Разновидности лакокрасочных материалов и области их применения

Лакокрасочные материалы (грунтовку, шпатлевку, эмаль) маркируют пятью группами буквенно-цифровых знаков с учетом химического состава и их основного назначения.

Первая группа знаков — наименование вида лакокрасочного материала (приводится полным словом) — «грунтовка», «шпатлевка», «эмаль».

Вторая группа, обозначаемая двумя буквами, указывает тип основного пленкообразователя по химическому составу: НЦ — нитроцеллюлозный; MЛ — меламинный; ПФ — пентафталевый; БТ — битумный; ФЛ — фенольный; ХВ — перхлорвиниловый и поливинилхлоридный; АК — полиакриловый; ВЛ — поливинил-ацетатный; ГФ — глифталевый; ЭП — эпоксидный; ПЭ — полиэфирный ненасыщенный; КО — кремнийорганический; МЧ — мочевинный и т.д.

Для лакокрасочных материалов, обладающих специфическими свойствами, между первой и второй группами знаков через дефис ставят индексы: В — водоразбавляемые; П — порошковые; Э — эмульсионные; Б — без активного растворителя.

Третья группа знаков, отделяемая от второй дефисом, определяет основное назначение лакокрасочного материала и маркируется цифрой: от 1 до 9 — в обозначении эмалей, 0 — в обозначении грунтовок и 00 — в обозначении шпатлевок. В марке эмали цифра 1 означает, что эмаль атмосферостойкая; 2 — ограниченно атмосферостойкая; 3 — консервационная; 4 — водостойкая; 5 — специальная; 6 — маслобензостойкая; 7 — химически стойкая; 8 — термостойкая; 9 — электроизоляционная.

Четвертая группа знаков — одна, две или три цифры, определяющие порядковый номер, присвоенный данному лакокрасочному материалу. При наличии некоторых специфических особенностей лакокрасочного материала возможно добавление буквенного индекса. Например, ГС и ХС — эмали соответственно горячей и холодной сушки; ПГ — эмаль пониженной горючести.

Пятая группа знаков обозначает цвет лакокрасочного материала и дается полным словом.

Таким образом, например, маркировка «Эмаль В-ПЭ-1-179 красно-оранжевая» обозначает эмаль как вид материала; В — водоразбавляемая; ПЭ — полиэфирная ненасыщенная; 1 — атмосферостойкая; 179 — порядковый номер; красно-оранжевая — цвет эмали.

В случае маркировки «Грунтовка ГФ-020 коричневая» обозначена грунтовка как вид материала; ГФ — глифталевая; 0 — шифр грунтовки; 20 — порядковый номер.

Маркировка «Шпатлевка НЦ-007 красно-коричневая» обозначает шпатлевку как вид материала; НЦ — нитроцеллюлозная; 00 — шифр шпатлевки; 7 — порядковый номер; красно-коричневая — цвет шпатлевки.

Лакокрасочные покрытия классифицируются по материалу покрытия, внешнему виду поверхности покрытия (класс покрытия) и по условиям эксплуатации (группа покрытия).

Наиболее высокие требования к лакокрасочным покрытиям предъявляются при окраске кузовов легковых автомобилей. Эти покрытия состоят из фосфатной пленки, грунтовки, шпатлевки (при ремонте автомобилей) и нескольких (двух—пяти) слоев эмали. Они должны отвечать требованиям 1-го класса покрытия.

Покрытие кузовов автобусов, кабин, оперения и капотов грузовых автомобилей состоит из грунтовки, местной шпатлевки (при ремонте) и двух-трех слоев эмали и должно отвечать требованиям 2-го класса покрытия.

Агрегаты автомобилей (двигатели, рамы, колеса и др.), а также грузовые платформы покрываются одним слоем грунта (не всегда) и одним-двумя слоями эмали. К этим покрытиям предъявляются требования соответственно 3-го и 4-го классов.

Таким образом, лакокрасочное покрытие в наиболее полном виде состоит из фосфатной пленки, грунтовки, местной шпатлевки, общей шпатлевки и слоев эмали. Общая толщина лакокрасочного покрытия обычно не превышает 40...300 мкм.

