Kiedy widzisz samochód, Twoim pierwszym wrażeniem prawdopodobnie będzie kolor nadwozia. Dziś piękny, lśniący lakier to jeden z podstawowych standardów w produkcji samochodów. Jednak ponad sto lat temu lakierowanie samochodu nie było łatwym zadaniem i samochód był znacznie mniej piękny niż dzisiaj. Jak lakier samochodowy ewoluował do tego stopnia, jaki obserwujemy dzisiaj? Surley opowie Ci historię rozwoju technologii powlekania lakierem samochodowym.
Dziesięć sekund, aby zrozumieć cały tekst:
1,Lakierpochodzi z Chin, Zachód przejął inicjatywę po rewolucji przemysłowej.
2. Naturalny materiał bazowy farby schnie powoli, co wpływa na wydajność procesu produkcji samochodów. DuPont wynalazł szybkoschnącą farbęfarba nitro.
3, Pistolety natryskowezastępuje pędzle, zapewniając bardziej jednolitą powłokę farby.
4, Od alkidu do akrylu, dążenie do trwałości i różnorodności jest ciągłe.
5, Od „natryskiwania” do „powlekania zanurzeniowego”W przypadku kąpieli lakierniczych ciągłe dążenie do jakości farby przechodzi teraz do fosforanowania i elektroosadzania.
6. Zastąpieniefarba na bazie wodyw celu ochrony środowiska.
7. Teraz i w przyszłości technologia malowania będzie coraz bardziej wykraczać poza wyobraźnię,nawet bez farby.
Główną rolą farby jest działanie przeciwstarzeniowe
Większość ludzi postrzega rolę lakieru jako nadanie przedmiotom olśniewających kolorów, ale z punktu widzenia produkcji przemysłowej kolor jest w rzeczywistości potrzebą drugorzędną; głównym celem jest ochrona przed rdzą i starzeniem. Od początków łączenia żelaza z drewnem, po dzisiejsze czyste, białe nadwozie metaliczne, karoseria potrzebuje lakieru jako warstwy ochronnej. Wyzwania, z którymi musi zmierzyć się warstwa lakiernicza, to naturalne zużycie, takie jak słońce, piasek i deszcz, uszkodzenia fizyczne, takie jak zadrapania, otarcia i kolizje, oraz erozja, taka jak sól i odchody zwierzęce. Wraz z rozwojem technologii lakierniczej, proces ten stopniowo rozwija się, tworząc coraz bardziej wydajne, trwałe i piękne powłoki, które lepiej sprostają tym wyzwaniom.
Lakier z Chin
Lakier ma bardzo długą historię i, co gorsza, wiodącą pozycję w technologii lakierniczej przed rewolucją przemysłową zajmowały Chiny. Zastosowanie lakieru sięga czasów neolitu, a po okresie Walczących Królestw rzemieślnicy używali oleju tungowego, pozyskiwanego z nasion drzewa tungowego, i dodawali naturalny, surowy lakier, aby tworzyć mieszankę farb, choć w tamtych czasach lakier był towarem luksusowym dla szlachty. Po ustanowieniu dynastii Ming, Zhu Yuanzhang rozpoczął tworzenie państwowego przemysłu lakierniczego, a technologia malarska rozwijała się dynamicznie. Pierwsze chińskie dzieło na temat technologii malowania, „Księga malarstwa”, zostało opracowane przez Huang Chenga, lakiernika z dynastii Ming. Dzięki rozwojowi technicznemu oraz handlowi wewnętrznemu i zewnętrznemu, wyroby lakiernicze rozwinęły dojrzały system rzemiosła w dynastii Ming.
Najbardziej zaawansowana farba olejowa tungowa z czasów dynastii Ming była kluczem do budowy statków. XVI-wieczny hiszpański uczony Mendoza w „Historii Wielkiego Cesarstwa Chińskiego” wspominał, że chińskie statki pokryte olejem tungowym miały dwukrotnie dłuższą żywotność niż statki europejskie.
