1. Pittura
-Definizione: La pittura è un termine generico che indica le operazioni eseguite per formare una pellicola di rivestimento utilizzando vernice allo scopo di coprire la superficie di un oggetto per protezione, estetica, ecc.
- Scopo: Lo scopo della verniciatura non è solo estetico, ma anche di protezione e, di conseguenza, di miglioramento della qualità del prodotto.
1) Protezione: La maggior parte dei materiali principali che costituiscono le automobili sono lamiere d'acciaio e, quando un veicolo è realizzato con una lamiera d'acciaio come rivestimento, questa reagisce con l'umidità o l'ossigeno presenti nell'aria generando ruggine. Lo scopo principale della verniciatura è proteggere l'oggetto prevenendo tale formazione di ruggine.
2) Estetica: La forma di un'auto presenta diversi tipi di superfici e linee, come superfici tridimensionali, superfici piane, superfici curve, linee rette e curve. Verniciando un oggetto dalla forma così complessa, si dimostra un senso del colore che si abbina alla forma dell'auto e ne migliora al contempo l'estetica.
3) Miglioramento della commerciabilità: Attualmente sul mercato sono presenti diverse tipologie di automobili, ma tra queste, confrontando veicoli con forma uniforme e funzione identica, ad esempio, quello con verniciatura bicolore risulta più attraente. In questo modo, uno degli obiettivi è cercare di migliorare il valore del prodotto attraverso la verniciatura. Inoltre, a causa dei recenti e rapidi cambiamenti ambientali, è richiesta la durabilità degli esterni delle automobili. Ad esempio, è in aumento la domanda di vernici funzionali che prevengano i danni al film di rivestimento causati dalle piogge acide e il deterioramento della brillantezza iniziale causato dalle spazzole degli autolavaggi automatici, migliorando così la commerciabilità.Sia la verniciatura automatica che quella manuale vengono utilizzate a seconda dei requisiti di qualità del rivestimento.
2. Composizione della verniceComposizione della vernice: La vernice è un liquido viscoso in cui i tre componenti, pigmento, resina e solvente, sono miscelati (dispersi) in modo uniforme.
- Pigmento: una polvere colorata che non si dissolve in solventi o acqua. La differenza rispetto ai coloranti è che sono dispersi come particelle senza essere solubili in acqua o solventi. La dimensione delle particelle varia da pochi micrometri a diverse decine di micrometri. Inoltre, esistono varie forme, come la forma circolare, la forma a bastoncino, la forma ad ago e la forma a scaglie. È una polvere che conferisce colore (potere colorante) e potere coprente (la capacità di coprire e nascondere la superficie di un oggetto essendo opaco) al film di rivestimento, e ne esistono due tipi: inorganici e organici. Pigmenti, lucidanti e pigmenti di riempimento vengono utilizzati per migliorare l'aspetto della superficie. Le vernici incolori e trasparenti, dette trasparenti tra le vernici, quando i pigmenti vengono esclusi dai componenti che costituiscono le vernici,
Si utilizza per conferire maggiore lucentezza alla pellicola di rivestimento.
1) Funzione del pigmento
* Pigmenti coloranti: conferiscono colore, potere coprente
Pigmenti inorganici: Si tratta principalmente di pigmenti naturali come il bianco, il giallo e il marrone rossastro. Sono composti metallici come zinco, titanio, piombo, ferro, rame, ecc. In generale, possiedono un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici e al calore, nonché proprietà coprenti, ma in termini di vivacità del colore non sono altrettanto validi quanto i pigmenti organici. Come vernice per automobili, non si utilizza un pigmento inorganico puro. Inoltre, dal punto di vista della prevenzione dell'inquinamento ambientale, attualmente non vengono utilizzati pigmenti contenenti metalli pesanti nocivi come cadmio e cromo.
Pigmento organico: è prodotto tramite sintesi organica mediante reazione chimica periodica ed è una sostanza composta da un metallo o come si presenta in natura. In generale, la sua capacità coprente non è molto buona, ma poiché si ottiene un colore chiaro, è ampiamente utilizzato per la verniciatura di colori vivaci, colori metallici e colori micacei come vernice per esterni di automobili.
* Pigmento antiruggine: prevenzione della ruggine
* Pigmento estensore: permette di ottenere una pellicola di rivestimento dura, prevenendo la decomposizione della pellicola stessa e migliorandone la durata.
