5.1. Лакокрасочные и защитные материалы

5.1.1. Назначение и требования к ЛКМ

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) предназначены для выполнения защитной и декоративной функций. При нанесении на поверхность они образуют пленку, которая защищает металл от коррозии.

В зависимости от назначения ЛКМ и покрытий к ним предъявляются следующие требования:

— должны прочно удерживаться на окрашивемой поверхности;

— обладать необходимыми механической прочностью, твердостью и эластичностью;

— обладать стойкостью к воде, нефтепродуктам, отработавшим газам и солнечным лучам;

— быть водо- и газонепроницаемыми;

— сохранять свои качества при любых температурах окружающей среды;

— быть нейтральными, не вызывать коррозии окрашиваемых поверхностей;

— быстро сохнуть и не требовать сложных сушильных устройств;

— обеспечивать необходимый цвет при минимальной толщине и числе наносимых слоев;

— быть недорогими и долговечными.

Из ЛКМ на автотранспорте широко используются грунтовки (грунты), шпатлевки и эмали.

Грунтовки предназначены для обеспечения прочной связи между лакокрасочным покрытием и окрашиваемой поверхностью, а также для ее надежной антикоррозионной защиты, представляют собой суспензию пигментов (преимущественно противокоррозионных) с наполнителями в пленкообразователе и создают после высыхания однородную пленку с хорошей прилипаемостью к подложке и покрывным слоям.

Шпатлевка применяется для выравнивания окрашиваемой поверхности и представляет собой густую вязкую массу, состоящую из смеси пигментов с наполнителями в пленкообразователе.

Эмали служат для получения наружного слоя лакокрасочного покрытия, который придает ему необходимый цвет, блеск, гладкость, устойчивость к воздействиям окружающей среды, механическую прочность и химическую стойкость, представляют собой суспензию пигментов с наполнителем в лаке и образуют после высыхания непрозрачную твердую пленку.

Лак — это раствор пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде, образующий после высыхания твердую прозрачную однородную пленку.

Краска — это суспензия пигмента с наполнителями в олифах, масле, эмульсиях, латексе, образующая после высыхания непрозрачную однородную пленку.

5.1.2. Состав ЛКМ

ЛКМ содержат следующие основные компоненты: пленкообразователи, растворители, разбавители, пигменты, пластификаторы, сиккативы, наполнители.

Пленкообразователи — это вещества, которые при нанесении тонким слоем на поверхность высыхают под действием воздуха, света, тепла и образуют на ней сплошную пленку. От них зависят прочность соединения покрытий с поверхностью, антикоррозионность, стойкость к воздействию окружающей среды. К ним относятся смолы, нитроцеллюлозы, растительные масла. Для усиления тех или иных свойств пленкообразователей их получают в виде смеси.

Смолы используют только растворимые, как природные (канифоль, битумы, копалы), так и синтетические (глифталевые, меламинные, фенольные, поливинилацетатные, эпоксидные и др.).

Нитроцеллюлозы получают путем обработки древесины или хлопковых очесов азотной кислотой.

Растительные масла (льняное, конопляное) применяют в виде натуральной или уплотненной олифы. Натуральную олифу получают путем термообработки высыхающих растительных масел с добавкой сиккативов, а уплотненную — из растительного масла, подвергнутого длительному нагреву до температуры 300 °С с последующей добавкой растворителя (до 50 %). Плохо высыхающие масла (подсолнечное, хлопковое) для получения оксидированной олифы (оксоль и др.) подвергают нагреву до 150 °С окислением кислородом воздуха в присутствии сиккативов и добавляют растворитель (до 50 %). Синтетические олифы приготовляют из смол, продуктов переработки нефти и пр.

Пленки, которые после высыхания могут под действием растворителя вновь стать жидкой фазой, называются обратимыми. Необратимые пленки не растворяются. Натуральные смолы образуют обратимую пленку. Термореактивные смолы и растительные масла — необратимую.

Растворители служат для растворения пленкообразователя, т. е. придания ему определенной вязкости и представляют собой летучие жидкие органические соединения, которые должны испариться без остатка после нанесения ЛКМ на поверхность.

Разбавители служат для разбавления готовых ЛКМ и сами растворять пленкообразователи не могут, дешевле растворителей. Избыток разбавителя может вызвать свертывание пленкообразователя и выпадение его в осадок.

