Коли ви бачите автомобіль, вашим першим враженням, ймовірно, буде колір кузова. Сьогодні гарне блискуче лакофарбове покриття є одним з основних стандартів автомобільного виробництва. Але понад сто років тому фарбування автомобіля було нелегким завданням, і воно було набагато менш красивим, ніж сьогодні. Як автомобільна фарба еволюціонувала до того рівня, до якого вона досягла сьогодні? Серлі розповість вам історію розвитку технології покриття автомобіля лакофарбовим покриттям.
Десять секунд, щоб зрозуміти повний текст:
1,Лаквиникла в Китаї, Захід очолив її після промислової революції.
2, фарба на основі натурального основного матеріалу повільно висихає, що впливає на ефективність процесу автомобільного виробництва, DuPont винайшов швидковисихаючу фарбунітрофарба.
3, Фарбопультизамінює пензлі, забезпечуючи більш рівномірну плівку фарби.
4, Від алкіду до акрилу, прагнення до довговічності та різноманітності триває.
5, Від «розпилення» до «занурення»Завдяки лаковій ванні постійне прагнення до якості фарби тепер приходить до фосфатування та електроосадження.
6. Заміна нафарба на водній основіу прагненні захисту довкілля.
7. Зараз і в майбутньому технологія фарбування все більше виходить за межі уяви.навіть без фарби.
Головна роль фарби - боротьба зі старінням
Більшість людей сприймають роль фарби як засіб надання виробам яскравих кольорів, але з точки зору промислового виробництва колір насправді є другорядною потребою; іржа та антистаріння є основною метою. Від перших днів поєднання заліза та дерева до чистого білого металевого кузова сьогодні, кузов автомобіля потребує фарби як захисного шару. Проблеми, з якими стикається шар фарби, - це природний знос, такий як сонце, пісок та дощ, фізичні пошкодження, такі як подряпини, тертя та зіткнення, а також ерозія, така як сіль та послід тварин. З розвитком технології фарбування процес поступово розвиває все більш ефективні, міцні та красиві покриття для кузова, щоб краще відповідати цим вимогам.
Лак з Китаю
Лак має дуже довгу історію, і, на жаль, провідне місце в технології лаків належало Китаю ще до промислової революції. Використання лаку сягає ще епохи неоліту, а після періоду Воюючих царств ремісники використовували тунгову олію, видобуту з насіння тунгового дерева, і додавали натуральний сирий лак для створення суміші фарб, хоча в той час лак був предметом розкоші для знаті. Після встановлення династії Мін Чжу Юаньчжан почав створювати державну лакову промисловість, і технологія фарб швидко розвивалася. Першу китайську працю з технології фарб, «Книга живопису», уклав Хуан Чен, виробник лаків часів династії Мін. Завдяки технічному розвитку та внутрішній і зовнішній торгівлі, лакові вироби розвинули зрілу систему ремісничого виробництва за часів династії Мін.
Найвишуканіша тунгова олійна фарба династії Мін була ключем до кораблебудування. Іспанський вчений XVI століття Мендоса згадував у своїй «Історії Великої Китайської імперії», що китайські кораблі, покриті тунговою олією, мали вдвічі довші терміни служби, ніж європейські.
У середині 18 століття Європа нарешті опанувала технологію тунгової олійної фарби, і поступово сформувалася європейська лакофарбова промисловість. Сировина тунгова олія, окрім використання для лаків, також була важливою сировиною для інших галузей промисловості, які все ще монополізувалися Китаєм, і стала важливою промисловою сировиною для двох промислових революцій до початку 20 століття, коли тунгові дерева, пересаджені в Північну та Південну Америку, набули форми, що зруйнувало монополію Китаю на сировину.
Сушіння більше не займає до 50 днів
На початку 20-го століття автомобілі все ще виготовлялися з використанням натуральних базових фарб, таких як лляна олія, як сполучної речовини.
Навіть Ford, який започаткував виробничу лінію для виробництва автомобілів, використовував майже до крайності лише японську чорну фарбу, щоб пришвидшити виробництво, оскільки вона найшвидше сохне, але зрештою, це все ще фарба на основі натурального матеріалу, і шару фарби все одно потрібно більше тижня, щоб висохнути.
У 1920-х роках компанія DuPont працювала над швидковисихаючою нітроцелюлозною фарбою (також відомою як нітроцелюлозна фарба), яка викликала посмішку у автовиробників, оскільки їм більше не доводилося працювати з автомобілями з такими тривалими циклами фарбування.
