Gdy widzisz samochód, Twoim pierwszym wrażeniem prawdopodobnie będzie kolor nadwozia. Dziś posiadanie pięknego, błyszczącego lakieru jest jednym z podstawowych standardów produkcji samochodów. Ale ponad sto lat temu malowanie samochodu nie było łatwym zadaniem i było o wiele mniej piękne niż jest dzisiaj. Jak lakier samochodowy ewoluował do tego stopnia, do jakiego ewoluował dzisiaj? Surley opowie Ci historię rozwoju technologii powlekania lakierem samochodowym.
Dziesięć sekund na zrozumienie całego tekstu:
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. Obecnie i w przyszłości technologia malowania będzie coraz bardziej wykraczać poza wyobraźnię,nawet bez farby.
Główną rolą farby jest działanie przeciwstarzeniowe
Większość ludzi uważa, że farba ma nadawać przedmiotom olśniewające kolory, ale z punktu widzenia produkcji przemysłowej kolor jest w rzeczywistości potrzebą drugorzędną; rdza i ochrona przed starzeniem to główne cele. Od wczesnych dni łączenia żelaza z drewnem do dzisiejszego czystego metalicznego białego nadwozia, nadwozie samochodu potrzebuje farby jako warstwy ochronnej. Wyzwania, z którymi musi zmierzyć się warstwa lakieru, to naturalne zużycie, takie jak słońce, piasek i deszcz, uszkodzenia fizyczne, takie jak zadrapania, otarcia i kolizje, oraz erozja, taka jak sól i odchody zwierząt. W ewolucji technologii lakierniczej proces powoli rozwija coraz bardziej wydajne, trwałe i piękne powłoki nadwozia, aby lepiej sprostać tym wyzwaniom.
Lakier z Chin
Lakier ma bardzo długą historię i, co jest haniebne, wiodąca pozycja w technologii lakierniczej należała do Chin przed rewolucją przemysłową. Stosowanie lakieru sięga czasów neolitu, a po okresie Walczących Królestw rzemieślnicy używali oleju tungowego pozyskiwanego z nasion drzewa tungowego i dodawali naturalny surowy lakier, aby uzyskać mieszankę farb, chociaż w tamtym czasie lakier był przedmiotem luksusowym dla szlachty. Po ustanowieniu dynastii Ming, Zhu Yuanzhang zaczął tworzyć rządowy przemysł lakierniczy, a technologia malowania rozwijała się szybko. Pierwszą chińską pracę na temat technologii malowania, „Księga malarstwa”, opracował Huang Cheng, lakiernik z dynastii Ming. Dzięki rozwojowi technicznemu oraz handlowi wewnętrznemu i zewnętrznemu, wyroby lakiernicze rozwinęły dojrzały system przemysłu rzemieślniczego w dynastii Ming.
Najbardziej zaawansowana farba olejowa tungowa z czasów dynastii Ming była kluczem do produkcji statków. XVI-wieczny hiszpański uczony Mendoza wspomniał w „Historii Wielkiego Cesarstwa Chińskiego”, że chińskie statki pokryte olejem tungowym miały dwukrotnie dłuższą żywotność niż statki europejskie.
W połowie XVIII wieku Europa w końcu pękła i opanowała technologię farb olejnych tungowych, a europejski przemysł farb stopniowo nabierał kształtu. Surowiec olej tungowy, oprócz tego, że był używany do lakieru, był również ważnym surowcem dla innych gałęzi przemysłu, wciąż zmonopolizowanych przez Chiny, i stał się ważnym surowcem przemysłowym dla dwóch rewolucji przemysłowych aż do początku XX wieku, kiedy to ukształtowały się drzewa tungowe przesadzone do Ameryki Północnej i Południowej, co złamało monopol Chin na surowce.
Suszenie nie trwa już do 50 dni
Na początku XX wieku do produkcji samochodów nadal stosowano farby na bazie naturalnej, np. 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 lakieru potrzebuje ponad tygodnia, aby wyschnąć.
W latach dwudziestych XX wieku firma DuPont pracowała nad szybkoschnącą farbą nitrocelulozową, która wywołała uśmiech na twarzach producentów samochodów, którzy nie musieli już pracować nad samochodami, których cykle lakiernicze były tak długie.
W 1921 roku DuPont był już liderem w produkcji filmów nitrocelulozowych, ponieważ zwrócił się w stronę produktów niewybuchowych na bazie nitrocelulozy, aby wchłonąć ogromne moce produkcyjne, jakie zbudował w czasie wojny. W gorące piątkowe popołudnie w lipcu 1921 roku pracownik fabryki filmowej DuPont zostawił beczkę z włóknami bawełnianymi nitrocelulozowymi na nabrzeżu przed wyjściem z pracy. Kiedy otworzył ją ponownie w poniedziałkowy poranek, odkrył, 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, aby ją wymieszać. Największą zaletą farby nitrocelulozowej jest to, że szybko schnie, w porównaniu do naturalnej farby bazowej, której schnięcie trwa tydzień lub nawet tygodnie, farba nitrocelulozowa schnie tylko 2 godziny, co znacznie zwiększa szybkość malowania. w 1924 roku niemal wszystkie linie produkcyjne General Motors używały farby nitrocelulozowej Duco.
