Автомобильные краски

14:21
287
Автомобильные краски
Компоненты краски

В качестве составляющих краски рассматриваются следующие компоненты:

  • пигмент;
  • смола;
  • растворитель + разбавитель.

Смола является связующим компонентом краски, как и многих других покрывных материалов. Смола это жидкое и очень вязкое вещество, состоящее из органических молекул. Одно из главных свойств смол – способность образовывать твердый полимер после прохождения реакции полимеризации. Такая реакция может инициироваться различными факторами, выступающими в роли катализаторов полимеризации. Среди них можно назвать: контакт с кислородом, попадание влаги, температуру, смешивание со специальными веществами – отвердителями.

Кроме того, многие смолы в обычных условиях окружающей температуры приобретают достаточную твердость для образования покрывающих пленок. Они имеют достаточную для нанесения и смешивания текучесть, будучи разбавленными специальными растворителями. Материалы на основе таких смол могут не отверждаться, а просто высыхать.

К смолам в основе многих материалов предъявляется требование прозрачности. Особенно это важно при изготовлении лаков. Для других материалов критическим фактором может быть пригодность к шлифовке.

Примеры смол:

  • олифа – для бытового применения – не отверждается;
  • эпоксидная смола – в основе многих клеев;
  • алкидные смолы – в основе промышленных и судовых красок – отверждаемые;
  • уретановые смолы – в основе многих автомобильных красок – отверждаемые;
  • акриловые смолы – самые современные материалы – отверждаемые.

Пигмент– это не растворимый в смоле и растворителях порошок, имеющий различные функции. В красках пигмент несет функцию придания цвета и обеспечивает укрывистость. В грунтах пигмент служит объемным наполнителем, а также придает материалу достаточную шлифуемость. В защитных грунтах – придает свойство коррозионной защиты. В лаках пигмент вообще отсутствует.

Пигмент размешивается со смолой (но не растворяется) и образует однородную взвешенную смесь (суспензию).

Растворитель и разбавитель – это органические жидкости, способные разжижать смолы. Причем самые агрессивные растворители способны разрушать структуру полимера и вообще препятствовать последующему отверждению. Некоторые агрессивные растворители способны разрушать даже затвердевшие полимеры. Здесь следует отметить, что затвердевший полимер не растворяется. Разрушение происходит по наиболее слабым местам полимерной сетки. Растворенное таким образом покрытие снимается с поверхности в виде пленок или мелких чешуек. При производстве лакокрасочных материалов растворители добавляются в смолу для придания ей достаточной для смешивания текучести, а также для лучшего перемешивания с пигментным порошком. Растворители тщательно подбираются для сохранения свойств полимера.

Разбавители – это обычно смеси различных растворителей с пониженной способностью к разрушению полимера. Разбавители добавляются в материал непосредственно перед нанесением через краскопульт для придания материалу определенной вязкости.

После нанесения материала на поверхность разбавители и растворители испаряются, образуя сухой остаток.

Алкидные материалы

Алкидные эмалевые краски изготавливаются на основе алкидных смол. Это синтетические смолы, продукты поликонденсации многоосновных карбоновых кислот с многоатомными спиртами; высоковязкие жидкости. Наиболее распространены алкидные смолы, получаемые из фталевой кислоты и глицерина или пентаэритрита, называемые соответственно глифталевыми смолами (глифталями) и пентафталевыми смолами (пентафталями). Применяются главным образом для приготовления алкидных лаков.

Алкидные лаки – растворы алкидных смол (часто их смесей с карбамидными смолами или с другими полимерами) в органических растворителях. Образуют антикоррозийные и атмосферостойкие покрытия. Применяются для защиты дерева и металла, а эмалевые краски и грунтовки из алкидных лаков – для отделки транспортных средств.

До сих пор алкидные лаки – довольно-таки широко распространенный вид лакокрасочной продукции, вот только из авторемонтной отрасли они безвозвратно ушли. Те, кто сталкивались с алкидными эмалевыми красками в своей практике, наверняка хорошо помнят все недостатки работы с ними. Но главным побудительным стимулом к их вытеснению с рынка стала все же их высокая токсичность, которая сильно не устраивала природозащитные организации. Это, наверное, один из немногих случаев, когда интересы экологов и авторемонтников пересеклись (хотя последним-то, конечно, глубоко все равно, насколько экологически вредны или безвредны используемые ими материалы, главное – чтобы ими было удобно работать).

Алкидными же эмалевыми красками работать было не совсем удобно. Как они ни модифицировались, как ни совершенствовались, существенных улучшений добиться так и не удалось. В них добавляли кислотные растворители, но кислота фактически разрушает структуру материала, при полимеризации молекулярные решетки сшиваются вообще бессистемно. Молибденовые присадки, делающие решетку более напряженной, ускоряли время сушки эмалевых красок, но за счет того, что твердость материала набиралась очень резко, сколообразование увеличивалось в той же пропорции.

