§ 2. Формирование основы. Нанесение нижних слоев
Технология нанесения лакокрасочных материалов на кузов автомобиля
Глава 2. Ремонтная и конвеерная окраски: одна цель, разные технологии. Продолжение (начало здесь).
Формирование основы лакокрасочного покрытия — это совокупность ряда операций, успешное выполнение которых позволяет нам в дальнейшем эффективно нанести конечный слой автомобильной эмалевой краски. Вряд ли стоит говорить о том, что качество нанесения нижних слоев (грунтов и шпатлевки) прямо влияет на качество всего лакокрасочного покрытия автомобиля в целом. Просчеты, допущенные нами на первых этапах работы, неминуемо выльются в весьма существенные дефекты, которые проявятся только после завершения процесса окраски. Причем дефекты эти могут быть настолько существенными, что для их устранения придется проводить повторную окраску. Следствием этого будет увеличение как стоимости ремонта, так и времени, на него затраченного.
Фосфатирование и грунтование
Следующим этапом формирования защитной системы на автомобилестроительном заводе является фосфатирование — процесс создания на кузове автомобиля цинкфосфатной пленки, защищающей его от коррозии. Фосфатирующий слой образует сильную химическую связь с металлической поверхностью, что служит отличной антикоррозионной защитой.
Нанесение фосфатирующего грунта — это сложный химический процесс, возможный только в условиях конвейерной окраски (почему это так, объясним ниже), особенно когда грунт наносится на алюминиевую поверхность. Данная процедура, по аналогии с вышеуказанным процессом, применима и в ремонтной окраске. Но, в отличие от конвейера, где кузов полностью погружают в фосфатирующий раствор, в ремонтной технологии используют метод пневматического распыления. Не имеет смысла описывать состав этого грунта, нам это не нужно, можно сказать лишь, что он очень сложный. И наиболее важными его компонентами являются цинк и марганец.
Когда кузов погружается в ванну, эти элементы образуют прочную связь со стальной поверхностью кузова, буквально проникая в нее. Для оптимизации данного процесса исключаются тяжелые металлы, при этом антикоррозионная защита не ослабляется.
Фосфатация значительно лучше защищает металл кузова от коррозии, чем ремонтный грунт, поскольку в данном случае мы имеем дело с адгезией не только механической, но и химической. Поэтому при любом локальном повреждении этого слоя при эксплуатации автомобиля очаг коррозии либо вообще не распространяется на соседнюю поверхность (так как один материал — фосфатная пленка — проникает в другой — металл детали), либо распространяется слабо. Однако фосфатирование нельзя воспроизвести в процессе ремонтной окраски. Причина кроется в том, что в линейке материалов, используемых при ремонтной окраске (в отличие от конвейерной), присутствуют материалы, конфликтующие с фосфатной пленкой, и в первую очередь это полиэфирные шпатлевки. Они совершенно не совместимы с кислотными основаниями, остающимися на металле после фосфатации, имеют к ним крайне слабую адгезию и, кроме того, вступают с ними в химическую реакцию, что приводит к появлению на поверхности ЛКП признаков этой самой реакции (так называемое кипение).
У внимательного читателя сразу возникнет вопрос: а почему это после фосфатации, а также после любых других «кислых» грунтов на кузове должны остаться кислотные основания? Ведь, как кажется, после реакции с металлом они должны исчезнуть? Дело в том, что мы никогда не сможем настолько точно дозировать количество «кислоты», чтобы она полностью прореагировала с металлом. Поэтому всегда останутся ее излишки — определенное количество кислотных оснований. На производстве после фосфатации следует операция пассивации — нейтрализация кислотных остатков путем промывки в щелочных растворах. При ремонтной окраске у нас такой возможности нет, и все ремонтные материалы имеют в своем составе пассиваторы.
В ремонтной окраске фосфатацию заменяют кислотосодержащие первичные грунты, в различных источниках называемые по-разному: и фосфатирующие, и протравные, и реактивные (но не потому, что взлетают, а потому, что вступают в реакцию), и кислые, и кислотные, и вош-праймеры (конечно, речь идет не о знакомом всем насекомом-паразите, здесь мы имеем дело с переводом английского слова wash, что значит «чистящий»).
Они имеют отличную адгезию к металлу, ведь нельзя забывать, что помимо защиты от коррозии фосфатация преследует и еще одну, не менее важную цель: на ней, как на фундаменте, строится вся дальнейшая лакокрасочная система. И от того, насколько прочно фосфатирующий грунтсцепится с металлом, зависит, как вся система будет держаться на кузове в дальнейшем. А обращаем мы на это внимание потому, что в нашей стране распространено замещение первичных грунтов вторичными, чего делать категорически нельзя.
Каждый производитель ЛКМ пишет на банках со своей продукцией, что этот «грунт имеет хорошую адгезию к металлу», на банках же с первичными грунтами должно быть написано: «имеет отличную и даже превосходную адгезию к металлу». В случае же замещения грунтов вся ремонтная система встает, как говорится, с ног на голову, что приводит к появлению определенных дефектов на готовом лакокрасочном покрытии. Поэтому не побоимся еще раз повторить (это чрезвычайно важно для ремонтной окраски): главнейшая (в нашем случае) функция праймеров (первичных грунтов) — обеспечение сцепления с металлом последующих наносимых материалов, а в качестве барьера от коррозии их не используют. Никто же не задается вопросом, почему на заводе наносят два, а то и три грунта — фосфатирующий, катафорезный и грунт-выравниватель, и только потом — база и лак.
В ремонтной окраске также надо повторять всю линейку материалов, и заменять одно другим или вовсе что-то исключать, как нам кажется, за ненадобностью, категорически воспрещается. Ведь каждый слой «слоеного пирожка», лежащего на кузове, выполняет определенную защитную функцию. Да, есть достаточно много универсальных продуктов, но при их применении возникает множество нюансов. Главный из них в том, что эффективность защитного барьера, создаваемого нами, характеризуется не только качественными свойствами материалов, из которых он сделан, но и его толщиной. Отказ от одного-двух слоев уменьшает его оптимальную толщину и приводит к снижению его действенности.
Ремонтные грунты
В настоящее время на рынке представлен широкий ассортиментный ряд всевозможных грунтов, выпускаемых различными производителями ремонтных лакокрасочных материалов для разных целей. Поэтому, выбирая подходящую грунтовку, надо опираться на конкретную задачу, стоящую перед мастером, и вид подложки, на которую материал будет наноситься.
К сожалению, современные технологии, используемые при разработке и производстве грунтов, пока еще не позволяют совместить в одном материале на достаточном качественном уровне защитную и выравнивающую функции грунта. Поэтому все грунты можно условно разделить на две основные группы: защитные грунты и грунты-порозаполнители (выравниватели, наполнители и т. д.). Однако в последнее время производители ремонтных лакокрасочных материалов все чаще заявляют о том, что их продукция может использоваться и как первичный, и как вторичный грунт, что вносит сумятицу в ряды отечественных маляров, которые вместо антикоррозионных грунтов используют грунты-выравниватели (мы выше писали, что у первичного материала на банке должно быть написано: «имеет отличную адгезию к металлу»). Возможно, в некоторой степени этому способствует и некорректный перевод на русский язык технических инструкций и руководств к применению. Что, в свою очередь, в совокупности с отсутствием в нашей стране стандартизированной терминологии в этой области, позволяет двояко трактовать предназначение грунтовки (но это уже отдельная проблема, и ее рассмотрение не входит в наши планы).
В тему:
Грунтовки образуют нижние слои лакокрасочных покрытий. Основное назначение — создание надежного сцепления верхних слоев покрытия с окрашиваемой поверхностью. Они выполняют целый ряд и других важных функций.
Грунтование — нанесение слоя лакокрасочного материала, непосредственно контактирующего с подложкой. Целью этого процесса, как видно из определения, является придание окрашиваемой поверхности дополнительных адгезионных свойств. В неменьшей степени грунтование способствует антикоррозионной защите металла. По составу грунты отличаются от автомобильных эмалевых красок повышенным содержанием пигментов и тем, что пигменты эти обладают преимущественно не окрашивающими, а противокоррозионными свойствами. Отсюда и основные требования, предъявляемые к грунтовкам: они должны обладать хорошей адгезией к вышележащим слоям лакокрасочного материала и высокими антикоррозионными качествами. Адгезионная прочность слоя грунта обратно пропорциональна его толщине, поэтому грунтовки наносятся весьма тонким слоем.
Таким образом, если раньше в качестве первичного покрытия применялись однозначно адгезионные грунты, вследствие низкого содержания нелетучих веществ обладающие весьма посредственной выравнивающей способностью или вовсе ее не имеющие, то теперь существует целый ряд материалов, которые могут как защищать металл от коррозии, так и служить фундаментальным адгезионным слоем.
Производители таких материалов рекомендуют наносить их на различные виды подложки (на чистый металл, а также на алюминий и оцинковку), причем утверждают, что они сглаживают на поверхности даже мельчайшие неровности.
Между тем функциональные качества грунтов при их нанесении в автомастерской должны соответствовать качествам, закладываемым в них при конвейерном нанесении. Это, во-первых, антикоррозионная защита и адгезия к металлу (первичные грунты), а во-вторых, амортизация от сколов и выравнивание (вторичные или наполнители). Если с первым мы немного разобрались выше, то второе требует отдельного пояснения.
Итак, амортизация от сколов. Как бы кому ни казалось, но факт остается фактом: краска в процессе эксплуатации автомобиля скалывается в первую очередь из-за того, что под ней нет действенной амортизационной подложки, ведь сама по себе она очень пластична и способна противостоять серьезным повреждениям. И именно грунт должен решать данную задачу. Но это вносит определенное противоречие, ведь чем пластичнее грунт, тем он хуже обрабатывается: сухой абразив быстро забивается, и тереть его можно только «влажным» методом.
Функция выравнивания в большей степени актуальна для автомастерской, нежели для автозавода, поскольку на этих двух предприятиях имеют дело с разными по качествам подложками.