Naturalnie, farba nitrocelulozowa ma swoje wady. Jeśli zostanie rozpylona w wilgotnym środowisku, powłoka łatwo stanie się biała i straci połysk. Utworzona powierzchnia farby ma słabą odporność na korozję rozpuszczalników na bazie ropy naftowej, takich jak benzyna, które mogą uszkodzić powierzchnię farby, a wyciekający podczas tankowania gaz olejowy może przyspieszyć pogarszanie się otaczającej powierzchni farby.
Wymiana szczotek na pistolety natryskowe w celu rozwiązania problemu nierównomiernego nakładania się farby
Oprócz cech samej farby, metoda malowania jest również bardzo ważna dla wytrzymałości i trwałości powierzchni farby. Użycie pistoletów natryskowych było ważnym kamieniem milowym w historii technologii lakierniczej. Pistolet natryskowy został w pełni wprowadzony do przemysłowego pola lakierniczego w 1923 r., a do przemysłu motoryzacyjnego w 1924 r.
Rodzina DeVilbiss założyła więc DeVilbiss, światowej sławy firmę specjalizującą się w technologii atomizacji. Później urodził się syn Alana DeVilbissa, Tom DeVilbiss. Syn dr Alana DeVilbissa, Tom DeVilbiss, wyprowadził wynalazek swojego ojca poza dziedzinę medycyny. DeVilbiss wyprowadził wynalazki swojego ojca poza dziedzinę medycyny i przekształcił oryginalny atomizer w pistolet natryskowy do nakładania farby.
W dziedzinie malowania przemysłowego pędzle szybko stają się zbędnym na rzecz pistoletów natryskowych. Firma deVilbiss działa w dziedzinie atomizacji od ponad 100 lat i jest obecnie liderem w dziedzinie 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, zwaną emalią alkidową. Metalowe części karoserii samochodu były natryskiwane tym rodzajem farby, a następnie suszone w piecu, aby utworzyć bardzo trwałą powłokę farby. W porównaniu do farb nitrocelulozowych, farby emaliowe alkidowe są szybsze w aplikacji, wymagając tylko 2 do 3 kroków w porównaniu do 3 do 4 kroków 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 boją się światła słonecznego, a w świetle słonecznym powłoka farby utlenia się w przyspieszonym tempie, a kolor szybko blaknie i staje się matowy, czasami proces ten może trwać nawet kilka miesięcy. Pomimo swoich wad żywice alkidowe nie zostały całkowicie wyeliminowane i nadal stanowią ważną część dzisiejszej technologii powłok. Termoplastyczne farby akrylowe pojawiły się w latach 40. XX wieku, znacznie poprawiając dekoracyjność i trwałość wykończenia, a w 1955 roku General Motors zaczął malować samochody nową żywicą akrylową. Reologia tej farby była wyjątkowa i wymagała natryskiwania przy niskiej zawartości ciał stałych, co wymagało wielu warstw. Ta pozornie niekorzystna cecha była wówczas zaletą, ponieważ umożliwiała włączenie płatków metalu do powłoki. Lakier akrylowy był natryskiwany z bardzo niską początkową lepkością, co pozwalało na spłaszczenie płatków metalu w celu utworzenia warstwy odblaskowej, a następnie lepkość szybko wzrastała, aby utrzymać płatki metalu na miejscu. Tak narodziła się farba metaliczna.
Warto zauważyć, że w tym okresie nastąpił nagły postęp w technologii farb akrylowych w Europie. Wynikało to z ograniczeń nałożonych na państwa Osi Europejskiej po II wojnie światowej, które ograniczyły stosowanie niektórych materiałów chemicznych w produkcji przemysłowej, takich jak nitroceluloza, surowiec potrzebny do produkcji farb nitrocelulozowych, które można było wykorzystać do produkcji materiałów wybuchowych. Dzięki temu ograniczeniu firmy w tych krajach zaczęły koncentrować się na technologii farb emaliowanych, opracowując system farb akrylowo-uretanowych. Kiedy europejskie farby trafiły do Stanów Zjednoczonych w 1980 r., amerykańskie systemy farb samochodowych były dalekie od europejskich rywali.
Zautomatyzowany proces fosforanowania i elektroforezy w celu uzyskania zaawansowanej jakości lakieru
Dwie dekady po II wojnie światowej były okresem zwiększonej jakości powłok nadwozia. W tym czasie w Stanach Zjednoczonych, oprócz transportu, samochody miały również atrybut poprawiający status społeczny, więc właściciele samochodów chcieli, aby ich samochody wyglądały bardziej ekskluzywnie, co wymagało, aby lakier wyglądał bardziej błyszcząco i w piękniejszych kolorach.
