Состав, классификация и способы нанесения лакокрасочных материалов и покрытий

При нанесении лакокрасочных материалов на поверхности изделия формируется лакокрасочное покрытие с заданным комплексом свойств. Лакокрасочные материалы представляют собой многокомпонентные составы, в которые входят следующие компоненты.

Пленкообразующее вещество (связующее) – основа любого ЛКМ, которое после нанесения на поверхность в результате протекания химических и (или) физических процессов образует сплошную пленку с хорошей адгезией к поверхности, способную выполнять защитные, декоративные и иные функции. Для получения ЛКМ пленкообразующие вещества переводят в пленкообразующую систему, представляющую собой растворы или дисперсии пленкообразующих веществ в органических жидкостях или воде.

В состав ЛКМ могут также входить пигменты, наполнители, специальные добавки.

Пигменты представляют собой окрашенные в разные цвета высокодисперсные вещества, не растворимые в воде, растворителях и пленкообразующих. Пигменты придают покрытию цвет, непрозрачность (укрывистость), повышают его эксплуатационные характеристики. Для приготовления ЛКМ используют главным образом неорганические пигменты.

Наполнители – высокодисперсные неорганические вещества, не растворимые в пленкообразующих, воде и растворителях. В качестве наполнителей используют природные и синтетические продукты. Наполнители вводят главным образом для улучшения таких характеристик ЛКМ, как вязкость, розлив, для повышения прочности, влаго-, свето‑, термостойкости и других эксплуатационных свойств покрытий.

Специальные добавки классифицируют по их целевому назначению. Так, различают добавки, повышающие эластичность покрытий (пластификаторы), их термо- и светостабиль­ность (термо- и светостабилизаторы), стойкость к старению (антиоксиданты), огнестойкость (антипирены) и т.д.

Лакокрасочные материалы в зависимости от состава и назначения подразделяют на лаки, эмали, краски, грунтовки и шпатлевки.

Лак – раствор пленкообразующих веществ в органических растворителях, не содержащий пигментов и наполнителей. Он служит для получения твердого, однородного и прозрачного (кроме битумного лака) покрытия.

Эмаль – суспензия пигментов (или смеси пигментов с наполнителями) в лаке (кроме растительных масел или продуктов их переработки). Эмали используются для получения наружных слоев покрытий, придания покрытию требуемого цвета, укрывис­тости и стойкости к внешним воздействиям.

Краска это:

· суспензия пигментов или их смеси с наполнителями в пленкообразующих веществах типа растительных масел и олиф, образующая после высыхания окрашенную твердую непрозрачную пленку;

· пигментированные ЛКМ на основе водных дисперсий полимеров (воднодисперсные краски);

· аэродисперсии (порош­ковые краски).

Грунтовка (грунт) – пигментированные ЛКМ, формирующие нижние (первые по отношению к подложке) слои ЛКП, суспензия пигментов с наполнителями в пленкообразователе, образующая после высыхания непрозрачную однородную пленку с прочными адгезионными свойствами к подложке и покровному слою.

Шпатлевка – высоконаполненный ЛКМ, вязкая пастообразная масса, состоящая из пигментов, наполнителей и пленкообразователя, наносимая для сглаживания (шпат­ле­вания – заполнения неровностей и углублений) окрашиваемой поверхности.

В зависимости от агрегатного состояния различают жидкие и порошковые лакокрасочные материалы.

Смешанные пленкообразователи условно обозначаются по основному (превали­рующему) продукту или по добавке, определяющей основные свойства лакокрасочного материала (см. табл. 2).

Обозначения водоразбавляемых ЛКМ на основе водорастворимых смол имеют индекс В (например, эмали ВФЛ, ВЭП; грунтовки ВМЛ, ВЭФ и т.д.).

Основные типы ЛКМ, используемые для окраски автомобилей: эмали МЛ, МЧ, МС, ГФ, ПФ, КО, КЧ; грунты ФЛ, ЭФ, ГФ, ПФ, МЛ; шпатлевки ПФ, МС, НЦ, ХВ. При отделке жилых и общественных зданий чаще всего применяются ЛКМ следующих типов: ВА, ГФ, КЧ, МА, МС, ПФ, ХВ.

Окраска предметов (изделий) осуществляется заводским, кустарным (в условиях нерегламентированных производств) способом и в условиях авторемонтных мастерских (применительно к ЛКП транспортных средств).

