После аварии автовладелец надеется, что автомобиль возможно восстановить так, чтобы его внешний вид и прочность соответствовали первоначальной отделке. Тем не менее, все преимущества наружной отделки авто присущи первоначальной заводской комплектации…

После аварии автовладелец надеется (помимо прочего), что в мастерской смогут восстановить автомобиль таким образом, чтобы его внешний вид и прочность соответствовали первоначальной отделке восстановленных участков. Тем не менее, все преимущества наружной отделки автотранспортных средств присущи первоначальной заводской комплектации:
На корпус можно нанести методом погружения покрытие с электрофоретической грунтовкой, которая обеспечивает максимальное сопротивление коррозии;
Кузов нагревается до любой необходимой температуры, и отверждение производится до установки деталей, чувствительных к температуре;
Общее покрытие наносятся механическими разбрызгивателями, которыt надо лишь настроить на обработку небольшого количества различных форм;
При необходимости, летучие органические соединения удаляются эффективными системами вентиляции.

История
Организации, занимающиеся повторной отделкой автотранспорта, стремясь к быстрой сушке при условиях окружающей среды, еще долго продолжали использовать нитроцеллюлозные краски после того, как производители перешли на отделку горячей сушкой. После этого появились синтетические эмали [модифицированные алкидные отделки], а на некоторых рынках – термопластические акриловые краски. Все это было до внедрения двухкомпонентных полиуретановых систем в 1980х годах, которые обеспечили уровень жесткости и прочности, сравнимый с показателями оригинальных отделок горячей сушки.
Согласно европейским нормам, краски с высоким содержанием летучих органических соединений (то есть все нитроцеллюлозные отделки) можно использовать на законных основаниях только в особых проектах восстановления – если кто-нибудь пожелает поставлять необходимые небольшие партии. Сегодняшний рынок коммерческой повторной отделки главным образом сосредоточен на использовании двухкомпонентных полиуретановых систем, эффективность которых сравнима с высокотемпературными отделками горячей сушки. При этом также применяются однокомпонентные полиуретановые и акриловые покрытия.
Стандартная современная система краски включает в себя следующее:
- Травильная грунтовка, не содержащая хромат, для голого железа
- Полировочный состав грунтовки/наполнителя для вмятин и небольших дефектов (полиуретан или эпоксидная смола)
- Шпатлевка или наполнитель для шлифования песком (часто эпоксидная смола)
- Однотонная окраска или базовое покрытие
- Прозрачное верхнее покрытие (чаще всего акриловый уретан).
Далее рассматривается несколько последних и потенциальных разработок данного рынка. Некоторые концепции также применимы для заводской комплектации (которые рассматривались в одной из предыдущих статей данной серии). Однако, здесь главной темой являются концепции, используемые в области повторной отделки.

Повторное покрытие Sikkens Autoclear быстро высыхает, и его непрозрачность во влажном состоянии помогает работникам оценивать толщину пленки.

Рыночные факторы
В 2003 году различные государственные органы определили рынок покрытий для повторной отделки на уровне 600 – 700 миллионов литров, что соответствует примерно 4% производства краски в мире. Может показаться удивительным, что эта цифра практически аналогична объему производства автомобильных заводских покрытий. Однако термин «повторная отделка» включает в себя как покрытия, используемые для ремонта повреждений или обновления старых автомобилей, так и покрытия, используемые для обработки коммерческого и общественного транспорта и нанесения фирменной окраски.
Системы покрытий часто одни и те же, хотя можно использовать добавки для увеличения «времени работы» покрытий, используемых на больших поверхностях, а также для того, чтобы облегчить сохранение бездефектной отделки в тех случаях, когда слои накладываются друг на друга. Данные изменяются при включении ряда показателей давления, в том числе прогрессивного перехода к покрытиям с более высоким содержанием твердого вещества и изменению дизайна на такой, при котором детали легче заменить, чем отремонтировать. В 2005 году Фрост и Салливан отметили уменьшение в США объемов продаж покрытий для повторной отделки. Причиной этого стало использование покрытий с более высоким содержанием твердого вещества, более эффективных систем распыления, а также повышение срока службы заводских покрытий [вследствие чего сократилась когда-то общепринятая практика повторной обработки распылением всего автомобиля только из-за появления ржавчины и износа покрытия].
Также большое значение имеет увеличение количества транспортных средств в Китае и других развивающихся странах: количество автовладельцев в Китае практически удвоилось за период 2000-2006 гг. Повторное удвоение ожидается примерно к 2014 году. Помимо этого, производство транспортных средств в Китае также более чем удвоилось за более короткий период 2001-2005 гг. Главными участниками мирового рынка покрытий для повторной отделки являются компании Akzo Nobel, DuPont, BASF и PPG. Значительный вклад делают Sherwin-Williams, Kansai, Nippon Paint, Valspar, а также большое количество более мелких местных игроков.

