Janne Ylitalo. Maalaamon suunnittelu Ruukin Kalajoen tehtaalle

Transkriptio

1 Janne Ylitalo Maalaamon suunnittelu Ruukin Kalajoen tehtaalle Opinnäytetyö KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Kone- ja tuotantotekniikan koulutusohjelma Maaliskuu 2008

2 TIIVISTELMÄ OPINNÄYTETYÖSTÄ Yksikkö Aika Tekniikan toimipiste, Ylivieska Koulutusohjelma Kone- ja tuotantotekniikan koulutusohjelma Työn nimi Maalaamon suunnittelu Ruukin Kalajoen tehtaalle Työn ohjaaja Heikki Salmela Työelämäohjaaja Pasi Uusitalo Tekijä/tekijät Janne Ylitalo Sivumäärä 59 Ruukki Oyj:n Kalajoen tehdas valmistaa komponentteja konepajateollisuudelle. Asiakkaat koostuvat globaalisti toimivista eurooppalaisista yrityksistä. Nykyisin tuotteet pintakäsitellään Ruukki Constructionin tiloissa, joka aiheuttaa ongelmia molempien tehtaiden volyymin kasvun vuoksi. Opinnäytetyön tavoitteena on suunnitella maalaamo, joka vastaisi mahdollisimman hyvin Kalajoen tehtaan tarpeita. Tuloksena syntyi kaksi maalaamovaihtoehtoa, joita tarkastellaan hyötymatriisin avulla. Työ sisältää salaiseksi määriteltyä tietoa Asiasanat Kemiallinen esikäsittely, mekaaninen esikäsittely, pintakäsittely, maalaamon suunnittelu

3 ABSTRACT CENTRAL OSTROBOTHNIA UNI- VERSITY OF APPLIED SCIENCES Ylivieska unit, Technology Date Degree programme Machine- and production technology Name of thesis Surface Treatment deparment design for a Ruukki Kalajoki factory Instructor Heikki Salmela Supervisor Pasi Uusitalo Author Janne Ylitalo Pages 59 Ruukki Ltd Kalajoki factory produces components engineering industry. Customers include globally operating leading European companies. Currently products are surface-treated in Ruukki Construction factory, which lead to problem because both factories have an increase in production. The aim of this thesis was to design the surface treatment department, which come up to Kalajoki factory requirements. As a result of the two painting departments were designed, which were subjected to profit matrix treatment. The project includes confidential material Key words Chemical pretreatment, mechanical pretreatment, surface treatment, painting deparment design TIIVISTELMÄ

4 ABSTRACT SISÄLLYS 1 JOHDANTO 1 2 YRITYSESITTELY Ruukki Engineering Kalajoen tehdas 2 3 NYKYTILANNE Lähtökohdat Ongelma 4 4 METALLIPINTOJEN ESIKÄSITTELY Yleistä Kemiallinen esikäsittely Puhdistusmenetelmät Pesumenetelmä Fosfatointi Kromatointi Kemiallisen esikäsittelyn työturvallisuus Esikäsittelylaitteistojen valmistajia Esikäsittely Ruukki Construction varustelutehtaan maalaamossa Mekaaninen esikäsittely Mekaanisen esikäsittelyn laatuasteet Koneellinen teräsharjaus Hionta Suihkupuhdistus Suihkupuhdistuslaitteistot Sinkopuhdistus Vesipuhallus Työturvallisuus suihkupuhdistustöissä Esikäsittelymenetelmien tulevaisuus Mekaanisten esikäsittelylaitteistojen valmistajia ja edustajia 19 5 METALLIEN PINTAKÄSITTELY Pintakäsittely Ruukki Constructionin Kalajoen varustelutehtaalla Pintakäsittely ja menetelmän valinta Pintakäsittely standardit Pintakäsittelyolosuhteet Maalityypit Alkydimaalit Akryyli- ja kloorikautsumaalit Epoksimaalit Polyuretaanimaalit Silikonimaalit 24

5 5.5.6 Palosuojamaalit Ruiskumaalaus Jauhemaalaus Maalausrobotit Työturvallisuus ja ympäristöasiat 30 6 PINTAKÄSITELTÄVIEN KAPPALEIDEN KULJETUS Yleistä Vaunu Nosturi Kiskokuljetin Ketjukuljetin 34 7 MAALAAMON SUUNNITTELU JA TOTEUTUS Maalaustilat Suunnittelun lähtökohdat Maalaamovaihtoehtoja Riippuratamaalaamo Konttimaalaamo Maalaushalli Layout suunnittelu Ruukki Engineering Kalajoen tehtaan maalaamoratkaisut Toteutusmalli Toteutusmalli Maalaamoratkaisun valitseminen 47 8 INVESTOINNIN ARVIOINTI Investointi Kalajoentehtaan maalaamoinvestointi Vuotuiset kustannussäästöt ja -nettotulot Investoinnin kannattavuus 53 9 TULOKSET JA POHDINTA Työn arviointi Maalaamosuunnittelun tulosten arviointi Työn jatkokehitysmahdollisuudet 56 LÄHTEET 57

6 1 1 JOHDANTO Opinnäytetyön kohteena on Ruukki Engineering Kalajoen tehtaan maalaamon suunnittelu. Nykyisin tehtaalla valmistettavat tuotteet pintakäsitellään Ruukki Constructionin varustelutehtaalla, joka sijaitsee lähistöllä. Molemmat tehtaat ovat laajentaneet toimintaansa, joten maalaamon kapasiteetti on osoittautunut liian pieneksi palvellakseen tehokkaasti molempien tehtaiden tarpeita. Lisäksi maalaamo on suunniteltu teräsrakennepalkkien pintakäsittelyä varten, joten maalaamon hyötysuhde ei ole parhaimmillaan pintakäsiteltäessä isoja kappaleita. Insinöörityön tarkoituksena on suunnitella Ruukki Engineeringille oma maalaamo, joka sijaitsisi tehdasalueella. Työn alussa määritellään tehtaan tämän hetkiset ja tulevaisuuden tarpeet pintakäsittelyn osalta. Tällä hetkellä Engineeringin tehdas valmistaa teollisuuden mittakaavasta katsottuna sekä pieniä, että isoja kappaleita. Kokoeroista huolimatta maalaamon tulisi toimia tehokkaasti. Kappaleiden käsittelykertojen määrän sekä kuljetusmatkojen minimointi on yksi päätekijä uuden maalaamon suunnittelussa. Asetettujen tavoitteiden pohjalta suoritetaan olemassa olevien ratkaisujen kartoitus ja niiden mahdollinen hyödyntäminen maalaamon suunnittelussa. Lopulliseen tarkasteluun otetaan kaksi maalaamovaihtoehtoa, joita käydään läpi yksityiskohtaisemmin. Näistä kahdesta valitaan Ruukki Engineeringin Kalajoen tehtaalle parhaiten soveltuva maalaamovaihtoehto. Maalaamonhankkeen kannattavuutta tarkastellaan investointilaskelman avulla ja vertaamalla sitä nykyiseen vaihtoehtoon. Työn tavoitteena on tutkia eri maalaamovaihtoehtoja ja niiden pohjalta ideoida ja suunnitella Engineeringin Kalajoen tehtaan maalaamoratkaisu. Työssä tullaan esittelemään yleisimpiä metallituotteiden esi- ja pintakäsittelymenetelmiä sekä niihin liittyviä laitteistoja. Myös maalaamotyyppejä tullaan käymään työssä läpi. Maalaamoratkaisuista tehdään layout mallit. Työn avulla halutaan tuoda esille ulkopuolisen näkökulma, kuinka maalaamo voitaisiin toteuttaa. Laitevalinnat ja hankinnat ovat aihealueena niin laaja, että ne rajautuvat tämän työn ulkopuolelle. Lopussa tarkastellaan maalaamon kannattavuutta laskelmien avulla.