- Resina: un liquido trasparente che lega i pigmenti tra loro e conferisce lucentezza, durezza e adesione al film di rivestimento. Un altro nome è legante. Le proprietà di essiccazione e la durata del film di rivestimento dipendono in larga misura dalle proprietà della resina.
1) Resina naturale: viene estratta o secreta principalmente dalle piante e viene utilizzata per la produzione di pitture come vernici a base d'olio, vernici e lacche.
2) Resina sintetica: è un termine generico che indica le resine sintetizzate tramite reazioni chimiche a partire da diverse materie prime chimiche. Si tratta di composti organici con un peso molecolare molto elevato rispetto alle resine naturali. Inoltre, le resine sintetiche si dividono in resine termoplastiche (che si ammorbidiscono e fondono con il calore) e resine termoindurenti (che si induriscono per reazione chimica mediante l'applicazione di calore e non si ammorbidiscono né fondono nemmeno se riscaldate nuovamente dopo il raffreddamento).
- Solvente: È un liquido trasparente che scioglie la resina, facilitando la miscelazione del pigmento e della resina stessa. Dopo la verniciatura, evapora come un diluente e non lascia residui sulla pellicola di rivestimento.
Cpittura d'arte
1. Panoramica e definizione delle verniciDal punto di vista della prevenzione della ruggine e delle proprietà estetiche, le vernici per autoveicoli hanno contribuito a migliorare l'appetibilità commerciale delle automobili, grazie all'applicazione delle tecnologie più avanzate del momento. Nei seguenti articoli di qualità, le vernici e i sistemi di rivestimento sono progettati per raggiungere tali caratteristiche nel modo più economico possibile.
Le vernici sono generalmente fluide e hanno la proprietà di essere applicate sulla superficie dell'oggetto da rivestire, formando una pellicola continua (film di rivestimento) attraverso processi di essiccazione e polimerizzazione. In base alle proprietà fisiche e chimiche del film di rivestimento così formato, all'oggetto da rivestire vengono conferite proprietà antiruggine ed plastificanti.
2. Processo di verniciatura automobilisticaAl fine di ottenere la qualità di verniciatura desiderata per l'auto nel modo più economico, vengono definiti il processo di verniciatura e le relative specifiche, e a ciascuna caratteristica importante del film di verniciatura ottenuto in ogni fase del processo viene assegnata una qualità specifica. Inoltre, poiché le caratteristiche del film di verniciatura dipendono dalla buona o cattiva lavorabilità del processo, la vernice utilizzata in ogni fase viene progettata in modo da massimizzare la funzione principale assegnata, tenendo conto delle condizioni di processo.L'applicazione è rigorosamente controllata nel reparto verniciatura.
Il processo sopra descritto è un sistema di verniciatura a 3 o 4 strati, comunemente impiegato per la verniciatura dei pannelli esterni delle automobili. Il film di vernice formatosi in ciascun processo svolge le funzioni che verranno descritte in seguito e determina la qualità della verniciatura delle automobili nel suo complesso. Nei camion e nei veicoli leggeri, in alcuni casi si utilizza un sistema di verniciatura a due strati, omettendo una fase intermedia. Inoltre, nelle auto di alta gamma, è possibile ottenere una qualità migliore applicando due volte lo strato intermedio o di finitura.
Inoltre, recentemente è stato studiato e applicato un processo per ridurre i costi di rivestimento mediante l'integrazione dei processi di rivestimento intermedio e superiore.
- Processo di trattamento superficiale: migliora la prevenzione della ruggine sopprimendo la reazione di corrosione del metallo e rafforzando l'adesione tra il sottostrato (film di elettrodeposizione) e il materiale (substrato). Attualmente, il fosfato di zinco è il componente principale del film e il metodo di trattamento per immersione è quello più diffuso, in quanto consente di trattare efficacemente anche parti con strutture complesse. In particolare, per l'elettrodeposizione cationica, metalli come Fe, Ni e Mn, oltre allo Zn, vengono miscelati nel rivestimento per migliorare ulteriormente la resistenza alla corrosione.
