Czym jest malowanie przemysłowe i jak nakłada się farbę (1)

1. Malarstwo

-Definicja: Malowanie to ogólne określenie operacji polegających na tworzeniu powłoki malarskiej w celu pokrycia powierzchni przedmiotu w celu zapewnienia ochrony, estetyki itp.

- Cel: Malowanie ma nie tylko na celu estetykę, ale także ochronę i w konsekwencji poprawę jakości produktu.

1) Ochrona: Większość głównych materiałów, z których zbudowane są samochody, to blachy stalowe. Kiedy pojazd jest pokryty blachą stalową, reaguje ona z wilgocią lub tlenem z powietrza, tworząc rdzę. Najważniejszym celem malowania jest ochrona obiektu poprzez zapobieganie powstawaniu rdzy.

2) Estetyka: Kształt samochodu składa się z kilku rodzajów powierzchni i linii, takich jak powierzchnie trójwymiarowe, płaskie, zakrzywione, proste i krzywe. Malując obiekt o tak złożonym kształcie, uzyskuje się wrażenie koloru, które pasuje do kształtu samochodu, a jednocześnie poprawia jego estetykę.

3) Poprawa atrakcyjności rynkowej: Obecnie na rynku dostępne są różne rodzaje samochodów, ale wśród nich, porównując pojazdy o jednolitym kształcie i tej samej funkcji, na przykład te z dwukolorowym lakierem, lepiej prezentują się pojazdy o podobnej konstrukcji. W ten sposób jednym z celów jest również dążenie do poprawy wartości produktu poprzez lakierowanie. Ponadto, ze względu na gwałtowne zmiany w środowisku, wymagana jest trwałość powłoki lakierniczej. Na przykład, rośnie zapotrzebowanie na funkcjonalne lakiery, które zapobiegają uszkodzeniom powłoki lakierniczej spowodowanym przez kwaśne deszcze i utratę początkowego połysku spowodowane przez szczotki myjni automatycznych, co poprawia atrakcyjność rynkową.W zależności od wymagań jakościowych powłoki stosuje się zarówno malowanie automatyczne, jak i ręczne.

2. Skład farby:Skład farby Farba jest lepką cieczą, w której trzy składniki: pigment, żywica i rozpuszczalnik są równomiernie zmieszane (zdyspergowane).

- Pigment: Kolorowy proszek, który nie rozpuszcza się w rozpuszczalnikach ani wodzie. Różnica w stosunku do barwników polega na tym, że są one rozproszone w postaci cząsteczek, nierozpuszczalnych w wodzie ani rozpuszczalnikach. Rozmiar cząsteczek waha się od kilku mikrometrów do kilkudziesięciu mikrometrów. Ponadto występują w różnych kształtach, takich jak kształt okrągły, kształt pałeczki, kształt igły i kształt płatków. Jest to proszek, który nadaje kolor (moc barwienia) i siłę krycia (zdolność do pokrycia i ukrycia powierzchni przedmiotu dzięki nieprzezroczystości) powłoce. Występuje w dwóch rodzajach: nieorganicznym i organicznym. Pigmenty, pigmenty polerujące i wypełniacze służą do poprawy chwytu. Bezbarwne i transparentne farby, zwane również przezroczystymi, gdy pigmenty są wyłączone ze składników tworzących farby,

Stosuje się go w celu nadania powłoce większego połysku.

1) Funkcja pigmentu

* Pigmenty kolorowe: nadają kolor, kryją

Idź. Pigmenty nieorganiczne: Są to głównie pigmenty naturalne, takie jak biały, żółty i czerwonobrązowy. Są to związki metali, takie jak cynk, tytan, żelazo ołowiowe, miedź itp. Ogólnie rzecz biorąc, charakteryzują się doskonałą odpornością na warunki atmosferyczne i wysoką temperaturę, ale pod względem intensywności koloru nie dorównują pigmentom organicznym. Jako farba samochodowa nie stosuje się wyłącznie pigmentu nieorganicznego. Ponadto, z punktu widzenia ochrony środowiska, pigmenty zawierające szkodliwe metale ciężkie, takie jak kadm i chrom, nie są obecnie stosowane.

Ty. Pigment organiczny: Jest wytwarzany metodą syntezy organicznej w wyniku okresowej reakcji chemicznej i jest substancją zbudowaną ze związku metalu lub taką, jaka występuje w naturze. Ogólnie rzecz biorąc, jego właściwości kryjące nie są zbyt dobre, ale ponieważ uzyskuje się klarowny kolor, jest szeroko stosowany do malowania żywych kolorów jednolitych, metalicznych i mikowych, jako farba do zewnętrznych części samochodów.

