Грунтование металлического кузова автомобиля
Современная лакокрасочная продукция в своем огромном ассортименте видов имеет стртегически важный подвид — автомобильная грунтовка.
Современные грунтовки для автомобилей
Назначение автомобильных грунтовок, состоит в усилении коррозионной стойкости и механической прочности металлического кузова.
На заре автомобилестроения для грунтования использовали композиции, наносимые распылением до сварки корпуса. Позднее на смену распыляемым грунтовкам пришли наносимые методом окунания органоразбавляемые аналоги, а начиная с 60-х гг. — водорастворимые грунтовки. Все эти материалы, предназначавшиеся для грунтования цельносварного корпуса автомобиля, позволяли успешно окрашивать малодоступные узлы и детали, например, крепежные элементы и дверные подпорки. Иногда они используются и сейчас — для защиты внутренних частей корпуса автомобиля.
Технологии нанесения автомобильных грунтов
Современные грунтовки для автомобилей, наносимые окунанием, изготавливают на основе алкидных, алкидноэпоксидных, эпоксиэфирных и эпоксидных смол в сочетании с железооксидным или сажевым пигментом, цинкхроматным ингибитором коррозий и наполнителем. Однако сфера применения грунтовок такого рода очень ограничена, т. к. метод окунания, отличающийся малой производительностью и трудоемкостью, был постепенно вытеснен электроосаждением.
В настоящее время методом электрофореза грунтуются практически все автомобили серийного производства. Этот метод обеспечивает формирование равномерных грунтовочных покрытий высокого качества даже на изделиях сложной конфигурации.
Электрогрунтование осуществляется на полностью автоматизированных линиях с коэффициентом полезного использования материалов до 95% (для сравнения: другие методы окраски обеспечивают лишь 60-70%). Использование электрофореза в автомобильной промышленности началось в 1960-х гг. в США на заводе фирмы Ford Motors и к середине 1980-х охватило все автомобильные заводы. Метод заключается в осаждении грунтовки из водного раствора на поверхность кузова с помощью постоянного электрического тока. Для этого кузов, служащий электродом, помещают в ванну с водоразбавляемой грунтовкой и пропускают электрический ток. При этом полианионы или поликатионы, образующиеся в водном растворе пленкообразования (полиэлектролита), несущие на себе электрический заряд, передвигаются в электрическом поле к противоположно заряженному кузову и осаждаются на нем. В зависимости от того, где происходит осаждение, процесс электрофореза может быть анодным или катодным. Первым у автомобилестроителей получило признание электроосаждение на аноде (анафорез), которое было очень популярным до середины 1970-х гг. Эта технология предусматривает использование относительно доступных, недорогих и в то же время достаточно высококачественных анафорезных грунтовок, которые изготавливают на основе малеинизированных масел, алкидов, эпоксиэфиров, акрилатов и других полимеров с карбоксильными группами, самомобилизованных щелочами и основаниями.
В качестве пигментов в анафорезных грунтовках применяют оксид железа или диоксид титана в смеси с сажей.
Составляющие автомобильных грунтовок
Для улучшения защитных свойств в их состав вводят антикоррозионные пигменты типа силикохромата свинца. Наиболее популярными пленкообразователями для анафореза являются эпоксидные смолы, т. к. они позволяют получать покрытия с хорошей химической и коррозионной стойкостью.
Анафорезные акрилаты также широко используются для формирования грунтовочных покрытий в автомобилестроении. Предпочтение отдается однослойным анафорезным покрытиям для окраски небольших деталей и антикоррозионной защиты днища.
Пленкообразующая система на основе акрилатов, нейтрализованных аминами, характеризуется щелочными свойствами и сохраняет свои гидрофобные свойства после испарения амина. Сушка осуществляется за счет нагрева и окисления пленкообразователя после отцепления аминов.
Для формирования толстослойных покрытий на фосфатированных кузовах автомобилей рекомендуются анафорезные грунтовки на основе полибутадиен-акриловых систем, отверждающиеся при температуре 100-180 °С.
Японские лакокрасочники традиционно развивают направление, связанное с применением анафорезных акриловых грунтовок холодного отверждения. Им удалось создать модифицированные акриловые грунтовки для автомобильных кузовов с температурой сушки 80 °С.
Новые технологии катафорезов
В России внедрение анафорезных автомобильных грунтов началось в 1970-х гг., когда за рубежом уже четко наметился переход к катафорезным аналогам. Представитель первого поколения отечественных материалов анафорезного типа — фенольная грунтовка ФЛ-093 на основе растительных масел, ранее выпускаемая Ярославским заводом. Позднее для замены грунтовок ФЛ-093 были разработаны более совершенные аналоги на основе полибутадиенового каучука. К ним относятся грунтовки В-KЧ-02-7 и В-KЧ-0254, первая из которых используется на АвтоВАЗе для грунтования кузовов «Жигулей». По защитным свойствам она находится на уровне зарубежных материалов.
Несмотря на то, что анафорезное грунтование отличается высокой эффективностью в условиях серийного производства автомобилей, оно имеет ряд недостатков, связанных с недостаточной коррозионной стойкостью, неудовлетворительной ударопрочностью и пониженной рассеивающей способностью анафорезных систем.
Значительно более высокими защитными свойствами характеризуются катафорезные грунтовки, освоение которых автомобилестроителями началось в середине 1970-х гг. Первая установка по катафорезному грунтованию автомобильных деталей была запущена в 1976 г. в США. Через 10 лет катафорезные грунты составляли уже от 60 до 80% общего объема грунтовок, используемых в автомобильной промышленности. В настоящее время катафорезные грунтовки практически вытеснили анафорезные на автозаводах США, Японии, Западной Европы.
Основные преимущества катафорезных покрытий — очень высокая степень защиты от коррозии при малой толщине покрытия (полученное этим способом покрытие имеет при толщине 15 мкм те же защитные свойства, что и анафорезное покрытие толщиной 20-22 мкм), хорошая химстойкость (в т. ч. к щелочам), высокая рассеивающая способность (эффективность защиты внутренних полостей достигает 70%) и др.
Установка для катодного грунтования в основном сходна с анафорезной, но имеет и некоторые отличия. Катафорезные ванны, промывочные камеры и трубопроводы должны быть выполнены из материала, не корродирующего в кислой среде. Таким материалом служит, как правило, нержавеющая сталь, а в некоторых случаях — полиэфирные футеровочные материалы. В установке предусмотрена система ультрафильтрации, которая позволяет осуществлять высококачественную очистку и способствует более экономичному использованию ЛКМ, сохраняя при этом его высокое качество.
Катафорезные грунтовки изготавливают на основе акриловых и винильных сополимеров, эпоксидных, полиуретановых, полиэфирных и других смол с амино- или аммониевыми группами, которые путем нейтрализации кислотами переводят в солевую водорастворимую форму и затем разбавляют водой до получения 20-25%-го раствора. Основу катафорезных грунтовок составляют эпоксиаминные продукты, в т. ч. модифицированные моно- и поликарбоновыми кислотами, акриловыми мономерами и другими соединениями.
Крупнейшим поставщиком таких грунтовок выступает английская фирма PPG, которая обеспечивает своей продукцией 2/3 потребности США и Западной Европы.
Отечественная промышленность освоила производство нескольких катафорезных грунтовок. Среди них продукция, которую разработал Ярославский завод ЛКМ — эпоксиаминная грунтовка В-ЭП-0101, содержащая противокоррозионные пигменты и специальные добавки.
Представляет интерес катафорезная грунтовка В-ЭП-0190 на основе эпоксикаучукоаминной смолы, модифицированной меламиновым компонентом. После успешных испытаний грунтовка внедрена на конвейере АЗЛК для окраски заднего моста и запасных частей автомобиля и на линии окраски кузовов «Таврии» на АвтоВАЗе.
