Quando vedi un'auto, la tua prima impressione è probabilmente il colore della carrozzeria. Oggi, avere una bella vernice lucida è uno degli standard fondamentali per la produzione automobilistica. Ma più di cento anni fa, verniciare un'auto non era un compito facile, ed era molto meno bella di oggi. Come si è evoluta la vernice per auto fino a raggiungere i livelli odierni? Surley ti racconterà la storia dello sviluppo della tecnologia di rivestimento delle vernici per auto.
Dieci secondi per comprendere il testo completo:
1,LaccaOriginaria della Cina, l'Occidente ha preso il sopravvento 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, garantendo una pellicola di vernice più uniforme.
4, Da alchidico ad acrilico, la ricerca della durevolezza e della diversità è continua.
5, Dalla "spruzzatura" alla "verniciatura a immersione"con il bagno di lacca, la continua ricerca della qualità della vernice giunge ora alla fosfatazione e all'elettrodeposizione.
6, Sostituzione convernice a base d'acquanel perseguire la 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 maggior parte delle persone percepisce il ruolo della vernice come 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. Dai primi tempi della combinazione ferro-legno alla carrozzeria bianca pura di metallo di oggi, la carrozzeria dell'auto necessitava 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 raschiature, sfregamenti e collisioni, e l'erosione come sale ed escrementi animali. Con l'evoluzione della tecnologia di verniciatura, il processo sta lentamente sviluppando pellicole sempre più efficienti, resistenti e belle per la carrozzeria, per rispondere al meglio a queste sfide.
Lacca dalla Cina
La lacca ha una storia molto lunga e, vergognosamente, la posizione di leadership 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 utilizzavano l'olio di tung, estratto dai semi dell'albero di tung, e aggiungevano lacca naturale grezza per creare una miscela di colori, sebbene a quel tempo la lacca fosse un bene di lusso riservato alla nobiltà. Dopo l'ascesa della dinastia Ming, Zhu Yuanzhang iniziò a istituire un'industria governativa della lacca e la tecnologia delle vernici si sviluppò rapidamente. La prima opera cinese sulla tecnologia delle vernici, "Il Libro della Pittura", fu compilata da Huang Cheng, un laccatore della dinastia Ming. Grazie allo sviluppo tecnico e al commercio interno ed esterno, la lacca aveva sviluppato un sistema industriale artigianale maturo durante la dinastia Ming.
La pittura a olio di tung più sofisticata della dinastia Ming era la chiave per la costruzione delle navi. Lo studioso spagnolo del XVI secolo Mendoza menzionò nella sua "Storia dell'Impero della Grande Cina" che le navi cinesi rivestite con olio di tung avevano una durata doppia rispetto a quelle europee.
A metà del XVIII secolo, l'Europa finalmente capì e padroneggiò la tecnologia della pittura a olio di tung, e l'industria europea delle vernici prese gradualmente forma. La materia prima, l'olio di tung, oltre a essere utilizzata per la lacca, era 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 trapiantati in Nord e Sud America presero forma, rompendo il monopolio cinese sulle materie prime.
L'essiccazione non richiede più fino a 50 giorni
Agli inizi del XX secolo, le automobili venivano ancora prodotte utilizzando vernici a base naturale, come l'olio di lino, come legante.
Persino la Ford, che fu pioniera nella produzione in serie di automobili, utilizzò esclusivamente vernice nera giapponese, quasi in modo estremo, per accelerare la produzione, perché si asciuga più velocemente, ma dopotutto si tratta pur sempre di una vernice con base naturale, e lo strato di vernice impiega più di una settimana per asciugarsi.
Negli anni '20, la DuPont lavorò su una vernice alla nitrocellulosa ad asciugatura rapida (detta anche vernice alla nitrocellulosa) che fece sorridere le case automobilistiche, che non dovettero più lavorare su auto con cicli di verniciatura così lunghi.
Nel 1921, la DuPont era già leader nella produzione di pellicole cinematografiche al nitrato, poiché si era rivolta a prodotti non esplosivi a base di nitrocellulosa per assorbire l'enorme capacità produttiva degli impianti costruiti durante la guerra. In un caldo venerdì pomeriggio di luglio del 1921, un operaio di uno stabilimento di produzione di pellicole della DuPont lasciò un barile di fibre di cotone al nitrato sul molo prima di uscire dal lavoro. Quando lo riaprì il lunedì mattina, scoprì che il secchio si era trasformato in un liquido trasparente e viscoso che sarebbe poi diventato la base per la vernice alla nitrocellulosa. Nel 1924, la 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 principale vantaggio della vernice alla nitrocellulosa è la sua rapida essiccazione: rispetto alle vernici a base naturale che impiegano una o addirittura settimane per asciugare, la vernice alla nitrocellulosa impiega solo 2 ore per asciugare, aumentando notevolmente la velocità di verniciatura. Nel 1924, quasi tutte le linee di produzione della General Motors utilizzavano la vernice alla nitrocellulosa Duco.
