Лакокрасочные материалы применяемые в автомобильном транспорте

Введение

Лакокрасочными называют материалы, которые способны при нанесении на поверхность образовывать тонкие пленочные покрытия. Такие покрытия удобны методом нанесения выгодные по стоимости работ и видзнача- ются долговечностью. Они должны отмечаться высокой адгезией (лат. Adhaesio - прилипание) к вкриваемих поверхностей, устойчивостью к теплу, свету и химических реагентов, водонепроницаемостью, гладки- стью, твердостью и эластичностью создаваемой пленки, добрыми захис- ними и декоративными свойствами.
Автомобильные лакокрасочные материалы предназначены для покрытия поверхностей машин и их деталей тонким слоем пленки. Лакокрасочные покрытия отстаивает поверхности от разрушительного воздействия окружающей среды, оказывают декоративных эффектов в сочетании с высокой стойкостью в атмосферных условиях. Защитно-декоративные свойства и долговечность лакокрасочных покрытий определяется как свойствами лакокрасочных материалов, так и, в не меньшей степени, способом подготовки поверхности к покраске и технологии окраски, применяется.
В процессе эксплуатации лакокрасочные покрытия теряют свои качества. Верхний слой покрытия тускнеет, теряет свой первоначальный цвет (выгорает). Появляются царапины, трещины, сколы, отслоения и другие повреждения, требующие восстановления покрытия. Для поддержания хорошего внешнего вида автомобиля необходим постоянный уход, а также частичная или полная замена лакокрасочного покрытия. Как правило, покрытие делают многослойным, состоящим из грунтовочного слоя, шпатлёвок и красочных слоёв. В процессе выполнения малярных работ создают единую лакокрасочную композицию.
Тем не мание, нанесение лакокрасочных покрытий является универсальным и наиболее распространенным способом защиты машин от коррозии, и потому рассмотрение лакокрасочных материалов, применяемых в автомобильном транспорте является актуальной темой, которая и будет рассмотрена в данной работе.


1. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Лакокрасочные покрытия является одним из средств защиты металлов и сплавов от коррозии и предназначены для создания декоративных покрытий на деталях и агрегатах автомобилей. Лакокрасочное покрытие - это покрытие, полученное нанесением лакокрасочного материала на окрашиваемую поверхность, с последующим формированием пленки.