На сервисе преобладают восстановленные детали, покрытые шпатлевкой, поэтому грунт, наносимый на них, должен скрывать все микродефекты (риски, микропоры, кратеры и т.д.), присутствующие на шпатлевке (сама шпатлевка выравнивает более грубые повреждения). На конвейере же идет гладкий металл - там и в страшном сне не приснится такая толщина грунта, которой нужно покрывать детали, для того чтобы скрыть микронеровности, возникающие на шпатлевках. Именно в силу этого обстоятельства на малярном участке грунт и становится в полном смысле выравнивателем. Его слой должен составлять 100-1 50 микрон, хотя многие производители ЛКМ представляют на рынке продукты, за три прохода дающие 300 микрон. По данному поводу можно лишь сказать, что это хорошее, но не необходимое качество — в такой избыточной толщине особой надобности нет.
Но вернемся на завод. Здесь грунт наносится методом катафореза в специальных ваннах. Его основа — эпоксиды и/или полиуретаны. После погружения кузова в ванну создается разность потенциалов в 250-500 V между корпусом ванны (анод) и кузовом (катод). Эта разность вызывает движение положительно заряженных частиц грунта по направлению к отрицательно заряженному кузову. Как следствие, частички оседают на кузове и создают водонерастворимый слой. Этим способом отлично грунтуются все полости, щели, углы и т. д.
Нормальная толщина грунтового слоя, полученного этим путем, — 20-25 микрон (что называется, почувствуйте разницу!). Затем грунт высушивается при температуре около +180 °С.
Следующая стадия процесса — нанесение слоя наполнителя. Он-то как раз и обеспечивает антигравийную защиту покрытия кузова и сглаживает мелкие неровности на поверхности.
Наполнитель наносят методом электростатического распыления: при вращении турбины, разбрызгивающей частички наполнителя, они приобретают электростатический заряд и притягиваются к поверхности кузова.
В автосервисе выравниватель наносят методом «мокрым по мокрому», как и первичный грунт. То есть первичный грунт практически никогда не шлифуется, так как он несет защитную функцию. Но надо обратить внимание на то, что все фосфаты имеют время, необходимое для того, чтобы кислота прореагировала с металлом. Большая ошибка многих заключается в том, что они, нанеся на поверхность кузова фосфатирующие вещества, которые сразу же высыхают, тут же наносят поверх следующий материал, чем вызывают достаточно распространенный глобальный дефект — консервацию первого слоя.
Понятно, что кислота, не успев полностью прореагировать, остается под следующим слоем, не испарившись. Да и помимо нее в грунтах содержится множество других летучих фракций: сольвентов, растворителей и т. д., а ведь им тоже нужно время, чтобы испариться. Поэтому торопиться не стоит — не надо их запирать! Только надо учитывать один нюанс: все грунты, если они имеют пленку хотя бы в 10-15 микрон, тоже способны через некоторое время образовывать на поверхности глянец. То есть если вы упустили время нанесения следующего слоя, поверхность надо заматовать скотч-брайтом, потомучто, как известно, к глянцу следующий материал пристает крайне плохо, а это приводит к отслаиванию. Подобный эффект возникает и в случаях, когда база чулком слезает с грунта или лак — с базы. В большинстве случаев это обусловлено тем, что подложка была передержана.
Среди прочих дефектов нанесения грунта не последнее место занимает и его просадка. Чаще всего она бывает вызвана превышением рабочего слоя. Механика процесса достаточно проста. Дело в том, что любой современный синтетический материал имеет пороговую толщину этого самого рабочего слоя. Материал способен выполнять свою функцию и создавать твердую защитную пленку, только если его толщина не превышает оптимальную. Причина в том, что полимерные материалы не просто сохнут — в них протекает процесс сшивания микромолекул в макромолекулы. Поэтому, если слой тонкий, растворитель испаряется равномерно по всему слою и сшивание полимерной цепочки происходит корректно — все укладывается в определенную схему, структуру, линейный объем.
При превышении толщины материал начинает поли-меризоваться участками. Из одного места испаряется больше, из другого — меньше, и полимер становится рыхлым, поскольку в цепочках образуются пропуски, которые между собой не состыковываются. В этом случае все неровности, имеющиеся на подложке, проявляются на поверхности. Данный дефект с большой долей вероятности связан именно с неграмотным нанесением, когда заведомо низконаполненным материалом буквально «заливают» поверхность, не видя, как говорится, краев. В связи с этим все авторитетные производители ЛКМ, для того чтобы маляр не задумывался, превысил ли он толщину слоя или нет, совершенствуют и модифицируют свои грунты, придавая им высоконаполняющую способность. Например, акриловые грунты модифицированы полиуретаном. Это придает молекулярной структуре объемность и обеспечивает оговоренную вышеизбыточную толщину в 300 микрон. В принципе, эта «сумасшедшая» толщина дается нам не для того, чтобы мы кирпичи на кузове заливали, а для того, чтобы полимер всегда сшивался корректно и у маляра всегда был запас.