Technologia lakierowania oparta o klasyczne i wodorozcieńczalne produkty

Podział tworzyw sztucznych
Bardzo często na nowych samochodach mamy do czynienia z lakierowanymi elementami wykonanymi z tworzyw sztucznych. Zderzaki, obudowy lusterek, listwy ozdobne są polakierowane w kolorze samochodu. Klienci kupujący samochody z nielakierowanymi częściami z tworzyw sztucznych decydują się często na pomalowanie tych elementów w serwisach. Technologia lakierowania części z tworzyw sztucznych różni się zdecydowanie od naprawy renowacyjnej powłoki lakieru na samochodzie. Tworzywa sztuczne charakteryzują się inną strukturą powierzchni, na którą musimy nałożyć lakier i większą elastycznością. Części samochodowe są też wykonane z różnego rodzaju tworzyw sztucznych. Z punktu widzenia procesu produkcyjnego tworzywa sztuczne dzielimy na:
a.) termoutwardzalne,
b.) termoplastyczne.
Tworzywa lub polimery termoutwardzalne są tworzywami twardymi i odpornymi na wysoką temperaturę nawet do 180°C. Tworzywa termoplastyczne są elastyczne i mniej odporne na temperaturę. Stają się plastyczne już przy temperaturze 60-70°C. Bardzo ważną cechą termoplastycznych tworzyw jest możliwość ich ponownego zastosowania, dlatego są to tworzywa najczęściej stosowane do produkcji części samochodowych – patrz tabela 1.
Przy lakierowaniu części wykonanych z tworzyw sztucznych musimy uwzględnić następujące ich właściwości:
- elastyczność,
- polaryzację molekuł,
- elektrostatykę,
- porowatość.

Elastyczność – większość zastosowanych w motoryzacji tworzyw sztucznych jest elastyczna (termoplastyczna). Do procesu lakierowania używamy podkładów i lakierów chemoutwardzalnych. Są to lakiery mało elastyczne, dlatego przy lakierowaniu tworzyw sztucznych konieczne jest zastosowanie specjalnego środka poprawiającego elastyczność powłoki lakieru.
Polaryzacja – molekuły tworzyw sztucznych wykazują tendencję do polaryzacji. Powłoka lakierowa nakładana na tworzywa będzie przylegała dobrze pod warunkiem, że molekuły plastiku i lakieru będą się przyciągały. Czysty polipropylen czy polietylen, ze względu na niską polaryzację, jest w sensie lakierniczym trudno pokrywalny. Dodanie, co najmniej 30% elastomeru EPDM charakteryzującego się wysoką polaryzacją molekuł do tworzyw z grupy PP daje możliwość ich lakierowania.
Elektrostatyka – wszystkie tworzywa sztuczne są złymi przewodnikami prądu elektrycznego. Gromadzą one ładunki elektrostatyczne przyciągając przy tym cząsteczki kurzu z otoczenia. Nakładanie powłok lakierniczych musi być poprzedzone dokładnym przemyciem całej powierzchni specjalnym antystatycznym zmywaczem.
Porowatość – Technologia wytwarzania części z tworzyw sztucznych ma wpływ na chropowatość i porowatość powłoki tworzywa. Przykładowo przy produkcji części z laminatów poliestrowych stosuje się następujące metody:
- SMC dla dużych części, np. maski, ściany przednie, ściany tylne (autobusy) itp.,
- RTM dla małych serii,
- BMC dla małych części o skomplikowanych kształtach.
W efekcie zastosowania tych metod produkcji otrzymujemy tworzywo o bardzo porowatej powierzchni zawierającej często resztki środka ułatwiającego wyjęcie elementu z formy.
W technologii produkcji tworzyw na bazie polimeryzacji w metodzie RIM mamy też do czynienia ze środkami ułatwiającymi wyjęcie elementu z formy, ale jest on łatwo usuwalny, ponieważ tworzywa wytwarzane tą metodą mają gładką powierzchnie.
Zastosowanie innej metody R-RIM daje elementy pokryte termoutwardzalną powłoką wypełnioną pianką PUR wzmocnioną stalą. Powierzchnia takiego tworzywa jest porowata, zatrzymuje ona również dużo dodatków ułatwiających wyjęcie elementu z formy i rozlewność tworzywa.
Znając te właściwości tworzyw sztucznych możemy lakierować tworzywa, ale przy zastosowaniu odpowiedniej technologii lakierowania.
Wybierając materiały do lakierowania tworzyw sztucznych powinniśmy uwzględnić dyrektywę UE dotyczącą lakierowania renowacyjnego:
- pełen system rozpuszczalnikowy (niespełniający norm UE),
- mieszany system rozpuszczalnikowy i wodorozcieńczalny,
- pełny system wodorozcieńczalny.