W połowie XVIII wieku Europa w końcu opanowała technologię produkcji farb olejnych tungowych, a europejski przemysł farbiarski stopniowo nabierał kształtów. Surowiec, olej tungowy, oprócz zastosowania do produkcji lakierów, był również ważnym surowcem dla innych gałęzi przemysłu, wciąż zmonopolizowanych przez Chiny, i stał się ważnym surowcem przemysłowym w trakcie dwóch rewolucji przemysłowych, aż do początku XX wieku, kiedy to zaczęto przesadzać drzewa tungowe do Ameryki Północnej i Południowej, co przełamało chiński monopol surowcowy.
Suszenie nie trwa już do 50 dni
Na początku XX wieku do produkcji samochodów nadal stosowano naturalne farby, takie jak olej lniany jako spoiwo.
Nawet Ford, który był pionierem w produkcji samochodów na linii produkcyjnej, używał niemal wyłącznie japońskiej czarnej farby, aby przyspieszyć produkcję, gdyż schnie ona najszybciej. Jednak mimo wszystko jest to naturalny materiał bazowy, a warstwa farby potrzebuje ponad tygodnia, aby wyschnąć.
W latach dwudziestych XX wieku firma DuPont pracowała nad szybko schnącą farbą nitrocelulozową, która wywołała uśmiech na twarzach producentów samochodów, ponieważ nie musieli już pracować nad samochodami, których cykle lakiernicze były tak długie.
W 1921 roku DuPont był już liderem w produkcji filmów nitrocelulozowych, ponieważ zaczął stosować materiały niewybuchowe na bazie nitrocelulozy, aby wchłonąć ogromne moce produkcyjne zakładów zbudowanych podczas wojny. W upalne piątkowe popołudnie w lipcu 1921 roku, pracownik fabryki filmowej DuPont zostawił na nabrzeżu beczkę z włóknami bawełnianymi nitrocelulozowymi przed wyjściem z pracy. Kiedy otworzył ją ponownie w poniedziałek rano, stwierdził, że wiadro zamieniło się w klarowną, lepką ciecz, która później stała się podstawą farby nitrocelulozowej. W 1924 roku DuPont opracował farbę nitrocelulozową DUCO, wykorzystując nitrocelulozę jako główny surowiec i dodając żywice syntetyczne, plastyfikatory, rozpuszczalniki i rozcieńczalniki do jej mieszania. Największą zaletą farby nitrocelulozowej jest jej szybkie schnięcie – w porównaniu z farbami na bazie naturalnej, które schną tydzień, a nawet tygodnie, farba nitrocelulozowa schnie zaledwie 2 godziny, co znacznie przyspiesza proces malowania. w 1924 roku niemal wszystkie linie produkcyjne General Motors używały farb nitrocelulozowych Duco.
Naturalnie, farba nitrocelulozowa ma swoje wady. Natryskiwana w wilgotnym środowisku powłoka łatwo zbieleje i straci połysk. Powstała powłoka lakiernicza ma słabą odporność na korozję w rozpuszczalnikach ropopochodnych, takich jak benzyna, które mogą ją uszkodzić, a wyciekający podczas tankowania gaz olejowy może przyspieszyć degradację otaczającej powierzchni lakieru.
Wymiana szczotek na pistolety natryskowe w celu rozwiązania problemu nierównomiernego nakładania farby
Oprócz właściwości samej farby, metoda malowania ma również ogromne znaczenie dla wytrzymałości i trwałości lakierowanej powierzchni. Zastosowanie pistoletów natryskowych było ważnym kamieniem milowym w historii technologii lakierniczej. Pistolet natryskowy został w pełni wprowadzony do lakiernictwa przemysłowego w 1923 roku, a do przemysłu motoryzacyjnego w 1924 roku.
Rodzina DeVilbiss założyła w ten sposób DeVilbiss, światowej sławy firmę specjalizującą się w technologii atomizacji. Później urodził się syn Alana DeVilbissa, Tom DeVilbiss. Syn dr. Alana DeVilbissa, Tom DeVilbiss, rozwinął wynalazek ojca poza dziedzinę medycyny. DeVilbiss rozwinął wynalazki ojca poza medycynę i przekształcił oryginalny atomizer w pistolet natryskowy do nakładania farb.
W branży malarstwa przemysłowego pędzle szybko stają się zbędnym dodatkiem do pistoletów natryskowych. Firma deVilbiss działa w dziedzinie rozpylania od ponad 100 lat i jest obecnie liderem w produkcji przemysłowych pistoletów natryskowych i rozpylaczy medycznych.