Пигменты — это сухие краски, придающие ЛКМ цвет и непрозрачность, замедляют старение и повышают стойкость лакокрасочных покрытий. Пигменты находятся в пленкообразователях и растворителях во взвешенном состоянии, представляют собой окислы и соли металлов, сажу, алюминиевую пудру, глины. Размер частиц пигментов 0,5—2 мкм. К распространенным пигментам относятся:

— белые — цинковые, свинцовые, титановые белила;

— желтые — охра, крон свинцовый и цинковый;

— синие — ультрамарин, лазурь;

— зеленые — окись хрома, медянка, зеленый крон;

— красные — мумия, сурик железный, свинцовый сурик, киноварь;

— черные — сажа.

Основные цвета: синий, красный, желтый, белый и черный. Остальные получают путем смешивания.

Пластификаторы или мягчители добавляются к ЛКМ для придания эластичности, гибкости, долговечности, повышают прилипаемость, свето-, тепло- и морозостойкость.

К пластификаторам относятся льняное, касторовое масла, эфиры кислот, камфора, термопластичные смолы.

Сиккативы — вещества, ускоряющие процесс образования пленки, представляют собой окислы свинца, марганца, кобальта или соли органических кислот этих металлов.

Чрезмерное количество сиккатива вызывает не сокращение, а увеличение времени высыхания.

Наполнители применяют в качестве примеси к слишком насыщенным и непрозрачным красителям для частичной их замены и удешевления, способствуют более полному осаждению красителя и лучшему его закреплению. Распространенные наполнители: мел, гипс, каолин, тальк, гидрат окиси алюминия.

5.1.3. Способы нанесения ЛКМ

Способы нанесения ЛКМ зависят от природы пленкообразующего, на основе которого они изготовлены, от растворителя, входящего в его состав, а также от объема окрасочных работ.

На заводах первый слой грунтовки (водоразбавляемой) наносят на кузова легковых автомобилей методом электроосаждения. Второй слой наносят методом электростатического, либо пневматического распыления с помощью установок, работающих в автоматическом режиме. Эмаль также наносят методом автоматического пневмораспыления. И только труднодоступные места красят пневмораспылением вручную. Мелкие детали окрашивают окунанием.

При проведении ремонтных работ используют обычно два метода: пневмораспыление — для окраски поверхностей, к которым предъявляются высокие требования, и кистевую окраску — для всех остальных поверхностей.

Самый распространенный способ — пневмораспыление. Он заключается в дроблении ЛКМ струей сжатого воздуха до частиц размером 10—60 мкм. Частицы аэрозоля переносятся струей сжатого воздуха к поверхности детали, прилипают к ней и растекаются.

Краскораспылитель перемещают параллельно поверхности на расстоянии 30 см от нее со скоростью 30—40 см/с. Угол колебания пистолета не должен превышать 5—10°. Первый слой наносят горизонтальными полосами, второй вертикальными. Перекрытие полос должно быть 40—60 мм. Уменьшать число слоев за счет увеличения их толщины недопустимо.

Дефекты поверхности, которые не удается устранить рихтованием выравнивают шпатлеванием.

Шпатлевки наносятся на просушенный грунт пластмассовым или металлическим шпателем (для ровных поверхностей) или куском листовой резины толщиной 5—6 мм (для криволинейных поверхностей). Ширина шпателя — 30—150 мм. Не рекомендуется наносить более трех слоев шпатлевки. Общая толщина шпаклевочного слоя не должна превышать для эпоксидных и полиэфирных шпатлевок 2 мм, а для остальных шпатлевок — 0,3 мм.

5.1.4. Классификация лакокрасочных покрытий

Лакокрасочные покрытия по внешнему виду подразделяются на четыре класса (табл. 5.1), а по условиям эксплуатации на восемь групп.

Таблица 5.1. Классификация покрытий по внешнему виду

По условиям эксплуатации покрытия подразделяются на следующие группы: стойкие, стойкие к воздействию окружающей среды, химически стойкие, водостойкие, термостойкие, маслостойкие, бензостойкие, электроизоляционные.

5.1.5. Основные показатели качества ЛКМ и их покрытий

Прочность при ударе (в Дж) определяется высотой падения груза массой в 1 кг, при которой боек прибора (рис. 5.1) не вызывает механического разрушения покрытия.

