Lakierowanie tworzyw sztucznych jest tematem dość skomplikowanym, ponieważ w budowie samochodów wykorzystywane są różne rodzaje tworzyw sztucznych, które mają odmienne właściwości. Tym samym różny może być proces ich lakierowania.

Jak wyjaśnia Tomasz Tomczyk, dyrektor Pionu Szkoleń w firmie NOVOL, lakiery do tworzyw sztucznych to bardzo obszerny temat, który wykracza daleko poza branżę motoryzacyjną. W samym tylko samochodowym przemyśle lakierniczym możemy mówić o lakierowaniu tworzywa sztucznego w przypadku elementów zewnętrznych (takich jak zderzaki, spojlery, listwy, kołpaki, a w niektórych modelach nawet błotniki przednie) oraz wewnętrznych (np. deski rozdzielcze czy kierownice). Co istotne, w wielu przypadkach używanie do produkcji recyklatów nie pozwala na skuteczne barwienie w masie. Uzyskanie odpowiedniego efektu dekoracyjnego wymaga nałożenia powłoki lakierowej.

Podłoże, jakim jest tworzywo sztuczne najczęściej wymusza stosowanie w technologii lakierowania podkładów lub dodatków, które zwiększają przyczepność, lub plastyfikatorów umożliwiających dopasowanie elastyczności powłoki lakierowej do elastyczności podłoża z tworzywa sztucznego.

Tomasz Tomczyk Dyrektor Pionu Szkoleń, NOVOL

Zalety tworzyw sztucznych

Walka o zmniejszanie wagi współczesnych samochodów jest głównym czynnikiem, który wpływa na rosnące wykorzystanie tworzyw sztucznych przez producentów motoryzacyjnych. Każdy kilogram mniej to bowiem niższe spalanie i lepsze wyniki przyspieszenia. Co ważne, zastosowanie tworzyw sztucznych nie zmniejsza poziomu bezpieczeństwa samochodów.

Marek Lemiszewski, kierownik Działu Szkoleń w firmie Multichem, wymienia jeszcze kilka innych powodów, dla których producenci samochodów coraz chętniej sięgają po tworzywa sztuczne. Według niego spowodowane jest to po pierwsze, chęcią stworzenia lepszego zabezpieczenia antykorozyjnego. Karoserie ze stali bardzo podatnej na rdzę powoli odchodzą do lamusa a coraz większą powierzchnię samochodu zajmują elementy karoserii z tworzyw sztucznych. Po drugie, tworzywa sztuczne ułatwiają proces produkcji aut, a dodatkowo pozwalają obniżyć koszty produkcji. Elementy z tworzyw sztucznych można już stworzyć w konkretnych kolorach bez konieczności ich późniejszego lakierowania. Wreszcie łatwiejszy jest również proces recyklingu elementów z tworzyw po zakończeniu eksploatacji samochodu.

Stosowane lakiery

Mogłoby się wydawać, że wykorzystywanie różnych materiałów w konstruowaniu samochodów mocno utrudnia pracę lakiernikom, ponieważ są zmuszeni do używania różnych lakierów. Jak jednak wyjaśnia Marek Lemiszewski, lakiery dla różnorodnych podłoży – stosowane zarówno w lakierowaniu fabrycznym, jak i renowacyjnym w trakcie naprawy samochodu – są takie same. To niezwykle istotne, biorąc pod uwagę konieczność uzyskania jednolitego efektu kolorystycznego na całej karoserii.

– Obecnie najbardziej popularne są lakiery bazowe wodorozcieńczalne, które następnie są pokrywane lakierami bezbarwnymi – dodaje Marek Lemiszewski. – Konieczne jest jedynie zastosowanie właściwego podkładu /gruntu w celu uzyskania właściwej przyczepności lakieru.