Несмотря на значительные преимущества катафорезных грунтовок, они имеют и ряд недостатков, обусловленных более низкой адгезией, неудовлетворительной стойкостью к удару, токсичностью и т. д. Преодолеть эти недостатки помогает использование современных модификаций катафорезной технологии, к которым в первую очередь относится толстослойный катафорез, позволяющий получать на основе эпоксиаминных композиций однослойные покрытия толщиной 30-40 мкм.
Толстослойный катафорез приобрел большую популярность в 1980-е гг., когда его начали интенсивно внедрять на автомобильных заводах США. В странах Западной Европы и в Японии этот метод получил меньшее распространение, хотя на заводах фирм Volkswagen и Benter-Wercke его и сейчас используют для грунтования некоторых деталей автомобиля.
В толстослойном катафорезе применяют грунтовки на основе модифицированных эпоксиаминов с пониженной температурой сушки, что особенно важно при совместной окраске пластиковых и металлических поверхностей. Однако надежды специалистов на то, что внедрение толстослойного катафореза позволит перейти на двухслойную окраску автомобилей, не оправдались, т. к. для машин класса «люкс» это неприемлемо из-за невозможности исключить операцию шпатлевания, называемую иначе стадией промежуточного грунтования.
Процесс грунтования поверхности автомобиля
Грунтование авто — один из немаловажных процессов кузовного ремонта. Если при шпатлевании мы добиваемся непосредственно определенной формы детали, то грунтование служит для антикоррозийной обработки и как связующие звено между шпатлевкой и краской, так как ни в коем случае нельзя производить покраску непосредственно на шпатлевку или на «голый» металл.
Грунт является связующим звеном между поверхностью автомобиля и автокраской. Как правило, грунтовать приходится по шпатлевке, т.к. на шпатлевку ни в коем случае нельзя наносить непосредственно автокраску. Также чистый металл нуждается в грунтовании. В принципе рекомендуется и старую зачищенную поверхность прогрунтовывать, но от этого правила можно отступить, а иногда его просто нет возможности выполнить (например, когда выполняется покраска автомобиля переходом).
Существуют разные типы грунтов и подходят они для различных задач. Разберем самые распространенные.
Антикоррозионный грунт:
Как правило, применяется по чистому металлу, для защиты его от коррозии. Обычно является первичным грунтом и нуждается в покрытии вторичным, т.е. непосредственно на него автокраску накладывать нельзя. Производители рекомендуют всегда чистый металл обрабатывать антикоррозионным грунтом. В целом качество покрытия от этого выигрывает. Если же металл покрыт, например качественным заводским грунтом, который не пришлось счищать до конца, а только заматован, то необходимость в антикоррозионном грунте отпадает.
Двухкомпонентный порозаполняющий грунт:
Это основной грунт, применяющийся перед покраской автомобиля. Порозаполняющий означает то, что его можно накладывать более толстым слоем, чем обычный грунт, и он заполнят микропоры, которые могли остаться на шпатлевке. Таким образом, при использовании этого грунта снижается требование к обработке шпатлевки. Но в тоже время это грунт, а не жидкая шпатлевка и крупные царапины он, конечно же, не зальет.
Однокомпонентный нитрогрунт:
Простенький грунт. Применяется под алкидные или нитро автоэмали. Нельзя использовать под акриловые автокраски или автомобильные краски с металлическим эффектом. К преимуществам можно отнести его очень быструю сушку (менее 30 минут).
Однокомпонентный акриловый грунт:
Как правило, это достаточно хорошие грунты. Их трудно обобщать, т.к. практически у каждой фирмы он есть, и все они отличаются друг от друга. Обычно быстро сохнет и прост в работе. Может применяться практически под все виды краски.
