СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНОЙ ПРОКАТ Российский патент 2018 года по МПК B05D7/14 B32B15/08 

Изобретение относится к способам нанесения полимерных покрытий на стальную основу и может быть использовано для изготовления рулонного тонколистового проката, плоских оцинкованных листов, профлиста, металлочерепицы, крепежных уголков и других преимущественно строительных материалов.

Также известны трехслойные и многослойные покрытия, см. https://www.thvssenkrupp-steel.com/en/press/press-releases/press-release-10945.html, http://mils.by/kataloq/metalocherepica/metallocherepica-modulnava-blachotrapez-polsha/modulnaya-metallocherepica-qermania-simetric, где описана система покрытий, которая получается путем нанесения грунтового слоя, второго лакового слоя, который наносится методом печати на первый слой, и финишного цветного покрытия.

В Журнале «Кровли» №4(19) 2008 на стр. 64 и http://keosanq.co.ua/en/printech.html также описано покрытие, которое получают путем нанесения грунтового слоя, базового слоя, чернил методом офсетной печати, прозрачного лакового слоя (полиэфирного или поливинилиденфторидного).

Недостатком этих покрытий является необходимость использования дополнительного узла на линии нанесения полимерных покрытий для нанесения слоя покрытия методом печати, которое отвечает за обеспечение декоративных свойств системы покрытий в целом, что приводит к удорожанию процесса.

Известны также способы нанесения прозрачных гладких лаков для придания поверхности высокого глянца и хорошей стойкости к появлению дефектов поверхности при механическом воздействии для автомобильной индустрии (Patent US 7687576 В2).

За прототип взято двухслойное полимерное покрытие, нанесенное на стальной рулонный прокат, когда на поверхность металла первым слоем наносится грунт, вторым слоем - эмаль полиэфирная либо полиуретановая, при этом второй слой может быть текстурированным за счет «сморщивания» (см. патент RU №2512378 «Способ покрытия металлических лент», МПК B05D 7/14, приоритет от 30.04.2009, опубл. 10.07.2012).

Недостатками этого способа являются невысокие коррозионная стойкость и эксплуатационные характеристики сталей из-за воздействия факторов окружающей среды непосредственно на полимерный слой.

Для устранения указанных недостатков предлагаемый способ включает последовательное нанесение слоев на предварительно очищенную металлическую поверхность, их высушивание и отверждение, при этом первый слой покрывается грунтом с толщиной покрытия от 1 до 25 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-242°С, второй слой покрывается однотонной гладкой полиэфирной эмалью толщиной 10-40 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-242°С, третий слой покрывается бесцветным полиуретановым лаком толщиной от 5 до 30 мкм и отверждается при пиковой температуре металла 224-242°С.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Нанесение покрытия по п. 1 формулы (в три слоя) осуществляется следующим образом.

Сырьем для производства является тонколистовая оцинкованная рулонная сталь с покрытием полиэстер по ГОСТ 52146 «Прокат тонколистовой холоднокатаный горячеоцинкованный с полимерным покрытием с непрерывных линий. Технические условия». Предварительная подготовка поверхности металла перед накопителем автоматизированной линии включает обезжиривание концентратом для обезжиривания, предназначенное для удаления масла и других механических загрязнений с поверхности металла. Далее для удаления остатков обезжиривающего раствора с поверхности металла производят промывку листа деминерализованной водой и для удаления остатков жидкости химических растворов с поверхности металла производят сушку подготовленного листа, которая производится с помощью воздуходувки. Подготовленный металл поступает в накопитель, предусмотренный для непрерывной работы линии. Из накопителя металл попадает в агрегат окончательной подготовки поверхности металла для химической обработки, где снова производят обезжиривание методом струйной промывки концентратом для обезжиривания. Далее на щеточном устройстве с поверхности металла удаляются загрязнения, такие как тяжелое масло, оксиды металлов и т.д. Загрязнения на поверхности полосы удаляются четырьмя очистными щетками, которые вращаются в обратном направлении движения полосы с последующей двойной промывкой чистой водой, предназначенной для удаления щелочного раствора с полосы. Затем снова производят обезжиривание для окончательного удаления масла и других загрязнений с поверхности металла и промывку листа деминерализованной водой для удаления остатков обезжиривающего раствора с поверхности металла. После этого для обеспечения хорошей адгезии между грунтом и металлической основой на оцинкованный металлопрокат наносят хроматирующий раствор с последующей сушкой горячим воздухом. Мокрая пленка хроматирующего раствора высыхает на поверхности металла без промывки предшествующей окраски, и таким образом исключается необходимость обработки промывной воды.

