Применение эпоксидной смолы в автомобильной промышленности

Полимерные смолы широко используются в автомобильной промышленности в составе грунтовок, защитных покрытий, герметиков и композитных деталей. Благодаря своим уникальным характеристикам, высоким стандартам безопасности и наилучшим соотношением цены и качества, эти материалы наиболее полно соответствуют современным требованиям и готовы занять лидирующие позиции в автомобильном производстве. Компоненты на основе эпоксидных смол играют важную роль в усилении конструкций и увеличении срока службы современных автомобилей. Термостойкость, высокая адгезия, механическая прочность, легкость и невысокая цена позволяют использовать эпоксидные смолы во всех ключевых этапах автомобилестроения.

Содержание

Применение эпоксидных смол в покраске автомобиля

30 лет назад в производство транспортных средств была внедрена технология нанесения покрытий на основе эпоксидной смолы. Она давала повышенную защиту от ржавчины и коррозии кузова автомобиля и других важных металлических деталей. Эта технология известна как катодное электроосаждение. Она заключается в нанесение тонкого антикоррозионного покрытия на основе эпоксидной смолы в качестве грунтовки на металлические детали. Эта техника получила широкое распространение в 1980-х годах и используется в 90% автомобилей, выпускаемых сегодня.

После нанесения и отверждения грунта на основе смолы деталь покрывают лакокрасочным покрытием нужного цвета. Роль эпоксидных смол заключается в обеспечении превосходной адгезии к металлу и устойчивости к коррозии. В процессе полимеризации смола образует твердое покрытие, которое надежно защищает металл от влаги и кислорода. Также эпоксидный грунт обладает уникальными преимуществами:

• позволяет наносить тонкое ровное покрытие даже в труднодоступных местах
• заполняет поры и микротрещины
• обеспечивает ровную и гладкую покраску автомобиля
• придает долговечность лакокрасочному покрытию
• защищает от сколов и царапин

Кроме того, эпоксидный грунт существенно экономит расход лакокрасочного покрытия за счет уменьшения впитывающей способности поверхности.

Эпоксидный грунт уменьшает расход лакокрасочного покрытия. Photo by Michael Mroczek on Unsplash

Применение эпоксидных клеев в склейке деталей автомобиля

Эпоксидные клеи используют для:

• склейки деталей, подверженных сильному износу
• заделки трещин
• выравнивания поверхностей
• ремонта изношенных участков
• уплотнения соединений

Клей может соединить материалы, которые сложно склеить другими способами. При этом детали не деформируются и не изменяют свои свойства, так как не подвергаются нагреванию. Места соединения эпоксидным клеем выдерживают сильные вибрации, перепады температур, они прочны и водостойки. С помощью эпоксидного клея также восстанавляют:

• блоки цилиндров двигателя
• трубки низкого давления
• топливные баки
• изношенные отверстия под подшипники
• уплотняют сварные швы

Применение эпоксидных смол в герметизации электроники

Эпоксидные смолы используют в роли заливочных компаундов для герметизации электроники, токопроводящих схем и узлов любой конструкции. Они обеспечивают надежное изолирование и защищают чувствительные компоненты и схемы от воздействий электростатического разряда, ударов, высоких температур, проводимости, вибраций, влаги, химикатов и разложения. Подобный уровень защиты электронных модулей соответствует самым современным стандартам в автомобилестроении.

Применение эпоксидных смол в композитных деталях

Эпоксидная смола является компонентом изделий из углепластика. Углепластик (карбон) – это композитный материал, состоящий из углеволокна и полимерной смолы (часто эпоксидной). Углепластики отличаются высокой прочностью, жесткостью и легкостью. В автомобильной промышленности в силу своих уникальных характеристик они заметно потеснили традиционные материалы: сталь и сплавы алюминия. Композитные материалы используются практически в каждом узле современного автомобиля. Чаще всего из них делают:

• элементы кузова, двери багажников, кузовные панели, тормозные диски, звуко- и термоизоляцию
• крепления для бамперов и радиаторов
• панели салона
• силовые конструкции дверей и сидений, элементы дна

Сокращение массы транспортного средства в результате применения композиционных материалов может достигать 25%. Это положительно влияет на расход топлива и работу двигателя.

Сферы применения полимерных смол в автомобилестроении на этом не заканчиваются. Автомобильный дизайн все время расширяет перечень процессов, использующих эпоксидные смолы. Например, детали электрических / гибридных автомобилей, систем подвески, приводных валов, различных типов несущих конструкций автомобилей и т. д.