Более того: алкидные смолы после синтеза имеют желтоватый оттенок, причем ярко выраженный, не поддающийся полной оптической очистке. Поэтому при колеровке приходилось делать значительные корректировки, что существенно усложняло работу с этими материалами.

Ну и самый большой минус алкидных эмалевых красок, по сравнению с современными материалами, – долгое время полимеризации. Ведь первичное высыхание алкидных материалов происходит только за счет испарения летучих веществ из лакокрасочного материала, которое и приводит к сшиванию молекул связующего в молекулярные цепочки. После высыхания образуется достаточно тонкая пленка, поскольку эти материалы содержат большое количество растворителя.

Однако по окончании полимеризации, всех ее этапов и циклов алкидные эмалевые краски по всем физическим и декоративным свойствам (твердость, глянец и т.д.), в принципе, вполне сравнимы с акриловыми, и большой разницы между ними нет. Правда, все эти свойства алкидная смола приобретает не за час, не за два, а за дни и месяцы.

Проблема в том, что первичная полимеризация, наблюдаемая при сушке, окончательно заканчивается только под воздействием воздуха, тепла и ультрафиолетового излучения через довольно-таки продолжительное время. Ремонтная окраска – это не конвейер, когда в газовой или инфракрасной печи, разогретой до +180...+200 °С, полимеризация протекает стремительно. В ремонте данная температура не приемлема. Присутствующие на кузове автомобиля пластмассы, полиэфирные шпатлевки и т.д. держат максимум +90 °С, при заводских температурах полиэфир (стирол) распадается, в материалах, используемых в заводских условиях, связующие делаются из других, более стойких к высоким температурам материалов.

Так что, как видим, высокая токсичность – не самое большое зло, исходившее от алкидных лаков. По крайней мере, для авторемонтников – в любом случае находиться рядом с только что покрашенной машиной никто долго не намеревался. Да это и вряд ли удалось бы: пары алкидных смол настолько едки, что после покраски надо было срочно покидать камеру, чтобы не задохнуться.

Все эти минусы и привели к созданию нового материала. В России начали с ним знакомиться в начале 90-х, хотя во всем мире он используется уже лет 30.

Акриловые материалы

Акриловые лаки (полиакриловые лаки) – растворы полиакрилатов или их производных в органических растворителях. Образуют свето-, атмосферо- и водостойкие покрытия с хорошей адгезией к металлу. Применяются для антикоррозийной защиты алюминия и его сплавов, эмалевые краски на основе акриловых лаков используют при отделке самолетов, автомобилей и т.д.

Так в чем же достоинство акрила? Да в том, что полимеризуется он по совершенно иной схеме, нежели алкидные материалы, которые однокомпонентные (1К), поэтому полимеризуются под воздействием естественных процессов в окружающей среде. Здесь же имеем двухкомпонентный материал (2К), поэтому полимеризация перестает зависеть от множества неподконтрольных факторов.

Это приводит к тому, что появилась возможность значительно сократить время полного сшивания полимерных цепочек. Считается, что необратимые изменения во всех акриловых эмалевых красках при сушке в естественных условиях, т.е. при температуре около +20 °С и нормальной влажности около 80%, завершаются примерно за 16 часов. Твердость затем набирается еще в течение нескольких суток, в зависимости от того, чем модифицирована краска. Чистое акриловое связующее при +10 °С полностью отвердевает за 2–3 суток. Если оно модифицировано полиуретаном, то за 7–10 часов.

Происходит так потому, что сшивание молекулярной цепочки акриловой эмалевой краски осуществляется, в отличие от алкидной, за счет добавления отвердителя. Полимеризацию двухкомпонентных материалов обусловливает исключительно химическая реакция между связующим (акриловой смолой) и отвердителем (полиизоционатом). Растворитель в этом случае добавляется только для получения требуемой вязкости.

Естественная сушка на акриловых материалах влияет только на набирание твердости. То есть эмалевая краска гарантированно высохнет за 16 часов, но твердость она наберет за более долгий промежуток времени, чем при сушке в камере.

Однако сегодня у многих производителей есть линейки продукции, в которых растворителя нет вообще. Более того, он там и не нужен, и его не надо туда добавлять. Это современные высоконаполненные UHS-материалы, наносимые одним толстым слоем (классификация материалов по наполненности рассматривается отдельно). Их вязкость фактически закладывается уже при производстве и соответствует оптимальным условиям покраски (под ними здесь и далее подразумеваются следующие: температура воздуха +20 °С, влажность 80%). Разбавление таких материалов растворителем недопустимо по следующей причине: в них и так присутствует достаточно сольвентов, которые при сушке испаряются, и для их испарения необходимо определенное время. Добавление же растворителя значительно сокращает время сушки, и сольвенты попросту не успевают улетучиться. При этом верхний слой полимеризуется быстрее, образуется пленка, препятствующая испарению «летучки» из жидких фракций, расположенных в нижних слоях (нельзя забывать, что наносятся такие материалы одним толстым слоем), и это приводит к образованию на поверхности лакокрасочного покрытия всем известных дефектов.