Консолидация Рынка
Аналогично многим другим рынкам, процесс консолидации идет как среди поставщиков покрытий, так и среди конечных пользователей. При этом лишь некоторые, но более крупные мастерские могут вести большинство операций повторной отделки. К причинам этой консолидации относится необходимость подчиняться экологическим нормам, от которых могут пострадать небольшие предприятия, а также повышение эффективности, безопасности, чистоты и стандарта отделки, которых можно достичь при использовании крупных систем распыления/принудительной сушки; помимо этого, такие причины включают в себя растущее влияние страховых и лизинговых компаний, которые указывают место и способ ремонта транспортных средств, застрахованных ими или принадлежащих им. В ответ на это все больше независимых мастерских заменяется на мастерские, входящие в дилерские сети.
Интересной разработкой в данной области стало создание компанией Akzo Nobel подразделения Nobilas Claims & Fleet Solutions, коммерческого предприятия, учрежденного для охвата всего процесса по ремонту транспортного средства, включая обработку жалоб и счетов. Компания действует в Европе и Северной Америке, она обеспечивает надежное обслуживание страховщиков, компаний, занимающихся лизингом и арендой, а также владельцев автопарков. Вскоре после учреждения в 2003 году Nobilas приобрела Aon Motor Accident Management, подразделение страховой компании Aon со штаб-квартирой в Великобритании; она также тесно сотрудничает со страховой компанией AXA во Франции.
В этой обстановке более тесного сотрудничества и более долгих гарантий на срок службы автомобильных кузовов мировые автопроизводители в целом одобрят ряд поставщиков покрытий для повторной отделки. Таким образом, баланс еще больше смещается в пользу крупных международных поставщиков покрытий. Только на основании недавнего примера можно отметить заключение глобальных соглашений между Akzo Nobel и Hyundai, при этом бренды Akzo – Sikkens и Lesonal – стали единственными из повторных отделок, одобренных во всем мире.
В феврале этого года компания BASF объявила о том, что она выбрана поставщиком повторных отделок для Great Wall Motor. Возможно, компания не очень хорошо известна на Западе, но это крупнейший китайский экспортер автомобилей, ведущий продажи более чем в 100 стран, главным образом за пределами Европы и Северной Америки. Соответственно, некоторые более мелкие поставщики решили покинуть рынок автомобильных покрытий.
Самые последние изменения:
Rohm & Haas недавно полностью избавилась от направления по автомобильным покрытиям, продав свои североамериканские и азиатско-тихоокеанские подразделения Nippon Paint, а европейское – французской компании Mader Group.
В первой половине 2007 года компания Asian PPG Industries (совместное предприятие Asian Paints и PPG) приобрела основное подразделение ICI India по автомобильным повторным отделкам.

Законодательство
Законодательные нормы различных стран, ограничивающие использование растворителей в покрытиях для повторной отделки, значительно различаются. Для примера в таблице указываются данные для некоторых сравнимых слоев покрытий, которые указаны в нормах Американского Управления по охране окружающей среды, а также нормы, позднее введенные в действие в Европе.
Любое сравнение осложняется тем, что в США, даже в случае более строгих норм штата Калифорния, используется более узкое определение летучих органический соединений, чем в Европе; определенные растворители, содержащие ацетон, метилацетат и трет-бутил ацетат, считаются «освобожденными» растворителями. В Европе любой материал с точкой кипения ниже определенного уровня классифицируется как Летучее органическое соединение. Нормы штата Калифорния можно с легкостью адаптировать под другие штаты США, тем самым создав для поставщиков покрытий стандарт де факто, который необходимо соблюдать по всей стране.

• В США к различным систем применяются различные пределы; в Европе одинаковые пределы применяются к базовым покрытиям, прозрачным покрытиям и твердым отделкам (исключая особые отделки).

