Лакокрасочные материалы
Министерство образования и науки Р.Ф.
Новосибирский государственный технический университет
Кафедра материаловедение в машиностроении
Контрольная работа
по предмету: химические основы получения и эксплуатации автомобильных материалов
тема: лакокрасочные материалы
Выполнил:
Проверил:
Новосибирск 2013
Содержание
Введение 3
1. Условные
обозначения лакокрасочных
2. Маркировка лакокрасочных материалов 5
и области их применения 5
3. Основные
свойства лакокрасочных
4. Назначение лакокрасочных материалов 11
5. Грунтовки 13
6. Шпатлевки 15
7. Цвет в окраске автомобиля 19
8. Ремонтные смешанные схемы 21
Заключение 22
Список литературы 23
Введение
Лакокрасочными материалами называют композиции, способные обеспечить на металлах, дереве и других материалах формирование сплошных покрытий с заданным комплексом свойств (механическая прочность, сцепление с подложкой, стойкость к климатическим факторам, кислотам, солям и прочее).
Главной составной частью каждого лакокрасочного материала является пленкообразующее или связующее вещество, способное в результате отверждения образовывать прочную пленку, хорошо прилипающую к подложке (твердой поверхности).
Вторым важным компонентом
являются пигменты – вещества, придающие
покрытиям нужный цвет. Пигменты являются
обязательными составляющими
В подавляющем большинстве случаев в состав лакокрасочных материалов (ЛКМ) входят растворители, которые необходимы для снижения рабочей вязкости материала до необходимого уровня, обеспечивающего легкое и качественное его нанесение. Для удешевления материала, а также для придания ему определенных свойств используют также наполнители, как правило минеральные порошки.
Для повышения скорости высыхания
ЛКМ в их состав вводят сиккативы
(ускорители полимеризации). Кроме перечисленных
выше компонентов, являющихся основными,
в состав лакокрасочных материалов
могут входить некоторые другие
компоненты, улучшающие определенные
свойства, например повышающие вязкость,
препятствующие образованию воздушных
пузырьков на окрашенной поверхности.
1. Условные
обозначения лакокрасочных
ЛКМ можно условно разделить на шесть основных групп.
1. Лаки – это растворы пленкообразующего материала, которые после высыхания создают однородное прозрачное покрытие.
2. Краски – это суспензии пигментов и наполнителей в олифе или в водной дисперсии синтетических полимеров, дающие непрозрачное покрытие, как правило, без блеска.
3. Эмали – это суспензии наполнителей и пигментов в растворе полимеров (лаке), дают блестящее покрытие, как правило, более твердое, чем краска.
4. Грунты – это краски или эмали, обладающие высокой адгезионной прочностью. К грунтам лучше, чем к необработанной поверхности, прилипают ЛКМ. Декоративные свойства грунтов хуже, чем у красок и эмалей.
5. Шпатлевки – это густая, вязкая композиция, предназначенная для заполнения и сглаживания неровностей окрашиваемой поверхности.
6. Порошковые краски – сухая композиция из порошкообразных пленкообразующих веществ, пигментов и наполнителей, дающая после расплавления, а затем охлаждения непрозрачную твердую блестящую пленку.
2. Маркировка лакокрасочных материалов
и области их применения
Лакокрасочные материалы (эмаль, грунтовка, шпатлевка) маркируются пятью группами буквенно-цифровых знаков с учетом химического состава и области применения (табл. 1).