* Pigment antykorozyjny: zapobiega powstawaniu rdzy

* Pigment wypełniający: Można uzyskać twardą powłokę, zapobiegającą rozkładowi powłoki i zwiększającą trwałość.

Żywica: Przezroczysta ciecz, która łączy pigment z pigmentem i nadaje połysk, twardość i przyczepność powłoce. Inną nazwą jest spoiwo. Właściwości schnięcia i trwałość powłoki w dużej mierze zależą od właściwości żywicy.

1) Żywica naturalna: Jest głównie ekstrahowana lub wydzielana przez rośliny i jest stosowana do farb, takich jak werniks olejny, lakier i emalia.

2) Żywica syntetyczna: Termin ogólny odnoszący się do żywic syntetycznych syntetyzowanych w reakcjach chemicznych z różnych surowców chemicznych. Jest to związek organiczny o bardzo dużej masie cząsteczkowej w porównaniu z żywicami naturalnymi. Ponadto żywice syntetyczne dzielą się na żywice termoplastyczne (mięknące i topiące się po podgrzaniu) oraz żywice termoutwardzalne (utwardzane w wyniku reakcji chemicznej pod wpływem ciepła, nie mięknące i nie topiące się nawet po ponownym podgrzaniu po schłodzeniu).

- Rozpuszczalnik: Jest to przezroczysta ciecz, która topi żywicę, umożliwiając łatwe wymieszanie pigmentu z żywicą. Po malowaniu odparowuje jak rozcieńczalnik i nie osadza się na warstwie powłoki.

Cmalowanie

1. Przegląd i definicja farbZ perspektywy nadania „właściwości antykorozyjnych” i „estetycznych”, lakiery samochodowe odegrały rolę w poprawie atrakcyjności rynkowej samochodów dzięki zastosowaniu najnowszych technologii. W poniższych produktach wysokiej jakości, lakiery i systemy powłok zostały zaprojektowane tak, aby osiągnąć te właściwości powłok w najbardziej ekonomiczny sposób.

Farby są zazwyczaj płynne i mają tę właściwość, że pokrywają powierzchnię malowanego przedmiotu i tworzą ciągłą powłokę (warstwę powłoki) poprzez proces suszenia i utwardzania. Dzięki fizycznym i chemicznym właściwościom powłoki, powlekany przedmiot zyskuje właściwości antykorozyjne i plastyczność.

2. Proces lakierowania samochodówAby uzyskać pożądaną jakość powłoki samochodu w najbardziej ekonomiczny sposób, ustala się proces powlekania i specyfikacje powłoki, a każda istotna cecha jest przypisywana do powłoki lakierniczej uzyskanej w każdym procesie. Ponadto, ponieważ właściwości powłoki lakierniczej zależą od dobrej i złej obrabialności procesu, lakier używany w każdym procesie jest projektowany tak, aby zmaksymalizować przypisaną mu główną funkcję, uwzględniając warunki procesu.Aplikacja jest ściśle kontrolowana w lakierni.

Powyższy proces to 3- lub 4-warstwowy system powłokowy, najczęściej stosowany do powlekania zewnętrznych elementów samochodowych. Powłoka lakiernicza utworzona w każdym procesie spełnia funkcje opisane później i zapewnia jakość powłoki samochodowej jako kompleksowego systemu powłok. W samochodach ciężarowych i lekkich pojazdach zdarzają się przypadki, w których stosuje się dwuwarstwowy system powłokowy, w którym pomija się etap pośredni. Również w samochodach luksusowych możliwe jest osiągnięcie lepszej jakości poprzez dwukrotne nałożenie warstwy pośredniej lub nawierzchniowej.

Ostatnio zbadano i wdrożono również proces mający na celu obniżenie kosztów powlekania poprzez integrację procesów powlekania środkowego i górnego.

- Proces obróbki powierzchni: Poprawia ochronę antykorozyjną poprzez hamowanie reakcji korozyjnych metalu i wzmacnianie przyczepności między warstwą podkładową (warstwą elektroforezy) a materiałem (podłożem). Obecnie głównym składnikiem warstwy jest fosforan cynku, a metoda zanurzeniowa jest powszechnie stosowana, co pozwala na wystarczającą obróbkę elementów o złożonej strukturze. W szczególności, w przypadku elektroforezy kationowej, do powłoki dodawane są metale takie jak Fe, Ni i Mn inne niż Zn, co dodatkowo poprawia odporność na korozję.

