий 50 мкм или 60
мкм
также
встречается,
часто
с
высокоструктурированным праймером (до 30 мкм),
который дает очень хорошую
стойкость на открытом воздухе.
коррозионную
Иногда, при более толстых покрытиях полиуретана,
добавляются
полиамидные
частицы,
что
обеспечивает текстурированную поверхность и
очень высокий уровень стойкости к царапинам. Это
важно для некоторых материалов внутреннего
применения
с
высокими
эстетическими
требованиями.
ПРИМЕНЕНИЕ
Полиуретановые покрытия стоят дороже, чем
полиэстер, поэтому они используются там, где
выгоды перевешивают разницу в стоимости.
Высокоструктурированные покрытия
широко
используются для кровель и фасадов из-за их
высокой
устойчивости
к
коррозии
и
ультрафиолетовому излучению, в сочетании со
стойкостью к царапинам. Это покрытие особенно
рекомендуется в прибрежных районах.
Другим важным свойством полиуретанов является
улучшение баланса между гибкостью и стойкостью
к царапинам, поэтому для премиум продуктов в
отделке интерьера, а также для многих бытовых
приборов
полиуретан становится наиболее
предпочтительным вариантом.
ПОЛИВИНИЛИДЕНФТОРИД (ПВДФ)
ПВДФ является высокоустойчивым полимерным покрытием на основе поливинилиденфторида. В отличие
от большинства полимеров, покрытие ПВДФ не восприимчиво к УФ-излучению, поэтому является
стабильным в течение длительного времени под воздействием солнечного света.
ОСОБЕННОСТИ
ПВДФ, как правило, имеет покрытие толщиной от
25 мкм до 28 мкм, хотя многослойные системы
могут иметь толщину до 55 мкм. В отличие от
полиуретанов,
высокоструктурированное
покрытие ПВДФ может содержать до 4 слоев
краски, вместо обычных двух.
Как упоминалось выше, покрытие ПВДФ не
подвержено воздействию ультрафиолетового
излучения, поэтому покрытие не разрушается под
воздействием солнечного света, в отличие от
практически всех других полимеров. Это дает
очень высокую стойкость к выцветанию и
отслаиванию и долгосрочное сохранение блеска и
цвета.
Существует отрицательная сторона высокой
устойчивости к ультрафиолетовому излучению.
Проявляется в том, что ультрафиолетовый свет
может проходить через полимерное покрытие и
воздействовать на ПВДФ. При таком воздействии
существует риск снижения адгезии между слоями,
и покрытие ПВДФ может расслаиваться. По этой
причине, очень важен правильный выбор
пигмента для изготовления полимера ПВДФ,
который должен быть способен поглощать УФсвет и защищать грунт. Например, синий, зеленый
и
черные
пигменты
не
рекомендуется
использовать сами по себе, поскольку они могут
пропускать ультрафиолетовые лучи. В результате
цветовая палитра ПВДФ имеет ограничения.
Решением
является
использование
дополнительного УФ-поглощающего
верхнего
слоя, однако это значительно увеличивает
стоимость.
Помимо
устойчивости
к
ультрафиолетовому
свету, полимерное покрытие ПВДФ также весьма
устойчиво ко многим химическим веществам и он
имеет отличные грязеотталкивающие свойства.
ПВДФ покрытия, как правило, более пластичные,
чем основные полиэфиры, но их устойчивость к
повреждениям от царапин ограничена, и они не
предоставляют никакой дополнительной защиты
от коррозии металлической основы. Также они
имеют более высокую стоимость в сравнении с
другими полимерными покрытиями.
ПРИМЕНЕНИЕ
В Европе оцинкованную сталь с полимерным
покрытием ПВДФ исключительно использует для
внешней облицовки фасадов. ПВДФ покрытие
относится, как правило, к преимуим-сегменту,
поэтому оно используется там, где долговечность
цвета имеет значение, например для облицовки
фасадов на престижных зданиях.
Поскольку покрытие ПВДФ отличается высокой
устойчивостью к химическим растворам, обладает
антикоррозийными
свойствами,
его
рекомендуется применять для обустройства стен в
животноводческих
комплексах,
где
стены
подвергаются регулярной обработке химическими
растворами, а также в регионах с высоким
среднегодовым уровнем солнечной радиации и
высоким температурным фоном.
ПЛАСТИЗОЛ
Пластизол относится к классу высокострутурированных термопластичных покрытий на основе
поливинилхлорида (ПВХ). Покрытия на основе пластизолов представляют собой дисперсию ПВХ и
пигментов в пластификаторе, который плавится, а не затвердевает, в процессе нанесения покрытия. После
охлаждения полимерный слой получается жестким и гибким. До полного охлаждения, узор обычно
подвергается тисненинию и приобретает вид зернистого покрытия, хотя возможны и другие покрытия.
ОСОБЕННОСТИ
Пластизоли очень отличаются от большинства
других рулонных покрытий толщиной полимерного
слоя. Обычно толщина пластизола 200 мкм, хотя
бывают толщины от 100 мкм до 300 мкм. Это
покрытие является очень надежным и дает
отличную стойкость к истирании, а также
обеспечивает защиту от коррозии металлической
основы, что невозможно достичь с тонким
покрытием.