На очищенную металлическую поверхность производится нанесение грунта на окрасочной машине для нанесения грунтовки с S-образным перемещением полосы, где при помощи двух наносящих валов с обратной ротацией (то есть против хода полосы) наносится грунтовый слой с двух сторон одновременно. Грунтовый слой имеет толщину 5-7 мкм. Регулирование толщины наносимого грунта производится вручную путем установления зазоров между покрасочными валами, а также с помощью регулирования скорости вращения окрасочного, улавливающего и калибровочного валов. После нанесения грунта на полосу она перемещается далее через печь для сушки (отверждения) грунта, где грунт спекается с полосой. Для этого в печи металлопрокат нагревается до 232°С («пиковой температурой металла» для грунта). Длина печи и скорость движения полосы в линии определяют временем выдержки в печи для достижения «пиковой температуры металла», а также для удаления растворителя, находящегося в грунте. Печь состоит из трех отдельных зон. Оператором регулируется температура каждой зоны для достижения необходимой пиковой температуры на выходе полосы из печи.

Высушенный окрашенный металл поступает в секцию охлаждения, где охлаждается при помощи деминерализованной воды до температуры окружающей среды.

Нанесение однотонной гладкой полиэфирной эмали производится на автоматизированной линии валковым методом. Для нанесения слоя эмали на лицевую сторону используют машину с U-образным перемещением полосы, где основным наносящим валом с обратной ротацией (то есть против хода полосы) наносится лицевой слой покрытия толщиной 15-25 мкм. Нижним наносящим валом наносится обратный слой. Слой для обратной стороны наносится толщиной 5-10 мкм методом прямой ротации (то есть по ходу полосы). Далее полоса перемещается через печь для сушки, где нанесенный слой полиэфирной эмали спекается с грунтом. Для чего металлопрокат нагревается до 232°С («пиковой температуры металла»). Длина печи и скорость движения полосы в линии определяют временем выдержки в печи для достижения «пиковой температуры металла», а также для удаления растворителя, находящегося в краске. Печь состоит из трех отдельных зон. Оператором регулируется температура каждой зоны для достижения необходимой пиковой температуры на выходе полосы из печи.

Для нанесения третьего слоя полиуретановым лаком металлопрокат снова загружается на входную секцию. На автоматизированной линии предварительно отключаются все секции, кроме машины для нанесения верхнего покрытия с U-образным перемещением полосы. На лицевую (основную) сторону металлопроката, окрашенного в два слоя, наносится бесцветный полиуретановый лак, валковым методом с обратной ротацией (против хода полосы). Лаковое покрытие имеет толщину 12-16 мкм. Когда лак нанесен на полосу, полоса перемещается через печь для сушки, где лак спекается с основным покрытием второго слоя. Для этого в печи металлопрокат нагревается до 220°С («пиковая температура», которая для лака обычно составляет 220-230°С). Длину печи и скорость движения полосы в линии определяют временем выдержки в печи для достижения «пиковой температуры металла», а также для удаления растворителя, находящегося в краске. Печь состоит из трех отдельных зон. Оператором регулируется температура каждой зоны для достижения необходимой пиковой температуры на выходе полосы из печи. Слой лака (верхний слой) в процессе высушивания приобретает грубую ячеистую, «сморщенную», текстурированную структуру.

Окрашенный металлопрокат выходит из печи при температуре 220-230°С. Для того чтобы ее охладить до температуры 40°С используются вытяжной вентилятор и система водного охлаждения. Вытяжной вентилятор выводит воздух из-под полосы, что немного снижает температуру полосы, и затем система водяного охлаждения снижает температуру полосы приблизительно до 40°С. Система водяного охлаждения - это резервуар, в котором охлажденная вода разбрызгивается одновременно на обе стороны полосы. Количество распыляемой охлаждающей воды регулируется оператором. Чтобы вода оставалась холодной, она циркулирует по системе испарительного охлаждения. После чего полоса проходит через обрезиненные ролики для удаления влаги с полосы. После чего готовый металлопрокат сматывается в рулон.

Пример 2. Нанесение покрытия по п. 2 формулы.

В начале технологического цикла производится подготовка поверхности металла для последующего нанесения покрытия в том же порядке, который указан в Примере 1.

Далее металл, прошедший химическую обработку, поступает в камеру окраски, где наносится на лицевую сторону металла первый слой полиэфирной эмали. Нанесение полиэфирной эмали производится на окрасочной машине с S-образным перемещением полосы при помощи двух наносящих валов с обратной ротацией (то есть против хода полосы), при этом второй вал отключается. Слой полиэфирной эмали имеет толщину 15-25 мкм. Регулирование толщины наносимого слоя производится вручную путем установления зазоров между покрасочными валами, а также с помощью регулирования скорости вращения окрасочного, улавливающего и калибровочного валов.

