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Vorlackierte Stahlspule: Substrat, Beschichtungen und Eigenschaften

Vorlackierte Stahlspulen, auch bekannt als vorbeschichtete Stahlspulen, farbbeschichtete Stahlspulen oder PPGI-Spulen (vorlackiertes verzinktes Eisen), wurden mit Grundierung und Farbe beschichtet, bevor sie geschnitten, geformt oder zu Endprodukten verarbeitet werden.

Vorlackierte Spule aus verzinktem Stahl

Dieses Verfahren sorgt für einen gleichmäßigen Farbauftrag und trägt zu den ästhetischen und funktionalen Eigenschaften des Materials bei.

Die Spulen bestehen üblicherweise aus verzinktem Stahl oder Galvalume-Stahl, der eine rostbeständige Grundlage bietet, und die vorab aufgetragene Farbe bietet eine zusätzliche Schutzschicht gegen Umwelteinflüsse.

Abschnittsstruktur aus vorlackiertem Stahl

 

Vorlackiertes Stahlband: Substrat, Beschichtungen und Eigenschaften 1

Um das Wissen über vorlackierte Stahlspulen vollständig zu verstehen, müssen Sie es zunächst erlernen Abschnittsstruktur.

Die Profilstruktur aus vorlackiertem Stahl besteht von unten nach oben typischerweise aus den folgenden Schichten:

 

  • Basismetall (Substrat): Das Grundmetall ist normalerweise verzinkter Stahl oder Galvalume-Stahl. Verzinkter Stahl verfügt über eine Zinkbeschichtung zur Korrosionsbeständigkeit, während Galvalume-Stahl über eine Beschichtung aus Aluminium, Zink und Silizium verfügt.

 

  • Vorbehandlungsschicht: Vor dem Auftragen der Grundierung und Farbe wird der Stahl gereinigt und mit einer Vorbehandlungslösung behandelt. Diese Schicht sorgt für eine gute Haftung von Grundierung und Lack und erhöht zudem die Korrosionsbeständigkeit des Materials.

 

  • Grundierung: Die Grundierung wird auf das behandelte Grundmetall aufgetragen, um die Korrosionsbeständigkeit weiter zu verbessern und sicherzustellen, dass die Deckschicht richtig haftet. Die Grundierungsschicht sorgt außerdem für eine gleichmäßige Oberfläche des Decklacks.

 

  • Decklack (Finish Coat): Der Decklack ist die sichtbare Schicht und sorgt für Farbe und Ästhetik. Es bietet außerdem zusätzlichen Schutz vor Witterungseinflüssen. Der Decklack kann je nach Anwendung auf bestimmte Eigenschaften wie UV-Beständigkeit, Flexibilität und Härte abgestimmt werden.

 

  • Backer Coat (Rückenmantel): Auf der Rückseite des Stahls wird eine Schutzschicht aufgetragen. Bei dieser Schicht handelt es sich in der Regel um eine dünnere Grundierung oder eine spezielle Trägerschicht, die den Stahl schützt und die Haftung von Klebstoffen verbessern kann, wenn der Stahl mit anderen Materialien laminiert oder verklebt werden soll.

 

  • Schutzfolie (optional): Auf einige vorlackierte Stahlprodukte kann eine entfernbare Schutzfolie aufgebracht sein, um die fertige Oberfläche während des Transports und der Installation zu schützen.

 

Die spezifischen Materialien und die Dicke jeder Schicht können je nach Herstellerangaben, Verwendungszweck des Produkts und Umweltaspekten variieren.

Als Lacksystem für die Deckschicht kann ein Polyester, silikonmodifizierter Polyester (SMP), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder ein anderer Typ verwendet werden, je nach den Anforderungen an Haltbarkeit, Farbbeständigkeit und Kreidungsbeständigkeit.

 

Das Substrat aus vorlackiertem Stahlband

 

Das Substrat eines vorlackierten Stahlbandes bezieht sich auf das Grundmetall, auf das während des Bandbeschichtungsprozesses die Farbe und andere Beschichtungen aufgetragen werden.

Die Wahl des Substrats ist von entscheidender Bedeutung, da es über die erforderlichen mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit für den beabsichtigten Endgebrauch verfügen muss.