Последние законодательные нормы главным образом сосредоточены на использовании систем базовых/прозрачных покрытий, содержащих рабочие пигменты, когда лимит на содержание растворителя требует использования водных базовых покрытий. Некоторые производители предлагают полностью водные системы повторной отделки. Однако, в настоящий момент многие делают выбор в пользу системы верхнего слоя с водным базовым покрытием или с содержанием растворителя.
В Японии законодательная норма для процессов покраски не так строга, как в Европе. В стране 40000 мастерских, и в большинстве из них до сих пор не регулируются эмиссии летучих органических соединений. По оценкам в настоящий момент (июнь 2007 года) лишь 4% покрытий для повторной отделки, используемых в Японии, можно классифицировать как системы, содержащие больше количество твердого вещества, или водные системы. Все же в Японии существует несколько добровольных соглашений в отношении покрытий, и одна из самых долго используемых экологических маркировок. Японская Eco Mark была учреждена в 1989 году. В 2007 году система поглощающего металлического покрытия компании Bayer стала первой системой повторной отделки, получившей марку Eco Mark, главным образом благодаря низкому содержанию летучих органических соединений.

Водные Системы
Содержащие растворители отделки с высоким процентом твердого вещества с легкостью можно производить таким образом, чтобы они соответствовали как американскому, таки и европейскому законодательству в отношении содержания растворителей. Тем не менее, существуют сложности с базовым покрытием, для которого необходимо низкое содержание твердого вещества для того, чтобы слои пигментов могли упорядочиваться во время сушки. Следовательно, многие производители повторной отделки полностью перешли на водные базовые покрытия с тем, чтобы производить систему на одной краске, способную включить в себя как внешние отделки, так и однотонные краски и при этом соответствовать более строгим лимитам на эмиссии летучих органических соединений. Базовые покрытия не нужны при создании уровней жесткости и сопротивления, аналогичных прозрачным покрытиям, и они часто поставляются в виде однокомпонентных систем.
Многие компании продолжают поставлять прозрачные покрытия с содержанием растворителя, но поставщики полимеров заявляют, что водные двухкомпонентные прозрачные покрытия вполне могут соответствовать эффективности слоев с содержанием растворителя и превзойти в эффективности заводские MF-отделки горячей сушки в области сопротивления появлению царапин и воздействию окружающей среды. Однако, проблемой является создание сходной скорости сушки для систем с высоким содержанием твердого вещества.

Повторное покрытие Sikkens Autoclear быстро высыхает, и ее непрозрачность во влажном состоянии помогает работникам оценивать толщину пленки.

Тем не менее, некоторые поставщики сегодня предлагают полностью водные системы повторной отделки в добавление к смешанным системам на водной основе и с содержанием растворителя.
- В 2006 году японская компания Kansai Paint вывела на рынок водную систему повторной отделки, при этом поставляя все 50 своих цветов в новой системе. Утверждается 90-процентное снижение содержания растворителя.
- В мае 2007 года компания DaimlerChrysler Motor одобрила водную систему повторной отделки AWX компании Sherwin-Williams Automotive Finishes для использования в североамериканских центрах ремонта после аварий.
- Японская компания Toyota Motor подтвердила, что продукты для ремонта компании Akzo Nobel – базовое покрытие Sikkens Autowave и Autoclear WB – соответствуют техническим требованиям компании. У водного прозрачного покрытия Autoclear имеется дополнительное преимущество, которое состоит в том, что он выглядит белым при первом нанесении, что позволяет визуально удостовериться в равномерности нанесенного слоя.