Naturalmente, la vernice alla nitrocellulosa ha i suoi svantaggi. Se spruzzata in un ambiente umido, la pellicola diventa facilmente bianca e perde la sua lucentezza. La superficie verniciata presenta una scarsa resistenza alla corrosione da solventi a base di petrolio, come la benzina, che possono danneggiarla, e il gas di petrolio che fuoriesce durante il rifornimento può accelerare il deterioramento della vernice circostante.
Sostituzione dei pennelli con pistole a spruzzo per risolvere strati di vernice irregolari
Oltre alle caratteristiche della vernice in sé, anche il metodo di verniciatura è fondamentale per la resistenza e la durata della superficie verniciata. L'utilizzo delle pistole a spruzzo ha rappresentato una pietra miliare nella storia della tecnologia di verniciatura. La pistola a spruzzo fu introdotta definitivamente nel settore della verniciatura industriale nel 1923 e nell'industria automobilistica nel 1924.
La famiglia DeVilbiss fondò così DeVilbiss, un'azienda di fama mondiale specializzata nella tecnologia di atomizzazione. In seguito nacque il figlio di Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss. Il figlio del Dr. Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss, portò l'invenzione del padre oltre il campo medico. DeVilbiss portò le invenzioni del padre oltre il campo medico e trasformò l'atomizzatore originale in una pistola a spruzzo per l'applicazione di vernici.
Nel campo della verniciatura industriale, i pennelli stanno rapidamente diventando obsoleti a causa delle pistole a spruzzo. deVilbiss opera nel campo dell'atomizzazione da oltre 100 anni ed è oggi leader nel campo delle pistole a spruzzo industriali e degli atomizzatori medicali.
Da alchidico ad acrilico, più durevole e forte
Negli anni '30, la vernice a smalto alchidica, nota anche come vernice a smalto alchidica, fu introdotta nel processo di verniciatura automobilistica. Le parti metalliche della carrozzeria venivano spruzzate con questo tipo di vernice e poi essiccate in forno per formare una pellicola di vernice molto resistente. Rispetto alle vernici alla nitrocellulosa, le vernici a smalto alchidiche sono più rapide da applicare, richiedendo solo 2 o 3 passaggi rispetto ai 3 o 4 delle vernici alla nitrocellulosa. Le vernici a smalto non solo asciugano rapidamente, ma sono anche resistenti a solventi come la benzina.
Lo svantaggio degli smalti alchidici, tuttavia, è che temono la luce solare, e in presenza di essa il film di vernice si ossida a una velocità accelerata e il colore sbiadisce e diventa opaco, a volte anche in pochi mesi. Nonostante i loro svantaggi, le resine alchidiche non sono state completamente eliminate e sono ancora una parte importante della tecnologia di rivestimento odierna. 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 l'applicazione a spruzzo a basso contenuto di solidi, richiedendo quindi più mani. Questa caratteristica apparentemente svantaggiosa si rivelò un vantaggio all'epoca perché consentiva l'inclusione di scaglie metalliche nel rivestimento. La vernice acrilica veniva spruzzata con una viscosità iniziale molto bassa, consentendo alle scaglie metalliche di appiattirsi formando uno strato riflettente, e poi la viscosità aumentava rapidamente per mantenere le scaglie metalliche in posizione. Così nacque la vernice metallizzata.
Vale la pena notare che questo periodo vide un improvviso progresso nella tecnologia delle vernici acriliche in Europa. Ciò derivò dalle restrizioni imposte ai paesi europei dell'Asse 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 alla nitrocellulosa, che poteva essere utilizzata per produrre esplosivi. Con questa restrizione, le aziende di questi paesi iniziarono a concentrarsi sulla tecnologia delle vernici a smalto, sviluppando un sistema di verniciatura acrilica uretanica. Quando le vernici europee arrivarono negli Stati Uniti nel 1980, i sistemi di verniciatura per auto americani erano ben lontani dai rivali europei.
