Quando vedi un'auto, la tua prima impressione probabilmente sarà il colore della carrozzeria. Oggi, avere una bella vernice brillante è uno degli standard fondamentali per la produzione automobilistica. Ma più di cento anni fa, dipingere un’auto non era un compito facile ed era molto meno bella di quanto lo sia oggi. Come si è evoluta la vernice per auto nella misura in cui lo è oggi? Surley ti racconterà la storia dello sviluppo della tecnologia di rivestimento delle vernici per auto.
Dieci secondi per comprendere il testo completo:
1,Laccaha avuto origine in Cina, guidato dall’Occidente dopo la rivoluzione industriale.
2, La vernice del materiale di base naturale si asciuga lentamente, influenzando l'efficienza del processo di produzione automobilistica, DuPont ha inventato l'asciugatura rapidavernice nitro.
3, Pistole a spruzzosostituisce i pennelli conferendo un film di vernice più uniforme.
4, Dall'alchidico all'acrilico, la ricerca della durabilità e della diversità è continua.
5, Dalla "spruzzatura" al "dip-coating"con il bagno di lacca, la continua ricerca della qualità della vernice arriva ora alla fosfatazione e all'elettrodeposizione.
6, Sostituzione convernice a base d'acquanel perseguimento della tutela dell’ambiente.
7, ora e in futuro, la tecnologia della verniciatura sta diventando sempre più oltre ogni immaginazione,anche senza vernice.
Il ruolo principale della vernice è anti-invecchiamento
La percezione della maggior parte delle persone è che il ruolo della vernice sia quello di conferire agli oggetti colori brillanti, ma dal punto di vista della produzione industriale il colore è in realtà un'esigenza secondaria; la ruggine e l'anti-invecchiamento sono lo scopo principale. Dagli albori della combinazione ferro-legno fino alla carrozzeria bianca in puro metallo di oggi, la carrozzeria dell'auto necessita di vernice come strato protettivo. Le sfide che lo strato di vernice deve affrontare sono l'usura naturale come sole, sabbia e pioggia, danni fisici come raschiatura, sfregamento e collisione ed erosione come sale ed escrementi di animali. Nell'evoluzione della tecnologia di verniciatura, il processo sta lentamente sviluppando pelli sempre più efficienti, durevoli e belle per la carrozzeria per affrontare al meglio queste sfide.
Lacca dalla Cina
La lacca ha una storia molto lunga e, vergognosamente, la posizione di leader nella tecnologia della lacca apparteneva alla Cina prima della Rivoluzione Industriale. L'uso della lacca risale al Neolitico e, dopo il periodo degli Stati Combattenti, gli artigiani usarono l'olio di tung estratto dai semi dell'albero di tung e aggiunsero lacca naturale grezza per creare una miscela di vernici, sebbene a quel tempo la lacca fosse un oggetto di lusso per la nobiltà. Dopo l'istituzione della dinastia Ming, Zhu Yuanzhang iniziò a creare un'industria governativa della lacca e la tecnologia delle vernici si sviluppò rapidamente. La prima opera cinese sulla tecnologia della pittura, "Il libro della pittura", fu compilata da Huang Cheng, un produttore di lacche della dinastia Ming. Grazie allo sviluppo tecnico e al commercio interno ed esterno, durante la dinastia Ming gli oggetti laccati avevano sviluppato un maturo sistema di industria artigianale.
La pittura a olio di tung più sofisticata della dinastia Ming era la chiave per la produzione navale. Lo studioso spagnolo del XVI secolo Mendoza menzionò nella "Storia del Grande Impero Cinese" che le navi cinesi rivestite con olio di tung avevano il doppio della durata di vita delle navi europee.
A metà del XVIII secolo, l'Europa finalmente riuscì a padroneggiare la tecnologia della pittura a olio di tung e l'industria europea delle vernici prese gradualmente forma. La materia prima olio di tung, oltre ad essere utilizzato per la lacca, fu anche un'importante materia prima per altre industrie, ancora monopolizzate dalla Cina, e divenne un'importante materia prima industriale per le due rivoluzioni industriali fino all'inizio del XX secolo, quando gli alberi di tung furono trapiantati nel Nord e nel Sud America ha preso forma, rompendo il monopolio cinese sulle materie prime.
