Ecco cosa devi sapere sulla storia dei rivestimenti per autoveicoli.

Quando si vede un'auto, la prima impressione è probabilmente legata al colore della carrozzeria. Oggi, avere una verniciatura brillante e impeccabile è uno degli standard fondamentali nella produzione automobilistica. Ma più di cento anni fa, verniciare un'auto non era un'operazione semplice e il risultato era ben meno curato di oggi. Come si è evoluta la verniciatura delle auto fino ai livelli attuali? Surley vi racconterà la storia dello sviluppo della tecnologia di verniciatura per auto.

Dieci secondi per comprendere il testo completo:

1,LaccaOriginaria della Cina, l'Occidente ha assunto un ruolo guida dopo la rivoluzione industriale.

2, La vernice a base di materiale naturale si asciuga lentamente, influenzando l'efficienza del processo di produzione automobilistica, DuPont ha inventato la vernice ad asciugatura rapidavernice nitro.

3, Pistole a spruzzoSostituisce i pennelli, garantendo una pellicola di vernice più uniforme.

4, Dalle resine alchidiche alle resine acriliche.La ricerca di durabilità e diversità è un processo continuo.

5, Dalla "spruzzatura" al "rivestimento per 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 perseguimento della tutela ambientale.

7. Ora e in futuro, la tecnologia della pittura sta diventando sempre più al di là dell'immaginazione,anche senza vernice.

Il ruolo principale della vernice è quello di prevenire l'invecchiamento.

Nella percezione comune, la vernice serve principalmente a dare colori brillanti agli oggetti, ma dal punto di vista della produzione industriale, il colore è in realtà un'esigenza secondaria; la protezione dalla ruggine e dall'invecchiamento è lo scopo principale. Dalle prime costruzioni in ferro e legno fino alle moderne carrozzerie in metallo bianco, la carrozzeria delle automobili necessita di vernice come strato protettivo. Le sfide che lo strato di vernice deve affrontare sono l'usura naturale causata da sole, sabbia e pioggia, i danni fisici come graffi, sfregamenti e collisioni, e l'erosione provocata da sale e escrementi animali. Nell'evoluzione della tecnologia di verniciatura, il processo si sta gradualmente sviluppando per ottenere rivestimenti per la carrozzeria sempre più efficienti, resistenti e di bell'aspetto, in grado di affrontare al meglio queste sfide.

Lacca proveniente dalla Cina

La lacca ha una storia molto lunga e, purtroppo, prima della Rivoluzione Industriale la posizione di leadership nella sua tecnologia apparteneva alla Cina. L'uso della lacca risale addirittura al Neolitico e, dopo il periodo degli Stati Combattenti, gli artigiani utilizzavano olio di tung estratto dai semi dell'albero di tung e vi aggiungevano lacca grezza naturale per creare miscele di colori, sebbene a quel tempo la lacca fosse un bene di lusso riservato alla nobiltà. Dopo l'avvento della dinastia Ming, Zhu Yuanzhang avviò la creazione di un'industria statale della lacca e la tecnologia pittorica si sviluppò rapidamente. La prima opera cinese sulla tecnologia pittorica, "Il Libro della Pittura", fu compilata da Huang Cheng, un artigiano della lacca della dinastia Ming. Grazie allo sviluppo tecnico e al commercio interno ed esterno, la lavorazione della lacca aveva sviluppato un sistema industriale artigianale maturo durante la dinastia Ming.

La pittura a base di olio di tung, la più sofisticata dell'epoca della dinastia Ming, fu fondamentale per la costruzione navale. Lo studioso spagnolo del XVI secolo Mendoza, nella sua "Storia del Grande Impero Cinese", affermò che le navi cinesi rivestite con olio di tung avevano una durata di vita doppia rispetto alle navi europee.

Verso la metà del XVIII secolo, l'Europa riuscì finalmente a padroneggiare la tecnologia della pittura a olio di tung, e l'industria europea delle vernici prese gradualmente forma. L'olio di tung, oltre ad essere utilizzato per le lacche, era anche un'importante materia prima per altre industrie, ancora monopolizzata dalla Cina, e divenne una materia prima industriale fondamentale per le due rivoluzioni industriali fino all'inizio del XX secolo, quando gli alberi di tung trapiantati in Nord e Sud America iniziarono a svilupparsi, rompendo il monopolio cinese delle materie prime.

L'asciugatura 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.

Anche la Ford, che ha introdotto la catena di montaggio per la produzione di automobili, utilizzava quasi esclusivamente vernice nera giapponese per massimizzare la velocità di produzione, poiché si asciugava più rapidamente; tuttavia, si tratta pur sempre di una vernice a base di materiale naturale, e lo strato di vernice necessita comunque di più di una settimana per asciugarsi completamente.