До 1921 року компанія DuPont вже була лідером у виробництві нітратних кіноплівок, оскільки вона перейшла на невибухові продукти на основі нітроцелюлози, щоб поглинути величезні потужності, побудовані під час війни. Спекотного п'ятничного дня в липні 1921 року робітник кінозаводу DuPont залишив бочку з нітратним бавовняним волокном на доці перед тим, як піти з роботи. Коли він знову відкрив її в понеділок вранці, він виявив, що відро перетворилося на прозору, в'язку рідину, яка згодом стала основою для нітроцелюлозної фарби. У 1924 році DuPont розробила нітроцелюлозну фарбу DUCO, використовуючи нітроцелюлозу як основну сировину та додавши синтетичні смоли, пластифікатори, розчинники та розріджувачі для її змішування. Найбільшою перевагою нітроцелюлозної фарби є те, що вона швидко сохне. Порівняно з натуральною базовою фарбою, яка сохне тиждень або навіть тижні, нітроцелюлозна фарба сохне лише 2 години, що значно збільшує швидкість фарбування. У 1924 році майже всі виробничі лінії General Motors використовували нітроцелюлозну фарбу Duco.
Звичайно, нітроцелюлозна фарба має свої недоліки. Якщо розпорошувати її у вологому середовищі, плівка легко побіліє та втратить блиск. Утворена поверхня фарби має погану корозійну стійкість до розчинників на нафтовій основі, таких як бензин, які можуть пошкодити поверхню фарби, а нафтовий газ, що витікає під час заправки, може прискорити руйнування навколишньої поверхні фарби.
Заміна пензлів на фарбопульти для вирішення нерівномірних шарів фарби
Окрім характеристик самої фарби, метод фарбування також дуже важливий для міцності та довговічності поверхні фарби. Використання фарбопультів стало важливою віхою в історії технології фарбування. Фарбопульти були повністю впроваджені в галузь промислового фарбування в 1923 році та в автомобільній промисловості в 1924 році.
Так родина ДеВілбіссів заснувала DeVilbiss, всесвітньо відому компанію, що спеціалізується на технології розпилення. Пізніше народився син Алана ДеВілбісса, Том ДеВілбісс. Син доктора Алана ДеВілбісса, Том ДеВілбісс, вивів винахід свого батька за межі медицини. ДеВілбісс вивів винаходи свого батька за межі медицини та перетворив оригінальний розпилювач на розпилювач для нанесення фарби.
У галузі промислового фарбування пензлі швидко витісняються фарбопультами. deVilbiss працює в галузі розпилення вже понад 100 років і зараз є лідером у галузі промислових фарбопультів та медичних розпилювачів.
Від алкіду до акрилу, більш довговічні та міцні
У 1930-х роках у процес фарбування автомобілів була введена алкідна емалева фарба, яку також називають алкідною емаллю. Металеві частини кузова автомобіля обприскували цим типом фарби, а потім сушили в печі, утворюючи дуже міцну плівку фарби. Порівняно з нітроцелюлозними фарбами, алкідні емалеві фарби наносяться швидше, вимагаючи лише 2-3 кроки порівняно з 3-4 кроками для нітроцелюлозних фарб. Емалеві фарби не тільки швидко сохнуть, але й стійкі до розчинників, таких як бензин.
Недоліком алкідних емалей, однак, є те, що вони бояться сонячного світла, а під сонячним світлом плівка фарби буде окислюватися з прискореною швидкістю, і колір незабаром вицвіте та стане тьмяним, іноді цей процес може відбуватися навіть протягом кількох місяців. Незважаючи на свої недоліки, алкідні смоли не були повністю виключені і досі є важливою частиною сучасної технології покриття. Термопластичні акрилові фарби з'явилися в 1940-х роках, значно покращивши декоративність та довговічність покриття, а в 1955 році General Motors почала фарбувати автомобілі новою акриловою смолою. Реологія цієї фарби була унікальною і вимагала розпилення з низьким вмістом твердих речовин, що вимагало кількох шарів. Ця, здавалося б, недолікна характеристика була перевагою в той час, оскільки вона дозволяла додавати металеві пластівці до покриття. Акриловий лак розпилювався з дуже низькою початковою в'язкістю, що дозволяло металевим пластівцям сплющитися, утворюючи відбиваючий шар, а потім в'язкість швидко зростала, щоб утримувати металеві пластівці на місці. Так народилася металева фарба.
Варто зазначити, що в цей період відбувся раптовий прогрес у технології акрилових фарб у Європі. Це було пов'язано з обмеженнями, накладеними на європейські країни Осі після Другої світової війни, які обмежували використання деяких хімічних матеріалів у промисловому виробництві, таких як нітроцелюлоза, сировина, необхідна для нітроцелюлозної фарби, яку можна було використовувати для виготовлення вибухових речовин. З огляду на це обмеження, компанії в цих країнах почали зосереджуватися на технології емалевих фарб, розробляючи акрилово-уретанову систему фарбування. Коли європейські фарби надійшли до Сполучених Штатів у 1980 році, американські автомобільні системи фарбування були далеко не такими, як європейські конкуренти.
