Когда вы видите автомобиль, ваше первое впечатление, вероятно, связано с цветом кузова. Сегодня наличие красивой блестящей краски является одним из основных стандартов в автомобилестроении. Но более ста лет назад покраска автомобиля была непростой задачей и выглядела гораздо менее красиво, чем сегодня. Как же автомобильная краска эволюционировала до нынешнего уровня? Компания Surley расскажет вам историю развития технологии автомобильных лакокрасочных покрытий.
Чтобы понять весь текст, потребуется десять секунд:
1,ЛакЗародившись в Китае, Запад возглавил этот процесс после промышленной революции.
2. Краски на натуральной основе сохнут медленно, что влияет на эффективность процесса автомобилестроения. Компания DuPont изобрела быстросохнущие краски.нитрокраска.
3, КраскопультыЗаменяет кисти, обеспечивая более равномерное нанесение краски.
4, От алкидной смолы к акрилуСтремление к долговечности и разнообразию продолжается.
5, От "напыления" до "погружного нанесения покрытия"В отличие от лакокрасочных ванн, где постоянное стремление к качеству краски достигает своего апогея, теперь оно проявляется в фосфатировании и электроосаждении.
6. Замена накраска на водной основев стремлении к защите окружающей среды.
7. Сейчас и в будущем технология живописи становится все более и более невообразимой.даже без краски.
Главная функция краски — омоложение.
Большинство людей считают, что роль краски заключается в придании изделиям ярких цветов, но с точки зрения промышленного производства цвет на самом деле является второстепенной потребностью; основная цель — защита от ржавчины и старения. От ранних образцов сочетания железа и дерева до современных белоснежных металлических кузовов, кузов автомобиля нуждается в краске как в защитном слое. Краске приходится сталкиваться с такими проблемами, как естественный износ, например, воздействие солнца, песка и дождя, физические повреждения, такие как царапины, трение и столкновения, а также эрозия, например, от соли и экскрементов животных. В процессе развития технологии покраски постепенно создаются все более эффективные, долговечные и красивые покрытия для кузова, лучше отвечающие этим требованиям.
Лак из Китая
Лак имеет очень долгую историю, и, к сожалению, до промышленной революции ведущее место в лакокрасочной технологии занимал Китай. Использование лака восходит к эпохе неолита, а после периода Воюющих царств мастера использовали тунговое масло, извлеченное из семян тунгового дерева, и добавляли натуральный сырой лак для создания смесей красок, хотя в то время лак был предметом роскоши для знати. После установления династии Мин Чжу Юаньчжан начал создавать государственную лакокрасочную промышленность, и технология производства красок быстро развивалась. Первый китайский труд по технологии живописи, «Книга живописи», был составлен Хуан Чэном, лакировщиком династии Мин. Благодаря техническому развитию и внутренней и внешней торговле, лакокрасочные изделия в эпоху династии Мин приобрели зрелую систему ремесленного производства.
Самая совершенная тунговая масляная краска эпохи династии Мин была ключом к кораблестроению. Испанский учёный XVI века Мендоса в своей «Истории Великой Китайской империи» упоминал, что китайские корабли, покрытые тунговым маслом, имели вдвое больший срок службы, чем европейские.
В середине XVIII века Европа наконец освоила технологию производства красок на основе тунгового масла, и постепенно сформировалась европейская лакокрасочная промышленность. Тунговое масло, помимо использования в лакокрасочных материалах, также являлось важным сырьем для других отраслей промышленности, по-прежнему монополизируемым Китаем, и стало важным промышленным сырьем для двух промышленных революций до начала XX века, когда в Северной и Южной Америке начали выращивать тунговое дерево, что подорвало монополию Китая на сырье.
Теперь сушка занимает не более 50 дней.
В начале XX века автомобили по-прежнему изготавливались с использованием красок на натуральной основе, например, льняного масла в качестве связующего вещества.
Даже компания Ford, которая первой внедрила конвейерное производство автомобилей, использовала исключительно японскую черную краску, стремясь к максимальной скорости изготовления, поскольку она быстрее всего сохнет. Но в конце концов, это все же краска на натуральной основе, и для высыхания слоя краски требуется более недели.
В 1920-х годах компания DuPont разработала быстросохнущую нитроцеллюлозную краску (также известную как нитроцеллюлозная краска), которая порадовала автопроизводителей, избавив их от необходимости работать с автомобилями, требующими столь длительного цикла покраски.
К 1921 году компания DuPont уже была лидером в производстве нитратных кинопленок, перейдя на невзрывчатые материалы на основе нитроцеллюлозы, чтобы задействовать огромные производственные мощности, построенные во время войны. Жарким пятничным днем в июле 1921 года рабочий кинозавода DuPont оставил бочку с нитратным хлопковым волокном на причале перед уходом с работы. Открыв ее в понедельник утром, он обнаружил, что ведро превратилось в прозрачную вязкую жидкость, которая впоследствии стала основой для нитроцеллюлозной краски. В 1924 году DuPont разработала нитроцеллюлозную краску DUCO, используя нитроцеллюлозу в качестве основного сырья и добавляя синтетические смолы, пластификаторы, растворители и разбавители для смешивания. Самым большим преимуществом нитроцеллюлозной краски является ее быстрое высыхание: по сравнению с краской на натуральной основе, которая сохнет неделю или даже несколько недель, нитроцеллюлозная краска сохнет всего за 2 часа, что значительно увеличивает скорость покраски. В 1924 году почти на всех производственных линиях General Motors использовалась нитроцеллюлозная краска Duco.
Естественно, нитроцеллюлозная краска имеет свои недостатки. При распылении во влажной среде пленка легко белеет и теряет блеск. Образовавшаяся поверхность краски обладает низкой коррозионной стойкостью к растворителям на нефтяной основе, таким как бензин, которые могут повредить лакокрасочное покрытие, а утечка мазута при заправке может ускорить разрушение окружающей поверхности краски.
Замена кистей на краскопульты для решения проблемы неравномерного нанесения краски.
Помимо характеристик самой краски, метод покраски также очень важен для прочности и долговечности окрашенной поверхности. Использование краскопультов стало важной вехой в истории технологии покраски. Краскопульты были полностью внедрены в промышленную покраску в 1923 году, а в автомобильную промышленность — в 1924 году.
Таким образом, семья ДеВилбисс основала компанию DeVilbiss, всемирно известную компанию, специализирующуюся на технологиях распыления. Позже родился сын Алана ДеВилбисса, Том ДеВилбисс. Сын доктора Алана ДеВилбисса, Том ДеВилбисс, вывел изобретение своего отца за пределы медицины. ДеВилбисс преобразовал оригинальный распылитель в краскопульт для нанесения краски.
В области промышленной покраски кисти быстро вытесняются краскопультами. Компания deVilbiss работает в сфере распыления красок более 100 лет и в настоящее время является лидером в области промышленных краскопультов и медицинских распылителей.
От алкидных к акриловым смолам — более прочные и долговечные материалы.
В 1930-х годах в процесс покраски автомобилей была введена алкидная эмалевая краска, называемая просто алкидной эмалью. Металлические детали кузова автомобиля покрывались этой краской распылением, а затем высушивались в печи, образуя очень прочную красочную пленку. По сравнению с нитроцеллюлозными красками, алкидные эмалевые краски наносятся быстрее, требуя всего 2-3 этапов, тогда как нитроцеллюлозные краски — 3-4. Эмалевые краски не только быстро сохнут, но и устойчивы к растворителям, таким как бензин.
Однако недостатком алкидных эмалей является их боязнь солнечного света, поскольку под воздействием солнечных лучей лакокрасочное покрытие быстро окисляется, цвет быстро тускнеет и теряет яркость, иногда этот процесс может занять всего несколько месяцев. Несмотря на свои недостатки, алкидные смолы не были полностью вытеснены и до сих пор являются важной частью современных технологий нанесения покрытий. Термопластичные акриловые краски появились в 1940-х годах, значительно улучшив декоративные свойства и долговечность покрытия, а в 1955 году General Motors начала красить автомобили новой акриловой смолой. Реологические свойства этой краски были уникальными и требовали распыления при низком содержании твердых веществ, что приводило к необходимости нанесения нескольких слоев. Эта, казалось бы, невыгодная характеристика в то время была преимуществом, поскольку позволяла включать в покрытие металлические частицы. Акриловый лак распылялся с очень низкой начальной вязкостью, что позволяло металлическим частицам расплющиваться, образуя отражающий слой, а затем вязкость быстро увеличивалась, чтобы удерживать металлические частицы на месте. Так родилась металлизированная краска.
Стоит отметить, что в этот период в Европе произошел резкий скачок в развитии технологии акриловых красок. Это стало следствием ограничений, введенных в отношении стран европейской оси после Второй мировой войны, которые ограничивали использование некоторых химических материалов в промышленном производстве, таких как нитроцеллюлоза — сырье, необходимое для нитроцеллюлозной краски, которая могла использоваться для производства взрывчатых веществ. В связи с этими ограничениями компании в этих странах начали сосредотачиваться на технологии эмалевых красок, разрабатывая акрилово-уретановую систему красок. Когда европейские краски появились в Соединенных Штатах в 1980 году, американские автомобильные системы красок были далеки от европейских конкурентов.
Автоматизированный процесс фосфатирования и электрофореза для достижения высочайшего качества лакокрасочных материалов.
Два десятилетия после Второй мировой войны стали периодом повышения качества кузовных покрытий. В то время в Соединенных Штатах автомобили, помимо транспортного средства, также имели свойство повышать социальный статус, поэтому автовладельцы хотели, чтобы их машины выглядели более престижно, что требовало более блестящей краски и более красивых цветов.
Начиная с 1947 года, автомобильные компании стали фосфатировать металлические поверхности перед покраской, чтобы улучшить адгезию и коррозионную стойкость краски. Также изменился способ нанесения грунтовки: вместо распыления стали использовать погружное нанесение, что означает погружение деталей кузова в лужу краски, делая покрытие более равномерным и сплошным, что позволяет окрашивать даже труднодоступные места, такие как полости.
В 1950-х годах автомобильные компании обнаружили, что, несмотря на использование метода погружного нанесения покрытия, часть краски все же смывается в последующем процессе растворителями, что снижает эффективность защиты от ржавчины. Для решения этой проблемы в 1957 году компания Ford объединила усилия с компанией PPG под руководством доктора Джорджа Брюера. Под руководством доктора Джорджа Брюера Ford и PPG разработали метод электроосаждения, который сейчас широко используется.
В 1961 году Форд основал первый в мире цех анодной электрофоретической покраски. Однако первоначальная технология была несовершенна, и в 1973 году компания PPG представила превосходную систему катодной электрофоретической покраски и соответствующие покрытия.
Краска, которая прослужит долго и будет выглядеть красиво, а также поможет снизить загрязнение окружающей среды, характерное для красок на водной основе.
В середине и конце 70-х годов осознание необходимости энергосбережения и защиты окружающей среды, вызванное нефтяным кризисом, также оказало большое влияние на лакокрасочную промышленность. В 80-е годы страны приняли новые правила в отношении летучих органических соединений (ЛОС), которые сделали акриловые лакокрасочные покрытия с высоким содержанием ЛОС и низкой износостойкостью неприемлемыми для рынка. Кроме того, потребители ожидают, что лакокрасочное покрытие будет сохранять свой вид не менее 5 лет, что требует решения проблемы долговечности лакокрасочного покрытия.
Благодаря прозрачному лаковому слою в качестве защитного покрытия, внутренний слой цветной краски не требует такой толстой толщины, как раньше; для декоративных целей достаточно очень тонкого слоя. В лаковый слой также добавляются УФ-абсорбенты для защиты пигментов в прозрачном слое и грунтовке, что значительно увеличивает срок службы грунтовки и цветной краски.
Технология покраски изначально была дорогостоящей и, как правило, использовалась только на моделях высокого класса. Кроме того, долговечность лакокрасочного покрытия была низкой, оно быстро отслаивалось и требовало повторной покраски. Однако в последующее десятилетие автомобильная и лакокрасочная промышленность работали над улучшением технологии нанесения покрытий, не только за счет снижения стоимости, но и за счет разработки новых методов обработки поверхности, которые значительно увеличили срок службы лакокрасочного покрытия.
Все более удивительные технологии живописи
В будущем в отрасли наблюдается тенденция к массовому развитию технологий нанесения покрытий, и некоторые специалисты считают, что это технология без покраски. Эта технология уже прочно вошла в нашу жизнь, и корпуса бытовой техники и других товаров уже используют технологию без покраски. В процессе литья под давлением в корпуса добавляется соответствующий цвет с помощью наночастиц металлического порошка, что напрямую формирует корпуса с яркими цветами и металлическим блеском, которые больше не нуждаются в покраске, значительно снижая загрязнение окружающей среды, связанное с покраской. Естественно, эта технология также широко используется в автомобилях, например, для отделки, решеток радиатора, корпусов зеркал заднего вида и т.д.
Аналогичный принцип используется и в металлообрабатывающей промышленности, а это значит, что в будущем металлические материалы, используемые без покраски, будут уже на заводе иметь защитный слой или даже цветной слой. В настоящее время эта технология применяется в аэрокосмической и военной отраслях, но до её внедрения в гражданскую сферу ещё далеко, и предложить широкий спектр цветов пока невозможно.
Краткое содержаниеОт кистей и краскопультов до роботов, от красок на основе натуральных растений до высокотехнологичных химических красок, от стремления к эффективности до стремления к качеству и к экологической безопасности — развитие технологий покраски в автомобильной промышленности не прекращается, и уровень технологий постоянно повышается. Маляры, работавшие раньше кистями в суровых условиях, и представить себе не могли, насколько продвинуты и продолжают развиваться современные автомобильные краски. Будущее — это более экологичная, интеллектуальная и эффективная эпоха.
Время публикации: 20 августа 2022 г.