Эпоксидные смолы применяются в производстве композитных деталей для автомобилей. Photo by Samuel Zeller on Unsplash

Экологические преимущества эпоксидных смол

По сравнению с альтернативными технологиями эпоксидные смолы помогают снизить общее воздействие на окружающую среду.

При использовании эпоксидных смол в процессе производства существенно уменьшаются выбросы в атмосферу и мусорные отходы. Кроме того, более длительная эксплуатация транспортных средств позволяет экономить энергию и сырье, а также сокращать выбросы углекислого газа. Снижение веса автомобиля за счет применения композитных материалов уменьшает расход топлива и затраты на эксплуатацию, что также приводит к уменьшению выбросов.

Применение эпоксидных смол в других видах транспорта

Эпоксидные смолы используются не только в автомобильной промышленности.

В железнодорожном транспорте сталь в корпусах редукторов и других деталях часто заменяют на композиционные материалы. Они позволяют уменьшить массу и увеличить срока службы за счет предотвращения повреждений от мусора и коррозии.

Также эпоксидная смола обеспечивает отличную коррозионную стойкость, что снижает потребность в ремонте и обслуживании лодок.

В аэрокосмической промышленности применение эпоксидных смол способствует снижению выбросов, повышению долговечности, эффективности, прочности и надежности деталей. Экономия веса, которую дает использование эпоксидных композитов, по оценкам, позволит сократить потребление топлива примерно на 230 миллионов кг в год. Это сэкономит 139 миллионов евро на расходах топлива и уменьшит выбросы CO2 самолетами.

В целом, европейский транспортный сектор использует около 49 000 тонн эпоксидных смол ежегодно. После энергетической и строительной отрасли транспорт занимает третье место по потреблению эпоксидных смол в Европе.

В настоящее время в автомобильной промышленности работают 2,3 миллиона человек. Включая Россию, Европа производит 19 миллионов автомобилей в год (около четверти мирового производства автомобилей), что приводит к обороту в 500 миллиардов евро. Ежегодно 5% из 500 млрд. евро инвестируются в НИОКР (научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы), что делает автомобильный сектор крупнейшим инвестором в исследования и разработки в Европе. Было подсчитано, что, сократив использование краски на 1% за счет технологии нанесения эпоксидных смол, европейские автопроизводители смогут сэкономить около 260 миллионов евро в год.

Ремонт деталей автомобиля при помощи эпоксидной смолы и стеклонитей

Современные композитные материалы находят широкое применение в ремонте авто. Например, существует так называемое стекловолокно, позволяющее упрочнять детали, испытывающие сильную нагрузку, а также идеально подходящее для комбинирования с другими материалами. Эпоксидная смола для автомобиля – как раз то средство, которое дополняет основу из стеклопластика, пропитывает ее и помогает восстановить важные элементы и узлы.

Стекловолокно и эпоксидная смола

Стеклоткань или стекловолокно – уникальный многокомпонентный материал. Он не является монолитным, а состоит из множества волокон. Стекловолокно очень жесткое, прочное, при этом легкое и эластичное. В автомобильной отрасли не менее часто применяется и стеклопластик – сочетание стекловолокна и эпоксидки. Данный материал не утяжеляет системы машины и значительно превосходит по свойствам металл и обычный пластик.

Металл подвержен коррозии и отличается значительной массой, пластмасса недостаточно надежная, поэтому многие детали кузова сейчас делают только из стеклопластика. Эпоксидка и стеклоткань будут незаменимы при ремонте бензобаков, капота, крыльев автомобиля и иных деталей.

Технология производства стекловолокна

Выпуск стекловолокна на основе эпоксидки протекает одно- или двухфазно. Согласно одноэтапному производства берут стеклянную массу, из нее вытягивают стекловолокна. Также есть вторая технология, которая предполагает формирование стеклянных шариков с последующим получением волокон и параллельным введением эпоксидной смолы в состав. Вторая технология более сложна, но позволяет получить материал с более высокими качественными характеристиками.

Преимущества стекловолокна

Достоинства данного материала в автомобильном ремонте несомненны. Кроме легкости и невероятной прочности, есть и иные плюсы:

• влагостойкость;
• низкая теплопроводность;
• простота работы с ним;
• стойкость к влиянию агрессивных факторов и атмосферного воздействия;
• умеренная цена ремонта авто;
• долгий срок службы отремонтированной детали;
• высокая скорость монтажа.