Die am häufigsten für vorlackierte Stahlspulen verwendeten Substrate sind:

 

  • Feuerverzinkter Stahl (GI): Bei diesem Substrat handelt es sich um Stahl, der mit einer dünnen Zinkschicht beschichtet wurde, um Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Die Zinkbeschichtung wird durch ein Schmelztauchverfahren aufgebracht, bei dem der Stahl in ein Bad aus geschmolzenem Zink getaucht wird. Die Zinkschicht schützt den Stahl, indem sie als Barriere gegen korrosive Elemente fungiert und Opferschutz an Stellen bietet, an denen die Beschichtung beschädigt ist.

 

  • Galvalume-Stahl (GL): Galvalume ist eine Beschichtung aus einer Kombination aus Aluminium, Zink und einer Spurenmenge Silizium, die auf Stahl aufgetragen wird. Das Vorhandensein von Aluminium in der Beschichtung bietet einen hervorragenden Korrosionsschutz, insbesondere in extremeren Umgebungen, und Zink bietet zusätzlichen Schutz durch galvanische Wirkung.

 

  • Elektroverzinkter Stahl (EG): Diese Stahlsorte wird durch ein elektrochemisches Verfahren verzinkt, wodurch eine Zinkbeschichtung mit gleichmäßiger Dicke und glatter Oberfläche entsteht. Elektroverzinkter Stahl wird häufig dort verwendet, wo präzise und ästhetische Anwendungen erforderlich sind.

 

Arten von Beschichtungen

Mattfarben beschichtete Spule

Es gibt verschiedene Arten von Farben und Beschichtungen für vorlackierte Stahlspulen, jede mit ihren eigenen Eigenschaften und Anwendungen:

 

  • Polyester (PE): Polyesterbeschichtungen sind die gebräuchlichste Art für vorlackierte Stahlspulen. Sie bieten eine gute Haftung, Farbbeständigkeit und Flexibilität. Sie eignen sich für den allgemeinen Gebrauch und sind kostengünstig, was sie zu einer beliebten Wahl für Gebäude, Dächer und Wandpaneele macht.

 

  • Silikonmodifizierter Polyester (SMP): Bei SMP-Beschichtungen wird der Polyesterbeschichtung ein Silikonharz zugesetzt, das im Vergleich zu Standardpolyester für eine bessere UV-Beständigkeit sorgt und Farbe und Glanz länger beibehält. Sie werden für Anwendungen eingesetzt, die eine höhere Haltbarkeit erfordern und rauen Wetterbedingungen ausgesetzt sind.

 

  • Polyvinylidenfluorid (PVDF): PVDF-Beschichtungen sind Hochleistungsbeschichtungen, die eine hervorragende Beständigkeit gegen Ausbleichen, Auskreiden und chemische Zersetzung bieten. Sie sind äußerst langlebig und werden in Anwendungen eingesetzt, die einen dauerhaften Schutz erfordern, beispielsweise in Gewerbe- und Wohngebäuden sowie bei Architekturprojekten.

 

  • Epoxid: Epoxidbeschichtungen sind für ihre hervorragende Haftung und Korrosionsbeständigkeit bekannt. Sie werden typischerweise als Grundierungsschicht unter anderen Beschichtungsarten verwendet, um den Gesamtschutz des Stahlcoils zu verbessern.

 

Bei der Auswahl eines Lacktyps für vorlackierte Stahlspulen ist es wichtig, die Umgebungsbedingungen, denen das Material ausgesetzt ist, die gewünschten ästhetischen Qualitäten und die für die Anwendung erforderliche Langlebigkeit zu berücksichtigen.

Die Wahl der Beschichtung hat direkten Einfluss auf die Leistung und Lebensdauer des Endprodukts.