- Powłoka elektroosadzana (podkład elektroosadzany typu kationowego): Powłoka podkładowa pełni głównie funkcję antykorozyjną. Oprócz doskonałych właściwości antykorozyjnych, kationowa farba elektroosadzana na bazie żywicy epoksydowej ma następujące zalety w powłokach podkładowych dla pojazdów. ① Podczas powlekania elektroosadzanego nie następuje wymywanie powłoki pokrytej fosforanem cynku. ② Hamuje reakcję korozji dzięki zasadowości struktury żywicy. ③ Doskonałe właściwości antykorozyjne dzięki utrzymaniu przyczepności dzięki wysokiej odporności żywicy epoksydowej na alkalia.

1) Zalety elektroosadzania kationowego

* Nawet skomplikowane kształty można pokryć jednolitą grubością powłoki

* Doskonała penetracja wewnętrzna skomplikowanych części i połączeń.

* Automatyczne malowanie

* Łatwa konserwacja i zarządzanie linią.

* Dobra podatność na malowanie.

* Można zastosować zamknięty obieg mycia wodą metodą UF (mniejsze straty farby i mniejsze zanieczyszczenie ścieków)

* Niska zawartość rozpuszczalników i niskie zanieczyszczenie powietrza.

* Jest to farba na bazie wody, a ryzyko pożaru jest niewielkie.

2) Farba elektroosadzana kationowo: Zasadniczo jest to żywica poliaminowa otrzymywana poprzez dodanie amin pierwszorzędowych do czwartorzędowych do żywicy epoksydowej. Jest ona neutralizowana kwasem (kwasem octowym), aby uczynić ją rozpuszczalną w wodzie. Ponadto, metoda utwardzania powłoki to reakcja sieciowania uretanu z wykorzystaniem blokowanego izocyjanianu jako utwardzacza.

3) Ulepszanie działania farby elektroosadzanej: Jest ona rozpowszechniona na całym świecie jako podkład samochodowy, ale badania i rozwój nieustannie podnoszą nie tylko jakość antykorozyjną całego samochodu, ale także jakość powłoki.

* Funkcja zapobiegająca rdzewieniu/warstwa ochronna

idź. Absolutnie doskonałe właściwości powlekające, odporność na penetrację spoin, odporność na odpryskiwanie

Ty. Zdolność blachy stalowej do obróbki antykorozyjnej (wodoodporność, odporność na skręcanie)

do. Hartowanie w niskiej temperaturze (Poprawa odporności na rdzę elementów gumowych itp.)

* Funkcja kosmetyczna/dekoracyjny

przejdź. Właściwości powłoki blachy stalowej, chropowatość (przyczynia się do poprawy gładkości i połysku itp.)

Ty. Odporność na żółknięcie (hamowanie żółknięcia białej warstwy nawierzchniowej)

- Warstwa pośrednia: Warstwa pośrednia pełni rolę pomocniczą, maksymalizując funkcję antykorozyjną podkładu (elektropowłoka) i funkcję tynkarską warstwy nawierzchniowej, a także poprawia jakość powłoki w całym systemie malarskim. Ponadto proces nakładania warstwy pośredniej przyczynia się do zmniejszenia liczby defektów powłoki, ponieważ w pewnym stopniu maskuje nieuniknione wady podkładu (zadrapania, przywieranie pyłu itp.) na linii lakierniczej.

Farba pośrednia to rodzaj farby, która wykorzystuje bezolejową żywicę poliestrową jako żywicę bazową i utwardza ​​ją w wysokiej temperaturze poprzez dodanie żywicy melaminowej, a ostatnio uretanu (Bl). Ostatnio, w celu zwiększenia odporności na odpryskiwanie, podkład antyodpryskowy jest czasami nakładany metodą „mokro na mokro” w trakcie wstępnego procesu.

1) Trwałość warstwy pośredniej

* Wodoodporność: niska chłonność i zapobiega powstawaniu pęcherzy

* Odporność na odpryskiwanie: Absorbuje energię uderzenia podczas rzucania kamieniem, zmniejsza uszkodzenia powłoki powodujące hałas i zapobiega powstawaniu korozji parowej.

* Odporność na warunki atmosferyczne: Mniejsze pogorszenie jakości spowodowane promieniowaniem UV i zapobieganie łuszczeniu się warstwy wierzchniej na zewnątrz.

2) Funkcja tynkarska warstwy pośredniej

* Właściwości podkładowe: przyczynia się do wygładzenia wykończonej powierzchni zewnętrznej poprzez pokrycie chropowatości powierzchni powłoki elektroosadzanej

* Odporność na rozpuszczalniki: Dzięki ograniczeniu pęcznienia i rozpuszczania warstwy pośredniej w stosunku do rozpuszczalnika warstwy wierzchniej uzyskuje się wygląd o wysokim kontraście.