- Rivestimento per elettrodeposizione (primer per elettrodeposizione di tipo cationico): il rivestimento di base svolge principalmente la funzione di prevenzione della ruggine. Oltre alle eccellenti proprietà antiruggine, la vernice cationica per elettrodeposizione a base di resina epossidica presenta i seguenti vantaggi nel rivestimento di base per autoveicoli: ① Non si verifica diluizione del film trattato con fosfato di zinco durante il rivestimento per elettrodeposizione. ② Effetto inibitore della reazione di corrosione grazie alla basicità della struttura della resina. ③ Eccellenti proprietà antiruggine grazie all'effetto di mantenimento dell'adesione dovuto all'elevata resistenza agli alcali della resina epossidica.
1) Vantaggi dell'elettrodeposizione cationica
* Anche le forme complesse possono essere rivestite con uno spessore di pellicola uniforme
* Eccellente penetrazione interna in parti e giunzioni complesse.
* Verniciatura automatica
* Manutenzione e gestione della linea semplificate.
* Buona lavorabilità della vernice.
* È possibile applicare un sistema di lavaggio ad acqua a circuito chiuso UF (minore perdita di vernice e minore contaminazione delle acque reflue)
* Basso contenuto di solventi e basso inquinamento atmosferico.
* Si tratta di una vernice a base d'acqua, quindi il rischio di incendio è minimo.
2) Vernice cationica per elettrodeposizione: In generale, si tratta di una resina poliamminica ottenuta aggiungendo ammine primarie e quaternarie a una resina epossidica. Viene neutralizzata con un acido (acido acetico) per renderla solubile in acqua. Inoltre, il metodo di indurimento del film di rivestimento è di tipo reticolante uretanico utilizzando isocianato bloccato come agente indurente.
3) Miglioramento della funzionalità della vernice elettrodepositata: è diffusa in tutto il mondo come fondo per automobili, ma la ricerca e lo sviluppo continuano per migliorare non solo la qualità anticorrosiva dell'intera automobile, ma anche la qualità dell'intonacatura.
*Funzione antiruggine/strato protettivo
Vai. Proprietà di rivestimento assolutamente, resistenza alla penetrazione delle giunzioni, resistenza alla scheggiatura
Tu. Capacità della lamiera d'acciaio antiruggine (adesione resistente all'acqua, resistenza alla rotazione)
fare. Indurimento a bassa temperatura (migliore resistenza alla ruggine delle parti fissate con gomma, ecc.)
* Funzione cosmetica/decorativo
vai. Proprietà di rivestimento della rugosità della lamiera d'acciaio (contribuisce al miglioramento della levigatezza e della lucentezza, ecc.)
Tu. Resistenza all'ingiallimento (inibizione dell'ingiallimento del rivestimento bianco)
- Strato intermedio: Lo strato intermedio svolge un ruolo ausiliario per massimizzare la funzione antiruggine del fondo (elettrodeposizione) e la funzione di intonacatura dello strato di finitura, e ha la funzione di migliorare la qualità della verniciatura dell'intero sistema di verniciatura. Inoltre, il processo di applicazione dello strato intermedio contribuisce a ridurre i difetti di verniciatura poiché copre in una certa misura i difetti inevitabili del fondo (graffi, adesione di polvere, ecc.) nella linea di verniciatura vera e propria.
La vernice intermedia è un tipo che utilizza resina poliestere senza olio come resina base e la polimerizza a caldo mediante l'aggiunta di resina melamminica e, più recentemente, di uretano (Bl). Recentemente, per migliorare la resistenza alle scheggiature, a volte viene applicato un primer antischeggiatura con la tecnica bagnato su bagnato durante la fase di pretrattamento.
1) Durabilità dello strato intermedio
* Resistenza all'acqua: bassa capacità di assorbimento e prevenzione della formazione di vesciche
* Resistenza alle scheggiature: assorbe l'energia d'impatto quando la pietra viene lanciata e riduce i danni al film di rivestimento che causano rumore e sopprime la formazione di croste corrosive.
* Resistenza agli agenti atmosferici: minore deterioramento dovuto ai raggi UV e riduzione dello scrostamento dello strato superficiale in seguito all'esposizione esterna.
2) Funzione di intonacatura dello strato intermedio
* Proprietà di sottostrato: contribuisce a levigare la superficie esterna finita coprendo la rugosità superficiale del rivestimento di elettrodeposizione
* Resistenza ai solventi: Sopprimendo il rigonfiamento e la dissoluzione dello strato intermedio rispetto al solvente dello strato di finitura, si ottiene un aspetto ad alto contrasto.