7 2 2 YRITYSESITTELY 2.1 Ruukki Engineering Kalajoen tehdas kuuluu Rautaruukki Oyj:n konsernin Engineering divisioonaan. Ruukki osti vuonna 2006 teräsrakennus yrityksen PPTH Norden Oy:n ja sai haltuunsa mm. Kalajoen ja Ylivieskan tehtaat. Ruukki Engineering toimii konepajateollisuuden järjestelmä- ja komponenttitoimittajana. Asiakkaat koostuvat oman alansa johtavista ja globaalisti toimivista eurooppalaisista nosto- ja kuljetusvälineteollisuuden, energiateollisuuden, meriteollisuuden sekä paperi- ja puunjalostusteollisuuden yrityksiä. Ruukin etuina ovat, että asiakas saa tarvitsemansa komponentit ja järjestelmät kokonaistoimituksena yhdeltä toimittajalta mm. materiaali- ja hitsausosaamisen, suunnittelun sekä muotoilun. Muita samalla konseptilla toimivia merkittäviä kilpailijoita ei ole. Ruukki Engineeringin tavoitteena on olla yksi johtavista ratkaisutoimittajista valituilla konepajateollisuuden toimialoilla. (Ruukki Oyj 2008.) 2.2 Kalajoen tehdas KUVIO 1. Ruukki Engineeringin Kalajoen tehtaan toimitilat (Kalajoen Konepaja 2001.) Tehtaan tuotanto on keskittynyt komponenttien valmistamiseen yrityksille. Tämän hetkisiä asiakkaat ovat mm. Moventas, ABB ja Wärtsilä. Nykyiset tuotantotilat ovat valmistuneet vuonna 1975 ja ovat kooltaan noin m. Alkuvaiheessa tehdas toimi Kalajoen Konepaja Oy nimellä. Tehdas sijaitsee hyvien liikenneyhteyksien varrella Kalajoen Rahjan

8 3 teollisuusalueella. Tuotteita voidaan kuljettaa maantie- tai merikuljetuksina. Tehtaalla on erinomaiset edellytykset valmistaan suuria kappaleita, koska hallissa on kattava nosturikalusto ja tuotantotilat ovat korkeat. Tällä hetkellä tehdas työllistää noin 90 henkilöä. Kalajoen tehtaan toimenkuvaan kuuluu tuotteiden kokoonpano eli pääosin hitsaus. Osia ei valmisteta tehtaalla, vaan kaikki tarvittavat osat tulevat alihankkijalta. Merkittävin osatoimittaja on Raahen Levypalvelukeskus, joka on Ruukki Oyj:n omistuksessa. Osat ovat tulessaan tehtaalle täysin valmiita asennettavaksi paikoilleen, tällä tavoin turhat sovitukset jäävät pois ja kokoonpano voidaan suorittaa tehokkaasti. KUVIO 2. Moottori on asetettu Kalajoen tehtaan valmistaman alustan päälle. (Ruukki 2007.) KUVIO 3. Moventas vaihteistokotelo taka-alalla. (Ruukki 2007)

9 4 3 NYKYTILANNE 3.1 Lähtökohdat Nykyisin Engineeringin tehtaalta valmistunut tuote pintakäsitellään Constructionin Kalajoen varustelutehtaan maalaamossa. Tehtaat sijaitsevat erillään toisistaan ja niiden välimatka on noin kaksi kilometriä. Tuotteiden kuljetuksesta vastaa paikallinen yrittäjä ja kuljetukset tapahtuvat traktori-lavetti yhdistelmällä. Maalaamo on valmistunut vuonna 2002 ja on tyypiltään ns. putkimaalaamo, jossa kammiot on sijoitettu peräkkäin. Maalaamo koostuu puhallus-, pohjamaalaus-, uunitus-, pintamaalaus-, uunitus- ja jäähdytyskammioista. Maalaamossa esikäsittely suoritetaan teräsraepuhalluksella. Maalaamon perässä on pakkaamo, jossa tuotteet viimeistellään ja valmistellaan asiakkaalle toimitusta varten. Maalaamo toimii kahdessa vuorossa ja työllistää kaikkiaan 12 henkilöä. 3.2 Ongelma Molempien tehtaiden kasvattaessa tuotantoa on havaittu, että maalaamon kapasiteetti on liian pieni palvellakseen molempia tehtaita joustavasti. Engineeringin tehtaan tuotteet koostuvat pääasiassa raskaista tuotteista, joiden käsittely nykyisessä maalaamossa on hankalaa tai liki mahdotonta. Maalausvaunut (kuvio 11) on suunniteltu palkkien pintakäsittelyä varten, joten alustojen kuljettaminen niiden avulla on työlästä ja muodostaa työturvallisuusriskin. Lisäksi tuotteita kuljettava ketjurata ei ole mitoitettu raskaimpien alustojen käyttöä silmällä pitäen. Nykyisessä ratkaisussa siirto- ja kuljetuskustannukset ovat merkittävä osa tuotteen pintakäsittelykustannuksista.

10 5 4 METALLIPINTOJEN ESIKÄSITTELY 4.1 Yleistä Ennen metallipintojen maalausta pinnasta pyritään saamaan ruoste ja valssihilse pois, koska maalattavan pinnan puhdistus parantaa maalikalvon tarttuvuutta ja kestävyyttä. Maalauskustannuksista noin puolet koostuu pintojen puhdistamisesta, mutta kustannuksia ei kannata säästää tinkimällä pintojen huolellisesta esikäsittelystä. Kun valitaan sopivin esikäsittelymuoto tuotteille, niin on huomioitava epäpuhtauden laatu ja olosuhteet, jossa tuote joutuu olemaan, pintakäsittely-yhdistelmä sekä pintakäsittelypaikka. Huolellisesti valittu esikäsittely on avainasemassa, kun pyritään hyvään maalauksen lopputulokseen % maalausvaurioista johtuu huonosti tehdystä esikäsittelystä. Ongelmallisia epäpuhtauksia voivat olla erilaiset rasvat, jotka ovat kuivuneet pitkään kappaleen pinnalla. (Laitinen 2000, 17; Jokinen, Kuusela & Nikkari 2001, 30.) 4.2 Kemiallinen esikäsittely Kemiallista ruosteenpoistoa eli peittausta käytetään teräksen, sinkityn teräksen sekä alumiinin esikäsittelyssä. Menetelmä soveltuu parhaiten lentoruosteen poistamiseen, joka on ohutta teräksen pinnasta helposti irtoavaa ruostetta. Kemiallista esikäsittelyä käytetään myös öljyisten pintojen puhdistukseen. Huokoiset valukappaleet täytyy puhdistaa kemiallisesti, koska suihkupuhdistuksessa muottiöljy tunkeutuisi huokosiin ja puhdistaminen olisi entistä vaikeampaa. Valssihilse ja ruoste voidaan poistaa myös happopeittauksella, mutta menetelmää käytetään harvoin. Kemialliset esikäsittelyt jaotellaan pesuihin, fosfatointeihin, kromatointeihin. (Laitinen ; Jokinen ym. 2001, ) Engineeringin Kalajoen tehtaalla valmistettaville tuotteille ei suoriteta kemiallista esikäsittelyä ennen pintakäsittelyä, koska nykyiset standardit eivät sitä vaadi ja alihankkijoilta tuleville osille on suoritettu sekä kemiallinen, että mekaaninen esikäsittely. Maalaamon suunnittelussa on tarkoitus huomioida kappaleiden pesu, koska on hyvin todennäköistä, että tulevaisuudessa standardit tulevat vaatimaan sitä.

11 6 Pesuympyrä (kuvio4) toimii mainiona muistisääntönä suunniteltaessa tuotteiden kemiallista esikäsittelyä. Ympyrän jokainen osa on toteuduttava, jotta toivottu pesutulos voitaisiin saavuttaa. KUVIO 4. Kemiallisen esikäsittelyn tulokseen vaikuttavat tekijät (mukaillen Jokinen ym. 2001, 31.) Pesuaineen täytyy kyetä irrottamaan epäpuhtaudet pinnasta. Pesuainekylvyn koostumusta ja puhtautta täytyy seurata tarkoin, jotta puhdistusteho säilyy hyvänä. (Jokinen ym. 2001, 31.) Mekaanisen liikkeen avulla voidaan parantaa pesutulosta oleellisesti. Liike saadaan aikaan pumppauksen, sekoittamisen, ultraäänen tai puhalluksen avulla. Eri sekoitustapoja voidaan käyttää myös yhtäaikaisesti. Mekaanisen liikkeen avulla voidaan parantaa myös huuhtelun vaikutusta. On hyvin tärkeää ettei pesun jälkeen pinnoille jää pesuainetta, koska jäämät heikentävät oleellisesti maalin tarttuvuutta kappaleen pintaan. (Jokinen ym. 2001, 31.) Pesuaineen vaikutusajalla pystytään vaikuttamaan pesun lopputulokseen. Yleensä pidentämällä vaikutusaikaa saadaan aikaan tehokkaampi irrotusvoima. Liian pitkä vaikutusaika saattaa vaurioittaa pestävää pintaa. Pinnalle muodostuneen sakan vuoksi pinnan huuhtelu on vaikeaa ja se aiheuttaa lisäkustannuksia ylimääräisen ajan kulutuksen vuoksi. (Jokinen ym. 2001, 32.) Lämpötilan nosto vaikuttaa parantavasti pesutulokseen pestäessä rasvaisia pintoja. Pesuaineille on määritelty käyttölämpötilat ja niitä tulisi noudattaa, jotta pesuaineet toimisivat

