Понедельник, 22.01.2018, 01:24

Приветствую Вас Гость
Форма входа
Поиск
Календарь
«  Январь 2018  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031
Архив записей
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 119
СДО РЖД

Покраска автомобиля.

Акриловая автокраска

История развития автомобильных эмалей берет начало с тех далеких времен, когда кузова автомобилей ничем не отличались от каретных и красились масляными красками, десятки слоев которых сохли на кузовах в течение нескольких недель. С тех пор автомобильные краски проделали большой путь и сегодня нам предлагают огромный выбор продукции в красивых упаковках с яркими названиями. 

«Цвет автомобиля может быть любым, при условии, что этот цвет — черный». На первый взгляд, это еще одно проявление странностей своенравного «автомобильного короля». Нет, Форд-старший вовсе не был ненавистником других цветов — просто на то время единственным быстросохнущим материалом, пригодным для конвейерной окраски транспортных средств был черный натуральный японский лак. Ситуация в корне изменилась с изобретением красок на основе нитроцеллюлозы. Сейчас можно выбрать краску и компоненты для покраски не выходя из дома . Нужно всего-лишь зайти в интернет : http://avtomaliar.ua/mobihel .

Нитроэмали. От пороха к краскам .

Более двух столетий тому назад, в 1800 году, французский экономист и политический деятель Пьер Дюпон де Немур с двумя сыновьями и их семьями иммигрировал в Америку. Оказавшись в Новом Свете, Дюпоны решили открыть здесь пороховой завод. Заняться этим должен был один из сыновей — Элевтер Дюпон, поскольку тема пороха была ему хорошо знакома: во Франции он работал на государственной пороховой фабрике под руководством великого Антуана Лавуазье. Сказано — сделано. В 1802 году на реке Брендивайн рядом с городом Уилмингтон, штат Делавэр, закипели работы по строительству новой пороховой мануфактуры, и вскоре по стране начали свое шествие ящики с надписью «DuPont. Explosives» (взрывчатка).

Долгое время Дюпоны специализировались только на порохе, но на рубеже XX века они решили наладить производство и других товаров. Для этого была построена большая лаборатория и нанято несколько десятков ученых-химиков. Так началась эра революционных открытий, среди которых: первая синтетическая резина (неопрен), первое искусственное волокно (нейлон), целлофан, тефлон, лайкра, кевлар и множество других. Имя DuPont гремело на весь мир. С историей открытий в Уилмингтоне почти совпадает и история развития автомобильных эмалей. В 1923 году при обработке целлюлозных волокон химики получили первую в мире нитрокраску, совершившую настоящий технологических переворот в автомобильной индустрии. В отличие от масляных красок, которые наносились кистями и сохли черепашьими темпами, нитрокраски можно было наносить с помощью пневматических распылителей, а их высыхание было практически моментальным. Все это привело к безраздельному господству нитроэмалей в автомобильном мире. Но были у этих красок и недостатки. Из-за слабого глянца покрытие требовало частой полировки (в двадцатые годы для этого использовались льняные тряпки и полировальные пасты). Да и сам процесс окраски был длительным и трудоемким. Из-за низкого сухого остатка пленка нитроэмали была слишком тонкой и хрупкой, поэтому для получения долговечного покрытия требовалось наносить от 5 до 11 слоев эмали. Именно так во времена Союза окрашивались правительственные «Зилы» и «Чайки», покрытия которых насчитывали до 12 слоев. При этом нанесение каждого последующего слоя эмали чередовалось с тщательной полировкой предыдущего, а последний слой обязательно обрабатывался восковыми полиролями. Зато полученные таким образом покрытия были совершенно лишены шагрени и давали исключительно красивые, четкие блики и отражения. Так что выкрашенные нитроэмалями «членовозы» выглядели потрясающе. В дальнейшем, правда, их приходилось почти постоянно подкрашивать и полировать — благо было кому…

По такой же технологии окрашивались сравнительно старые модели Роллс-Ройсов, Кадиллаков. Вот так, например, выглядел Cadillac 60 Special 1938 года, окрашенный нитрокраской. Немного поговорим о механизме пленкообразования нитроэмалей. Как вы думаете, за счет чего происходит их полимеризация? Вопрос с подвохом — никакой полимеризации в нитрокрасках не происходит. Отверждение, точнее высыхание, происходит исключительно за счет испарения растворителей — процесса чисто физического. Полученная после высыхания пленка получается обратимой, отсюда еще один недостаток нитроэмалей: низкая стойкость покрытия к агрессивным средам, в частности к бензину и солнечным лучам. Так что волей-неволей производителям красок пришлось искать новые материалы. Но стоит отдать должное нитрокраскам — для своего времени они были очень хороши. Выпускаются нитроэмали, кстати, и по сей день (под маркировкой НЦ). Правда, в авторемонтном деле они применяются крайне редко. В основном их используют или реставраторы раритетных автомобилей или владельцы старых тракторов, бульдозеров и прочей техники, где единственная цель — максимально дешево пройти ежегодный техосмотр, только и всего.