Таблица 1
Основные лакокрасочные
Обозна-чение |
Вид пленкообразующего |
Обозна-чение |
Вид пленкообразующего |
МА |
Масляные |
ХВ |
Перхлорвиниловые |
ПФ |
Пентафталевые |
МЛ |
Меламиноалкидные |
НЦ |
Нитроцеллюлозные |
АК |
Полиакриловые |
ГФ |
Глифталевые |
КЧ |
Каучуковые |
БТ |
Битумные |
СС |
Сополимерно-стирольные |
МС |
Масляно-стирольные |
УР |
Полиуретановые |
ВЛ |
Поливинилацетатные |
ХС |
Сополимерновинилхлоридные |
ЭТ |
Этрифталевые |
ФЛ |
Фенольные |
ПЭ |
Полиэфирные |
ЭП |
Эпоксидные |
МЧ |
Мочевиноформальдегидные |
АС |
Алкидно-акриловые |
КО |
Кремнеорганические |
КФ |
Канифольные |
Буквенное обозначение ЛКМ показывает, на основе какого пленкообразующего они изготовлены. По преимущественному назначению или области применения ЛКМ разделяют на следующие группы: 1) атмосферостойкие; 2) ограниченно атмосферостойкие; 3) консервационные; 4) водостойкие; 5) специальные; 6) маслобензостойкие; 7) химически стойкие; 8) термостойкие; 9) электроизоляционные; 0 – Грунтовки 00 – Шпатлевки.
Отнесение к одной из данных групп достаточно условно и означает лишь, что данный материал, безусловно, подходит для указанных целей. Однако многие из них могут применяться и для других целей, например атмосферостойкие материалы (1), как правило, подходят и для внутренних работ (2), а отдельные термостойкие (8) ЛКМ могут являться также электроизоляционными (9) и химически стойкими (7) одновременно.
Большинство лакокрасочных материалов имеет условное название в соответствии с ГОСТ 9825-73 “Материалы лакокрасочные. Классификация и обозначения”.
Например: "Эмаль ПФ-115 белая”. Первая группа знаков в условном названии обозначает вид лакокрасочного материала, в нашем случае "эмаль". Вторая группа знаков, состоящая из двух (иногда больше) прописных букв, указывает, на основе какого пленкообразующего изготовлен данный материал ("ПФ" – пентафталевый). В третьей группе знаков первая цифра (или две в случае шпатлевки) после дефиса означают преимущественное назначение материала, в частности "1" обозначает, что данная эмаль относится к атмосферостойким лакокрасочным материалам. Четвертая группа знаков обозначает порядковый номер, присвоенный данному материалу органами государственной регистрации. Она состоит из одной, двух или трех цифр и находится сразу после цифры (или двух нулей для шпатлевок), обозначающей преимущественное назначение материала, в нашем случае "15". Пятая группа в некоторых случаях – это цвет "белая", или другие особенности лакокрасочного материала. Тогда полное название краски "Эмаль ПФ-115 белая" прочтется как "Эмаль пентафталевая, атмосферостойкая №15 белая".
Кроме обязательных составляющих названия лакокрасочных материалов, в нем могут присутствовать в пятой группе знаков дополнительные буквы, характеризующие некоторые особенности данного материала. Например, в названии “Эмаль ПФ-1217 ВЭ” сокращение "ВЭ" означает, что данная эмаль содержит воду, эмульгированную в пленкообразователе, и все расшифровывается как "Эмаль пентафталевая атмосферостойкая №217 водоэмульгированная". В названиях материалов могут также встречаться следующие сокращения: “М” – образует матовые покрытия, “ПМ” – полуматовые, “ХС” – холодной сушки, “ГС” – горячей сушки, и т.д.
Дополнительная группа знаков (ВД) присутствует в обозначении вододисперсионных материалов. Она располагается перед знаками, обозначающими вид пленкообразующего, как правило, в следующих сочетаниях: “ВД-АК” (вододисперсионная полиакриловая), “ВД-КЧ” (вододисперсионная каучуковая).
Исключением из данной системы обозначений являются масляные краски. Во-первых, если масляная краска изготавливается с использованием одного пигмента, вместо вида лакокрасочного материала (Краска масляная) пишется название базового пигмента. Например, масляная краска, изготовленная на железном сурике и предназначенная для наружных работ, будет носить название “Сурик железный МА-15”.
