Линии окрашивания алюминия

Автор: Нил Джонс – управляющий директор группы компаний Bronx

Алюминий представляет собой отличную основу для нанесения цветного покрытия, так как он имеет плоскую матовую поверхность и высокую степень сопротивления коррозии. Потребление алюминия в строительстве возрастает, так как он легче стали, а значит, прекрасно подходит для изготовления большепролетных кровельных панелей, «сэндвич» – панелей, комбинированных плит и многих других строительных материалов.

Методы нанесения покрытия на алюминий весьма похожи на методы нанесения покрытия на сталь, однако такие характеристики алюминия, как чувствительность поверхности, микроструктура и проводимость, имеют важное значение и должны учитываться при проектировке оборудования. Ниже мы рассмотрим это подробнее.

Сшивка/заусенцы и роликовая чистка

Как и на всех других непрерывных линиях обработки, на линиях нанесения полимерного покрытия на алюминий необходимо сшивать рулоны. Для этого используют механическое устройство сшивки, однако, в отличие от стали, алюминий имеет склонность к формированию заусенцев во время процесса сшивки. Системы воздушного продува призваны снизить их появление; кроме того, они препятствуют распространению загрязнения. Тем не менее, рекомендуется включить в линию и роликовую очистку, чтобы минимизировать загрязнение линии. Лезвия скребка, которые крепятся к каждому ролику во входном накопителе, обеспечивают значительное снижение загрязнения линии, а отдельные роликовые устройства чистки на валках станции натяжения оптимизируют чистоту линии и обеспечивают высокое качество продукции . Оба эти устройства могут быть без труда встроены в существующую линию.

Правильно-растяжной стан – шестивалковая конфигурация (Bronx UK)

Поскольку алюминий поставляется в холоднокатаном виде (в отличие от стали, которая часто правится на линии цинкования и только потом поступает на линию нанесения полимерного покрытия), он, как правило, имеет неидеальную форму. В связи с этим на непрерывных линиях окрашивания алюминия часто можно увидеть правильно-растяжные станы. Это оборудование не оставляет отметин на полосе в случае остановки работы стана (например, если он находится во входной секции, перед накопителем) и обеспечивает оптимальную плоскостность поверхности для последующего нанесения покрытия (см. Рис. 3). В силу уже упомянутой чувствительности поверхности алюминия и мягкости сплавов, требуется шестивалковая выравнивающая роликовая кассета.

Данный дизайн благодаря шестивалковой конфигурации (см. Рис. 4) с добавлением промежуточных роликов позволяет избежать эффекта «трамвайных линий», проблем с отметинами (которые можно увидеть на полосе порой даже через полимерное покрытие), создаваемыми при соприкосновении опорных роликов с рабочими.

Чистка полосы (секция чистки) и предварительная обработка

В целом секции чистки (см. Рис. 5) на линиях обработки стали и алюминия с точки зрения конструкции похожи, если не абсолютно идентичны. Алюминий обычно поставляется промасленным, но часто масло высыхает и легко удаляется с помощью чистящего раствора на щелочной основе. Многие более старые линии обработки алюминия имеют лишь один бак щелочной очистки, однако дополнительный щелочной бак, а также баки горячей промывки с хорошо спроектированной каскадной системой смогут минимизировать потребление воды и объем выделяемых отходов, требующих обработки. Основным отличием секции чистки алюминия от секции чистки стали является отсутствие щетно-моечной установки, которая обычно требуется для очистки стали.

В настоящее время многие химические средства для предварительной обработки являются универсальными как для стальной, так и для алюминиевой полосы. Кроме того, нормы по охране окружающей среды обязуют использовать химикаты без хрома. Применение валковых химкоутеров (Рис. 6) способствует улучшению процесса химобработки и сокращению потребления химических веществ. На сегодняшний день как при использовании роликового химкоутера, так и при использовании систем распыления предпочтение отдается химическим веществам, которые высыхают сразу после нанесения. Это позволяет избежать последующей промывки, что в свою очередь сокращает потребление воды, объем загрязненной воды, выделяемой с линии, и, соответственно, снижает уровень негативного воздействия на окружающую среду.

Нанесение покрытия – (три роликовые головки, PVDF- поливинилиденфторид)

Как правило, красящие головки одинаковы для окраски алюминия и стали. Однако требования к качеству строительных материалов из алюминия и запросы на покрытие PVDF обуславливают использование трех роликовых головок (дозирующей, забирающей и наносящей) (Рис. 7). Дизайн головки допускает широкую функциональность при нанесении покрытий, обеспечивая возможность нанесения покрытия в направлении вперед/назад и быстрой смены краски в поддоне.