Когда краска нанесена на полосу, полоса перемещается далее через печь для сушки краски, где краска спекается с полосой. В печи металлопрокат нагревается до температуры 232°С («пиковой температурой металла», которая для полиэфирной эмали обычно составляет 224-242°С). Длину печи и скорость движения полосы в линии определяют временем выдержки в печи для достижения «пиковой температуры металла», а также для удаления растворителя, находящегося в краске. Печь состоит из трех отдельных зон. Оператором регулируется температура каждой зоны для достижения необходимой пиковой температуры на выходе полосы из печи.

Высушенный окрашенный металл поступает в секцию охлаждения, где охлаждается при помощи деминерализованной воды до температуры окружающей среды.

Далее производится нанесение слоя бесцветного полиуретанового лака на автоматизированной линии валковым методом. Для этого используют машину для нанесения покрытия с U-образным перемещением полосы, где основным наносящим валом с обратной ротацией (то есть против хода полосы) наносится лицевой слой покрытия. Слой лака имеет толщину 12-16 мкм. На лицевую (основную) сторону металлопроката, окрашенного в один слой, наносится бесцветный полиуретановый лак толщиной 10-15 мкм валковым методом с обратной ротацией (против хода полосы). Когда лак нанесен на полосу, полоса перемещается через печь для сушки, где лак спекается с основным покрытием. В печи металлопрокат нагревается до 225°С (до «пиковой температуры металла», которая для лака обычно составляет 220-230°С). Длину печи и скорость движения полосы в линии определяют временем выдержки в печи для достижения «пиковой температуры металла», а также для удаления растворителя, находящегося в краске. Оператором регулируется температура каждой зоны печи для достижения необходимой пиковой температуры на выходе полосы из печи. Верхний слой в процессе высушивания приобретает грубую ячеистую, «сморщенную», текстурированную структуру.

После этого окрашенный в два слоя металл охлаждается с помощью вытяжного вентилятора и системы водного охлаждения. После чего готовый металлопрокат сматывается в рулон.

Пример 3. Нанесение покрытия по п. 3 формулы.

В начале технологического цикла производится подготовка поверхности металла для последующего нанесения покрытия в том же порядке, который указан в Примере 1.

Далее металл, прошедший химическую обработку, поступает в камеру окраски, где наносится грунт на лицевую и обратную стороны металла. Нанесение грунта производится на автоматизированной линии валковым методом. На окрасочной машине для нанесения грунтовки с S-образным перемещением полосы, где при помощи двух наносящих валов с обратной ротацией (то есть против хода полосы) наносится грунтовый с двух сторон одновременно покрытия. Грунтовый слой имеет толщину 5-7 мкм. Регулирование толщины наносимого грунта производится вручную путем установления зазоров между покрасочными валами, а также с помощью регулирования скорости вращения окрасочного, улавливающего и калибровочного валов.

Когда краска нанесена на полосу, полоса перемещается далее через печь для сушки (отверждения), где грунт спекается с полосой. Для этого в печи металлопрокат нагревается до температуры 232°С («пиковой температурой металла»), которая для грунта обычно составляет 224-242°С. Длину печи и скорость движения полосы в линии определяют временем выдержки в печи для достижения «пиковой температуры металла», а также для удаления растворителя, находящегося в краске. Оператором регулируется температура каждой зоны печи для достижения необходимой пиковой температуры на выходе полосы из печи.

Высушенный окрашенный металл поступает в секцию охлаждения, где охлаждается при помощи деминерализованной воды до температуры окружающей среды.

Нанесение слоя полиэфирной эмали производится на автоматизированной линии валковым методом. Для его нанесения используют машину для нанесения покрытия с U-образным перемещением полосы, где основным наносящим валом с обратной ротацией (то есть против хода полосы) наносится лицевой слой покрытия. Основной слой имеет толщину 15-25 мкм. Нижним наносящим валом наносится обратный слой. Слой для обратной стороны наносится методом прямой ротации (то есть по ходу полосы). Слой обратной полосы имеет толщину сухой пленки 5-10 мкм. Когда основной слой нанесен на полосу, полоса перемещается через печь для сушки краски, где основной слой спекается с грунтом. В печи металлопрокат нагревается до 232°С «пиковой температурой металла», которая для лицевой стороны обычно составляет 224-242°С. Длину печи и скорость движения полосы в линии определяют временем выдержки в печи для достижения «пиковой температуры металла», а также для удаления растворителя, находящегося в краске. Оператором регулируется температура каждой зоны печи для достижения необходимой пиковой температуры на выходе полосы из печи.