Кроме того, четвертая группа в обозначении масляных красок говорит не о порядковом номере материала, а о виде олифы, на которой данная краска сделана. Так, цифра “1” означает, что краска изготовлена на натуральной олифе, цифра “2” указывает на то, что компонентом является олифа “Оксоль”. Соответственно, цифра “3” означает использование глифталевой, “4” – пентафталевой, а “5” – комбинированной олифы. Если в названии масляной краски первой цифрой является “0”, это означает, что перед вами густотертая краска, а не грунт, как в общем случае. Тогда название краски "Сурик железный МА-15" прочтется как "Сурик железный, масляный атмосферостойкий, приготовлен на комбинированной олифе".
Следует сказать, что в последние годы многие производители стали изготавливать лакокрасочные материалы под собственными торговыми марками, названия которых не соответствуют ГОСТ 9825-73.
3. Основные
свойства лакокрасочных
Лакокрасочные материалы обладают рядом свойств, которые позволяют использовать их в качестве декоративных и защитных покрытий, поэтому ГОСТами регламентируются наиболее важные из них.
Физические свойства:
Адгезия – способность покрытия прилипать и удерживаться на подложке. Определяется механическим разрушением соединения на границе "покрытие-подложка". Для этого используют метод решетчатых надрезов: на готовое лакокрасочное покрытие наносят "решетку" и визуально оценивают состояние покрытия по четырехбалльной системе. Выше адгезия – меньше балл.
Высыхание – это время или степень отверждения, определяется по способности покрытия в процессе отверждения удерживать на поверхности стеклянные шарики или бумагу после снятия нагрузки. Существует семь степеней высыхания. Для лакокрасочных материалов чаще всего определяется третья степень (практическое высыхание), когда после снятия нагрузки массой в 200 г бумага не прилипает к поверхности покрытия и не оставляет следа.
Дисперсность – это величина частиц в лакокрасочном материале. Чем они меньше, тем, естественно, лучше. Определяется с помощью прибора, так называемого гриндометра.
Прочность при ударе – это способность покрытия противостоять ударным нагрузкам. Определяется по максимальной высоте, при падении с которой груз массой в 1 кг не вызывает видимых механических повреждений лакокрасочного покрытия на металлической пластине. Условно выражается в сантиметрах.
Степень разбавления – это количество разбавителя, которое нужно ввести в краску для доведения ее до рабочей вязкости.
Условная вязкость – это
продолжительность истечения
Плотность – это отношение массы вещества к занимаемому им объему. Плотность может быть как меньше единицы (для лаков и растворителей), так и больше единицы (краски, эмали и грунты).
Морозостойкость – это способность материалов выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без нарушения своих свойств.
Цвет – цветовой фон, насыщенность и светлость. Цвет лакокрасочных материалов зависит от цвета пигментов, наполнителей и связующих. Цвет определяют как визуальным, так и инструментальным способом.
Блеск – это способность материала направленно отражать световой поток. Блеск лакокрасочного покрытия определяется фотоэлектрическим методом.
Светостойкость – это
способность материала сохранять
свой цвет под действием световых
лучей. В процессе эксплуатации
лакокрасочные материалы меняют
свой цвет под действием
Атмосферостойкость – это способность лакокрасочного покрытия сопротивляться разрушающему воздействию солнечных лучей, температурных колебаний, осадков и других атмосферных явлений. Атмосферостойкость определяется при помощи установок, моделирующих различные атмосферные явления, либо путем помещения образцов покрытий в атмосферные условия.
Механические свойства:
Прочность – это степень
сопротивления материала
Упругость – это способность
материала восстанавливать свою
форму или объем после
Пластичность – это свойство
материала изменять под нагрузкой
форму и размеры без
Твердость – характеризует степень отверждения покрытия и законченность процесса его формирования. Определяется вдавливанием твердого индикатора. Используя маятниковый прибор, определяют отношение времени затухания колебаний маятника, установленного на лакокрасочном покрытии, ко времени затухания колебаний того же маятника, установленного на пластине из фотографического стекла. Оценка основана на уменьшении амплитуды колебаний в зависимости от степени отверждения покрытия.
Истираемость – это способность материала сопротивляться уменьшению своей толщины и массы под действием трения.
Эластичность – способность материала испытывать значительные упругие деформации без разрушения.
Химические свойства:
Основные химические свойства
лакокрасочных материалов характеризуют
способность противостоять
4. Назначение лакокрасочных материалов
Лакокрасочные или покровные материалы предназначены для получения защитно-декоративной пленки, т. е. выполняют две функции – защитную и декоративную. При нанесении на окрашиваемую поверхность они образуют пленку, защищающую металлические изделия от коррозии, а деревянные – от гниения.
Наиболее просты по составу
лаки, которые представляют собой
растворы пленкообразующих веществ
в органических растворителях или
воде. После высыхания лаки
образуют твердую, прозрачную
и однородную пленку. Для придания
определенного цветового
Более сложный состав имеют краски. Как правило, это смесь пигментов с олифами, маслами или латексами. После высыхания краски образуют непрозрачную и однородную пленку.
Основу эмалей составляют синтетические пленкообразующие вещества. Получаемая покровная пленка однородна, непрозрачна, обладает высокой механической прочностью и может иметь различный глянец и фактуру. Следует заметить, что в технической документации красками чаще всего называют строительно-отделочные материалы, но поскольку принципиальной разницы между красками и эмалями нет, термин “краска” стал общеупотребительным.
В состав любой эмали обычно входят три-четыре компонента: растворимый и нерастворимый красящие пигменты, связующее вещество (основа), растворитель (или разбавитель) и разного рода присадки.
Нерастворимые пигменты-наполнители – это, в первую очередь, красящие вещества (чаще всего окислы различных металлов), обеспечивающие непрозрачность и определенный декоративный вид покрытия. Большое значение имеют также и размеры пигментных частиц: чем выше степень перетирания пигмента (меньше размеры частиц), тем выше укрывистость эмали, декоративные (оптические) свойства и механическая прочность.
В двухкомпонентных эмалях типа “металлик” или “перламутр” в качестве пигмента-наполнителя базового покрытия используют хлопья металла, частички слюды или оксидированную рыбью чешую.
Другой компонент эмали – основа, связующее вещество. Он удерживает пигментные частицы, сцепляя их, как друг с другом, так и с окрашиваемой подложкой. Как правило, связующие вещества готовятся из модифицированных (например меламиноформальдегидной смолы) полимеров и смол, в которые вводятся растительные масла (кокосовое, тунговое). Именно основа определяет характер сушки и тип эмали.
Основное, но не единственное назначение растворителя (разбавителя) – понизить вязкость связующего вещества. Зачастую растворитель (а это, как правило, продукт перегонки нефти) содержит вещества, оказывающие заметное влияние и на процесс сушки эмали, и на качество самого покрытия. Поэтому важно использовать в работе только те растворители, которые рекомендованы заводом-изготовителем эмали.
Как правило, еще на стадии производства в автомобильные эмали вводят различные присадки (добавки). Их назначение – улучшить физико-химические свойства композиции. В частности, присадки могут увеличить стойкость покровного слоя к агрессивным средам, предотвратить коробление или вспучивание пленки во время сушки.
5. Грунтовки
Для создания промежуточных слоев лакокрасочного покрытия (между подложкой и покровной эмалевой или лаковой пленкой) применяют грунтовки – смесь пигментов с жидкими пленкообразующими веществами. После высыхания грунтовки образуют однородные твердые непрозрачные покрытия, главная особенность которых – высокая адгезия (прилипание). Помимо хороших адгезионных способностей все грунтовки обладают и антикоррозионными свойствами.
Существуют пять основных типов грунтовок. Вариаций же их бесчисленное множество.
Грунтовки-модификаторы иногда еще называют реактивными красками. Они содержат вещества, способные восстанавливать тронутый ржавчиной металл подложки. Из-за высокой токсичности предпочтительно наносить их на обрабатываемую поверхность кистью. После высыхания они образуют прочную пленку, обладающую хорошими адгезионными и антикоррозионными свойствами.
Грунтовки противокоррозионные. В англоязычных странах их иногда называют праймер-кондиционерами (от английского primer–грунт). Они не только выполняют основные функции грунтовок, но и, взаимодействуя с металлом подложки, надежно защищают его от коррозии. Могут наноситься на ремонтируемую поверхность как кистью, так и распылением.
Если ремонтируемая
Чистый металл без механических дефектов может быть загрунтован и универсальными грунтовками, их называют праймер-силерами (primer-sealer). Они не только защищают металл от коррозии, но и обеспечивают хорошее прилегание покровного слоя. Нанесенные на тщательно отшлифованное старое покрытие универсальные грунтовки отлично изолируют его от нового красочного слоя, не допуская межслоевой миграции пигмента. В отличие от грунт-шпатлевок, универсальные грунтовки не заполняют царапин и трещин, поэтому наносятся на поверхность тонким слоем и, как правило, не шлифуются.
В переводе с английского силер (sealer) означает “защитное покрытие”. Иногда его называют наполнителем, защитной или промежуточной грунтовкой и используют только в сочетании с другими грунтами или наносят непосредственно на отшлифованное старое лакокрасочное покрытие или старый грунт. Промежуточные грунтовки не только улучшают прилегание нового красочного покрытия, но и выполняют еще три функции. Во-первых, изолируют старое покрытие от нового. Во-вторых, не дают растворителю (разбавителю) из нового красочного слоя просачиваться в старое покрытие и тем предотвращают разбухание и вспучивание последнего. Особенно это важно в местах, где на старом слое лакокрасочного покрытия остались царапины от шлифовальной бумаги. Наконец, в-третьих, промежуточные грунтовки обеспечивают равномерность нанесения краски на материалы, обладающие разной степенью пористости. Иногда промежуточные грунтовки делают цветонаполненными, что позволяет резко уменьшить расход покровного материала. Особая статья – это грунтовки для декоративных пластмассовых частей автомобилей.
6. Шпатлевки
К лакокрасочным материалам относятся и шпатлевки. Они представляют собой смесь пигментов и наполнителей с пленкообразующим веществом. По консистенции это, как правило, пасты, реже – вязкие жидкости. Предназначены шпатлевки для выравнивания ремонтируемых поверхностей. Они должны обладать малой усадкой, а после высыхания образовывать твердую поверхность и хорошо шлифоваться. Защитными свойствами они не обладают, и поэтому после обработки их нужно немедленно покрыть грунтом или основным покровным материалом.
Основу шпатлевок могут составлять нитроцеллюлозные лаки, а также эпоксидные или ненасыщенные полиэфирные смолы. Различают три основных типа шпатлевок.
Грубые или наполняющие. В их состав входят стекловолокна, металлические хлопья и другие армирующие наполнители. Предназначены для ремонта проржавевших частей кузова или элементов с ослабленной несущей функцией. Могут наноситься даже на незагрунтованные подложки.
Универсальные. Могут использоваться и как наполняющие, и как тонкие, отделочные шпатлевки. Предназначены для заделки небольших неровностей, глубоких царапин, а также сколов на поверхности старого покрытия. Обладают высокой пластичностью и хорошо шлифуются. Как правило, наносятся на загрунтованную поверхность или непосредственно на зашлифованный и обезжиренный старый красочный слой.
Тонкие. Обычно применяют при исправлении мелких дефектов поверхности, в частности, небольших царапин, оставшихся после шлифовки. Тонкие шпатлевки пластичны и хорошо шлифуются мелкими абразивами. К тонким шпатлевкам относят и однокомпонентные композиции для так называемого ремонта в последнюю минуту.
Сегодня на российском
рынке широко представлены лакокрасочные
материалы как отечественного, так
и зарубежного производства.