Кстати, подобный эффект наблюдается и на традиционных невысоко-наполненных эмалевых красках, и даже на алкидных. Очень часто маляры первый слой наносят краской с нормальной вязкостью, а последующий делают пожиже, как говорится, для разлива. После покраски машина в камере стоит очень красивая, яркая, а из камеры выезжает уже матовая – пленка материала деформируется за счет слишком интенсивного испарения разбавителя с поверхности, что усугубляется, как правило, недостаточной вентиляцией. Исходя из этого, нельзя добавлять слишком много растворителя, может разлив и получится, но глянец потеряется.

Возвращаясь к общей характеристике акриловых материалов, надо отметить следующее. Как уже было сказано, длинные молекулярные цепочки сшиваются в процессе химической реакции между молекулами смолы и молекулами отвердителя, поэтому полимеризация, в принципе, может идти без доступа воздуха, в закрытом объеме и при низких температурах. Однако следует учитывать, что скорость реакции прямо зависит от температуры: при низкой сшивание идет значительно медленнее.

Оптимальная температура полимеризации в камере составляет +60 °С, поэтому минут за 40–60 при такой температуре все необратимые реакции закончатся, и машина будет готова для выдачи клиенту.

В пользу акриловых материалов свидетельствует и тот факт, что они поддаются практически 100% оптической очистке.

Основным же модификатором является полиуретан, способствующий увеличению слоя. Кроме того, он придает эмалевым краскам более высокую износостойкость за счет увеличения пластичности: лакокрасочная поверхность лучше противостоит летящему из-под колес гравию.

На сегодняшний день на отечественном автомобильном производстве акриловые материалы применяются в небольших объемах. Применяется акриловый 1К молочный лак в системе «база – лак» без отвердителя, полимеризующийся за счет очень высокой температуры сушки.

Водорастворимые эмалевые краски

Сегодня экологи уже убедили весь мир, что сольвентные краски вредны, опасны и т.д., а потому их надо запретить. И даже UHS-материалы теперь их не устраивают. Новое поколение водоразбавимых материалов все прочнее занимает позиции на рынке лакокрасочных покрытий.

Это действительно совершенно новые материалы. Работа с ними осуществляется по несколько измененной, усовершенствованной технологии, преимущества которой для многих очевидны. Хотя на данном этапе нельзя сказать, что они полностью вытеснили традиционную продукцию.

В России до этого еще очень далеко – настороженное отношение отечественных специалистов в области авторемонта ко всему новому играет здесь не последнюю роль, да и цена пока многих отпугивает.

Хотя «водной» базой пользуются уже на многих станциях, минусы уверенно уравновешены плюсами (высокая укрывистость, легкость нанесения, отсутствие эффекта «яблочности»). С успехом используются «водные» антигравийные покрытия и грунты). В стадии освоения находятся «водные» акриловые лаки и краски.

К тому же многие эксперты неоднозначно высказываются о качестве существующих акриловых материалов на водной основе, потому что, как они считают, все, что покрыто ими, на машины непохоже. С первичными слоями лакокрасочного покрытия – шпатлевками, грунтами и т.п. – ситуация иная, поскольку практически в половине европейских государств сольвенты запрещены.

Свойства водорастворимых материалов. Во-первых, водорастворимые материалы, как утверждают их разработчики, поддаются практически стопроцентной колеровке. Это обусловлено тем, что цветного пигмента в водорастворимой базе ровно в 10 раз больше, чем в классической. То есть если степень помола в традиционных эмалевых красках, растворяемых растворителем, составляет 10–15 мк, то в водорастворимой краске он измельчается до 1–1,5 мк. Естественно, и укрывистость получается значительно выше.

Во-вторых, у водорастворимых красок значительно продолжительнее время сушки, что упрощает работу с «металликами». Получаемая лакокрасочная поверхность никогда не будет «колючей», поскольку время сушки водных материалов в 6–8 раз больше, чем сольвентных. За этот промежуток времени все пигменты, инородные металлические частички и слюда равномерно распределяются (однообразно ориентируются, преимущественно параллельно поверхности) по всей толщине лакокрасочного слоя.

Но это и минус новаторских эмалевых красок. Длительное время сушки вследствие медленного испарения воды не позволяет ускорить процесс ремонта и требует оснащения мастерских камерами с воздухообменом не менее 18000 м3/час.

Еще одним, хотя и весьма незначительным минусом работы с водными красками можно считать и то, что окрашиваемую поверхность перед их нанесением надо тщательнее обезжиривать. Ведь в них нет растворителя, который выступает и как дополнительное обезжиривающее вещество, присутствующее в сольвентных красках.

Основные принципы работы не изменились: тот же пистолет, те же приемы и пр. Акриловые связующие эмульгируются посредством того, что каждая частичка пигмента окутана тончайшей латексной оболочкой. После попадания на поверхность эта оболочка разрушается, и получается обычная акриловая краска. Но доля акриловых связующих в ней очень мала, порядка 8–10%, то есть вода служит только для переноса материала.

Комментарии

RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!