1.1. Компоненты для создания лакокрасочных материалов

Лакокрасочные материалы - это композиции, способные обеспечить формирование покрытий, обладающих комплексом таких необходимых свойств, как адгезия, водостойкость, механическая прочность, защита металла, декоративные эффекты. Пленкообразователи (или пленкообразующие вещества) лакокрасочных материалов являются полимерами или олигомерами, или их композициями, способными формировать на поверхности пленки в результате физических, химических или физико-химических превращений. В зависимости от типа плёнкообразующего образуемая ими пленка может иметь различные свойства.
Таким образом. Лакокрасочные материалы состоят из многих компонентов, смесь которых после нанесения тонким слоем на поверхность и высыхания, создает пленку прочно сцепленную с ней. Основные компоненты:
Пленкообразующие вещества. Они могут образовывать пленки:
- не преобразуемые - возникают после высыхания растворителя
- преобразуемые - возникают как следствие сложных физико-химических процессов при высыхании растворителя.
В качестве пленкообразователей используют синтетические и натуральные смолы (полимерные продукты), эфиры целлюлозы, растительные масла (масла). Растительные масла подразделяют на: высыхающие (льняное, тунговое) - для изготовления лаков, красок, олиф; полувысыхающим (соевое, хлопковое, подсолнечное) - для изготовления смесей и производства олиф и красок; невысыхающие (касторовое) - для изготовления (после специальной обработки) олиф и лаков.
Растворители - летучие органические жидкости способные растворять пленкообразующие вещества. В каждом растворителе растворяются только определенные виды пленкообразователей. Поэтому различают активные растворители и разбавители. Активные растворители растворяют только определенный пленкообразователь. Конечно, для лакокрасочных материалов используют несколько растворителей подобранных так, чтобы отдельные растворители испарившегося постепенно и покрытия высыхали с определенной скоростью. Наиболее известные ацетон, этиловый спирт, бутиловый спирт, толуол и ксилол.
Разбавители - разбавляют лакокрасочный материал до нужной рабочей вязкости. Преимущественно используют смеси летучих органических жидкостей. Для разбавления разрешается использовать только определенные смеси растворителей и разбавителей (бензол, сольвент, уайтспирит и т.д.)
Пластификаторы - малолетучие жидкие органические вещества, которые способствуют сохранению эластичности пленки, повышению морозостойкости, снижают способность горения. Их вводят в состав материалов на основе полимеризационных смол (перхлорвиниловых, акриловых и т.д.) и эфиров целлюлозы. Чаще всего используют дибутилфталат, диоктилфталат т.д., которые имеют высокую температуру кипения и низкую способность испаряться.
Наполнители - порошкообразные неорганические вещества, которые вводят в состав материалов как для улучшения свойств покрытия (повышение атмосферостойкости, прочности и плотности пленки), так и для удешевления. Чаще всего используют мел, тальк, барит и микроазбест.
Пигменты - цветные порошкообразные вещества не растворимые в органических растворителях, воде и пленкообразователях и которые способны образовывать с пленкообразователями защитные, декоративно-защитные или декоративные покрытия. их классифицируют по признакам:
По происхождению:
естественные - сурик, охра и тому подобное;
синтетические - ультрамарин;
По составу:
органические - моноазопигменты,
неорганические:
натуральные - мел
искусственные - ZnO
По цвету:
ахроматические - моноазопигменты,
хроматические - цветные.
В качестве пигментов используют:
белые - мел, белила цинковые (ZnO), белила титановые (ТО2), белила литопонни (ZnO + BaSО4), алюминиевая пудра;
черные - сажа канальная газовая;
серые - графит, металлические порошки алюминия и цинка;
желтые - крон (хромат) свинца, крон (хромат) цинка, крон (хромат) стронция;
красные - сурик свинцовый, железо окислительные пигменты, железный сурик;
синие - ультрамарин, лазурь железная;
зеленые - медянка, хромовая и цинковая зелень
Сиккативы - вещества получаемые при взаимодействии тяжелых металлов с органическими кислотами, их используют для ускорения высыхания материалов, содержащих растительные масла. Их различают по металлам, типу кислоты и способом изготовления. Чаще всего используют такие марки: НФ - 1 (нафтенат свинцовый марганцевый), НФ - 2 (нафтенат свинца), НФ-3 (нафтенат марганца), НФ - 4 и НФ - 5 (нафтенат кобальта).
Инициаторы - специальные соединения для затвердевания пленок на основе ненасыщенных полиэфиров (перекись бензола, гидроперекись изопропилбензола и т.д.)
Стабилизаторы - сохраняют свойства лаков и красок, которые окисляются, полимеризуются или поликонденсуються.
Эмульгаторы - для изготовления водоэмульсионных красок. Производимой лакокрасочные материалы делят на основные, вспомогательные и подсобные.