Эпоха алкида.

Следующий этап в истории окраски автомобилей связан с появлением на рубеже 30—40-х годов алкидных эмалей. На последующие 30 лет эти эмали стали основным лакокрасочным материалом как на конвейерах автозаводов, так и в ремонтных мастерских. Производство алкидных эмалей велось всеми ведущими производителями ЛКМ, включая таких гигантов как BASF и PPG. По сравнению с нитроэмалями, «алкиды» имеют ряд технологических преимуществ. Они обладают более высоким сухим остатком, так что наносить по пять-десять слоев эмали уже без надобности, достаточно двух-трех. Нет нужды теперь и в постоянной полировке покрытия — после полного отверждения алкидная эмаль образует необратимую пленку с высокой твердостью и блеском, стойкую к маслам, бензину, солнечным лучам и атмосферным осадкам. Что же представляет собой алкидная эмаль? Ее основа — алкидная смола — продукт взаимодействия многоатомных спиртов и многоосновных кислот. Отсюда, собственно, и произошло название «алкидный»: путем соединения фрагментов слов alcоhоl — спирт и acid — кислота. Наиболее распространенными алкидными смолами являются глифталевые смолы, получаемые при взаимодействии глицерина (трехатомного спирта), фталевого ангидрида и растительного масла, и пентафталевые смолы, ингредиентами которых являются пентаэритрит (четырехатомный спирт) и тот же фталевый ангидрид. На основе этих смол российские производители ЛКМ выпускают лаки и эмали с маркировкой ГФ и ПФ. Наверняка вы встречали эмали с такими обозначениями в строительных и хозяйственных магазинах. Это — классические алкидные материалы.

Только не нужно путать алкидные эмали строительного и бытового назначения с авторемонтными. В качестве примера последних можно привести эмали небезызвестной финской фирмы Sadolin. Из «наших» можно вспомнить эмаль «Vika-алкид» (Vika-60), выпускаемую компанией «Русские краски».

Хотя с точки зрения механизма отверждения и «дачная» ПФ-115 и авторемонтные алкидные эмали действительно стоят в одном ряду. Отверждение алкидных эмалей происходит в естественных условиях при участии кислорода воздуха (отсюда второе название алкидных эмалей — «эмали воздушной сушки»). Только в отличие от нитроэмалей, помимо физической сушки (испарение растворителя) здесь параллельно протекает еще один процесс: химическая реакция превращения молекул связующего в полимер. Для «запуска» второго процесса обязательно участие двух компонентов. Кто-то скажет: «Постойте-ка, ведь алкидные эмали считаются однокомпонентными. О каких «двух компонентах» речь? Действительно, двухкомпонентными называют материалы, выпускаемые в двух упаковках. Например, в одной банке акриловый грунт, во второй — отвердитель к ней. Покупая же банку алкидной эмали к ней не идет никакого отвердителя. Дело вот в чем. Один реакционноспособный компонент находится в банке с эмалью — это раствор алкидной смолы, модифицированный растительным маслом. От растительного масла продукту достаются «хвосты» высших жирных непредельных кислот, содержащих сопряженные двойные связи. Второй компонент — кислород воздуха. В результате его взаимодействия с указанными двойными связями образуются радикалы, «запускающие» реакцию «сшивки». А поскольку каждая молекула алкидного компонента имеет несколько двойных связей, это приводит к росту и разветвлению цепи и формированию сетчатых структур, составляющих основу прочной полимерной пленки. После полного отверждения растворить такую пленку невозможно, поэтому она называется необратимой. Так что кислород — полноценный компонент связующего, его вполне можно считать отвердителем, а саму эмаль (с физико-химической точки зрения) — двухкомпонентной. Механизм отверждения алкидных эмалей обуславливает и основной их недостаток: крайне долгое время полимеризации. Дело в том, что по мере отверждения доступ кислорода внутрь слоя затрудняется, поэтому полная полимеризация алкидной эмали по всей глубине наступает лишь спустя несколько недель, а то и месяцев, под воздействием воздуха, тепла и ультрафиолетового излучения. А та пленка, которую мы наблюдаем спустя первое время после покраски — лишь результат первичной полимеризации. Что еще можно сказать об алкидных красках? Они неприхотливы в применении, ими легко и удобно красить, не обладая какими-то профессиональными навыками. В силу большого содержания растворителей алкидная эмаль быстро образует поверхностную пленку, поэтому наделать подтеков — это еще нужно постараться. Поэтому такие эмали еще до сих пор могут применяться некоторыми мастерами. В основном теми, кто хочет освежить свое подержанное авто перед продажей. Получается быстро и недорого, да и вид отменный. А что там дальше будет, пусть новый хозяин думает.

