När du ser en bil är ditt första intryck förmodligen färgen på karossen. Idag är en vacker, blank lack en av de grundläggande standarderna för biltillverkning. Men för mer än hundra år sedan var det inte lätt att lackera en bil, och den var mycket mindre vacker än den är idag. Hur utvecklades billacken i den utsträckning den har gjort idag? Surley kommer att berätta historien om utvecklingen av billackeringstekniken.
Tio sekunder för att förstå hela texten:
1,Lackhar sitt ursprung i Kina, väst ledde efter den industriella revolutionen.
2. Det naturliga basmaterialet för färg torkar långsamt, vilket påverkar effektiviteten i biltillverkningsprocessen. DuPont uppfann snabbtorkandenitrofärg.
3, Sprutpistolerersätter penslar och ger en jämnare färgfilm.
4, Från alkyd till akryl, strävan efter hållbarhet och mångfald pågår.
5, Från "sprutning" till "doppbeläggning"Med lackbad kommer den ständiga strävan efter färgkvalitet nu till fosfatering och elektroavsättning.
6, Ersättning medvattenbaserad färgi strävan efter miljöskydd.
7, Nu och i framtiden blir målningstekniken mer och mer bortom fantasin,även utan färg.
Färgens huvudsakliga roll är anti-aging
De flesta människors uppfattning är att färgens roll är att ge föremål lysande färger, men ur ett industriellt tillverkningsperspektiv är färg faktiskt ett sekundärt behov; rost och anti-aging är det huvudsakliga syftet. Från de tidiga dagarna med järn-trä-kombinationer till dagens rena vita metallkarosser behöver bilkarossen färg som ett skyddande lager. De utmaningar som färglagret måste möta är naturligt slitage som sol, sand och regn, fysiska skador som skrapning, friktion och kollisioner, samt erosion som salt och djurspillning. I utvecklingen av lackeringstekniken utvecklas långsamt mer effektiva, hållbara och vackra ytor för karossen för att bättre möta dessa utmaningar.
Lack från Kina
Lack har en mycket lång historia och skamligt nog hade Kina den ledande positionen inom lackteknologi före den industriella revolutionen. Användningen av lack går tillbaka ända till den neolitiska eran, och efter krigarstaternas period använde hantverkare tungolja utvunnen ur tungträdets frön och tillsatte naturlig rålack för att göra en blandning av färger, även om lack vid den tiden var en lyxvara för adeln. Efter Mingdynastins etablering började Zhu Yuanzhang etablera en statlig lackindustri, och färgtekniken utvecklades snabbt. Det första kinesiska verket om färgteknologi, "Målarboken", sammanställdes av Huang Cheng, en lackmakare under Mingdynastin. Tack vare den tekniska utvecklingen och den interna och externa handeln hade lackvaror utvecklat ett moget hantverksindustrisystem under Mingdynastin.
Mingdynastins mest sofistikerade tungoljefärg var nyckeln till skeppstillverkning. Den spanske forskaren Mendoza från 1500-talet nämnde i "History of the Greater China Empire" att kinesiska fartyg belagda med tungolja hade dubbelt så lång livslängd som europeiska fartyg.
I mitten av 1700-talet bemästrade Europa äntligen teknologin för tungoljefärg, och den europeiska färgindustrin tog gradvis form. Råmaterialet tungolja var, förutom att användas till lack, också ett viktigt råmaterial för andra industrier, fortfarande monopoliserade av Kina, och blev ett viktigt industriellt råmaterial för de två industriella revolutionerna fram till början av 1900-talet, då tungträden som planterades om i Nord- och Sydamerika tog form, vilket bröt Kinas monopol på råvaror.
Torkningen tar inte längre upp till 50 dagar
I början av 1900-talet tillverkades bilar fortfarande med naturliga basfärger som linolja som bindemedel.
Även Ford, som var pionjärer inom produktionslinjen för att bygga bilar, använde nästan extremt svart japansk färg för att uppnå snabb tillverkning eftersom den torkar snabbast, men det är trots allt fortfarande en naturlig basfärg, och färglagret behöver fortfarande mer än en vecka för att torka.
På 1920-talet arbetade DuPont med en snabbtorkande nitrocellulosafärg (även känd som nitrocellulosafärg) som fick biltillverkare att le, eftersom de inte längre behövde arbeta med bilar med så långa lackeringscykler.