Lakierowanie tworzyw sztucznych
Technologia lakierowania materiałami konwencjonalnymi – rozpuszczalnikowymi.
Pierwszą czynnością, jaką musi wykonać lakiernik przed przystąpieniem do lakierowania jest rozpoznanie podłoża, tj. rodzaju tworzywa, z jakiego wykonano element. Jest to konieczne, ponieważ w przypadku elementu niegruntowanego przez producenta, pozwoli na wybranie odpowiedniego podkładu zapewniającego dobrą przyczepność powłoki do podłoża.
Na każdej części z tworzywa sztucznego umieszczany jest symbol określający rodzaj tworzywa, z jakiego jest ona wykonana (patrz zdjęcie).

Z lakierniczego punktu widzenia tworzywa s ztuczne możemy podzielić na:
- laminaty poliestrowe,
- tworzywa elastyczne i twarde,
- tworzywa miękkie

Laminaty poliestrowe (tworzywo twarde)
Ponieważ głównym składnikiem laminatu jest żywica poliestrowa to przy lakierowaniu tych tworzyw nie ma konieczności stosowania specjalnych podkładów zapewniających dobrą przyczepność powłoki lakierowej do podłoża i środków poprawiających elastyczność powłoki.

Typy tworzyw sztucznych i ich zastosowanie przy produkcji części samochodowych.

Proces lakierowania:
- odtłuszczanie z użyciem antystatycznego zmywacza (Antistatic Degreaser),
- matowanie papierem ściernym o gradacji P280 lub P320 na sucho lub włókniną Scotch Brite Typ A,
- nakładanie 2-3 warstw podkładu wypełniającego (Autosurfacer940). Podkład ten ma zapewnić dobrą przyczepność do podłoża i wyrównać ewentualne, minimalne ubytki w powłoce tworzywa. Może być stosowany w metodzie “mokro na mokro” lub w metodzie ze szlifowaniem.
Metoda “mokro na mokro” to system lakierowania z małym wypełnieniem i może być stosowany przy gładkiej (równej) powłoce laminatu. Jeżeli ją stosujemy, to nie ma konieczności dodawania do podkładu środka zmiękczającego. Wystarczy zmieszać podkład, np. Autosurfacer 940 z utwardzaczem Autosurfacer 940 Hardener i rozpuszczalnikiem Thinner 1.2.3., Fast lub Slow w proporcjach 100:50:30-50 i nałożyć dwie pojedyncze warstwy z czasem odparowania 8-10 min. między warstwami. Ponieważ pracujemy w systemie “mokro na mokro”, nie należy suszyć warstwy podkładu. Po okresie odparowania rozpuszczalnikó (około 15-20 minut) możemy nakładać lakiery nawierzchniowe. Przy tej metodzie uzyskujemy grubość powłoki około 50-60 µm.
Jeżeli powłoka laminatu nie jest gładka, w celu wyrównania powierzchni musimy zastosować podkłady wypełniające w systemie ze szlifowaniem, tzw.” na sucho”.
Przy tej metodzie konieczne jest dodanie do podkładu środka zmiękczającego powłokę, np. Autosurfacer Flex, według proporcji zalecanych przez producenta i nałożenie 2-3 pojedynczych powłok z 5-10 minutowym czasem odparowania między warstwami. Następnie warstwę podkładu suszymy i matujemy papierami ściernymi o gradacji P400-500 na sucho lub p800-P1000 na mokro. Grubość powłoki podkładu przy zastosowaniu metody ze szlifowaniem to 160-180µm. Po tych operacjach możemy nakładać lakiery nawierzchniowe.

Lakierowanie laminatów poliestrowych – nakładanie lakierów nawierzchniowych rozpuszczalnikowych. Lakierowanie w systemie jednowarstwowym (Autocryl Plus).
W systemie lakierowania jednowarstwowego po przygotowaniu podłoża według wcześniej opisanych metod nakładamy lakier nawierzchniowy (Autocryl Plus) w 2 pojedynczych i pełnych warstwach z 3-5 minutowym okresem odparowania między warstwami. Lakier nawierzchniowy suszymy 15-35 minut w 60°C lub 6-10 godzin w 20°C w zależności od użytych utwardzaczy i dodatków. Przy lakierowaniu laminatów poliestrowych do lakierów nawierzchniowych jednowarstwowych też nie ma konieczności dodawania środków zmiękczających lakier.

