Снижение веса автомобилей

Автомобильная индустрия претерпевает колоссальные изменения. Одним из ключевых мегатрендов, влияющих на развитие этой отрасли, является устойчивое развитие, а также движение в сторону экономики замкнутого цикла. 

Основными регулирующими рычагами в области экологии и устойчивого развития являются законодательные акты разных стран и регионов в отношении эффективности использования топлива и выбросов выхлопных газов. Некоторые автопроизводители и правительства ряда стран вводят запреты на продажу бензиновых и дизельных транспортных средств. Эти меры будут стимулировать инновационную деятельность в сфере производства электромобилей (ЭМ), что позволит таким транспортным средствам постепенно достичь ценового паритета с автомобилями, оснащенными двигателями внутреннего сгорания (ДВС). При этом пробег электромобилей на одной зарядке также будет увеличиваться, что сделает их еще более привлекательными в глазах потребителей. 

Автопроизводители активно меняются для того, чтобы успешно перейти к экономике замкнутого цикла: они уменьшают массу выпускаемых транспортных средств с тем, чтобы снизить объем выбросов выхлопных газов автомобилей с ДВС, а в случае с ЭМ – увеличить пробег на одной зарядке. Кроме того, вся автомобильная индустрия движется к реализации цели по уменьшению выбросов парниковых газов (ПГ) категорий 1,2 и 3, что влияет на выбор материалов и производственных процессов. 

«Для того, чтобы предотвратить изменения климата на нашей планете и защитить ее население от вредного воздействия летучих органических веществ, правительства стран вводят соответствующие нормативные требования, а производители реализуют различные инициативы, призывая всех представителей автомобильной индустрии уменьшать выбросы и отходы, оптимизировать потребление энергии и поддерживать более высокие стандарты в отношении эффективности использования топлива. Со своей стороны, автопроизводители разрабатывают более легкие материалы для производства кузовов и других автомобильных конструкций, а также используют более экологичное сырье на своих производственных площадках», - отмечает Доктор Сангхамитра Сиркар, руководитель производственного направления Axalta Mobility Coatings.

Индустрия лакокрасочных покрытий также способствует осуществлению таких преобразований. Эта отрасль прошла большой путь с 1900 года, когда краску наносили вручную, палитра была ограничена лишь несколькими цветами, а время сушки было намного дольше. Сегодня индустрия располагает системами окраски без использования грунтов, покрытиями на водной основе, покрытиями с высоким содержанием сухого остатка на водной основе и на основе органических растворителей. Также следует отметить технологию Harmonized Coating Systems^TM покрытия, наносимые роботами, представленные в широкой палитре оттенков с металлическим и перламутровым эффектом. Такие решения уже позволили значительно сократить выбросы органических растворителей и снизить энергопотребление в окрасочных цехах. К примеру, согласно данным отчетов автопроизводителей об устойчивом развитии, с 2010 года потребление энергии сократилось с приблизительно с 2500 кВт.ч на автомобиль до менее 700 кВт.ч на автомобиль. В свою очередь, в различных точках земного шара наблюдается тенденция к снижению выбросов летучих органических веществ: всего за несколько лет их объем уменьшился с >600г/л до 420 г/л в базовых покрытиях на водной основе. 

Наконец, сегодня автопроизводители используют в автомобильных кузовах множество различных инновационных материалов с целью уменьшить общую массу транспортных средств. Являясь ведущим мировым производителем жидких и порошковых покрытий, компания Axalta успешно решает задачи, связанные с использованием новых, более легких материалов. 

Сложности, связанные с использованием более легких материалов для производства кузова

Легкие материалы, такие как высокопрочная сталь, алюминий, магний, углепластик, листовой формовочный композит и термопластичный полиолефин (ТПО), позволяют увеличить пробег электромобилей на одной зарядке и сократить выбросы выхлопных газов у автомобилей с ДВС. Однако при этом производители лакокрасочных материалов сталкиваются с определенными трудностями, связанными с переходом на такие материалы: 

• необходимость обеспечить однородность покрытия и цвета при окраске различных типов подложек,
• температурная деформация пластиковых деталей, а также процессы адгезии и изоляции, которые влияют на сушку адгезионных составов и покрытий.

Доктор Сиркар отметила: «За последние 80 лет темпы технологического прогресса значительно ускорились: стимулом для этого послужили законодательные требования и потребительский спрос. В этом контексте компания Axalta продолжает использовать свой обширный опыт в автомобильном, авторемонтном и промышленном сегменте и непрерывно ведет работу по разработке и внедрению инновационных лакокрасочных систем специально для новых типов поверхностей, разрабатываемых автопроизводителями». 

Кузов из легких материалов и покрытия с сушкой при низких температурах 

Лакокрасочные системы с сушкой при низких температурах подходят для окраски различных подложек, в особенности, для пластиков и композитных материалов, которые не способны выдерживать высокие температуры. В отрасли уже имеется ряд решений, позволяющих использовать сушку при низкой температуре. К ним относятся четко отлаженные процессы для множества технологий окраски пластиковых деталей автомобилей и большегрузных машин, где предъявляются все более высокие требования к внешнему виду и качеству грунтов и отделочных покрытий с низкой температурой сушки. Кроме того, эти технологии разрабатываются для специализированных автопроизводителей – так, системы окраски с низкой температурой сушки позволяют им производить небольшие партии специальных цветов для своих клиентов. 