12 7 tarkoituksen mukaisesti. Liian korkeaa lämpötila aiheuttaa veden turhaa haihtumista ja kohonneita energiakustannuksia. (Jokinen ym. 2001, 32.) Puhdistusmenetelmät Kastopesussa puhdistettavat kappaleet lasketaan pesualtaaseen automaattisella tai käsikäyttöisellä kuljettimella. Ripustusmenetelmän täytyy olla sellainen, että kappaleet eivät putoa altaaseen ja kappale kastautuu kokonaan pesunesteeseen. Kastopesun etuja ovat alhaiset investointi- ja huoltokustannukset, pieni tilantarve sekä mahdollisuus käsitellä suuria kappaleita. Negatiivisia ominaisuuksia on lopputulos, joka on heikompi kuin ruiskutusmenetelmää käytettäessä. Myös menetelmässä käytettävät kemikaalit nostavat käyttökustannuksia. (Jokinen ym. 2001, ) Ruiskutusmenetelmässä kappaleen pintaan ruiskutetaan korkealla paineella puhdistusainetta. Laitteisto on sijoitettu umpinaiseen kammioon, jotta pesuainetta, höyryä sekä huuhteluvettä ei roiskuisi hallitsemattomasti. Pesuaine on käsiteltävän kappaleen alapuolella säiliössä, josta sen pumpataan suuttimille. Pinnoilta valuva neste valuu takaisin altaaseen. Menetelmän hyviä ominaisuuksia on puhdas lopputulos ja menetelmän nopeuden vuoksi suuri kapasiteetti. Ruiskutuspesu ei sovellu suurille kappaleille ja investointi- ja huoltokustannukset ovat suuret. (Jokinen ym. 2001, ) Vastavirtahuuhtelussa on käytössä kaksi perättäistä huuhteluallasta. Ensimmäisessä altaassa kappaleet huuhdellaan likaisemmalla vedellä ja vasta toisessa altaassa käytetään puhdasta vettä. Tämän ansiosta puhtaan veden kulutusta saadaan vähennettyä. Huuhteluveden kulkusuunta tulee olla päinvastainen kuin kappaleiden. Huuhtelutulosta voidaan parantaa ruiskuttamalla huuhteluvettä kappaleiden pinnalle ylösnostovaiheessa. Menetelmä ei sovellu pinttyneiden kappaleiden puhdistukseen. (Jokinen ym. 2001, ) Pesumenetelmä Pesumenetelmää käytetään silloin, kun metallikappaleesta puhdistetaan rasvaa tai likaa. Menetelmä ei muodosta ruostetta suojaavaa kerrosta metallin pinnalle. Pesumenetelmä

13 8 soveltuu parhaiten alumiinin ja sinkityn teräksen puhdistukseen sekä kertaalleen maalattujen pintojen uudelleen puhdistamiseen. Pesuainetta valittaessa on huomioitava metallin laatu, lian määrä sekä haluttu pesutulos. Nykyisin pesuaineet ovat vesipohjaisia, joten niiden käyttö on vähemmän ympäristöä kuormittavaa. Yleisin pesumenetelmä teräspintojen pesussa on alkalinen pesu, joka suoritetaan ennen sinkkifosfatointia. (Jokinen ym. 2001, ) Mikäli Kalajoen tehtaalla ilmenee tarvetta suorittaa kappaleiden esikäsittelyä, niin valmistettavien kappaleiden koko huomioiden järkevin tapa suorittaa kemiallinen esikäsittely on pesumenetelmä. Pesuaine levitettäisiin kappaleen pintaan ja vaikutusajan jälkeen kappale pestäisiin kuumavesipainepesurilla. Kastomenetelmät lisäisivät turhia käsittelykertoja ja altaiden rakentaminen veisi paljon tilaa Fosfatointi Fosfatoinnissa metallin pinnalle muodostetaan maalikalvon tarttuvuutta ja korroosion kestoa parantava metallifosfaattikalvo. Käsittely voidaan tehdä teräkselle, sinkille ja alumiinille, mutta yleisin käsiteltävä materiaali on teräs. Käytetyimmät fosfatointimenetelmät ovat rautafosfatointi ja sinkkifosfatointi. Sinkkifosfatoinnin kyky estää pinnan ruostumista on parempi, mutta se on menetelmänä kalliimpi ja työläämpi. Fosfatointikäsittely suoritetaan joko ruiskuttamalla tai upottamalla. Menetelmä soveltuu rauta, teräs ja sinkkipinnoille. (Laitinen 2000, 25; Jokinen ym. 2001, ) Kromatointi Kromatoinnissa metallin pinnalle muodostuu väritön tai kellertävä kromaattikerros, jossa vaikuttavana aineena on kromihappo. Kromatointia käytetään kevytmetallien ja sinkittyjen kappaleiden esikäsittelymenetelmänä. Kromatointi suoritetaan kastamalla kappale altaassa. Kromaattikerros muodostuu metallin pintaan helposti, mikäli kylpy on pudas ja väkevyysaste ovat oikeita. Kromatointi suoritettaessa on oltava lupa työsuojelu ja ympäristösuojeluviranomaisilta. Kromaattikerroksen päälle voidaan maalata. (Laitinen 2000, 25; Jokinen ym. 2001, )

14 Kemiallisen esikäsittelyn työturvallisuus Kemiallisissa esikäsittelyissä käytettävät pudistusaineet ovat poikkeuksetta terveydelle haitallisia, vaarallisia tai jopa myrkyllisiä. Esikäsittelyissä käytetään vahvoja happoja ja emäksiä sisältäviä pesuaineita. Vahvoja happoja ja emäksiä käsiteltäessä on aina käytettävä kokonaan roiskeilta suojaavaa suoja-asua sekä silmäsuojaimia. Joutuessaan iholle aineet aiheuttavat syöpymisvaurioita ja pienikin roiske silmään johtaa näkökyvyn menetykseen. Ennen työn aloittamista on tutustuttava käyttö- ja turvallisuusohjeisiin ja niitä on noudatettava. Käyttö ja turvallisuusohjeet löytyvät paukkauksen käyttöturvallisuustiedotteesta. (Jokinen ym. 2001, ) Päivittäisessä käytössä eräät kemiallisessa esikäsittelyssä käytettävät kemikaalit voivat aiheuttaa altistumista, joka voi ajan kuluessa johtaa terveysongelmiin. Kemikaalit voivat aiheuttaa syöpää, allergioita, herkistymistä sekä hengityselinten sairauksia. Altistumista voidaan vähentää välttämällä kosketusta aineisiin, hyvällä ilmanvaihdolla sekä työympäristön siisteydellä. (Jokinen ym. 2001, ) On myös otettava huomioon sähköturvallisuusseikat tehtäessä kemiallisia esikäsittelyjä. Erityisesti suoritettaessa vesipohjaisia esikäsittelykylpyjä on huolehdittava, ettei läheisyyteen viedä suojaamattomia sähkötyökaluja. Sähköiskun vaara on ilmeinen. (Jokinen ym. 2001, ) Esikäsittelylaitteistojen valmistajia Kemiallisten esikäsittelylaitteiden valmistajia ovat mm. tanskalaiset Ideal-Linen ja Finishing sekä intialainen Gallant. Yrityksillä on monipuolinen tuotevalikoima, josta löytyy suihku- ja kastoesikäsittelyyn tarkoitettuja ratkaisuja. Pääasiallisesti tuotteet on suunniteltu kappaleiden koon puolesta ohutlevyohutlevyteollisuuden käyttötarkoituksiin. Referenssikuvista käy ilmi, että valmistajat ovat toimittaneet tuotteita myös raskaalle teollisuudelle.