Качество лакокрасочного покрытия и его долговечность возрастают, если перед грунтовкой поверхность подвергается химической обработке растворами солей фосфорной кислоты, так называемому фосфатированию, или бондеризации. В результате фосфа-тирования на поверхности металла образуется фосфатная пленка (серого цвета) толщиной 2...5 мкм нерастворимых в воде фосфорнокислых соединений, которая защищает металл от коррозии (в том числе в местах царапин лакокрасочного покрытия, куда проникает влага), а также улучшает сцепление лакокрасочного покрытия с металлом.

Фосфатирование производится окунанием с выдержкой, а при небольших поверхностях пленка создается кистью или тампоном, смоченным раствором или пастой. Перед фосфатированием поверхности тщательно очищают, а после фосфатирования промывают водой, подсушивают и грунтуют не позднее чем через двое суток.

Грунтовка наносится сплошным ровным тонким слоем (толщиной 10...20 мкм) после фосфатирования или непосредственно на тщательно очищенную окрашиваемую поверхность.

Вязкость большинства грунтовок составляет от 15 до 24 с по вискозиметру ВЗ-4 при температуре 18... 20 °С. Это позволяет наносить их тонким слоем (расход 100... 120 г/м2), улучшить сцепление с окрашиваемой поверхностью и заполнение мелких пор.

При ремонте чаще всего используется грунтовка ГФ-021, содержащая инертные пигмен ты красно-коричневого цвета. Ее можно наносить под любые эмали, она обладает хорошей адгезией, легко шлифуется, стойка при температурах от -40 до +60°С. Высыхает при 18...22°С за 48 ч, а при 100... 110 °С за 35 мин. Растворителем служит смесь уайт-спи-рита с сольвентом, скипидаром или ксилолом в соотношении 1:1.

Рис. Схема лакокрасочного покрытия: 1 — окрашиваемая поверхность; 2 — фосфатирующий слой; 3 — грунтовка; 4 — местная шпатлевка; 5 — сплошная шпатлевка; 6 — заполнитель неровностей; 7 — слои эмали

Фосфатирующий грунт выгодно отличается тем, что образует на поверхности не только слой грунтовки, но и пленку фосфорнокислых соединений суммарной толщиной 8... 12 мкм. Основной компонент этих грунтовок — суспензия пигментов в поливинил-бутирольном лаке, второй (кислотный разбавитель) — водно-спир-товой раствор ортофосфорной кислоты. Перед применением они смешиваются, выдерживаются 30 мин и разбавляются растворителем. После фосфатирующей грунтовки наносится второй слой грунтовки.

На автозаводах широко применяют водорастворимую грунтовку. Ее наносят как распылением, так и элекгроосаждением.

Шпатлевка не улучшает механические качества лакового покрытия, и, более того, при значительной толщине шпатлевки происходит снижение прочности лакокрасочного покрытия. Поэтому стремятся уменьшить слой шпатлевки, для чего поверхность перед окраской тщательно выравнивается, она может иметь только риски и незначительные углубления. Толщина шпатлевочного слоя должна быть не более 2 мм при эпоксидных и полиэфирных шпатлевках, и не более 0,3 мм при нитроцеллюлозных, алкидноспиртовых, алкидных шпатлевках, создавать его необходимо в несколько приемов, нанося слой за слоем. Глубокие вмятины до покрасочных работ заполняются термопластиками и эпоксидными пастами. При этом обращается внимание на то, чтобы температура сушки лакокрасочного покрытия была ниже температуры разрушения наполнителей.

Шпатлевки, кроме эпоксидных и на основе ненасыщенных полиэфиров, наносят только на загрунтованную или окрашенную поверхность.