Технология нанесения ЛКП на отечественных автозаводах следующая:

· подготовка поверхности кузова под окраску, т.е. механическая очистка ее от загрязнений, обезжиривание поверхности, фосфатирование, пасси­виро­вание;

· грунтование поверхности проводится для создания прочной связи между окрашиваемой поверхностью и последующими слоями ЛКП;

· шпатлевание имеет своей целью выравнивание загрунтованных поверхностей, когда поверхность металла имеет дефекты. Проводят местное шпатлевание (шпатлевка наносится только на дефектные места поверхности) и общее шпатлевание (шпатлевкой покрывается вся поверхность);

· шлифование проводится для выравнивания отдельных слоев и придания окрашиваемой поверхности шероховатости в целях увеличения адгезии между слоями;

· окраска декоративной эмалью проводится для придания поверхности декоративных свойств, стойкости к действию внешней среды.

 

Таблица 2

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛКМ ПО ТИПУ СВЯЗУЮЩЕГО

Лакокрасочные материалы	Обозна-чение	Лакокрасочные материалы	Обозна-чение
Глифталевые	ГФ	Цементно-перхлорвиниловые	ЦПХВ
Пентафталевые	ПФ	Каучуковые	КЧ
Меламиновые	МЛ	Полиакрилатные	АК
Мочевинные (карбамидные)	МЧ	Нитроцеллюлозные (нитратцеллюлозные)	НЦ
Кремнийорганические	КО	Нитроэпоксидные	НЭС
Фенольные	ФЛ	Этилцеллюлозные	ЭЦ
Фенолоалкидные	ФА	Битумные	БТ
Эпоксидные	ЭП	Канифоль и ее производные	КФ
Эпоксиэфирные	ЭФ	Масляные	МА
Масляно и алкидно-стирольные	МС	Полиэтиленовые и полиизобутиловые	ЭТ
Перхлорвиниловые (поливинилхлоридные)	ХВ	Поливинилацетатные	ВА
Поливинилацетальные	ВЛ	Шеллачные	ШЛ
Полиуретановые	УР

 

Различают способы нанесения на окрашиваемую поверхность жидких и порошковых ЛКМ.

Нанесение жидких ЛКМ основано на:

· превращении их в аэрозоли с последующим осаждением (коагуляцией) в тонком слое - распыление: пневматическое, электростатическое, гидравлическое (безвоздушное), аэрозольное;

· смачивании поверхности (адсорбции) - окунание, облив, окрашивание валиками, в барабанах, кистями и другими ручными приспособлениями;

· отложении (осаждении) вещества из жидкой среды (раствора или дисперсии) при воздействии электрического тока, нагревании и т.д. - электро- и хемоосаждение и электрополиме­ризация;

· испарении и последующей адсорбции из газовой или паровой фазы (для мономеров) - полимеризация в тлеющем разряде, инициированная полимеризация мономеров из паровой фазы и др.

Нанесение порошковых лакокрасочных материалов основано на их способности легко превращаться в аэрозоли. Аэрозоли осаждаются на твердой поверхности в результате:

· электризации аэрозольных частиц (сообщается заряд, противоположный по знаку заряду поверхности);

· контактирования аэрозоля с нагретой поверхностью;

· контактирования аэрозоля с липкой поверхностью подложки;

· конденсации аэрозоля на холодной поверхности.

Все способы нанесения жидких и порошковых красок подразделяются на:

· механизированные - используются при окрашивании объектов и изделий в условиях массового, поточного производства;

· ручные – в быту, а также при единичном производстве в промышленности и строительстве.

ЛКП характеризуются определенными пределами толщины, чаще всего 10–300 мкм. Общая толщина ЛКП транспортного средства (ТС), полученного в соответствии с отечественной заводской технологией окраски, составляет, как правило, 90–110 мкм (см. табл. 3), а при перекраске в заводских условиях она может доходить до 130–140 мкм. При перекраске в кустарных условиях толщина покрытия может достигать нескольких милиметров.

Таблица 3

Основные системы лакокрасочных покрытий, применяемые

на отечественных автомобильных заводах

Предприятие-изготовитель	Первый грунтовочный слой	Второй грунто-вочный слой	Отделочный слой декоративной эмали	Толщина по-крытия, мкм
	Легковые	автомобили
ВАЗ, ГАЗ, КамАЗ, ИЖмаш, АЗЛК	ВКЧ-0207, ВКФ-093, G-1083, В-ЭП-1090	ЭП-0228, ГФ-571	Эмали типа МЛ, акриловые эмали	90 - 110
ЛуАЗ, УАЗ	ВМЛ-0143, ФЛ-03к, глифталевые	Нет	То же	45 - 60
	Грузовые		автомобили
ГАЗ, ЗИЛ, МАЗ, КамАЗ, УралАЗ, КрАЗ, ММЗ	ВКЧ-0207, ВКФ-093, ВМЛ-0143, ФЛ-03к, глифталевые	Нет	Эмали типа МЛ, МЧ, ХВ, ГФ, НЦ - кузов и металлические платформы; МЧ-145 – деревянные платформы	45 - 60

 

Технология окрашивания автомобилей зарубежного производства. Создание защиты от коррозии начинается с придания определенных свойств кузовному листу. Зарубежные фирмы, производящие легковые автомобили, используют в серийном производстве: оцинкованный лист; алюминированную сталь (стальные листы с покрытием из металлического алюминия или алюминиевых сплавов), окрашенную цинкообогащенными грунтовками; цинкрометалл - стальные листы, окрашенные материалами на основе водной дисперсии цинковой и хромовой пыли в эпоксидной смоле.