År 1921 var DuPont redan ledande inom tillverkning av nitratbaserade filmer, då de övergick till nitrocellulosabaserade icke-explosiva produkter för att absorbera de enorma anläggningar de hade byggt under kriget. En varm fredagseftermiddag i juli 1921 lämnade en arbetare vid en DuPont-filmfabrik en tunna med nitratbaserad bomullsfiber på kajen innan han lämnade jobbet. När han öppnade den igen på måndagsmorgonen upptäckte han att hinken hade förvandlats till en klar, viskös vätska som senare skulle bli basen för nitrocellulosafärg. År 1924 utvecklade DuPont DUCO nitrocellulosafärg, med nitrocellulosa som huvudråvara och tillsatte syntetiska hartser, mjukgörare, lösningsmedel och förtunningsmedel för att blanda den. Den största fördelen med nitrocellulosafärg är att den torkar snabbt. Jämfört med naturlig basfärg som tar en vecka eller till och med veckor att torka, tar nitrocellulosafärg bara 2 timmar att torka, vilket kraftigt ökade målningshastigheten. År 1924 använde nästan alla General Motors produktionslinjer Duco nitrocellulosafärg.
Naturligtvis har nitrocellulosafärg sina nackdelar. Om den sprutas i en fuktig miljö blir filmen lätt vit och förlorar sin glans. Den bildade färgytan har dålig korrosionsbeständighet mot petroleumbaserade lösningsmedel, såsom bensin, vilket kan skada färgytan, och den oljegas som läcker ut vid tankning kan påskynda försämringen av den omgivande färgytan.
Byte av penslar mot sprutpistoler för att lösa ojämna färglager
Förutom själva färgens egenskaper är målningsmetoden också mycket viktig för färgytans styrka och hållbarhet. Användningen av sprutpistoler var en viktig milstolpe i målningsteknikens historia. Sprutpistolen introducerades fullt ut inom industrimålning 1923 och inom bilindustrin 1924.
Familjen DeVilbiss grundade därmed DeVilbiss, ett världsberömt företag specialiserat på finfördelningsteknik. Senare föddes Alan DeVilbiss son, Tom DeVilbiss. Dr. Alan DeVilbiss son, Tom DeVilbiss, tog sin fars uppfinningar bortom det medicinska området. DeVilbiss tog sin fars uppfinningar bortom det medicinska området och omvandlade den ursprungliga finfördelaren till en sprutpistol för färgapplicering.
Inom industriell målning blir penslar snabbt föråldrade i förhållande till sprutpistoler. deVilbiss har arbetat inom finfördelning i mer än 100 år och är nu ledande inom industriella sprutpistoler och medicinska finfördelare.
Från alkyd till akryl, mer hållbart och starkare
På 1930-talet introducerades alkydharts-emaljfärg, kallad alkydemaljfärg, i billackeringsprocessen. Metalldelarna i bilkarossen sprayades med denna typ av färg och torkades sedan i en ugn för att bilda en mycket hållbar lackfilm. Jämfört med nitrocellulosafärger är alkydemaljfärger snabbare att applicera och kräver bara 2 till 3 steg jämfört med 3 till 4 steg för nitrocellulosafärger. Emaljfärger torkar inte bara snabbt, utan är också resistenta mot lösningsmedel som bensin.
Nackdelen med alkydlacker är dock att de är rädda för solljus, och i solljus oxideras färgfilmen i en accelererad hastighet och färgen bleknar snart och blir matt, ibland kan denna process till och med ske inom bara några månader. Trots sina nackdelar har alkydhartser inte eliminerats helt och är fortfarande en viktig del av dagens beläggningsteknik. Termoplastiska akrylfärger dök upp på 1940-talet, vilket avsevärt förbättrade ytbehandlingens dekorativitet och hållbarhet, och 1955 började General Motors måla bilar med ett nytt akrylharts. Reologin hos denna färg var unik och krävde sprutning med låg torrsubstanshalt, vilket krävde flera lager. Denna till synes nackdelaktiga egenskap var en fördel vid den tiden eftersom den möjliggjorde införandet av metallflingor i beläggningen. Akryllacken sprutades med en mycket låg initial viskositet, vilket gjorde att metallflingorna kunde plattas ut för att bilda ett reflekterande lager, och sedan ökade viskositeten snabbt för att hålla metallflingorna på plats. Således föddes metallicfärg.
Det är värt att notera att denna period innebar en plötslig utveckling av akrylfärgstekniken i Europa. Detta berodde på de restriktioner som infördes för de europeiska axelländerna efter andra världskriget, vilka begränsade användningen av vissa kemiska material i industriell tillverkning, såsom nitrocellulosa, ett råmaterial som behövs för nitrocellulosafärg, vilket kunde användas för att tillverka sprängämnen. Med denna begränsning började företag i dessa länder fokusera på emaljfärgsteknik och utvecklade ett akryluretanfärgsystem. När europeiska färger kom in i USA 1980 var amerikanska billacksystem långt ifrån europeiska konkurrenter.