Od alkidowych do akrylowych, trwalsze i mocniejsze
W latach 30. XX wieku do procesu lakierowania samochodów wprowadzono emalię alkidową na bazie żywicy, zwaną emalią alkidową. Metalowe elementy karoserii były natryskiwane tą farbą, a następnie suszone w piecu, tworząc bardzo trwałą powłokę. W porównaniu z farbami nitrocelulozowymi, emalie alkidowe są szybsze w aplikacji, wymagając zaledwie 2–3 etapów, w porównaniu z 3–4 etapami w przypadku farb nitrocelulozowych. Farby emaliowe nie tylko szybko schną, ale są również odporne na rozpuszczalniki, takie jak benzyna.
Wadą emalii alkidowych jest jednak to, że są one wrażliwe na światło słoneczne, a w jego świetle powłoka farby utlenia się w przyspieszonym tempie, a kolor szybko blaknie i matowieje, czasami proces ten może trwać nawet kilka miesięcy. Pomimo swoich wad, żywice alkidowe nie zostały całkowicie wyeliminowane i nadal stanowią ważny element dzisiejszej technologii powłok. Termoplastyczne farby akrylowe pojawiły się w latach 40. XX wieku, znacznie poprawiając walory dekoracyjne i trwałość wykończenia, a w 1955 roku General Motors rozpoczął malowanie samochodów nową żywicą akrylową. Reologia tej farby była wyjątkowa i wymagała natryskiwania przy niskiej zawartości części stałych, co skutkowało koniecznością nakładania wielu warstw. Ta pozornie niekorzystna cecha była wówczas zaletą, ponieważ umożliwiała dodanie płatków metalu do powłoki. Lakier akrylowy był natryskiwany z bardzo niską lepkością początkową, co pozwalało na spłaszczenie płatków metalu i utworzenie warstwy odblaskowej, a następnie lepkość gwałtownie rosła, aby utrzymać płatki metalu na miejscu. Tak narodziła się farba metaliczna.
Warto zauważyć, że w tym okresie nastąpił gwałtowny rozwój technologii farb akrylowych w Europie. Wynikało to z ograniczeń nałożonych na państwa Osi Europejskiej po II wojnie światowej, które ograniczyły stosowanie niektórych substancji chemicznych w produkcji przemysłowej, takich jak nitroceluloza – surowiec niezbędny do produkcji farb nitrocelulozowych, które mogły być wykorzystywane do produkcji materiałów wybuchowych. W związku z tymi ograniczeniami firmy w tych krajach zaczęły koncentrować się na technologii farb emaliowych, opracowując system farb akrylowo-uretanowych. Kiedy europejskie farby trafiły do Stanów Zjednoczonych w 1980 roku, amerykańskie systemy lakierów samochodowych były dalekie od europejskich konkurentów.
Zautomatyzowany proces fosforanowania i elektroforezy w celu uzyskania zaawansowanej jakości lakieru
Dwie dekady po II wojnie światowej to okres wzrostu jakości powłok lakierniczych. W tym czasie w Stanach Zjednoczonych, oprócz transportu, samochody miały również walory poprawiające status społeczny, dlatego właściciele samochodów chcieli, aby ich pojazdy wyglądały bardziej luksusowo, co wymagało, aby lakier był bardziej błyszczący i miał piękniejsze kolory.
Od 1947 roku producenci samochodów zaczęli fosforanować powierzchnie metalowe przed lakierowaniem, aby poprawić przyczepność i odporność na korozję. Zmieniono również metodę nakładania podkładu z natryskowej na zanurzeniową, co oznacza, że elementy nadwozia zanurza się w kąpieli lakierniczej, co zapewnia większą jednolitość i kompleksowość powłoki, umożliwiając lakierowanie również trudno dostępnych miejsc, takich jak wnęki.
W latach 50. XX wieku producenci samochodów odkryli, że pomimo stosowania metody powlekania zanurzeniowego, część lakieru nadal ulegała wypłukaniu w kolejnym procesie za pomocą rozpuszczalników, co zmniejszało skuteczność ochrony antykorozyjnej. Aby rozwiązać ten problem, w 1957 roku Ford połączył siły z firmą PPG pod kierownictwem dr. George'a Brewera. Pod kierownictwem dr. George'a Brewera, Ford i PPG opracowały powszechnie stosowaną obecnie metodę powlekania elektroosadzaniem.