Грунты по пластику:
По пластмассе и когда необходимо сделать ремонт бамперов, используются специальные грунты и составы. В принципе мы разберем еще работу с пластиком, но сейчас просто необходимо напомнить, что для бамперов или панелей используются свои материалы и в том числе грунты.
Изолятор несовместимых покрытий:
В принципе это и не совсем грунт, но упомянуть о нем нужно. Бывает в покрасочной работе такое неприятное явление, как несовместимость покрытий. Когда свеженанесенное покрытие начинает поднимать предыдущие слои системы. Обычно это проявляется, когда наносят автокраску или грунт на старое покрытие. Чтобы избежать этого явления и уберечь автомаляра от риска несовместимости — существует изолятор несовместимых покрытий. Наносится он на потенциально опасный участок, а уже по нему можно смело наносить следующий слой системы. Особенно удобно использовать материалы такого рода, на неизвестных покрытиях. Допустим известно, что автомобиль был перекрашен, но неизвестно чем. В таких случаях, чтобы избежать риска, технология покраски автомобиля рекомендует пройтись слоем изолятора, а только потом уже начинать работать обычными слоями системы.
Нанесение грунта:
В принципе ничего сложного тут нет. Грунт наносится в 1–2 слоя. Точное время сушки каждого грунта в отдельности, смотрите на упаковке или в инструкции к продукту. Если участок ремонта кузова автомобиля маленький, то вполне возможно воспользоваться грунтом из баллончика.
Перед нанесением грунта:
- Тщательно обеспылить как ремонтируемую поверхность, так и собственную одежду.
- Если работа происходит с пластиком или выполняется ремонт бамперов, то необходимо обязательно пройтись антистатиком.
- Обезжирить поверхность (это правило нельзя забывать).
Шлифование грунта:
Очень схоже со шлифованием шпатлевки, только, разумеется, наждачная бумага используется более мелкая. Если работать по сухому, то перед покраской используется Р400. Если будете работать с водой, то Р800. В каких-то неудобных и труднодоступных местах рекомендуется использовать скотч-брайт.
Работать на сухую или с водой? По теории покраски автомобиля на сухую лучше, т.к. вода является источником коррозии. Да и некоторые грунты нельзя шлифовать с водой, о чем указывается в инструкции к грунту. Но с другой стороны при работе с водой нет пыли, да и сам процесс упрощается. Все же грунты не так гидроскопичны как шпатлевка. Поэтому однозначного ответа как лучше работать — нет. Но если решите работать на сухую, то использование противопыльной маски — обязательно.
Разводятся грунты тоже по разному, необходимо смотреть инструкцию к каждому отдельному продукту. Растворитель для грунта мастера обычно предпочитают самый обычный Р-647. Но нужно сказать, что и этот растворитель может друг от друга отличаться. Дело в том, что очень много подделок растворителя и если на такой нарваться, то качество работы резко ухудшится. Поэтому многие мастера используют растворитель одного завода производителя и стараются покупать его в одном и том же месте.
Цвет грунта тоже имеет значение. По идее автокраска должна полностью перекрывать грунт и никаких просветов быть не должно. Но в будущем, в местах сколов грунт схожий по тону с краской будет заметен намного меньше. Да и перекрыть его будет немного проще. Самый распространенный — это серый нейтральный цвет и подходит, как правило, под любой цвет краски. Но также при кузовном ремонте используются белый и черные цвета, а смешивая их можно получить более светлый или темный серый цвет. Разумеется, что смешиваемые грунты должны быть одной марки.
Средства защиты:
При грунтовании уже необходимо использовать маску с угольными фильтрами. Пары грунта очень опасны для здоровья. Кислотный грунт фирмы «Сиккенс» в свое время даже был снят с производства из-за сильного вреда для здоровья. Поэтому не забывайте о средствах защиты. Тем более большинство сменных фильтров сегодня можно свободно купить в любом магазине, где продаются автомобильные краски. Не экономьте на своем здоровье.