1.2. Классификация лакокрасочных материалов

В зависимости от состава и назначения лакокрасочные материалы (ЛКМ) подразделяют на лаки, краски, эмали, грунтовки и шпатлевки.
Лаки - это растворы пленкообразующих веществ в органических растворах или воде. Они служат для получения прозрачных покрытий или нанесения поверхностного слоя по слою эмали для увеличения блеска покрытия.
Пленкообразующие вещества состоят из природных смол (канифоли, пеки), эфиров, целлюлозы, окисленных масел (олифы), эпоксидных, алкидных и других смол.
Грунтовки применяются для обеспечения адгезии покрытия к металлу.
Шпаклевки используются для выравнивания микро- и макро- дефектов окрашиваемой поверхности. Они имеют вид пастообразной массы, наносятся шпателем, а при соответствующем разбавлении растворителем - пневмораспылителем или щеткой. После нанесения и сушки шпаклевки подлежат шлифовке.
Краски - это суспензии пигментов и наполнителей в лаках или олифах. Они могут также содержать специальные добавки - пластификаторы, сиккативы, утверждаемые, стабилизаторы и эмульгаторы. Краски, изготавливаемые на лаках, называют эмалями, а на олифе - масличными.
Эмали предназначены для получения однослойных защитно-декоративных покрытий деталей двигателя, шасси и трансмиссии, а также многослойных декоративных покрытий кузовов. От эмалей для однослойных покрытий, как правило, не требуются высокие декоративные свойства. Однако они должны обеспечивать защиту деталей от коррозии в условиях эксплуатации автомобилей. Отделочные эмали должны обеспечивать высокий блеск покрытия, ровную поверхность, чистый глубокий тон, высокую устойчивость к различным климатическим условиям (атмосферостойкисть).
Кроме того, для эмалей всех типов предъявляются требования по стоимости, устойчивости к воде, масла и бензина.
Принятая в странах СНГ маркировка лакокрасочных материалов приведена в ГОСТ 9825-73, а покрытий из них - в ГОСТ 9.032-74.
В обозначения лаков, грунтовок, красок входят пять групп знаков.
К первой группе относятся наименование: лак, шпаклевка, грунтовка, краска.
Ко второй группе относятся обозначения двумя большими буквами русского алфавита основных пленкообразователей:
На основе полимеризационных смол
Каучуковые КЧ Перхлорвиниловые ХВ
масло-алкидностирольные МС Полиакриловые АК
Поливинилцетатни ВА Фторо пластовые ФП
Сополимеракриловые АС Дивинил ацетиленовые ВН
На основе сополимеров
Винилацетатные ВС Винилхлоридные ХС
На основе поликонденсационных смол
Алкидноуретановые АУ Кремнийорганические КО
Мочевинные (карбомидные) МЧ Полиэфирные насыщенные ПЛ
Циклогексановые ЦГ Полиэфирные ненасыщенные ПЭ
Пентофталевые ПФ Полиуретановые УР
Фенол алкидные ФА Эпоксидные ЭП
Эпоксиэфирные ЗФ Меломиновые МЛ
Глифталевые ГФ Этрифталевые ЭТ
Фенольные ФЛ

На основе природных смол
Битумные БГ Щелочные ЩЛ
Канифольные КФ Янтарные ЯН
Масляные МА

На основе эфиров целлюлозы
Нитроцеллюлозные НЦ Ацетилцеллюлозные АЦ
Ацетобутилатцеллюлозные АБ Этилцеллюлозные ЭЦ
Третья цифровая группа записывается по второй после дефиса и характеризует преимущественно назначения материалов:
Шпаклевки - 00
Грунтовки - 0
Атмосферостойкие - 1
Ограниченно атмосферостойкие (хранение под навесом) - 2
Для покрытия внутри помещения - 3
Водостойкие - 4
Неводостойкие - 5
Специальные (для кожи, резины, ткани) маслостойкие - 6
Стойкие к химическим реагентам - 7
Термостойкие (при температуре 60 ... 500 ° С) - 8
Электроизоляционные - 9
Четвертая группа характеризует порядковый номер, присвоенный лакокрасочному материалу, и может сказываться одной, двумя и даже тремя цифрами. Между третьей и четвертой цифровыми группами разрыва нет.
Пятая группа - это слова, определяющие цвет красок и некоторых грунтовок