Nachfolgend finden Sie eine Tabelle, in der einige ihrer wichtigsten Eigenschaften und typischen Anwendungen verglichen werden:

 

Eigenschaft/MerkmalPolyester (PE)Silikonmodifizierter Polyester (SMP)Polyvinylidenfluorid (PVDF)
Chemische ZusammensetzungPolymerharz auf Polyesterbasis.Mit Silikon modifiziertes Polyesterharz.Fluorpolymerharz auf Basis von Vinylidenfluorid.
UV-BeständigkeitGutBesser als PE aufgrund der Silikonverstärkung.Ausgezeichnet, das Beste unter den dreien.
GlanzerhaltungKonservativGut, verbessert durch Silikonzusätze.Ausgezeichnet, besser als PE und SMP.
KorrosionsbeständigkeitKonservativGut, besser als Standard-Polyester.Hervorragend, bietet hervorragenden Schutz.
AbriebfestigkeitKonservativGut, Silikon sorgt für etwas Besserung.Sehr gut bis ausgezeichnet.
FlexibilitätGutGut bis sehr gut.Gut, wenn auch im Allgemeinen weniger flexibel als PE und SMP.
FarbbereichGroße Auswahl an Farben erhältlich.Große Reichweite, ähnlich wie PE.Begrenzter Farbbereich im Vergleich zu PE und SMP.
KostenIm Allgemeinen am wirtschaftlichsten.Höher als PE, aber niedriger als PVDF.Im Allgemeinen die höchsten Kosten unter den dreien.
Typische AnwendungenLandwirtschaftliche Gebäude, Fassadenverkleidungen für Wohngebäude und Verbraucherprodukte der Einstiegsklasse.Gewerbe- und Industriegebäude, hochwertige Konsumgüter.Architekturanwendungen, Metalldächer und Bereiche, die eine hohe chemische Beständigkeit erfordern.
Erwartete Lebensdauer5–10 Jahre, abhängig von den Umgebungsbedingungen.10–15 Jahre, längere Lebensdauer gegenüber PE durch Silikon.20+ Jahre, längste Lebensdauer durch überlegene Haltbarkeit.

 

Lebensdauer vorlackierter Stahlspulen

 

Lacke bieten zusätzlichen Schutz für metallisch beschichteten Stahl, indem sie als Barriere gegen Feuchtigkeit, Sauerstoff und andere korrosionsauslösende Stoffe wirken und spezielle korrosionshemmende Wirkstoffe enthalten. 

Zu den Faktoren, die sich auf die Lebensdauer vorlackierter Stahlspulen auswirken, gehören die Lackdicke, die Art der Farbe, die Art der Vorbehandlung, die Dicke der Grundierung und die Anwendungsumgebung. 

Vorlackiertes Stahlband: Substrat, Beschichtungen und Eigenschaften 2

Die Lebensdauer einer Lackschicht kann anhand verschiedener Kriterien gemessen werden, wie zum Beispiel merklichem Ausbleichen, Haftungsverlust oder Stahlkorrosion. Faktoren wie UV-Stabilität und Beständigkeit gegenüber Umweltchemikalien sind entscheidend. 

Korrosionsfehler führen zu erheblichen Metallverlusten, und die Aufrechterhaltung der Lackintegrität ist von entscheidender Bedeutung. Beispielsweise kann ein hochwertiges Farbsystem die Lebensdauer einer verzinkten G90-Beschichtung auf einem Dach in einer mäßig korrosiven Umgebung von 15–25 Jahren auf 40–50 Jahre oder mehr verlängern.

Darüber hinaus kann ein Neuanstrich bei ersten Anzeichen von Korrosion die Lebensdauer des Daches um weitere 10–15 Jahre verlängern.

 

Quelle: https://www.galvinfo.com/wp-content/uploads/sites/8/2017/05/GalvInfoNote-4-1.pdf

 

Normen

 

Normen

Beschreibung

Unedles Metall

Verzinkter Stahl, Galvalume-Stahl oder Aluminium

Dicke

0.15 mm – 1.2 mm (übliche Bereiche für die Konstruktion)

Breite

600 mm – 1250 mm (Standardbreiten, können jedoch variieren)

Farbsystem

Polyester, SMP (silikonmodifizierter Polyester), PVDF (Polyvinylidenfluorid), Epoxidharz usw.