Преимущества УФ-отделки
УФ-покрытия потенциально могут обладать значительными преимуществами на рынке повторной отделки. УФ-покрытия обеспечивают создание жестких и устойчивых отделок при чрезвычайно быстром отверждении. Также очень легко закрыть зоны, которые могут пострадать от воздействия УФ-излучения (хотя это, возможно, менее опасно, чем оставить машину на солнце). Различные компании исследовали возможности решения связанных с этим проблем. Главными проблемами являются достижение достаточной скорости отверждения в теневых участках, одновременно используя оборудование для отверждения, менее опасное для оператора, а также минимизация проблемы «подавления кислорода», обнаруженной в акрилатных системах, благодаря чему создается сравнительно мягкий и недоотвержденный слой над полностью отвержденным покрытием. Даже если этот мягкий слой достаточно тонок для того, чтобы не воздействовать на объемные свойства пленки, он снизит устойчивость поверхности перед мягким трением, что в свою очередь ослабит лоск и яркость.
Преимущества УФ-отверждения еще лучше проявляются для грунтовок/наполнителей, когда толстые пленочные составы отверждаются за 2-3 минуты при отсутствии отходов, появляющихся при смешении двухкомпонентных продуктов. Эти покрытия предлагаются несколькими компаниями, они отверждаются простым ручным оборудованием при ремонте небольших участков. УФ-наполнитель VP-126 Power-Fill компании BASF, первоначально разработанный для рынка повторной отделки, теперь предлагается и заводским поставщикам в качестве средства, обеспечивающего быстрого исправления мелких дефектов на сборочных линиях. Меньшее количество компаний предлагают прозрачные покрытия повторной УФ-отделки; в качестве примера можно указать бренд Glasurit компании BASF, а также компанию Spies Hecker, которая некторое время предлагала УФ грунтовку-шпатлевку и в 2007 году добавила в своей ассортимент прозрачное покрытие УФ-отверждения.
Существует ряд систем «двойного отверждения», в которых осуществляется частичное отверждение при отсутствии УФ-света посредством отдельного механизма отверждения, обычно это реакция с участием изоцианата. Однако таким образом ограничивается диапазон применимых химических веществ, и могут появиться сложности при обеспечении того, чтобы два механизма отверждения не понижали эффективность друг друга. Многообещающее решение этой проблемы было разработано Akzo Nobel при помощи использования соединения тиола и изоцианата. Для большинства покрытий эта реакция создает проблему, так как отверждение происходит очень медленно в отсутствие эффективного катализатора, но чрезвычайно быстро в присутствии аминового катализатора. Решение Akzo заключается в использовании photolatent (со скрытой светочувствительностью) третичного алкильного амина в качестве катализатора, создавая тем самым покрытие, которое сохраняется в течение нескольких часов после смешивания; отверждается медленно, но полностью в затененных участках, и тем, не менее, чрезвычайно быстро после активации катализатора при помощи воздействия УФ-лучей спектра А.1 Так как для затененных и открытых участков используется один и тот же механизм отверждения, два требования по отверждению не противоречат друг другу.
Первые испытания системы показали, что сопротивление против абразивного царапания, стандартных растворителей и ускоренного старения были аналогичны или превосходили показатели стандартных двухкомпонентных полиуретановых прозрачных покрытий для повторной отделки. Система была выведена на рынок в конце 2006 года под названием Sikkens Autoclear UV. Утверждалось, что период сушки составляет лишь шесть минут.

Последовательность
Уретановые акрилаты, отверждаемые УФ-облучением, с одной стороны можно рассматривать как двухкомпонентные полиуретаны, отверждаемые при помощи изоцианата, когда реакции отверждения просто осуществляются в другом порядке, что указывается в таблице.

Уретанакрилаты, которые обычно используются в покрытиях, отверждаемых облучением, обладают таким известным недостатком, как сравнительно высокая вязкость, которая частично становится результатом присутствия межмолекулярных водородных связей. Изоцианат-акрилат с аллофанатной структурой был разработан путем внедрения в молекулу гидроксиалкилакрилата и циклогексан-диизоцианата. Сообщается, что аллофанатная структура создает внутримолекулярные водородные связи, в результате чего молекулы становятся компактными, и вязкость ослабевает, а не межмолекулярные связи, усиливающие вязкость.
Данный материал (Laromer 9000 компании BASF) способен отверждаться, создавая покрытия со средними свойствами между акрилатом и изоцианатом. В виде соответствующего состава его можно внедрить в отверждаемые облучением, составы двухкомпонентных уретанов или системы двойного отверждения. Сообщается, что прозрачные покрытия УФ-отверждения/двойного отверждения могут создать устойчивость против царапин, значительно превосходящую аналогичные свойства двухкомпонентного полиуретанового прозрачного покрытия, обладая при этом аналогичными свойствами химической инертности.