. При значительном количестве оттенков одного или того же цвета дополнительно указывается порядковый номер цвета (синий - 1, синяя - 2 и т.д.).
Некоторым массовым краскам стандартных цветов и оттенков присваивается номер в виде двузначных цифр, которые записываются между обозначением четвертой группой и словесным обозначением цвета. При этом обозначения четвертой группой отделяется от номера цвета дефисом.
Примеры назначений:
Защитно-зеленая эмаль для наружных покрытий сказывается эмаль НЦ-П-15-защитная, зеленая.
Голубая меламиноалкидные эмаль для наружных покрытий: эмаль М Л-12-38-голубая.
Красная пентафталевая эмаль для покрытия внутри помещений: эмаль ΠΦ-233-красная.
Для водорастворимых, водоэмульсионных, порошковых, пластизольных, органозольных ЛКМ, а также ЛКМ без активных растворителей перед второй группой знаков кода ставится индекс, определяющий разновидность материала: Б - без активного растворителя; В - водорастворимые; ОД - органозольные; ПД - пластизольные; П - порошковые; Э - эмульсионные.
Например, Эмаль Б-ЭП (эпоксидная) -123 противокоррозионная.

2. ГРУНТОВКИ И ШПАКЛЕВКИ

Грунтовки - пигментированные растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях. Они предназначены для защиты поверхности и увеличения адгезии последующих слоев лакокрасочных материалов. Для грунтования металлов используют различные типы грунтовок:
- изолирующие: в качестве пигментов содержат тальк или железный сурик и защищают от проникновения влаги;
- пассивирующие: наряду с другими пигментами содержат хроматы. При контакте с влагой происходит частичное растворение хроматных пигментов и образованный раствор образует на поверхности металла окисную пленку, которая пассивирует металл;
- фосфатирующие: содержат фосфорную кислоту, хроматы и другие пигменты. Наряду с пассивирующим действием создают на поверхности металла фосфорную пленку, которая значительно повышает адгезию и коррозионную стойкость металла;
- протекторные: в качестве пигмента содержат 95 ... 97% цинковой пыли, который обеспечивает катодную защиту черных металлов (под влиянием среды корродирует анод-цинковая пыль, а не основной металл).
По виду связующего грунтовки бывают полиакрилатными, глифталевыми, кремнийорганическими, пентафталевыми тому подобное. Наиболее распространено использование таких марок АК-040, КФ-030, ГФ-031, ЕП- 090, ЕП-0103, МС-0141, К0-0217, НЦ-081, ПФ-078 и др.
Шпатлевки - густые пасты из пленкообразователя, наполнителя и пигментов. Они выравнивают поверхности перед покраской. Большое количество пигментов и наполнителей снижают их защитные свойства и устойчивость к вибрации и поэтому их наносят толстым слоем. Используют после грунтования. По типу пленкообразователя различают клеевые, масляные, нитроцеллюлозные, перхлорвиниловые и другие шпаклевки.
Назначение и способы нанесения шпатлевок и грунтовок приведены в табл. 1.
Таблица 1. Назначение и способы нанесения шпатлевок и грунтовок
Марка, цвет Тип Назначение Способ нанесения
В-КФ-093 Серый, красно- коричневый, черный Пассивирующая Для грунтования кузовов и кабин автомобилей. Для окраски узлов и деталей автомобилей Электроосаждение на аноде (анафорез)
В-КЧ-0207
Серый » Для грунтования кузовов, кабин, узлов и деталей автомобилей Электроосаждение на аноде (анафорез)
В-МЛ-0143
черный » Для окраски узлов и деталей автомобилей погружение,обливание,пневмораспылением
ЗП-0228
Серый » Для грунтования кузовов и кабин автомобилей по электрофорезные почвы и металла пневмо-и электростатическое распыление
ГФ-073
Желтый
Для грунтования отдельных частей кузовов автомобилей (прошлифована деталей) Пневмораспылением, щеткой
ГФ-089
Черный » Для окраски карданных валов и других деталей автомобиля пневмо-и электростатическое распыление
ГФ-018
Желтый » Для грунтования кузовов автомобилей по электрофорезные почвы и металла »
ГФ-031, ГФ-032 Желтый » Для грунтования деталей из стали, алюминиевых и магниевых сплавов, оцинкованных и кадмованих пневмораспылением,щеткой
ГФ-021
красно- коричневый » Для грунтования металлических и деревянных изделий и деталей »
ФЛ-ОЗК
красный » Для грунтования поверхностей из черных металлов »
ФЛ-ОЗЖ
Желтый » Для защиты деталей из цветных металлов »
ВЛ-02, ВЛ-08, ВЛ-023
Желто-зеленый Фосфатирующая Быстросохнущие грунтовки для грунтования поверхностей из черных и цветных металлов с длительным фосфатированием »
ПФ-033
Черный Ізолирующая Для грунтования кузовов и кабин погружение,пневмораспылением
ПФ-099
Черный Пассивирующая Для окраски деталей автомобилей струйноеобливание,погружения,пневмораспылением
ПФ-0142
красно- коричневый » Для грунтования поверхностей черных металлов »
НЦ-081
Коричневый » Для грунтования металлических и деревянных поверхностей, а также прошлифованых мест пневмораспылением
НЦ-097
Серый » Для грунтования отдельных участков, прошлифованых мест пневмораспылением,щеткой
ШС-0141
красно- коричневый » Для грунтования поверхностей черных металлов »