Тем не менее, в автомобильной индустрии сохраняется потребность в дополнительных решениях и процессах, которые позволят успешно решить технологические задачи, связанные с большим разнообразием материалов подложек. Современные покрытия должны плотно сцепляться с высокотехнологичными композитами и при этом иметь превосходный внешний вид, а также обладать повышенной стойкостью. 

«Производство более легковесных конструкций в автоиндустрии, безусловно, стимулирует развитие инноваций в области создания покрытий с низкой температурой сушки, - отмечает Сиркар, - В предстоящем десятилетии автопроизводители будут ускоренными темпами переходить от традиционной высокопрочной стали к ее инновационной версии, алюминию, пластику и композитным материалам. Кроме того, они будут снижать вес элементов безопасности, компонентов коммуникационных систем и электрических компонентов с целью снизить общую массу транспортных средств, что позволит увеличить пробег электромобилей на одной зарядке и сократить выбросы и расход топлива в автомобилях с ДВС». 

В ассортименте Axalta уже представлены системы для сушки при низких температурах, которые сохнут в печи при более низких температурах, чем традиционные покрытия. Такие системы позволяют автопроизводителям сократить расходы на энергию по всей цепочке за счет одновременной окраски металлических и неметаллических деталей на одной и той же линии. Axalta продолжает разрабатывать лакокрасочные системы с более низкими температурами сушки в тесном сотрудничестве со своими клиентами, чтобы сделать такие инновационные покрытия максимально эффективными и удобными в использовании. 

Кроме того, компания предлагает специальное электрофорезное покрытие для окраски электромобилей с широким диапазоном температур сушки от 140 ^oC до 200 ^oC, которое обеспечивает равномерную окраску транспортных средств, не замедляя скорость движения производственной линии. 

«В линейке Axalta есть множество экологичных и при этом высокопроизводительных лакокрасочных систем, которые позволяют ускорить процесс сушки и при этом гарантируют то же качество и функциональность, что и традиционные покрытия», - отмечает Сиркар. 

Потенциальные технологии окраски для систем с низкой температурой сушки 

На сегодняшний день ведущей технологией в сфере покрытий с низкой температурой сушки являются двукомпонентные полиуретановые покрытия. Некоторые технологии, не использующие изоцианаты, такие как двукомпонентные акриловые/меламиновые с разблокированным катализатором, либо однокомпонентные акриловые/меламиновые покрытия с заблокированныым катализатором, способны снизить температуру сушки до целевого диапазона. Впечатляющие результаты в условиях сушки при низких температурах продемонстрировали и другие методы полимеризации, которые традиционно использовались в промышленности. Все эти технологии призваны решить главную задачу – сохранить высокую скорость полимеризации и при этом обеспечить стабильность системы и высокие эксплуатационные характеристики пленки покрытия в сложных условиях сушки.

Одним из перспективных вариантов являются составы на основе (поли) аспартата, который можно получить путем простой процедуры синтеза. Эта технология уже продемонстрировала обнадеживающие результаты: такие покрытия обладают впечатляющими технологическими свойствами, такими как долговечность и устойчивость к химическому воздействию, даже при условии сушки при комнатной температуре и быстро протекающей реакции сшивания полимеров. 

Сиркар прокомментировала: «Помимо прочего такая технология дает нам возможность создавать покрытия с более высоким содержанием сухого остатка и, тем самым, снижать температуру сушки и сокращать объем выбросов растворителей». 

Будущее лакокрасочных технологий 

Переход к более легковесным кузовным конструкциям послужит стимулом для дальнейшей инновационной деятельности по созданию покрытий, материалов и процессов, требующих низкую температуру сушки. Сегодня ряд таких технологий уже существует, но еще больше таких технологий находятся в стадии разработки. В ближайшем будущем они позволят успешно решать задачи, связанные с переходом на новые материалы при производстве транспортных средств. 

Следующим важным шагом на пути к максимальному сокращению выбросов углекислого газа во время нанесения лакокрасочных покрытий станет одновременная окраска всех деталей на одной линии. Это подразумевает уменьшение температуры на этапе сушки лака. В случае с электромобилями, у которых в нижней части кузова установлены тяжелые аккумуляторы, потребуется также эффективное электрофорезное покрытие с широким диапазоном температур сушки, с тем чтобы аккумуляторная система с более высокой тепловой массой прокрашивалась равномерно и за то же время, что и остальные элементы конструкции кузова. 

«Axalta очень серьезно относится к своей роли опытного партнера для своих клиентов и всей экосистемы мобильности. Наша цель – помочь всем нашим клиентам и партнерам повысить свою производительность, сократить объемы выбросов ЛС и потребление энергии, уменьшить воздействие на окружающую среду, а также снизить операционные расходы. Мы продолжаем вести научные исследования и разработки, чтобы создавать инновационные технологии, которые позволят нашим клиентам решать их текущие и будущие задачи», - отмечает в заключение Сиркар.