מדריך לצביעת (ציפויים) של מפוחים

מדריך לצביעת (ציפויים) של מפוחים –

מבוא-
על מנת להגן על מערכות ממתכת מפני קורוזיה, יש לבצע טיפולים למניעתה, טיפולים אלו כרוכים בהוצאה משמעותית ולמעשה כל דגמי המוצרים מכל החומרים לסוגיהם דורשים הגנה בפני פגיעה חיצונית כגון: חימום, הקרנה, רטיבות, עמידה בסביבה חומצית בסיסית  וכו'.
במאמר זה נדון בנושאים הרלוונטיים, הגנה על מפוחים המיוצרים בד"כ מפלדות לסוגיהם השונים
והמשרתים סוגי גזים שונים והממוקמים בתנאי אקלים שונים ומשתנים.
ובהמשך לכתוב להלן, נדון בקצה המזלג בנושא: ציפויי מגן למפוחים.

חלודה במפוחים-

מטבע הדברים, מפוחים משרתים תעשיה לסוגיה השונים, החל מתעשיית הבניה, המגורים, תעשיות קלות ועבור תעשיות כבדות. ככאלו המפוחים נמצאים לעיתים קרובות בסביבה קורוזיבית ומובילים לעיתים גזים בטמפ' שונות ובריכוזי חומציות שונים. מהנדסי מפעלים מנוסים והמכירים היטב את סביבתם מסוגלים בעזרת יועצי ציפוי להתאים בדרך האופטימלית את הציפוי המתאים לסביבת עבודתם.
אנו מציגים להלן מספר סיבות עיקריות הדורשות התאמת ציפויי מגן למפוחים המשרתים אותנו :

1.הגנה בפני סביבה חומצית ובסיסית.
2. הגנה בפני מזג אוויר, רוח רטובה, גשמים וקרינת UV.
3. הגנה בפני שחיקה כגון רוחות, חול ואבק וכן שחיקות פיזיות אחרות.
4. תופעת זיהומי תהליך, טיפול בחומרים כימיים בעייתיים.
5. שטח פנים של מפוחים-  מחוספס ולא מטופל נח "לקבלת" קורוזיה.
6. מראה נאה של שטח הפנים מציג מוצר אטרקטיבי במיוחד.
7. בטיחות- מפוחים מטופלים חיצונית ופנימית משפרים את הבטיחות.

מגבלות לציפוי מפוחים או חלקיהם-

• מיסבים לא ניתן לצפות.
  • חלקי מפוחים כגון: מגופי יניקה ופליטה, לא ניתן לצפות את כל חלקיהם.
  • ציפוי צירים ניתן לביצוע בשיטות מיוחדות. יש לדעת שבאזורי חיכוך, הציפוי בעייתי.
  • מגני רצועות מיוצרים בד"כ מפחים דקים יחסית, לכן קיימת בעיה של ניקוי יעיל ומכאן
  ציפוי יעיל יהיה בעייתי.
  • מגני חגורות וחלקים נעים אחרים כדאי שיצבעו בצורה בולטת בצבעים צהובים,
     דבר העוזר בהגנה בפני פגיעה.
  • ניקוזים- מקומות במפוח בהם עשוי להיווצר מקווה מים ללא ניקוז- מועמדים לקורוזיה.

בכל הנקודות שהועלו אנו למדים שציפויים ניתנים לביצוע במבנה החיצוני של המפוח וכן בחלקים
הפנימיים בהם "זורם" האוויר, השיטות וחומרי הציפוי משתנים עם סוג הסביבה בהם מתפקד המפוח:
– לעיתים משמשים מפוחים בתעשיות המזון. במצבים כאלו סוגי הצבע חייבים להתאים  
  לתעשייה זאת, קיימים צבעים המאושרים על ידי רשויות המאשרות תהליכי ייצור בתעשיית המזון,   כגון FDA או USDA או אחרים.
– לעיתים במפעלים ובתעשיות רגישות אחרות כגון: תעשיות מיקרו אלקטרוניקה, בהם קיימת רגישות לפליטת חלקיקים מהצבע . חדרים נקיים או סביבתם ו/או ציוד המשרת אותם חייבים בשימוש בצבעים העומדים במבחן הפליטה,  הווה אומר עמידים בפני פליטת חלקיקים.
– בתעשיות כימיות בהם הם נדרשים המפוחים לטפל בחומרים שנוכחותם בעייתית לנושא הציפוי.
– הנחיות ממשלתיות המודרכות ע"י איכות הסביבה מגבילות יותר ויותר שימוש בצבעים על בסיס אורגני (VOC) מאחר ופליטת הנדיפים האורגניים בעייתיים לסביבה, לצורך סילוקם
   נדרשות דרכים לשריפתם, בתנורים מיוחדים, (מערכות RTO) ,רשויות איכות הסביבה מעודדים הן חוקתית והן כספית שימוש  בצבעים על  בסיס מים או צבעי אבקה בהם קל לטפל בשיטות סינון או  הפרדה רטובה.

הכנות שטח-
צביעה טובה מותנית ומבוססת על הכנת שטח נכונה. שימוש בציפויים טובים ככל שיהיו, אינה
משחררת מהכנת שטח הכוללת ניקוי קפדני בדרגות מוגדרות, סילוק חומרים שומניים משטח
הפנים וחספוס השטח לעודד הדבקה יעילה של הציפוי.
יעילה מאוד פעולת ניקוי שטח הפנים והתזת ציפוי פוספטי (Phosphate Coating) המספקת שני יתרונות:
הגנת שטח בסיסית טובה ויצירת משטח הדבקה טוב לשכבות הצבע שלאחר מכן.
יתרונות נוספים של שכבת הפוספט הינו שהיא "בולעת" את הפרשי התפשטות הצבע ביחס להתפשטות המתכת וע"י כך הקטנת "הניתוק" בין שכבת הצבע למתכת.
הדרך בה הפוספט פועל על המתכת הינו בתהליכי ראקצית של התחמצנות.

ניקוי חול– לעיתים קרובות לקבלת צביעה טובה משתמשים בתהליך הנקרא ניקוי חול בו משתמשים בגרגירי פלדה או חול מותזים על גבי המשטחים המיועדים לצביעה כדי לקבל ניקוי וחספוס גבוה המשפר משמעותית ביותר את קשירת הצבע למתכת.
רמת החספוס המבוקשת הינה ברמה של 2 עד 5 מאית המ"מ, משקע לרמה (0.02-0.05
Pick To Pick Value).
קיימות שיטות הגדרה שונות שנרשמו בארה"ב ובאירופה המגדירות את רמת הכנת השטח לצביעה.

בין השיטות האמריקאיות מקובלות השיטות של:
• National Association Of Corrosion Engineers Standard – N.A.C.E
• Steel Structures Painting Council – S.S.P.C ו/או  Surface Preparation Specifications

בין השיטות האירופאיות מקובלת השיטה של:
• S.I.S- תקן שוודי.

מוגשות להלן הגדרות לפי שיטת S.S.P.C ושיטת S.I.S –

Solvent Cleaning- SSPC-SP1
סילוק שמנים ולכלוך ע"י חומרי ניקוי נדיפים, חומרים אלקליים אמולסיות שונות וניקוי בקיטור.
Hand Tool Cleaning SSPC-SP2
סילוק בעזרת כלי ניקוי של שכבת החלודה ושל שכבות צבע ישן וגירוד בעזרת מברשות מתכת
ונייר ליטוש.
Power Tool Cleaning SSPC-SP3
סילוק שכבות חלודה, שכבות צבע ישן תוך שימוש בעזרת כלים חשמליים כגון מברשות חשמליות,
אבני השחזה וכו'.
Flame Cleaning of new steel SSPC-SP4
זוהי פרוצדורה של ייבוש שטח הפנים, סילוק שכבות דקות של חלודה ואחרות  בעזרת להבות אש תוך שנעזרים במברשת מתכת.
White Metal Blast Cleaning SSPC-SP5
סילוק חלודה נראית, שכבות לכלוך דקות ושכבות צבע וחומרים זרים אחרים בעזרת שיטות התזת
חול או גרגירי שחיקה אחרים, גרגירי בזלת, גרגירי מתכת וכו' וזאת ע"י רמת ניקיון חלקית.
Commercial Blast Cleaning SSPC-SP6
סילוק חלודה ושכבות אחרות בעזרת התזה עד לרמה כזאת ששני שליש של שטח
 של 1 אינטש מרובע (6.5 סמ"ר) הינו נקי ומשוחרר מכל שאריות זרות נראות לעין 3-NACE.
Pickling SSPC-SP8
סילוק מוחלט של חלודה, שכבות דקות זרות בעזרת חומצות (pickling).
Near White Blast Cleaning SSPC-SP10
על פי הגדרה זאת ההתזה הינה ניקוי ברמה כזאת  ש- 95% מהשטח נקי משארית חלודה
נראית לעין, שכבות דקות ושכבות אחרות (2-NACE), עד שמראה השטח כמעט לבן.

בארץ מקובלת גם שיטת ההגדרה לפי התקן השוודי-

להלן תמצית התקן השוודי להכנת השטח בריסוס חול S.I.S-

ריסוס אגרגטים עד מערכת לבנה-
למערכת צבע על אובייקט שיהיה במגע ישיר עם כימיקלים – S.I.S-Sa.3 , שטח מתכת שנוקה
בריסוס חול עד מתכת לבנה הינו בעל גוון מתכתי אחיד אפור – לבן, וחספוס מתאים להיאחזות
הצבע. השטח יראה ללא הגדלה, חופשי לחלוטין משמן, גריז, לכלוך, קשקשי ערגול,
חלודה אוקסידים, צבע או כל חומר זר אחר.
ריסוס אגרגטים עד מערכת כמעט לבנה-
למערכת צבע על אובייקט שיהיה במגע בלתי ישיר עם כימיקלים ואווירה קורוזובית קשה- 
S.I.S-Sa.2.5 , שטח מתכת שנוקה בריסוס חול עד מתכת כמעט לבנה יראה, חופשי לחלוטין
משמן, גריז, לכלוך וכל גוף זר אחר. 95% מכל 6 סמ"ר מהשטח, יהיו חופשיים מקשקשי ערגול, חלודה, צבע וכל חומר זר אחר.
כתמים ושרטוטים זעירים הנובעים מחלודה, קשקשי ערגול או חלקיקי צבע קטנטנים הצמודים  

בחוזקה לשטח – מותרים. גוון המתכת לא יהיה לכן אחיד לגמרי, חספוס השטח משפר
היאחזות הצבע.

ריסוס אגרגטים מסחרי-
לרוב מערכות הצבע לאובייקטים באווירה קורוזובית קלה S.I.S- Sa.2 שטח מתכת החופשי משמן, גריז, לכלוך וכל גוף זר אחר. מהשטח הוסרו קשקשי ערגול, חלודה וקשקשי חלודה עד למידת ניקיון
בה נשארים מעט כתמי חלודה, שאריות תחמיצות, קשקשי ערגול או שאריות צבע הצמודים היטב לשטח. בשטח מכוסה גומות (Pittings) מותרות שאריות של חלודה או צבע הצמודות היטב
לתחתית הגומות. 2/3 לפחות מכל 6 ממ"ר של משטח יהיו נקיים מכל שארית הנראית לעין
ורק ב-1/3 הנותר מותרים הכתמים הקלים וחוסר האחידות הנ"ל.
התזת אגרגטים קלה-
לפי תקן שוודי S.I.S-Sa.1 השטח יהיה נקי משמן, לכלוך, קשקשי חלודה, קשקשי ערגול וצבע
רופף, קשקשי ערגול, חלודה וצבע הצמודים היטב לשטח אפשר להשאיר.

בחירת שיטות ציפוי-
בחירת שיטות הציפוי השונות קובעות את רמת ההגנה הנדרשת וזאת ביחס לעלות הנדרשת
לקבלת הגנה זאת, שלושה קריטריונים קובעים את איכות וסוג הציפוי:
1. באיזה סביבה המוצר נמצא.
2. לאיזה אורך זמן נדרשת ההגנה.
3. מה היא העלות הכרוכה בציפוי המבוקש.

ניתן לחלק את הציפויים למספר שיטות כאשר לכל שיטה יתרונות ושימושים נדרשים.

נתמצת להלן את שיטות הציפוי הקיימות:
ציפויים על בסיס מים-
ביניהם נמצא ציפויים אפוקסי, פוליאסטר, אקרילית, וינילים ואחרים.
יתרונות-
• מקטינים את סיכוני האש.
• מקטינים פליטת נדיפים.
• רמת רעילות נמוכה.
• ניתנים ליישום בשיטות התזה.

חסרונות/מגבלות-
• שטח פנים חייב להיות מאוד נקי.
• מתאימים לצביעת מוצרים פלסטיים ומתכות אל חלד.
• מספר תרכובות לא מתאימות לפעולה במקומות בהם קיימת בעיית קפיאה.
• לא מתאימים למערכות הסובלות מלחות גבוהה.
• נדרש זמן ייבוש ארוך יותר.

ציפויים בריכוז חומרי ציפוי גבוה-
למשפחת ציפויים אלו אנו משייכים ציפויים בעלי ריכוז גבוה של חומר מוצק עד רמה מקובלת
של 40% ולעיתים גם מגיעים ל-65% ויותר.
יתרונות-
1. אחסון ושינוע כמויות ציפוי קטנות יותר ביחס לשטח הנדרש לציפוי.
2. שכבת צבע דקה יותר נדרשת לציפוי לקבלת כיסוי מתאים.
3. נוסחאות ציפוי פשוטות יותר לייצור.
4. אנרגיה קטנה יותר נדרשת לקבלת ייבוש הממיסים.
5. כמויות ממיסים קטנים יותר נדרשת לפליטה לצורך ייבוש- יתרון ביחס לאיכות הסביבה.

חסרונות/מגבלות-
• צמיגות גבוהה של הציפוי דורשת לעיתים ציפוי לאחר חימום הצבע ועד לרמה
  של כ-800C  כדי להגיע לאפשרות של התזה.
• קשיים ביניקה ושינוע בצנרת של הציפוי ובמיוחד בתנאים קרים.
• שכבות עבות מדי , קשות מאוד לייבוש ולעיתים נשארת רטובה השכבה הפנימית.
לעיתים החסרונות הנ"ל הינם גם יתרונות של ציפויים אלו שהרי הקשרים בין חלקיקי החומר המוצק הם גם ההגנה הטובה ביותר בפני חדירת רטיבות וחומרים בעייתיים.

ציפוי אבקה-
על פי שיטה זאת מותזת אבקה דקה על שטח הפנים, ההתקשרות לשטח מתבצעת בעזרת
"משיכה" אלקטרו סטטית לאחר מכן הציפוי האבקתי מחומם  לטמפ' גבוהה בה מותכת
האבקה ונמסה על גבי המוצר, לאחר הקירור מתקבלת שכבת פילם מוצק על גבי המוצר.
יתרונות-
• בזבוז צבע קטן מאוד בתהליך היישום.
• אין צורך בממיסים בהם יש לטפל.
• סיכון אש ופיצוץ נמוכים בעת השימוש באבקה.
• רעילות נמוכה.
• לא קיימת בעיה של זיהום אוויר או מים.
• אין צורך בערבוב חומרים נוזליים.
• אין צורך באוורור אזור הצביעה.
• ניקוי האוויר הסביבתי נוח יחסית ומתבצע בעזרת מפרידי אבק מכנים כגון ציקלונים ומסננים.
• סכנת זיהום המוצר בהליך הצביעה קטנה יותר.
• תהליך הצביעה באבקה הינו בעל שכבת צבע עם מאמצים כתוצאה מההתכווצות
   בתהליך הפילמור.

חסרונות/מגבלות-
• ציפוי באבקה יוצרת בעיות של חזות הצבע שקשה להימנע מהן.
• האבקה חייבת להישמר  במצב יבש ביותר שאחרת תיווצר בעיית בועות בעת היישום .
• שינויים בצבע בעייתיים.
• ניקוי וטיפול בשטח הפנים לפני הצביעה הכרחי וכרוך בתהליך הדורש ציוד יקר.
• התהליך דורש תנור קלייה.
• תהליך קשה ליישום ודורש ציוד יקר לתהליך היישום .

ציפויים תרמופלסטיים-
חומר תרמופלסטי, בהגדרה זאת אנו  כוללים את משפחת החומרים השומרים על זהותם כחומר
מקור בכל אורך חיי המוצר.
ציפויים תרמופלסטיים הינם החומרים בהם הממיסים הינם מאותה משפחת חומר הבסיס, הייבוש מתבצע רק בעת איוד חומר ההמסה (Solvent).ציפויים אלו מוכרים כחומרי וינילים כגון: פי.וי.סי, פוליאוריתן ואחרים. תהליך התגבשות החומר אינה כרוכה בקשרים צולבים של החומר.
עקב כך בעת חימום החומר אנו יכולים להעבירו למצב נוזלי תוך שמירה כאמור על זהות מקור.
חומרים תרמופלסטיים מתאפיינים גם בכך שניתן להשתמש בהם בשימוש חוזר (מחזור) ע"י ריסוק
לגרגירים והחזרתם לתהליך הייצור.