Особенности матрицы для стекловолокна

Чтобы получить изделия из стекловолокна, соединяют стеклоткань с эпоксидной смолой, после чего масса застывает в той форме, которая нужна пользователю. В заводских условиях так делают бамперы, иные детали кузова, части сабвуферов, а также отливают различные формы для авто.

Самостоятельно тоже можно изготовить матрицу. Для этого потребуются такие материалы и инструменты:

• пенопласт (пенополистирол) с гладкой поверхностью;
• кисточки для смолы;
• пинцет с длинными «ножками»;
• небольшой резиновый валик;
• ножницы, нож канцелярский;
• эпоксидка;
• закрепитель с дозатором;
• стеклоткань;
• тонкая стекловуаль;
• гелькоут.

Из пенопласта делают макет той детали, с которой будет выполняться матрица. Гладкость пенопласта должна быть достаточной, иначе готовую матрицу будет сложно извлечь из макета. Но перед заливкой лучше нанести на стенки макета специальный воск, который наверняка предотвратит эту проблему. Если деталь сложная, имеет изгибы, узлы, форму лучше сделать разъемной, с перегородками.

Для создания стекловолоконной матрицы предпринимают такие действия:

1. Для сохранения матрицей идеальной формы основание покрывают тонкой стекловуалью, которая не даст более толстым волокнам выступать наружу.
2. Удаляют образовавшиеся воздушные пузырьки, чтобы вуаль как можно плотнее прилегала к макету. Для этого применяют нож для надрезания пузырьков, пинцет для разравнивания поверхности.
3. Укладывают стеклоткань с плотностью 600 г/кв. м, наносят слой эпоксидной смолы, предварительно разводя ее с отвердителем. Еще раз удаляют воздух.
4. Дожидаются полного высыхания матрицы. После шпаклюют, шлифуют ее мелкой наждачкой, затем полируют.
5. Наносят гелькоут для защиты матрицы, окончательного выравнивания поверхности. Вместо этого материала можно применять специальную финишную шпаклевку.
6. Смазывают матрицу парафином, паркетной полиролью, чтобы изготовленная деталь легко вынималась.

Если эпоксидная смола отсутствует, можно взять смолу полиэфирную. Результат тоже будет отличным, хотя прочность такого стеклопластика считается несколько более низкой. Поскольку работа не требует наличия дорогостоящих материалов, инструментов, ремонтировать авто и готовить детали реально самостоятельно в любом гараже. Итоговая прочность будет такой высокой, что порезать деталь можно только болгаркой.

Тонкости работы с химическими составами

Существует ряд полиролей и мастик на основе эпоксидной смолы, которые можно применять для защиты готового лакокрасочного покрытия. Ниже описаны самые популярные.

Эпоксидная защитная полироль

Подобные полироли выпускаются многими марками – Wurth, Cilajet и прочими. Производители позиционируют средства так, что они способны защитить финальные покрытия на 1,5 года и более. Пользователи отмечают более короткий срок защиты – 6-12 месяцев, а иногда и меньше. Этот срок может еще сократиться при нарушении технологии нанесения эпоксидной смолы.

Самые важные моменты, которые нельзя нарушать:

• сушку полиролей делать в течение суток, не менее;
• температура при сушке должна составлять +15…+25 градусов;
• попадание солнечных лучей исключается;
• поверхность должна быть ровной, без царапин;
• без проведения предварительной абразивной обработки наносят полироли только на кузова авто младше года;
• основание хорошо обезжиривают или протирают средствами для удаления силикона.

Результат нарушения технологии будет заметен не сразу, а позже, когда покрытие начнет портиться раньше времени. Напротив, при соблюдении методики оно прослужит достаточно долго. Эпоксидные полироли наносят при помощи салфеток, входящих в комплект. Ими удобно растирать средство, получая ровный слой, причем сделать это надо быстро – за 5-15 минут (как указано производителем). Это связано с малым временем до полимеризации эпоксидки, которое еще сократится при высокой температуре окружающей среды.

Эпоксидный антикор

Под антикором понимают более прочные, долговечные эпоксидные составы, чем обычные полироли с той же смолой. Чаще средствами с добавлением воска, битума обрабатывают днище машины, тогда как в составы для колесных арок вводят каучук в виде гранул. Стальные же полируют антикорами с цинковой пастой или алюминиевой пудрой, что надежно защитит их от коррозии.