Шпатлевание бывает местное, когда устраняют отдельные неровности, и сплошное, когда (после местного шпатлевания) шпатлевку наносят на всю поверхность. Шпатлевку наносят шпателем, а при использовании шпатлевки в виде жидкости ее наносят на поверхность при помощи краскораспылителя. После шпатлевания поверхность шлифуют. Поверхность после шлифования должна быть ровной и гладкой. При окраске автомобилей широко используют нитроцеллюлозные шпатлевки НЦ-008 (защитно-серая), НЦ-007 (красно-коричневая), ПФ-0020, грунт-шпатлевки эпоксидные ЭП-0010 и ЭП-0020. Грунт-шпатлевки можно наносить непосредственно на металл. Перед употреблением к ним добавляют 8,5 мае. % отвердителя № 1 (50%-ный раствор гексаметилен-диамина в спирте).

Эмаль является наиболее ответственным компонентом лакокрасочного покрытия. Ее наносят в несколько приемов ровными тонкими слоями, общая толщина слоев эмали 90... 120 мкм. Неоправданное увеличение толщины слоев эмали может уменьшить прочность покрытия, а при недостаточной толщине слоев эмали уменьшаются защитное действие и долговечность покрытия. Слои эмали подвергаются эрозионному износу под действием ветра и частичек пыли, и, кроме того, в процессе эксплуатации они периодически подвергаются полировке, поэтому при недостаточной толщине покрытия оно быстро изнашивается. Необходимая вязкость эмали обеспечивается добавлением в нее только соответствующего растворителя, так как иначе может ухудшиться ее качество или даже возможна порча вследствие свертывания эмали. Эмали с разными основами смешивать нельзя.

Эмали при высыхании образуют твердую глянцевую пленку, напоминающую стеклянную эмаль. По температуре высыхания различают эмали холодной сушки (18...23°С) и эмали горячей сушки (100... 135 °С).

Снизить температуру сушки меламиноалкидных эмалей от 130 до 80 °С и даже до 20 °С можно, добавляя к ним катализаторы отверждения («контакт Петрова», паратолуолсульфокислоту, дибу-тилфосфорную кислоту и др.), но в последнем случае (снижения температуры сушки до комнатной) несколько ухудшается качество лакокрасочного покрытия (пониженные блеск, водо- и бензостойкость, появление со временем у белых эмалей желтоватого оттенка). Следует также отметить, что понижение температуры только до 80 °С не исключает необходимости применения специальных сушильных устройств.

В состав эмали, кроме основного пленкообразователя, часто входят другие смолы, а также высыхающие масла для повышения адгезии, эластичности, механической прочности и других качеств.

Рассмотрим краткие характеристики некоторых эмалей.

Нитроэмали (НЦ-11) представляют собой суспензию в растворе коллоксилина и алкидной смолы в смеси летучих органических растворителей с добавлением пластификаторов. Вязкость эмалей 17...22 с по вискозиметру ВЗ-4 при 20°С доводится с помощью растворителей 646, 647, 648.

Важным преимуществом нитроэмалей является то, что они быстро высыхают при обычной температуре (за 20...30 мин при температуре 18... 22 °С), поэтому они удобны для использования в условиях автотранспортных предприятий, так как не требуют сушильных камер.

Нитроэмали более стойки к действию нефтепродуктов, чем смоляные эмали. В то же время нитроэмали недостаточно водонепроницаемы, поэтому водонепроницаемыми должны быть применяемые с ними грунты и шпатлевки. Для нитроэмалей также характерны недостаточная механическая прочность и стойкость к действию ультрафиолетовых лучей, повышенная хрупкость и огнеопасность, окрашенные ими поверхности нельзя нагревать свыше 75 *С.

В нитроэмалях содержится относительно много растворителя, так как их рабочая вязкость 17...22 с по вискозиметру ВЗ-4 при 20 °С. Поэтому, чтобы добиться нужной укрывистости и получить пленку определенной толщины (90... 100 мкм), приходится наносить до пяти слоев эмали (для легковых автомобилей), что связано с повышением трудоемкости и увеличением расхода растворителя. В то же время пленка большей толщины склонна к растрескиванию.

Чтобы повысить прилипаемость нитроэмалей, к ним добавляют смолы (глифталевые и др.).