Из отечественных покровных
ремонтных материалов по-прежнему
имеется большой выбор
Большая ниша нашего рынка занята импортными лакокрасочными материалами. По-прежнему в основном это материалы из Словении: “Хелиос” (Helios) и “Мобихел” (Mobihel). Правда, не они сейчас главные на рынке: основная доля импортных лакокрасочных материалов поступает из таких стран, как Германия, США, Голландия и Финляндия. В основном это продукция фирм “Шпис Хеккер” (Spies Hecker), БАСФ (BASF), “Дюпон” (Du Pont), “Штандокс” (Standox), “Сиккенс” (Sikkens), а также наши старые знакомые “Садолин” (Sadolin) и “Тиккурила” (Tikkurila).
В последнее время отечественная промышленность освоила выпуск так называемых грунтовок-модификаторов или преобразователей ржавчины. Среди них такие, как ЭП-0199, ЭП-0259, “Унигрэм”, “Гремируст”, а также универсальные грунтовки ГФ-021 (серая), ГФ-0119, ГФ-0163. Некоторые из них практически не уступают лучшим зарубежным аналогам.
Лучшими декоративными свойствами (блеск, розлив) обладают импортные окрасочные двухкомпонентные материалы на акриловой и полиуретановой основе. Эти же эмали самые коррозиестойкие и прочные; они же и самые дорогие.
Время сушки акриловых и полиуретановых эмалей при температуре 50-60°С от 30 до 40 минут. Допускают они и “воздушную” сушку (при 20°С). В этом случае монтажная твердость достигается через 5-6 часов. Окончательно же эмаль затвердевает через двое суток.
Хорошими декоративными
Стоит отметить, что обе
эти группы окрасочных покрытий
обладают хорошими или отличными
антикоррозионными свойствами. К
недостаткам же можно отнести
высокие требования, предъявляемые
к оборудованию мастерской (необходима
окрасочная камера, потолочные фильтры,
обязательна хорошая подготовка
воздуха, подаваемого в
Алкидные эмали обладают хорошими декоративными свойствами (на уровне меламиноалкидных). Они недороги, быстро сохнут “на отлип” при комнатной температуре. Основной недостаток алкидных покрытий с точки зрения ремонтника – трудность исправления дефектов окраски до полного отвердения пленки. Для эмалей, высыхающих за счет окисления, этот период колеблется от нескольких суток до двух недель. Немного меньший срок требуется для полной просушки алкидных красок, модифицированных меламиноформальдегидной смолой. Однако для владельцев автомобилей гораздо важнее, что алкидные эмали не обладают достаточной коррозионной стойкостью и твердостью, что в конечном счете сказывается на сроке их службы.
Среди ремонтных эмалей
худшие показатели по декоративным
свойствам, прочности и коррозионной
стойкости имеют
Все вспомогательные лакокрасочные материалы (грунты, шпатлевки) подбираются непосредственно под свойства покровной эмали. Например, для отечественных меламиноалкидных эмалей типа МЛ-12, МЛ-197 хорошо подходят грунтовка ГФ-0163 и шпатлевка ПЭ-0089 (или тонкая шпатлевка ПЭ-0010).
Что касается импортных эмалей и лаков на акрилоуретановой основе, то к ним подбирают весь комплекс лакокрасочных материалов, строго следуя рекомендациям фирмы-изготовителя. Современная высококачественная окраска автомобилей – это технологический комплекс, где все элементы должны быть взаимоувязаны. Именно поэтому ведущие зарубежные производители предлагают полный набор сочетаемых по своим характеристикам ремонтных материалов.

- Лакокрасочные составы и покрытия
- Лакофарбові матеріали
- Ламарксизм
- Ландшафт как фактор здоровья
- Ландшафтная архитектура
- Ландшафтная экология. Предмет, цель и задачи
- Ландшафтное проектирование
- Лазерные принтеры
- Лазерные принтеры и дальномеры
- Лазерные принтеры. Назначение, устройство, основные технические характеристики. Классификация баз данных
- Лазерные технологии обработки материалов
- Лакокрасочная промышленность
- Лакокрасочная промышленность
- Лакокрасочные изделия