Есть ли смысл применять такие средства? Только, если они имеют высокую морозостойкость. При стандартной стойкости к температурным перепадам компоненты антикора начинают терять эластичность и расслаиваются, поэтому после зимней эксплуатации машины могут возникнуть проблемы.

Способы изготовления деталей из стеклопластика

Метод приклеивания стеклоткани на макет – самый известный. Но есть и иные технологии создания деталей на основе стекловолокна. Вот основные:

• расплавление;
• намотка;
• распыление.

Метод расплавления подразумевает плавку пропитанных смолой заготовок с матрицей. Их располагают в камере, прогревают, затем они застывают по форме макета. Способ распыления предполагает введение стеклонитей в жидкую эпоксидку и напыление на стенки формы. Он легкий, быстрый, но слой может получиться слишком толстым, к тому же не таким прочным, как при использовании стеклоткани.

Методика намотки применяется для создания круглой детали – цилиндра, рамы, трубки. Смачивают стекловолокно эпоксидной смолой, отжимают его, наматывают на макет. Готовая деталь будет очень прочной. Указанные методы применяются для изготовления многих изделий для авто – разных накладок, крышек. Таким же образом выполняют тюнинг машины стеклонитями, делают из данного материала цельные бамперы. Заплатками из стеклопластика на основе стекловолокна и эпоксидной смолы можнозаклеить радиатор, убрать дыры и выбоины, трещины и сколы.

Технология ремонта с эпоксидкой

Стеклоткань нужна для упрочнения поврежденного участка кузова или внутренних узлов авто. При необходимости в эпоксидку можно добавить и вещества, обеспечивающие еще большую надежность соединения – алюминий или сталь (в форме порошка), тальк, опилки. Также в продаже есть пластификаторы (масла и прочие) которые вводят в эпоксидку для улучшения ее свойств. Пластификатор помогает смоле длительно не подвергаться отслаиванию и растрескиванию, потому он желателен для применения.

Подготовительные работы

Для подготовки изделия чистят от любых поверхностных и глубоких загрязнений. Убирают краску, коррозию, грязь путем протирания растворами, мытья, шлифования. Вокруг места повреждения нужно обработать поверхность на 6 см, не меньше. Если немного осадить зону ремонта внутрь, накладка почти не будет выделяться на основном фоне. Перед работой участок обезжиривают. При необходимости наносят полироль, антикор или делают цинкование. Потом производят грунтование.

По форме дефекта готовят накладки из стекломатериала. Их надо 3-4 штуки, что зависит от толщины стекловолокна. Первая должна быть по краям на 2 см больше, чем дефект, последняя больше на 6 см, промежуточные – на 3-4 см.

Установка стекловолоконных накладок

Вначале на обработанное основание наносят слой разведенной отвердителем эпоксидки. Далее порядок работ будет таким:

• прикладывают самый маленький кусок стеклоткани, прокатывают его роликом для удаления воздуха;
• если воздух все же проник под материал, последний аккуратно прокалывают;
• наносят еще один слой смолы, наслаивают следующий кусочек среднего размера;
• при необходимости, выполняют еще один промежуточный слой или прикладывают самую большую «заплатку», попеременно смачивая эпоксидной смолой.

Кусочки стекловолокна можно сразу пропитывать смолой и прикладывать на положенное место. Главное, чтобы каждый следующий слой на несколько миллиметров перекрывал предыдущий. После окончательного застывания смолы по поверхности проходят напильником, потом ее шкурят. Оставшиеся ямки можно замазать автошпаклевкой. На дырки большого размера вначале ставят твердую заплатку – из металла, фанеры. Это поможет исключить повреждение стекловолокна. Предварительно материал смазывают воском или парафином, чтобы по завершении работы его можно было убрать.

Техника безопасности

Нельзя допускать попадание эпоксидки на кожу, глаза, что может вызвать аллергию или токсическое поражение, воспаление. Для этого надевают перчатки, очки. Работать нужно в респираторе, ведь мелкие частички стекловолокна тоже вредны для органов дыхания, как и испарения смолы. В помещении важно установить хорошую вытяжку или тщательно проветривать его через окно. При попадании смолы на кожу ее хорошо промывают с мылом, наносят питательный крем. Соблюдение таких мер поможет сделать работу качественно и безопасно для здоровья.

Источник Источник https://epoxy-smola.ru/vse-chto-nuzhno-znat-ob-epoksidke/primenenie-epoksidnoj-smoly-v-avtomobilnoj-promyshlennosti/
Источник Источник Источник https://kraska.guru/klej/smoly/remont-detalej-avtomobilya.html