Powłoki elastomerowe

Elastomery to nowa generacja powłok zabezpieczających powierzchnię pojazdów - od samochodów i motocykli, po łodzie i samoloty.

Podstawowa różnica pomiędzy elastomerami a powłokami ceramicznymi czy kwarcowymi polega na tym, że ceramiki składają się głównie z kwarcu i dzięki temu są stosunkowo twarde, jednakże ze względu na swoją sztywność mają niewielką zdolność pochłaniania uderzeń, posiadają tendencję do mikro-pękania i nie mają zdolności samo-naprawiania. Natomiast elastomery oprócz zawartości krzemu posiadają bardzo długie, splątane łańcuchy polimerowe, gdzie krzem stanowi niewielką ich część i jest połączony z węglowodorami oraz innymi pierwiastkami. Najbardziej znanym rodzajem elastomeru jest guma

Gdy taki materiał zostaje poddany naciskowi, to łańcuchy elastomeru prostują się pochłaniając energię powstającą przy zarysowaniu lub uderzeniu. W odpowiedniej temperaturze mięknienia elastomery ponownie się skręcają powodując powrót powłoki do wyjściowego kształtu. Niektóre z elastomerów nawet po przecięciu mają możliwość ponownego zsieciowania struktury i odzyskania ciągłości.

Mówimy tu więc o dwóch zupełnie innych właściwościach: elastyczności / samo poziomowaniu (self-leveling) i samo naprawialności (self-healing). Pierwsza właściwość ujawnia się po osiągnięciu temperatury mięknienia i co oczywiste, im wyższa temperatura tym elastomer szybciej powróci do pierwotnego kształtu i będzie mniej podatny na głębsze uszkodzenia. Proces samo-naprawiania zachodzi dłużej, ponieważ wymaga ponownego zsieciowania/połączenia łańcuchów elastomerowych. Może on trwać nawet kilka tygodni, a temperatura gra tutaj równie istotną rolę (podnoszenie jej powyżej 60 -70 stopni może przynieść efekt odwrotny do zamierzonego).

Tak więc pierwsze zjawisko jest procesem mechanicznym, a drugie chemicznym.

Zdarza się słyszeć opinię, że ceramika też wykazuje się elastycznością i jest w stanie ugiąć się i powrócić do wcześniejszej formy. Gdyby przyjrzeć się temu zjawisku na poziomie mikroskopowym, to okaże się, że około ćwierć mikronowa warstwa kwarcu co najdalej wygina się wraz z warstwą lakieru, a to sam lakier wykazuje się niewielką elastycznością/samo-poziomowaniem. W wypadku elastomeru przy podobnym zużyciu materiału mamy 1 do 2 mikronów (poprawnie – mikrometrów) i znacznie większą grubość zabezpieczenia i rzeczywistą zdolność samo regeneracji.

Pewien rodzaj elastomeru używany jest także na wierzchniej warstwie folii PPF. Jednakże, aby taką folię nakleić, musimy ją w wielu miejscach rozciągać, co znacznie osłabia parametry mechaniczne takiej powłoki.

Rozciągnięty elastomer nie już w stanie dalej pochłaniać naprężeń i podlega mikropęknięciom, w które dostaje się brud. Dodatkowo taka warstwa nie może się zabliźnić, ponieważ zerwane fragmenty nie mają już ze sobą kontaktu. To tłumaczy stosunkowo szybką utratę parametrów folii w tym jej gładkości i hydrofobowości.

W wypadku nakładania płynnej formy elastomeru na folie uzyskujemy jednorodną warstwę ochronną, o jednakowych parametrach. Dodatkowo nie jest ona obarczona kompromisami wynikającymi z konieczności łączenia z folią w procesie produkcyjnym oraz powstawaniem odpadów. Niektóre elastomery nadają się do nakładania na folię PPF i PPS, znacznie podnosząc parametry jej wierzchniej warstwy, szczególnie odporność na owady.

Elastomery często nie wymagają rozpuszczalników do ich nałożenia, a sam proces utwardzania, a raczej sieciowania / zeszklenia zachodzi dzięki wilgoci i ciepłu. Ma to istotny wpływ na komfort i bezpieczeństwo pracy, a wydajność materiału i grubość powłoki jest średnio cztery razy większa.

