Инновационные разработки в области автомобильных ЛКМ

Для внедрения инноваций при разработке ЛКМ для такой сложной отрасли, как автомобилестроение, необходима совместная работа различных специалистов. В последние годы автомобильная и авиационная промышленность совместно проводят ряд исследований в области разработки лакокрасочных материалов и технологий. В результате таких работ, в частности, были созданы материалы для окраски бамперов, легковесных конструкций и термопластичных нанокомпозитов.

Описано использование измельченных частиц отходов каучука для производства ЛКМ, обеспечивающих получение автомобильных покрытий с оптическим и/или тактильным эффектом, матовых и имитирующих кожу покрытий. Такие ЛКМ можно наносить на внутренние приборные и дверные панели или использовать для защитных покрытий.

Разработаны материалы, содержащие диоксид кремния, которые наносят ультра тонким слоем. Образующееся нанопокрытие толщиной около 100 нм имеет хорошую адгезию к подложке и обладает водо- и кислотостойкостью, устойчивостью к действию УФ-излучения, легко моется водой.

Для получения автомобильных ЛКМ с высокой жизнеспособностью предлагают использовать водную дисперсию твердой эпоксидной смолы, не содержащую летучих органических соединений (ЛОС), отверждаемую модифицированным амином. Покрытие на основе такой смолы быстро отверждается, имеет высокий блеск, отличную стойкость к действию воды, влаги, моторного масла, тормозной жидкости, многих промышленных химикатов и устойчиво к выцветанию.

Различные экологические факторы, например кислотные дожди, разлагающиеся насекомые, пыльца растений вызывают повреждение автомобильных покрытий. Для защиты от таких воздействий в NASA Corrosion Technology Laboratory разработаны новые «умные» покрытия для защиты металлов от коррозии. Автомобильным компаниям предложены ЛКМ, содержащие микрокапсулы, ингибирующие процесс образования ржавчины. Химические вещества остаются в капсулах до начала коррозионного разрушения, что снижает экологическую нагрузку. Некоторые капсулы содержат вещества, изменяющие цвет пораженной области, это позволяет обнаружить начало коррозии.

Для получения прозрачных покрытий с высокой устойчивостью к царапанью в автомобильной промышленности применяют нанотехнологии. Было показано, что введение повышенного количества гидрофобных наночастиц диоксида кремния в полиуретановые и акрилмеламиновые автомобильные ЛКМ позволяет повысить прочность покрытии и изменить характер разрушения от излома от жесткого до пластичного.

В настоящее время специалисты, разрабатывающие цветовые тенденции в различных отраслях промышленности, оказывают влияние друг на друга. Хотя жизненный цикл автомобиля в 20 раз дольше, чем модных аксессуаров и в 10 раз короче, чем продолжительность жизни человека, факторы, влияющие на выбор цвета, и основные тенденции в этой области касаются всех отраслей промышленности. Но автомобильная промышленность является основным законодателем моды в области  цвета, материала и дизайна.

В марте 2010 г. на Geneva International Motor Show была отмечена тенденция использования синего «электрического» цвета. Как холодный цвет, синий проявляет успокаивающий эффект, он ассоциируется со свободой, силой и новыми начинаниями.

Основными оптически привлекательными синими покрытиями являются: Blue Earth (Nissan’s Leaf) – светло-синий переливающийся с игристым перламутровым эффектом, создающий впечатление плавающих в море устричных раковин, Blue Tuanake (Peugeot’s 5 By) – морской темно-синий с металлическим эффектом, Kawasemi Blue (Mitsubishi’s ASX) – синий металлик, Blue Boticelli (Citroen’s C3) – зеленовато-голубой, напоминающий картины Ботичелли.

Новые ярко-красные перламутровые покрытия и материалы типа «металлик» представили Alpha Romeo Giulietta, Seat Ibiza, Audi A1. Горчичные и землисто-коричневые тона с игристым эффектом можно увидеть на автофургонах Ford Fokus нового поколения, Audi R8 Spyder, Tata Indo Manza, Dacia Duster.

Популярными в промышленности становятся золотые и медные эффектные пигменты. Наибольшего внимания заслуживают Sunset Orange (Kia Sportage) - «металлик» с медным эффектом и Vibrant Copper и Electrum Gold (Volvo S60) с эффектом «металлик».
Ferrari удивила посетителей выставки ярким перламутровым яблочно-зеленым экспериментальным спортивным автомобилем Hykers. Изумительный лимонно-зеленый игристый «металлик» с высоким блеском был выбран для Chevrolet Spark.

Для отделки автомобилей Lancia, Dodge, Porsche используют черные матовые покрытия с сатиновым или шелковистым эффектом.

Предлагают большое количество белых перламутровых автомобильных покрытий. Белые автоэмали, как правило, используют для окраски роскошных и спортивных автомобилей.

Дефицит автомобилей, окрашенных в серебристые цвета, еще не означает отказа промышленности от покрытий, доминирующих более 10 лет, а только обозначает тенденцию к использованию более насыщенных и жизнерадостных цветов.

Для производства автомобильных ЛКМ давно используется краситель Indanthrone Blue, имеющий значительно более красный оттенок, чем голубой фталоцианиновый. При использовании α-модификации этого красителя в составе металлизированных ЛКМ красноватый оттенок не всегда заметен. Например, при взгляде на окрашенную поверхность под прямым углом красновато-голубой цвет приобретает зеленоватый оттенок, а под острым углом – оттенок становится значительно более красным.