Możliwość stosowania tych samych lakierów podkreśla także Tomasz Tomczyk: – Częstą praktyką w procesie lakierowania tworzyw sztucznych jest to, że używamy tych samych produktów co do lakierowania metalu. Modyfikujemy jedynie właściwości podkładów czy lakierów bezbarwnych specjalnymi dodatkami (środkami adhezyjnymi, plastyfikatorami). Bez nich po jakimś czasie mogą pojawić się błędy lakiernicze, np. łuszczenie się lub pękanie powłoki. Różnice w lakierach stosowanych do powierzchni z tworzywa często dotyczą efektów, które się w nich stosuje, np. specjalnych efektów strukturalnych, które zazwyczaj nie są stosowane na elementach z metalu.

Na dwie istotne korzyści z możliwości wykorzystywania tych samych lakierów zarówno do tworzyw, jak i do metalu zwraca uwagę Sebastian Bartczak, technical & training manager CEE w firmie PPG Automotive Refinish: – To daje olbrzymi komfort naszym klientom. Po pierwsze, korzystają oni z tych samych, znanych im już produktów codziennego użycia. Po drugie, dzięki temu zmniejszają się ich stoki magazynowe o kolejne produkty, których w serwisach lakierniczych zasadniczo używa się nieco mniej.

Niezwykle ważne przygotowanie powierzchni

Nie tylko używa się tych samych lakierów, ale także niemal cały proces lakierowania wygląda tak samo jak przy standardowym lakierowaniu powierzchni metalowych nadwozia. Największą różnicą, na którą zwraca uwagę Sebastian Bartczak, jest sam proces przygotowania powierzchni. To od niego to zależy jakość wykonania naprawy i efekt końcowy.

Tu należy podkreślić, że konieczne jest zidentyfikowanie danego tworzywa i dostosowanie prawidłowego rozwiązania przy zastosowaniu odpowiednich dodatków. Każdy oryginalnie wykonany element z tworzywa sztucznego zawiera informację, umieszczoną najczęściej na jego odwrocie. Dotyczy ona rodzaju tworzywa, z jakiego został wytworzony. – Ta informacja pozwala na dostosowanie odpowiedniego rozwiązania poprzez użycie dodatków adhezyjnych i uelastyczniających, które dają powłoce zwiększoną odporność elastyczną na pracę powierzchni podczas użytkowania pojazdu i jej odpowiednią przyczepność – dodaje Sebastian Bartczak.

Tomasz Tomczyk podkreśla natomiast konieczność przeprowadzenia tzw. aktywacji powierzchni. W przypadku lakierowania fabrycznego w produkcji seryjnej, żeby zapewnić właściwą przyczepność warstwy lakierowej do powierzchni takich elementów, jak np. zderzaki, konieczna jest właśnie wspomniana aktywacja powierzchni. Najczęściej jest to obróbka płomieniowa (aktywacja powierzchni następuje przez opalenie powierzchni palnikiem zasilanym propanem) bądź gruntowanie podkładami chemicznymi (najczęściej stosuje się chlorowane poliolefiny – szkodliwe dla środowiska w związku z dużą emisją substancji lotnych – LZO).

Istnieje oczywiście wiele innych metod aktywowania powierzchni tworzywa, które są stosowane fabrycznie. Należą do nich koronowanie, plazma niskociśnieniowa, plazma atmosferyczna czy fluorowanie. Jak tłumaczy Tomasz Tomczyk: – Podczas lakierowania, w szczególności nowych elementów z tworzywa w lakierni, używamy promotorów adhezji. Ich zadaniem jest zmniejszenie napięcia powierzchniowego na granicy tworzywo–podkład lub farba. Mają one doskonałe właściwości penetrujące i bez problemu zwilżają powierzchnię tworzywa, zapewniając znakomitą przyczepność.
Przygotowanie powierzchni różnorodnych tworzyw, których używa się do produkcji karoserii samochodowych, to także konieczność skutecznego ich oczyszczenia i odtłuszczenia. – Części z tworzyw sztucznych czy kompozytów ze względu na różne technologie przygotowania i lakierowania w procesie fabrycznym są produkowane w innych zakładach niż karoserie – mówi Marek Lemiszewski. I dodaje, że nie można lakierować tworzyw sztucznych metodą elektrostatyczną, stosowaną do elementów metalowych. Ładunki elektryczne na powierzchniach plastików potrafią bowiem zmieniać kolory baz metalicznych. – Lakierowanie elementów z tworzyw sztucznych odbywa się często metodą pneumatyczną, ręcznie i automatycznie – dodaje Marek Lemiszewski.