Меламиналкидные эмали (MЛ-12) представляют собой суспензию пигментов в растворителях алкидных меламинформальдегид-ных смол и в органических растворителях. Вязкость 23...24 с по вискозиметру ВЗ-4 достигается с помощью растворителя (этил-целлюлоза — 50 %, циклогексан — 50 %), 647 или сольвента.

Эмали устойчивы в атмосферных условиях умеренного и холодного климата в течение трех лет. Для тропического климата с нанесением на фосфатированную поверхность их устойчивость составляет три года в качестве защитной функции и 1,5 года для декоративной.

Меламиналкидные (синтетические) эмали создают блестящее покрытие, не требующее полировки и обладающее высокой атмосферостойкостью, стойкостью к непостоянному действию бензина и минерального масла. Покрытие из этих эмалей отличается эластичностью, твердостью, долговечностью.

Для получения покрытия необходимой толщины (90... 120 мкм) достаточно нанести два-три слоя.

К недостаткам меламиналкидных эмалей относятся высокая температура сушки, которая нежелательна для шин и резиновых уплотнительных деталей, и необходимость иметь специальные сушильные камеры. Эти эмали высыхают в течение 35 мин при температуре 130 °С.

Возникшие во время эксплуатации местные дефекты покрытий из синтетических эмалей можно исправлять нитроэмалями.

В настоящее время в нашей стране (особенно на автозаводах) и за рубежом широко применяют так называемые водоразбавляемые лакокрасочные материалы, в которых разбавителем служит вода. Их применение исключает использование относительно дорогих органических растворителей, уменьшает загрязнение воздуха и пожарную опасность при окраске, позволяет транспортировать и хранить краски в сухом виде. Водоразбавляемые эмали можно наносить на влажную поверхность.

Для подавления коррозии от действия воды водоразбавляемые лакокрасочные материалы содержат водорастворимые ингибиторы коррозии и ингибирующие пигменты.

Водоразбавляемые материалы основаны на смолах, образующих в воде коллоидные и макромолекулярные растворы. Одни смолы непосредственно растворяются в воде, а другие приобретают растворимость в воде только после нейтрализации их карбоксильных групп азотистыми основаниями (аммиаком, аминами). В водорастворимое состояние могут быть переведены алкидные смолы, высыхающие масла, полиакрилы, полистролы и многие другие полимеры. Водоразбавляемая эмаль В-ФЛ-1199 используется для окраски деталей шасси методом окунания.

У легковых автомобилей поверхности кузова и оперения, обращенные к полотну дороги, для защиты от коррозии покрывают методом пневматического или безвоздушного нанесения антикоррозионных и противошумных мастик толщиной 1,5... 2 мм по предварительно нанесенной грунтовке. Перед грунтовкой поверхность тщательно очищается, например, с помощью автопреобразователя ржавчины.

В состав мастик входят: связующие (смолы, каучуки, битумы, сланцы, парафины, церезины), наполнители (тальк, асбест), ингибиторы коррозии, поверхностно-активные вещества и др. Они обладают хорошей смачивающей способностью, стойкостью к воздействию влаги, минеральных солей, высокой адгезией, стойкостью к ударным нагрузкам, абразивному износу, вибрации, температурной стойкостью.

Эти же составы используются для защиты днища и оперения легковых автомобилей в местах с нарушенными заводскими покрытиями.

Закрытые полости кузовов легковых автомобилей обрабатывают (покрывают) специальными антикоррозионными составами, что существенно увеличивает срок службы кузовов.

Двигатель окрашивают алюминиевой эмалью НЦ-273, состоящей из алюминиевой пасты или пудры и основы. В качестве основы служит лак.

В автомобильной промышленности в последние годы широкое распространение получили полимерные порошковые краски, которые наносят в электростатическом поле, при этом полностью исключается применение растворителей. К числу порошковых красок относятся, например, поливинилбутирольная композиция П-ВЛ-212, порошковая эпоксидная краска П-ЭП-45, П-ЭП-177, полиэфирная порошковая композиция П-ЭП-1130 и др.

Известны также декоративные облицовочные пленки из полимерных материалов с клеевым слоем на нелицевой стороне. Имея различный цвет и фактуру, они используются для отделки кузовов.