В Sun Chemical Corporation разработан Palomar Delta Blue 60 – δ-модификация красителя Indanthrone Blue, которая имеет более красный оттенок и хорошо подходит для использования в составе ЛКМ. Новый продукт – долговечный прозрачный голубой пигмент с сильным красноватым оттенком, рекомендуется для получения автомобильных, индустриальных и других типов водно-дисперсионных и органорастворимых ЛКМ. Кроме того, использование Indanthrone Blue 60 позволяет снизить сырьевую себестоимость материалов.

В компании BASF Coatings разработано новое поколение катодных покрытий для защиты поверхности и предотвращения коррозии. CathoGuard 300 и CathoGuard 500 не содержат свинца, CathoGuard 800 и CathoGuard 900 не содержат олова и соответствуют требованиям экологического законодательства. Новые материалы предназначены для окраски приборных панелей автомобилей.

Хорошо известно, что стандарты качества внутренних покрытий пластиковых деталей сильно изменились с тех пор, как пластмассы стали использовать для изготовления деталей отделки кабины автомобиля. Самыми сложными для выполнения являются стандарты, принятые General Motors и Volkswagen. Так как на окрашенную пластиковую поверхность могут попадать самые различные химические вещества и пищевые продукты то для их защиты и обеспечения декоративных свойств необходимо использовать высококачественные полимеры. NeoRez R-4000 – новый полимер, который поможет разработчикам рецептур ЛКМ соответствовать строгим требованиям. NeoRez R-4000 может применяться для получения одно- и двухкомпонентных полиуретановых лаков и эмалей с различным блеском и эффектом «металлик».

В свете снижения количества вредных выбросов и потребления топлива особое значение при изготовлении деталей автомобилей приобретает использование легких конструкций, в частности из термопластичных полимеров. Свойства термопластичных материалов можно значительно улучшить за счет применения нанонаполнителей. Использование небольших количеств наноглин позволяет улучшить механические свойства пластиков.

Материалы со значительно лучшими свойствами можно получить при использовании углеродных нанотрубок (УНТ). Например, применение небольшого количества УНТ может улучшить электропроводность материала. При необходимости нанонаполнители комбинируют с традиционными наполнителями.

Изучена возможность использования разработанных материалов для производства крупных частей корпуса автомобиля и бамперов. В процессе работы были выполнены синтез и модификация УНТ, модификация наноглин и наполнение ими полиамида, разработаны смеси полиамида (РА) с полифениленоксидом (РРЕ). Разработанные материалы исследуют в компании Dailmler. Результаты предварительных испытаний показали, что сочетание УНТ с наноглинами значительно улучшает различные свойства материалов, чего не удалось добиться, работая со смесями РРЕ с РА, содержащими только традиционные наполнители.

Большим потенциалом обладают УНТ, полученные аэрозольным способом. Они улучшают проводящие свойства материала и упрощают процесс его переработки. При использовании небольшого количества УНТ получают материалы с аналогичными проводящими свойствами, что и у материалов, содержащих газовую сажу, но не обладающих столь высокой прочностью.

Специалистами компании BASF Coatings создан водно-дисперсионный материал Liqued Metall для основного слоя автомобильного покрытия с глубоким светящимся блеском. Автомобиль с таким покрытием выглядит, как будто он сделан из хрома, а не окрашен. В состав материала входят специальные эффектные пигменты, в частности цинковые хлопья или осажденный из паровой фазы алюминий. Материалы Liqued Metall экологически безопасны и соответствуют требованиям по адгезии и атмосферостойкости.

Кроме того, в BASF Coatings разработан лак iGloss для конвейерной окраски автомобилей, обеспечивающий получение сверкающих покрытий, устойчивых к царапанью и воздействию окружающей среды. Лак iGloss можно использовать в четырехслойной системе, тогда как другие лаки применяются в системе покрытий из пяти слоев.

Использование нанотехнологий позволило разработать нанокерамические «умные» покрытия для автомобильных стекол. Традиционно такие покрытия, устойчивые к выцветанию, контролирующие образования бликов и пропускание солнечного света, получают осаждением красителей или металлов на подложку из полиэтилентерефталата.

Новые лакокрасочные технологии позволяют получать «умные» покрытия с различными функциями, позволяющие повысить качество автомобильных стекол. Долговечность таких покрытий увеличивается в 25 раз, повышается отражение ИК-излучения, снижается отражение видимого света, что исключает образование бликов при отсутствии зеркального эффекта, характерного для металлизированных пленок, и на 13 0С снижается температура в кабине автомобиля.

Использование специальных покрытий для автомобильных подушек безопасности значительно влияние на их цену, качество и эффективность использования, а также на безопасность автомобиля. Подушки безопасности без покрытия изготавливают из тканого материала с низкой проницаемостью или из материала со специальной обработкой. Воздухопроницаемость тканей без покрытия является причиной избыточной утечки газа через ткань, что может быть потенциальной причиной обгорания лица Это снижает качество подушки безопасности. Но ткани с покрытием могут быть слишком толстыми при складывании, добавлять лишний вес автомобилю и разрушаться со временем. В настоящее время разработаны для подушек безопасности очень тонкие покрытия, снижающие воздухопроницаемость и обеспечивающие при необходимости их быстрое надувание.

Международный интерес к безопасности пассажиров способствует расширению использования подушек безопасности не только в автомобильной промышленности. Покрытия для автомобильных подушек безопасности совершенствуют в соответствии с мировыми тенденциями эффективного использования энергии, снижения стоимости и веса автомобилей, продолжая разработку новых покрытий для улучшения защитных свойств, стабильности при хранении, воздухопроницаемости и прочности подушек безопасности для защиты водителей и пассажиров.

По материалам журнала "ПРОМЫШЛЕННАЯ ОКРАСКА"