Niezbędne dodatki

Wprawdzie możliwe jest stosowanie tych samych lakierów na powierzchniach wykonanych z metalu i tworzywa sztucznego, a sam proces lakierowania również przebiega niemal identycznie, to różne właściwości tworzyw sprawiają, że producenci materiałów lakierniczych często opracowują specjalne technologie ich lakierowania. Wynika to np. z tego, że tworzywa sztuczne jako doskonałe izolatory, co oczywiste, są złymi przewodnikami prądu elektrycznego. Stąd na elementach z tworzywa gromadzą się ładunki elektrostatyczne (o czym można się czasami nieprzyjemnie przekonać podczas przeskoku iskry), które powodują ponadto przyciąganie zanieczyszczeń z otoczenia.

– Do odtłuszczania należy zatem obowiązkowo użyć zmywacza w wersji antystatycznej – przekonuje Tomasz Tomczyk. – Dobrym rozwiązaniem będzie np. Spectral Plast 815 – zapewni on mniej wtrąceń podczas lakierowania, doskonałe usunięcie środków antyadhezyjnych z powierzchni i mniejsze ryzyko wybuchu w strefie zagrożenia.

W kolejnym kroku w celu uzyskania dobrej przyczepności podkładu do tworzywa musimy osiągnąć napięcie powierzchniowe, które wynosi min. 44–56 mN/m. Dopiero zastosowanie w podkładzie lub lakierze specjalnych środków zwilżających lub dobór odpowiednich rozcieńczalników pozwala na zwiększenie napięcia powierzchniowego tworzywa do stopnia, który jest w stanie zapewnić właściwą przyczepność. W lakierni problem przyczepności najczęściej rozwiązuje się poprzez aplikowanie promotorów adhezji.

Kolejnym potencjalnym problemem, na który zwraca uwagę Tomasz Tomczyk, jest stosunkowo duża elastyczność elementów wykonanych z tworzywa sztucznego i konieczność dostosowania elastyczności powłoki do elastyczności podłoża. W tym celu stosuje się wspomniane już plastyfikatory. Są one substancjami, które zmniejszają oddziaływania międzycząsteczkowe i zwiększają ruchliwość łańcuchów polimerowych. Powodują one obniżenie twardości i wytrzymałości przy jednoczesnym zwiększeniu elastyczności.

Zastosowanie plastyfikatora zapobiega powstawaniu pęknięć oraz odprysków podkładu i lakieru na elastycznych, odkształcających się elementach. Plastyfikatora można używać także do uelastycznienia powłok lakierniczych na elementach metalowych, które są narażone na uderzenia kamieni (np. pas przedni, maska). Dla lakiernika kluczowym momentem jest montaż np. zderzaka, żeby odkształcenie mechaniczne i związane z nim naprężenie nie wywołało pęknięcia powłoki.

Również Marek Lemiszewski zauważa ten problem: – Tworzywa sztuczne nie korodują, ale dużym problemem jest uzyskanie elastyczności lakieru na takim podłożu, z czym nie spotykamy się w procesie lakierowania elementów metalowych. Dlatego niezbędne jest stosowanie właściwych dodatków – plastyfikatorów, które nadają lakierom odpowiednie właściwości plastyczne. Ma to istotne znaczenie, kiedy lakier na karoserii jest poddawany działaniu np. skrajnie różnych temperatur w lecie i zimie.