3. ЛАКИ И ЭМАЛИ

Эмали в отличие от лаков, состоящих из раствора пленкообразователя в летучей жидкости, включают пигменты, наполнители, пластификаторы и другие специальные компоненты, обеспечивающие декоративные и механические свойства покрытий, а также устойчивость их при эксплуатации. В отличие от красок эмали содержат растворители и меньшее количество пигментов и наполнителей. В связи с этим пленки эмалей обладают лучшими декоративными свойствами.
Для лакокрасочных покрытий, предназначенных для защиты металлов от коррозии в атмосферных условиях, важной характеристикой является проницаемость. Проникновение влаги через полимерные материалы протекает по-разному: в одних существуют постоянные зазоры и поры, через которые в основном проникают молекулы воды, в других же зазоры возникают кратковременно в результате теплового движения макромолекул. Типичным представителем первого класса полимеров является фенол-формальдегидные смолы, производные полистирола, полиэтилена. Ко второму классу относятся полимеры типа каучуков. Влагопроницаемость, а также водопоглощение (водонабухание) находятся в сильной зависимости от структуры органических полимеров. Полимеры с трехмерной структурой, например, фенольные смолы, отличаются сильно разветвленной структурой, вследствие чего молекулам водяного пара и воды приходится осуществлять больший путь. В линейных полимерах, отличающихся волокнистой структурой, молекулы слабо разветвленны (например, у нитрата целлюлозы), поэтому путь проникновения молекул намного короче, и этот процесс проходит без затруднений.
В противокоррозионной защите металлических изделий с каждым годом приобретают все большее значение ингибиторы коррозии, вводимые в лакокрасочные материалы.
В автомобильной промышленности используют разные типы эмалей и лаков с разной областью использования (таблица 2 и таблица 3).
Таблица 2. Типы эмалей и лаков, используемых в автомобильной промышленности, их маркировка и область использования
Наименование Обозначение Маркировка Растворитель Грунт Использование
Нитроэмаль НЦ НЦ-624 (625, 273, 230, 507, 508, 908, 909, 910, 938) 646, 647 РДВ ГФ-020
НЦ-081 двигатели
Нитроглифгеновая ФА ФА-517 (518, 519, 521, 522 сп;
531 сп; 535 сп) » » ГФ-020
ФЛ-03К
НЦ-081 Кабины, капоты, шасси, деревянные платформы грузовых автомобилей
Нитропентофталева НПФ МПФ-10 » » ГФ-020 » »
перхлорвиниловая ХВ ХВ-113 Р-4 ФП-03К » »
Алкидпостирольна МС МС-17 Сальвент, ксилол ГФ-020 » »
Глифталевая ГФ ГФ-230 Уайт-спирит ГФ-020 » »
Масляная МА МА-1433 (124, 122) Скипидар, уайт-спирит, сольвент — Рама, шасси, трансмиссия, металлические платформы
Битумная БТ БТ-123 (538, 539, 577 БІ-783) кислотостойкие » »
Диски колес, двигателя, поверхности, контактирующие с парами соляной кислоты
Фенольная ФЛ ФЛ-724-1
ФЛ-687 Этиловий
спирт ГФ-020
ФЛ-03К Тара и емкости для нефтепродуктов и воды
Поливинилацетатная ВЛ ВЛ-515 Р-60, смесь этилового спирта с дивинилацетиле- новым » » » »
Кремнеорганическая КО КО-97, КО-811 P-S, ксилол ГФ-020
ФЛ-03К Агрегаты, работающие при высокой температуре
Таблица 3. Примеры эмалей, их назначение и способы нанесения
Марка Цвет Назначение Способ
нанесення
МЛ-1110 Различныецвета Для окраски кузовов пневмо-распыление
МЛ-197 » » » » » »
МЛ-152 » » » » » »
МЛ-12 » » » » » »
МЛ-1195
(одно-
пигментная) » » Для создания эмалей, нужных цветов и ремонтной фарбовкы » »
МЛ-1196 Черный Для окраски радиаторов, рам, колес и других деталей Распыления, погружения, обливание, щеткой
МЧ-123 Черный » » » »
МС-17 Светло-серый,
черный Для окраски двигателей, узлов шасси распыления, щеткой
АС-127 Различныецвета Для окраски деталей автомобилей, мотоциклов и других изделий » »
КЧ-190 Черный Для окраски пружин, деталей шасси распыления, погружения, щеткой
3.1. Алкидные лаки и эмали