Общая схема конвейерной окраски автомобилей состоит из нескольких этапов:

· очистка кузова от пыли и жира;

· напыление цинкофосфатного слоя, просушка;

· погружение кузова в ванну с водным раствором грунтовочного лака, сушка;

· уплотнение и герметизация сварных швов и стыков специальным материалом для предотвращения щелевой коррозии;

· нанесение второго выравнивающего слоя грунта;

· промежуточная шлифовка;

· нанесение декоративного слоя эмали;

· нанесение на участки, подверженные ударам камней (днище, арки колес и пороги), вязкого защитного ЛКМ на основе ПВХ;

· окончательная сушка.

Используемые в настоящее время системы ЛКП при конвейерной окраске легковых автомобилей на зарубежных автомобильных заводах приведены в табл. 4.

 

Таблица 4

Основные системы лакокрасочных покрытий,

применяемые на зарубежных автомобильных заводах

Система окраски	Система ЛКП	Толщина слоя, мкм	Примечание
С грунтовкой, наносимой окунанием	Грунт, наносимый окунанием. Грунт, наносимый электрораспылением в два слоя способом “мокрый по мокрому”. Декоративный слой	12 - 18   40 - 50 45 - 55	Использовалась до внедрения метода электроосаждения в 60-х гг. В настоящее время имеет очень ограниченное применение
С двумя слоями грунтовки	Грунт, наносимый электроосаждением. Грунт, наносимый электрораспылением в два слоя способом “мокрый по мокрому”. Декоративный слой	20 - 25   23 - 35 45 - 55	Наиболее широко используется в массовом производстве. Первый грунтовочный слой может наноситься методом анафореза или катафореза
С одним слоем грунтовки, наносимой катафорезом	Грунтовочный слой, наносимый катафорезом Декоративный слой	30 - 40 45 - 60	Метод перспективен, экономичен, ускоряет процесс окраски

 

Основные типы декоративных покрытий импортных автомобилей делятся на следующие группы:

* алкидные или полиэфирные покрытия с насыщенным цветом;

* однослойные термореактивные и термопластичные акрилатные покрытия с насыщенным светом и типа “металлик”;

* покрытия типа “металлик”, состоящие из основного слоя и слоя прозрачного лака;

* покрытия с перламутровым эффектом;

* полиуретановые.

В процессе эксплуатации транспортного средства происходит старение ЛКП, которое выражается в виде:

* изменения цвета и потери блеска;

* меления (поверхностного разрушения пигментированных покрытий), приводящего к образованию свободных частиц пигмента;

* грязеудержания, проявляющегося в способности покрытия удерживать на своей поверхности несмываемые водой механические загрязнения (пыль, грязь);

* коррозии, проявляющейся в виде вспучивания и отслоения ЛКП.

Ремонтная окраска легковых автомобилей может производиться как кустарным способом, так и в авторемонтных мастерских. Полная техно­ло­гическая схема покраски включает:

* полное или частичное удаление старого покрытия с применением смывок, пастообразных составов, зачисткой шлифовальными машинками или ручным способом;

* выполнение рихтовочных работ;

* грунтование ручным распылителем;

* шпатлевание вручную шпателем или напылением;

* шлифование;

* нанесение выявительного слоя эмали (которой будет окрашен автомобиль или эмалью другого цвета);

* исправление обнаруженных дефектов быстросохнущими шпатлевками;

* нанесение декоративного слоя эмали ручным распылителем.

Как показывает практика, при перекраске в условиях авторемонтных мастерских сушка каждого нанесенного слоя осуществляется в сушильной камере, при этом отсутствует строгий контроль за временем и температурой сушки. При перекраске кустарным способом:

· произвольными могут быть и цвет отдельных слоев покрытия, и их число;

· толщина слоев неравномерная, а поверхность ЛКП неоднородная по тону и неровная: наблюдаются взбугривания, поры, пузыри, растрескивание.

Большинство покрытий, образованных строительными ЛКМ, также являются многослойными, что обусловлено технологией окраски (грунтовка, нанесение нескольких слоев краски для выравнивания поверхности и придания покрытию нужной толщины) и необходимостью перекраски конструкций, изделий (по мере износа и старения покрытия, в декоративных целях).