* Dopasowanie koloru: Środkowa warstwa jest zazwyczaj szara, ale ostatnio można nakładać warstwę nawierzchniową o niskich właściwościach kryjących, barwiąc ją (uszczelniacz koloru).

3) Farba pośrednia

*Wymagana jakość powłoki pośredniej: odporność na odpryskiwanie, właściwości kryjące podłoża, przyczepność do warstwy elektroosadzanej, gładkość, brak utraty światła, przyczepność do warstwy wierzchniej, odporność na działanie światła

- Warstwa nawierzchniowa: Najważniejszą funkcją warstwy nawierzchniowej jest zapewnienie właściwości kosmetycznych oraz ich ochrona i utrzymanie. Odpowiada ona za takie parametry, jak kolor, gładkość powierzchni, połysk oraz jakość obrazu (zdolność do wyraźnego oddania obrazu obiektu na warstwie powłoki). Ponadto, warstwa nawierzchniowa musi chronić i zachować estetykę takich samochodów przez długi czas.

- Warstwa nawierzchniowa: Najważniejszą funkcją warstwy nawierzchniowej jest zapewnienie właściwości kosmetycznych oraz ich ochrona i utrzymanie. Odpowiada ona za takie parametry, jak kolor, gładkość powierzchni, połysk oraz jakość obrazu (zdolność do wyraźnego oddania obrazu obiektu na warstwie powłoki). Ponadto, warstwa nawierzchniowa musi chronić i zachować estetykę takich samochodów przez długi czas.

1) Warstwa wierzchnia: Kolory klasyfikuje się w zależności od zastosowanej w farbie bazy pigmentowej. W zależności od tego, czy użyto pigmentów płatkowych, takich jak płatki proszku aluminiowego, kolory dzieli się na kolor mikowy, kolor metaliczny i kolor jednolity.

* Jakość wyglądu: gładkość, połysk, wyrazistość, wrażenie lądu

* Trwałość: utrzymanie połysku i ochrona, zmiana koloru, blaknięcie

* Przyczepność: Przyczepność do ponownego lakierowania, przyczepność 2-tonowa, przyczepność z medium

* Odporność na rozpuszczalniki

* Odporność chemiczna

* Jakość funkcjonalna: odporność na mycie w myjni samochodowej, odporność na kwaśne deszcze, odporność na odpryskiwanie

2) Farba przyjazna dla środowiska

　　　* High Solid: Jest to farba o wysokiej zawartości części stałych, zgodna z przepisami dotyczącymi lotnych związków organicznych (LZO) i ograniczająca ilość użytego rozpuszczalnika organicznego. Charakteryzuje się doskonałą przyczepnością do podłoża i wykorzystaniem żywicy niskocząsteczkowej.

* Typ Water Bome (farba na bazie wody): Jest to farba, która minimalizuje ilość użytego rozpuszczalnika organicznego i wykorzystuje wodę (czystą wodę) jako rozcieńczalnik. Cechą charakterystyczną tego typu farby jest konieczność zastosowania w procesie malowania urządzenia do podgrzewania wstępnego (IR_Preheat), które umożliwia odparowanie wody, co wiąże się z koniecznością modernizacji urządzenia. Dodatkowo, w przypadku farb na bazie wody, natryskiwacz wymaga metody elektrodowej.

3) Farba funkcjonalna

* CCS (Complex Networking System, farba o złożonym sieciowaniu): Jest to rodzaj żywicy poliuretanowej (izocyjanianowej) lub silanowej, w której część żywicy melaminowej, podatnej na kwaśne deszcze w systemie żywicy akrylowej/melaminowej, jest zastępowana, a odporność na kwasy i zarysowania ulega poprawie.

* NCS (New Networking System, New Networking Type Paint): Farba bezmelaminowa, utwardzana kwasem i żywicą epoksydową na żywicy akrylowej. Charakteryzuje się doskonałą odpornością na kwasy, zarysowania i plamy.

- Urabialność powłoki nawierzchniowej: Aby ekonomicznie uzyskać dobrą powtarzalność docelowej powłoki nawierzchniowej, niezbędna jest dobra urabialność farby (atomizacja, płynność, porowatość, gładkość itp.). W tym celu istotne jest dostosowanie lepkości w procesie formowania wielowarstwowego, od malowania, przez wypalanie, aż po utwardzanie. Warunki otoczenia, takie jak temperatura, wilgotność i prędkość wiatru w kabinie lakierniczej, również są istotnymi czynnikami.