«Синтетика»

В 1956 году в алкидные смолы стали добавлять меламин. За меламиноалкидными эмалями среди наших мастеров давно закрепилось название: «синтетика». Почему? Одна из версий связана с тем, что для создания алкидной части этих эмалей использовались синтетические жирные кислоты. Отсюда и пошло — «синтетика», «покрасить синтетикой». Меламиноалкидные эмали у нас выпускаются под маркировкой МЛ. Как и в предыдущем случае, при отверждении этих эмалей одновременно протекают два процесса: испарение растворителя и образование необратимой пленки. Во втором процессе также участвуют два компонента: первый — алкидная составляющая, модифицированная растительным маслом (либо раствор полиэфирной смолы); второй — меламинформальдегидная смола. До поры до времени два этих компонента мирно уживаются в одной банке, не вступая в реакцию. В отличие от обычных алкидных эмалей алкидная составляющая меламиноалкидных эмалей содержит мало двойных связей, поэтому она (алкидная составляющая) здесь практически не вступает в реакцию с кислородом воздуха. Но зато в ее составе обязательно содержатся звенья с реакционноспособными гидроксильными группами ОН, и при повышении температуры они начинают взаимодействовать с метилольными группами меламиноалкидной смолы… Проще говоря, при достаточном нагреве запускается реакция между двумя компонентами, в которой меламинформальдегидная смола играет роль отвердителя. Какой же нагрев считать достаточным? Как правило, для эмалей эта температура составляет 130°С (например, для «Vika-синтал» МЛ-1110). При такой температуре «эмэлка» сохнет всего 30 минут.

Именно поэтому меламиноалкидные эмали еще называют «эмалями горячей сушки». Вы уже, наверное, догадались о преимуществах такого механизма: в отличие от отверждения кислородом, отверждение здесь проходит равномерно по всей глубине. В результате образуется надежная необратимая пленка, которая по всем физическим и декоративным свойствам, в принципе, ничем не уступает акрилу (о нем поговорим далее) — но только при условии сушки в камере. Понятное дело, что таких температур как на конвейере, в условиях ремонтной окраски мы себе позволить не можем. Поэтому хорошим подспорьем для мастеров, работавших с «синтетикой», были специальные ускорители сушки на изоцианатной основе, позволяющие снизить температуру сушки. По сути, это отвердители, превращающие «МЛ-ку» в двухкомпонентную эмаль. В гаражах «синтетикой» часто красили вообще безо всякой высокотемпературной сушки. Про сносное качество в этом случае можно было и не мечтать, но в условиях дефицита, когда «МЛ-ка» доставалась по огромному блату, многие были довольны и этим. Да и кроме машины, можно было найти, что ею покрасить. Например катер, дачу, окна, перила… Наверное, использование лакокрасочных материалов не по их прямому назначению — еще одна наша национальная традиция. Эпоха алкидных эмалей и их модификаций продолжалась до середины 70-х годов. Как ни крути, эти краски, с их долгим временем высыхания и необходимостью горячей сушки, тоже были далеки от идеала. И прогресс пошел дальше…

Акриловая революция .

С акриловыми материалами мы начали знакомиться в начале девяностых, хотя (как это часто бывает) во всем мире они использовались уже лет 30. Попробуем разобраться, чем же так революционен акрил. Первым делом посмотрим на тару, в которой поставляются эти ЛКМ.

В отличие от эмалей, рассмотренных выше, здесь мы видим перед собой уже две банки: в одной — основа, в другой — отвердитель. Компоненты акриловых ЛКМ, в отличие от меламиноалкидных, нельзя хранить в одной емкости — они сразу же вступят в реакцию. Поэтому материалы данной группы выпускаются в двух упаковках, содержимое которых смешивается непосредственно перед применением. Это — двухкомпонентные материалы (2K).