Ускорение процесса сушки
Потребность в совмещении высокой эффективности с низкотемпературным отверждением привела к появлению ряда интересных разработок, не связанных с УФ-облучением. В частности, компания DuPont подала патентные заявки на минимум три различных подхода по решению этой проблемы. Система покрытия, которая, по утверждениям, особенно хорошо подходит для грунтовок, используемых для повторной отделки автомобилей [хотя ее можно использовать во многих других областях, в том числе в базовых покрытиях и прозрачных покрытих], основана на эпоксидной смоле, обладающей минимум одной функциональной группой ацетоацетата, акриловым, полиэфирным или иным реагирующим компонентом, имеющим две или более ацетоацетатных функциональных группы и [агрегированном или неагрегированном] полиамине в качестве средства создания поперечных связей.
К заявленным преимуществам этой системы относится способность производить покрытия с высоким содержанием твердого вещества, очень быстрая сушка при условиях окружающей среды или сушки с нагревом, а также хорошая устойчивость против растворителей и влаги. Также предлагается использовать систему покрытия из двухкомпонентного акрил-изоцианата, которая осуществляет процесс сушки в два этапа. В результате первоначального быстрого отверждения создается покрытие, достаточно жесткое для того, чтобы его можно было зачистить абразивом, покрыть сверху другим слоем или удалить из обеспыленной зоны применения. Но только гораздо более медленный процесс полного отверждения создает полностью закаленную поверхность, которую будет гораздо сложнее зачистить абразивом.
В системе используется гидрокси-акриловый полимер, обладающий также дополнительной аминной группой и поперечной связью с полиизоцианатом. Первоначально поперечные связи создаются главным образом между группами амина и изоцианата, что позволяет совместить сравнительно долгий срок хранения с быстрым первоначальным отверждением, а также увеличить период, в течение которого прозрачное покрытие можно зачищать абразивом и полировать для устранения мелких недостатков. Компания DuPont также заявила, что быструю сушку можно получить путем внедрения в состав сильно разветвленного акрилового полимера или, в качестве альтернативы, сильно разветвленного полиэфирного полиола, либо в базовые покрытия, обладающие слабыми поперечными связями, либо путем добавления полиизоцианата в прозрачные покрытия.
CAB (бутират ацетилцеллюлозы) представляет собой реологическую добавку, которая широко применяется в автомобильных покрытиях. Недавно сообщалось о проведении исследования, в ходе которого подробно изучались эффекты добавления CAB с различным MW (молекулярным весом) на различных уровнях. Исследовался состав полиэфир-акрилового базового покрытия, содержащего хлопья алюминия. Эксперименты с сушкой проводились при температуре 25°C. Проводился мониторинг комплексной вязкости в процессе испарения раствора из сравнительно тонкого образца (0.2 мм). Было отмечено, что САВ с самым высоким MW привел к самому быстрому испарению раствора и улучшенному упорядочиванию хлопьев металла. Сравнение с покрытием, не содержащим CAB, подтвердило, что упорядочивание хлопьев – это не просто свойство степени, с которой пленка сжимается во время сушки; в присутствии САВ создается пленка с более гладкой поверхностью и несколько увеличивается индекс изменения отражающей способности краски при повороте, от 16.5 до 20.7. [Однако, можно отметить, что эти испытания проводились на покрытиях на основе растворителей и содержащих малое количество твердого вещества, и эти покрытия не соответствуют нынешним лимитам для летучих органических соединений.]

Robodry 2K5 компании Symach обеспечивает очень быструю и дешевую сушку систем повторной отделки путем использования подвижных механизмов сушки ИК-излучением.

Гораздо более общее решение заключается в применении скоростной ИК-сушки для стандартного покрытия. Итальянская компания Symach утверждает, что ее Symach Process может высушить «все основные марки красок» в течение приблизительно шести минут. Для работы с различными формами деталей и корпуса разновидность этой технологии под названием «Easydry» использует два вертикальных и один горизонтальный ИК-радиатор, которые двигаются вдоль кабины для окрашивания распылением, определяя контуры автомобиля или детали и изменяя их положения для создания равномерного облучения, что похоже на саморегулирующиеся щеточные валики на мойке автомобилей.

