Повторная отделка автомобилей. Часть 1-ая. Преимущества УФ-отделки.


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, которых 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 сушки. 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, главным образом используемые в области повторной отделки.

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

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 / силовой 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 будущих 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.

Категория

Лимит

в США,

 1998 г.

Лимиты

в Европе

Калифорния,

2009 г.
Протравная грунтовка780780660

Шпатлевка

для грунтовки
550540250
Верхние слои*600-630420

250 (прозр.)

420 (цветн.)
Особые отделки680840680
* В США к различным систем применяются различные лимиты; в Европе одинаковые лимиты 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 40 000 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. 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. Многообещающим решением этой проблемы было разработано Akzo Nobel при помощи использования соединения тиола и изоцианата. Для большинства покрытий эта реакция создает проблему того, что отверждение происходит очень медленно в отсутствие эффективного катализатора, но чрезвычайно быстро в присутствии аминового катализатора. Решение Akzo заключается в использовании фотолатентного 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. 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.

Двухкомпонентный акриловый уретанОднокомпонентный полиуретан, отверждаемый УФ-облучением
1. Осуществление полимеризации акрилата при высокой температуре (совместная полимеризация гидроксиакрилатов с другими материалами в реакторе)1. Осуществление полимеризации изоцианата при высокой температуре  (проведение реакции между гидроксиакрилатами и многофункциональными изоцианатами)
2. Осуществление полимеризации изоцианата при высокой температуре или условиях окружающей среды (добавление многофункционального изоцианата к гидроксиакрилатным полимерам) 2. Осуществление полимеризации акрилата УФ-облучением (уретанакрилаты плюс другие акрилаты)


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 межмолекулярные 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 поперечные связи между свойствами акрилата и, независимо, свойствами изоцианата. В виде соответствующей состава его можно внедрить в отверждение облучением, составы двухкомпонентных уретанов или 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.


Сэнди Моррисон, Член Технической Экспертной Группы SpecialChem