Далее металлопрокат снова загружается на входную секцию. На автоматизированной линии предварительно отключаются все секции, кроме машины для нанесения верхнего покрытия с U-образным перемещением полосы. Второй слой полиэфирной эмали наносится аналогично нанесению второго слоя, описанного выше.

Окрашенный в три слоя металлопрокат снова загружается на входную секцию. На автоматизированной линии предварительно отключаются все секции, кроме машины для нанесения верхнего покрытия с U-образным перемещением полосы. На лицевую (основную) сторону металлопроката, окрашенного в два слоя, наносится бесцветный полиуретановый лак, валковым методом с обратной ротацией (против хода полосы). Лаковое покрытие имеет толщину 12-16 мкм. Когда лак нанесен на полосу, полоса перемещается через печь для сушки краски, где лак спекается с основным покрытием второго слоя. В печи металлопрокат нагревается до определенной, называемой «пиковая температура металла», которая для лака обычно составляет 220-230°С. Верхний слой в процессе высушивания приобретает грубую ячеистую, «сморщенную», текстурированную структуру. После этого окрашенный в четыре слоя металл охлаждается, охлажденный, готовый металлопрокат сматывается в рулон.

Пример 4. Нанесение покрытия по п. 4 формулы.

В начале технологического цикла производится подготовка поверхности металла для последующего нанесения покрытия в том же порядке, который указан в Примере 1.

Нанесение грунта и полиэфирной эмали производится так же, как в Примере 1.

Окрашенный в два слоя металлопрокат снова загружается на входную секцию.

На окрасочной машине для нанесения покрытия с S-образным перемещением полосы, наносится первый слой полиуретанового лака. Лаковое покрытие имеет толщину 12-16 мкм. Когда лак нанесен на полосу, полоса перемещается через печь для сушки краски, где лак спекается при пиковой температуре металла 230°С с основным покрытием второго слоя. Верхний слой в процессе высушивания приобретает грубую ячеистую, «сморщенную», текстурированную структуру.

Затем металл, покрытый первым слоем полиуретанового лака, поступает в секцию для нанесения верхнего покрытия с U-образным перемещением полосы. На лицевую (основную) сторону металлопроката, окрашенного в три слоя, наносится еще один слой бесцветного полиуретанового лака, валковым методом с обратной ротацией (против хода полосы). Лаковое покрытие имеет толщину 12-16 мкм. Когда лак нанесен на полосу, полоса перемещается через печь для сушки краски, где лак спекается при пиковой температуре металла 220-230°С с покрытиями предыдущих слоев. Верхний слой в процессе высушивания приобретает грубую ячеистую, «сморщенную» структуру.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить покрытие в любом цвете с одинаковой структурой поверхности за счет того, что формирование ее происходит за счет прозрачного лакового слоя на последней стадии окрашивания субстрата.

Кроме того, увеличивается стойкость сталей к физико-химическим, механическим, коррозионным воздействиям, что увеличивает срок службы изделия.

Покрытие металла не скользит в руках при монтаже за счет шершавой, текстурированной поверхности, так как происходит повышение коэффициента трения поверхности покрытия о поверхности устройств захвата при монтаже и сохраняется достаточная стойкость покрытия к истиранию при высоком коэффициенте трения поверхности.

За счет крупной ячеистой структуры покрытия обеспечивается безопасность при высотных работах за счет хорошего сцепления с подошвой работников, осуществляющих монтаж кровельного материала.

Благодаря тому что поверх окрашенного второго слоя (полиэфирного) имеется дополнительный - третий слой из полиуретанового лака, который рассеивает часть лучей ультрафиолетового излучения, разрушительно влияющих на полимерную матрицу и лучей диапазона видимого и ИК излучения, вызывающих повышение температуры поверхности и термическую деградацию покрытия, предлагаемое покрытие является более стойким к ультрафиолетовому излучению.