Усиление устойчивости против царапин
Современные автомобили производятся с расчетом на более долгий срок службы, и владельцы ожидают, что отделка будет более долговечной. Одним из особенных аспектов этого является ожидание того, что покрытия будут выдерживать неоднократную очистку абразивными щетками, используемыми в автоматизированных мойках автомобилей, а также случайное слабое царапание. К сожалению, все время подтверждается тот факт, что ранжирование покрытий зависит от того, какой метод испытаний используется. К наиболее распространенным методам испытаниям относятся следующие:
- Amtec-Kistler: симулятор мойки автомобилей, который вращает щетку над поверхностью тестовой панели. Результаты зависят от того, какая используется щетка, наличия шлифовальных материалов или воды и др.
- Испытания нанесением «пятипальцевых царапин»: пять наконечников различного диаметра проводятся по тестовой панели. Нагрузку на каждый наконечник можно изменять. Это испытание используется главным образом для нанесения крупных царапин на покрытия, используемых для пластмасс; результаты также оцениваются субъективно.
- Испытания нанесением нано-царапин: вдоль панели проводится игла при постепенном увеличении нагрузки. Объективные данные можно получить для показателей сопротивления против наружных повреждений (ширина борозды) и нагрузки, при которой происходит хрупкое разрушение.
- Прибор для определения твердости царапанием при Табер-тесте: используется игла под воздействием нагрузки, и определятся наличие или ширина борозды. При необходимости нагрузку можно изменять, но, в отличие от испытания нанесением нано-царапин, она постоянна в каждом отдельном испытании.
Была обнаружена как минимум одна явная причина, почему следует ожидать слабую корреляцию, и ее, скорее всего, нельзя назвать особо неожиданной. Когда система из двух покрытий, высушенных УФ-облучением, наносится на пластмассу, обнаруживается, что жесткость базового покрытия оказывает значительное воздействие на устойчивость против царапин, измеренную индентором Эриксена, что значительно повлияло на покрытие, но не на абразивную устойчивость устойчивость согласно Taber, когда воздействию подвергся только верхний слой.
Щетки на мойке автомобилей оставляют очень тонкие царапины шириной лишь 1-2 мкм, и глаз человека их увидеть не может. Можно заметить лишь общее рассеяние света, которое производится некоторыми из этих царапин. Оптимальную устойчивость против царапин невозможно получить, повышая жесткость покрытия. Скорее это можно сделать путем увеличения устойчивости против трещин (точка, при которой покрытие более не демонстрирует пластическую деформацию и начинает раскалываться и ломаться). Экспериментальным и теоретическим способами было обнаружено, что лучшим способом достичь этого является сочетание высокой плотности поперечных связей с очень гибкими полимерными цепями.
Несколько компаний уже вывели на рынок прозрачные покрытия этого типа, как для заводской, так и для повторной отделки. Эти покрытия подвергаются медленному оплавлению после повреждения и восстанавливают большую часть визуального лоска. Аналогичная высокая плотность поперечных связей с цепями жестких полимеров позволяет создать покрытия, обладающие устойчивостью к появлению царапин достаточно высокого уровня, но они затем демонстрируют хрупкое разрушение. К тому же, эти покрытия слишком хрупки и не могут оказывать хорошее сопротивление другим формам стресса и повреждений. Считается, что одним из лучших способов получить структуру такого типа (в системах отверждения облучением) является использование отверждаемых УФ-облучением уретан-акрилатов с низкой температурой стеклования (Tg) и высокой степенью разветвления. Другие исследователи, следовавшие аналогичной цепочкой рассуждений, обнаружили, что фактический уровень Tg отвержденного покрытия не обязательно имеет большое значение, при том условии, что она выше температуры царапания. Однако, было обнаружено, что большое значение имеет ширина кривой Tg.
Использование DMTA (динамический механический термоанализ) позволяет измерить не только Tg, но и изменение коэффициента потери температуры, которую можно представить как кривую, на пике которой находится Tg. Четко определенный пик Tg указывает на наличие общих поперечных связей, и широкая кривая указывает на то, что происходит смешение коротких и длинных цепей между точками, соединенными поперечными связями.

Если на современных покрытиях для повторной отделки не будет царапин, то они могут продемонстрировать очень высокий уровень лоска.