1) Lepkość żywicy: masa cząsteczkowa, kompatybilność (parametr rozpuszczalności: wartość SP)

2) Pigment: absorpcja oleju, stężenie pigmentu (PWC), rozproszona wielkość cząstek

3) Dodatki: środek zwiększający lepkość, środek wyrównujący, środek przeciwpieniący, inhibitor separacji kolorów itp.

4) Szybkość utwardzania: stężenie grup funkcyjnych w żywicy bazowej, reaktywność środka sieciującego

Ponadto grubość powłoki ma duży wpływ na końcowy wygląd warstwy nawierzchniowej. Ostatnio strukturalny środek lepki, taki jak mikrożel, umożliwia uzyskanie zarówno płynności, jak i właściwości rozlewnych, a gruba warstwa powłoki poprawia końcowy wygląd.

​

- Odporność powłoki wierzchniej na warunki atmosferyczne: Pomimo że samochody są narażone na działanie różnych warunków atmosferycznych, powłoka wierzchnia jest narażona na działanie światła, wody, tlenu, ciepła itp. W rezultacie występuje szereg niekorzystnych zjawisk, które pogarszają estetykę.

1) Zjawiska optyczne

* Degradacja połysku: Gładkość powierzchni powłoki ulega pogorszeniu, a rozproszone odbicie światła od powierzchni ulega nasileniu. Skład żywicy ma znaczenie, ale istotny jest również wpływ pigmentu.

* Przebarwienia: Odcień koloru powłoki pierwotnej zmienia się wraz ze starzeniem się pigmentu lub żywicy w powłoce. W zastosowaniach motoryzacyjnych należy wybrać pigment najbardziej odporny na warunki atmosferyczne.

2) zjawiska mechaniczne

* Pęknięcia: Pęknięcia powstają w warstwie powierzchniowej powłoki lub w całej powłoce z powodu zmian właściwości fizycznych powłoki spowodowanych fotooksydacją lub hydrolizą (zmniejszenie wydłużenia, przyczepności itp.) oraz naprężeniami wewnętrznymi. W szczególności występują one w metalicznej, bezbarwnej powłoce, a oprócz dostosowania właściwości fizycznych powłoki, składu żywicy akrylowej i właściwości fizycznych powłoki, skuteczne jest zastosowanie absorbera promieniowania ultrafioletowego i przeciwutleniacza.

* Łuszczenie: Powłoka częściowo odpada z powodu zmniejszenia przyczepności powłoki lub pogorszenia właściwości reologicznych oraz działania sił zewnętrznych, takich jak rozpryskiwanie lub wibracje kamieni.

3) zjawisko chemiczne

* Zanieczyszczenia plamami: Jeśli sadza, ciała owadów lub kwaśny deszcz przylegają do powierzchni powłoki, element ulega zaplamieniu i odbarwieniu. Konieczne jest zastosowanie pigmentu i żywicy odpornej na zarysowania i działanie alkaliów. Jednym z powodów, dla których lakier bezbarwny nakłada się na kolor metaliczny, jest ochrona proszku aluminiowego.

- Przyszłe wyzwania dla powłok nawierzchniowych: Estetyka i wzornictwo stają się coraz ważniejsze w poprawie właściwości użytkowych samochodów. Reagując na zróżnicowanie wymagań i zmiany w materiałach, takich jak tworzywa sztuczne, konieczne jest uwzględnienie potrzeb społecznych, takich jak pogorszenie warunków narażenia na działanie czynników atmosferycznych w pojazdach i redukcja zanieczyszczenia powietrza. W tych okolicznościach rozważane są różne powłoki nawierzchniowe dla przyszłych modeli samochodów.

Przyjrzyjmy się bliżej typowym procesom lakierowania samochodów i sprawdźmy, gdzie wymiana ciepła i masy odgrywa ważną rolę. Ogólny proces lakierowania samochodów wygląda następująco.

① Wstępne leczenie

② Elektroosadzanie (podkład)

③ Malowanie uszczelniające

④ Powłoka podkładowa

⑤ malowanie woskiem

⑥ Podkład antyodpryskowy

⑦ Podkład

⑧ Lakier nawierzchniowy

⑨ Usuwanie wad i polerowanie

Proces produkcji samochodów trwa około 20 godzin, z czego 10 godzin, czyli połowę, zajmuje proces wymieniony powyżej. Wśród nich najważniejsze i najbardziej istotne procesy to obróbka wstępna, elektroosadzanie (powłoka podkładowa), nakładanie podkładu i lakierowanie nawierzchniowe. Skupmy się na tych procesach.