Lakierowanie laminatów poliestrowych – nakładanie lakierów nawierzchniowych rozpuszczalnikowych. Lakierowanie w systemie wielowarstwowym – dwu, trój i czterowarstwowym (Autobase Plus).
W systemie lakierowania wielowarstwowego, po przygotowaniu podłoża, według wcześniej opisanych metod, nakładamy lakier nawierzchniowy (Autobase Plus, kolor) w dwu lub więcej warstwach w zależności od systemu z 3-5 minutowym okresem odparowania między warstwami. Następnie na lakier bazowy po 15 minutowym odparowaniu rozpuszczalników nakładamy lakier nawierzchniowy bezbarwny, np. Autoclear Plus w 2 pojedynczych warstwach. Lakier bezbarwny suszymy 15-35 minut w 60°C lub 6-8 godzin w 20°C w zależności od użytych utwardzaczy i dodatków. Przy lakierowaniu laminatów poliestrowych do lakierów nawierzchniowych, wielowarstwowych bazowych i lakierów bezbarwnych też nie ma konieczności dodawania środków zmiękczających lakier.

Lakierowanie tworzyw sztucznych
Lakierowanie części z tworzyw sztucznych (nie laminatów poliestrowych) – tworzywa miękkie, elastyczne i twarde – technologia lakierowania materiałami konwencjonalnymi, rozpuszczalnikowymi.
W przypadku lakierowania części wykonanych z innego tworzywa niż laminat poliestrowy lakiernik powinien zidentyfikować rodzaj tworzywa, jakiego użyto do produkcji części samochodowej oraz czy ono jest miękkie, elastyczne, czy twarde. Pozwoli to zdecydować o prawidłowej technologii lakierowania.

Typy tworzyw sztucznych i ich zastosowanie przy produkcji części samochodowych
Po rozpoznaniu podłoża możemy wybrać odpowiednie materiały lakiernicze i przystąpić do lakierowania.

Części wykonane z tworzyw miękkich, twardych i elastycznych:
- odtłuszczamy z użyciem antystatycznego zmywacza (Antistatic Degreaser),
- matujemy papierem ściernym o gradacji P280 lub P320 na sucho lub włókniną Scotch Brite Typ A.
Ponowne odtłuszczamy antystatycznym zmywaczem.
Aplikujemy podkład zapewniający dobrą przyczepność powłoki do podłoża (2K Plastik Primer) w 2 pojedynczych warstwach z 5-10 minutowym czasem odparowania między warstwami. Podkład ten jest produktem do stosowania w systemie pracy “mokro na mokro”. Do tego podkładu nie dodajemy środków zwiększających elastyczność produktu.
Następnie w razie konieczności nakładamy podkład wypełniający (Autosurfacer 940), w systemie “mokro na mokro” albo ze szlifowaniem. Do tego podkładu musimy dodać środek zmiękczający powłokę w ilościach zalecanych przez producenta.
Podkład ten aplikujemy w 2-3 warstwach i po okresie odparowania 15-20 minut (metoda mokro na mokro) lub suszenia (na sucho) 30 minut w 60°C możemy przystąpić do dalszych operacji lakierniczych. W metodzie ze szlifowaniem matujemy powłokę podkładu papierem ściernym P400-P500.
Po odparowaniu rozpuszczalników (metoda mokro na mokro) lub wysuszeniu i zmatowaniu powłoki podkładu możemy nakładać lakier nawierzchniowy.

Lakier nawierzchniowy jednowarstwowy rozpuszczalnikowy.
Nakładamy go w 2 warstwach pozostawiają czas na odparowanie powłoki około 5-10 minut.
Przy lakierowaniu tworzyw twardych i elastycznych w systemie jednowarstwowym do lakieru nawierzchniowego musimy dodać środek zmiękczający lakier (Elast.-o-Actif). Ilość dodanego zmiękczacza uzależniona jest od twardości tworzywa.
Lakierowanie nawierzchniowe w systemie rozpuszczalnikowym wielowarstwowym – dwu-, trój- i czterowarstwowym.
W systemie lakierowania wielowarstwowego na tworzywa twarde i elastyczne nakładamy lakier nawierzchniowy (Autobase Plus, kolor) w 2 lub więcej warstwach w zależności od systemu z 3-5 minutowym okresem odparowania między warstwami. Do lakierów bazowych nie dodajemy zmiękczacza. Następnie na lakier bazowy po 15 minutowym odparowaniu rozpuszczalników nakładamy lakier nawierzchniowy bezbarwny np. Autoclear Plus w 2 pojedynczych warstwach. Do lakieru bezbarwnego musimy dodać środek zmiękczający powłokę lakieru. Mieszamy go w takiej samej proporcji jak lakier akrylowy jednowarstwowy. Lakier bezbarwny suszymy 15-35 minut w 60°C lub 6-8 godzin w 20°C w zależności od użytych utwardzaczy i dodatków.