L'asciugatura non richiede più fino a 50 giorni
All'inizio del XX secolo, le automobili venivano ancora prodotte utilizzando vernici a base naturale come l'olio di lino come legante.
Perfino Ford, che è stata pioniera nella produzione di automobili, ha utilizzato quasi all'estremo solo vernice nera giapponese per perseguire la velocità di produzione perché si asciuga più velocemente, ma dopotutto si tratta pur sempre di una vernice di materiale di base naturale e lo strato di vernice è ancora ha bisogno di più di una settimana per asciugarsi.
Negli anni '20, DuPont lavorò su una vernice nitrocellulosica ad asciugatura rapida (nota anche come vernice nitrocellulosica) che fece sorridere le case automobilistiche, non dovendo più lavorare su auto con cicli di verniciatura così lunghi.
Nel 1921, DuPont era già leader nella produzione di pellicole cinematografiche in nitrato, poiché si rivolse a prodotti non esplosivi a base di nitrocellulosa per assorbire le enormi strutture che aveva costruito durante la guerra. In un caldo venerdì pomeriggio del luglio 1921, un operaio di uno stabilimento cinematografico della DuPont lasciò un barile di fibra di cotone nitrato sul molo prima di lasciare il lavoro. Quando lo riaprì lunedì mattina, scoprì che il secchio si era trasformato in un liquido trasparente e viscoso che sarebbe poi diventato la base per la vernice nitrocellulosica. Nel 1924, DuPont sviluppò la vernice alla nitrocellulosa DUCO, utilizzando la nitrocellulosa come materia prima principale e aggiungendo resine sintetiche, plastificanti, solventi e diluenti per miscelarla. Il più grande vantaggio della vernice alla nitrocellulosa è che si asciuga rapidamente, rispetto alla vernice a base naturale che impiega una settimana o addirittura settimane per asciugarsi, la vernice alla nitrocellulosa impiega solo 2 ore per asciugarsi, aumentando notevolmente la velocità di verniciatura. nel 1924, quasi tutte le linee di produzione della General Motors utilizzavano la vernice nitrocellulosica Duco.
Naturalmente, la vernice alla nitrocellulosa ha i suoi svantaggi. Se spruzzato in un ambiente umido, il film diventerà facilmente bianco e perderà la sua lucentezza. La superficie verniciata formata ha una scarsa resistenza alla corrosione ai solventi a base di petrolio, come la benzina, che possono danneggiare la superficie verniciata, e il gasolio che fuoriesce durante il rifornimento può accelerare il deterioramento della superficie verniciata circostante.
Sostituzione spazzole con pistole a spruzzo per risolvere strati di vernice irregolari
Oltre alle caratteristiche della vernice stessa, anche il metodo di verniciatura è molto importante per la resistenza e la durata della superficie verniciata. L'uso delle pistole a spruzzo ha rappresentato una pietra miliare importante nella storia della tecnologia di verniciatura. La pistola a spruzzo venne introdotta a pieno titolo nel campo della verniciatura industriale nel 1923 e in quello automobilistico nel 1924.
La famiglia DeVilbiss fonda così DeVilbiss, azienda di fama mondiale specializzata nella tecnologia di atomizzazione. Più tardi nacque il figlio di Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss. Il figlio del dottor Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss, portò l'invenzione di suo padre oltre il campo medico. DeVilbiss portò le invenzioni di suo padre oltre il campo medico e trasformò l'atomizzatore originale in una pistola a spruzzo per l'applicazione della vernice.
Nel campo della verniciatura industriale i pennelli stanno rapidamente diventando obsoleti a favore delle pistole a spruzzo. deVilbiss opera nel campo dell'atomizzazione da più di 100 anni ed è oggi leader nel settore delle pistole a spruzzo industriali e degli atomizzatori medicali.