Właściwe zaprojektowanie powłok elastomerowych polega na takim dobraniu ich parametrów, aby przez długi czas zachowywały zdolność powrotu do wymiaru pierwotnego, a zarazem zachowania elastyczności i zdolności pochłaniania energii. Nietrudno się domyślić, że gdy materiał zamiast ścierać się, pękać czy odpryskiwać ugina się, jest znacznie trwalszy.
Takie właściwości i skład chemiczny dają cały szereg innych korzyściJedną z ważniejszych jest wyjątkowa odporność chemiczna sięgająca od 1 do 14 pH. To z kolei w połączeniu ze zdolnością samopoziomowania się powłoki zapewnia bardzo dużą odporność na ptasie odchody, które nie są jest już problemem ani chemicznym, ani mechanicznym. Podobnie sprawa wygląda z owadami, które nie mają jak trwale wkleić się w powierzchnię, dotyczy to także water spotów – minerały rozpuszczone w wodzie nie są w stanie połączyć się trwale z kwarcem, ponieważ w zasadzie nie występuje on na powierzchni elastomeru.

Jedną z ważniejszych jest wyjątkowa odporność chemiczna sięgająca od 1 do 14 pH. To z kolei w połączeniu ze zdolnością samopoziomowania się powłoki zapewnia bardzo dużą odporność na ptasie odchody, które nie są już problemem ani chemicznym, ani mechanicznym. Należy przy tym pamiętać o właściwej pielęgnacji. Podobnie sprawa wygląda z owadami, które nie mają jak trwale wkleić się w powierzchnię, dotyczy to także water spotów – minerały rozpuszczone w wodzie nie są w stanie połączyć się trwale z kwarcem, ponieważ w zasadzie nie występuje on na powierzchni elastomeru.

Dodatkowo chemicy manewrując składem elastomeru mają wpływ na kilka istotnych parametrów powłoki, dając detailerowi wybór określonych właściwości.

I tak możemy uzyskać duży kąt zwilżania (kropelkowanie) i duży połysk przy nieznacznej utracie elastyczności. Z kolei osoby, które cenią sobie trwałość i wystarcza im dobre taflowanie mogą skorzystać z bardzo grubej – do 12 mikrometrów – powłoki wielowarstwowej, która jest bardzo wytrzymała, a dodatkowo zapewnia znakomitą głębię kolorów.

Elastomery znane są od lat, ale doświadczenie w ich stosowaniu w detailingu jest w fazie rozwoju, a tu i ówdzie dopiero raczkuje w postaci pojedynczych produktów.

Inaczej sprawa ma się z firmą Titan Coatings.

16 lat doświadczenia zespołu i ponad 800 receptur opracowanych na precyzyjnie określone zlecenia, które trzeba udowodnić w laboratorium, dały możliwość wprowadzenia na rynek motoryzacyjny, morski i lotniczy wyłącznie wybranych oraz sprawdzonych produktów w obszarze zabezpieczania powierzchni.

Wnikliwe podejściem do procesu ich tworzenia na bardzo zaawansowanym poziomie chemicznym pozwala osiągać wyjątkowe parametry, a co za tym idzie zupełnie nową jakość ochrony. Produkcja prowadzona jest na bieżąco, na bazie bardzo dużej czystości surowców sprowadzanych do Wielkiej Brytanii z całego świata.

Obecnie Titan Coatings ma w ofercie kilkanaście produktów, z czego cztery elastomery służą do zabezpieczania lakieru i folii w tym PPF i PPS. Oparte są o cztery zupełnie inne formuły chemiczne. Pozwala to na niespotykaną dotąd możliwość łączenia powłok i ich parametrów tak, aby idealnie dobrać powłokę do potrzeb klienta. Gdy weźmiemy pod uwagę, iż różne materiały mają nieco inny kąt załamania światła, dostrzeżemy też przyczynę niezwykłej głębi wynikającej z warstwowania kilku odmiennych powłok.

Elastomery Titan’a wykazują się oprócz hydrofobowości, oleofobowością/lipofobowością. Ma to ogromne znaczenie dla łatwości czyszczenia „zapchanych” powłok, a pozbywanie się tłustego filmu olejowego staje się bardzo łatwe.

Najnowszym osiągnięciem materiałowym Titan Coatings jest dodawanie do powłok różnych alotropowych form węgla. Należą do nich między innymi nanorurki węglowe, które właściwościami znacznie wyprzedzają rezultaty uzyskiwane przy pomocy grafenu. Po stworzeniu pierwszego na świecie top coat-u i uzyskaniu spektakularnych rezultatów powstaje cała seria produktów pod nazwą Dark Matter – Ciemna Materia.