Lakierowanie w systemie wielowarstwowym – dwu-, trój- i czterowarstwowym wodorozcieńczalnym – (Autowave)
Zgodnie z najnowszymi trendami do lakierowania przemysłowego i renowacyjnego używane są lakiery wodorozcieńczalne. Części wykonane z tworzyw sztucznych też mogą być lakierowane produktami wodorozcieńczalnymi. Technologia lakierowania ”wodą“ jest bardzo podobna do technologii lakierowania konwencjonalnego. Lakierując tym systemem możemy wybrać dwa warianty: pełen pakiet produktów wodorozcieńczalnych lub mieszany (podkłady wypełniające rozpuszczalnikowe klasy HS, lakier bazowy wodorozcieńczalny i lakier bezbarwny rozpuszczalnikowy klasy HS).

Lakierowanie w systemie mieszanym:
- Laminaty poliestrowe
Przygotowanie podłoża wykonujemy w identyczny sposób jak przy metodzie rozpuszczalnikowej zwracając uwagę, aby nakładany podkład wypełniający był produktem klasy HS. Tak przygotowane podłoże zmywamy wodnym zmywaczem i nakładamy wodorozcieńczalny lakier bazowy (kolor) w 2 warstwach.
Przy lakierowaniu bazowym konieczne jest zastosowanie czasu odparowania między powłokami. Czas odparowania to czas potrzebny do pełnego zmatowienia powłoki. Jest on zależny od przepływu powietrza i temperatury otoczenia. Po wyschnięciu lakieru bazowego nakładamy lakier bezbarwny klasy HS w półtorej warstwie.
Przy tej metodzie i tym tworzywie nie używamy środka zmiękczającego lakier.

Części wykonane z tworzyw miękkich, twardych i elastycznych.
Przygotowujemy podłoże i nakładamy podkład na tworzywa i podkład wypełniający. Tak przygotowane podłoże zmywamy zmywaczem wodnym i nakładamy lakier bazowy wodorozcieńczalny (kolor) w 2 warstwach.
Przy lakierowaniu bazowym konieczne jest zastosowanie czasu odparowania między powłokami. Czas odparowania to czas potrzebny do pełnego zmatowienia powłoki. Jest on zależny od przepływu powietrza i temperatury otoczenia. Po wyschnięciu lakieru bazowego nakładamy lakier bezbarwny klasy HS w półtorej warstwie.
Przy lakierowaniu tych tworzyw do podkładów wypełniających i lakieru bezbarwnego trzeba dodać środki zmiękczające lakier, do lakieru bazowego wodnego nie dodajemy zmiękczaczy.

Lakierowanie tworzyw sztucznych pełnym pakietem wodorozcieńczalnym.
- Laminaty poliestrowe
W tym systemie po odtłuszczeniu i zmatowaniu laminatu jako pierwszą warstwę nakładamy wodorozcieńczalny podkład wypełniający (filer) w 3 pełnych warstwach. Po okresie suszenia około 35 minut w 60°C warstwę podkładu matujemy papierem P400-P500 na sucho albo P800-P1000 na mokro. Zmywamy powłokę używając zmywacza wodnego i możemy nakładać lakier bazowy wodorozcieńczalny.
Po wysuszeniu powłoki bazowej nakładamy lakier bezbarwny wodorozcieńczalny. Mieszamy go z utwardzaczem i rozpuszczalnikami, a następnie aplikujemy w dwóch pełnych warstwach.Czas schnięcia produktu to okres 35 minut w 60°C lub 5 godzin w 20°C.
W tej metodzie tylko do podkładu wypełniającego musimy dodać środek zmiękczający powłokę.

Wiesław Szewczyk
Akzo Nobel Car Refinishes Polska

Wyjaśnienie użytych w tekście skrótów:
SMC – (Sheet Moulding Compound) – metoda w której termoutwardzalny poliester, epoksyd lub tworzywo akrylowe jest ręcznie wzmacniane włóknem szklanym (układ kanapki) i po wstępnym utwardzeniu jest ostatecznie kształtowane w formie.
RTM – (Resin Transfer Moulding) – metoda, w której mata z włókna szklanego jest wstępnie umieszczana w formie do której następnie wprowadzane jest tworzywo termoutwardzalne.
BMC – (Bulk Moulding Compound) – metoda, w której zarówno włókno szklane jak i tworzywo jest jednocześnie wprowadzane do formy.
Metody produkcji elementów z tworzyw na bazie polimeryzacji:
RIM – (Reaction Injection Moulding) – metoda, w której mieszanina monomerów wprowadzana jest do formy w której zachodzi polimeryzacja.
R-RIM – (Reinforced Reaction Injection Moulding) – metoda podobna do RIM. W formie znajduje się przed wprowadzeniem mieszaniny monomerów część stalowa lub wykonana z laminatów spełniająca funkcję dodatkowego wzmocnienia.