Negli anni '20, la DuPont lavorò a una vernice alla nitrocellulosa ad asciugatura rapida (nota anche come vernice alla nitrocellulosa) che fece piacere alle case automobilistiche, che non dovettero più lavorare sulle 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 che aveva costruito durante la guerra. In un caldo pomeriggio di venerdì di luglio del 1921, un operaio di uno stabilimento cinematografico DuPont lasciò un barile di fibra di cotone 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 vantaggio principale della vernice alla nitrocellulosa è la sua rapida asciugatura: rispetto alle vernici a base naturale che impiegano una o addirittura due settimane ad asciugare, la vernice alla nitrocellulosa si asciuga in sole due ore, aumentando notevolmente la velocità di pittura. Nel 1924, quasi tutte le linee di produzione della General Motors utilizzavano la vernice nitrocellulosica Duco.

Naturalmente, la vernice alla nitrocellulosa presenta degli svantaggi. Se spruzzata in un ambiente umido, la pellicola tenderà a sbiancarsi e a perdere la sua lucentezza. La superficie verniciata ha una scarsa resistenza alla corrosione da parte di solventi a base di petrolio, come la benzina, che possono danneggiare la superficie, e i gas di scarico che fuoriescono durante il rifornimento possono accelerare il deterioramento della vernice circostante.

Sostituzione dei pennelli con pistole a spruzzo per risolvere il problema degli strati di vernice non uniformi

Oltre alle caratteristiche della vernice stessa, anche il metodo di verniciatura è fondamentale per la resistenza e la durata della superficie verniciata. L'introduzione delle pistole a spruzzo ha rappresentato una pietra miliare nella storia della tecnologia di verniciatura. Le pistole a spruzzo furono introdotte a pieno titolo nel settore della verniciatura industriale nel 1923 e nell'industria automobilistica nel 1924.

La famiglia DeVilbiss fondò quindi la DeVilbiss, un'azienda di fama mondiale specializzata nella tecnologia di atomizzazione. Successivamente, nacque il figlio di Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss. Il figlio del dottor Alan DeVilbiss, Tom DeVilbiss, portò l'invenzione del padre oltre il campo medico. DeVilbiss 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 favore delle pistole a spruzzo. DeVilbiss opera nel settore dell'atomizzazione da oltre 100 anni ed è oggi leader nel campo delle pistole a spruzzo industriali e degli atomizzatori medicali.

Dalle resine alchidiche a quelle acriliche, più resistenti e durevoli.

Negli anni '30, la vernice smalto a base di resina alchidica, nota anche come smalto alchidico, fu introdotta nel processo di verniciatura automobilistica. Le parti metalliche della carrozzeria venivano spruzzate con questo tipo di vernice e poi asciugate in forno per formare una pellicola di vernice molto resistente. Rispetto alle vernici alla nitrocellulosa, le vernici smalto alchidiche sono più rapide da applicare, richiedendo solo 2 o 3 passaggi rispetto ai 3 o 4 necessari per le vernici alla nitrocellulosa. Le vernici smalto non solo asciugano rapidamente, ma sono anche resistenti ai solventi come la benzina.

Lo svantaggio degli smalti alchidici, tuttavia, è che temono la luce solare: se esposti al sole, il film di vernice si ossida rapidamente e il colore sbiadisce e si opacizza in breve tempo, a volte anche in pochi mesi. Nonostante i loro svantaggi, le resine alchidiche non sono state completamente eliminate e rappresentano ancora una parte importante della tecnologia di verniciatura odierna. Le vernici acriliche termoplastiche fecero la loro comparsa negli anni '40, migliorando notevolmente l'aspetto decorativo 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 particolare e richiedeva l'applicazione a spruzzo con un basso contenuto di solidi, quindi erano necessarie più mani. Questa caratteristica apparentemente svantaggiosa si rivelò un vantaggio all'epoca perché consentiva l'inclusione di scaglie metalliche nella verniciatura. La vernice acrilica veniva spruzzata con una viscosità iniziale molto bassa, che permetteva alle scaglie metalliche di appiattirsi formando uno strato riflettente, dopodiché la viscosità aumentava rapidamente per mantenerle in posizione. Così nacque la vernice metallizzata.

È opportuno notare che in questo periodo si è assistito a un'improvvisa evoluzione della tecnologia delle vernici acriliche in Europa. Ciò è derivato dalle restrizioni imposte ai paesi dell'Asse europei dopo la Seconda Guerra Mondiale, che limitavano l'uso di alcuni materiali chimici nella produzione industriale, come la nitrocellulosa, una materia prima necessaria per le vernici alla nitrocellulosa, che poteva essere utilizzata per la fabbricazione di esplosivi. A seguito di tali restrizioni, le aziende di questi paesi iniziarono a concentrarsi sulla tecnologia delle vernici a smalto, sviluppando un sistema di verniciatura acrilica poliuretanica. Quando le vernici europee arrivarono negli Stati Uniti nel 1980, i sistemi di verniciatura automobilistica americani erano ben lontani dai concorrenti europei.