Dall'alchidico all'acrilico, più durevole e più resistente
Negli anni '30, la vernice a smalto a base di resina alchidica, denominata vernice a smalto alchidica, fu introdotta nel processo di verniciatura automobilistica. Le parti metalliche della carrozzeria dell'auto venivano spruzzate con questo tipo di vernice e poi essiccate in forno fino a formare una pellicola di vernice molto resistente. Rispetto alle vernici alla nitrocellulosa, le vernici a smalto alchidico sono più veloci da applicare, richiedendo solo da 2 a 3 passaggi rispetto ai 3 o 4 passaggi delle vernici alla nitrocellulosa. Le vernici a smalto non solo si asciugano rapidamente, ma sono anche resistenti ai solventi come la benzina.
Lo svantaggio degli smalti alchidici però è che temono la luce del sole, alla luce del sole il film di vernice si ossida velocemente e il colore presto sbiadisce e diventa opaco, a volte questo processo può avvenire anche nel giro di pochi mesi . Nonostante i loro svantaggi, le resine alchidiche non sono state completamente eliminate e rappresentano ancora una parte importante dell'odierna tecnologia di rivestimento. Le vernici acriliche termoplastiche apparvero negli anni '40, migliorando notevolmente la decorazione e la durata della finitura, e nel 1955 la General Motors iniziò a verniciare le auto con una nuova resina acrilica. La reologia di questa vernice era unica e richiedeva la spruzzatura con un basso contenuto di solidi, richiedendo quindi più mani. Questa caratteristica apparentemente svantaggiosa era un vantaggio all'epoca perché consentiva l'inclusione di scaglie di metallo nel rivestimento. La vernice acrilica è stata spruzzata con una viscosità iniziale molto bassa, consentendo alle scaglie di metallo di appiattirsi per formare uno strato riflettente, quindi la viscosità è aumentata rapidamente per mantenere le scaglie di metallo in posizione. Così è nata la vernice metallizzata.
Vale la pena notare che questo periodo vide un improvviso progresso nella tecnologia delle vernici acriliche in Europa. Ciò derivava dalle restrizioni imposte ai paesi dell’Asse europeo dopo la seconda guerra mondiale, che limitavano l’uso di alcuni materiali chimici nella produzione industriale, come la nitrocellulosa, una materia prima necessaria per la vernice nitrocellulosica, che potrebbe essere utilizzata per produrre esplosivi. Con questa restrizione, le aziende di questi paesi hanno iniziato a concentrarsi sulla tecnologia delle vernici a smalto, sviluppando un sistema di verniciatura acrilica-uretanica. Quando le vernici europee entrarono negli Stati Uniti nel 1980, i sistemi di verniciatura automobilistici americani erano lontani dai rivali europei.
Processo automatizzato di fosfatazione ed elettroforesi per il perseguimento della qualità avanzata della vernice
I due decenni successivi alla seconda guerra mondiale furono un periodo di miglioramento della qualità dei rivestimenti per carrozzerie. A quel tempo negli Stati Uniti, oltre ai trasporti, le auto avevano anche l'attributo di migliorare lo status sociale, quindi i proprietari di auto volevano che le loro auto avessero un aspetto più esclusivo, il che richiedeva che la vernice fosse più lucida e con colori più belli.
A partire dal 1947, le case automobilistiche iniziarono a fosfatare le superfici metalliche prima della verniciatura, per migliorare l'adesione e la resistenza alla corrosione della vernice. Anche il primer è stato cambiato da spray a dip-coating, il che significa che le parti della carrozzeria vengono immerse in una pozza di vernice, rendendola più uniforme e il rivestimento più completo, garantendo che anche i punti difficili da raggiungere come le cavità possano essere verniciati. .
Negli anni '50, le case automobilistiche scoprirono che, nonostante fosse utilizzato il metodo di rivestimento per immersione, una parte della vernice veniva comunque rimossa nel successivo processo con solventi, riducendo l'efficacia della prevenzione della ruggine. Per risolvere questo problema, nel 1957, Ford unì le forze con PPG sotto la guida del Dr. George Brewer. Sotto la guida del Dr. George Brewer, Ford e PPG svilupparono il metodo di rivestimento tramite elettrodeposizione oggi comunemente utilizzato.