Появление акриловых ЛКМ открыло новую эру в авторемонтном бизнесе, позволив даже в условиях ремонтных мастерских создавать покрытие, сопоставимое по качеству с заводским. За это и полюбили акрил, как маляры, так и потребители. Красота, да и только.

«Металлики» и «перламутры» .

Следующий шаг эволюции связан с появлением «эффектных» покрытий. Еще в эпоху алкида разработчики ЛКМ додумались добавлять в эмаль крохотные чешуйки алюминиевой пудры, которые, как микро-зеркала, должны были отражать падающий на них свет и придавать покрытию искрящийся, «металлический» эффект. Однако широкой популярности первые «металлики» не снискали, поскольку они не удовлетворяли требованиям долговечности: при добавлении в алкидную эмаль алюминиевых частиц последние становились причиной быстрого помутнения и выцветания эмали. Да и эффектные их возможности оставляли желать лучшего. Так как это была однослойная (одностадийная) система, невозможно было добиться сколь-нибудь впечатляющих визуальных эффектов. Такие «металлики» можно встретить, например, на старых велосипедных рамах, и разглядеть там металлические включения можно разве что под лупой. И тогда лакокрасочники пошли другим путем: создали двухслойную систему «базовая эмаль плюс прозрачный лак». Базовые эмали содержат много растворителя и быстро сохнут, но сами по себе они смотрятся убого, да и стойкость к атмосферным воздействиям у них скверная. Но после нанесения прозрачного лака происходит чудесное превращение. Покрытие «оживает» и становится сказочно красивым, появляется глубина и насыщенность цвета.

Двухслойные покрытия оказались не только «красивше», но и прочнее, долговечнее. Цветной слой ведь находится под прочным лаковым панцирем, обеспечивающим надежную защиту от агрессивных внешних воздействий, особенно от света — этого злостного разрушителя полимеров. В химическом отношении прозрачные лаки сходны с вышеописанными акриловыми ЛКМ. Главное отличие — отсутствие цветовых пигментов. Кстати, лаки могут быть не только высокоглянцевыми, но и матовыми, и даже с регулируемым блеском.

Что касается базовых эмалей, то конструируют их по-разному. Одним из наиболее распространенных вариантов является комбинация полиэфира, меламинформальдегидной смолы (напоминает эмали МЛ) и ацетобутирата целлюлозы (вспоминаем нитроэмали НЦ). Только в отличие от нитрата целлюлозы ацетобутират устойчив к ультрафиолету.

Поначалу в базовых эмалях применялся только алюминий, но в конце 80-х годов в качестве эффектных пигментов начали использовать частицы из обработанной слюды. Так появились краски с эффектом «перламутр» — похожие на «металлик», но с более нежным, благородным блеском. В отличие от плоских чешуек алюминия, отражающих свет солнечных лучей под определенным углом, «перламутровые» частички рассеивают падающий свет, что и рождает эффект спокойного, «матового» блеска.

Совершенствование декоративных возможностей лакокрасочных покрытий не прекращается и в наши дни. Если в свое время предметом недосягаемой роскоши и вожделения автовладельцев были металлики с экзотическими названиями «брызги шампанского» или «мокрый асфальт», то сегодня на рынке представлены и трехслойные «перламутры», и «ксираллики», и «хамелеоны». А что будет дальше — вообще неизвестно. Поживем увидим…

Борьба за экологию. Эмали на водной основе.

Любая автомобильная краска состоит из трех основных компонентов: пигмента, смолы и растворителя, который, как известно, токсичен. Со второй половины 80-х годов борьба за экологию затронула и автокраски, и, подстегиваемые все более жесткими экологическими требованиями, химики стали искать способы снижения вредных выбросов при покраске автомобилей. Добиться этого можно было двумя путями. Первый — увеличить в лакокрасочном материале процентное содержание сухого остатка. Так родились материалы HS (high solid), в которых содержание сухого остатка составляет 55—65%, а затем и VHS/UHS (very high solid и ultra high solid), где этот процент достигает восьмидесяти. Справедливости ради скажем, что появление этих материалов диктовалось не только экологическими, но и чисто практическими мотивами. HS-материалы обладают большей вязкостью, поэтому для достижения рекомендованной толщины их можно наносить в полтора слоя вместо двух, а расход материала при этом сокращается на 30%. А VHS-материалы допускается наносить и вовсе в один слой! Но безгранично уменьшать содержание растворителя в краске невозможно — вязкость станет слишком большой. Поэтому постепенно определился второй путь: заменить вредные органические растворители чем-нибудь безобидным, например водой. Тем более что в других отраслях промышленности водорастворимые лакокрасочные материалы применяются давно и успешно. Те же потолки в квартирах водоэмульсионкой красят у нас все поголовно начиная с семидесятых годов.