Традиционно
пластизол
страдает
восприимчивостью к выцветанию, отслаиванию и
уменьшению блеска.
Однако, последние
разработки в области пластификаторов и
стабилизаторов практически устранили эти
проблемы и пластизол может конкурировать по
стабильности цвета.
Несмотря на большую толщину покрытия,
термопластичный
характер
означает,
что
напряжение при формировании очень низкое,
поэтому покрытие пластизол, как правило, очень
гибкое с небольшим истончением в области
формирования.
Толстое покрытие пластизол устойчиво к
атмосферным воздействиям, но подвержено
химическому
воздействию,
в
частности
растворителей.
Будучи
термопластичным,
покрытие
подвергается
влиянию
высоких
температур,
поэтому
не
рекомендуется
использовать при постоянной температуре выше
80°С.
Недостатком также является высокая
стоимость покрытия пластизол.
ПРИМЕНЕНИЕ
Покрытие пластизол, как правило, дороже, чем
полиэфиры, поэтому они используются там, где их
преимущества необходимы.
Дополнительная
защита от коррозии благодаря толстому
полимерному покрытию особенно важна для
кровель в регионах, где обильные дождевые
осадки
могут
спровоцировать
коррозию.
Пластизол также предпочтителен в строительстве,
т.к. благодаря
их твердости повреждения
покрытия на этапе строительства сводится к
минимуму. В то время, как основное применение
пластизола относится к строительству, это
покрытие иногда может использоваться там, где
требуется высокое сопротивление к истиранию,
например,
для
корпусов
промышленного
оборудования.
Какое же покрытие окрашенного металла использовать?
Итак, ответ на вопрос, какое покрытие будет оптимальным для использования, во многом зависит от
сочетания факторов, которые будут влиять на конечное изделие. Несмотря на то, что есть только
четыре основных типа покрытия, существует множество вариантов покрытий внутри этих групп,
поэтому практически любое требуемое сочетание свойств достижимо при готовности заказчика
платить за требуемый результат.
Некоторые покрытия имеют определенное предназначение, например, ПВДФ, который используется
там, где очень важна стойкость цвета, скажем, на фасадах престижных зданий, или пластизол,
который благодаря толщине помогает предотвратить коррозию, особенно в прибрежных районах.
Тем не менее, даже эти покрытия часто применяются для других целей и изобилие вариантов
покрытий из полиуретана, и особенно, из полиэстера делают невозможным обобщение критериев
выбора.
Описание должно дать краткое руководство, что доступно и чего ожидать. Тип покрытия должен
быть согласован между заказчиком и поставщиком и базироваться на факторах конечного
использования готового материала:
• Формуемость
• Срок службы
• Прочность
• Устойчивость к коррозии
• Внешний вид
• Стоимость
• и любые специальные требования, такие как химическая стойкость
ТИПЫ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ
Характеристики
Описание
Толщина полимерного
покрытия, мкм
Поверхность
Глянец (Gardner 60)
Стойкость к
механическому износу
Стойкость к УФизлучению
Устойчивость к
коррозии
Устойчивость к
кислотам и щелочам
Устойчивость к
хим.растворам
Сферы применения
PE (полиэстер)
Polyurethane
(Полиуретан)
PVDF (ПВДФ)
Покрытие на основе
полиэфира,
подходящее для любых
климатических поясов.
Использование
полиэстера для
покрытия
оцинкованного листа
является разумным и
экономически
выгодным выбором
при условии очень
осторожного монтажа.
Покрытие из
полиуретана имеет
хорошую стойкость к
механическому износу, а
также к УФ - излучению.
Для полиуретана
типична также стойкость
к действию химикатов.
Отличается
долговечностью и
стойкостью к царапинам.
15 - 25
20 - 60
25 - 55
80 -300
Гладкая
Зернистая
Гладкая
Рельефная
30
30
30
30
Средняя
Высокая
Высокая
Очень высокая
Средняя
RUV2
Средняя
RC3
Высокая
RUV4
Очень высокая
RC5
Высокая
RUV4
Высокая
RC4
Средняя
RUV2
Очень высокая
RC5
Средняя
Высокая
Высокая
Высокая
Низкая
Высокая
Высокая
Высокая
Внутреннее, наружное
применение. Кровли,
фасады. Регионы с
сухим умеренным
климатом
Кровли и фасады.
Индустриальные
районы.
Районы близ моря.
Фасады. Престижные
здания. С/х объекты.
Индустриальные
районы. Районы близ
моря.
Кровли, фасады.
Химически
агрессивная среда.
Индустриальные
районы
Обладает отличной
атмосферостойкостью,
практически не
выцветает. отличается
тем, что в его составе
содержится
высококачественный
пигмент, который
придает поверхности
красивый блеск и
стойкий цвет, а также
твердость,
определяющую
высокие
грязеотталкивающие
свойства и
пластичность.
Plastizol
(Пластизол)
Благодаря
большой толщине
это покрытие самое
устойчивое к
механическим
повреждениям, и
обладает высокой
коррозионной
стойкостью, что
создает
дополнительную
защиту в условиях
загрязненной
окружающей среды
или на морском
побережье.