 

Elastomery, a temperatura i rysy

Większość elastomerów sieciuje się dzięki temperaturze i wilgoci. To sugeruje stosowanie podczerwieni i nawilżaczy, gdy temperatura spada mocno poniżej zera, co ułatwia szybsze osiąganie pożądanych parametrów powłoki i przyspiesza pracę.

Po zsieciowaniu/utwardzeniu uzyskujemy zadaną twardość i punkt mięknienia. Jeden i drugi parametr jest uzależniony od temperatury. Zwykle większość parametrów powłoka osiąga po kilku godzinach, jednakże pełne zsieciowanie może w niższych temperaturach zająć nawet ponad tydzień. Jaki może to dać rezultat wyjaśnimy pod koniec artykułu.

Dodatkowo, im niższa temperatura docelowo zsieciowanej powłoki, tym twardość rośnie a elastyczność spada. Jaki ma to wpływ na pracę powłoki?

Im wyższa temperatura, tym łatwiej powłoka ugnie się pod naciskiem, a potem wróci do pierwotnego wymiaru – uzyskamy samopoziomowanie. Jeżeli jednak przekroczymy pewną wartość nacisku powłoka ulegnie zarysowaniu lub przecięciu i stanie się to tym szybciej im niższą mamy temperaturę. Analogicznie, gdy weźmiemy np. rurę PCV, to na mrozie przy próbie zgięcia pęknie, niemal się pokruszy, a przy polaniu wrzątkiem stanie się plastyczna.

Co w sytuacji, gdy w jakichś warunkach część rys „wstanie”, bo ich pojawienie się wynikało z ugięcia, a część będzie mechanicznym uszkodzeniem? Stwierdzimy to dzięki polaniu takiej porysowanej powierzchni gorącą wodą. Na ogół wszystkie takie rysy ulegną wypoziomowaniu, co jednak, gdy kilka pozostanie?

Jedyne co powinniśmy zrobić to polać powierzchnię jeszcze raz bardzo gorącą wodą (80-90 stopni C) przecierając nieco mikrofibrą w celu mechanicznego poruszenia powierzchni i na tym kończymy.

A co z rysami? Dajemy im czas na ponowne zsieciowanie. Ten proces w zależności od szerokości i głębokości uszkodzeń wynosi od kilku godzin pod IR-em, do kilku tygodni na zewnątrz latem. Należy unikać zabrudzenia porysowanej powierzchni lub nakładania czegokolwiek w postaci wosków i innych quick detailerów, ponieważ gdy znajdą się w rysie mogą uniemożliwić kontakt i ponowne zsieciowanie struktury.

Zdarza się, że rysa powstała w wyniku zerwaniu części powłoki. W takim wypadku można ją wypełnić lub lokalnie przepolerować oraz uzupełnić fragment powłoki do krawędzi najbliższych przetłoczeń.

Oczywiście im grubsza warstwa elastomeru tym zdolność pochłaniania uderzeń i zarysowań jest większa. Jednakże nie chodzi o to, żeby oblać cały samochód grubą warstwą elastomeru. Z praktyki używania folii wiemy, że są mniej lub bardziej narażone elementy karoserii i tej wiedzy możemy użyć warstwując powłokę w miejscach bardziej narażonych lub stosując elastomery grubowarstwowe.

I tu dochodzimy do szczególnej sytuacji dotyczącej ptasich odchodów, opalarki i niepełnego zsieciowania powłoki. Zdarza się, że powłoka nie była utwardzana IR, a samochód następnego dnia został „ozdobiony” przez jakiegoś ptaka. Chemicznie powłoce nic się nie stanie i nie powstaną wżery, ale jeżeli nierówny nacisk takiej ozdoby utrzyma się przez kilka dni, to powłoka w pełni utwardzi się w takim ugiętym kształcie.

To samo dotyczy owadów. Dlatego w pierwszym tygodniu użytkowania należy usuwać wszelkie takie zabrudzenia tego samego dnia kiedy powstały.

Jedyny sposób na pełne wyrównanie takiego miejsca po niezauważonym utwardzeniu, to drobne przepolerowanie i nałożenie powłoki przynajmniej do przetłoczeń. Na szczęście większość takich przypadków zdarza się po utwardzeniu powłoki, wtedy ciepła woda na ogół wystarcza do usunięcia i dekoracji, i odkształceń powłoki. W niektórych przypadkach dobre rezultaty daje użycie opalarki, która zwęgla odchody i od razu zmiękcza powłokę napinając ją. Jest to szczególny przypadek i jak wskazano wcześniej, wymagający wyczucia i ostrożności podczas stosowania.