Farbdicke

Decklack: 15–25 Mikrometer; Rückseitenbeschichtung: 5–15 Mikrometer (kann individuell angepasst werden)

Beschichtungsschichten

Grundierung + Decklack + Rücklack (typische Konfiguration)

Glanzgrad

Matt, geringer Glanz, hoher Glanz (gemessen in GU, Glanzeinheiten)

Farbe

Verschiedene (nach RAL-Code oder kundenspezifisch)

Coil Gewicht

3 – 8 Tonnen (typischer Bereich für einfache Handhabung und Installation)

Innendurchmesser der Spule

508 mm / 610 mm (Standardgrößen für Kompatibilität mit Verarbeitungsgeräten)

Schutzfilm

Optional (kann zum Schutz der Oberfläche während Transport und Installation angebracht werden)

 

 

Verwendung

 

Hier sind einige häufige Anwendungen von vorlackierten Stahlspulen:

 

Baugewerbe:

   – Dach- und Wandpaneele für Gewerbe-, Industrie- und Wohngebäude.

Vorlackiertes Stahlband: Substrat, Beschichtungen und Eigenschaften 3

   – Garagentore und Fensterläden.

   – Isolierte Paneele für energieeffiziente Gebäude.

   – Dachrinnensysteme und Fallrohre.

   – Deckensysteme und Innentrennwände.

 

Haushaltsgeräte:

   – Kühlschränke, Waschmaschinen und Trockner.

   – Klimaanlagen.

   – Mikrowellenherde und andere Kleingeräte.

   - Wasserkocher.

 

Eigenschaften von vorlackierten Stahlspulen

 

Vorlackierte Stahlspulen sind so konzipiert, dass sie durch eine Kombination aus Schutzschichten und chemischen Behandlungen eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit bieten. Zu den Prinzipien, die zur Korrosionsbeständigkeit vorlackierter Stahlspulen beitragen, gehören:

 

  • Barriereschutz: Die Farbschichten auf vorlackiertem Stahl wirken als Barriere und schützen das darunter liegende Metall vor Umwelteinflüssen wie Wasser, Sauerstoff und Verunreinigungen, die Korrosion verursachen können. Indem verhindert wird, dass diese Elemente die Metalloberfläche erreichen, verringert die Lackbeschichtung das Risiko von Rost und Korrosion erheblich.

 

  • Haftung: Die ordnungsgemäße Haftung des Lacks auf der Metalloberfläche ist entscheidend für die Korrosionsbeständigkeit. Eine gute Haftung verhindert, dass Feuchtigkeit und korrosive Substanzen in die Beschichtung eindringen und auf den Stahluntergrund gelangen. Der Vorbehandlungsprozess, der typischerweise die Reinigung und das Aufbringen einer Konversionsschicht wie Phosphat oder Chromat umfasst, verbessert die Haftung der Lackschichten.

 

  • Chemische Hemmung: Einige Vorbehandlungsbeschichtungen enthalten Korrosionsinhibitoren, die durch chemische Reaktionen aktiv Korrosion verhindern. Diese Inhibitoren können korrosive Substanzen neutralisieren oder die Metalloberfläche passivieren, wodurch sie weniger reaktiv und weniger anfällig für Korrosion wird.

 

  • Kathodenschutz: In manchen Fällen kann die Grundierung oder Vorbehandlungsschicht Opferelemente wie Zink enthalten (in Form von Zinkphosphat oder verzinkten Beschichtungen). Diese Elemente sind reaktiver als Stahl und korrodieren bevorzugt, wodurch der Stahl durch Opferwirkung geschützt wird. Dies wird als kathodischer Schutz bezeichnet.

 

  • Kantenschutz: Die Kanten von Stahlcoils sind besonders anfällig für Korrosion, da sie möglicherweise eine dünnere Beschichtung aufweisen und stärker der Umwelt ausgesetzt sind. Beim Beschichtungsprozess wird besonders darauf geachtet, dass die Kanten ausreichend beschichtet werden. In manchen Fällen können zusätzliche Kantenversiegelungsmittel aufgetragen werden, um den Schutz zu verbessern.

 

  • UV-Beständigkeit: Ultraviolettes (UV) Licht kann einige Beschichtungen mit der Zeit angreifen, was zu einer verminderten Korrosionsbeständigkeit führt. Die Deckschicht auf vorlackiertem Stahl enthält oft UV-beständige Chemikalien, die die darunter liegenden Schichten vor UV-induzierter Zersetzung schützen und so die Integrität der Schutzschicht aufrechterhalten.

 

Durch die Einbeziehung dieser Prinzipien sind vorlackierte Stahlspulen in der Lage, in Umgebungen mit Korrosion eine lange Haltbarkeit und Wirksamkeit zu bieten.

 

Prozess der vorlackierten Stahlspule

 

Die Konfektionierung von vorlackierten Stahlcoils und -blechen beginnt mit der Anlieferung des Substrats in Coilform direkt aus den Walzwerken. An der Coil-Coating-Linie sind drei Bereiche beteiligt: ​​Einlauf, Verarbeitung und Auslauf.

Jeder Schritt stellt sicher, dass die fertigen vorlackierten Metallprodukte langlebig, leistungsstark und ästhetisch ansprechend sind. Die Maschinen in der Produktionslinie arbeiten gleichzeitig, um 2,000 bis 4,000 Quadratfuß Metallstreifen pro 4 Minuten zu lackieren.

Vorlackiertes Stahlband: Substrat, Beschichtungen und Eigenschaften 4

Hier sind die Schritte an der Beschichtungslinie:

Schritt 1: Reinigung des Metallstreifens

Das Entfernen von Öl, Schmutz und Verunreinigungen des kaltgewalzten Coils umfasst Bürsten, ein alkalisches Eintauchen, ein Wasserbad oder Bürsten.

Schritt 2: Auftragen von Zink und Legierung

Der Einsatz von Aluminium und Zink hängt von der Anwendung und den Kundenanforderungen ab. Einige Produkte bestehen zu 100 Prozent aus Zink, während andere eine Magnesiumlegierung enthalten.

Schritt 3: Behandlung der Oberfläche

Dieser Schritt ist wichtig, um sicherzustellen, dass sich Farbe und Grundierung gut mit dem Metallstreifen verbinden. Aufgrund einiger chemischer Einschränkungen wird die Oberfläche je nach Lieferant und Herkunftsland mit Chemikalien behandelt, z. B. alkalische Oxidation.

Schritt 4: Spülen und Trocknen des Metalls

Durch Spülen des Metallstreifens wird sichergestellt, dass keine chemischen Rückstände vorhanden sind, bevor die Grundierung aufgetragen wird. Das Trocknen des Metalls ist ein Muss, um sicherzustellen, dass die nachfolgenden Schichten gut haften.

Schritt 5: Auftragen der Grundierung

Eine Primerbeschichtung kann auf einer oder auf beiden Seiten des Metallbandes erfolgen. Der Primerauftrag beschleunigt die Haftung der fertigen Lackschicht.

Schritt 6: Aushärten und Abkühlen des Streifens

Die Aushärtung dauert 15 bis 16 Sekunden. Bei dieser Methode kann die Grundierung aushärten, trocknen und die gewünschte Temperatur erreichen, bevor die nächste Beschichtung aufgetragen wird.

Schritt 7: Vorder- und Rückseitenbeschichtung

Dieser Schritt ist die letzte Lackierstufe, in der zweischichtige Lacksysteme aufgetragen werden.

Schritt 8: Trocknen, Aushärten und Abkühlen

Das Produkt wird diesem Schritt unterzogen, um sicherzustellen, dass das Stahlprodukt zum Zurückspulen, Wiederaufrollen und Versenden an Endverbraucher bereit ist.

Schritt 9: Verpackung

Bild zeigt schematisch eine Coil-Coating-Linie.

Quelle: https://www.coilcoating.org/process

 

Fazit

Vorlackierte Stahlspulen sorgen für Haltbarkeit und Langlebigkeit und stellen sicher, dass Strukturen von ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen profitieren.

Ihre ästhetische Vielseitigkeit ermöglicht eine große Auswahl an Farboptionen, während die einheitliche Anwendung die Gesamtoptik steigert.

Der Produktionsprozess ist effizient, was sowohl für Hersteller als auch für Endverbraucher zu Zeit- und Kosteneinsparungen führt.

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