К алкидным относятся глифталевые и пентафталевые смолы, которые получают взаимодействием соответственно глицерина (трехатомный спирт) или пентаэритрита (четырехатомний спирт) с фталевым ангидридом.
Алкидные лаки готовят растворением смол в растворителях, а эмали - суспензий пигментов в алкидных лаках, модифицированных добавлением растительных масел.
Покрытия на основе алкидных смол обладают высокой атмосферостойкостью, эластичностью, хорошей адгезией к окрашиваемой поверхности. К недостаткам их можно отнести продолжительность сушки при нормальной температуре, невысокую водо- и химическую стойкость. При повышенной температуре сушки атмосферостойкость алкидных покрытий значительно повышается. Высыхание алкидных эмалей состоит из испарения растворителя и последующей поликонденсации смол с образованием необратимой пленки. При температуре 18-22 °С алкидные эмали высыхают в течение 24-48 часов; повышение температуры сокращает время высыхания, укрепляет покрытие и делает его более устойчивым к действию топлив, минеральных масел и внешней среды.
Эластичность и атмосферостойкость алкидных эмалей зависит от количества растительного масла, входящего в их состав, - чем оно больше, тем выше эластичность, но ниже твердость, хуже глянец и щелочестойкость.
Алкидные эмали и лаки можно наносить всеми способами: кистью, распылением, окунанием, обливанием, а также распылением в электрополе.
К алкидным лакокрасочным материалам относятся и эмульсионные эмали, в состав которых, кроме алкидного (глифталевого) лака и пигмента, входят масляные пленкообразующие, вода и сиккатив.

3.2. Алкидно-стирольные эмали

Алкидно-стирольные эмали изготавливают на основе алкидно-стирольной смолы - продукта сополимеризации стирола и алкидной смолы с добавлением пластификаторов и сиккатива. Перед употреблением в эмали добавляют еще 3-5% сиккатива.
Алкидно-стирольные эмали обладают хорошей адгезией по отношению к металлам и дерева. Покрытие из этих эмалей устойчивы к воздействию нефтепродуктов, слабых щелочей и солевых растворов; температуростойкость эмалей до 80 ° С.
3.3