Прочность при изгибе характеризуется минимальным диаметром стержня (20, 15, 10, 3 и 1 мм), изгибание на котором окрашенной пластинки из черной жести не вызывает механического разрушения покрытия.

Прочность при растяжении измеряется в мм глубины прогиба металлической пластинки в момент разрушения нанесенной на нее пленки покрытия.

Адгезия — прочность прилипания пленки к поверхности, определяется в баллах по отслаиванию и шелушению лакокрасочной пленки после ее надреза лезвием безопасной бритвы в виде решетки надрезов на расстоянии 2 мм друг от друга.

Твердость измеряется числом, полученным от деления времени качания маятника маятникового прибора с шариковыми опорами, установленными на стеклянной пластинке с нанесенным испытываемым ЛКМ, на время его качания, когда шариковые опоры установлены на стекле (рис. 5.2). Чем тверже ЛКМ, тем число больше.

Укрывистость измеряется количеством ЛКМ (в г/м²), необходимым для закрашивания пластинки из бесцветного стекла таким числом слоев, при котором не просматриваются черные и белые квадраты у подложенной под пластинку шахматной доски.

Рис. 5.1. Прибор У-1 для определения прочности ЛКМ: 1 — станина; 2 — боек; 3 — направляющая труба со шкалой; 4 — пусковая кнопка; 5 — груз; 6 — испытуемая пластинка; 7 — наковальня

От укрывистости зависят расход ЛКМ и число слоев краски.

Рис. 5.2. Прибор М-3 для определения твердости ЛКМ: 1 — пусковое приспособление; 2 — основание; 3 — шкала маятника; 4 — маятник; 5 — штатив; 6 — плита; 7 — стальные шарики; 8 — испытуемая пластинка

Вязкость измеряется необходимым временем для вытекания 100 мл J1KM из вискозиметра ВЗ-4 (рис. 5.3) через отверстие диаметром 4 мм при температуре 18—20 °С, нормальное значение которого должно быть от 15 до 45 с. При повышенной вязкости увеличивается толщина пленки одного слоя и снижается ее прочность, при пониженной — толщина слоя уменьшается и увеличивается расход растворителя.

Рис. 5.3. Вискозиметр B3-4: 1 — стакан; 2 — сопло; 3 — емкость вместимостью 100 мл; 4 — штатив

Стойкость к перепадам температур определяется числом циклов попеременного нагрева до 60 °С с выдержкой 30 мин и охлаждения до —40 °С в течение часа окрашенной стальной пластины, при котором не наблюдается появление трещин лакокрасочного покрытия (ЛКП).

Водостойкость и стойкость к минеральным маслам и бензину определяется погружением окрашенных металлических пластин в соответствующую жидкость при температуре 20±2 °С, время определяется ГОСТом. После испытания ЛКП должно быть без изменений.

Потеря блеска при влажном облучении определяется облучением кварцевой лампой в течение определенного времени пластинки с ЛКП, которая погружена в дистиллированную, подогретую до 50 °С воду.

Время высыхания характеризует продолжительность высыхания ЛКП до заданной степени при определенной температуре. Установлено семь степеней высыхания. Чем выше степень высыхания, тем качественней произведена сушка.

5.1.6. Маркировка ЛКМ

Маркировка ЛКМ имеет пять групп буквенно-цифровых знаков.

Первая группа — наименование ЛКМ («эмаль», «грунтовка», «шпатлевка»).

Вторая группа — обозначается двумя буквами и указывает тип пленкообразователя по химическому составу:

НЦ — нитроцеллюлозный, MJI — меламинный, ПФ — пентафталевый, БТ — битумный, ФЛ — фенольный, АК — полиакриловый, ВЛ — поливинилацетатный, ГФ — глифталевый, ЭП — эпоксидный, ПЭ — полиэфирный, КО — кремнийорганический и т. д.

Для специфических ЛКМ между первой и второй группами знаков через дефис ставят индексы: В — водоразбавляемые, П — порошковые, Э — эмульсионные, Б — без активного растворителя.

Третья группа — отделяется от второй дефисом и определяет основное назначение ЛКМ, обозначается цифрами от 1 до 9 — в обозначении эмалей, 0 — в обозначении грунтовок и 00 — в обозначении шпатлевок.