Processo automatizzato di fosfatazione ed elettroforesi per il raggiungimento di una qualità di verniciatura avanzata
I due decenni successivi alla Seconda Guerra Mondiale furono un periodo di miglioramento della qualità delle verniciature delle carrozzerie. In quel periodo negli Stati Uniti, oltre a essere un mezzo di trasporto, le automobili avevano anche il merito di migliorare lo status sociale, quindi i proprietari desideravano che le loro auto avessero un aspetto più raffinato, il che richiedeva una vernice più lucida e dai colori più accattivanti.
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 passò dalla verniciatura a spruzzo a quella a immersione, il che significa che le parti della carrozzeria vengono immerse in una pozza di vernice, rendendola più uniforme e il rivestimento più completo, consentendo di verniciare anche i punti più difficili da raggiungere, come le cavità.
Negli anni '50, le case automobilistiche scoprirono che, nonostante l'utilizzo del metodo di rivestimento a immersione, una parte della vernice veniva comunque rimossa nel processo successivo 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 per elettrodeposizione, oggi comunemente utilizzato.
Nel 1961, Ford fondò il primo laboratorio di verniciatura elettroforetica anodica al mondo. Tuttavia, la tecnologia iniziale era imperfetta e nel 1973 la PPG introdusse un sistema di rivestimento elettroforetico catodico di qualità superiore e i relativi rivestimenti.
Dipingere per durare nel tempo e ridurre l'inquinamento per la vernice a base d'acqua
Tra la metà e la fine degli anni '70, la consapevolezza del risparmio energetico e della tutela ambientale, portata dalla crisi petrolifera, ebbe un impatto significativo anche sull'industria delle vernici. Negli anni '80, i vari Paesi emanarono nuove normative sui composti organici volatili (COV), che resero inaccettabili sul mercato le vernici acriliche con un elevato contenuto di COV e una scarsa durabilità. Inoltre, i consumatori si aspettavano che gli effetti della vernice per la carrozzeria durassero almeno 5 anni, il che richiedeva di considerare la durabilità della finitura.
Grazie allo strato di lacca trasparente come strato protettivo, la vernice colorata interna non deve essere spessa come prima, ma ne basta uno strato estremamente sottile per scopi decorativi. Allo strato di lacca vengono inoltre aggiunti degli 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 durata del trasparente era scarsa, si sfaldava rapidamente e richiedeva una nuova verniciatura. Nel decennio successivo, tuttavia, l'industria automobilistica e quella delle vernici si sono impegnate a migliorare la tecnologia di rivestimento, non solo riducendone i costi, ma anche sviluppando nuovi trattamenti superficiali che ne hanno migliorato notevolmente la durata.
La tecnologia di verniciatura sempre più sorprendente
In futuro, alcuni operatori del settore si avvalgono della tecnologia "no-painting" per lo sviluppo del rivestimento. Questa tecnologia è entrata a far parte delle nostre vite e le scocche di elettrodomestici di uso quotidiano sono state realizzate senza verniciatura. Le scocche vengono colorate con polvere metallica a livello nanometrico durante il processo di stampaggio a iniezione, ottenendo così colori brillanti e una texture metallica che non necessitano più di verniciatura, riducendo notevolmente l'inquinamento prodotto dalla verniciatura stessa. Naturalmente, questa tecnologia è ampiamente utilizzata anche nelle automobili, per finiture, griglie, specchietti retrovisori, ecc.
Un principio simile viene utilizzato nel settore metallurgico, il che significa che in futuro i materiali metallici utilizzati senza verniciatura saranno già dotati di uno strato protettivo o addirittura di uno strato colorato in fabbrica. Questa tecnologia è attualmente utilizzata nei settori aerospaziale e militare, ma è ancora lontana dall'essere disponibile per uso civile e non è possibile offrire un'ampia gamma di colori.
RiepilogoDai pennelli alle pistole ai robot, dalle vernici vegetali naturali alle vernici chimiche ad alta tecnologia, dalla ricerca dell'efficienza alla ricerca della qualità fino alla salvaguardia dell'ambiente, la ricerca della tecnologia di verniciatura nel settore automobilistico non si è fermata e il livello tecnologico è in continua evoluzione. I verniciatori che un tempo maneggiavano pennelli e lavoravano in ambienti difficili non si aspettavano che la vernice per auto di oggi fosse così avanzata e in continua evoluzione. Il futuro sarà un'era più ecologica, intelligente ed efficiente.
Data di pubblicazione: 20-08-2022