Począwszy od 1947 r. firmy samochodowe zaczęły fosforanować powierzchnie metalowe przed malowaniem, aby poprawić przyczepność i odporność farby na korozję. Zmieniono również podkład z natryskowego na powłokę zanurzeniową, co oznacza, że części nadwozia zanurza się w kałuży farby, dzięki czemu staje się ona bardziej jednolita, a powłoka bardziej kompleksowa, co zapewnia, że trudno dostępne miejsca, takie jak wnęki, również mogą zostać pomalowane.
W latach 50. XX wieku firmy samochodowe odkryły, że pomimo stosowania metody powlekania zanurzeniowego, część farby nadal zmywa się w kolejnym procesie za pomocą rozpuszczalników, co zmniejsza skuteczność zapobiegania rdzewieniu. Aby rozwiązać ten problem, w 1957 roku Ford połączył siły z PPG pod kierownictwem dr George'a Brewera. Pod kierownictwem dr George'a Brewera Ford i PPG opracowali metodę powlekania elektroosadzaniem, która jest obecnie powszechnie stosowana.
W 1961 roku Ford otworzył pierwszą na świecie lakiernię elektroforetyczną. Początkowa technologia była jednak wadliwa, dlatego w 1973 roku firma PPG wprowadziła lepszy system katodowego powlekania elektroforetycznego i odpowiadające mu powłoki.
Farba, która trwale pięknie maluje, aby ograniczyć zanieczyszczenie w przypadku farb na bazie wody
W połowie i pod koniec lat 70. świadomość oszczędzania energii i ochrony środowiska, wywołana kryzysem naftowym, miała również duży wpływ na przemysł farb. W latach 80. kraje uchwaliły nowe przepisy dotyczące lotnych związków organicznych (LZO), które sprawiły, że powłoki farb akrylowych o wysokiej zawartości LZO i słabej trwałości stały się nie do przyjęcia dla rynku. Ponadto konsumenci oczekują również, że efekty malowania ciała będą trwały co najmniej 5 lat, co wymaga zajęcia się kwestią trwałości wykończenia farby.
Dzięki warstwie lakieru transparentnego jako warstwie ochronnej wewnętrzna farba kolorowa nie musi być tak gruba jak wcześniej, tylko bardzo cienka warstwa jest potrzebna do celów dekoracyjnych. Do warstwy lakieru dodawane są również absorbery UV, aby chronić pigmenty w warstwie transparentnej i podkładzie, co znacznie wydłuża żywotność podkładu i farby kolorowej.
Technika malowania jest początkowo kosztowna i jest generalnie stosowana tylko w modelach z wyższej półki. Ponadto trwałość lakieru bezbarwnego była słaba i wkrótce zaczął się łuszczyć i wymagać ponownego malowania. W następnej dekadzie przemysł motoryzacyjny i lakierniczy pracowały jednak nad udoskonaleniem technologii powlekania, nie tylko obniżając koszty, ale także opracowując nowsze metody obróbki powierzchni, które znacznie wydłużyły żywotność lakieru bezbarwnego.
Coraz bardziej zadziwiająca technologia malowania
Przyszły główny trend rozwoju powłok, niektórzy ludzie w branży wierzą, że technologia bez malowania. Ta technologia faktycznie przeniknęła do naszego życia, a obudowy urządzeń codziennego użytku do urządzeń domowych faktycznie wykorzystują technologię bez malowania. Obudowy dodają odpowiedni kolor proszku metalowego na poziomie nano w procesie formowania wtryskowego, bezpośrednio formując obudowy o błyszczących kolorach i metalicznej fakturze, których w ogóle nie trzeba malować, co znacznie zmniejsza zanieczyszczenie wytwarzane przez malowanie. Naturalnie jest również szeroko stosowana w samochodach, takich jak listwy, kratki, obudowy lusterek wstecznych itp.
Podobna zasada jest stosowana w sektorze metalowym, co oznacza, że w przyszłości materiały metalowe, które są używane bez malowania, będą miały już warstwę ochronną lub nawet warstwę koloru w fabryce. Technologia ta jest obecnie stosowana w sektorze lotniczym i wojskowym, ale wciąż jest daleka od dostępności do użytku cywilnego i nie jest możliwe oferowanie szerokiej gamy kolorów.
Streszczenie: Od pędzli po pistolety i roboty, od naturalnej farby roślinnej po zaawansowaną technologicznie farbę chemiczną, od dążenia do wydajności po dążenie do jakości po dążenie do zdrowia środowiskowego, dążenie do technologii lakierniczej w przemyśle motoryzacyjnym nie ustało, a stopień technologii staje się coraz wyższy. Malarze, którzy kiedyś trzymali pędzle i pracowali w trudnych warunkach, nie spodziewaliby się, że dzisiejszy lakier samochodowy jest tak zaawansowany i wciąż się rozwija. Przyszłość będzie bardziej przyjazną dla środowiska, inteligentną i wydajną erą.
Czas publikacji: 20-08-2022