Автоматизований процес фосфатування та електрофорезу для досягнення найвищої якості фарби
Два десятиліття після Другої світової війни були періодом підвищення якості кузовних покриттів. У цей час у Сполучених Штатах, окрім транспорту, автомобілі також мали атрибут покращення соціального статусу, тому власники автомобілів хотіли, щоб їхні машини виглядали більш розкішно, що вимагало, щоб фарба виглядала більш блискучою та красивішої забарвлення.
Починаючи з 1947 року, автомобільні компанії почали фосфатувати металеві поверхні перед фарбуванням, щоб покращити адгезію та стійкість фарби до корозії. Грунтовку також змінили з розпилення на занурення, що означає, що деталі кузова занурюються в басейн фарби, що робить її більш рівномірною, а покриття - більш ретельним, що дозволяє фарбувати навіть важкодоступні місця, такі як порожнини.
У 1950-х роках автомобільні компанії виявили, що, хоча й використовувався метод занурення, частина фарби все одно змивалася в подальшому процесі розчинниками, що знижувало ефективність захисту від іржі. Щоб вирішити цю проблему, у 1957 році компанія Ford об'єднала зусилля з PPG під керівництвом доктора Джорджа Брюера. Під керівництвом доктора Джорджа Брюера Ford і PPG розробили метод електроосадження, який зараз широко використовується.
Потім, у 1961 році, Форд заснував перший у світі цех анодного електрофоретичного фарбування. Однак початкова технологія була недосконалою, і в 1973 році PPG представила покращену систему катодного електрофоретичного покриття та відповідні покриття.
Фарба для довговічності, щоб зменшити забруднення навколишнього середовища, використовується фарбою на водній основі
У середині-кінці 70-х років усвідомлення потреб енергозбереження та захисту навколишнього середовища, спричинене нафтовою кризою, також мало великий вплив на лакофарбову промисловість. У 80-х роках країни прийняли нові правила щодо летких органічних сполук (ЛОС), які зробили акрилові фарби з високим вмістом ЛОС та низькою довговічністю неприйнятними для ринку. Крім того, споживачі також очікують, що ефект фарбування кузова триватиме щонайменше 5 років, що вимагає вирішення питання довговічності лакофарбового покриття.
Завдяки прозорому шару лаку як захисному шару, внутрішня кольорова фарба не повинна бути такою товстою, як раніше, для декоративних цілей потрібен лише надзвичайно тонкий шар. До шару лаку також додаються УФ-абсорбери для захисту пігментів у прозорому шарі та ґрунтовці, що значно збільшує термін служби ґрунтовки та кольорової фарби.
Техніка фарбування спочатку є дорогою і зазвичай використовується лише на моделях високого класу. Крім того, прозоре покриття мало низьку довговічність, воно швидко відшаровувалося та потребувало перефарбування. Однак у наступному десятилітті автомобільна промисловість та лакофарбова промисловість працювали над удосконаленням технології покриття, не лише знижуючи вартість, але й розробляючи нові способи обробки поверхні, які значно покращили термін служби прозорого покриття.
Дедалі дивовижніша технологія фарбування
Оскільки майбутній тренд розвитку покриттів є основним, деякі фахівці в галузі вважають, що технологія без фарбування є технологією. Ця технологія фактично проникла в наше життя, і корпуси повсякденної та побутової техніки фактично використовують технологію без фарбування. Корпуси наносять відповідний колір нано-металевого порошку в процесі лиття під тиском, безпосередньо формуючи корпуси з яскравими кольорами та металевою текстурою, які більше не потрібно фарбувати, що значно зменшує забруднення, що утворюється під час фарбування. Звичайно, вона також широко використовується в автомобілях, таких як оздоблення, решітка радіатора, корпуси дзеркал заднього виду тощо.
Подібний принцип використовується в металообробці, а це означає, що в майбутньому металеві матеріали, які використовуються без фарбування, вже матимуть захисний шар або навіть кольоровий шар на заводі. Ця технологія зараз використовується в аерокосмічному та військовому секторах, але вона ще далека від доступності для цивільного використання, і немає можливості запропонувати широкий спектр кольорів.
Короткий змістВід пензлів до пістолетів та роботів, від натуральної рослинної фарби до високотехнологічної хімічної фарби, від прагнення до ефективності до прагнення до якості та прагнення до здоров'я навколишнього середовища, прагнення до технології фарбування в автомобільній промисловості не зупиняється, і рівень технологій стає все вищим і вищим. Малярі, які раніше тримали в руках пензлі та працювали в суворих умовах, не очікували б, що сучасна автомобільна фарба така просунута та продовжує розвиватися. Майбутнє буде більш екологічною, розумною та ефективною епохою.
Час публікації: 20 серпня 2022 р.
