Светостойкость новых эмалей МЛ-1110 для автомобильной промышленности

Ярославским лакокрасочным заводом «Победа рабочих» выпущены новые автомобильные эмали МЛ-1110 различных расцветок. Эти эмали представляют собой суспензию пигментов в связующем, состоящем из смеси алкидных смол, меламино-формальдегидной смолы и добавок, улучшающих розлив. Они внедрены на ВАЗ для окраски кузовов легковых автомобилей «Жигули».

Испытания по расширенной программе комплексных покрытий (Пк), изготовленных по технологии ВАЗ из эмалей МЛ-1110 в сравнении с покрытиями из серийной эмали МЛ-12, показали, что по физико-механическим и защитным свойствам они не уступают серийным эмалям, а исходные декоративные свойства Пк из эмалей МЛ-1110 выше. Так, блеск покрытий из эмалей МЛ-1100 по фотоблескомеру ФБ-2 составляет не менее 60, а у покрытий из эмалей МЛ-12 — не менее 55.

Следует отметить, что к устойчивости декоративного вида Пк для автомобильной промышленности предъявляются повышенные требования, поэтому особый интерес представляло исследовать ее у Пк из новых эмалей МЛ-1100. Основным фактором, вызывающим изменение декоративных свойств Пк при эксплуатации в природных условиях, является солнечная радиация, главным образом ее ультрафиолетовая составляющая.

Нами изучалась светостойкость пленок под влиянием света различного спектрального состава. Были взяты эмали МЛ-1110 различных расцветок: белая, светло-серая, темно-зеленая, темно-вишневая и черная.

Источником света служила лампа ДРТ 1000, спектральный состав излучения которой регулировали с помощью фильтров БС-12, БС-4 и БС-5, последовательно отсекающих коротковолновое ультрафиолетовое излучение соответственно с 250, 290 и 310 нм. Интенсивность УФ излучения, измеренная ферриок-салатным актинометром по разработанной ранее методике, под фильтром БС-12 составляла 8,6 х 10^-2, под фильтром БС-4 6,2-10^-2 и под фильтром БС-5 3,9-10^-2 (кал/см²) х мин. Температура на уровне образцов по термометру с черной панелью составляла 50±3°С.

В процессе старения контролировали изменение блеска с помощью блескомера ФБ-2 и изменение цвета Пк на автоматическом фильтрофотометре RFC-3 фирмы Opton (ФРГ), регистрирующем малые цветовые различия ΔЕ в единицах Мак-Адама.

Для исходных Пк были определены оптические свойства по методике, описанной ранее [5].

Изменение блеска покрытий под действием света различного спектрального состава показано на рис. 1, из которого видно, что последовательное исключение коротковолнового УФ излучения приводит к снижению скорости потери блеска для Пк всех расцветок, кроме черной. У черного Пк при старении под действием коротковолнового УФ излучения в течение 600 ч наблюдается увеличение блеска до 33% от исходного (рис. 1 , а). Этот эффект можно объяснить пластифицирующим действием продуктов деструкции пленкообразующего на поверхностный слой пленки и повышением ее светостойкости вследствие избирательного инициирования процессов сшивания излучением с длинами волн ниже 290 нм). По этим же причинам у Пк темно-вишневой и темно-зеленой расцветок снижение блеска при старении под фильтром БС-12 меньше, чем под фильтром БС-4.

Рис. 1. Зависимость блеска (Б) покрытий эмалями МЛ-1110 различных расцветок (а—в — фильтры БС-12, БС-4 и БС-5 соответственно): 1 - черная; 2 - темно-вишневая; 3 - темно-зеленая; 4 - светло-серая; 5 - белая

Результаты определения ЛЕ и изменения цвета в баллах по ГОСТ 6992—68 после старения в течение 600 ч приведены в таблице.

Таким образом, установлено, что повышение нижней границы спектрального состава излучения под фильтром БС-5 до 310 нм приводит к заметному снижению скорости потери блеска и повышению устойчивости цвета. В спектре солнечного излучения наиболее активным в отношении процессов светового разрушения этих Пк является диапазон длин волн 290—310 нм. По суммарной дозе излучения, действующей на Пк под фильтром БС-4 в течение 600 ч в области 290—310 нм, и суммарной ультрафиолетовой солнечной радиации с длинами волн ниже 315 нм за год рассчитана ориентировочная продолжительность срока эксплуатации Пк в умеренном климате.

Ориентировочный срок службы покрытий МЛ-1110 до практически полной потери блеска ожидается не ниже 2,5 лет. Результаты испытаний Пк белой эмалью, изготовленных по технологии ВАЗ, в условиях умеренного климата показали, что в течение года блеск их не изменился, тогда как для МЛ-12 белой уменьшение блеска в этих условиях достигает 30%.

Как показали исследования оптических свойств Пк, результаты которых приведены на рис. 2 и 3, наибольшее количество энергии в УФ области спектра поглощают поверхностные слои Пк светлых расцветок, что определяет более быструю потерю блеска. Такое различие в энергетическом воздействии светового излучения обусловлено оптическими свойствами пигментов, а также их объемным содержанием. Определение усредненного объемного содержания смесей пигментов (ОКП) по плотности пленок эмалей и их лаковых основ показало, что оно примерно составляет для белых Пк 10%, светло-серых 7,8%, темно-зеленых 5,6%, темно-вишневых 2,5% и черных 2,5%.

Рис. 2. Зависимость поглощенной энергии А (в % от падающей) и диффузного отражения R от длины волны для покрытий МЛ-1110 различных расцветок: 1, 1' — черная; 2, 2' — темно-вишневая; 3, 3' — темно-зеленая; 4, 4' — светло-серая; 5, 5' — белая

Из анализа предельных толщин Пк различных расцветок (см. рис. 3), вытекает, что в соответствии с приведенными данными ОКП предельные толщины светлых эмалей значительно ниже, чем у темных.

Рис. 3. Зависимость предельных толщин покрытий при Т = 0,01 % от длины волны падающего излучения для эмалей МЛ-1110 различных расцветок (1-4 — см. рис. 1)

Исследование устойчивости блеска ПК белой и светло-серой расцветок, ОКП в которых было уменьшено вдвое путем разведения их основой эмали, показало, что уменьшение ОКП приводит к значительному повышению стойкости блеска,

Толщина укрывающего слоя, определяемая по шахматной доске, для Пк белой расцветки составляет 20—24 мкм, черной—17—20 мкм. Толщина однослойного покрытия, нанесенного при рабочей вязкости —25—30 мкм. Если белую эмаль развести вдвое основой, то толщина укрывающего слоя по шахматной доске составит 28—30 мкм. Следовательно, для повышения устойчивости блеска возможно снижение объемной концентрации пигментов для эмалей светлых расцветок до определенной величины— это не приведет к увеличению количества слоев в комплексных покрытиях.

Проведенные исследования показали высокую светостойкость покрытий эмалями МЛ-1110 различных расцветок, превосходящую эмали МЛ-12, а также возможность дальнейшего увеличения этого показателя путем снижения ОКП в светлых эмалях.