Automatiserad process för fosfatering och elektrofores för att uppnå avancerad färgkvalitet
De två decennierna efter andra världskriget var en period av ökad kvalitet på karosslackeringar. Vid den här tiden i USA hade bilar, förutom transportmedel, också attributet att förbättra social status, så bilägare ville att deras bilar skulle se mer exklusiva ut, vilket krävde att lacken såg mer blank ut och i vackrare färger.
Från och med 1947 började biltillverkare fosfatera metallytor före målning, som ett sätt att förbättra lackens vidhäftning och korrosionsbeständighet. Primern ändrades också från spray till dopplackering, vilket innebär att karossdelarna doppas i en pöl av färg, vilket gör den mer enhetlig och beläggningen mer omfattande, vilket säkerställer att svåråtkomliga ställen som hålrum också kan målas.
På 1950-talet upptäckte biltillverkarna att även om dopplackeringsmetoden användes, tvättades en del av lacken ändå bort i den efterföljande processen med lösningsmedel, vilket minskade effektiviteten av rostskyddet. För att lösa detta problem slog sig Ford 1957 samman med PPG under ledning av Dr. George Brewer. Under ledning av Dr. George Brewer utvecklade Ford och PPG den elektroavsättningsbeläggningsmetod som nu är vanlig.
Ford etablerade sedan världens första anodiska elektroforetiska måleriverkstad 1961. Den ursprungliga tekniken var dock bristfällig, och PPG introducerade ett överlägset katodiskt elektroforetiskt beläggningssystem och motsvarande beläggningar 1973.
Färg som håller länge och minskar föroreningar med vattenbaserad färg
I mitten till slutet av 70-talet hade medvetenheten om energibesparing och miljöskydd, som oljekrisen medförde, också stor inverkan på färgindustrin. Under 80-talet införde länder nya regler för flyktiga organiska föreningar (VOC), vilket gjorde akrylfärger med högt VOC-innehåll och låg hållbarhet oacceptabla för marknaden. Dessutom förväntar konsumenterna sig att effekterna av karosserifärger ska vara minst 5 år, vilket kräver att man tar hänsyn till färgens hållbarhet.
Med det transparenta lackskiktet som skyddande lager behöver den inre färgen inte vara lika tjock som tidigare, endast ett extremt tunt lager behövs för dekorativa ändamål. UV-absorbenter tillsätts också i lackskiktet för att skydda pigmenten i det transparenta skiktet och primern, vilket avsevärt ökar livslängden på primern och färgen.
Målningstekniken är initialt kostsam och används vanligtvis endast på exklusiva modeller. Dessutom var klarlackens hållbarhet dålig, och den flagnade snart av och krävde ommålning. Under det följande decenniet arbetade dock bilindustrin och färgindustrin med att förbättra beläggningstekniken, inte bara genom att minska kostnaden utan också genom att utveckla nyare ytbehandlingar som dramatiskt förbättrade klarlackens livslängd.
Den alltmer fantastiska målningstekniken
Framtida beläggningsutveckling är en mainstream-trend, och vissa inom branschen tror att tekniken utan målning är en viktig del av den. Denna teknik har faktiskt trängt in i våra liv, och även på hushållsapparater har tekniken utan målning använts. I formsprutningsprocessen tillsätts motsvarande färg av nano-metallpulver, vilket direkt ger skalen lysande färger och metallisk textur som inte längre behöver målas alls, vilket avsevärt minskar föroreningarna från målningen. Naturligtvis används den också ofta i bilar, till exempel i lister, grillar, backspeglar etc.
En liknande princip används inom metallsektorn, vilket innebär att metallmaterial som används utan målning i framtiden redan kommer att ha ett skyddande lager eller till och med ett färglager i fabriken. Denna teknik används för närvarande inom flyg- och militärsektorn, men den är fortfarande långt ifrån tillgänglig för civilt bruk, och det är inte möjligt att erbjuda ett brett utbud av färger.
SammanfattningFrån penslar till pistoler till robotar, från naturlig växtfärg till högteknologisk kemisk färg, från strävan efter effektivitet till strävan efter kvalitet till strävan efter miljöhälsa, strävan efter lackeringsteknik inom bilindustrin har inte upphört, och tekniknivån blir högre och högre. Lackerare som brukade hålla i penslar och arbeta i den hårda miljön skulle inte förvänta sig att dagens billack har varit så avancerad och fortfarande är under utveckling. Framtiden kommer att vara en mer miljövänlig, intelligent och effektiv era.
Publiceringstid: 20 augusti 2022
