Uregulowania unijne wymagają, aby producenci samochodów używali trwałych materiałów utworzonych w oparciu o zrównoważone procesy. Przepisy nałożone odnośnie redukcji emisji rozpuszczalników organicznych, ogólnej redukcji CO₂ oraz obniżenia zużycia paliwa, zmotywowały przemysł lakierniczy do opracowania nowych, ekologicznych lakierów.
Rozwiązaniami takimi są lakiery o wysokiej zawartości części stałych lub lakiery wodorozcieńczalne czy też systemy skonsolidowane, takie jak systemy bezpodkładowe czy systemy aplikacji mokro-na-mokro (2 warstwy) lub nawet mokro-na-mokro-na-mokro (3 warstwy). W celu zredukowania całkowitej wagi karoserii samochodowej producenci samochodów wykorzystują coraz lżejsze materiały, w tym aluminium. Elementy tego typu wymagają odpowiednich procesów oraz materiałów wykorzystywanych w warsztacie lakierniczym. Jeśli chodzi o podłoża polimerowe, konieczne jest obniżenie temperatury w kabinie podczas suszenia.

Wyzwania technologiczne
Elementy wykonane z lekkiego materiału pomagają zredukować emisję CO₂ w warsztacie lakierniczym, ponieważ suszenie w niższej temperaturze obniża zużycie energii. Ponadto, takie materiały ułatwiają stylizację, dając możliwość nadania oryginalnych kształtów poszczególnym częściom lub całej geometrii pojazdu. Lakiery można aplikować na karoserię i części z tworzyw sztucznych w technologii aplikacji typu on-line i in-line. To umożliwia udoskonalenie harmonii kolorystycznej oraz uproszczenie procesów związanych z płynnymi przepływami w łańcuchu dostaw.
Podłoża wykonane z lekkich materiałów stawiają kolejne wyzwania w zakresie technologii aplikacji. Na przykład, konieczne jest opracowanie nowych procesów adhezyjnych, które będą mieć wpływ na przyczepność oraz proces suszenia. Konieczne jest również zapewnienie długiego okresu trwałości i możliwości ponownej aplikacji lakieru w systemach o niższej temperaturze suszenia. Końcowy wygląd warstwy nawierzchniowej, która pokrywa rozmaite kształty i załamania musi stanowić jedność.

Rozwiązania niskotemperaturowe
Już teraz istnieją pewne rozwiązania dla lakierów o niskiej temperaturze suszenia. Są to procesy obejmujące szereg różnych technologii, wykorzystywane głównie do części z tworzyw sztucznych, samochodów ciężarowych o dużej nośności wymagających wysokiej jakości produktu oraz przez niektórych producentów samochodów, w przypadku których te systemy zapewniają niewielkie ilości charakterystycznych kolorów przygotowanych na zamówienie klienta.
Dostępne techniki aplikacji dla systemów o niskiej temperaturze suszenia przynoszą korzyści, jak również wyzwania. Przy systemach utwardzanych promieniami UV zakres temperatury suszenia może zostać obniżony do temperatury otoczenia, mogą jednak powstać pewne problemy związane z działaniem promieni UV na trudno dostępne miejsca karoserii i innych elementów.
Można ich uniknąć poprzez zainstalowanie lamp UV na wysięgnikach, które mogą dotrzeć do wszystkich obszarów i zapewnić odpowiedni proces utwardzania. To rozwiązanie można stosować w połączeniu z systemem aplikacji mokro-na-mokro-na-mokro (3 warstwy) lub z wodorozcieńczalnym systemem bezpodkładowym, co umożliwi zredukowanie długości procesu suszenia nawet do 70%.
Technologie, takie jak dwukomponentowe Epoxy Acid, dwukomponentowe Acrylic/Melamine lub jednokomponentowe Acrylic/Melamine, mają potencjał do redukcji temperatury suszenia bliski pożądanemu poziomowi, jednak mogą się z tym wiązać problemy dotyczące trwałości, mogą też mieć wpływ na właściwości technologiczne. Obecnie wiodącą technologią dla lakierów niskotemperaturowych jest technologia 2K - poliuretanowa.
Innym wyjściem jest farbapoliasparaginowa, którą można osiągnąć poprzez zastosowanie prostej procedury syntetycznej. Widać już obiecujące efekty w kwestiach właściwości technologicznych, takich jak trwałość i wytrzymałość chemiczna, nawet w wyniku suszenia w temperaturze otoczenia, dzięki bardzo szybko zachodzącej reakcji sieciowania. Umożliwia to tworzenie powłok o wysokiej zawartości części stałych, a w efekcie korzyści czerpiemy zarówno z niższej temperatury suszenia, jak i ze zredukowanej emisji rozpuszczalników.

Powłoki galwaniczne
Uzyskanie powłok galwanicznych w niższych temperaturach utwardzania obejmuje trzy fazy. Pierwszą z nich jest suszenie w docelowej temperaturze wynoszącej maksymalnie 180^oC, co oznaczałoby, że minimalna wymagana temperatura wynosiłaby 165^oC -170^oC. Pozwoliłoby to wykonawcom zaoszczędzić energię. Dzięki zastosowaniu technologii Aqua EC4027 Axalta osiągnęła bardzo dobre wyniki w zakresie odporności na rozpuszczalniki i korozję już przy 10 minutach w temperaturze 150^oC.
Kolejny etap rozwoju prowadzi do osiągnięcia zakresu temperatury (T max = 140°C). To umożliwia aplikację w technologii typu on-line konkretnych elementów z tworzyw sztucznych – innymi słowy, części metalowe i z tworzyw sztucznych mogą zostać przeprowadzone przez kąpiel galwaniczną, a warstwa wierzchnia może zostać nałożona w technologii on-line. Istnieje tu potrzeba opracowania nowych rozwiązań w zakresie chemii sieciowania oraz znacznego rozwoju samej technologii i materiałów. Konieczne byłoby również znalezienie rozwiązania na potrzeby stosowania wyższych temperatur do suszenia stali utwardzanej.
Dalsze redukcje temperatury suszenia galwanicznego, na przykład do 80^oC -125^oC, przyniosłyby kolejne korzyści, jednakże stanowiłoby to długookresowy proces rozwojowy.
Lekkie konstrukcje są i będą czynnikiem napędzającym rozwój w zakresie lakierów, materiałów i procesów stosowanych w niskich temperaturach. I chociaż pewne technologie są już dostępne, konieczne jest opracowanie dodatkowych technologii, które zostaną ukierunkowane na wyzwania stawiane przez nowe materiały. Kolejnym krokiem o kluczowym znaczeniu będzie wprowadzenie tych materiałów i technologii do masowej produkcji oraz przygotowanie na nie całego rynku napraw powypadkowych pojazdów.

dr Klemens Bartmann
Global Director Technology OEM Axalta Coating Systems