Ford fondò quindi il primo impianto di verniciatura elettroforetica anodica al mondo nel 1961. La tecnologia iniziale, tuttavia, era difettosa e PPG introdusse un sistema di rivestimento elettroforetico catodico superiore e rivestimenti corrispondenti nel 1973.
Dipingi per durare e per ridurre l'inquinamento delle vernici a base d'acqua
Tra la metà e la fine degli anni '70, la consapevolezza del risparmio energetico e della tutela dell'ambiente portata dalla crisi petrolifera ha avuto un grande impatto anche sull'industria delle vernici. Negli anni '80, i paesi hanno emanato nuove normative sui composti organici volatili (COV), che hanno reso inaccettabili per il mercato i rivestimenti di vernice acrilica con alto contenuto di COV e scarsa durabilità. Inoltre, i consumatori si aspettano che gli effetti della vernice sulla carrozzeria durino almeno 5 anni, il che richiede di affrontare la durabilità della finitura della vernice.
Con lo strato di vernice trasparente come strato protettivo, la vernice colorata interna non deve essere così spessa come prima, è necessario solo uno strato estremamente sottile per scopi decorativi. Allo strato di vernice vengono inoltre aggiunti assorbitori UV per proteggere i pigmenti nello strato trasparente e nel primer, aumentando significativamente la durata del primer e della vernice colorata.
La tecnica di verniciatura è inizialmente costosa e viene generalmente utilizzata solo su modelli di fascia alta. Inoltre, la durabilità del rivestimento trasparente era scarsa e presto si sarebbe sfaldato e avrebbe richiesto una riverniciatura. Nel decennio successivo, tuttavia, l'industria automobilistica e l'industria delle vernici lavorarono per migliorare la tecnologia di rivestimento, non solo riducendo i costi ma anche sviluppando trattamenti superficiali più nuovi che migliorarono notevolmente la durata del rivestimento trasparente.
La tecnologia di verniciatura sempre più sorprendente
Futuro trend di sviluppo tradizionale del rivestimento, alcune persone nel settore credono che la tecnologia non sia verniciata. Questa tecnologia è effettivamente penetrata nelle nostre vite e i gusci degli elettrodomestici di tutti i giorni e quelli domestici hanno effettivamente utilizzato la tecnologia senza verniciatura. I gusci aggiungono il colore corrispondente della polvere metallica a livello nanometrico nel processo di stampaggio a iniezione, formando direttamente i gusci con colori brillanti e struttura metallica, che non necessitano più di essere verniciati, riducendo notevolmente l'inquinamento prodotto dalla verniciatura. Naturalmente è ampiamente utilizzato anche nelle automobili, come finiture, griglie, gusci degli specchietti retrovisori, ecc.
Un principio simile viene utilizzato nel settore dei metalli, il che significa che in futuro i materiali metallici utilizzati senza verniciatura avranno già in fabbrica uno strato protettivo o addirittura uno strato colorato. Questa tecnologia è attualmente utilizzata nel settore aerospaziale e militare, ma è ancora lontana dall'essere disponibile per l'uso civile, e non è possibile offrire un'ampia gamma di colori.
Riepilogo: Dalle spazzole alle pistole ai robot, dalla vernice vegetale naturale alla vernice chimica ad alta tecnologia, dalla ricerca dell'efficienza alla ricerca della qualità alla ricerca della salute ambientale, la ricerca della tecnologia di verniciatura nell'industria automobilistica non si è fermata e il livello della tecnologia sta diventando sempre più alto. I pittori che erano soliti impugnare i pennelli e lavorare in ambienti difficili non si aspetterebbero che la vernice per auto di oggi sia così avanzata e sia ancora in fase di sviluppo. Il futuro sarà un’era più rispettosa dell’ambiente, intelligente ed efficiente.
Orario di pubblicazione: 20 agosto 2022