 

Water spoty

W wolnym tłumaczeniu osady po wodzie.

Jest to bardzo uproszczona definicja, ponieważ można by pomyśleć, że chodzi o minerały rozpuszczone w wodzie, na czele których stoi węglan wapnia. W wodzie występuje dużo więcej minerałów, które są bardziej odporne na próby ich usunięcia zwłaszcza w funkcji temperatury.

Węglan wapnia spokojnie rozpuścimy wodą poniżej 100 °C, ale z pozostałymi minerałami nie pójdzie nam już tak łatwo i będziemy musieli posłużyć się jakimś zestawem kwasów.

W miastach nadmorskich zwłaszcza po sztormowej pogodzie na samochodach pozostawionych nawet kilometr od brzegu powstają osady z soli morskiej, te jednak z oczywistych powodów bardzo łatwo usuniemy samą wodą.

Z powyższego wynika wniosek, że water spot water spotowi nierówny, przede wszystkim pod względem składu. A co powiedzieć o pozostałościach, które zostawia deszcz?

Woda z deszczu jest dość miękka i sama w sobie ma bardzo mało kamienia (tylko ten przyklejony z pyłów) ale kiedy spada na samochód zaczyna wiązać w sobie kurz, smog i chemikalia, które unoszą się w powietrzu. Kiedy taka kropla wody wysycha stężenie tych wszystkich związków rośnie i zaczyna budować water spota, który jest bardzo odporny na usuwanie, a przy tym może mocno degradować powierzchnię chemicznie i mechanicznie. To zjawisko nasila się tym bardziej im środowisko, w którym znajduje się pojazd jest mocniej zanieczyszczone.

Przykładem może być Kalifornia. Osady ze smogu połączone z pyłem i spieczone słońcem tworzą niezwykle trwałą warstwę na szkle i innych powierzchniach. Chcąc ją rozpuścić używa się środków, które wymagają precyzyjnego odmierzania czasu ich oddziaływania na takie zanieczyszczenie. Kiedy usunie się je zbyt późno są w stanie zmatowić szkło.

Nietrudno się domyślić, że gdy jesteśmy zmuszeni użyć tak agresywnej chemii odporność tego typu osadów może być niezwykle wysoka.

Co zatem tworzy osady atmosferyczne – ogólnie inne niż minerały rozpuszczone w wodzie?

Lista okazuje się bardzo długa. Tak jak wspomniano opady z drzew, smog, pył, zwłaszcza budowlany, mogą tworzyć na lakierze niezwykle trudne do usunięcia pozostałości. Podobnie niespłukana chemia, użyta do mycia, po odparowaniu może się na tyle mocno zagęścić, że stworzy trudną do usunięcia pozostałość – jak widać błąd w spłukaniu i osuszeniu pojazdu może prowadzić do powstawania różnych śladów. Warto rozumieć, że schnięcie chemii zwykle ma wpływ na pH, co może wręcz uszkodzić powierzchnię chemicznie. Trzeba zauważyć, że takie pozostałości, choć wyglądają podobnie do klasycznego water spota mają z nim niewiele wspólnego.

Przyjrzyjmy się bliżej pyłom budowlanym. Kiedy spłuczemy je do czysta nie ma problemu, jednakże, gdy dostanie się na nie woda zaczynają wchodzić w reakcję chemiczną, nawet jeżeli nie obejmie to powłoki, to taki krystalizujący się np. cement czy zaprawa tynkarska może mechanicznie wgryźć się w zabezpieczenie. Takie materiały są z natury bardzo trwałe, a ich usuwanie bardzo trudne. Dlatego warto rozumieć, że wszelkie pozostałości na lakierze, zwłaszcza takie, które wchodzą w reakcje z wodą są zupełnie czymś innym niż zwykłe pozostałości po wodzie. Ich usunięcie może wymagać interwencji mechanicznej, a to w wypadku wielu powłok równa się ich usunięciu.

Jak widać nie chodzi tu o przerzucanie na klienta / użytkownika odpowiedzialności za to, że powłoka nie działa idealnie. Zdarza się po prostu, że obiektywny wpływ środowiska jest na tyle duży, iż w zależności od powłoki może pogorszyć się jej wygląd lub nawet dojść do jej uszkodzenia.