В последнее время алюминий с покрытием очень популярен в декоративном строительстве, в особенности он применяется для наружных стеновых панелей, облицовки новых современных зданий. Это стало причиной увеличения спроса на алюминий с декоративным покрытием. Отделка «под дерево» представляет собой наиболее популярный декор (Рис. 8), но на рынке увеличивается спрос и на другие типы отделок, поскольку производители в попытке превзойти своих конкурентов ищут все новые и новые решения.
Декоративное покрытие можно получить несколькими способами. Вращающийся трафаретный оттиск, с одной стороны, обеспечивает гибкость с точки зрения выполнения рисунков, но с другой стороны, весьма затратен и экономически эффективен только при высоких объемах производства. Компания Bronx использует ротогравюрный ролик, поскольку его можно легко встроить как в новые, так и в уже функционирующие линии. При этом данный способ сравнительно недорог, а продукция на выходе аналогична продукции, полученной первым из вышеуказанных методов.

Печи полимеризации

На линиях окрашивания алюминия могут использоваться газовые конвекционные печи, печи с воздушной подушкой и электрические инфракрасные печи. Поскольку алюминий, по сравнению со сталью, обладает более высокой проводимостью, он достигает необходимой пиковой температуры металла быстрее. Это означает, что для линии по обработке алюминия можно использовать меньшие горелки или тратить меньше электроэнергии, чем для линии по обработке стали. Тем не менее, необходимое время выдержки в печи и, соответственно, длина печи определяется преимущественно покрытием, а не обрабатываемым металлом.
Необходимо быть осторожным при использовании инфракрасных печей полимеризации, поскольку поверхность без покрытия (как правило, на обратной стороне алюминиевой полосы) может отражать инфракрасные волны и сокращать мощность нагрева печей, что повлечет за собой ухудшение качества покрытия.
На высокоскоростных линиях рекомендуется использовать печи с воздушной подушкой. Такая печь гораздо короче газовой и минимизирует риск разрыва полосы.

Охлаждение (воздушный и водяной охладители)

Агрегат воздушного охлаждения алюминиевой полосы перед ее вхождением в водяной бак – неотъемлемая часть линии. На линиях по обработке алюминия это обычно делается при помощи воздуха, который подается на полосу в зоне выхода из печи или в отдельном воздушном охладителе, расположенном после печи перед водяным баком. Это необходимо для того, чтобы избежать термального шока, возможного в случае чрезмерно быстрого охлаждения полосы, которое может повлечь за собой металлургические изменения, влияющие на форму полосы. Воздушное охлаждение используется для снижения пиковой температуры металла до 150-170 °C Прохождение полосы через водяной бак гарантирует, что полоса с цветным покрытием не будет замотана в рулон при слишком высокой температуре, так как это может привести к коллапсу рулона, блокировке и наружным повреждениям, а также другим дефектам, связанным с неэффективным контролем температуры. Водяной бак одинаков как для стальной, так и для алюминиевой полосы, однако алюминий охлаждается быстрее, и необходимо следить за равномерным охлаждением полосы, поскольку неравномерность температур может создать дефекты на некоторых покрытиях, в особенности на PVDF, которое обычно используется при окрашивании алюминия.

Тиснение и ламинирование металла

После нанесения цветного покрытия алюминиевая полоса может подвергаться дополнительной обработке. Например, можно применять тиснение металла, при котором рисунок вдавливается в поверхность окрашенного алюминия. Данное решение используется в эстетических целях, но в то же время оно увеличивает твердость материала. В некоторых случаях, например, если мы говорим о кровельных материалах, это может увеличить нагрузочную способность металла, позволяя тонколистовому материалу с тиснением выполнять функцию, равнозначную функции более толстого продукта без тиснения. Преимущество также проявляется в том, что небольшие дефекты на поверхности тисненого листа не так видны, как на плоском листе и, скорее всего, не будь тиснения, лист с такими дефектами был бы отбракован.
Ламинирование часто используется в качестве альтернативы декоративному покрытию, поскольку оно позволяет приклеивать пленку из поливинилхлорида, полиэстера и ПЭТ к поверхности полосы. Ламинировать можно материал разной толщины и с разным декором. Ламинация предлагает больший диапазон дизайнерских решений по сравнению с нанесением декоративных покрытий, упоминаемых ранее, но для больших объемов этот процесс экономически невыгоден.
Ламинирование материала с последующим его тиснением может создавать разнообразные и интересные эффекты, которые будут стимулировать воображение архитектора и представлять собой новые продукты, набирающие популярность в стальной и алюминиевой промышленности.

Заключение

Алюминий с цветным покрытием представляет собой многофункциональный продукт для строительной промышленности. Необходимо тщательно продумывать конструкцию оборудования и выбор поставщика, поскольку процесс окрашивания весьма тонок (на дорогостоящий материал наносится дорогостоящее покрытие). Неправильная конструкция может привести к значительно меньшей производительности, чем прогнозировалось, создавая много брака или препятствуя обработке всего желаемого диапазона продукции. В зависимости от рыночных условий, линии могут эффективно функционировать с производительностью от 5 000 до 60 000 тонн/год. Спрос со стороны конечных пользователей постоянно меняется, растут требования к качеству продукции, поэтому выбор правильного оборудования обеспечит устойчивость работы производственной линии в будущем.

Дисклеймер: данная статья носит информативный характер, за получением технических деталей обращайтесь к нашим технологам

Загрузить статью: Оборудование для окрашивания алюминия