Цифры означают:

1 — эмаль атмосферостойкая,

2 — ограниченно атмосферостойкая,

3 — консервационная,

4 — водостойкая,

5 — специальная,

6 — маслобензостойкая,

7 — химически стойкая,

8 — термостойкая,

9 — электроизоляционная.

Четвертая группа — определяет порядковый номер, присвоенный данному ЛКМ и обозначается одной, двумя или тремя цифрами, номер характеризует оттенок цвета эмали.

Иногда добавляют буквенные индексы для обозначения специфической особенности ЛКМ. Например, индекс ГС обозначает, что эмаль горячей сушки, ХС — холодной сушки, ПГ — пониженной горючести.

Пятая группа — обозначает цвет и пишется полным словом.

Пример. Эмаль В-ПЭ-1179 красная:

— Эмаль — вид ЛКМ,

— ПЭ — полиэфирная ненасыщенная,

— 1 — атмосферостойкая,

— 179 — порядковый номер,

— красная — цвет.

Качество ЛКМ улучшится и увеличится долговечность, если перед грунтовкой поверхность обработать растворами солей фосфорной кислоты, так как в результате фосфатирования на поверхности металла образуется фосфатная пленка серого цвета толщиной 2—5 мкм, которая защищает металл от коррозии и улучшает сцепление ЛКМ с металлами.

5.1.7. Вспомогательные ЛКМ

Перед нанесением ЛКМ проводят очистку поверхности от загрязнений и старой эмали.

Загрязнения удаляются щелочными моющими препаратами, уайт-спиритом, скипидаром, бензином, ацетоном и другими органическими растворителями. Ржавчина небольшой толщины удаляется с помощью грунта-преобразователя или соответствующих паст на основе ортофосфорной кислоты.

Удаление старой эмали облегчается обработкой ее специальными смывками.

При подкраске отдельных мест для плавного перехода от окрашиваемой поверхности к неокрашиваемой этот участок обрабатывается водостойкой шлифовальной шкуркой с водой, которая также используется для обработки слоя шпатлевки, если та применялась.

5.1.8. Защитные материалы

Наружные поверхности автомобиля защищают от коррозии пластичными консервационными смазками, консервационными маслами, мастиками и пленкообразующими ингибированными составами.

Наружное покрытие легковых автомобилей периодически обрабатывают полиролями, которые не только улучшают внешний вид, но и увеличивают срок службы ЛКП. Их основной недостаток состоит в том, что они смываются после нескольких моек автомобиля.

Пластичные консервационные смазки и масла применяются для защиты деталей и автомобилей при хранении от 1 до 8 лет, иногда до 15 лет.

Для защиты днища кузова легкового автомобиля с внешней стороны, а также для защиты крыльев применяются противошумные и антикоррозионные мастики, представляющие собой смесь нефтяного битума с асбестом, минеральным маслом и различными наполнителями. В их состав также входят ингибиторы коррозии и поверхностно активные вещества. Эти составы легко проникают в дефекты сварочных швов, трещин, в рыхлую ржавчину.

Наряду с отечественными антикорами для защиты днищ широкое распространение получили голландские антикоры: Тектил 232, Тектил-бронза 230 фирмы «Вальволин», а также швейцарский Хардвакс фирмы «Ваксойл».

Антикоррозионные средства наносятся через специальные распылители, предварительно разбавленные (бензином, керосином) или подогретые до разжижения. В отдельных случаях их наносят кистью.

Для защиты внутренних поверхностей автомобиля (скрытых полостей) применяются антикоррозионные препараты Мовиль, Финикор, Тектил 320ЦР, Тектил 668ЦР и др.

Принципиальное отличие антикоров для днищ от антикоров для скрытых полостей заключается в том, что первые не должны стекать при комнатной температуре, а вторые наоборот — должны затечь во все впадины и щели, пока не испарится растворитель. И те, и другие должны обладать теплостойкостью и морозостойкостью, не взаимодействовать с ЛКП.

Контрольные вопросы

1. Какие виды ЛКМ используются на автотранспорте?

2. Назовите способы нанесения ЛКМ.

3. Расскажите о классификации ЛКП.

4. Перечислите показатели качества ЛКМ и ЛКП.

5. Как маркируются ЛКМ?

6. Назовите известные Вам вспомогательные ЛКМ.

7. Назовите известные Вам защитные материалы.

Автор: В. А. СТУКАНОВ
«АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ»