Când vezi o mașină, prima impresie va fi probabil culoarea caroseriei. Astăzi, o vopsea frumoasă și strălucitoare este unul dintre standardele de bază pentru producția de automobile. Dar în urmă cu mai bine de o sută de ani, vopsirea unei mașini nu era o sarcină ușoară și era mult mai puțin frumoasă decât este astăzi. Cum a evoluat vopseaua auto până în măsura în care o face astăzi? Surley vă va povesti istoria dezvoltării tehnologiei de acoperire a vopselei auto.
Zece secunde pentru a înțelege textul integral:
1,Lacîși are originea în China, Occidentul a condus după revoluția industrială.
2, vopseaua naturală de bază se usucă lent, afectând eficiența procesului de fabricație auto, DuPont a inventat uscarea rapidăvopsea nitro.
3, Pistoale de pulverizareînlocuiește pensulele, oferind o peliculă de vopsea mai uniformă.
4, De la alchidic la acrilic, urmărirea durabilității și a diversității este continuă.
5, De la „pulverizare” la „acoperire prin imersie”Cu baia de lac, urmărirea continuă a calității vopselei ajunge acum la fosfatare și electrodepunere.
6, Înlocuire cuvopsea pe bază de apăîn urmărirea protecției mediului.
7, Acum și în viitor, tehnologia de vopsire devine din ce în ce mai mult dincolo de imaginație,chiar și fără vopsea.
Rolul principal al vopselei este anti-îmbătrânire
Percepția majorității oamenilor asupra rolului vopselei este de a oferi obiectelor culori strălucitoare, dar din punctul de vedere al producției industriale, culoarea este de fapt o nevoie secundară; scopul principal este rezistența la rugină și anti-îmbătrânire. De la primele zile ale combinației fier-lemn până la caroseria albă pură din metal de astăzi, caroseria mașinii are nevoie de vopsea ca strat protector. Provocările cu care trebuie să se confrunte stratul de vopsea sunt uzura naturală, cum ar fi soarele, nisipul și ploaia, deteriorarea fizică, cum ar fi zgârieturile, frecarea și coliziunile, și eroziunea, cum ar fi sarea și excrementele de animale. În evoluția tehnologiei de vopsire, procesul dezvoltă încetul cu încetul pielea din ce în ce mai eficientă, durabilă și frumoasă pentru ca caroseria să facă față mai bine acestor provocări.
Lac din China
Lacul are o istorie foarte lungă și, din păcate, poziția de lider în tehnologia lăcului a aparținut Chinei înainte de Revoluția Industrială. Utilizarea lacului datează încă din epoca neolitică, iar după perioada Statelor Combatante, meșterii foloseau ulei de tung extras din semințele arborelui de tung și adăugau lac natural brut pentru a face un amestec de vopsele, deși la acea vreme lacul era un articol de lux pentru nobilime. După instaurarea dinastiei Ming, Zhu Yuanzhang a început să înființeze o industrie guvernamentală a lăcului, iar tehnologia vopselelor s-a dezvoltat rapid. Prima lucrare chineză despre tehnologia vopselelor, „Cartea picturii”, a fost compilată de Huang Cheng, un producător de lăc din dinastia Ming. Datorită dezvoltării tehnice și comerțului intern și extern, obiectele de lăcuire au dezvoltat un sistem industrial meșteșugăresc matur în dinastia Ming.
Cea mai sofisticată vopsea pe bază de ulei de tung din dinastia Ming a fost cheia fabricării navelor. Savantul spaniol Mendoza din secolul al XVI-lea a menționat în „Istoria Marelui Imperiu Chinezesc” că navele chinezești acoperite cu ulei de tung aveau o durată de viață de două ori mai mare decât navele europene.
La mijlocul secolului al XVIII-lea, Europa a reușit în sfârșit să stăpânească tehnologia vopselei pe bază de ulei de tung, iar industria europeană a vopselelor a prins treptat contur. Materia primă, uleiul de tung, pe lângă faptul că era folosit pentru lac, a fost și o materie primă importantă pentru alte industrii, încă monopolizate de China, și a devenit o materie primă industrială importantă pentru cele două revoluții industriale până la începutul secolului al XX-lea, când copacii de tung transplantați în America de Nord și de Sud au prins contur, ceea ce a rupt monopolul Chinei asupra materiilor prime.
Uscarea nu mai durează până la 50 de zile
La începutul secolului al XX-lea, automobilele erau încă fabricate folosind vopsele de bază naturale, cum ar fi uleiul de in, ca liant.
Chiar și Ford, care a fost pionier în linia de producție pentru construirea de mașini, a folosit aproape la extrem doar vopsea neagră japoneză pentru a urmări viteza de fabricație, deoarece se usucă cel mai repede, dar, la urma urmei, este totuși o vopsea de bază naturală, iar stratul de vopsea are nevoie de mai mult de o săptămână pentru a se usca.
În anii 1920, DuPont a lucrat la o vopsea nitrocelulozică cu uscare rapidă (cunoscută și sub numele de vopsea nitrocelulozică) care i-a făcut pe producătorii auto să zâmbească, nemaifiind nevoiți să lucreze la mașini cu cicluri de vopsire atât de lungi.
În 1921, DuPont era deja lider în fabricarea peliculelor cinematografice cu nitrat, deoarece a apelat la produse neexplozive pe bază de nitroceluloză pentru a absorbi capacitatea imensă a instalațiilor pe care le construise în timpul războiului. Într-o după-amiază fierbinte de vineri din iulie 1921, un muncitor de la o fabrică de filme DuPont a lăsat un butoi cu fibră de bumbac cu nitrat pe doc înainte de a pleca de la serviciu. Când l-a deschis din nou luni dimineață, a constatat că găleata se transformase într-un lichid limpede și vâscos, care avea să devină ulterior baza pentru vopseaua nitrocelulozică. În 1924, DuPont a dezvoltat vopseaua nitrocelulozică DUCO, folosind nitroceluloza ca materie primă principală și adăugând rășini sintetice, plastifianți, solvenți și diluanți pentru a o amesteca. Cel mai mare avantaj al vopselei nitrocelulozice este că se usucă rapid. Comparativ cu vopseaua de bază naturală, care se usucă în doar 2 ore, vopseaua nitrocelulozică durează doar 2 ore, crescând considerabil viteza de vopsire. În 1924, aproape toate liniile de producție ale General Motors foloseau vopsea nitrocelulozică Duco.
Bineînțeles, vopseaua nitrocelulozică are dezavantajele sale. Dacă este pulverizată într-un mediu umed, pelicula se va albi ușor și își va pierde luciul. Suprafața de vopsea formată are o rezistență slabă la coroziune față de solvenții pe bază de petrol, cum ar fi benzina, care pot deteriora suprafața vopselei, iar gazul de petrol care se scurge în timpul realimentării poate accelera deteriorarea suprafeței de vopsea din jur.
Înlocuirea pensulelor cu pistoale de pulverizare pentru a rezolva straturile neuniforme de vopsea
Pe lângă caracteristicile vopselei în sine, metoda de vopsire este, de asemenea, foarte importantă pentru rezistența și durabilitatea suprafeței vopsite. Utilizarea pistoalelor de vopsit a fost o piatră de hotar importantă în istoria tehnologiei de vopsire. Pistolul de vopsit a fost introdus pe deplin în domeniul vopsirii industriale în 1923 și în industria auto în 1924.
Astfel, familia DeVilbiss a fondat DeVilbiss, o companie de renume mondial specializată în tehnologia de atomizare. Mai târziu, s-a născut fiul lui Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss. Fiul Dr. Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss, a dus invenția tatălui său dincolo de domeniul medical. DeVilbiss a dus invențiile tatălui său dincolo de domeniul medical și a transformat atomizorul original într-un pistol de pulverizare pentru aplicarea vopselei.
În domeniul vopsirii industriale, pensulele devin rapid învechite de pistoalele de vopsit. deVilbiss activează în domeniul atomizării de peste 100 de ani și este acum lider în domeniul pistoalelor de vopsit industriale și al atomizoarelor medicale.
De la alchidice la acrilice, mai durabile și mai rezistente
În anii 1930, vopseaua emailată pe bază de rășină alchidică, denumită vopsea emailată alchidică, a fost introdusă în procesul de vopsire auto. Părțile metalice ale caroseriei mașinii erau pulverizate cu acest tip de vopsea și apoi uscate într-un cuptor pentru a forma o peliculă de vopsea foarte rezistentă. Comparativ cu vopselele nitrocelulozice, vopselele emailate alchidice se aplică mai rapid, necesitând doar 2 până la 3 etape, comparativ cu 3 până la 4 etape pentru vopselele nitrocelulozice. Vopselele emailate nu numai că se usucă rapid, dar sunt și rezistente la solvenți precum benzina.
Dezavantajul emailurilor alchidice este însă că se tem de lumina soarelui, iar în lumina soarelui pelicula de vopsea se va oxida într-un ritm accelerat, iar culoarea se va estompa curând și va deveni mată, uneori acest proces putând fi chiar în doar câteva luni. În ciuda dezavantajelor lor, rășinile alchidice nu au fost complet eliminate și sunt încă o parte importantă a tehnologiei de acoperire de astăzi. Vopselele acrilice termoplastice au apărut în anii 1940, îmbunătățind considerabil decorativitatea și durabilitatea finisajului, iar în 1955, General Motors a început să vopsească mașinile cu o nouă rășină acrilică. Reologia acestei vopsele era unică și necesita pulverizarea cu un conținut scăzut de solide, necesitând astfel mai multe straturi. Această caracteristică aparent dezavantajoasă a fost un avantaj la acea vreme, deoarece permitea includerea fulgilor metalici în strat. Lacul acrilic era pulverizat cu o vâscozitate inițială foarte scăzută, permițând aplatizarea fulgilor metalici pentru a forma un strat reflectorizant, iar apoi vâscozitatea creștea rapid pentru a menține fulgii metalici la locul lor. Astfel, s-a născut vopseaua metalică.
Este demn de remarcat faptul că această perioadă a cunoscut un avans brusc în tehnologia vopselelor acrilice în Europa. Acesta a provenit din restricțiile impuse țărilor Axei Europene după al Doilea Război Mondial, care au restricționat utilizarea unor materiale chimice în producția industrială, cum ar fi nitroceluloza, o materie primă necesară pentru vopseaua nitrocelulozică, care putea fi utilizată pentru fabricarea explozibililor. Odată cu această restricție, companiile din aceste țări au început să se concentreze pe tehnologia vopselelor emailate, dezvoltând un sistem de vopsea acril-uretanică. Când vopselele europene au intrat în Statele Unite în 1980, sistemele americane de vopsire auto erau departe de rivalii europeni.
Proces automat de fosfatare și electroforeză pentru obținerea unei calități avansate a vopselei
Cele două decenii de după al Doilea Război Mondial au fost o perioadă de creștere a calității straturilor de acoperire a caroseriei. În această perioadă, în Statele Unite, pe lângă transport, mașinile aveau și atributul de a îmbunătăți statutul social, așa că proprietarii de mașini își doreau ca mașinile lor să arate mai luxoase, ceea ce necesita ca vopseaua să arate mai strălucitoare și în culori mai frumoase.
Începând cu 1947, companiile auto au început să fosfatizeze suprafețele metalice înainte de vopsire, ca modalitate de a îmbunătăți aderența și rezistența la coroziune a vopselei. De asemenea, grundul a fost schimbat de la pulverizare la imersare, ceea ce înseamnă că părțile caroseriei sunt scufundate într-o baltă de vopsea, făcând-o mai uniformă și acoperirea mai cuprinzătoare, asigurând că și locurile greu accesibile, cum ar fi cavitățile, pot fi vopsite.
În anii 1950, companiile producătoare de automobile au descoperit că, deși se folosea metoda de imersare, o parte din vopsea era totuși spălată în procesul ulterior cu solvenți, reducând eficacitatea prevenirii ruginii. Pentru a rezolva această problemă, în 1957, Ford și-a unit forțele cu PPG sub conducerea Dr. George Brewer. Sub conducerea Dr. George Brewer, Ford și PPG au dezvoltat metoda de electrodepunere, care este utilizată în mod obișnuit în prezent.
Ford a înființat apoi primul atelier de vopsire electroforetică anodică din lume în 1961. Tehnologia inițială era însă defectuoasă, iar PPG a introdus un sistem superior de acoperire electroforetică catodică și acoperirile corespunzătoare în 1973.
Vopsea frumoasă și de lungă durată pentru a reduce poluarea, potrivită pentru vopseaua pe bază de apă
La mijlocul și sfârșitul anilor '70, conștientizarea economisirii energiei și a protecției mediului, generată de criza petrolului, a avut, de asemenea, un impact semnificativ asupra industriei vopselelor. În anii '80, țările au adoptat noi reglementări privind compușii organici volatili (COV), care au făcut ca vopselele acrilice cu conținut ridicat de COV și durabilitate redusă să fie inacceptabile pentru piață. În plus, consumatorii se așteaptă, de asemenea, ca efectele vopselei de caroserie să dureze cel puțin 5 ani, ceea ce necesită o abordare a durabilității finisajului.
Cu stratul transparent de lac ca strat protector, vopseaua colorată internă nu mai trebuie să fie la fel de groasă ca înainte, fiind necesar doar un strat extrem de subțire în scopuri decorative. De asemenea, în stratul de lac se adaugă absorbanți UV pentru a proteja pigmenții din stratul transparent și din grund, crescând semnificativ durata de viață a grundului și a vopselei colorate.
Tehnica de vopsire este inițial costisitoare și este utilizată, în general, doar la modelele de lux. De asemenea, durabilitatea lacului transparent era slabă și se exfolia în curând și necesita revopsire. În deceniul următor, însă, industria auto și industria vopselelor au lucrat pentru a îmbunătăți tehnologia de acoperire, nu numai prin reducerea costurilor, ci și prin dezvoltarea de tratamente de suprafață mai noi care au îmbunătățit dramatic durata de viață a lacului transparent.
Tehnologia de pictură din ce în ce mai uimitoare
În viitor, tendința de dezvoltare a acoperirilor este cea mai mare, iar unii oameni din industrie consideră că tehnologia fără vopsire este cea mai populară. Această tehnologie a pătruns efectiv în viața noastră, iar carcasele mașinilor de zi cu zi, până la electrocasnice, au folosit tehnologia fără vopsire. Carcasele adaugă culoarea corespunzătoare a pulberii metalice la nivel nano în procesul de turnare prin injecție, formând direct carcasele cu culori strălucitoare și textură metalică, care nu mai necesită vopsire, reducând considerabil poluarea produsă de vopsire. Bineînțeles, este utilizată pe scară largă și în industria automobilelor, cum ar fi ornamentele, grilele, carcasele oglinzilor retrovizoare etc.
Un principiu similar este utilizat și în sectorul metalurgic, ceea ce înseamnă că, în viitor, materialele metalice care sunt utilizate fără vopsire vor avea deja un strat protector sau chiar un strat de culoare din fabrică. Această tehnologie este utilizată în prezent în sectoarele aerospațial și militar, dar este încă departe de a fi disponibilă pentru uz civil și nu este posibilă oferirea unei game largi de culori.
RezumatDe la pensule la pistoale și roboți, de la vopsele naturale din plante la vopsele chimice de înaltă tehnologie, de la urmărirea eficienței la urmărirea calității și urmărirea sănătății mediului, căutarea tehnologiei de vopsire în industria auto nu s-a oprit, iar gradul de tehnologie este din ce în ce mai mare. Pictorii care obișnuiau să țină pensule și să lucreze în medii dure nu s-ar aștepta ca vopseaua auto de astăzi să fie atât de avansată și să fie încă în curs de dezvoltare. Viitorul va fi o eră mai ecologică, mai inteligentă și mai eficientă.
Data publicării: 20 august 2022