Изобретение относится к способам нанесения полимерных покрытий на стальную основу и может быть использовано для изготовления рулонного тонколистового проката, плоских оцинкованных листов, профлиста, металлочерепицы, крепежных уголков и других преимущественно строительных материалов. Способ нанесения покрытия на стальной прокат включает последовательное нанесение слоев на предварительно очищенную металлическую поверхность, их высушивание и отверждение, причем первый слой наносится грунтом толщиной от 1 до 25 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, второй слой наносится гладкой полиэфирной эмалью толщиной от 10 до 40 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, третий слой наносится прозрачным или полупрозрачным полиуретановым лаком толщиной от 5 до 30 мкм с отверждением при пиковой температуре металла 224-242°С, при этом для обеспечения эффекта сморщивания лак содержит полиуглеводородный воск с температурой плавления 150-170°С или первый слой наносится гладкой полиэфирной эмалью толщиной 10-40 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С; второй слой наносится прозрачным или полупрозрачным полиуретановым лаком толщиной от 5 до 30 мкм с отверждением при пиковой температуре металла 224-242°С, при этом для обеспечения эффекта сморщивания лак содержит полиуглеводородный воск с температурой плавления 150-170°С или первый слой наносится грунтом толщиной от 1 до 25 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, второй и третий слои наносятся последовательно гладкой полиэфирной эмалью толщиной 10-40 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, четвертый слой наносится прозрачным или полупрозрачным полиуретановым лаком толщиной от 5 до 30 мкм с отверждением при пиковой температуре металла 224-242°С, при этом для обеспечения эффекта сморщивания лак содержит полиуглеводородный воск с температурой плавления 150-170°С или первый слой наносится грунтом толщиной от 1 до 25 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, второй слой наносится гладкой полиэфирной эмалью толщиной 10-40 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, третий и четвертый слои наносятся прозрачным или полупрозрачным полиуретановым лаком толщиной от 5 до 30 мкм с отверждением при пиковой температуре металла 224-242°С, при этом для обеспечения эффекта сморщивания лак содержит полиуглеводородный воск с температурой плавления 150-170°С. Технический результат - получение покрытия в любом цвете с одинаковой структурой поверхности за счет того, что формирование последней происходит за счет прозрачного лакового слоя на последней стадии окрашивания субстрата, что увеличивает срок службы изделия за счет увеличения стойкости сталей к физико-химическим, механическим, коррозионным воздействиям, сохраняет достаточную стойкость покрытия к истиранию при высоком коэффициенте трения поверхности, что в свою очередь обеспечивает безопасность при высотных работах за счет хорошего сцепления с подошвой работников, осуществляющих монтаж кровельного материала, а также является более стойким к ультрафиолетовому излучению. 4 н.п. ф-лы, 4 пр.

1. Способ нанесения покрытия на стальной прокат, включающий последовательное нанесение слоев на предварительно очищенную металлическую поверхность, их высушивание и отверждение, отличающийся тем, что первый слой наносится грунтом толщиной от 1 до 25 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, второй слой наносится гладкой полиэфирной эмалью толщиной от 10 до 40 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, третий слой наносится прозрачным или полупрозрачным полиуретановым лаком толщиной от 5 до 30 мкм с отверждением при пиковой температуре металла 224-242°С, при этом для обеспечения эффекта сморщивания лак содержит полиуглеводородный воск с температурой плавления 150-170°С.

2. Способ нанесения покрытия на стальной прокат, включающий последовательное нанесение слоев на предварительно очищенную металлическую поверхность, их высушивание и отверждение, отличающийся тем, что первый слой наносится гладкой полиэфирной эмалью толщиной 10-40 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С; второй слой наносится прозрачным или полупрозрачным полиуретановым лаком толщиной от 5 до 30 мкм с отверждением при пиковой температуре металла 224-242°С, при этом для обеспечения эффекта сморщивания лак содержит полиуглеводородный воск с температурой плавления 150-170°С.

3. Способ нанесения покрытия на стальной прокат, включающий последовательное нанесение слоев на предварительно очищенную металлическую поверхность, их высушивание и отверждение, отличающийся тем, что первый слой наносится грунтом толщиной от 1 до 25 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, второй и третий слои наносятся последовательно гладкой полиэфирной эмалью толщиной 10-40 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, четвертый слой наносится прозрачным или полупрозрачным полиуретановым лаком толщиной от 5 до 30 мкм с отверждением при пиковой температуре металла 224-242°С, при этом для обеспечения эффекта сморщивания лак содержит полиуглеводородный воск с температурой плавления 150-170°С.

4. Способ нанесения покрытия на стальной прокат, включающий последовательное нанесение слоев на предварительно очищенную металлическую поверхность, их высушивание и отверждение, отличающийся тем, что первый слой наносится грунтом толщиной от 1 до 25 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°С, второй слой наносится гладкой полиэфирной эмалью толщиной 10-40 мкм с промежуточным отверждением при пиковых температурах металла 224-232°C, третий и четвертый слои наносятся прозрачным или полупрозрачным полиуретановым лаком толщиной от 5 до 30 мкм с отверждением при пиковой температуре металла 224-242°С, при этом для обеспечения эффекта сморщивания лак содержит полиуглеводородный воск с температурой плавления 150-170°С.