15 Esikäsittely Ruukki Construction varustelutehtaalla Puhalluskammio on rakennettu osaksi maalausputkea. Kappaleet lastataan vaunuille, kuvio 11, jotka liikkuvat ketjuvedon vetämänä kiskoilla. Maalaamossa ei suoriteta tuotteille kemiallista esikäsittelyä, koska nykyiset standardit eivät edellytä sitä. Puhaltamon lattia on toteutettu metalliritilöiden avulla, tällöin puhallusrae ei haittaa puhaltajan työtä ja näin ollen työturvallisuusriskiä ei pääse muodostumaan. Puhaltamossa on käytössä rakeen takaisinkierrätysjärjestelmä sekä pölynpoisto- ja pudistusjärjestelmät. Puhaltamossa työskentelee kaksi puhaltajaa yhtäaikaisesti. Esikäsittelymenetelmänä käytetään teräsraepuhallusta ja puhdistusasteena käytetään 04 vaatimusten mukaista Sa2,5. Mekaanisen esikäsittelyn vaatimukset käyvät ilmi konepajakuvista sekä tarkemmin projektiaineistosta. Mikäli esikäsittelyä suorittavalle henkilölle laatuasteiden vaatimukset ovat epäselviä, hän voi tarkastaa ne menetelmäohjeista, joko menetelmäohjekansiosta tai intranetistä. (Kalapudas, haastattelu) 4.4 Mekaaninen esikäsittely Mekaanista esikäsittelyä käytetään valssihilseen, maalin sekä ruosteen poistamiseen metallin pinnalta. Mekaaninen puhdistus suoritetaan koneellisesti tai käsin. Kohteeseen sopivan menetelmän valintaa vaikuttaa mm. kohteen sijainti, koko, muoto ja vaadittavat pudistusasteet. On kuitenkin huomioitava, että ennen mekaanisen puhdistuksen aloittamista on suoritettava öljyn ja rasvan poisto kemiallisten esikäsittelyjen avulla. Mekaanisia esikäsittelymenetelmiä ovat teräsharjaus, hionta, suihkupuhdistus sekä vesipuhallus. Esikäsittelymenetelmää valittaessa on huomioitava, että niiden välillä on suuriakin eroja tehokkuuden suhteen. Oikeilla vallinnoilla voidaan säästää merkittävästi työ- ja materiaalikustannuksissa. (Laitinen 2000, 20 26; Jokinen ym. 2001, ) Ruoste ja muut epäpuhtaudet pyritään yleensä poistamaan huolellisesti metallipinnoilta ennen maalauksen suorittamista. Mutta metallinpinnan liiallinen puhdistaminen ei ole aina taloudellisesti kannattavaa, koska on olemassa maaleja, jotka voidaan levittää puutteellisesti puhdistettujen metallipintojen päälle. (Laitinen 2000, 20 26; Jokinen ym. 2001, 31 57)

16 11 TAULUKKO 1. Maalaamattomien terästen ruostumisasteet (mukaillen Jokinen, 2006 ) Ruostumisasteet A Vaatimus Teräspintaa peittää laajalti hyvin kiinni oleva valssihilsekerros. Ruostetta esiintyy vähän tai ei lainkaan B C D Teräspinnalla on havaittavissa alkavaa ruostumista, ja valssihilsekerros on alkanut irrota. Teräspinnalta valssihilse on ruostunut pois tai se on kaavittavissa pois. Silmämääräisesti tarkasteltuna on havaittavissa vain vähäistä kuopparuostetta. Teräspinnalta valssihilse on ruostunut pois ja silmämääräisesti tarkasteltaessa on havaittavissa yleistä kuopparuostetta. Pinnan puhdistukseen on luotu standardi SFS Standardissa puhdistus on jaettu useampaan puhtausasteeseen Sa2, Sa2,5 ja Sa3 tai St2 ja St3. Yleisimmät käytössä olevat puhdistusasteet ovat Sa2 ja Sa2,5. (Salokangas 2004.) Esikäsittelyasteet esitetään muodossa C Sa2,5, jossa C:llä tarkoitetaan ruostumisastetta (taulukko 1) ja Sa2,5 suihkupuhdistuksen esikäsittelyastetta (taulukko 2). Esikäsittelyastetta valittaessa on huomioitava, että karhennettuun pintaan maali tarttuu paremmin kiinni, koska tartuntapinta-ala on suurempi. Esikäsittelyasteiden merkintätapa on standardin mukainen, mutta ei päde kemiallisissa esikäsittelyissä. Niille ei ole vielä laadittu omia standardisoituja esikäsittelyvasteita (Laitinen, 2001, 20.) Mekaanisen esikäsittelyjen laatuasteet Standardi SFS 8145 määrittelee suihkupuhdistetuille ja konepajapohjamaalilla käsitellyille teräspinnoille mekaanisen esikäsittelymenetelmän sekä laatuasteen (taulukko 2). Laatuasteet on jaettu luokkiin Laatuasteessa on huomioitu mm. kuinka tarkoin hitsauksessa muodostuva kuona, hitsauslangan pätkät ja hitsausroiskeet on poistettava. Laatuaste huomioi myös hitsauksen laadun, esimerkiksi korkeimmissa laatuasteissa ei hyväksytä avohuokosia ja reunahaavaa. Käytetyimmät laatuasteet ovat joko 03 tai 05. Vaadittu laatuaste käy ilmi kappaleen konepajakuvista tai työhön liittyvästä laatumateriaalista. Vaadittua laatuastetta paremmin tehtävä viimeistely aiheuttaa vain ylimääräisiä kustannuksia. (Laitinen, 2001, 20.)

17 12 TAULUKKO 2. Mekaanisten esikäsittelyn laatuasteet ja niiden edellyttämät toimenpiteet (Laitinen, 2001, 21.) Koneellinen teräsharjaus Koneellista ruosteenpoistoa käytetään ohuiden ruostekerrosten poistamiseen kappaleen pinnalta. Menetelmä ei poista valssihilsettä ja yleisesti menetelmää pidetään melko tehottomana. Parhaimmillaan päästään St3 puhdistusasteeseen. Työ suoritetaan koneellisesti harjaamalla. Koneet ovat joko paineilma- tai sähkökäyttöisiä, joista paineilmatoimiset ovat kestävämpiä ja turvallisempia. Koneellisen teräsharjauksen avulla saavutettu laatu on huonompi verrattuna muihin mekaanisiin esikäsittelymenetelmiin. Lisäksi ongelmana on puhdistettavan kappaleen pinnan kiillottuminen, jonka vuoksi maali tarttuu huonosti teräsharjauksen jäljiltä olevaan pintaan. Koneellinen teräsharjaus on menetelmänä melko hidas, joten se soveltuu parhaiten pienten alueiden puhdistukseen. (Jokinen ym. 2001, 73; Jokinen 2005)

18 Hionta Ruoste voidaan poistaa kappaleen pinnasta hiontalaikalla tai hiomapaperilla. Myös valssihilsettä voidaan poistaa hiomalaikalla, koska se kuluttaa voimakkaasti kappaleen pintaa. Yleisesti valssihilseen poistoa hiomalaikalla suoritetaan vain poikkeustapauksissa. Parhaiten koneellinen hionta soveltuu terävien huippujen pyöristykseen. Hiontamenetelmällä päästään St3 puhdistusasteeseen. Koneelliset hiomakoneet ovat paineilma- tai sähkökäyttöisiä. Hiomapaperia käytetään kevyesti ruosteessa olevien kappaleiden puhdistukseen. Hiomapaperia käytettäessä kappaleen pinta ei juuri kulu, mutta menetelmä on hidas, joten se ei sovellu laajoille pinnoille. Metallipintojen puhdistukseen tarkoitettuja hiontalaikkoja, papereita ja muovilaikkoja on saatavilla useita eri karkeusasteita. (Jokinen ym. 2001, ) Ruukki Engineeringin Kalajoen tehtaalla paineilmahiomakoneen avulla poistetaan hitsausjänteet ja pyöristetään nurkat laatuasteen vaatimusten mukaisesti. Liiallinen hionta aiheuttaa turhia kustannuksia ja aiheuttaa uurteita, jotka erottuvat selkeästi maalatun pinnan alta Suihkupuhdistus Suihkupuhdistus on tehokkain mekaanisista esikäsittelymenetelmistä. Menetelmässä paineilman tai sinkopyörän avulla puhdistusrae saatetaan liikkeeseen ja suunnataan suihkuna kohti puhdistettavaa pintaa. Suihkupuhdistuksen etuina on nopeus, koska samalla puhdistuskerralla irtoaa myös valssihilse. Suihkupuhdistuksen jäljiltä pinta on karhea, josta on sekä etua että haittaa. Etuna voidaan pitää maalin parempaa tarttuvuutta, mutta haittapuolena pinnan karheus lisää maalin kulutusta ja samalla tuo lisäkustannuksia. Suihkupuhdistusmenetelmää ei voida käyttää ohuille materiaaleille, koska puhalluksen vaatima kova paine aiheuttaisi materiaalin vääntymisen. Suihkupuhdistusta tehtäessä on huomioitava, ettei suhteellinen kosteus saa nousta huoneessa yli 50 %, koska tällöin teräs alkaa syöpyä. Puhallettu pinta tulisi maalata välittömästi, jotta pinta ei alkaisi syöpyä. (Laitinen 2000, 23; Jokinen ym. 2001, ) Suihkupuhdistuksessa käytettäviä puhdistusraetyyppejä on useita ja raetyypin valintaan vaikuttaa mm. haluttu puhdistustulos, puhdistusprofiili sekä materiaalin muokkautuminen