W 1961 roku Ford otworzył pierwszą na świecie lakiernię elektroforetyczną wykorzystującą metodę anodowania. Początkowa technologia była jednak wadliwa, dlatego w 1973 roku firma PPG wprowadziła lepszy system katodowego powlekania elektroforetycznego i odpowiadające mu powłoki.
Farba na bazie wody zapewnia trwałość i piękny wygląd, redukując zanieczyszczenie
W połowie i pod koniec lat 70. świadomość potrzeby oszczędzania energii i ochrony środowiska, wywołana kryzysem naftowym, wywarła również ogromny wpływ na przemysł lakierniczy. W latach 80. w krajach wprowadzono nowe przepisy dotyczące lotnych związków organicznych (LZO), które sprawiły, że powłoki akrylowe o wysokiej zawartości LZO i niskiej trwałości stały się nieakceptowalne na rynku. Ponadto konsumenci oczekują, że efekt malowania karoserii utrzyma się co najmniej 5 lat, co wymagało uwzględnienia trwałości powłoki lakierniczej.
Dzięki warstwie lakieru transparentnego pełniącej funkcję ochronną, wewnętrzna warstwa farby nie musi być już tak gruba jak dotychczas – do celów dekoracyjnych wystarczy jedynie bardzo cienka warstwa. Do warstwy lakieru dodawane są również absorbery UV, aby chronić pigmenty w warstwie transparentnej i podkładzie, co znacznie wydłuża żywotność podkładu i farby.
Technika malowania jest początkowo kosztowna i stosowana jest zazwyczaj tylko w modelach z wyższej półki. Ponadto, trwałość lakieru bezbarwnego była słaba i szybko łuszczył się, wymagając ponownego lakierowania. Jednak w kolejnej dekadzie przemysł motoryzacyjny i lakierniczy pracowały nad udoskonaleniem technologii powlekania, nie tylko obniżając koszty, ale także opracowując nowsze metody obróbki powierzchni, które znacząco wydłużyły trwałość lakieru bezbarwnego.
Coraz bardziej niesamowita technologia malowania
Przyszły trend w rozwoju powłok lakierniczych, a niektórzy przedstawiciele branży wierzą w technologię bezlakierową. Technologia ta faktycznie przeniknęła do naszego życia, a obudowy urządzeń codziennego użytku, w tym urządzeń gospodarstwa domowego, są w rzeczywistości wyposażone w technologię bezlakierową. Do obudów dodaje się odpowiedni kolor z nanocząsteczkowego proszku metalicznego w procesie formowania wtryskowego, nadając im żywe kolory i metaliczną teksturę. Nie wymagają już malowania, co znacznie zmniejsza emisję zanieczyszczeń. Naturalnie, technologia ta jest również szeroko stosowana w samochodach, np. w elementach wykończeniowych, osłonach chłodnicy, obudowach lusterek wstecznych itp.
Podobną zasadę stosuje się w sektorze metalowym, co oznacza, że w przyszłości materiały metalowe używane bez malowania będą miały już w fabryce warstwę ochronną, a nawet warstwę koloru. Technologia ta jest obecnie wykorzystywana w przemyśle lotniczym i wojskowym, ale wciąż jest daleka od jej dostępności do zastosowań cywilnych i nie jest możliwe oferowanie szerokiej gamy kolorów.
StreszczenieOd pędzli, przez pistolety, po roboty, od naturalnej farby roślinnej po zaawansowaną technologicznie farbę chemiczną, od dążenia do wydajności, przez dążenie do jakości, po dążenie do ochrony środowiska – pogoń za technologią lakierniczą w przemyśle motoryzacyjnym nie ustała, a poziom rozwoju technologii jest coraz wyższy. Lakiernicy, którzy kiedyś trzymali pędzle w rękach i pracowali w trudnych warunkach, nie spodziewali się, że dzisiejsze lakiery samochodowe są tak zaawansowane i wciąż się rozwijają. Przyszłość będzie erą bardziej przyjazną dla środowiska, inteligentną i wydajną.
Czas publikacji: 20.08.2022