В частности, системы на основе меламин формальдегида обладают неоднородными свойствами и широкой кривой Tg вследствие поперечных связей внутри меламиноформальдегидной смолы. Этот факт помогает объяснить их слабое сопротивление против царапин в сравнении с полиуретановыми или эпоксидными системами. На основе этих результатов экспериментаторы сделали вывод о том, что можно сравнить сопротивление против царапин у покрытий, содержащих жесткие наночастицы, путем оптимизации поперечных связей в прозрачных покрытиях. Самовосстановление покрытий можно ускорить слабым нагревом посредством (например) домашнего фена. Также было отмечено менее очевидное свойство, когда высокая влажность может ускорить оплавление. При этом влага впитывается поверхностью, действующей как одна из форм пластификаторов.
Те же исследователи отметили, что сопротивление против царапин у покрытий, отверждаемых облучением, во время испытаний слабо зависело от жесткости поверхности. Добавление силоксановой добавки, снижающей трение, усилило сопротивление против царапин. При этом сопротивление появлению наружных повреждений было усилено посредством добавления наночастиц кварца, обладающих свойствами акрилата. Однако эти результаты также показали, насколько сложным может стать создание «оптимального» прозрачного покрытия; наночастицы слабо влияют на сопротивление против царапин, а добавка, снижающая трение, слегка ослабила сопротивление появлению наружных повреждений. К тому же, результаты усиления первоначального УФ-отверждения термообработкой или выдерживанием зависели от добавления этих материалов.
Было проведено сравнение между линейными и разветвленными гидроксиакрилатными полимерами, отвержденными при помощи циклотримера циклогексан диизоцианата. Было четко показано, что внедренные акрилаты с жесткой и высокой основной цепью Tg, обладающие свойствами гидроксила на конце внедренных низких Tg цепей, обеспечило более высокий общий баланс свойств, чем случайные акрилаты.
Помимо повреждений в мойке автомобилей, транспортные средства подвергаются более значительному, но локализованному ущербу от автомобильных ключей, магазинных тележек, сумок и других крупных вещей. Оценка сил, действующих при ущербе такого рода, предполагает, что небольшое увеличение измеренного сопротивления против царапин практически не принесет результат. Все испытанные покрытия продемонстрировали хрупкое разрушение при нагрузках менее 10 Н. При этом крупные царапины могут появиться в результате действия сил на уровне до 30 Н. Чтобы покрытия обладали устойчивостью против такого рода ущерба, потребуется перейти на новый уровень технологий производства покрытий.

Самовосстановление покрытий
Большинство из технологий, которые придают покрытиям свойство самовосстановления после повреждений, более значительных, чем легкие царапины, основаны на внедрении вступающих в реакцию компонентов в микрокапсулах или микроволокнах, которые высвобождают свое содержимое при повреждении. Подобные технологии превосходно подходят для толстых защитных покрытий, но… сможем ли мы когда-нибудь представить, что их можно было бы внедрить в системы базовых/прозрачных покрытий, используемых в автомобильной отделке? Определенно не в качестве общего решения, так как волокна или капсулы можно было бы увидеть – если бы они не были частью самой отделки!
Однако существует альтернативный процесс направленного самовосстановления, который заключается во внедрении в покрытие обратимых поперечных связей. Группа исследователей под руководством профессора Фреда Вудла, работавшая в Университете штата Калифорния, (www.ucla.edu), изучили полимеры Дильса-Альдера (диеновые полимеры), которые разбиваются на мономеры при высокой температуре, но автоматически создают поперечные связи при охлаждении. Так как необходимо применить определенную критическую температуру – и в рабочих системах эта температура должна быть выше, чем температура, возникающая при любой ИК-волне – покрытия этого типа не являются самовосстанавливающимися в буквальном смысле слова. Однако они не содержат отдельных добавок, и поэтому значительный ущерб прозрачного покрытия можно устранить путем заполнения царапин специальной пастой и использования домашнего фена или кипящей воды.
Также существует и другой вопрос, заключающийся в появлении достаточного спроса, который бы оправдал коммерческое внедрение такой системы, если покрытия со значительной степенью самовосстановления уже доступны на рынке.

Таким образом, несмотря на ограничения, которые накладываются на покрытия повторной отделки ввиду необходимости отверждения при низких температурах и соответствия более жестким экологическим нормам, можно заметить, что современные технологии повторной отделки обладают эффективностью, как минимум сравнимой с первоначальной отделкой – а в некоторых случаях могут даже превзойти ее. Какие изменения произойдут дальше?

Сэнди Моррисон,
www.specialchem4coatings.com