Больше всего растворителей содержится в базовых эмалях. Их-то и взялись переделывать «под воду» в первую очередь. Задача эта оказалась непростой — пришлось перерабатывать и смолы, и пигменты, и добавки. Почему пришлось? Потому, что вода, в отличие от «органики», обладает совершенно иными физическими и химическими свойствами. Воду называют растворителем, но растворять смолы для автомобильных покрытий она неспособна — растворы эти получаются мутными (а должны быть прозрачными). Поэтому при изготовлении водоразбавляемых ЛКМ смолы переводят в состояние эмульсий, представляющих собой дисперсии мельчайших (субмикро- и наноразмерных) частиц смолы в воде. Вода таким образом выступает как дисперсионная среда и успешно понижает вязкость. За примерами эмульсий далеко ходить не надо: взять хотя бы молоко. В нем капли молочного жира распределены в водной среде. Или тот же майонез, кетчуп. На примере этих продуктов питания можно понять некоторые особенности водно-дисперсионных ЛКМ. Возьмите майонез и попробуйте его заморозить, а затем разморозьте. Продукт расслоится на фракции и перемешать их в однородную эмульсию уже не удастся. Также ведут себя при замораживании и водные ЛКМ. После размораживания они меняют цвет, превращаясь в мутно-молочные вместо прозрачных, или меняют консистенцию — появляются творожистые комочки. Отсюда главное требование к таким материалам: их температура ни при каких обстоятельствах не должна опускаться ниже +5 °С. Поэтому для наших погодных условий обязательны отапливаемые склады и теплые фуры для перевозки. А это создает дополнительные трудности как для импортеров, так и для потребителей. Производители ЛКМ, насколько это возможно, пытаются решить проблему с морозоустойчивостью. Сделать это необычайно сложно (как заставить воду не замерзать?). Пожалуй, наилучших результатов на этом поприще пока сумел достичь концерн BASF со своими водными ONYX HD. Цветовые компоненты ONYX HD не содержат в своем составе воды, а потому не боятся мороза и при оттаивании не меняют своих свойств. Расслоению после размораживания подвержены только два продукта системы: биндер и растворитель. Эти материалы поставляются в довольно больших канистрах, а такие предохранить от холода проще, чем множество мелких баночек цветовых компонентов.

Краски на водной основе уже используют как на конвейерах, так и в автосервисах. И не только краски: современная лакокрасочная индустрия предлагает материалы на водной основе для всех слоев, формирующих авторемонтное ЛКП, включая антигравийные покрытия, грунты и лаки. Те, кто работают с водными ЛКМ отмечают их технологические преимущества по сравнению с органоразбавляемыми: легкость нанесения, превосходную укрывистость (благодаря высокой концентрации пигментов), практически полное отсутствие полос и «яблочности», присущих многим органорастворимым базам. Новые материалы не ломают кардинально привычных технологий ремонта и не требуют принципиально иного оборудования, поскольку их разработчики старались сохранить полную технологическую преемственность. Хотя определенный «апгрейд» оборудования, конечно, необходим. Потребуют новые материалы и некоторых новых знаний, пусть небольших, но ясных и точных. А для нашей страны — еще и особой логистики с учетом климата морозных просторов. И тогда экологичные ЛКМ получат в России более широкое распространение. Таков тернистый путь эволюции автомобильных эмалей. От обратимой пленки «нитро», через отверждаемое кислородом покрытие «алкида» и пространственную сетку «синтетики», до полиуретановой «сшивки» «акрила», фантастических эффектов двух- и трехслойных систем и экологичных эмалей на водной основе. И все это менее, чем за сто лет! Подумать только…

Но совершенствование автоэмалей не прекращается и сегодня. Что зреет в умах инженеров-химиков мы скоро узнаем, точнее увидим.
 

 

 

Copyright MyCorp © 2018 | Сделать бесплатный сайт с uCoz
Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования Яндекс.Метрика