Processo automatizzato di fosfatazione ed elettroforesi per la ricerca della qualità avanzata della vernice

I due decenni successivi alla Seconda Guerra Mondiale furono un periodo di miglioramento della qualità delle vernici per carrozzeria. In quel periodo, negli Stati Uniti, oltre a essere un mezzo di trasporto, le automobili rappresentavano anche un simbolo di prestigio sociale, pertanto i proprietari desideravano che le proprie auto avessero un aspetto più elegante, il che richiedeva vernici più brillanti e dai colori più raffinati.

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 metodo di applicazione del primer passò dalla spruzzatura all'immersione, il che significa che le parti della carrozzeria vengono immerse in una vasca di vernice, rendendo la verniciatura più uniforme e completa, consentendo di raggiungere anche i punti più difficili, come le cavità.

Negli anni '50, le case automobilistiche si accorsero che, nonostante l'utilizzo del metodo di verniciatura per immersione, una parte della vernice veniva comunque rimossa durante il successivo processo con solventi, riducendo l'efficacia della protezione dalla ruggine. Per risolvere questo problema, nel 1957 Ford unì le forze con PPG sotto la guida del Dr. George Brewer. Sotto la sua guida, Ford e PPG svilupparono il metodo di verniciatura per elettrodeposizione, oggi comunemente utilizzato.

 

Nel 1961 Ford fondò il primo impianto di verniciatura elettroforetica anodica al mondo. Tuttavia, la tecnologia iniziale presentava dei difetti e nel 1973 PPG introdusse un sistema di rivestimento elettroforetico catodico superiore e i relativi rivestimenti.

Vernice a lunga durata e di grande bellezza, che riduce l'inquinamento causato dalle vernici a base d'acqua.

Tra la metà e la fine degli anni '70, la crescente consapevolezza del risparmio energetico e della tutela ambientale, generata dalla crisi petrolifera, ebbe un forte impatto anche sull'industria delle vernici. Negli anni '80, diversi paesi emanarono nuove normative sui composti organici volatili (COV), rendendo inaccettabili sul mercato le vernici acriliche con elevato contenuto di COV e scarsa durabilità. Inoltre, i consumatori si aspettavano che le vernici per carrozzeria durassero almeno 5 anni, il che imponeva di affrontare il problema della durabilità della finitura.

Grazie allo strato di lacca trasparente come strato protettivo, la pittura colorata interna non deve più essere spessa come in passato, ma è sufficiente uno strato estremamente sottile a scopo decorativo. Allo strato di lacca vengono inoltre aggiunti degli assorbitori di raggi UV per proteggere i pigmenti dello strato trasparente e del primer, aumentando significativamente la durata del primer e della pittura colorata.

La tecnica di verniciatura inizialmente era costosa e generalmente utilizzata solo su modelli di fascia alta. Inoltre, la durata del rivestimento trasparente era scarsa: tendeva a sfaldarsi rapidamente, rendendo necessaria una nuova verniciatura. Nel decennio successivo, tuttavia, l'industria automobilistica e quella delle vernici si sono impegnate per migliorare la tecnologia di rivestimento, non solo riducendone i costi, ma anche sviluppando nuovi trattamenti superficiali che hanno notevolmente prolungato la durata del rivestimento trasparente.

La tecnologia di pittura sempre più sorprendente

Nel futuro, la tendenza principale nello sviluppo dei rivestimenti è rappresentata dalla tecnologia "senza verniciatura", che, secondo alcuni esperti del settore, si sta diffondendo sempre più. Questa tecnologia è già ampiamente utilizzata nella vita di tutti i giorni, dagli elettrodomestici alle scocche. Le scocche vengono realizzate mediante stampaggio a iniezione, aggiungendo polvere metallica a livello nanometrico del colore corrispondente, ottenendo così scocche dai colori brillanti e dalla texture metallica, senza bisogno di verniciatura e riducendo notevolmente l'inquinamento prodotto dai processi di verniciatura tradizionali. Naturalmente, trova ampia applicazione anche nel settore automobilistico, ad esempio per finiture, griglie, calotte degli specchietti retrovisori, ecc.

Un principio simile viene utilizzato nel settore metallurgico, il che significa che in futuro i materiali metallici utilizzati senza verniciatura avranno già uno strato protettivo o addirittura uno strato colorato in fabbrica. Questa tecnologia è attualmente impiegata nei settori aerospaziale e militare, ma è ancora lontana dall'essere disponibile per uso civile e non consente di offrire una vasta gamma di colori.

RiepilogoDai pennelli alle pistole, fino ai robot, dalle vernici vegetali naturali alle vernici chimiche ad alta tecnologia, dalla ricerca dell'efficienza alla ricerca della qualità fino alla ricerca della salute ambientale, la ricerca della tecnologia di verniciatura nell'industria automobilistica non si è mai fermata e il livello tecnologico sta diventando sempre più elevato. I verniciatori che un tempo maneggiavano pennelli e lavoravano in ambienti ostili non avrebbero mai immaginato che le vernici per auto di oggi fossero così avanzate e in continua evoluzione. Il futuro sarà un'era più ecologica, intelligente ed efficiente.