19 14 suihkupuhdistuksessa. Lisäksi suihkupuhdistusmateriaaleja on sekä kertakäyttöisiä että kierrätettäviä. Lisätietoja suihkupuhdistusmateriaaleista taulukossa 3. TAULUKKO 3. Suihkupuhdistusmateriaalit (mukaillen Jokinen ym. 2001, 63.) Suihku- Ominaista Sopivat suihkupuhdistus- materiaalille puhdistuspinnat materiaali Luonnon hiekka Kertakäyttöinen, Sopii yleisimmille työturvallisuusriski pinnoille hienon pölyn vuoksi Kuona Kertakäyttöinen, Sopii yleisimmille työturvallisuusriski pinnoille hienon pölyn vuoksi Teräsrae, pyöreä Karkeahko, mutta Teräs. Ei sovellu hienompi profiili, kuin ruostumattomalle teräkselle, särmikkäällä sinkitylle teräkselle teräsrakeella eikä alumiinille Teräsrae, särmikäs Karkea profiili Teräs. Ei sovellu ruostumattomalle teräkselle, sinkitylle teräkselle eikä alumiinille Teräsrae, adusoitu Pehmeämpää kuin Teräs. Ei sovellu tavallinen teräsrae. ruostumattomalle teräkselle, Kestoikä pidempi kuin sinkitylle teräkselle tavallisella teräsrakeella eikä alumiinille Lankakatko Pitkäikäinen, Teräs. Ei sovellu karkea profiili ruostumattomalle teräkselle, sinkitylle teräkselle eikä alumiinille Alumiinioksidi Kevyt, ei muokkaa Teräs ja alumiini juurikaan alustaa Lasikuula Ei juuri tee Kaikki profiilia pintaan Käytettäessä kierrätettäviä suihkupuhdasrakeita tarvitaan rakeiden talteenottoa ja puhdistusta varten laitteisto suihkupuhdistuslaitteiden lisäksi. Talteenotolla varustettua suihkupuhdistusmenetelmää käytetään kohteissa, joissa on suihkupuhalluskammio ja suihkupuhdistusta suoritetaan päivittäin. Kenttäolosuhteissa käytetään enimmäkseen kertakäyttöisiä suihkupuhdistusrakeita, koska talteenotto ja puhdistus on vaikea toteuttaa. (Jokinen ym. 2001, )

20 15 Puhdistusnopeuteen vaikuttavat tekijät ovat: työpaine suuttimessa annosteluventtiilin koko suuttimen koko ja muoto puhallussuihkun tulokulma ja puhallusetäisyys raemateriaali ja raekoon jakauma pinnan ruostumisaste haluttu ruosteenpoistoaste työolosuhteet puhaltajan taito ja huolellisuus Suihkupuhdistuslaitteistot Suihkupuhdistuksen tärkein osa on suihkupuhdistuskello eli paineilmasäiliö, josta puhallusrae syötetään paineilman avulla suuttimelle. Rae kaadetaan tai palautetaan takaisinkierrätyslaitteen avulla yläkautta puhalluskellon yläpuolella olevaan säiliöön, josta se valuu vapaasti pop-up-venttiilin ollessa auki puhalluskelloon. Kun puhallus aloitetaan, sulkeutuu pop-up-venttiili ja puhalluskelloon muodostuu painetta. Paineen noustessa työntyy raetta ulos raeventtiilin kautta. Raeventtiilillä voidaan säätää, kuinka paljon rakeita on ulostulevassa ilmassa. Suihkupuhdistuskelloon ei voida syöttää käytön aikana lisää puhallusrakeita. Toimintojen ohjaus tapahtuu joko sähköisesti tai pneumaattisesti, sähköinen ohjaus reagoi nopeammin toimintoihin ja on varmatoimisempi. Suihkupuhdistuksen irrotusteho perustuu rakeen liike-energiaan. Jotta liike-energia saadaan pysymään tarpeeksi suurena, täytyy ilman paine pysyä korkealla. Tämän vuoksi kompressorilta vaaditaan suurta tuottoa sekä kykyä tuottaa 10 Barin paine. Parhaiten suihkupuhdistukseen soveltuva kompressorityyppi on ruuvikompressori. (Jokinen ym. 2001, ) Käytettäessä kierrätettäviä puhallusrakeita, on rae puhdistettava ja palautettava takaisin puhalluskelloon. Käytetyin takaisinkierrätysratkaisu on rakeen imeminen imurilla, se tosin vaatii suuren ilmamäärän. Rae puhdistetaan pölystä syklonin avulla, siellä rakeet saatetaan suppilossa kiertoliikkeeseen ja pöly poistuu yläkautta. Rae ja roskat jäävät keräysastiaan ja

21 16 lopullinen erottelu tehdään erotussiilossa. Kierrätettävän puhallusrakeen kosteuden riittävästä poistosta on myös huolehdittava. (Jokinen ym. 2001, ) Sinkopuhdistus Sinkopuhdistus voidaan lukea yhdeksi suihkupuhdistusmuodoksi, koska se toimintaperiaatteeltaan muistuttaa raepuhallusta. Sinkopuhdistuksessa rakeelle saatetaan liike-energia keskipakovoiman avulla. Raepuhallussingot ovat kooltaan suuria, joten niille rakennetaan oma suljettu tila ja ne on hyvin pitkälle automatisoituja käsittäen mm. rakeenpalautusjärjestelmän ja puhdistuslaitteet. Sinkopuhdistusmenetelmää käytetään erityisesti isojen kappaleiden puhdistukseen. Esimerkiksi levymateriaalien pinnat puhdistetaan singon avulla, näin levyjä ei tarvitse kääntää prosessin aikana, vaan molemmat puolet käsitellään samanaikaisesti. (Jokinen ym. 2001, 71.) Riippuratasingossa pudistusprosessi tapahtuu samalla tavoin kuin normaalissa pöytäsingossa, mutta kappaleita kuljetetaan riippuradalla tai siltanosturilla kappaleiden koosta riippuen. Menetelmän etuina on, että esikäsittely voidaan liittää paremmin yhdeksi osaksi tuotantoketjua. Mielestäni menetelmä soveltuisi hyvin Kalajoen tehtaan tarpeisiin, koska raskaiden kappaleiden liikuttelu olisi tällä tavoin helpompaa ja varsinaista hiekkapuhaltajaa ei tarvittaisi, vaan työresurssit voitaisiin suunnata muihin tehtäviin. Lisäksi katossa olevia siltanostureita voitaisiin hyödyntää kappaleen siirrossa läpi koko pintakäsittelyprosessin. Sisäänajovaihe olisi lyhyempi, kuin verrattuna manipulaattorilla toteutettuun mekaaniseen esikäsittelyyn.