* Regolazione del colore: Lo strato intermedio è solitamente grigio, ma recentemente è possibile applicare uno strato di finitura con basso potere coprente colorandolo (sigillante colorato).
3) Pittura intermedia
*Qualità richieste per lo strato intermedio: resistenza alla scheggiatura, capacità coprente della base, adesione al film di elettrodeposizione, levigatezza, assenza di perdita di luce, adesione allo strato di finitura, resistenza al leggero deterioramento
- Vernice di finitura: La funzione principale della vernice di finitura è quella di conferire proprietà estetiche, oltre a proteggere e preservare la superficie. Tra i fattori qualitativi rientrano il colore, la levigatezza della superficie, la brillantezza e la qualità dell'immagine (capacità di riprodurre fedelmente l'immagine di un oggetto sulla pellicola di rivestimento). Inoltre, la vernice di finitura deve essere in grado di proteggere e mantenere l'estetica dell'automobile per un lungo periodo di tempo.
- Vernice di finitura: La funzione principale della vernice di finitura è quella di conferire proprietà estetiche, oltre a proteggere e preservare la superficie. Tra i fattori qualitativi rientrano il colore, la levigatezza della superficie, la brillantezza e la qualità dell'immagine (capacità di riprodurre fedelmente l'immagine di un oggetto sulla pellicola di rivestimento). Inoltre, la vernice di finitura deve essere in grado di proteggere e mantenere l'estetica dell'automobile per un lungo periodo di tempo.
1) Strato di finitura: I colori sono classificati in base alla base di pigmento utilizzata nella vernice e si dividono principalmente in colori a base di mica, colori metallici e colori pieni, a seconda che vengano utilizzati pigmenti in scaglie come scaglie di polvere di alluminio.
* Qualità dell'aspetto: levigatezza, lucentezza, vivacità, sensazione di terra
* Durata: mantenimento e protezione della lucentezza, cambiamento di colore, sbiadimento
* Adesione: Adesione di riverniciatura, adesione bicolore, adesione con mezzo
* Resistenza ai solventi
* Resistenza chimica
* Qualità funzionale: resistenza al lavaggio auto, resistenza alle piogge acide, resistenza alle scheggiature
2) Vernice ecologica
* Alto contenuto di solidi: Questa pittura ad alto contenuto di solidi è conforme alle normative sui COV (Composti Organici Volatili) ed è una tipologia che riduce la quantità di solventi organici utilizzati. Si caratterizza per un'eccellente resa materica e per l'utilizzo di resine a basso peso molecolare.
* Tipo di vernice a base d'acqua: Questa vernice riduce al minimo la quantità di solventi organici utilizzati e impiega acqua (acqua pura) come diluente. Come caratteristica, nel processo di verniciatura è necessario un impianto di preriscaldamento (IR_Preheat) in grado di far evaporare l'acqua, pertanto è necessario un ammodernamento dell'impianto e la pistola a spruzzo richiede un metodo a elettrodo per vernici a base d'acqua.
3) Vernice funzionale
* CCS (Complex Crosslinking System, vernice a reticolazione complessa): è un tipo di resina uretanica (isocianato) o silanica in cui una parte della resina melamminica, vulnerabile alle piogge acide nel sistema di resina acrilica/melamminica, viene sostituita, migliorando così la resistenza agli acidi e ai graffi.
* NCS (New Crosslinking System, New Crosslinking Type Paint): Vernice non a base di melammina, realizzata mediante polimerizzazione acido-epossidica su resina acrilica. Offre un'eccellente resistenza agli acidi, ai graffi e alle macchie.
- Lavorabilità del rivestimento di finitura: Per ottenere una buona riproducibilità del rivestimento di finitura desiderato in modo economicamente vantaggioso, è essenziale una buona lavorabilità della vernice (atomizzazione, fluidità, assenza di fori, uniformità, ecc.). A tal fine, è importante regolare il comportamento della viscosità nel processo di formazione del multistrato, dalla verniciatura alla cottura e all'indurimento. Anche le condizioni ambientali di verniciatura, come temperatura, umidità e velocità del vento nella cabina di verniciatura, sono fattori importanti.
1) Viscosità della resina: peso molecolare, compatibilità (parametro di solubilità: valore SP)
2) Pigmento: assorbimento dell'olio, concentrazione del pigmento (PWC), dimensione delle particelle disperse
3) Additivi: agente viscosizzante, agente livellante, agente antischiuma, inibitore della separazione del colore, ecc.
4) Velocità di polimerizzazione: concentrazione dei gruppi funzionali nella resina di base, reattività dell'agente reticolante
Inoltre, lo spessore del film di rivestimento ha una grande influenza sull'aspetto finale della finitura. Recentemente, un agente viscoso strutturale come il microgel ha permesso di ottenere sia fluidità che proprietà autolivellanti, e l'aspetto finale è migliorato grazie all'applicazione di un film spesso.
- Resistenza agli agenti atmosferici della verniciatura di finitura: Sebbene le automobili siano esposte a diversi ambienti, la verniciatura di finitura subisce l'azione di luce, acqua, ossigeno, calore, ecc. Di conseguenza, si verificano una serie di fenomeni sfavorevoli che ne compromettono l'aspetto estetico.
1) Fenomeni ottici
* Degradazione della lucentezza: la levigatezza della superficie del film di rivestimento viene compromessa e aumenta la riflessione diffusa della luce dalla superficie. La composizione della resina è importante, ma c'è anche l'effetto del pigmento.
* Decolorazione: la tonalità di colore del rivestimento iniziale cambia in base all'invecchiamento del pigmento o della resina presenti nel film di rivestimento. Per le applicazioni automobilistiche, è necessario selezionare il pigmento più resistente agli agenti atmosferici.
2) fenomeni meccanici
* Crepe: Le crepe si verificano nello strato superficiale del film di rivestimento o nell'intero film di rivestimento a causa di cambiamenti nelle proprietà fisiche del film di rivestimento dovuti a fotoossidazione o idrolisi (diminuzione dell'allungamento, dell'adesione, ecc.) e stress interno. In particolare, tendono a verificarsi nei film di rivestimento trasparenti metallici e, oltre alla regolazione delle proprietà fisiche del film di rivestimento mediante la composizione della resina acrilica e la regolazione delle proprietà fisiche del film di rivestimento, l'applicazione di un assorbitore di raggi ultravioletti e di un antiossidante risulta efficace.
* Distacco: Il film di rivestimento si stacca parzialmente a causa di una diminuzione dell'adesione del film di rivestimento o di una diminuzione delle proprietà reologiche, e dell'azione di forze esterne come schizzi o vibrazioni di pietre.
3) fenomeno chimico
* Contaminazione da macchie: se fuliggine, carcasse di insetti o piogge acide aderiscono alla superficie del film di rivestimento, il pezzo si macchia e si scolorisce formando delle chiazze. È necessario applicare un pigmento e una resina antigraffio e alcali-resistenti. Uno dei motivi per cui si applica una vernice trasparente sul colore metallico è per proteggere la polvere di alluminio.
- Sfide future per le vernici di finitura: l'estetica e il design stanno acquisendo sempre maggiore importanza nel miglioramento delle caratteristiche commerciali delle automobili. Nel rispondere alla diversificazione delle esigenze e ai cambiamenti nei materiali, come ad esempio le materie plastiche, è necessario rispondere anche alle richieste sociali, come il deterioramento dell'ambiente circostante le automobili e la riduzione dell'inquinamento atmosferico. In questo contesto, si stanno valutando diverse tipologie di vernici di finitura per le automobili del futuro.
Analizziamo più da vicino i tipici processi di verniciatura automobilistica e vediamo dove il trasferimento di calore e di massa riveste un ruolo importante. Il processo di verniciatura generale per le automobili è il seguente.
① Pretrattamento
② Elettrodeposizione (sottostrato)
③ Verniciatura sigillante
④ Sottostrato
⑤ pittura a cera
⑥ Primer anti-scheggiatura
⑦ Primer
⑧ Strato di finitura
⑨ Rimozione dei difetti e lucidatura
Il processo di produzione di un'automobile richiede circa 20 ore, di cui 10 ore, ovvero la metà, sono dedicate ai processi sopra elencati. Tra questi, i processi più significativi e importanti sono il pretrattamento, la verniciatura per elettrodeposizione (strato di fondo), la verniciatura di fondo e la verniciatura di finitura. Concentriamoci su questi processi.
Data di pubblicazione: 8 novembre 2022
