Краски, особенно автомобильные, — это составы, сочетающие в себе защитные и декоративные свойства. Химическая промышленность постоянно создает все новые типы лакокрасочных материалов, совершенствуя как утилитарную их функцию, так и эстетические характеристики автомобиля. Химики создали богатейшую палитру красок (в том числе краски типа «металлик», «хамелеон»), изменяющих цветовой тон кузова в зависимости от освещенности. Реализуются также новаторские предложения дизайнеров.

В этой главе нас будут интересовать краски как химические вещества, поскольку именно от состава и свойств красок зависит технология их нанесения на кузов и детали автомобиля.

Поскольку постоянно изобретаются новые краски, то и технологии постоянно претерпевают изменения. Нас интересует состав красок, способы их использования и те проблемы, которые могут возникнуть у автолюбителя, который собрался приступить к покраске или ремонту лакокрасочного покрытия своего автомобиля.

Краска — это смесь цветного нерастворимого порошка (пигмента) в растворе связки с разбавителем. После нанесения и сушки краска создает пленку или цветное и непрозрачное покрытие с определенной степенью блеска. Если лак нецветной и образованная им пленка прозрачная, то он состоит только из связки и растворителя. Готовая к применению краска состоит из следующих компонентов: связующего, пигмента, наполнителей, отвердителей, пластификаторов и растворителей.

СВЯЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Связующие вещества представляют собой высокомолекулярные соединения, обладающие высокой покрывающей способностью. Они предназначены для полного обволакивания частичек красителя, чтобы создать однородное распределение смеси «краситель-связка» в краске и в полученной сухой пленке. Эти вещества образуют основу для краски, т. е. смолу. Различные связующие или смолы подразделяются на восемь групп, которые и перечисляются ниже.

Масла (жирные кислоты). Различают три категории масел этой группы:

-сиккативы (сильно окисляемые),
-полусиккативы
-неокисляемые.

По своему происхождению масла бывают растительные и животные.

К растительным относятся: льняное масло, кокосовое масло, пальмовое масло, касторовое масло, соевое масло, масло китайского дерева и т. д. К животным маслам относится рыбий жир.

Глифталевые смолы получают из трех компонентов: масел, много-молекулярного спирта (глицерин), много основных кислот (фталевый ангидрид). В зависимости от содержания масла различают три типа глифталевой смолы:

-длинные смолы, содержащие 55—80 % масла, подразделяются на сиккативы и полусиккативы. Их наносят кистью и сушат на воздухе;
-средние смолы, содержащие 45-55 % масла, подразделяются на сиккативы и полусиккативы. Их наносят кистью или из краскопульта и сушат на воздухе или в сушилке;
-короткие смолы с содержанием масла менее 45 %, подразделяются на полусиккативы и на сиккативы (невысушивающие). Их наносят из краскопульта и сушат на воздухе или в сушилке, если смолы термотверд еющие.

Аминопластовые смолы (меламины и мочевино-формалиновые) являются продуктами синтеза побочных продуктов химической обработки угля. Некоторые изготовители смешивают их с глифталевыми смолами. Полимеризация этих смол происходит при повышенных температурах. Меламины полимеризуются при более низких температурах, нежели мочевино-формалиновые смолы. Аминопластовые смолы в основном применяют в автомобильной промышленности.

Акриловые смолы являются результатом синтеза продуктов нефтеперегонки. Различают две группы акриловых смол: термопластичные и термотвердеющие. Термопластичные смолы размягчаются при повышенных температурах.

Сушка происходит за счет испарения растворителя и носит название «физической сушки». Сушат быстро, смола придает краске хороший блеск и высокое сопротивление в условиях сурового климата.

Термопластичные смолы необходимо сильно разжижать растворителем. Их применяют при ремонте кузовов автомобилей и в автомобилестроении.

Термотвердеющие смолы сушатся при повышенной температуре (в сушильной камере), обладают высокой стойкостью в различных климатических условиях и к воздействию химических веществ, обеспечивают хороший блеск. Эти смолы применяют в автомобилестроении.

Нитроцеллюлозные смолы являются отходами при неполной выработке эфира путем обработки целлюлозы азотной кислотой. Сушка смол осуществляется посредством испарения растворителя. В чистом виде такие смолы имеют предельные характеристики. Часто в них добавляют пластификаторы, в зависимости от природы и содержания которых обеспечивается блеск сразу после нанесения краски или после полирования.

Нитроцеллюлозные смолы обладают меньшей стойкостью к воздействию атмосферных явлений и к химическим веществам, чем акриловые. Они быстро высыхают и раньше применялись для окраски кузовов автомобилей.

Эпоксидные смолы представляют собой полимерные материалы, получаемые из побочных продуктов нефтехимии. Для затвердевания в них добавляют катализаторы. При воздушной сушке образуются эпоксидные полиамиды, при горячей — эпоксидные фенолы.

Полиуретаповые смолы представляют собой продукты, получаемые при переработке нефти и угля. Они получаются в результате химического взаимодействия соединений свободного гидроксила с изосианатом.

Полиуретановые краски бывают одно- и двухкомпонентные. Краски обладают исключительной стойкостью к атмосферному воздействию, к действию гидрокарбонатов и т. д. Их применяют в широком диапазоне: от покраски грузовых цистерн, автокар и т. д. до покраски и лакировки дерева и металлов, подвергающихся воздействию суровых климатических условий.

Сушка происходит в результате протекания химической реакции (полимеризации).

Поливиниловые материалы с добавлением антикоррозионных красителей являются основой для защитных красок и грунтов. Сушка односоставных красок осуществляется за счет испарения растворителя, а двухсостав-ных — за счет полимеризации.

ПИГМЕНТЫ

Пигменты, или красители, — это порошки, которые придают краске цвет. Их основные свойства и характеристики:

-покрывающая способность, зависящая от коэффициента преломления света, объемной концентрации и размера частиц красителя;
-окрашивающая способность (органические красители обладают большей окрашивающей способностью, чем минеральные красители);
-размер частиц и их распределение;
-форма частиц (сферическая, узловатая, пластинчатая).

От стойкости связки и красителя, а также от их химической совместимости зависит стойкость краски.

Цвет краски создается в результате дозирования, добавления и смешивания нескольких красителей. Красители бывают минеральными или органическими.

Минеральные красители делятся на две группы: а) природные красители, такие как окись железа, охра и т. д.; б) синтетические красители. Некоторые дошли до нас из глубокой древности. Например, природные органические красители получают: пурпурный — из гусениц; марена и индиго — из насекомых или растений. Современные красители в основном химического происхождения. Их получают при переработке каменного угля, нефтепродуктов и т. п.

Белые красители: триоксид сурьмы, свинцовые белила, окись цинка и т. д. Благодаря высокой покрывающей способности и инертности к химическому воздействию, более широкое применение находит двуокись титана.

Черные красители: окись железа, черный минерал (графит), черная сажа, черные животные и растительные красители.

Желтые красители: естественные и синтетические окиси железа на основе кадмия (сернистый кадмий), на основе хрома (хроматы свинца), на основе цинка (хрома-ты цинка).

Красные красители: естественные и синтетические окиси железа, красный на основе кадмия, оранжевый и красный на основе молибдена. Органические красители: красный толуидин.

Фиолетовые красители: синтетическая окись железа, органические красители семейства индиго.

Голубые красители: голубой органический индотрен, голубой ультрамарин, голубой органический фталоцианин, голубой цианистый.

Зеленые красители: окись хрома, зеленый, получаемый смешиванием желтого и голубого красителей, и др.

Металлические красители: алюминиевый порошок или блестки, порошки бронзы, цинка и т. д.

ЦИНКОСОДЕРЖАЩИЕ КРАСКИ

Особенность состоит в том, что их можно применять не только для покраски.

К примеру, цинковые белила представляют собой металл, цинк, растворенный в связке в следующем соотношении: 95 % порошка цинка и 5% связки. Пленка, которую образуют эти краски после высыхания, прочно сцеплена с металлом и является дополнительным защитным слоем. Покрытые цинковой краской поверхности могут соединяться точечной сваркой или сваркой сопротивлением. Их рекомендуют наносить перед точечной сваркой на края, подвергающиеся стыковке, а также после автогенной или смешанной сварки для защиты обратной стороны сварных швов и любых других внутренних полостей кузова, которые подвергаются нагреву и, как следствие, окислению. Рекомендуется покрытие этими красками и в том случае, когда не производится сварка: ею покрывают контактные поверхности шарниров, замков, мест соединений листового металла с помощью болтов.

Краски наносятся кисточкой, время сушки приблизительно 30 мин. Как и в случае применения других красок, покрываемые поверхности должны быть технически чистыми.

Кисточки, валики и сопло краскопульта после нанесения пропитываются краской. Если ничего не предпринимать, то она засохнет и, затвердев, закупорит очень тонкие каналы в краскораспылителе или покроет пленкой волоски кисточки и сделает их непригодными к дальнейшему употреблению. По окончании покраски или при длительном перерыве необходимо промыть использованные инструменты в разбавителе до полного удаления следов краски. Кисти можно промыть водным моющим раствором.

РАСТВОРИТЕЛИ

Растворители — это жидкости, которые добавляют в краску при ее изготовлении и использовании. Растворители должны соответствовать природе связки.

Различают два основных вида растворителей:

-растворители, применяемые первоначально при изготовлении краски. Обладают неограниченной разжижающей способностью, их добавляют в краску в процессе ее приготовления;
-растворители-разбавители, отличаются ограниченной способностью к разжижению и добавляются в краску при ее использовании.

Разбавителя не должно быть слишком много, в противном случае связующее выпадает в осадок. Для того чтобы этого не произошло, следует придерживаться рекомендаций, которые указаны в инструкции. Если разбавитель несовместим со связкой, происходит свертывание краски, она становится полностью непригодной. Когда количество несовместимого разбавителя невелико, реакцию краски на него можно сразу и не заметить. Зато после нанесения краски становится ясно, что качество ее значительно ухудшилось: это может выразиться в потере блеска, отслаивании краски или, как минимум, в образовании матовой поверхности.

Для изготовления красок применяют разные растворители: легкие, средние и тяжелые.

Легкие растворители имеют точку кипения ниже 100°С.
Средние растворители имеют точку кипения ниже 130°С.
Тяжелые имеют точку кипения выше 130°С.

Испарение растворителя в процессе нанесения краски и после должно проходить постепенно, без нагревания, чтобы растворителя не оставалось в краске. Сушка должна происходить быстро, чтобы не образовались подтеки при нанесении краски, и с постоянной скоростью, чтобы тяжелые растворители не остались в пленке краски.

С момента нанесения краски первыми испаряются легкие растворители, что предотвращает появление подтеков. Эта стадия называется схватыванием краски. По мере сушки, происходит испарение средних, а затем и тяжелых растворителей.

Окисление, или полимеризация, пленки краски претерпевает несколько стадий:

-неприлипание пыли к поверхности пленки (к окрашенной поверхности не прилипают пыль и песчинки, затем, по мере сушки, деревянные опилки и, наконец, гигроскопическая вата);
-сухая поверхность краски (допускается осторожное ощупывание);
-затвердевшая краска (допускается свободное ощупывание).
Затвердевание краски на всю глубину слоя происходит в течение определенного времени и зависит от типа краски. Основные типы растворителей:
-спирты этиловые и изопропиленовые денатурированные (легкие), бутанол (средний) и гликоли (тяжелые);
-сложные эфиры — ацетат этила (очень легкий), ацетат бутила (средний), ацетат этилового гликоля (тяжелый);
-кетоны — ацетон (очень легкий), металэтилкетон (легкий), метилизобутилкетон (средний);
-ароматические углеводороды — толуол (легкий), ксилол (средний), нафталиновый растворитель (тяжелый);
-углеводороды — уайт-спирит, скипидар, хлорированные растворители (трихлорэтилен, перхлорэтилен).

ПРИСАДКИ

Это вещества, улучшающие свойства красок. Они добавляются к основным компонентам краски. Присадки бывают различных типов:

-Наполнители. Представляют собой порошки минералов, нерастворяемых в лаках, и влияют на такие свойства, как влагостойкость, стойкость к абразивному изнашиванию, облегчение обработки шлифованием. Наполнителями являются асбест, тяжелый шпат, мел, каолин, слюда, тальк и др. минералы.
-Сиккативы. Эти средства предназначены для ускорения окисления глифталевых красок и представляют собой соли органических кислот — например, соли кобальта, свинца, марганца, кальция, циркония и цинка. В краску обычно вводится смесь сиккативов.
-Противопленочные вещества, предназначены для предохранения от окисления краски, расфасованной в банки. Они повышают сохранность краски в процессе хранения.
-Замедлители окисления — являются летучими, поэтому не мешают действию сиккативов в процессе использования краски.
-Камеди. В наше время используются мало. Они способствуют повышению блеска лаков. Однако их стойкость со временем падает, и они становятся ломкими. Натуральные камеди имеют растительное или животное происхождение (канифоль, шеллак). Синтетические камеди состоят из кетоновых смол и т.д. Способы сушки красок связаны с их физическими и химическими свойствами.

Основных способов сушки два.

1. Физическая сушка. Заключается в испарении растворителя, в результате чего создается пленка краски. Физической сушке подвергаются акриловые термопластичные краски, целлюлозные краски и виниловые краски.
2. Химическая сушка. Подразделяется на виды:

-сушка окислением краски. Кислород воздуха вызывает окисление на поверхности пленки краски, которое, благодаря присутствующим в краске химическим реагентам, способствует отверждению смолы. Примером может служить глифталевая краска воздушной сушки;
-термическая сушка, заключается в том, что полимеризация начинается при определенном значении температуры. Если заданная температура не достигнута или дана малая выдержка сушки при заданной температуре, то требуемое качество красочного покрытия не обеспечивается. Примером могут служить акриловые термотвердеющие краски, эпоксидно-феноловые, глифталевые;
-полимеризация с помощью катализатора, заключается в том, что сушка смол осуществляется в результате полимеризации, происходящей в результате введения второго компонента — катализатора, который вызывает химическую реакцию. Период использования таких красок с момента приготовления смеси составляет несколько часов. Примером могут служить аминопластовые краски с кислотным катализатором (отвердителем), эпоксидно-полиамидные краски, полиэфирные и полиуретановые краски.

www.abc-paint.info