ציפויים תרמוסטטים-
חומרים אלו הינם חומרים שאינם ממוסים בחומר עצמו.
חומרים אלו מתאפיינים מצרוף של 2 חומרים היוצרים תרכובת כימית ביניהם ותוך סילוק הממיסים נוצרת הריאקציה של ההתקשות, תהליך זה מתאפיין בקשרים צולבים בחומר המאפשר את משקלו
של הציפוי במשקל סגולי נמוך.
מבנה החומרים האלו מאופיין בנוסף גם במבנה מולקולות ארוכות, מוכרים ביניהם חומרים
ממשפחת  אפוקסי כגון: פנולין, אפוקסי, פוליאוריתן, פוליאסטר ואחרים.

צמיגות הציפוי-
צמיגות חומר הציפוי הינו גורם חשוב אותו יש לבדוק מאחר והוא מאפיין את "זרימות" הציפוי בעת השימוש.
מדידת הצמיגות הינה בשיטות מדידת צמיגות מקובלות המתאפיינות על ידי הזמן הנדרש
לכמות מסוימת של חומר לזרום דרך חור בתחתית משטח מתכתי מוגדר.

בדיקת עובי הציפוי-
עובי הציפוי הינו בעל חשיבות גבוהה, שכבה דקה לא תספק הגנה בפני קורוזיה.
שכבות ציפוי עבות נוטות להיסדק כך שכדי לקבל הגנה טובה ע"י שכבת צבע מתאימה יש
לבצע מספר שכבות תוך הבטחה שכל שכבה תתייבש לפני שמיישמים את השכבה השנייה.
קיימים מכשירים מסחריים לבדיקת עובי הציפוי.

בדיקת והדבקות הציפוי-Tape Adhesion
בדיקת הדבקות הציפוי לשכבת המתכת מתבצע בעזרת יצירת חריצי אורך ורוחב במרחק מוגדר בין
החריצים על פני שטח הנבדק לאחר מכן בעזרת הדבקת טייפ דביק לשכבה המחורצת והרמת
הטייפ בבת אחת.
במידה ומספר רבועים גדול נדבק לטייפ הרי שההדבקה אינה טובה, קיימות טבלאות המגדירות את יעילות ההדבקה בעזרת שיטה זו.
התזת מלח (Salt Spray Test)-
על פי בדיקה זאת מתכוונות להאיץ את תהליך הקורוזיה של המוצר הנבדק.

פנלים נחשפים למשך זמן מוגדר לתמיסה של 5% סודיום כלורד, בטמפ' של 950F.
המותזת עליהם במשך 14 יום.

הערכת העמידות הינה על פי התנאים הבאים-
1. חלודה בשטח הפנים- נבדקת רמת ההחלדה בשטח הפנל.
2. גרוד- שטח ויצירת חריצים בעובי 0.8 מ"מ נחרצים על גבי הפח ונבדקת חדירת החלודה
    מתחת לצבע.
התאמת הצבע-
בדיקה זאת קשה לביצוע ובמיוחד שהגוונים משתנים עם צורת החשיפה לאור, התאמת הצבע מתבצעת בד"כ ע"י השוואה "לשרשרת" צבעים סטנדרטיים.
קיימת לדוגמא חברת RAL , שהינה  חברה בינ"ל לצבעים, הצבעים שלה משמשים כבסיס
להשוואה והגדרת הגוון.

מקרא לעמידה בקורוזיה-
להלן טבלת הדרכה שהינה אחת מרבות היכולות לעזור לנו בהדרכה לבחירת שיטות ציפוי בחשיפה למצבים שונים.
הטבלה אינה מתיימרת לתת כלי לקבלת החלטות אלה להדרכה בלבד.
כדאי תמיד להשתמש בשרותי המהנדסים בחברות המייצרות ציפויים וצבעים ובעזרתם להגדיר טוב יותר את הנדרש.