22 17 KUVIO 5. Riippuratasingolla voidaan esikäsitellä myös suuria kappaleita (Konrad RUMP 2008.) Vesipuhallus Vesipuhalluksen toimintaperiaate muistuttaa suihkupuhdistusta. Menetelmässä puhdistavana aineena on vesi, joka saatetaan korkeaan paineeseen. Normaalisti vesipuhalluksessa käytetään Barin työpainetta. Paksummilla materiaaleilla on käytetty, jopa 2000 Barin paineta. Vesipuhalluksen irrotusvoimaat voidaan tehostaa lisäämällä veden joukkoon pieniä määriä hioma-aineita mm. kvartsihiekkaa. Vesipuhalluksen edut tulevat parhaiten esille kaikenlaisten maalien ja pinnoitteiden poistossa. Menetelmä ei vahingoita perusainetta ja lisäksi ei aiheuta pölyhaittoja. (Ltt-tekniikka 2008) Teollisuudessa vesipuhallusmenetelmä soveltuisi parhaiten jo maalattujen tuotteiden korjauspuhdistukseen. Tällöin maalipintaa ei tarvitsisi puhdistaa hiontamenetelmällä, josta aiheutuu maalinkäryä ja pölyä. Lisäksi hitsaustoimenpiteet voitaisiin suorittaa puhtaaseen materiaalin, jolloin lopputulos on parempi. Vesipuhalluslaiteet ovat nykyisin vielä niin kalliita, ettei niitä kannata hankkia satunnaiseen käyttöön.

23 Työturvallisuus suihkupuhdistustöissä Suihkupuhdistuksessa on käytettävä aina koko vartalon suojaavaa suoja-asua, koska rakeiden osuminen ihoon tai silmiin aiheuttaa helposti vaurioita. Käsien suojaamisessa käytetään kumikäsineitä tai paksuja hitsaajan hanskoja. Lisäksi käsineiden varsien tulee yltää suoja-asun hihansuiden yli. Pään ja kaulan suojauksessa käytetään suojakypärää. Suojakypärässä on suojalasin takana PC-pleksi, joka suojaa silmiä lasin rikkoutuessa. Suihkupuhdistustilan tulee olla umpinainen ja ovissa pitää olla varoitusvalot, jotka ilmaisevat kun tila on käytössä. Suihkupuhdistusta tehtäessä avoimessa paikassa on alue pyrittävä suojaaman hyvin peitteillä. Suihkupuhdistuksessa syntyy pölyä, joka ovat terveydelle vaarallista. Työskenneltäessä on käytettävä raitisilmahuppua, joka estää haitallisen pölyn pääsyn hengitysilmaan. (Jokinen ym. 2001, ) 4.6 Esikäsittelymenetelmien tulevaisuus Käsin suoritettavat esikäsittelyt mielletään yksitoikkoiseksi ja epämiellyttäväksi työksi. Työergonomian kannalta ajateltuna pitkäaikainen pölyisessä ja meluisessa työskentelevä henkilö voi altistua sairauksille ja rasitusvammoille. Nykyisin mekaaniset esikäsittelymenetelmät voidaan hyvin pitkälle robotisoida. Puhdistusprosessi voidaan suorittaa täysin miehittämättömästi, jolloin työvoimaa voidaan sijoittaa paremmin tuottavaan työhön. Myös työturvallisuus ja ergonomia parantuvat robotisoinnin myötä. Siltatyyppinen puhallusrobotti (kuvio 6) soveltuu kookkaiden kappaleiden puhallukseen. Robotti liikkuu kattoon asennettujen kiskojen avulla ja robotissa on 7-8 vapausastetta. Robotin yhteyteen on asennettu ohjaamo, josta tapahtuu robotin käsi- tai opetusajo. Siltatyyppisellä puhallusrobotilla päästään paremmin puhdistamaan ahtaita kohteita, kuin riippuratasingolla. Lisäksi kappaleiden liikutteluun voidaan käyttää pyörillä tai kiskoilla kulkevaa alustaa. Mikäli maalaamossa kappaleen käsittelyyn käytetään siltanostureita, joudutaan suunnittelussa huomioimaan puhallusrobotin ja siltanosturin kiskojen asettaminen eritasoille tahattomien törmäysten estämiseksi. Tällöin maalaamosta täytyy tehdä korkeampi

24 19 KUVIO 6. Siltatyyppinen puhallusrobotti (Blastman Robotics Ltd 2008) 4.7 Mekaanisten esikäsittelylaitteistojen valmistajia ja edustajia Mekaaniseen esikäsittelyyn erikoistuneita yrityksiä löytyy monia Euroopasta. Toiminta keskittyy entistä enemmän valmiiden ratkaisujen tarjoamiseen. Toisin sanoen yritys toimittaa asiakkaalle avaimet käteen periaatteella esikäsittelykokonaisuuden. Nykyisin käytetään entistä enemmän puhallusrobotteja ja manipulaattoreita apuna kappaleiden esikäsittelyssä. Esimerkiksi raepuhallus on toteutettu robotilla, joka työskentelee omatoimisesti tai käyttäjän ohjaamana. Suomalaisia yrityksiä on mm. FinnBlast Oy, joka toimittaa raepuhalluslaitteistoja teollisuuden tarpeisiin. Ekomans Oy on erikoistunut teräshiekka ja pölynpoistolaitteistojen valmistukseen. Robotisoitujen esikäsittelyratkaisujen edustukseen on erikoistunut Tamperelainen Fastems Oy Ab.

25 20 5 METALLIEN PINTAKÄSITTELY 5.1 Pintakäsittely Ruukki Construction Kalajoen varustelutehtaalla Maalaamo käyttää liuotinohenteisia sekä yksi- että kaksikomponenttimaaleja maaleja ja maalaus suoritetaan korkeapainemaaliruiskujen avulla. Uunituksen avulla nopeutetaan tuotteiden kuivumista ja samalla läpimenoaika pienenee. Uunituksesta ei ole merkittävää hyötyä pintakäsiteltäessä Engineeringin Kalajoen tehtaan tuotteita. Maalipinnan tarkistusmittaukset tehdään pakkaamossa, jossa voidaan suorittaa tarvittavat paikkamaalaukset. Maalikalvon mittaukset tehdään sähköisellä mittarilla, josta saadut tulokset tulostetaan pintakäsittelyraporttiin. (Kalapudas, haastattelu) 5.2 Pintakäsittely ja menetelmän valinta Tutkimukset osoittavat, että ruostumisen perusedellytykset toteutuvat lähes aina. Merkittävin tekijä korroosion syntyyn on, kun vesi muuttuu höyrystä nesteeksi. Ilmiö tapahtuu lämpötilan laskiessa kastepisteeseen. Galvaanisten parien synty voidaan estää materiaalivalinnoilla, esimerkiksi pitämällä epäjalomman metallin pintaa suurempana, kuin jalomman. Yleisin ja tehokkain korroosionestomenetelmä on maalaus. Maalikalvo estää korroosion syntymisen, sekä antaa pinnalle halutun värisävyn. (Holger, Alen 1999, 72 75; Laitinen 2000, ) Metalliteollisuudessa pintakäsittelyn yhteydessä puhutaan yleisesti konepajapohjamaalauksesta. Käsitteellä tarkoitetaan, että valmistuneen kappaleen pintaan maalataan väliaikainen suoja korroosiota vastaan. Varsinainen pintakäsittely suoritetaan kohteen ollessa kokonaan valmis. Konepajapohjamaalaukseen soveltuvista maaleista käytetään yleisesti nimitystä shop primer. ( Laitinen 2000, 26.) Myös teräsrakenteiden suunnittelussa täytyy huomioida korroosionkestävyys ja pintakäsittely. Valitsemalla kohteeseen sopivat raaka-aineet ja niille sopivat korroosionestotavat voidaan maalauksen kestoikää pidentää. Maalattavien pintojen tulisi olla mahdollisimman sileitä ja rakenteissa on oltava tarvittavat valumareiät, josta sadevesi ja sulanut lumi pääse-

26 21 vät pois. Suunnittelussa on huomioitava kohteiden sijainti ja voidaanko ne pintakäsitellä. Standardissa SFS-ISO on annettu ohjeet, kuinka teräsrakennesuunnittelijan tulee ottaa pintakäsittely huomioon rakenteiden suunnittelussa. (Holger ym. 1999, 72 75; Laitinen 2000, ) Valittaessa sopivaa metallin maalausmenetelmää, tulisi kiinnittää huomiota muun muassa seuraaviin seikkoihin: millaiset laitteet ja menetelmät ovat käytössä pintakäsittelystä aiheutuvat kustannukset maalauksen antama suoja korroosiota vastaan ulkonäköön ja pinnanlaatuun vaikuttavat tekijät olosuhteet työsuojelulliset ja ympäristötekijät Eri tekijöiden vaikutusta pintakäsittelymenetelmän valintaan täytyy tarkastella tapauskohtaisesti. (Jokinen 2005.) 5.3 Pintakäsittelyn standardit Pintakäsittelystandardien avulla pyritään yhdenmukaistamaan määritelmiä, arvosteluperusteita sekä vaatimuksia. Toisin sanoen luodaan yhteiset pelisäännöt. Näin vältetään ylimääräisiä kustannuksia ja turhia työvaiheita. Joillakin yrityksillä voi SFS-standardien lisäksi olla omat standardit, joissa on otettu huomioon mm. tuotantolaitosten erityisvaatimukset tai projektikohtaiset menetelmäohjeet pintakäsittelyyn. ( Laitinen 2000, ) Maalausmerkinnöistä on tehty standardit SFS 4962 ja SFS Luotujen standardien tarkoituksena yhtenäistää maalausmerkintöjen merkkaustapa. Näin estetään pintakäsittelyyhdistelmien väärät tulkinnat. Esimerkiksi maalausmerkintä voi olla muotoa XT28-EPPUR 200/3 Fe Sa2,5 02, jonka selitykset käyvät ilmi taulukosta 4. Maalauksen värisävyt ilmoitetaan RAL-tunnuksella. Paras keino maalisävyn tunnistamiseen on hankkia maalivalmistaja värikartta. ( Laitinen 2000, )

27 22 TAULUKKO 4. Maalausjärjestelmän merkinnät (mukaillen Jokinen 2005) Maalausjärjestelmän tunnus Selitys XT 28 Maalivalmistajan tunnus EPPUR Käytettävä maali 200/3 Nimelliskalvonpaksuus / maalikerrokset Fe Alusta Sa2,5 Esikäsittelyaste 02 Terästyön laatuaste 5.4 Pintakäsittelyolosuhteet Tärkeimmät pintakäsittelyyn ja maalin kuivumiseen vaikuttavat olosuhdetekijät ovat lämpötila ja kosteus. Maalin valmistajat ja toimittajat ovat antaneet maalausolosuhteista ohjeet, joita noudattamalla saadaan halutunlainen lopputulos. Käytettäessä liuotinohenteisia maaleja suhteellisen kosteuden tulisi olla pienempi kuin 80 %, kun taas vesiohenteisilla suhteellisen kosteuden tulisi pysyä % välillä. Suhteellisen kosteuden ollessa liian suuri maalin kuivuminen hidastuu ja maalin valumisherkkyys lisääntyy. Liian kuiva ilma johtaa maalin liian nopeaan kuivumiseen ja muodostaa pintahäiriöitä. ( Laitinen 2000, 40.) Metallin pintalämpötilan tulee olla noin +3 C korkeampi, kuin ilman kastepiste. Tällöin estetään kondenssiveden muodostuminen kappaleen pinnalle. Alhaisissa lämpötiloissa maalattaessa on tarkistettava, ettei kappaleen pinnalle ole muodostunut jäätä. Alhaisessa lämpötilassa suoritettu pintakäsittely lisää maalissa käytetyn ohenteen määrää, koska maalin viskositeetti on tällöin korkeampi. ( Laitinen 2000, ) Maalin kuivumisaikaan vaikuttaa merkittävästi lämpötila. Nyrkkisääntö on, että lämpötilan nosto kymmenellä asteella puolittaa kuivumisajan. Maalipinnan uunitusta käytetään erityisesti silloin, kun kappaleeseen tulee useampi maalikerros. Uunituksen avulla saadaan kokonaisläpimenoaika lyhemmäksi ja kuivuminen tapahtuu optimiolosuhteissa. Liian korkean lämpötilan käyttö maalipinnan kuivauksessa aiheuttaa märkämaalissa liuottimen ennenaikaisen haihtumisen, josta seuraa maalipinnan repeilyä, kuplimista sekä huokoisuutta. Jauhemaalauksessa uunitus voidaan suorittaa heti maalauksen jälkeen. Käytetyimmät maa-

28 23 lien kuvaustavat ovat konvektionaali- ja infrapunauuni. ( Laitinen 2000, 40 41; Kalapudas, haastattelu) 5.5 Maalityypit Maalit jaotellaan eri maalityyppeihin sideaineen ja sideaineen kuivumistavan perusteella. Esimerkiksi Tikkurila Coatings Oy:n valmistamat maalit on jaoteltu sideaineen mukaan. Fysikaalisesti kuivuvilla maaleilla tarkoitetaan, että sideaineiden molekyylit tulevat tarpeeksi lähelle toisiaan ja samalla käynnistyy liuottimien haihtumisprosessi. Kuivumisaika on verrannollinen liuottimien haihtumisnopeuteen ja maalikalvon paksuuteen. Kemiallisesti kuivuvissa maaleissa prosessi käynnistyy liuotteiden ja veden haihtumisella, jonka jälkeen tapahtuu kemiallinen reaktio, jossa sideaineet verkkoutuvat. Maalityyppien lyhenteet on esitelty taulukossa 5. ( Laitinen 2000, 42.) Alkydimaalit Alkydimaalit kuuluvat polyestereihin, jotka sisältävät kasvisperäisiä öljyjä. Liuotteena käytetään lakkabensiiniä tai ksyleeniä. Maalin kuivuminen tapahtuu hapettumalla ja kuivumisaika on pitkä, sillä maalille tyypilliset ominaisuudet saavutetaan kahden viikon kuluessa maalauksesta. Alkydimaalien hitaan kuivumisen vuoksi päällemaalausväliaika on pitkä. Alkydimaalien käyttö teollisuudessa on yleistä hyvän voiteluaineiden keston sekä sään-, kulutuskestävyyden vuoksi. Maali on yksikomponettista, joten se on helppo ruiskuttaa ja hinnaltaan edullista. ( Laitinen 2000, 42.) Akryyli- ja kloorikautsumaalit Akryyli- ja kloorikautsumaalit ovat yksikomponenttisia ja liuotinohenteisia. Akryylimaalit eivät sisällä kloorattuja sideaineita, joten sillä voidaan korvata kloorikautsu- ja vinyylimaalien käyttö. Molempia maalityyppejä voidaan käyttää alhaisissa lämpötiloissa ja ne kuivuvat nopeasti. Akryyli- ja kloorikautsumaalit soveltuu erityisesti lievästi kemiallisten rasi-

29 24 tusten kohteeksi joutuville pinnoille esim. säiliöt, putkistot sekä sillat. Lisäksi kloorikautsumaali kestää +80 C lämpötilan. ( Laitinen 2000, 49.) Epoksimaalit Epoksimaalit sisältävät maaliosan ja koveteosan, eli ne ovat kaksikomponenttimaaleja. Kovetteella voidaan säädellä maalin ominaisuuksia. Liuotinohenteisessa maalauksessa käytetään kiinteäepoksihartsia ja jos liuotinta ei käytetä, niin silloin käytetään nestemäistä epoksihartsia. Normaalin epoksimaalien suositeltava kuivumislämpötila on vähintään + 10 C, mutta erityisellä WG-laadulla kuivuminen tapahtuu jopa pienessä pakkasessa. Normaaleissa olosuhteissa WG-laadulla päästään tavallista epoksimaalia nopeampaan kuivumisaikaan. Epoksimaaleilla on ominaista liituuntua ulkokäytössä, mutta hyvän kulutus- ja kemikaalikestävyyden vuoksi käytetään yleisesti ulkokohteissa. Tarttuvuus metallin pintaa on hyvä.( Laitinen 2000, 44.) Polyuretaanimaalit Polyuretaanimaali on kaksikomponenttimaali, jossa käytetään aromaattista tai alifaattista kovetetta. Komponenttien valinnalla voidaan säädellä ominaisuuksia, esimerkiksi käyttämällä alifaattista kovetetta saadaan säänkestävä ja kellastumaton maali. Polyuretaanimaaleja käytetään pintamaaleina erityisesti kohteissa, joissa ilmastorasitukset on suuret. ( Laitinen 2000, 47.) Silikonimaalit Silikonimaaleissa sideaineena käytetään silikonihartseja. Maalauslämpötila tulee vähintään +5 C, mutta varsinainen kovettuminen tapahtuu reilun 200 C lämmössä. Silikonimaali soveltuu lämmönkestävyyttä vaativiin kohteisiin ja se voidaan levittää maalipinnan päälle. Silikonimaaleja on saatavana myös värillisenä, mutta valikoima on suppea. ( Laitinen 2000, 50.)

30 Palosuojamaalit Palosuojamaalin tarkoituksena vähentää maalattujen pintojen syttymisvaaraa sekä estää palon leviämistä. Lisäksi palonsuojamaali hidastaa teräsrakenteiden lämpenemistä ja tällöin rakenteiden lujuus säilyy tulipalon sattuessa. Palonsuojamaalin suojauskyky perustuu maalipinnan vaahtoamiseen lämpötilan noustessa. Maalipinta voi paisua jopa 50- kertaiseksi palotilanteessa. Palosuojamaaleja voidaan käyttää ainoastaan kuivissa sisätiloissa. ( Laitinen 2000, 53.) TAULUKKO 5. Maalityyppien tunnukset (mukaillen Jokinen, 2005.) Maalityyppi Tunnus Alkydimaali AK Akryylimaalit AY Epoksimaalit, hartsimodioidut epoksimaalit EP Kloorikautsumaalit CR Polyuretaanimaalit PVB, PVBF Silikonimaalit SI Sinkkisilikaattimaalit ESIZn ( R ) Vinyylimaalit PVC Sinkkiepoksimaalit EPZn ( R ) Kivihiilitervaepoksi, hartsimodifoituepoksiterva CTE 5.6 Ruiskumaalaus Ruiskumaalaus on eniten käytetty maalausmenetelmä. Erityisesti automaalaamot käyttävä kyseistä maalausmenetelmää, koska sen avulla auton maalipinnasta saadaan halutunlainen. Menetelmässä maali hajoaa sumuksi paineilman avulla tai syöttämällä maali suurella paineella suuttimeen. Käsin tapahtuvassa ruiskumaalauksessa on käytössä kaksi menetelmää hajotusilma- ja korkeapaineruiskutus. ( Laitinen 2000, 28.)

31 26 Hajotusilma- eli matalapaineruiskutuksesta on lähtenyt koko nykyaikainen ruiskumaalaustekniikka liikkeelle. Maalisuihku syntyy, kun maalisäiliöstä valunut maali syötetään pienellä ylipaineella maalisuuttimeen. Hajotusilmaruisku tarvitsee toimiakseen paineilmaa. Käytetyimmät maalisyöttötavat ovat yläsäiliö ja alasäiliö (kuvio 7). Hajotusilmaruisku soveltuu parhaiten pienien kohteiden maalaukseen, koska maalisäiliö on vain muutaman litran kokoinen. Maalauksessa on käytettävä suuria määriä ohenteita, koska ruiskutusviskositeetin tulee pysyä arvojen välillä. (Alen 1999, 90; Jokinen ym. 2001, ) Hajotusilmaruiskun ympäristöhaitat on merkittävät, koska ohiruiskutusta syntyy paljon suureen käyttöpaineen vuoksi. Ohiruiskutuksen määrä voidaan pienentää kehittyneemmillä ruiskuilla, jolloin käytetään pienempiä paineita. Pienempää painetta käyttävää menetelmää kutsutaan HVLP-tekniikaksi ja se on todettu tuovan säästöjä maalauskustannuksissa. Uusi menetelmä edellyttää maalarilta erilaista maalaustekniikkaa. Toinen vaihtoehto ohiruiskutusten vähentämiseen on keräimen asentaminen maalaamoon. Keräimen tehtävänä kerätä paineen vaikutuksesta ohi kimpoilevat maalipisarat keräimen pintaan, josta ne liuotetaan pois. (Alen 1999, 90; Jokinen ym. 2001, ) KUVIO 7. Ala- ja yläsäiliöruiskun rakennekuvat (Jokinen ym. 2001, 77)

32 27 Suurpainemaalauksessa tai korkeapainemaalauksessa (kuvio 8) maalin hajoaminen tapahtuu ilman paineilmaa. Maali syötetään korkealla paineella suuttimen läpi ja ilmanpaine-ero saa aikaan maalin sumuuntumisen. Paine saadaan aikaiseksi joko mäntä- tai kalvopumpulla ja laitteistot on siirrettäviä tai kiinteästi asennettavia. Kaksikomponenttimaaleja varten on kaksikomponenttiruiskuja, jotka on varustettu maalin lämmityksellä maalin lyhyen käyttöajan vuoksi. (Alen 1999, 91; Laitinen 2000, 30 33; Jokinen ym. 2001, ) Suurpainemaalauksessa hukkaan menevän maalin määrä on vähäisempi, koska voidaan käyttää suuren viskositeetin omaavia maaleja. Tarvittaessa kalvonpaksuudeksi saadaan yli 500 µm yhdellä ruiskutuskerralla. Verrattuna hajotusilmaruiskuun maalisumun koostumus ei ole niin hienojakoista, tällöin pinnan laatua ei saada yhtä hyväksi. Pinnan laatua voidaan parantaa käyttämällä viimeistelysuutinta. Suurpainemaalausmenetelmä soveltuu parhaiten kohteisiin, joissa maalataan laajoja pintoja. Konepajateollisuudessa se on käytetyin menetelmä. (Alen 1999, 91; Laitinen 2000, 30 33; Jokinen ym. 2001, ) Ilma-avusteisessa suurpaineruiskutuksessa on yhdistetty hajotusilmamaalauksen ja suurpainemaalauksen toimintaperiaatteet. Laitteisto muistuttaa ulkonäöllisesti suurpainemaalauksessa käytettävää laitteistoa. (Alen 1999, 91; Laitinen 2000, 30 33; Jokinen ym. 2001, ) Maalaamon ideoinnissa maalausmenetelmäksi valitsin suurpainemaalauksen. Koska pintakäsiteltävät alueet ovat suuria, niin ohiruiskutuksen vähäisyys ja mahdollisuus suurempiin kalvon paksuuksiin tukevat valintaa. Värisävyjen vaihtoja tehtaalla tulee vähän. Lisäksi suurpainemaalauksella aikaansaatu maalipinnan laatu on riittävä. Liuotinpäästöt jäävät pienemmiksi, koska tarvittavan liuotteen määrä on oleellisesti pienempi kuin hajotusilmaruiskumaalauksessa. Investointikustannukset jäävät oleellisesti pienemmiksi verrattuna jauhemaalaukseen ja laitteistot on helpompi toteuttaa maalaamokokonaisuuteen.

33 28 KUVIO 8. Suurpainemaaliruisku (Jokinen ym. 2001, 85) 5.7 Jauhemaalaus Menetelmänä jauhemaalaus poikkeaa märkämaalauksesta varsin paljon. Maalattaessa pyritään saamaan jauhepilvi maalattavan kappaleen ympärille. Jauhemaalauksessa maali on jauhemaisessa olomuodossa ja sähköisen varauksen avulla se saadaan tarttumaan kappaleen pintaan. Jauhemaalattu pinta pitää aina uunittaa C lämpötilassa, koska silloin käynnistyy maalipinnan verkkotutuminen ja maali tarttuu kappaleen pintaan. Jäähtymisen jälkeen maalikalvo on kovettunut ja kappale on valmis käytettäväksi. (Laitinen 2000, 39; Jokinen ym. 2001, ) Jauhemaalauksen etuja ovat: ohiruiskutukseen mennyt jauhe voidaan kierrättää ja uudelleen käyttää, jauhemaali on edullista, jauhemaalattu pinta kestää paremmin mekaanista rasitusta sekä liuottimia ei tarvitse käyttää. Nykyisin jauhemaalaus on yleistymässä kovaa vauhtia erityisesti yrityksissä, jotka valmistavat kooltaan pieniä ja muodoltaan yksinkertaisia tuotteita. Jauhemaalauksen investointikustannukset ovat suuret verrattuna muihin maalaus menetelmiin. Kustannuksia lisäävät yhä nousevat energiakustannukset, koska tuotteet täytyvät uunittaa. Laitinen 2000, 39; Jokinen ym. 2001, ) Vaikka jauhemaalaus on kasvattanut suosiota kiristyneiden ympäristömääräyksien vuoksi, en näe sitä oikeana pintakäsittelyvaihtoehtona Kalajoen tehtaan maalaamoon. Jauhemaa-